JP4884783B2 - 結像変倍光学系およびこれを用いた撮像装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子上に結像した画像を読み取るための３群構成のズームレンズに関し、詳しくは、デジタルカメラやビデオカメラに好適に用いられる、簡易な構成の結像変倍光学系およびこれを用いた撮像装置に関する。
近年、急速に普及しつつあるデジタルカメラでは、コンパクト化を図るとともに収差補正を良好とするために３群ズームレンズが用いられており、特にフォーカシング時に最終群を繰り出すリアフォーカス式の３群ズームレンズが頻繁に用いられている（例えば、特許文献１、２、３参照）。
特許文献１記載の３群ズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有するとともに明るさ絞りを有する第２レンズ群、および正の屈折力を有する第３レンズ群を配設してなり、広角端から望遠端に向かってズーミングする際に、第１レンズ群は、像側へ移動させた後に反転して物体側へ向かって移動させることにより移動軌跡が像側に凸弧状となるように移動させ、第２レンズ群は、物体側へ単調に移動させ、第３レンズ群は、物体側へ移動させた後に反転して像側へ向かって移動させることにより移動軌跡が物体側に凸弧状となるように移動させるように構成されている。
特許文献２記載の３群ズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、および正の屈折力を有する第３レンズ群を配設してなり、広角端から望遠端に向かってズーミングする際に無限遠物体に合焦させた状態で、第３レンズ群は、像面側に単調あるいは像面側に凸状の軌跡を描いて移動するように構成されている。
一方、特許文献３記載の３群ズームレンズは、上記特許文献１、２記載のものに対し、さらなる小型化、高変倍化、および高解像力化が可能となるように構成されたものであって、ズーミングに際して第３レンズ群を物体側に凸弧状を描くように移動させることにより、高変倍比における像面湾曲の補正が難しい中間倍率においても、像面湾曲を良好に補正するように構成されている。
特開平１０−１３３１１５号公報 特開２００１−２９６４７６号公報 特開２００５−８４５９７号公報
しかしながら、上述した従来技術においては、３つのレンズ群の各々を移動させることによりズーミングを行っており、そのため駆動部の機構や操作が複雑になる。
また、近年では、例えば、上述した特許文献３に記載されたもののように、低コスト化や軽量化を図るために多くのプラスチックレンズが用いられているが、その一方、プラスチックレンズを用いたことにより、温度や湿度等の環境の変化に伴う球面収差や色収差の変動等の収差の劣化も問題となっている。
さらに、上記従来技術においては、フォーカシングにおけるレンズ繰出し量が大きくなるため、フォーカシングレンズ群の移動量を小さくしてレンズ全長をより小さくし、装置の薄型化を図りうる３群ズームレンズが望まれていた。
本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、３群６枚とレンズ構成が簡易で、ズーミングの駆動操作を容易なものとすることができ、諸収差を良好に補正しうる結像変倍光学系およびこれを用いた撮像装置を提供することを目的とするものである。
また、フォーカシングにおけるレンズ移動量を小さくしてレンズ全長をより小さくしうる結像変倍光学系およびこれを用いた撮像装置を提供することを目的とするものである。
本発明の第１の結像変倍光学系は、
物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、および収差補正用の第３レンズ群を配列してなり、
前記第１レンズ群は、物体側から順に、負レンズよりなる第１レンズＬ１と、正レンズよりなる第２レンズＬ２により構成され、
前記第２レンズ群は、物体側から順に、正レンズよりなる第３レンズＬ３と、負レンズよりなる第４レンズＬ４と、非球面を有する収差補正用の第５レンズＬ５により構成され、
前記第３レンズ群は、収差補正用の第６レンズＬ６から構成され、
ズーミングは、少なくとも、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群が互いに独立に光軸上を移動することによりなされ、
さらに下記の条件式１、２、および３を満足することを特徴とするものである。
（式１） Ｎｇ２ ＞ １．６
Ｎｇ２ ： 前記第２レンズＬ２の屈折率
（式２） νｇ２ ＜ ２９
νｇ２ ： 前記第２レンズＬ２のアッベ数
（式３） ＴＬ／ＹＩＭ ＜ １１．０
ＴＬ ： 最大レンズ系全長
ＹＩＭ ： 像高（対角線の半分の長さ）
また、このような第１の結像変倍光学系において、フォーカシングは、前記第１レンズ群および前記第２レンズ群が一体的に光軸上を移動することによりなされることが好ましい。
また、このような第１の結像変倍光学系において、前記第１レンズＬ１は、物体側に凸面を向け、両面が球面とされたメニスカス形状のガラスレンズからなり、前記第２レンズＬ２は、物体側に非球面よりなる凸面を向けたプラスチックレンズからなることが好ましい。
また、このような第１の結像変倍光学系において、前記第３レンズＬ３と前記第４レンズＬ４とは、各々両面が球面とされたガラスレンズであって、互いに接合されるように構成されてなることが好ましい。
また、このような第１の結像変倍光学系において、前記第３レンズＬ３は両凸レンズにより構成されてなることが好ましい。
また、このような第１の結像変倍光学系において、前記第６レンズＬ６は、非球面を有する正のプラスチックレンズにより構成され、さらに下記の条件式４を満足することが好ましい。
（式４） ｜ｆｐｓ／ｆｔ｜＞ ０．６
ｆｐｓ ： プラスチックレンズの焦点距離のうち最小のもの
ｆｔ ： 望遠端におけるレンズ全系の合成焦点距離
さらに、下記の条件式５を満足することが好ましい。
（式５） ｜Ｐｐ１２×ｆｔ｜ ＜ １．０
Ｐｐ１２ ： 前記第１レンズ群および前記第２レンズ群に含まれるプラスチック
レンズ各々の焦点距離の逆数の和（Ｐｐ１２×ｆｔ＝Σｆｔ／ｆｐｉ；
ｆｐｉは第ｉレンズ群の焦点距離）
ｆｔ ： 望遠端におけるレンズ全系の合成焦点距離
次に、本発明の第２の結像変倍光学系は、
物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、および収差補正用の第３レンズ群を配列してなり、
前記第１レンズ群は、物体側から順に、負レンズよりなる第１レンズＬ１と、正レンズよりなる第２レンズＬ２により構成され、
前記第２レンズ群は、物体側から順に、正レンズよりなる第３レンズＬ３と、負レンズよりなる第４レンズＬ４と、非球面を有する収差補正用の第５レンズＬ５により構成され、
前記第３レンズ群は、収差補正用の第６レンズＬ６から構成され、
前記第１レンズＬ１はガラスレンズからなり、前記第２レンズＬ２は、物体側に非球面よりなる凸面を向けたプラスチックレンズからなり、前記第３レンズＬ３は、両面が球面とされた両凸のガラスレンズからなり、前記第５レンズＬ５は、少なくともいずれか１面が非球面とされたメニスカス形状のプラスチックレンズからなり、前記第６レンズＬ６は、正レンズからなり、
ズーミングは、少なくとも、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群が互いに独立に光軸上を移動することによりなされ、
さらに下記の条件式６および７を満足することを特徴とするものである。
（式６） ｜ｆｇ２／ｆ１ｇ｜＞１．８
ｆｇ２ ： 前記第２レンズＬ２の焦点距離
ｆ１ｇ ： 前記第１レンズ群全体の合成焦点距離
（式７） Ｘｐ ＜ ７３．０
Ｘｐ ： 前記第２レンズＬ２のプラスチック材料の、屈折率をＮｐ２、アッベ数
をνｐ２としたときのＮｐ２×Ｎｐ２×νｐ２の値
また、このような第２の結像変倍光学系において、前記第１レンズＬ１は両面が球面とされ、前記第２レンズＬ２は下記の条件式８を満足することが好ましい。
（式８） ｆｇ２／ｆｗ ＞ ３．８
ｆｗ ： 広角端におけるレンズ全系の合成焦点距離
また、このような第２の結像変倍光学系において、前記第４レンズＬ４は両面を球面とされてなり、さらに下記の条件式９を満足することが好ましい。
