JP5668544B2

JP5668544B2 - 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: JP5668544B2
Application number: JP2011057263A
Authority: JP
Inventors: 厚海　広道; 広道厚海; 洋平 ▲高▼野
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2011-03-15
Filing date: 2011-03-15
Publication date: 2015-02-12
Anticipated expiration: 2031-03-15
Also published as: JP2012194288A; US20120236419A1; EP2500760A3; US8649108B2; EP2500760A2

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。

近来、普及の著しいデジタルカメラは、撮影光学系としてズームレンズが一般的となり、また、オートフォーカス（以下「ＡＦ」と称する。）機能を有することが主流となっている。デジタルカメラには、さらなる高性能化・小型化が求められ「ＡＦの高速化」に対する要望も強い。
小型化の観点からすると、ズームレンズは、使用時のレンズ全長（最も物体側のレンズ面から像面までの距離）を短縮することが重要である。また、ＡＦの高速化を実現するには、フォーカシングレンズの小型化を図ることが重要である。

また、ズームレンズの高性能化の面では、ハイエンドのデジタルカメラへの適用を考えると、少なくとも５００万〜１０００万画素を超える撮像素子に対応した解像力を全ズーム域にわたって有することが必要である。
従来、高変倍化等に適したタイプのズームレンズとして知られているものに、物体側より順に、正の焦点距離を持つ第１レンズ群、負の焦点距離を持つ第２レンズ群、負の焦点距離を持つ第３レンズ群、正の焦点距離を持つ第４レンズ群、正の焦点距離を持つ第５レンズ群を配したものが知られている。

このような「正・負・負・正・正の５群構成のズームレンズ」を開示したものとして特許文献１、２がある。
特許文献１は具体的な実施例として、上記５群構成で、第３レンズ群をフォーカス群として移動してフォーカシングを行なうものを開示しているが、フォーカス群である第３レンズ群が「負・正レンズの接合レンズ」であるため、軽量・小型に作製することが難しく、フォーカス群を移動するための負荷が大きくなりやすく、駆動モータ等も大型化しやすい。また、駆動エネルギを十分に大きくしないと「フォーカシングにかかる時間」を短縮することが難しく、ＡＦの高速化の面でなお、改良の余地がある。

特許文献２も、特許文献１と同様のズームレンズを開示しているが、フォーカス群である第３レンズ群が「負・正・負の３枚構成」であり、特許文献１に開示のものと同じく、軽量・小型に作製することが難しく、ＡＦの高速化の面でなお、改良の余地がある。

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、高速のＡＦ、小型・高性能・広画角でデジタルスチルカメラに特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：４１度以上、変倍比：１．９〜３．４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、情報装置の実現を課題とする。

この発明のズームレンズは、光軸に沿って物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、負の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群、正の屈折力を有する第５レンズ群を配し、第３レンズ群と第４レンズ群との間に開口絞りを配してなる。

そして、広角端から望遠端への変倍に際し、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が大きくなり、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が変動し、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が小さくなり、第４レンズ群と第５レンズ群の間隔が小さくなり、フォーカシングを第３レンズ群で行う。そして、第３レンズ群が負レンズ１枚で構成される。

「第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が変動」するとは、上記変倍の際に、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔の変化が「単調でない場合」を含むことを意味する。

請求項１記載のズームレンズは、以下の特徴を有する。
即ち、第２レンズ群の焦点距離：f2、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が、条件：
（１） 0.95 ＜｜f2/√(fw×ft)｜＜ 4
を満足する。

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が、条件：
（２） 0.9 ＜f2/f3＜ 6
を満足することが好ましい（請求項２）。

請求項１または２記載のズームレンズは、第１レンズ群の焦点距離：f1、第２レンズ群の焦点距離：f2が、条件：
（３） 0.5 ＜｜f1/f2｜＜ 2.1
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「開口絞りが、第４レンズ群と一体に移動する」構成とすることができる（請求項４）。

請求項１〜４に記載のズームレンズは何れも「第５レンズ群が、正レンズ１枚と負レンズ１枚とで構成」されている。

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（請求項５）。
ズームレンズによる像を撮像素子で読み取るようにすると、読み取った画像は電気的なデータに変換され、変換された電気的なデータは「電子的な処理」が可能である。
従って、ズームレンズの歪曲収差による像の歪を、電子的な処理で補正することが可能であり、このような電子的な処理が可能な範囲で歪曲収差を許容したズームレンズの設計が可能である。

