JP5648517B2

JP5648517B2 - ズームレンズおよびカメラおよび情報装置

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Publication number: JP5648517B2
Application number: JP2011026157A
Authority: JP
Inventors: 洋平 ▲高▼野; 厚海　広道; 広道厚海
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2011-02-09
Filing date: 2011-02-09
Publication date: 2015-01-07
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Also published as: JP2012163914A

Description

この発明は、ズームレンズおよびカメラおよび情報装置に関する。

近年、デジタルスチルカメラ等に用いられる撮影光学系はズームレンズが一般的であり、特に「３５ｍｍ判換算で５０ｍｍ程度の画角」を焦点距離範囲に含むズームレンズが一般化しており、さらなる要請として、小型化や広角化とともに「オートフォーカス（以下「ＡＦ」と略記する）の高速化」の要望が強い。

大きい変倍比と全長の小型化を両立できる構成として正群先行の所謂「ポジティブリードタイプ」のズームレンズが知られている。

このようなポジティブリードタイプのズームレンズで、レンズ内部にあるレンズ群を変位させてフォーカシングを行なうタイプのものとして、絞りよりも物体側に、物体側から順に、正・負・負の屈折力配分で第１〜第３レンズ群を配し、第３レンズ群の移動によりフォーカシングを行なうものが特許文献１〜４により知られている。

特に、特許文献４に記載のズームレンズは、フォーカシングを行なうための第３レンズ群を「１枚の負レンズ」で構成することにより、第３レンズ群を軽量化してフォーカシングの高速化を可能としている。

しかし、特許文献４記載のズームレンズでは、フォーカシングに関与する第３レンズ群の「横倍率の絶対値」が大きいため、フォーカシングに必要な変位量が大きく、ズームレンズの「使用状態における小型化」の実現にはなお改善の余地がある。

この発明は上述した事情に鑑み、フォーカシングを行なうフォーカス群がコンパクトで、フォーカシングに伴うフォーカス群の変位量が小さく、高速のＡＦ、小型・高性能・広画角でデジタルスチルカメラに適したズームレンズを実現可能とすることを課題とする。

この発明はまた、広角端における半画角：３６．８度以上、変倍比：１．５〜３．５倍程度で、５００万〜１０００万画素を超える撮像素子に対応した解像力を有し、高速のＡＦ、小型・高性能のズームレンズの実現を課題とする。

この発明はまた、かかるズームレンズを用いるカメラ、撮像装置の実現を目的とする。

この発明のズームレンズは、光軸に沿って物体側から像側へ向かって順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群を配し、第３レンズ群と第４レンズ群との間に絞りを配してなる。

広角端から望遠端への変倍に際しては、第１レンズ群が物体側へ移動し、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が増大し、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が減少し、第４レンズ群と第５レンズ群の間隔が減少する。

第３レンズ群は１枚の負レンズにより構成され、この第３レンズ群の変位によりフォーカシングが行なわれる。

請求項１記載のズームレンズは、第２レンズ群の焦点距離：Ｆ２、第３レンズ群の焦点距離：Ｆ３、広角端における全系の焦点距離：Ｆｗ、望遠端における全系の焦点距離：Ｆｔ、これら焦点距離：Ｆｗ、Ｆｔの幾何平均：Ｆｍ（＝√(Ｆｗ×Ｆｔ)）、広角端における第３レンズ群の横倍率：β_３ｗ、望遠端における第３レンズ群の横倍率：β_３ｔが、条件：
（１） −３．０＜（Ｆ２−Ｆ３）／Ｆｍ＜ −０．５
（２）｜β_３ｗ｜＜０．１５
（３）｜β_３ｔ｜＜０．１５
を満足することを特徴とする。

請求項１記載のズームレンズは、さらに、広角端における射出瞳距離：Ｅｘｐ、望遠端における最大像高：Ｙ’が、条件：
（４）１＜Ｅｘｐ／Ｙ’＜３
を満足することが好ましい（請求項２）。
上記「射出瞳距離：Ｅｘｐ」は、像面から射出瞳に向かう方向を正とする「像面から射出瞳までの距離」であり、像面から射出瞳位置までの間に、平行平面板等が存在した場合、空気換算した値である。