（式９） ｜ｆ２ｇｐ／ｆ２ｇ｜＞ １．２
ｆ２ｇｐ ： 前記第２レンズ群中のプラスチックレンズの焦点距離
ｆ２ｇ ： 前記第２レンズ群の合成焦点距離
次に、本発明の第３の結像変倍光学系は、
物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、および収差補正用の第３レンズ群を配列してなり、
前記第１レンズ群は、物体側から順に、負レンズよりなる第１レンズＬ１と、正レンズよりなる第２レンズＬ２により構成され、
前記第２レンズ群は、物体側から順に、正レンズよりなる第３レンズＬ３と、負レンズよりなる第４レンズＬ４と、非球面を有する収差補正用の第５レンズＬ５により構成され、
前記第３レンズ群は、収差補正用の第６レンズＬ６から構成され、
前記３つのレンズ群の各々に、プラスチックレンズが配されており、
ズーミングは、少なくとも、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群が、互いに独立して光軸上を移動することによりなされ、
フォーカシングは、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群が一体的に光軸上を移動することによりなされ、
さらに下記の条件式１０、１１および１２を満足することを特徴とするものである。
（式１０） ｜ｆ２ｇｐ／ｆ２ｇ｜＞ １．２
ｆ２ｇｐ ： 前記第２レンズ群中のプラスチックレンズの焦点距離
ｆ２ｇ ： 前記第２レンズ群の合成焦点距離
（式１１） ｜Ｐｐ１２×ｆｔ｜ ＜ １．０
Ｐｐ１２ ： 前記第１レンズ群および前記第２レンズ群に含まれるプラスチック
レンズ各々の焦点距離の逆数の和（Ｐｐ１２×ｆｔ＝Σｆｔ／ｆｐｉ；
ｆｐｉは第ｉレンズ群の焦点距離）
ｆｔ ： 望遠端におけるレンズ全系の合成焦点距離
（式１２） Ｘｐ ＜ ７３．０
Ｘｐ ： 前記第１レンズ群中のプラスチックレンズの材料の、屈折率をＮｐ２、
アッベ数をνｐ２としたときのＮｐ２×Ｎｐ２×νｐ２の値
また、このような第３の結像変倍光学系において、前記第２レンズ群中のプラスチックレンズが第５レンズＬ５であることが好ましい。
次に、本発明の第４の結像変倍光学系は、
物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、および収差補正用の第３レンズ群を配列してなり、
前記第１レンズ群は、物体側から順に、負レンズよりなる第１レンズＬ１と、正レンズよりなる第２レンズＬ２により構成され、
前記第２レンズ群は、物体側から順に、正レンズよりなる第３レンズＬ３と、負レンズよりなる第４レンズＬ４と、非球面を有する収差補正用の第５レンズＬ５により構成され、
前記第３レンズ群は、収差補正用の第６レンズＬ６から構成され、
前記第１レンズＬ１は物体側に凸面を向けてなり、前記第２レンズＬ２は物体側に非球面よりなる凸面を向けてなり、前記第３レンズＬ３は、両面が球面とされた両凸レンズからなり、
ズーミングは、少なくとも、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群が互いに独立に光軸上を移動することによりなされ、
さらに下記の条件式１３、１４および１５を満足することを特徴とするものである。
（式１３） Ｎｇ２ ＞ １．６
Ｎｇ２ ： 前記第２レンズＬ２の屈折率
（式１４） νｇ２ ＜ ２９
νｇ２ ： 前記第２レンズＬ２のアッベ数
（式１５）０．２３ ≦ Ｄｓ／Ｄ ≦ ０．５
Ｄｓ： 前記第４レンズＬ４と前記第５レンズＬ５の間隔
Ｄ ： 前記第２レンズ群中の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面まで
の光軸上の距離．
また、このような第４の結像変倍光学系において、前記第１レンズＬ１は、両面が球面とされた負のメニスカス形状のガラスレンズからなり、前記第２レンズＬ２はプラスチックレンズからなり、前記第３レンズＬ３および前記第４レンズＬ４は、共に両面が球面とされ、互いに接合されたガラスレンズからなり、前記第５レンズＬ５はプラスチックレンズからなることが好ましい。
また、このような第４の結像変倍光学系において、前記第６レンズＬ６は、正のプラスチックレンズからなり、フォーカシングは、前記第１レンズ群および前記第２レンズ群が一体的に移動することによりなされ、
さらに下記の条件式１６を満足することが好ましい。
（式１６） ｜ｆｐｓ／ｆｔ｜＞ ０．６
ｆｐｓ ： プラスチックレンズの焦点距離のうち最小のもの
ｆｔ ： 望遠端におけるレンズ全系の合成焦点距離
また、このような第４の結像変倍光学系において、下記の条件式１７を満足することが好ましい。
（式１７） ｜Ｐｐ１２×ｆｔ｜ ＜ １．０
Ｐｐ１２ ： 前記第１レンズ群および前記第２レンズ群に含まれるプラスチック
レンズ各々の焦点距離の逆数の和（Ｐｐ１２×ｆｔ＝Σｆｔ／ｆｐｉ；
ｆｐｉは第ｉレンズ群の焦点距離）
ｆｔ ： 望遠端におけるレンズ全系の合成焦点距離
また、本発明の撮像装置は、
上述したいずれかの結像変倍光学系と、この結像変倍光学系によって結像された被写体の像を撮像する固体撮像素子を備えたことを特徴とするものである。
本発明の結像変倍光学系およびこれを用いた撮像装置によれば、３群６枚で各レンズが所定形状に構成され、ズーミングは、少なくとも、第１レンズ群と第２レンズ群が互いに独立に光軸上を移動することによりなされ、さらに、所定の条件式を満足するように構成されている。
これにより、レンズ構成が簡易で、ズーミングの駆動部を簡易なものとすることができ、諸収差を良好に補正することが可能となる。
また、フォーカシングは、第１レンズ群と第２レンズ群が一体的に光軸上を移動することによりなされるよう構成することにより、フォーカシング時におけるレンズ繰り出し量を小さくしてレンズ全長をより小さくすることが可能となる。
以下、本発明の結像変倍光学系およびこれを用いた撮像装置の実施形態について、図１を代表図面に用いて説明する。
なお図１は、本発明の実施例１に係る結像変倍光学系のレンズ構成を示すもので、上段は広角端におけるレンズ構成図、下段は広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）に至る各レンズ群の移動軌跡を示してある。
本発明の第１の実施形態に係る結像変倍光学系は、図１に示すように、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、正の屈折力を有するとともに光量調節用の絞り２を有する第２レンズ群Ｇ２、および収差補正用の第３レンズ群Ｇ３を配設してなる。
また、広角端から望遠端に向かってズーミングする際に、各レンズ群を次のように移動させる。すなわち、第１レンズ群Ｇ１は像側へ移動させた後に反転して物体側へ向かって移動させることにより像側に凸弧状を描くように移動させ、第２レンズ群Ｇ２は、単調に物体側へ移動させ、第３レンズ群Ｇ３は、固定とする。
また、無限遠から至近に向かってフォーカシングする際に、第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２を一体的に物体側へ向かって移動させる。
このように、２つのレンズ群Ｇ１、Ｇ２のみを用い、光軸Ｚに沿って移動せしめることでズーミングおよびフォーカシングを効率よく行うことができる。
また、上述したように、絞り２を、レンズ群の内部に配設した場合には、レンズ群とレンズ群の間に配設した場合よりも、絞り２の前側と後側の双方において球面収差を補正することができるため、球面収差の補正が容易となる。また、軸上性能および画面中心付近の性能に、比較的余裕をもたせることができる。
また、フォーカシングは、第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２を一体的に、同一距離だけ移動するように構成されているので、フォーカシングにおける駆動制御が簡単となる。また、各ズームポジション毎の、所定の物体距離におけるフォーカス量が一定となるように構成されているので、広角端での無限遠状態からの最大繰り出し量および望遠端での無限遠状態からの最大繰り出し量の和を最小にすることができるため、レンズ全長の短縮化に有利となる。