この発明のカメラは、請求項１〜５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６）。

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も、請求項５記載のものを用いることもできる。

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やビデオカメラのように「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請求項５記載のものが好適である（請求項７）。

この発明の情報装置は、請求項１〜５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８）。

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、中間焦点距離（広角端における全系の焦点距離：fwと、望遠端における全系の焦点距離：ftとの幾何平均）との比の適正範囲を規制する条件である。

条件（１）の上限値：４を超えると、変倍の機能を主として有する第２レンズ群の「変倍時の移動量」が大きくなり、この移動量を確保するために、使用時のズームレンズ全長が長くなり、ズームレンズ、ひいてはこれを搭載するデジタルカメラ等の情報装置の小型化が困難になる。

条件（１）の下限値：０．９５を下回ると、第２レンズ群の焦点距離が中間焦点距離に相対的に短くなりすぎ、第２レンズ群の負のパワーが相対的に強くなって「変倍時の収差劣化」が大きくなる。また、製造誤差感度も高くなり、量産性に問題が発生する。

請求項２における条件（２）は、第２レンズ群と第３レンズ群の焦点距離の比の適正な範囲を規制している。
条件（２）の上限値：６を超えると、条件（１）の上限を超える場合と同様に、第２レンズ群の「変倍時の移動量」が大きくなり、使用時のズームレンズ全長が長くなり易い。また、フォーカス群である第３レンズ群の焦点距離が短くなり、第３レンズ群の負のパワーが大きくなって「フォーカス時の収差劣化」が大きくなり易い。
条件（２）の下限値：０．９を下回ると、第２レンズ群の焦点距離が短くなりすぎ、第２レンズ群の負のパワーが強くなって変倍時の収差劣化が大きくなる。また、製造誤差感度も高くなり、量産性に問題が発生する。
あるいはまた、第３レンズ群の焦点距離が長くなって第３レンズ群の負のパワーが弱くなり、フォーカシングに必要な移動量が大きくなり、この移動量を確保するためのズームレンズの使用時の全長が長くなり易い。

請求項３における条件（３）は、第１レンズ群と第２レンズ群の焦点距離の絶対値の比の公的な範囲を規制する条件である。
条件（３）の上限値：２．１を超えると、第２レンズ群の焦点距離が短くなり、第２レンズ群の負のパワーが強くなり、変倍時の収差劣化が大きくなる。また、製造誤差感度も高くなり、量産性に問題が発生する。

条件（３）の下限値：０．５を下回ると、第２レンズ群の焦点距離が長くなり、第２レンズ群のパワーが小さくなって「変倍時の移動量」が大きくなり易く、ズームレンズ使用時の全長が長くなり易い。

請求項４のように、変倍に際して、開口絞りを第４レンズ群と一体に移動させるようにすると、絞り用の移動機構を別途設ける必要が無いため部品点数の削減や鏡胴ユニットの小型化に有利である。

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、「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枚で構成するのが好ましい。

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には、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、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、軽量に構成できるためにフォーカス時の駆動エネルギを小さくでき、高速ＡＦが可能となり、ズームレンズの小型化を実現できる。

また、条件（１）を満足することにより、使用時のズームレンズ全長が長大化するのを抑制し、「変倍時の収差劣化」を抑えて良好な性能の実現可能となる。

そして、条件（１）とともに条件（２）、（３）を満足することにより、後述する実施例に示すように、広角端の半画角が４１度以上、変倍比：１．９〜３．４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「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のズームレンズを説明するための図である。実施例２のズームレンズを説明するための図である。実施例３のズームレンズを説明するための図である。実施例４のズームレンズを説明するための図である。実施例５のズームレンズを説明するための図である。実施例６のズームレンズを説明するための図である。実施例７のズームレンズを説明するための図である。実施例１の収差図である。実施例２の収差図である。実施例３の収差図である。実施例４の収差図である。実施例５の収差図である。実施例６の収差図である。実施例７の収差図である。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。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７は、ズームレンズの実施の形態を示している。図１〜図７に示すズームレンズはこの順序に、後述する実施例１〜７に関するものである。
なお、図７に示すズームレンズは、第５レンズ群が、２枚の正レンズと１枚の負レンズで構成されており、「第５レンズ群を、１枚の正レンズと１枚の負レンズにより構成したこの発明のズームレンズ」とは異なる「参考例」であるが、混同の恐れはないと考えられるので、以下において「実施例７」として説明する。