請求項１または２記載のズームレンズはまた、望遠端における最大像高：Ｙ’、広角端における全系の焦点距離：Ｆｗが、条件：
（５）０．７５＜Ｙ’／Ｆｗ
を満足することが好ましい（請求項３）。

請求項１〜３の任意の１に記載のズームレンズは、広角端および望遠端における全系の焦点距離：ＦｗおよびＦｔが、条件：
（６）１．５＜Ｆｔ／Ｆｗ
を満足することが好ましい（請求項４）。

請求項１〜４の任意の１に記載のズームレンズは「ズームレンズによる像を撮像素子により読取る情報装置」に用いられるものであることができる。この場合「その歪曲収差が、撮像素子により情報化されたデータの電子的な処理により補正できる範囲で許容されている」ことができる。

この発明のカメラは、請求項１〜４の任意の１に記載のズームレンズを、撮影用光学系として有することを特徴とする（請求項５）。
カメラは「ズームレンズによる像を撮像素子により読取る機能を持つカメラ」として構成することができ、この場合には、ズームレンズとして、請求項１〜４の任意の１に記載のものを用いることができる（請求項６）。

即ち、カメラは、デジタルスチルカメラやビデオカメラ、銀塩カメラ等として実施することもできるが、デジタルスチルカメラのように「ズームレンズによる像を撮像素子により読取る機能を持つカメラ」として実施でき、この場合には、採用するズームレンズとして「その歪曲収差が、撮像素子により情報化されたデータの電子的な処理により補正できる範囲で許容されている」ものが好適である。

この発明の情報装置は、請求項１〜４の任意の１に記載のズームレンズを、カメラ機能部の撮影用光学系として有し、携帯情報端末装置として構成されたことを特徴とする（請求項７）。

説明を補足する。
請求項１における条件（１）は、第２レンズ群の焦点距離：Ｆ２と第３レンズ群の焦点距離：Ｆ３とのバランスを図るためのものである。第２レンズ群、第３レンズ群ともに屈折力は負であるから、上記焦点距離：Ｆ２、Ｆ３はともに「負数」である。

条件（１）の上限値「−０．５」を上回ると、フォーカシングを行なう第３レンズ群のパワーが相対的に小さくなり、フォーカシングに際しての移動量が大きくなって高速ＡＦの妨げになったり、第２レンズ群のパワーが大きくなることにより製造誤差感度が大きくなって、レンズ組み立て性の面から不利となったりする。
条件（１）の下限値「−３．０」を下回ると、第３レンズ群のパワーが相対的に大きくなりすぎて製造誤差感度が上昇し、加工性に不利となるか、第２レンズ群のパワーが小さくなることにより「変倍に寄与する他のレンズ群」とのパワーバランスが崩れ、諸収差の補正が困難となる。

条件（２）、（３）はそれぞれ、広角端、望遠端での「第３レンズ群の横倍率」の適切な範囲を示している。これら条件（２）、（３）の上限値をそれぞれ上回ると「フォーカス感度」が小さくなり、フォーカスに必要な移動量が大きくなり、ズームレンズ使用状態での小型化に不利となる。

「フォーカス感度」は、フォーカス群（第３レンズ群）のフォーカスに必要な移動量に対するピント移動量の比であって、次式で定義される「ＦＳ」である。

ＦＳ＝（１−β_Ｆ ^２）×βｒ^２
ここに、β_Ｆは「フォーカス群（第３レンズ群）の横倍率」であり、βｒは「フォーカス群より像側に配置された全てのレンズ群（第４、第５レンズ群）の合成倍率」である。

上記条件（１）〜（３）の各パラメータは、これら条件よりも若干狭い以下の条件：
（１Ａ） −２．８＜（Ｆ２−Ｆ３）／Ｆｍ＜ −０．９
（２Ａ）｜β_３ｗ｜＜０．１１
（３Ａ）｜β_３ｔ｜＜０．１０
を満足することが好ましい。

絞りよりも像側に、正の第４レンズ群、正の第５レンズ群が配置されることにより、第１〜第３レンズ群の変倍作用への負担を軽減できる。

条件（４）は、ズームレンズの小型化実現を容易にする条件であり「広角端での射出瞳距離」の適切な範囲を定めている。

パラメータが、条件（４）の上限値「３」を超えると、光学系の全長の増加を招来したり、最も像側のレンズの有効径の増大に繋がったりしてズームレンズの小型化に不利となる。また、下限値「１」を下回ると、周辺像高の光線の像面への入射角が大きくなり、撮像素子を用いる場合に「周辺光量の低下」等を招き易い。