すなわち、図１の下段に示すように、実施例１の結像変倍光学系について、無限遠フォーカス状態におけるズーミングは、広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）に至る各レンズ群の移動軌跡が実線で描かれ、その一方、至近フォーカス状態におけるズーミングは、広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）に至る第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の移動軌跡が破線で描かれている（実施例２〜４について各々示す図２〜４においても同じ）。このように、ズームポジションに拘らず、基準位置（無限遠）から所定の物体位置までのフォーカス用レンズ繰り出し量が一定となっており、これによりレンズ全長の短縮化が可能となる。
また、第３レンズ群Ｇ３と結像面（ＣＣＤ撮像面）１の間にはローパスフィルタや赤外線カットフィルタを含むフィルタ部３が配されている。
前記第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負レンズよりなる第１レンズＬ１と、少なくとも１面が非球面とされた収差補正用の正レンズよりなる第２レンズＬ２により構成されている。
第１レンズ群Ｇ１をこのような構成とすることにより、像面湾曲、歪曲収差等を良好に補正することができ、高解像化を図りつつレンズ全系の厚みと沈胴時の厚みを小さくしてコンパクト化を図ることができる。
また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、光量調節用の絞り２がレンズ内に配された、両凸の第３レンズＬ３、物体側に凹面を向けた負レンズよりなる第４レンズＬ４、および少なくとも１面が非球面とされた収差補正用の第５レンズＬ５からなり、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４は互いにレンズ面が接合された接合レンズとされている（ただし、実施例２は第３レンズＬ３と第４レンズＬ４が互いに独立）。第３レンズＬ３は、非球面を有することが好ましく、この場合にはガラスモールドにより成型することができる。また、この非球面は、複合非球面により形成することが可能である。
第２レンズ群Ｇ２をこのような構成とすることにより、球面収差を良好に補正することができ、高解像化を図りつつレンズ全系の厚みと沈胴時の厚みを小さくしてコンパクト化を図ることができる。
また、前記第３レンズ群Ｇ３は、少なくとも１面が非球面とされた収差補正用の第６レンズＬ６から構成されている。
第３レンズ群Ｇ３をこのような構成とすることにより、ズーミング時における収差変動を抑えつつコンパクト化を図ることができる。
さらに下記の条件式１、２、および３を満足するように構成されている。
（式１） Ｎｇ２ ＞ １．６
Ｎｇ２ ： 第２レンズＬ２の屈折率
（式２） νｇ２ ＜ ２９
νｇ２ ： 第２レンズＬ２のアッベ数
（式３） ＴＬ／ＹＩＭ ＜ １１．０
ＴＬ ： 最大レンズ系全長（最大繰り出し時のレンズ系の全長）
ＹＩＭ ： 像高（対角線の半分の長さ）
上記条件式１および条件式２は、第２レンズＬ２の材料の屈折率およびアッベ数の範囲（分散の範囲）を示すものであり、これら２つの条件式を満足することにより、比較的屈折率が高い周りのレンズとの整合性が良好となり、諸収差および解像性能を良好なものとすることができる。
さらに、上記条件式３は、レンズ系の全長が最大繰り出し時においても十分なコンパクト性が得られるようにするための範囲を規定するものである。
すなわち、これらの３つの条件式を同時に満足することにより、レンズ系のコンパクト化を図りつつ、諸収差および解像性能を良好なものとすることができる。
なお、第１レンズ群Ｇ１中の色収差を良好とするためには、下記条件式１９を満足することがより好ましい。
（式１９） νｇ１−νｇ２ ＞ ２２
νｇ１ ： 第１レンズＬ１のアッベ数
νｇ２ ： 第２レンズＬ２のアッベ数
ここで、第１レンズＬ１は、物体側に凸面を向けた両面が球面とされたメニスカス形状のガラスレンズから構成し、前記第２レンズＬ２は、物体側に非球面よりなる凸面を向けたプラスチックレンズから構成することが好ましい。
上述したように第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２を移動させてズーミングを行うようにした場合、これら第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２のパワーが大きくなるように設定される。したがって、プラスチックレンズを用いつつレンズ全長を小さくするためには、温度等変化時のピント移動量を小さく抑え、かつ、フォーカスレンズ群は、移動量が小さくても像面上のピント移動量を大きく補正できるように設定する必要がある。この場合、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２に含まれるプラスチックレンズが温度等の変化によるピント位置の変動に大きく影響するため、そのプラスチックレンズがそのレンズ群中で最もパワーが小さいレンズとなるように設定することが望ましい。
そこで、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、ガラス製の負レンズからなる第１レンズＬ１、少なくともいずれかの面に非球面を有するプラスチック製の正レンズからなる第２レンズＬ２により構成している。これにより、第１レンズＬ１をプラスチックレンズとした場合に比して、プラスチックレンズが担うパワーを小さくすることができ、第１レンズ群Ｇ１全体のパワーの温度等による変化を小さくすることで、ピント移動量および第１レンズ群Ｇ１の有効径の変化量が小さく、全長が小さく、さらには第１レンズ群Ｇ１の外径が小さなレンズを構成することが可能になる。また、プラスチックレンズを第２レンズＬ２とすることで、広角端と望遠端における有効径の変化を小さくすることができ、温度等の変化に伴う球面収差の変動を小さくすることが可能になる。
また、前記第３レンズＬ３と前記第４レンズＬ４とは、各々両面が球面とされたガラスレンズから構成することが好ましい。
また、前記第３レンズＬ３は両凸レンズにより構成してもよい。
さらに、前記第６レンズＬ６は、非球面を有する正のプラスチックレンズにより構成し、さらに以下の条件式４を満足することが好ましい。
（式４） ｜ｆｐｓ／ｆｔ｜＞ ０．６
ｆｐｓ ： プラスチックレンズの焦点距離のうち最小のもの
ｆｔ ： 望遠端におけるレンズ全系の合成焦点距離
上記条件式４は、レンズ全系の望遠端における焦点距離、に対するプラスチックレンズの焦点距離のうち最小の焦点距離、の比を規定するものである。
プラスチックレンズはガラスレンズに比べて、温度や湿度等の環境の変化に応じたパワーの変化が大きい。一方、ズームレンズは、ズーミング時に各レンズ群の相対位置が変化するため、温度や湿度等の環境の変化に伴って像面湾曲量が変化し、周辺の解像性も大きく変化する。
したがって、上記条件式４を満足することで、いずれのレンズ群においてもプラスチックレンズの焦点距離が所定値以上となるように、すなわち、いずれのレンズ群においてもプラスチックレンズのパワーが所定値以下となるように設定し、温度や湿度等の環境の変化に伴う像面湾曲量の変化を抑制し、周辺の解像性の変化を抑制する。
さらに、以下の条件式５を満足することが好ましい（実施例１、３、４、５のみ満足している）。
（式５） ｜Ｐｐ１２×ｆｔ｜ ＜ １．０
Ｐｐ１２ ： 第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２に含まれるプラスチック
レンズ各々の焦点距離の逆数の和（Ｐｐ１２×ｆｔ=Σｆｔ／ｆｐｉ；
ｆｐｉは第ｉレンズ群の焦点距離）
ｆｔ ： 望遠端におけるレンズ全系の合成焦点距離
上記条件式５は、第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２に含まれるプラスチックレンズ各々の焦点距離の逆数の和と、レンズ全系の望遠端における焦点距離との積の範囲を規定するものである。
