JP5987651B2

JP5987651B2 - ズームレンズ、カメラおよび携帯情報端末装置

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Publication number: JP5987651B2
Application number: JP2012251129A
Authority: JP
Inventors: 芳文須藤; 勇樹林
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2012-11-15
Filing date: 2012-11-15
Publication date: 2016-09-07
Anticipated expiration: 2032-11-15
Also published as: JP2014098826A

Description

本発明は、ズームレンズ、カメラおよび携帯情報端末装置に関するものである。

近年、カメラおよびデジタルカメラの高画質化・小型化を望むユーザーが増えている。また、撮影レンズの広角化を望むユーザーも増えている。これらのユーザーニーズは、撮影レンズとしてズームレンズを用いる場合にも求められる。

一般に、ズームレンズの広角化を図るには、ズームレンズの短焦点端の半画角が４５度程度であることが望ましい。ところが、ズームレンズを広角にするには、ズームレンズの径方向の寸法を大きくしなければならない。よって、ズームレンズの広角化と小型化は相反する。

また、カメラ等の撮影画質を高画質にするには、全てのズーム域において、少なくとも１０００万から１５００万画素の撮像素子に対応した解像力を有する必要がある。さらに、ズームレンズの大口径化も望まれていて、短焦点端のＦナンバを２．０以下、長焦点端のＦナンバを３．０程度にできることが望ましい。

デジタルカメラ用のズームレンズには多くの種類が考えられる。その中で、大口径化に適したズームレンズとして、第１レンズ群は像側に凸になるように移動し、第２レンズ群は像側に移動し、第３レンズ群は物体側に移動し、第４レンズ群が移動するズームレンズが知られている。このようなズームレンズは、物体側より順に、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、正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レンズ群を有する。また、第３レンズ群が物体側から順に正レンズＬ３１、正レンズＬ３２、負レンズＬ３３、負レンズＬ３４、正レンズＬ３５、正レンズＬ３６を有する（例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３、を参照）。

特許文献１から３に記載のズームレンズは、大口径化には適しているが、広角化と小型化を両立させるために、半画角を４５度程度とし、かつ、短焦点短のＦナンバを２．０以下、長焦点端のＦナンバを３．０程度にしつつ、さらなる小型化はできない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、短焦点端の半画角が４５度程度と十分に広画角であり、短焦点端のＦナンバが２．０以下、長焦点端のＦナンバが３．０程度でありながら、小型のズームレンズを提供することを目的とする。

本発明は、物体側より順に、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、正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、を有し、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、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レンズ群の間隔が減少し、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が変化するズームレンズにおいて、第２レンズ群と第３レンズ群の間に開口絞りを配設し、第３レンズ群は物体側から順に正レンズＬ３１、正レンズＬ３２、負レンズＬ３３、負レンズＬ３４、正レンズＬ３５、正レンズＬ３６を有し、第４レンズ群は、１枚または２枚のレンズで構成され、フォーカシングは第４レンズ群で行われ、長焦点端における第３レンズ群と第４レンズ群の軸上の間隔Ｄ３４＿Ｔと、第４レンズ群の焦点距離ｆ４が、条件（１）：０．２＜Ｄ３４＿Ｔ／ｆ４＜０．５を満足することを主な特徴とする。

本発明によれば、短焦点端の半画角が４５度程度と十分に広画角であり、短焦点端のＦナンバが２．０以下、長焦点端のＦナンバが３．０程度でありながら、小型のズームレンズを提供することができる。

本発明に係るズームレンズの実施形態であって実施例１に係る短焦点端（ａ）、中間焦点距離（ｂ）、長焦点端（ｃ）を示す光学配置図である。上記ズームレンズの実施例１に係る短焦点端の（ａ）球面収差図、（ｂ）非点収差図、（ｃ）歪曲収差図、（ｄ）コマ収差図である。上記ズームレンズの実施例１に係る中間焦点距離の（ａ）球面収差図、（ｂ）非点収差図、（ｃ）歪曲収差図、（ｄ）コマ収差図である。上記ズームレンズの実施例１に係る長焦点端の（ａ）球面収差図、（ｂ）非点収差図、（ｃ）歪曲収差図、（ｄ）コマ収差図である。本発明に係るズームレンズの実施形態であって実施例２に係る短焦点端（ａ）、中間焦点距離（ｂ）、長焦点端（ｃ）を示す光学配置図である。上記ズームレンズの実施例２に係る短焦点端の（ａ）球面収差図、（ｂ）非点収差図、（ｃ）歪曲収差図、（ｄ）コマ収差図である。上記ズームレンズの実施例２に係る中間焦点距離の（ａ）球面収差図、（ｂ）非点収差図、（ｃ）歪曲収差図、（ｄ）コマ収差図である。上記ズームレンズの実施例２に係る長焦点端の（ａ）球面収差図、（ｂ）非点収差図、（ｃ）歪曲収差図、（ｄ）コマ収差図である。本発明に係るズームレンズの実施形態であって実施例３に係る短焦点端（ａ）、中間焦点距離（ｂ）、長焦点端（ｃ）を示す光学配置図である。上記ズームレンズの実施例３に係る短焦点端の（ａ）球面収差図、（ｂ）非点収差図、（ｃ）歪曲収差図、（ｄ）コマ収差図である。上記ズームレンズの実施例３に係る中間焦点距離の（ａ）球面収差図、（ｂ）非点収差図、（ｃ）歪曲収差図、（ｄ）コマ収差図である。上記ズームレンズの実施例３に係る長焦点端の（ａ）球面収差図、（ｂ）非点収差図、（ｃ）歪曲収差図、（ｄ）コマ収差図である。本発明に係るズームレンズの実施形態であって実施例４に係る短焦点端（ａ）、中間焦点距離（ｂ）、長焦点端（ｃ）を示す光学配置図である。上記ズームレンズの実施例４に係る短焦点端の（ａ）球面収差図、（ｂ）非点収差図、（ｃ）歪曲収差図、（ｄ）コマ収差図である。上記ズームレンズの実施例４に係る中間焦点距離の（ａ）球面収差図、（ｂ）非点収差図、（ｃ）歪曲収差図、（ｄ）コマ収差図である。上記ズームレンズの実施例４に係る長焦点端の（ａ）球面収差図、（ｂ）非点収差図、（ｃ）歪曲収差図、（ｄ）コマ収差図である。上記実施例２に係るズームレンズにおける歪曲収差の電子的な補正を説明する図である。上記ズームレンズを撮影光学系に用いたカメラの実施形態を示す、（ａ）物体側の外観斜視図、（ｂ）背面側の外観斜視図、である。上記ズームレンズを撮影光学系に用いたカメラの機能構成の例を示すブロック図である。