条件（４）のパラメータは、より好ましくは条件（４）よりも若干狭い、以下の条件：
（４Ａ）１．４＜Ｅｘｐ／Ｙ’＜２．８
を満足するのが良い。

この発明のズームレンズでは、上記の如く、広角端から望遠端への変倍に際して「第１レンズ群が物体側へ移動し、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が増大し、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が減少し、第４レンズ群と第５レンズ群の間隔が減少する」が、この場合、第１〜第５レンズ群の全てを移動させるようにすることにより、全てのレンズ群を「変倍に寄与」させ、各レンズ群の変倍への負担が小さくなり、収差補正上、また加工性においても有利となるだけでなく、第１レンズ群の移動量を効率よく低減することが可能となり、小型化にも有利となる。

条件（５）は、画角を規制するものであり条件（５）を満足することにより「広角端での半画角が３６．８度以上」を実現できる。

条件（６）は、ズーム比を規制するもので、１．５倍以上の変倍比を実現できる。条件（６）のパラメータはより好ましくは、条件：
（６Ａ）１．８＜Ｆｔ／Ｆｗ＜３．５
を満足するのがよい。

レンズによる結像画像を「撮像素子」の撮像面上に結像させ、撮像素子により画像を情報化する場合、情報化されたデータに対して電子的な処理を行って、結像された画像における歪曲収差を補正できることが知られている。
従って、このような歪曲収差補正を前提とし、ズームレンズに上記電子的な処理によって補正できる範囲の歪曲収差を許容すれば、歪曲収差以外の収差を「より良好に補正」することができ、広画角化や高変倍化、高性能化に資することができる。

歪曲収差は、画角が大きくなるほど発生しやすいので、少なくとも広角端側、好ましくは広角端と中間焦点距離を含む変倍領域で、歪曲収差を補正可能とするのがよい。電子的な処理による歪曲収差補正は、歪曲収差２０％程度まで可能である。

さらに補足すると、第１レンズ群は物体側より順に「１枚の負レンズと、１枚の正レンズを有する構成」であることが好ましい。より具体的には、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、物体側に強い凸面を向けた正レンズの２枚で構成するか、その後ろにもう１枚の正レンズを加えた構成が好ましい。

高変倍化、特に望遠端の焦点距離を長くするには、望遠端における「第２〜第５レンズ群の合成倍率」を大きくする必要があり、合成倍率が大きい分だけ「第１レンズ群で発生した収差が像面上で拡大される」ことになる。
このため、高変倍化を進めるには、第１レンズ群で発生する収差量を十分に小さく抑える必要があり、そのためには第１レンズ群を上記構成とすることが好ましい。

第２レンズ群は物体側から順に、像側に曲率の大きな面を向けた負レンズ、負レンズ、正レンズの３枚で構成することが好ましい。

物体側から順に「負レンズ、負レンズ、正レンズという配置」にすることで「第２レンズ群の主点を像側に近づける」ことが可能となり、望遠端における光学系全長の短縮に寄与できる。

絞りの開放径は「変倍に係らず一定とする」のが機構上簡略となってよいが、望遠端の開放径を広角端に比べて大きくすることにより、Ｆナンバの変化を小さくすることも出来る。像面に到達する光量を減少させる必要があるときは、絞りを小径化しても良いが、「絞り径を大きく変えることなくＮＤフィルタ等の挿入により光量を減少」させるほうが回折現象による解像力の低下を防止できて好ましい。

以上に説明したように、この発明によれば新規なズームレンズを実現できる。
この発明のズームレンズは、上記の如く、フォーカシングを行なう第３レンズが「１枚の負レンズ」で構成され、軽量であるためにフォーカス時の駆動エネルギを小さくでき、
また、条件（２）、（３）を満足することにより、「フォーカス感度」が適正な大きさとなり、フォーカシングに必要な移動量が小さくなるので、高速ＡＦが可能となり、使用状態におけるズームレンズの小型化を実現できる。