本実施形態の結像変倍光学系においては、ズーミング時において第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２が移動するように構成されており、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２のパワーが大きくなるように設定されている。したがって、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２に含まれるプラスチックレンズのパワーの大小が、温度や湿度等の環境の変化に伴うピント位置の変動に大きく影響する。そこで、上記条件式５を満足することにより、温度や湿度等の環境の変化に伴うピントズレ量を抑制し、フォーカシング時におけるレンズ群の移動量が小さくなるようにしている。
このような観点から、上記条件式５に替えて下記条件式５´を満足することがより好ましい（実施例３のみ満足している）。
（式５´） ｜Ｐｐ１２×ｆｔ｜ ＜ ０．１
次に、本発明の第２の実施形態に係る結像変倍光学系について説明する。
第２の実施形態に係る結像変倍光学系は、上記第１の実施形態に係る結像変倍光学系と重複する構成を多く有しているので、特徴的な部分のみを以下に列挙する。
すなわち、第２の実施形態に係る結像変倍光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、および収差補正用の第３レンズ群Ｇ３を配列してなり、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、負レンズよりなる第１レンズＬ１と、正レンズよりなる第２レンズＬ２により構成され、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、正レンズよりなる第３レンズＬ３と、負レンズよりなる第４レンズＬ４と、非球面を有する収差補正用の第５レンズＬ５により構成され、第３レンズ群Ｇ３は、収差補正用の第６レンズＬ６から構成され、
さらに、第１レンズＬ１はガラスレンズからなり、第２レンズＬ２は、物体側に非球面よりなる凸面を向けたプラスチックレンズからなり、第３レンズＬ３は、両面が球面とされた両凸のガラスレンズからなり、第５レンズＬ５は、少なくともいずれか１面が非球面とされたメニスカス形状のプラスチックレンズからなり、第６レンズＬ６は、正レンズからなり、
ズーミングは、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２が互いに独立して光軸上を移動することによりなされ、
さらに下記の条件式６および７を満足するように構成されている。
（式６） ｜ｆｇ２／ｆ１ｇ｜＞１．８
ｆｇ２ ： 第２レンズＬ２の焦点距離
ｆ１ｇ ： 第１レンズ群Ｇ１全体の合成焦点距離
（式７） Ｘｐ ＜ ７３．０
Ｘｐ ： 第２レンズＬ２のプラスチック材料の、屈折率をＮｐ２、アッベ数を
νｐ２としたときのＮｐ２×Ｎｐ２×νｐ２の値
プラスチックレンズはガラスレンズに比べて、温度や湿度等の環境の変化に応じたパワーの変化が大きい。そこで、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、ガラス製の負レンズからなる第１レンズＬ１、少なくともいずれかの面に非球面を有するプラスチック製の正レンズからなる第２レンズＬ２により構成する。
また、上記条件式６を満足することで、第１レンズＬ１をプラスチックレンズとした場合に比して、プラスチックレンズが担うパワーを小さくするとともに、第１レンズ群Ｇ１全体の温度等によるパワーの変化を小さくすることで、ピント移動量および第１レンズ群Ｇ１の有効径の変化量が小さく、全長が小さく、さらには第１レンズ群Ｇ１の外径が小さなレンズを構成することが可能になる。また、プラスチックレンズを第２レンズＬ２とすることで、広角端と望遠端における有効径の変化を小さくすることができ、温度等の変化に伴う球面収差の変動を小さくすることが可能になる。
また、上記条件式７は、第１レンズ群Ｇ１の色収差の補正を良好にし得る範囲を特定するための条件を規定したものである。これは、第１レンズ群Ｇ１中の第２レンズＬ２に、プラスチックレンズを用いたことで発生する色収差を補正するために有効となるものである。
従来より存在している屈折率が1.6以下のプラスチック材料のものでは、実際にレンズとして利用する上では内部歪みが大き過ぎ、大きな複屈折が発生し、高解像度を達成することが困難であった。しかし、近年、屈折率が1.6以上のプラスチック材料のものでも内部歪みが小さいものが開発されたため、本願発明者は第１レンズ群Ｇ１中の凸レンズである第２レンズＬ２に、このような内部歪みの小さいプラスチック材料を使用することを想起するに到ったものである。そして、このような内部歪みが小さいプラスチック材料の範囲は条件式７により特定できることから、この条件式７を満足するように構成することで色収差を良好なものとすることができる。
なお、このような観点から、上記条件式７に替えて下記条件式７´を満足することがより好ましい（実施例１、３、４、５のみ満足している）。
（式７´） Ｘｐ ＜ ７０．０
また、下記条件式７´´を満足することがさらに好ましい（実施例５のみ満足している）。
（式７´´） Ｘｐ ＜ ６９．０
なお、上記条件式７または７´を満足する材料を、他のレンズ（例えば、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５または第６レンズＬ６等）に適用することも可能である。
また、第１レンズＬ１は両面が球面とされ、第２レンズＬ２は下記の条件式８を満足することが好ましい（実施例１、２、３、４のみ満足している）。
（式８） ｆｇ２/ｆｗ ＞ ３．８
ｆｇ２ ： 第２レンズＬ２の焦点距離
ｆｗ ： 広角端におけるレンズ全系の合成焦点距離
上記条件式８は、第２レンズＬ２の焦点距離に対する広角端におけるレンズ全系の合成焦点距離を規定するものであり、この条件式の下限を下回ると、高温になったときに、広角端側での球面収差がアンダーになり過ぎて結像領域全体の性能が低下してしまう。
さらに、第４レンズＬ４は、両面を球面とされてなり、さらに下記の条件式９を満足することが好ましい。
（式９） ｜ｆ２ｇｐ／ｆ２ｇ｜＞ １．２
ｆ２ｇｐ ： 第２レンズ群Ｇ２中のプラスチックレンズの焦点距離
ｆ２ｇ ： 第２レンズ群Ｇ２の合成焦点距離
ズームレンズは、ズーミング時に各レンズ群の相対位置が変化するため、温度や湿度等の環境の変化に伴って像面湾曲量が変化し、周辺の解像性も大きく変化する。したがって、それぞれの位置で温度や湿度等の環境の変化に伴う像面湾曲の変化をできるだけ小さくするためには、最も移動量が大きな第２レンズ群Ｇ２の合成焦点距離に対する、第２レンズ群Ｇ２中のプラスチックレンズの焦点距離の比を大きくすることが有効である。このため、上記条件式９を満足することで、温度や湿度等の環境の変化に伴う像面湾曲の変化を小さくするようにしている。すなわち、上記条件式９の下限を下回ると温度や湿度等の環境の変化に伴う像面湾曲が大きくなり過ぎてしまう。
なお、このような観点から、上記条件式９に替えて下記条件式９´を満足することがより好ましい（実施例１、３、４のみ満足している）。
（式９´） ｜ｆ２ｇｐ／ｆ２ｇ｜＞ ２．０
さらに、下記条件式１８を満足することがより好ましい。
（式１８） ｆ３Ｇ/ｆｗ ＞ １．８
ｆ３Ｇ ： 第３レンズ群Ｇ３の焦点距離
ｆｗ ： 広角端におけるレンズ全系の合成焦点距離
上記条件式１８は、第３レンズ群Ｇ３を構成する第６レンズＬ６のパワーを規定するもので、この下限を下回ると広角端での射出角度が大きくなり過ぎてしまう。
次に、本発明の第３の実施形態に係る結像変倍光学系について説明する。
第３の実施形態に係る結像変倍光学系においても、上記第１の実施形態に係る結像変倍光学系と重複する構成を多く有しているので、特徴的な部分のみを以下に列挙する。なお、本実施形態には、下記実施例３の構成のものは含まれない。