繁雑を避けるため、図１〜７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７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７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を配してなる。
広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｉ〜第５レンズ群Ｖは「互いに独立して物体側へ移動」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。

そして、これらの実施の形態に対応する後述の実施例１〜７に示すように、各ズームレンズは条件（１）〜（３）を満足する。

図１に示す実施の形態では、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」を配して接合した接合レンズである。

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」、「像側により強い凹面を向けた両凹レンズ」、「物体側により強い凸面を向けた両凸レンズ」をこの順序に物体側から配してなる。

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」、「物体側により強い凸面を向けた両凸レンズ」、「物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ」をこの順序で物体側から配してなる。

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」、「像側に凸面を向け、両面非球面な負メニスカスレンズ」をこの順序で物体側から配してなる。

図２の実施の形態では、第２レンズ群ＩＩの「物体側から２番目のレンズが、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「物体側から３番目のレンズが、像側により強い凹面を向けた両凹レンズ」であり、これ以外のレンズは図１のものと同様である。

図３の実施の形態では、第２レンズ群ＩＩの「物体側から２番目のレンズが、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズ」であり、これ以外のレンズは図１のものと同様である。

図４の実施の形態では、第１レンズ群Ｉの「物体側から２番目のレンズが、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「物体側から２番目のレンズが、像側にのみ非球面を有するレンズ」であり、これ以外のレンズは図１のものと同様である。

図５の実施の形態では、各レンズ群を構成するレンズは、図１のものと同様である。

図６の実施の形態では、第１レンズ群Ｉは「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」を物体側からこの順序に接合した接合レンズである。

第２レンズ群ＩＩは、「物体側に凸面を向け、物体側面および像側面に非球面を有した負メニスカスレンズ」、「像側により強い凹面を向けた両凹レンズ」、「物体側により強い凸面を向けた両凸レンズ」を物体側からこの順序に配してなる。

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、物体側面および像側面が非球面である両凸レンズ」、「物体側により強い凸面を向けた両凸レンズ」と「両凹レンズ」とを物体側からこの順序に接合した接合レンズを、物体側からこの順序に配してなる。

第５レンズ群Ｖは、「像側により強い凸面を向けた両凸レンズ」、「像側に凸面を向け、両面非球面な負メニスカスレンズ」を、物体側からこの順序に配してなる。

図７の実施の形態（上述の如く「参考例」である。）では、第１レンズ群Ｉ〜第４レンズ群ＩＶは、図６のものと同様であり、第５レンズ群Ｖは、「像側により強い凸面を向けた両凸レンズ」、「像側に凸面を向けた負メニスカスレンズ」、「物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ」を、物体側からこの順序に配してなる。

図１５、図１６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１６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」を構成する。

撮影レンズ１としては、請求項１〜５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１〜６のズームレンズの何れかを用いる。

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、携帯情報端末装置の携帯時には、図１５（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３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２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７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
θgF：部分分散比
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。

なお、実施例１〜１２とも、広角端においては、歪曲収差を電子的に補正し、補正後の像高が１４．３ｍｍとなるように近軸像高を１３ｍｍとしている。

実施例１
実施例１は、図１に示したズームレンズである。

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」
非球面は、上記表１において「＊印」を付した面である。以下の実施例においても同様である。

実施例１の非球面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
上記非球面の表記において、例えば「-1.17092E-08」は「-1.17092×10^-8」を意味する。以下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８（ａ）〜（ｃ）に順次、実施例１の広角端、中間焦点距離、望遠端における収差図を示す。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。他の収差図についても同様である。

「実施例２」
実施例２は図２に示したズームレンズである。

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」
実施例２の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（ａ）〜（Ｃ）に、実施例２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図８に倣って示す。

「実施例３」
実施例３は、図３に示したズームレンズである。

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」
実施例３の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１０（ａ）〜（Ｃ）に、実施例３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図８に倣って示す。

「実施例４」
実施例４は、図４に示したズームレンズである。

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」
実施例４の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１１（ａ）〜（Ｃ）に、実施例４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図８に倣って示す。

「実施例５」
実施例５は、図５に示したズームレンズである。

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」
実施例５の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１２（ａ）〜（Ｃ）に、実施例５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図８に倣って示す。