また、請求項２〜４の各条件を満足することにより、小型・高性能で広角端の半画角が３６．８度以上、変倍比が１．５倍から３．５倍程度で、十分に収差補正され、小型でかつ高解像度の撮像素子に対応した解像力を有するズームレンズを実現できる。

また、ズームレンズに「電子的な処理によって補正できる範囲の歪曲収差を許容」することにより、後述する実施例１〜５に示すように、歪曲収差以外の収差の「極めて良好な補正」が可能となる。

このような小型・高性能のズームレンズを撮像用光学系として有することにより、小型で性能のよいカメラ、情報装置を実現できる。

実施例１のズームレンズのレンズ構成と変倍の際の各レンズ群の変位を説明するための図である。実施例２のズームレンズのレンズ構成と変倍の際の各レンズ群の変位を説明するための図である。実施例３のズームレンズのレンズ構成と変倍の際の各レンズ群の変位を説明するための図である。実施例４のズームレンズのレンズ構成と変倍の際の各レンズ群の変位を説明するための図である。実施例５のズームレンズのレンズ構成と変倍の際の各レンズ群の変位を説明するための図である。実施例１のズームレンズの広角端における収差図である。実施例１のズームレンズの中間焦点距離における収差図である。実施例１のズームレンズの望遠端における収差図である。実施例２のズームレンズの広角端における収差図である。実施例２のズームレンズの中間焦点距離における収差図である。実施例２のズームレンズの望遠端における収差図である。実施例３のズームレンズの広角端における収差図である。実施例３のズームレンズの中間焦点距離における収差図である。実施例３のズームレンズの望遠端における収差図である。実施例４のズームレンズの広角端における収差図である。実施例４のズームレンズの中間焦点距離における収差図である。実施例４のズームレンズの望遠端における収差図である。実施例５のズームレンズの広角端における収差図である。実施例５のズームレンズの中間焦点距離における収差図である。実施例５のズームレンズの望遠端における収差図である。携帯情報端末装置の実施の１形態を説明するための図である。図２１の装置のシステムを説明するための図である。歪曲収差の電子的な補正を説明するための図である。

以下、実施の形態を説明する。
図１〜図５は、ズームレンズの実施の形態を示している。図１〜図５に示すズームレンズはこの順序に、後述する実施例１〜５に関するものである。

繁雑を避けるため、図１〜５において符号を共通化する。
符号「Ｉ」により第１レンズ群、符号「ＩＩ」により第２レンズ群、符号「ＩＩＩ」により第３レンズ群、符号「ＩＶ」により第４レンズ群、符号「Ｖ」により第５レンズ群を示す。また、符号「Ｓ」により開口絞りを示す。図の左方が「物体側」、右方が「像側」である。
符号Ｆは「透明平行平板」を示す。透明平行平板Ｆは、光学ローパスフィルタ・赤外カットフィルタ等の各種フィルタ（物体側の透明平行平板）やＣＣＤセンサ等の撮像素子のカバーガラス（シールガラス像側の透明平行平板）を「これらに等価な２枚の透明平行平板」として示したものである。

図１〜図５の上段の図は「広角端におけるレンズ群配置」、中段の図は「中間焦点距離におけるレンズ群配置」を示し、最下段の図は「望遠端におけるレンズ群配置」を示す図である。広角端から望遠端への変倍に際して、ズームレンズの各レンズ群は、図の最上段の状態から最下段の状態へ向かって、矢印で示すように移動する。

このように、図１〜図５に示すズームレンズは、光軸に沿って物体側から像側へ向かって順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｉ、負の屈折力の第２レンズ群ＩＩ、負の屈折力の第３レンズ群ＩＩＩ、正の屈折力の第４レンズ群ＩＶ、正の屈折力の第５レンズ群Ｖを配し、第３レンズ群ＩＩＩと第４レンズ群ＩＶとの間に絞りＳを配してなり、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｉが物体側へ移動し、第１レンズ群Ｉと第２レンズ群ＩＩの間隔が増大し、第２レンズ群ＩＩと第３レンズ群ＩＩＩとの間隔が増大し、第３レンズ群ＩＩＩと第４レンズ群ＶＩの間隔が減少し、第４レンズ群ＩＶと第５レンズ群Ｖの間隔が減少する。
第３レンズ群ＩＩＩは１枚の負レンズにより構成され、その変位によりフォーカシングが行なわれる。なお、開口絞りＳは第４レンズ群ＩＶと一体で変位する。