すなわち、第３の実施形態に係る結像変倍光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、および収差補正用の第３レンズ群Ｇ３を配列してなり、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、負レンズよりなる第１レンズＬ１と、正レンズよりなる第２レンズＬ２により構成され、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、正レンズよりなる第３レンズＬ３と、負レンズよりなる第４レンズＬ４と、非球面を有する収差補正用の第５レンズＬ５により構成され、第３レンズ群Ｇ３は、収差補正用の第６レンズＬ６から構成され、
前記３つのレンズ群の各々に、プラスチックレンズが配されており、
ズーミングは、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２が、各々独立して光軸上を移動することによりなされ、
フォーカシングは、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２が一体的に光軸上を移動することによりなされ、
さらに下記の条件式１０、１１（実施例１、３、４、５のみ満足している）および１２を満足するように構成されている。
（式１０） ｜ｆ２ｇｐ／ｆ２ｇ｜＞ １．２
ｆ２ｇｐ ： 第２レンズ群Ｇ２のプラスチックレンズの焦点距離
ｆ２ｇ ： 第２レンズ群Ｇ２の合成焦点距離
（式１１） ｜Ｐｐ１２×ｆｔ｜ ＜ １．０
Ｐｐ１２ ： 第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２に含まれるプラスチック
レンズ各々の焦点距離の逆数の和（Ｐｐ１２×ｆｔ=Σｆｔ／ｆｐｉ；
ｆｐｉは第ｉレンズ群の焦点距離）
ｆｔ ： 望遠端におけるレンズ全系の合成焦点距離
（式１２） Ｘｐ ＜ ７３．０
Ｘｐ ： 第１レンズ群Ｇ１中のプラスチックレンズの材料の、屈折率をＮｐ２、
アッベ数をνｐ２としたときのＮｐ２×Ｎｐ２×νｐ２の値
なお、条件式１０は、上記条件式９と同様の意義を有し、条件式１１は、上記条件式５と同様の意義を有し、条件式１２は、上記条件式７と同様の意義を有する。
なお、上記条件式１０に替えて下記条件式１０´を満足することがより好ましい（実施例１、３、４のみ満足している）。
（式１０´） ｜ｆ２ｇｐ／ｆ２ｇ｜＞ ２．０
また、上記条件式１１に替えて下記条件式１１´を満足することがより好ましい（実施例３のみ満足している）。
（式１１´） ｜Ｐｐ１２×ｆｔ｜ ＜ ０．１
なお、上記条件式１２に替えて下記条件式１２´を満足することがより好ましい（実施例１、３、４、５のみ満足している）。
（式１２´） Ｘｐ ＜ ７０．０
また、下記条件式１２´´を満足することがさらに好ましい（実施例５のみ満足している）。
（式１２´´） Ｘｐ ＜ ６９．０
また、第１レンズ群Ｇ１中のプラスチックレンズが第２レンズＬ２であり、第２レンズ群Ｇ２中のプラスチックレンズが第５レンズＬ５であることが好ましい。
次に、本発明の第４の実施形態に係る結像変倍光学系について説明する。
第４の実施形態に係る結像変倍光学系においても、上記第１の実施形態に係る結像変倍光学系と重複する構成を多く有しているので、特徴的な部分のみを以下に列挙する。
すなわち、第４の実施形態に係る結像変倍光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、および収差補正用の第３レンズ群Ｇ３を配列してなり、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、負レンズよりなる第１レンズＬ１と、正レンズよりなる第２レンズＬ２により構成され、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、正レンズよりなる第３レンズＬ３と、負レンズよりなる第４レンズＬ４と、非球面を有する収差補正用の第５レンズＬ５により構成され、第３レンズ群Ｇ３は、収差補正用の第６レンズＬ６から構成され、
第１レンズＬ１は物体側に凸面を向けてなり、第２レンズＬ２は物体側に非球面よりなる凸面を向けてなり、第３レンズＬ３は、両面が球面とされた両凸レンズからなり、
ズーミングは、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２が互いに独立に光軸上を移動することによりなされ、
さらに下記の条件式１３、１４および１５を満足するように構成されている。なお、条件式１５については、実施例３、４、５のみ満足している。
（式１３） Ｎｇ２ ＞ １．６
Ｎｇ２ ： 第２レンズＬ２の屈折率
（式１４） νｇ２ ＜ ２９
νｇ２ ： 第２レンズＬ２のアッベ数
（式１５） ０．２３ ≦Ｄｓ／Ｄ≦０．５
Ｄｓ： 第４レンズＬ４と第５レンズＬ５の間隔
Ｄ ： 第２レンズ群Ｇ２の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの
光軸上の距離
なお、条件式１３は、上記条件式１と同様の意義を有し、条件式１４は、上記条件式２と同様の意義を有する。また、上記条件式１５は、第２レンズ群Ｇ２の全長に対する第４レンズＬ４と第５レンズＬ５の間隔を規定するものであり、この上限を上回ると、第２レンズ群Ｇ２の厚さが、間隔が小さい場合に比べて明らかに大きくなりすぎて、第２レンズ群Ｇ２の移動量（ストローク）に影響を与えてしまう。ストロークが小さくなり過ぎると収差的な性能が劣化するし、ストロークを維持しようとすると全長が大きくなり過ぎてしまう。一方、下限を下回ると、十分な機能を有するシャッタを挿入することが困難となる。なお、例えば、レンズ群とレンズ群の間にシャッタを挿入しようとすると、ズーム比が小さくなり過ぎたり、全長が大きくなり過ぎてしまう。
なお、第１レンズ群Ｇ１中の色収差を良好とするためには、下記条件式２０を満足することがより好ましい。
（式２０） νｇ１−νｇ２ ＞ ２２
νｇ１ ： 第１レンズＬ１のアッベ数
νｇ２ ： 第２レンズＬ２のアッベ数
また、第１レンズＬ１は、両面が球面とされた負のメニスカス形状のガラスレンズであり、第２レンズＬ２はプラスチックレンズよりなり、第３レンズＬ３および第４レンズＬ４は、両面が球面とされたガラスレンズからなり、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４とは互いに接合されてなり、第５レンズＬ５はプラスチックレンズからなることが好ましい。
また、第６レンズＬ６は、正のプラスチックレンズよりなり、フォーカシングは、第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２が一体的に移動することによりなされ、さらに以下の条件式１６を満足することが好ましい。
（式１６） ｜ｆｐｓ／ｆｔ｜＞ ０．６
ｆｐｓ ： プラスチックレンズの焦点距離のうち最小のもの
ｆｔ ： 望遠端におけるレンズ全系の合成焦点距離
なお、条件式１６は、上記条件式４と同様の意義を有する。
さらに、以下の条件式１７を満足することが好ましい（実施例１、３、４、５のみ満足している）。
（式１７） ｜Ｐｐ１２×ｆｔ｜ ＜ １．０
Ｐｐ１２ ： 第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２に含まれるプラスチック
レンズ各々の焦点距離の逆数の和（Ｐｐ１２×ｆｔ=Σｆｔ／ｆｐｉ；
ｆｐｉは第ｉレンズ群の焦点距離）
ｆｔ ：望遠端におけるレンズ全系の合成焦点距離
なお、条件式１７は、上記条件式５と同様の意義を有する。
さらに、上記条件式１７に替えて下記条件式１７´を満足することがより好ましい（実施例３のみ満足している）。
（式１７´） ｜Ｐｐ１２×ｆｔ｜ ＜ ０．１
なお、上記各非球面は、下記非球面式により表される。
Figure 0004884783
また、上述した結像変倍光学系は、この結像変倍光学系によって結像された被写体の像を撮像する固体撮像素子とともに、例えばデジタルカメラや携帯電話等のモバイル機器等の、各種撮像装置に搭載される。このような撮像装置は、コンパクト性に優れ、種々の状況において、高解像な画像を得ることができる。
＜実施例１＞
以下、本発明の実施例１に係る結像変倍光学系の具体的構成について説明する。