「実施例６」
実施例６は、図６に示したズームレンズである。

ｆ＝１５．９９〜５４．４１Ｆ＝３．６６〜５．７９ ω＝４２．０４〜１４．３４
実施例１１のデータを表１１に示す。

「非球面」
実施例６の非球面のデータを以下に示す。

第4面
K=0.000000E+00
A4=3.572750E-05
A6=-7.660460E-07
A8=8.247110E-09
A10=-3.983520E-11
A12=7.403260E-14
第5面
K=0.000000E+00
A4=1.279760E-05
A6=-8.573790E-07
A8=3.096290E-09
A10=-6.310570E-11
A12=1.179080E-12
第13面
K=0.000000E+00
A4=-7.200890E-05
A6=-8.845630E-07
A8=1.304940E-08
A10=-5.719170E-10
第14面
K=0.000000E+00
A4=2.228670E-05
A6=-8.349910E-07
A8=9.411840E-09
A10=-4.635290E-10
第20面
K=0.000000E+00
A4=-4.248460E-05
A6=-2.236380E-06
A8=2.516120E-08
A10=-4.518890E-11
第21面
K=0.000000E+00
A4=-1.262000E-05
A6=-1.745830E-06
A8=2.242420E-08
A10=-5.413360E-11 。

「可変量」
可変量のデータを表１２に示す。

図１３（ａ）〜（Ｃ）に、実施例６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図１３に倣って示す。

「実施例７」
実施例７は、図７に示したズームレンズである。

ｆ＝１５．９９〜５４．４１Ｆ＝３．６６〜５．８４ ω＝４２．０７〜１４．４１実施例７のデータを表１３に示す。

「非球面」
実施例７の非球面のデータを以下に示す。

第4面
K=0.000000E+00
A4=5.463350E-05
A6=-1.303180E-06
A8=1.469420E-08
A10=-9.076220E-11
A12=3.143270E-13
A14=-4.884080E-16
第5面
K=0.000000E+00
A4=3.368690E-05
A6=-1.005120E-06
A8=-9.216250E-09
A10=1.352820E-10
A12=-3.297500E-13
第13面
K=3.301000E-01
A4=-3.253670E-05
A6=1.894420E-07
A8=-1.969370E-09
A10=-8.485160E-12
第14面
K=0.000000E+00
A4=2.451920E-05
A6=2.930500E-07
A8=-2.639100E-09
A10=2.487870E-12
第23面
K=0.000000E+00
A4=2.548720E-05
A6=1.876180E-08
A8=-8.213990E-10
A10=6.062930E-12 。

「可変量」
可変量のデータを表１４に示す。

なお、この実施例７では、変倍に際する開口絞りの変位は「第４レンズ群と独立」に行なわれる。

図１４（ａ）〜（Ｃ）に、実施例７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図８に倣って示す。

上記実施例１〜７における条件式（１）〜（３）のパラメータの値を表１５に示す。

このように、実施例１〜７のズームレンズも条件（１）〜（３）を満足している。

上記の如く、実施例１〜７のズームレンズは何れも、広角端の半画角が４１度以上、変倍比：１．９〜３．４倍程度で、諸収差が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、実施例１〜７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。

さらに、実施例１〜７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１７を参照して説明する。

図１７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１７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２７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３７１６４１８号特許４４０１４５１号

Claims

光軸に沿って物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、負の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群、正の屈折力を有する第５レンズ群を配し、第３レンズ群と第４レンズ群との間に開口絞りを配してなり、
広角端から望遠端への変倍に際し、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が大きくなり、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が変動し、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が小さくなり、第４レンズ群と第５レンズ群の間隔が小さくなり、フォーカシングを第３レンズ群で行うズームレンズにおいて、
第３レンズ群が負レンズ１枚で構成され、
第５レンズ群が、正レンズ１枚と負レンズ１枚とで構成され、
第２レンズ群の焦点距離：f2、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が、条件：
（１） 0.95 ＜｜f2/√(fw×ft)｜＜ 4
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、
第２レンズ群の焦点距離：f2、第３レンズ群の焦点距離：f3が、条件：
（２） 0.9 ＜f2/f3＜ 6
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、
第１レンズ群の焦点距離：f1、第２レンズ群の焦点距離：f2が、条件：
（３） 0.5 ＜｜f1/f2｜＜ 2.1
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、
開口絞りが、第４レンズ群と一体に移動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において、
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ことを特徴とするズームレンズ。
請求項１〜５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５記載のものを用いることを特徴とするカメラ。
請求項１〜５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。