そして、これらの実施の形態に対応する後述の実施例１〜５に示すように、各ズームレンズは条件（１）〜（６）を満足する。

図２１、図２２を参照して、撮像装置としての「携帯情報端末装置」の実施の形態を説明する。
携帯情報端末装置のシステム構成は、図２２に示すように、「ズームレンズ」である撮影レンズ１と「撮像素子」である受光素子１３を有し、撮影レンズ１によって形成される撮影対象物の像を受光素子１３によって読取るように構成され、受光素子１３からの出力を、中央演算装置１１の制御を受ける信号処理装置１４によって処理してデジタル情報に変換する。

デジタル情報に変換された画像は、液晶モニタ７に表示され、半導体メモリ１５に記憶され、あるいは通信カード１６により外部への通信に供される。この通信機能を除いた部分は「カメラ装置」を構成する。

撮影レンズ１としては、請求項１〜４の任意の１に記載のズームレンズ、具体的には後述する実施例１〜５のズームレンズを用いる。

液晶モニタ７には「撮影中の画像」を表示することもできるし、半導体メモリ１５に記録されている画像を表示することもできる。

撮影レンズ１はカメラの携帯時には、図２１（Ａ）に示すように「沈胴状態」にあり、電源スイッチ６の操作により電源が入ると筐体５から鏡胴が繰り出される。鏡胴が繰り出された状態において、鏡胴内部でズームレンズの各群は「例えば広角端の配置」となっており、図示されないズームレバーを操作することで各群の配置が変化し、望遠端への変倍を行なうことができる。
このとき、ファインダ２も撮影レンズ１の画角の変化に連動して変倍する。

シャッタボタン４の「半押し」によりフォーカシングがなされる。

フォーカシングは第４レンズ群の移動により行なわれるが、「受光素子の移動」によって行なうこともできる。シャッタボタン４をさらに押し込むと撮影がなされ、その後は上記の処理がなされる。

半導体メモリ１５に記録した画像を液晶モニタ７に表示したり、通信カード１６等を使用して外部へ送信したりする際は、操作ボタン８を操作して行なう。半導体メモリ１５および通信カード１６等は、それぞれ専用または汎用のスロット９に挿入して使用される。

撮影レンズが「沈胴状態」にあるとき、ズームレンズの各レンズ群は、必ずしも光軸上に並んでいなくても良い。例えば、第３レンズ群が、光軸上から退避して「他のレンズ群と並列に収納される」如き機構とすれば、携帯情報端末装置のさらなる薄型化を実現できる。

以下、具体的な実施例を５例挙げる。

実施例における記号の意味は以下の通りである。

ｆ：全系の焦点距離
Ｆ：Ｆナンバ
ω：半画角
Ｒ：曲率半径（非球面にあっては近軸曲率半径）
Ｄ：面間隔
Ｎｄ：屈折率
νｄ：アッベ数
Ｋ：非球面の円錐定数
Ａ４：４次の非球面定数
Ａ６：６次の非球面定数
Ａ８：８次の非球面定数
Ａ１０：１０次の非球面定数
Ａ１２：１２次の非球面定数
Ａ１４：１４次の非球面定数
「非球面形状」は、近軸曲率半径の逆数(近軸曲率)：Ｃ、光軸からの高さ：Ｈ、円錐定数：Ｋ、上記各次数の非球面係数を用い、Ｘを光軸方向における非球面量として、周知の式：
Ｘ＝ＣＨ^２／[１＋√｛１−（１＋Ｋ）Ｃ^２Ｈ^２｝]＋Ａ４・Ｈ^４＋Ａ６・Ｈ^６
＋Ａ８・Ｈ^８＋Ａ１０・Ｈ^１０＋Ａ１２・Ｈ^１２＋Ａ１４・Ｈ^１４
で表され、近軸曲率半径Ｒ（＝１／Ｃ）と円錐定数：Ｋ、非球面係数：Ａ４〜Ａ１４を与えて形状を特定する。