実施例１に係る結像変倍光学系を、具体的に説明すると、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、像側に曲率の大きい凹面を向けた負のメニスカス形状を有するガラス製の第１レンズＬ１、および物体側に曲率の大きい凸面を向けた、光軸付近において正のメニスカス形状を有するプラスチック製の第２レンズＬ２からなる。また、第２レンズＬ２の両面は、上記非球面式で表される非球面とされている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両面が凸状の球面とされたガラス製の第３レンズＬ３、物体側に凹面を向け、両面が球面とされた負のメニスカス形状を有するガラス製の第４レンズＬ４、および物体側に凸面を向けた、光軸付近において負のメニスカス形状を有するプラスチック製の第５レンズＬ５からなり、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４は互いにレンズ面が接合された接合レンズとされている。また、第５レンズＬ５の両面は、上記非球面式で表される非球面とされている。なお、絞り２が第３レンズＬ３中に配されている。
第３レンズ群Ｇ３は、像側に凹面を向けた正のメニスカス形状を有するプラスチック製の第６レンズＬ６からなり、両面が上記非球面式で表される非球面とされている。
また、ズーミングは、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２が、各々独立して光軸上を移動することによりなされる一方第３レンズ群Ｇ３は固定とされ、フォーカシングは、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２が一体的に光軸上を移動することによりなされる一方第３レンズ群Ｇ３は固定とされるように構成されている。
図１の下段には、実施例１の結像変倍光学系について、ズーミング時における、広角端から望遠端にいたる各レンズ群の移動軌跡（第３レンズ群Ｇ３は固定）が実線で描かれている。
また、上述した実線で描かれたレンズ移動軌跡は、無限遠フォーカス時における移動軌跡であり、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２について破線で描かれたレンズ移動軌跡は、至近フォーカス時における移動軌跡である。
実施例１に係る結像変倍光学系に関する各数値を下記表１に示す。
表１の上段に、各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔（以下、これらを総称して軸上面間隔という）Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における、屈折率Ｎｄおよびアッベ数νｄの値を示す。
なお、表中の数字は物体側からの順番を表すものである（表２、３、４において同じ）。
また、表１の中段に、上述した軸上面間隔Ｄの欄における広角端（WIDE：１．０倍）、中間位置（MIDDLE：１．６倍）および望遠端(TELE：２．１１倍)のＤ4およびＤ10の可変範囲を示す。
さらに、本実施例においては、表６に示すように、前述した条件式（１）〜（１４）、（１６）〜(２０)、（７´）、（９´）、（１０´）および（１２´）は全て満足されている（ただし、式（１）と式（１３）、式（２）と式（１４）、式（４）と式（１６）、式（５）と式（１１）と式（１７）、式（７）と式（１２）、式（９）と式（１０）、式（１９）と式（２０）、式（５´）と式（１１´）と式（１７´）、式（７´）と式（１２´）、式（９´）と式（１０´）、式（７´´）と式（１２´´）は各々互いに同一の式とされている：（本願明細書中の他の説明においても同様））。
また、表１の下段に、上記非球面式に示される非球面の各定数Ｋ、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０の値を示す。
Figure 0004884783
図６は上記実施例１に係る結像変倍光学系の広角端（１．０倍）および望遠端(２．１１倍)における諸収差（球面収差、非点収差およびディストーション）を示す収差図である。また、図１１は、実施例１に係る結像変倍光学系の広角端および望遠端における倍率色収差を示す収差図である。
なお、各球面収差図には、656nm、546nm、435nmにおける収差が示されており、各非点収差図には、サジタル像面およびタンジェンシャル像面に対する収差が示されている（図７、図８、図９、図１０についても同じ）。これら図６、図１１から明らかなように、実施例１に係る結像変倍光学系によればズーム領域の全体に亘って良好な収差補正がなされる。
＜実施例２＞
次に、本発明の実施例２に係る結像変倍光学系の具体的構成について説明する。
実施例２に係る結像変倍光学系は、図２に示すように、上述した実施例１とほぼ同様のレンズ構成を備えているが、主として、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４が共に単レンズとして構成され、第４レンズＬ４がプラスチックレンズで構成され、その両面は上記非球面式で表される非球面とされ、さらに、第６レンズＬ６は、概略両凸形状とされている点において相違している。
なお、他の実施例においては、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４が互いに接合されているため、両者ともにガラス製とされているが、本実施例においては、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４が互いに近接してはいるものの各々単独のレンズとされているので、前者はガラス製、後者はプラスチック製とすることが可能である。また、第４レンズＬ４としては、屈折率が比較的高い材料を用いることが色収差補正の観点から好ましいので、プラスチック材料としては屈折率が１．６以上と比較的高く、かつ内部歪が低い材料のものを用いるようにしている。
実施例２に係る結像変倍光学系に関する各数値を下記表２に示す。
表２の上段に、各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの軸上面間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における、屈折率Ｎｄおよびアッベ数νｄの値を示す。
また、表２の中段に、上述した軸上面間隔Ｄの欄における広角端（WIDE：１．０倍）、中間位置（MIDDLE：１．５倍）および望遠端(TELE：２．１１倍)のＤ4およびＤ11の可変範囲を示す。
さらに、本実施例においては、表６に示すように、前述した条件式（１）〜（４）、（６）〜（１０）、（１２）〜（１４）、（１６）、（１８）〜(２０)が満足されている。
また、表２の下段に、上記非球面式に示される非球面の各定数Ｋ、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０の値を示す。
Figure 0004884783
図７は上記実施例２に係る結像変倍光学系の広角端（１．０倍）および望遠端(２．１１倍)における諸収差（球面収差、非点収差およびディストーション）を示す収差図である。また、図１２は、実施例２に係る結像変倍光学系の広角端および望遠端における倍率色収差を示す収差図である。これら図７、図１２から明らかなように、実施例２に係る結像変倍光学系によればズーム領域の全体に亘って良好な収差補正がなされる。
＜実施例３＞
次に、本発明の実施例３に係る結像変倍光学系の具体的構成について説明する。
実施例３に係る結像変倍光学系は、図３に示すように、上述した実施例１とほぼ同様のレンズ構成を備えているが、主として、第６レンズＬ６が、屈曲したレンズ形状とされ、光軸上において物体側に凹面を向けた正のメニスカス形状とされている点において相違している。
実施例３に係る結像変倍光学系に関する各数値を下記表３に示す。
表３の上段に、各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの軸上面間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における、屈折率Ｎｄおよびアッベ数νｄの値を示す。
また、表３の中段に、上述した軸上面間隔Ｄの欄における広角端（WIDE：１．０倍）、中間位置（MIDDLE：１．４倍）および望遠端(TELE：２．８５倍)のＤ4およびＤ10の可変範囲を示す。