なお「長さの次元を持つ量」の単位は「ｍｍ」である。

各実施例における「硝種」中の（HOYA）は「HOYA株式会社」、(OHARA)は「株式会社オハラ」であり、これらの製造会社の光学硝種名を挙げている。

「実施例１」
実施例１のズームレンズは、図１に示すように、第１レンズ群Ｉは「物体側から順に物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの接合レンズ」によりなる。

第２レンズ群ＩＩは「物体側に凸面を向け、物体側面に非球面を有した負メニスカスレンズと、像側により強い凹面を向けた両凹レンズと、物体側により強い凸面を向けた両凸レンズ」からなる。

第３レンズ群ＩＩＩは「物体側により強い凹面を向けた１枚の両凹レンズ」からなる。

第４レンズ群ＩＶは「物体側により強い凸面を向け、物体側面が非球面である両凸レンズと、物体側により強い凸面を向けた両凸レンズと物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ」からなる。

第５レンズ群Ｖは「物体側により強い凸面を向けた両凸レンズと、像側に凸面を向けた両面非球面の負メニスカスレンズ」からなる。

ｆ＝１５．９９〜４６．５３Ｆ＝３．６６〜５．８１ ω＝４１．８〜１７．０８
実施例１のデータを表１に示す。

「非球面」
非球面（上記表中に「＊」印を付した面以下の他の実施例においても同様である。）のデータを以下に示す。
第４面
K=0
A4=1.056440E-06
A6=4.970200E-08
A8=-7.07385E-10
A10=5.361300E-12
A12=-1.57191E-14
第１３面
K=0
A4=-7.78796E-05
A6=-2.65621E-07
A8=-1.50697E-09
第２１面
K=0
A4=3.625180E-05
A6=1.430340E-06
A8=-1.49906E-08
第２２面
K=0
A4=1.042670E-04
A6=1.381650E-06
A8=-1.17092E-08
上の表記で例えば「-1.17092E-08」は「-1.17092×10^-8」を意味する。以下の実施例においても同様である。

「可変量」
可変量のデータを表２に示す。

図６、図７、図８に順次、実施例１のズームレンズの、広角端、中間焦点距離、望遠端における収差図を示す。なお、球面収差の図中の破線は正弦条件、非点収差の図中の実線はサジタル、破線はメリディオナルをそれぞれ表す。また、「ｇ」、「ｄ」はそれぞれ、ｇ線およびｄ線を表す。以下の、他の実施例に関する収差図についても同様である。

「実施例２」
実施例２のズームレンズのレンズ構成は図２に示す如くである。
実施例１と異なる点は、第２レンズ群ＩＩの第２レンズが「像側により強い凹面を向けた両凹レンズ」、第４レンズ群ＩＶの第３レンズが「像側により強い凹面を向けた両凹レンズ」であることであり、他は実施例１のものと同様である。

ｆ＝１８．６５〜５４．３Ｆ＝３．６２〜５．８３ ω＝３７．５〜１４．８
実施例２のデータを表３に示す。

「非球面」
非球面のデータを以下に示す。
第４面
K=0
A4=-2.56108E-06
A6=1.044020E-07
A8=-1.4309E-09
A10=1.355110E-11
A12=-5.04361E-14
第１３面
K=0
A4=-9.25137E-05
A6=-3.51547E-07
A8=-8.00052E-09
第２１面
K=0
A4=-2.51375E-04
A6=3.572660E-06
A8=1.359970E-08
第２２面
K=0
A4=-1.75754E-04
A6=4.150840E-06
A8=-1.1655E-08 。

「可変量」
可変量のデータを表４に示す。

図９、図１０、図１１に順次、実施例２の広角端、中間焦点距離、望遠端における収差図を示す。

「実施例３」
実施例３のズームレンズのレンズ構成は図３に示す如くである。
実施例１と異なる点は、第２レンズ群ＩＩの第２レンズが「像側に凸面を向けた負メニスカスレンズ」である点であり、他は実施例１と同様である。

ｆ＝１６．１５〜３８Ｆ＝３．６３〜５．８６ ω＝４１．５〜２０．６
実施例３のデータを表５に示す。

「非球面」
非球面のデータを以下に示す。
第４面
K=0
A4=2.777450E-05
A6=-3.99444E-08
A8=6.048460E-10
A10=1.095400E-12
A12=-2.48491E-14
第１３面
K=0
A4=-9.36505E-05
A6=4.158310E-08
A8=-5.89151E-09
第２１面
K=0
A4=5.741240E-06
A6=-1.82504E-06
A8=4.009180E-09
第２２面
K=0
A4=1.736520E-04
A6=-1.06638E-06
A8=2.185120E-08 。

「可変量」
可変量のデータを表６に示す。

図１２、図１３、図１４に順次、実施例３の広角端、中間焦点距離、望遠端における収差図を示す。

「実施例４」
実施例４のズームレンズのレンズ構成は図４に示す如くである。
実施例１と異なる点は、第１レンズ群Ｉの第２レンズが「物体側により強い凸面を向けた両凸レンズ」、第５レンズ群Ｖの第２レンズが「像側にのみ非球面を有する」点のみであり、他は実施例１と同様である。

ｆ＝１６．１５〜３１．６６Ｆ＝３．６２〜５．８４ ω＝４１．５〜２４．３
実施例４のデータを表７に示す。

「非球面」
非球面のデータを以下に示す。
第４面
K=0
A4=5.736250E-06
A6=1.541920E-07
A8=-1.54552E-09
A10=2.609640E-11
A12=-1.36118E-13
第１３面
K=0
A4=-6.60531E-05
A6=-9.67387E-08
A8=-6.97485E-09
第２２面
K=0
A4=2.216200E-04
A6=2.466620E-06
A8=-2.45507E-08
A10=6.485260E-10 。

「可変量」
可変量のデータを表８に示す。

図１５、図１６、図１７に順次、実施例４の広角端、中間焦点距離、望遠端における収差図を示す。

「実施例５」
実施例５のズームレンズのレンズ構成は図５に示す如くである。レンズ構成は実施例１と同様である。

ｆ＝１５．９９〜４６．５６Ｆ＝３．６５〜５．８５ ω＝４１．８〜１７．０７
実施例５のデータを表９に示す。

「非球面」
非球面のデータを以下に示す。
第４面
K=0
A4=3.219740E-06
A6=3.603850E-08
A8=-5.10179E-10
A10=3.418800E-12
A12=-8.46642E-15
第１３面
K=0
A4=-7.30888E-05
A6=-2.79226E-07
A8=-1.37626E-09
第２１面
K=0
A4=2.979630E-05
A6=1.179710E-06
A8=-6.349E-09
第２２面
K=0
A4=9.580120E-05
A6=1.208010E-06
A8=-8.5897E-09
「可変量」
可変量のデータを表１０に示す。

図１８、図１９、図２０に順次、実施例５の広角端、中間焦点距離、望遠端における収差図を示す。

「条件式のパラメータの値」
実施例１〜５における各条件式のパラメータの値を表１１に示す。

実施例１〜５のズームレンズとも、条件（１）〜（６）を満足する。
各レンズ群のレンズ構成は、上記の如く、第１レンズ群Ｉが「負・正の２枚構成」、第２レンズ群が「負・負・正」の３枚構成、第３レンズ群ＩＩＩが１枚の負レンズ、第４群が「正・正・負の３枚構成」、第５群が「正・負の２枚構成」であり、このようなレンズ構成は好適である。

また、実施例１〜５のズームレンズとも、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｉを大きく物体側へ移動させることにより、広角端において第１レンズ群Ｉを通過する光線高さを低くして、広角化に伴う第１レンズ群Ｉの大型化を抑制している。

実施例１〜５のズームレンズとも、広角端において「電子的に補正可能な程度の歪曲収差」を許容しており、これらの歪曲収差を電子的に補正する。即ち、広角端において、近軸像高を１３ｍｍとし、補正後の像高が１４．３ｍｍとなるように電子的に補正する。

歪曲収差の電子的な補正は種々考えられるが、１例を、図２３を参照して説明する。

図２３において、符号Ｉｍ１で示すのは「撮像素子の受光面形状」であり、矩形形状をなしている。この受光面形状Ｉｍ１に外接する円ＩＣ１は、受光面形状Ｉｍ１をカバーするイメージサークルであり、望遠端・中間焦点距離における「結像範囲」である。

図２３において、符号１ｍ２で示すのは、「広角端近傍における像面形状」を説明図的に示している。広角端近傍では意図的に負の歪曲収差を許容しているので、像面形状Ｉｍ２は「樽型形状」となっている。なお、図２３の負の歪曲収差は「やや誇張」して描かれている。