さらに、本実施例においては、表６に示すように、前述した条件式（１）〜(２０)、（５´）、（７´）、（９´）〜（１１´）、（１２´）および（１７´）は全て満足されている。
また、表３の下段に、上記非球面式に示される非球面の各定数Ｋ、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０の値を示す。
Figure 0004884783
図８は上記実施例３に係る結像変倍光学系の広角端（１．０倍）および望遠端(２．８５倍)における諸収差（球面収差、非点収差およびディストーション）を示す収差図である。また、図１３は、実施例３に係る結像変倍光学系の広角端および望遠端における倍率色収差を示す収差図である。これら図８、図１３から明らかなように、実施例３に係る結像変倍光学系によればズーム領域の全体に亘って良好な収差補正がなされる。
＜実施例４＞
次に、本発明の実施例４に係る結像変倍光学系の具体的構成について説明する。
実施例４に係る結像変倍光学系は、図４に示すように、上述した実施例１とほぼ同様のレンズ構成を備えているが、主として、第６レンズＬ６が、屈曲したレンズ形状とされ、光軸上において物体側に凹面を向けた正のメニスカス形状とされている点において相違している。
また、本実施例においては、絞り２が第４レンズＬ４の像側の面の近傍に配されている。このように、絞り２がレンズ群内に配されるとともに、開口Ｓが、比較的絞り２に近接した位置に配される場合には、シェーディングを減少させることが可能となる。
実施例４に係る結像変倍光学系に関する各数値を下記表４に示す。
表４の上段に、各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの軸上面間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における、屈折率Ｎｄおよびアッベ数νｄの値を示す。
また、表４の中段に、上述した軸上面間隔Ｄの欄における広角端（WIDE：１．０倍）、中間位置（MIDDLE：１．４倍）および望遠端(TELE：２．８５倍)のＤ4およびＤ10の可変範囲を示す。
さらに、本実施例においては、表６に示すように、前述した条件式（１）〜 (２０)、（７´）、（９´）、（１０´）および（１２´）は全て満足されている。
また、表４の下段に、上記非球面式に示される非球面の各定数Ｋ、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０の値を示す。
Figure 0004884783
図９は上記実施例４に係る結像変倍光学系の広角端（１．０倍）および望遠端(２．８５倍)における諸収差（球面収差、非点収差およびディストーション）を示す収差図である。また、図１４は、実施例４に係る結像変倍光学系の広角端および望遠端における倍率色収差を示す収差図である。これら図９、図１４から明らかなように、実施例４に係る結像変倍光学系によればズーム領域の全体に亘って良好な収差補正がなされる。
＜実施例５＞
次に、本発明の実施例５に係る結像変倍光学系の具体的構成について説明する。
実施例５に係る結像変倍光学系は、図５に示すように、上述した実施例４とほぼ同様のレンズ構成を備えているが、主として、第３レンズＬ３が、非球面（ガラスモールドによる）を備えている点において相違している。
実施例５に係る結像変倍光学系に関する各数値を下記表５に示す。
表５の上段に、各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの軸上面間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における、屈折率Ｎｄおよびアッベ数νｄの値を示す。
また、表５の中段に、上述した軸上面間隔Ｄの欄における広角端（WIDE：１．０倍）、中間位置（MIDDLE：１．６倍）および望遠端(TELE：２．９９倍)のＤ4およびＤ11の可変範囲を示す。
さらに、本実施例においては、表６に示すように、前述した条件式（１）〜（７）、（９）〜(２０)、（７´）、（７´´）、（１２´）および（１２´´）は全て満足されている。
また、表５の下段に、上記非球面式に示される非球面の各定数Ｋ、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０の値を示す。
Figure 0004884783
図１０は上記実施例５に係る結像変倍光学系の広角端（１．０倍）および望遠端(２．９９倍)における諸収差（球面収差、非点収差およびディストーション）を示す収差図である。また、図１５は、実施例５に係る結像変倍光学系の広角端および望遠端における倍率色収差を示す収差図である。これら図１０、図１５から明らかなように、実施例５に係る結像変倍光学系によればズーム領域の全体に亘って良好な収差補正がなされる。
Figure 0004884783
なお、上記実施形態のものにおいては、ズーミング時に、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２のみが、互いに独立して移動する例を示しているが、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の移動とともに、第３レンズ群Ｇ３が独立して、例えば収差補正用に若干移動するような場合も、本発明の概念に含まれるものとする。
本発明の実施例１に係る結像変倍光学系のレンズ構成図 本発明の実施例２に係る結像変倍光学系のレンズ構成図 本発明の実施例３に係る結像変倍光学系のレンズ構成図 本発明の実施例４に係る結像変倍光学系のレンズ構成図 本発明の実施例５に係る結像変倍光学系のレンズ構成図 本発明の実施例１に係る結像変倍光学系の広角端および望遠端における諸収差（球面収差、非点収差およびディストーション）を示す収差図 本発明の実施例２に係る結像変倍光学系の広角端および望遠端における諸収差（球面収差、非点収差およびディストーション）を示す収差図 本発明の実施例３に係る結像変倍光学系の広角端および望遠端における諸収差（球面収差、非点収差およびディストーション）を示す収差図 本発明の実施例４に係る結像変倍光学系の広角端および望遠端における諸収差（球面収差、非点収差およびディストーション）を示す収差図 本発明の実施例５に係る結像変倍光学系の広角端および望遠端における諸収差（球面収差、非点収差およびディストーション）を示す収差図 本発明の実施例１に係る結像変倍光学系の広角端および望遠端における倍率色収差を示す収差図 本発明の実施例２に係る結像変倍光学系の広角端および望遠端における倍率色収差を示す収差図 本発明の実施例３に係る結像変倍光学系の広角端および望遠端における倍率色収差を示す収差図 本発明の実施例４に係る結像変倍光学系の広角端および望遠端における倍率色収差を示す収差図 本発明の実施例５に係る結像変倍光学系の広角端および望遠端における倍率色収差を示す収差図
符号の説明
１ 結像面
２ 絞り
３ フィルタ部
Ｇ１〜Ｇ３ レンズ群
Ｌ１〜Ｌ６ レンズ
Ｒ１〜Ｒ１５ レンズ面等
Ｄ１〜Ｄ１４ 軸上面間隔
Ｚ 光軸
Ｓ 開口

Claims (17)

  1. 物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、および収差補正用の第３レンズ群を配列してなり、
    前記第１レンズ群は、物体側から順に、負レンズよりなる第１レンズＬ１と、正レンズよりなる第２レンズＬ２により構成され、
    前記第２レンズ群は、物体側から順に、正レンズよりなる第３レンズＬ３と、負レンズよりなる第４レンズＬ４と、非球面を有する収差補正用の第５レンズＬ５により構成され、
    前記第３レンズ群は、収差補正用の第６レンズＬ６から構成され、
    ズーミングは、少なくとも、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群が互いに独立に光軸上を移動することによりなされ、
    さらに下記の条件式１、２、および３を満足することを特徴とする結像変倍光学系。
    （式１） Ｎｇ２ ＞ １．６
    Ｎｇ２ ： 前記第２レンズＬ２の屈折率
    （式２） νｇ２ ＜ ２９
    νｇ２ ： 前記第２レンズＬ２のアッベ数