このような「樽型形状の歪曲収差」を電子的に補正して、受光面形状Ｉｍ１に合致する形状にするのである。

図２３のように、受光面形状Ｉｍ１の中心から縦方向の基準線に対して角：θをなす直線上にある「画素」を考えてみる。

図の如く、この画素に対応する受光素子の上記中心からの距離を「Ｘ」、上記中心からの距離：Ｘにおける歪曲収差をＤｉｓ（Ｘ）［％］とすると、距離「Ｘ」の位置にある画素を、上記「直線上」において「１００Ｘ／（１００＋Ｄｉｓ（Ｘ））」の位置に変換する補正を行なえばよい。このようにして「広角端における歪曲収差」を良好に補正した画像を撮像することができる。
この電子的な補正により、中間焦点距離・広角端における理想像高が「所望のイメージサークルの大きさ」である１４．３ｍｍとなるようにするのである。即ち、中間焦点距離・広角端における「イメージサークルの大きさ」を所望のイメージサークルの大きさの「（１００＋Ｄｉｓ（Ｘ））／１００倍」とすることができる。

歪曲収差は上記の如く電子的な補正が可能であるので、電子的な補正が可能な範囲で、歪曲収差の発生を許容すれば、また、他の収差の補正の自由度や変倍比に対する条件が緩和され、大きい変倍比の実現が可能になる。また、上記のように、中間焦点距離・広角端におけるイメージサークルを小さくできるため、広角化に大きな効果がある。

Ｉ第１レンズ群
ＩＩ第２レンズ群
ＩＩＩ第３レンズ群
Ｓ開口絞り
ＩＶ第４レンズ群
Ｖ第５レンズ群

特許第３７１６４１８号公報特許第３３９７６８６号公報特許第４４０１４５１号公報特開２００９−２５１１１２公報

Claims

光軸に沿って物体側から像側へ向かって順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群を配し、第３レンズ群と第４レンズ群との間に絞りを配してなり、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群が物体側へ移動し、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が増大し、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が減少し、第４レンズ群と第５レンズ群の間隔が減少し、第３レンズ群が１枚の負レンズにより構成され、第３レンズ群の変位によりフォーカシングを行なうズームレンズにおいて、
第２レンズ群の焦点距離：Ｆ２、第３レンズ群の焦点距離：Ｆ３、広角端における全系の焦点距離：Ｆｗ、望遠端における全系の焦点距離：Ｆｔ、これら焦点距離：Ｆｗ、Ｆｔの幾何平均：Ｆｍ（＝√(Ｆｗ×Ｆｔ)）、広角端における第３レンズ群の横倍率：β_３ｗ、
望遠端における第３レンズ群の横倍率：β_３ｔが、条件：
（１） −３．０＜（Ｆ２−Ｆ３）／Ｆｍ＜ −０．５
（２）｜β_３ｗ｜＜０．１５
（３）｜β_３ｔ｜＜０．１５
を満足することを特徴とするズームレンズ。
請求項１記載のズームレンズにおいて、
像面から射出瞳位置へ向かう向きを正とする、広角端における射出瞳距離：Ｅｘｐ、望遠端における最大像高：Ｙ’が、条件：
（４）１＜Ｅｘｐ／Ｙ’＜３
を満足することを特徴とするズームレンズ。
請求項１または２記載のズームレンズにおいて、
望遠端における最大像高：Ｙ’、広角端における全系の焦点距離：Ｆｗが、条件：
（５）０．７５＜Ｙ’／Ｆｗ
を満足することを特徴とするズームレンズ。
請求項１〜３の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
広角端および望遠端における全系の焦点距離：ＦｗおよびＦｔが、条件：
（６）１．５＜Ｆｔ／Ｆｗ
を満足することを特徴とするズームレンズ。
請求項１〜４の任意の１に記載のズームレンズを、撮影用光学系として有することを特徴とするカメラ。
ズームレンズによる像を撮像素子により読取る機能を持ち、ズームレンズとして、請求項１ないし４の任意の１に記載のものを用いることを特徴とするカメラ。
請求項１〜４の任意の１に記載のズームレンズを、カメラ機能部の撮影用光学系として有し、携帯情報端末装置として構成されたことを特徴とする情報装置。