    （式３） ＴＬ／ＹＩＭ ≦６．３５２
    ＴＬ ： 最大レンズ系全長
    ＹＩＭ ： 像高（対角線の半分の長さ）
  2. フォーカシングは、前記第１レンズ群および前記第２レンズ群が一体的に光軸上を移動することによりなされることを特徴とする請求項１記載の結像変倍光学系。
  3. 前記第１レンズＬ１は、物体側に凸面を向け、両面が球面とされたメニスカス形状のガラスレンズからなり、前記第２レンズＬ２は、物体側に非球面よりなる凸面を向けたプラスチックレンズからなることを特徴とする請求項１または２記載の結像変倍光学系。
  4. 前記第３レンズＬ３と前記第４レンズＬ４とは、各々両面が球面とされたガラスレンズであって、互いに接合されるように構成されてなることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載の結像変倍光学系。
  5. 前記第３レンズＬ３は両凸レンズにより構成されてなることを特徴とする請求項４記載の結像変倍光学系。
  6. 前記第６レンズＬ６は、非球面を有する正のプラスチックレンズにより構成され、さらに下記の条件式４を満足することを特徴とする請求項１から５のうちいずれか１項記載の結像変倍光学系。
    （式４） ｜ｆｐｓ／ｆｔ｜＞ ０．６
    ｆｐｓ ： プラスチックレンズの焦点距離のうち最小のもの
    ｆｔ ： 望遠端におけるレンズ全系の合成焦点距離
  7. 下記の条件式５を満足することを特徴とする請求項１から６のうちいずれか１項記載の結像変倍光学系。
    （式５） ｜Ｐｐ１２×ｆｔ｜ ＜ １．０
    Ｐｐ１２： 前記第１レンズ群および前記第２レンズ群に含まれるプラスチックレ
    ンズ各々の焦点距離の逆数の和（Ｐｐ１２×ｆｔ＝Σｆｔ／ｆｐｉ；
    ｆｐｉは第ｉレンズ群の焦点距離）
    ｆｔ ： 望遠端におけるレンズ全系の合成焦点距離
  8. 物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、および収差補正用の第３レンズ群を配列してなり、
    前記第１レンズ群は、物体側から順に、負レンズよりなる第１レンズＬ１と、正レンズよりなる第２レンズＬ２により構成され、
    前記第２レンズ群は、物体側から順に、正レンズよりなる第３レンズＬ３と、負レンズよりなる第４レンズＬ４と、非球面を有する収差補正用の第５レンズＬ５により構成され、
    前記第３レンズ群は、収差補正用の第６レンズＬ６から構成され、
    前記３つのレンズ群の各々に、プラスチックレンズが配されており、
    ズーミングは、少なくとも、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群が、互いに独立して光軸上を移動することによりなされ、
    フォーカシングは、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群が一体的に光軸上を移動することによりなされ、
    さらに下記の条件式１０、１１および１２を満足するものであり、
    前記第２レンズＬ ２ および前記第５レンズＬ ５ が両方共にプラスチックレンズであることを特徴とする結像変倍光学系。
    （式１０） ｜ｆ２ｇｐ／ｆ２ｇ｜＞ １．２
    ｆ２ｇｐ ： 前記第２レンズ群中のプラスチックレンズの焦点距離
    ｆ２ｇ ： 前記第２レンズ群の合成焦点距離
    （式１１） ｜Ｐｐ１２×ｆｔ｜ ＜ １．０
    Ｐｐ１２ ： 前記第１レンズ群および前記第２レンズ群に含まれるプラスチック
    レンズ各々の焦点距離の逆数の和（Ｐｐ１２×ｆｔ＝Σｆｔ／ｆｐｉ；
    ｆｐｉは第ｉレンズ群の焦点距離）
    ｆｔ ： 望遠端におけるレンズ全系の合成焦点距離
    （式１２） Ｘｐ ＜ ７３．０
    Ｘｐ ： 前記第１レンズ群中のプラスチックレンズの材料の、屈折率をＮｐ２、
    アッベ数をνｐ２としたときのＮｐ２×Ｎｐ２×νｐ２の値
  9. 前記第２レンズ群中のプラスチックレンズが第５レンズＬ５であることを特徴とする請求項８記載の結像変倍光学系。
  10. 下記の条件式１０´を満足することを特徴とする請求項８または９記載の結像変倍光学系。
    （式１０´） ｜ｆ２ｇｐ／ｆ２ｇ｜＞ ２．０
  11. 下記の条件式１２´を満足することを特徴とする請求項８から１０のうちいずれか１項記載の結像変倍光学系。
    （式１２´） Ｘｐ ＜ ７０．０
  12. 下記の条件式１２´´を満足することを特徴とする請求項８から１０のうちいずれか１項記載の結像変倍光学系。
    （式１２´´） Ｘｐ ＜ ６９．０
  13. 物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、および収差補正用の第３レンズ群を配列してなり、
    前記第１レンズ群は、物体側から順に、負レンズよりなる第１レンズＬ１と、正レンズよりなる第２レンズＬ２により構成され、
    前記第２レンズ群は、物体側から順に、正レンズよりなる第３レンズＬ３と、負レンズよりなる第４レンズＬ４と、非球面を有する収差補正用の第５レンズＬ５により構成され、
    前記第３レンズ群は、収差補正用の第６レンズＬ６から構成され、
    前記第１レンズＬ１は物体側に凸面を向けてなり、前記第２レンズＬ２は物体側に非球面よりなる凸面を向けてなり、前記第３レンズＬ３は、両面が球面とされた両凸レンズからなり、
    ズーミングは、少なくとも、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群が互いに独立に光軸上を移動することによりなされ、
    前記第１レンズ群および前記第２レンズ群は、いずれもがプラスチックレンズを含むものであり、
    さらに下記の条件式１３、１４、１５、および１７を満足することを特徴とする結像変倍光学系。
    （式１３） Ｎｇ２ ＞ １．６
    Ｎｇ２ ： 前記第２レンズＬ２の屈折率
    （式１４） νｇ２ ＜ ２９
    νｇ２ ： 前記第２レンズＬ２のアッベ数
    （式１５）０．２３ ≦ Ｄｓ／Ｄ ≦ ０．５
    Ｄｓ： 前記第４レンズＬ４と前記第５レンズＬ５の間隔
    Ｄ ： 前記第２レンズ群中の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面まで
    の光軸上の距離．
    （式１７） ｜Ｐｐ １２ ×ｆｔ｜ ＜ １．０
    Ｐｐ １２ ： 前記第１レンズ群および前記第２レンズ群に含まれるプラスチック
    レンズ各々の焦点距離の逆数の和（Ｐｐ １２ ×ｆｔ＝Σｆｔ／ｆｐｉ；
    ｆｐｉは第ｉレンズ群の焦点距離）
    ｆｔ ： 望遠端におけるレンズ全系の合成焦点距離
  14. 前記第１レンズＬ１は、両面が球面とされた負のメニスカス形状のガラスレンズからなり、前記第２レンズＬ２はプラスチックレンズからなり、前記第３レンズＬ３および前記第４レンズＬ４は、共に両面が球面とされ、互いに接合されたガラスレンズからなり、前記第５レンズＬ５はプラスチックレンズからなることを特徴とする請求項１３記載の結像変倍光学系。
  15. 前記第６レンズＬ６は、正のプラスチックレンズからなり、フォーカシングは、前記第１レンズ群および前記第２レンズ群が一体的に移動することによりなされ、
    さらに下記の条件式１６を満足することを特徴とする請求項１３または１４記載の結像変倍光学系。
    （式１６） ｜ｆｐｓ／ｆｔ｜＞ ０．６
    ｆｐｓ ： プラスチックレンズの焦点距離のうち最小のもの
    ｆｔ ： 望遠端におけるレンズ全系の合成焦点距離
  16. 下記の条件式１７´を満足することを特徴とする請求項１３から１５のうちいずれか１項記載の結像変倍光学系。
    （式１７´） ｜Ｐｐ １２ ×ｆｔ｜ ＜ ０．１
  17. 請求項１〜１６のうちいずれか１項記載の結像変倍光学系と、この結像変倍光学系によって結像された被写体の像を撮像する固体撮像素子を備えたことを特徴とする撮像装置。
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