以下、本発明に係るズームレンズ、カメラおよび携帯型情報端末の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

まず、本発明に係るズームレンズの実施形態について説明する。本発明に係るズームレンズは、物体側より順に、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、正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レンズ群からなる。当該ズームレンズは、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、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レンズ群の間隔が減少して、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が変化するズームレンズである。このズームレンズは、以下の実施形態に示す特徴を有する。

本発明の実施形態に係るズームレンズは、以下の構成を有することを特徴とする。すなわち、第３レンズ群が物体側から順に、正レンズ（正の屈折力を有するレンズをいう。以下同じ。）Ｌ３１、正レンズＬ３２、負レンズ（負の屈折力を有するレンズをいう。以下同じ。）Ｌ３３、負レンズＬ３４、正レンズＬ３５、正レンズＬ３６を有してなる。また、第４レンズ群は１枚または２枚で構成され、フォーカシングは第４レンズ群で行う。そして、長焦点端における第３レンズ群と第４レンズ群の軸上の間隔である「Ｄ３４＿Ｔ」と、第４レンズ群の焦点距離である「ｆ４」とが、以下の条件式１を満足する。
（条件式１）
０．２＜Ｄ３４＿Ｔ／ｆ４＜０．５

上述のズームレンズのように、物体側から「正負正正」の屈折力を有する４つのレンズ群から構成されるズームレンズは、第３レンズ群が主要な変倍作用を負担するいわゆるバリエータとして構成される。

短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第１レンズ群は像側に凸になるように移動し、第２レンズ群は像側に移動し、第３レンズ群は物体側に移動し、第４レンズ群が移動する。これにより、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔は大きくなり、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔は小さくなり、第２レンズ群・第３レンズ群の倍率（絶対値）はどちらも増加するが、主に第３レンズ群により変倍するようにしている。

さらに第３レンズ群を通る光束が太くなることもあるので、Ｆナンバを小さくして、高性能にするためには、第３レンズ群の構成が重要になる。そのため、第３レンズ群の構成を正レンズＬ３１、正レンズＬ３２、負レンズＬ３３、負レンズＬ３４、正レンズＬ３５、正レンズＬ３６としている。

この第３レンズ群を、「正レンズＬ３１、正レンズＬ３２、負レンズＬ３３」と「負レンズＬ３４、正レンズＬ３５、正レンズＬ３６」のように対称的にパワー配置することにより、各種収差を十分に補正できる。また、正レンズＬ３２と負レンズＬ３３を接合し、負レンズＬ３４と正レンズＬ３５を接合すると良い。さらに、高性能でありながら長焦点端において近距離までフォーカシングするためには上記した条件式１を満足すればよい。

上述のズームレンズによれば、短焦点端の半画角が４２度以上でありながら短焦点端のＦナンバが２．０以下、長焦点端のＦナンバが３．０程度であり、構成レンズ枚数が１１枚程度である。これによって、小型かつ１０００万〜２０００万画素の撮像素子に対応した解像力を有するズームレンズを提供することができる。

なお、条件式１に示した上限値を超えると、長焦点端において第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が広がりすぎ、レンズ全長が大きくなり過ぎるか、第４レンズ群のパワーが強すぎて、第４レンズ群で発生する収差が大きくなり過ぎる。その結果、ズーム域全体の収差補正が困難になる。

また、条件式１に示した下限値を超えると、長焦点端において近距離までフォーカシングすることができなくなる。

上述したズームレンズは、さらに、短焦点端における第３レンズ群と第４レンズ群の軸上の間隔である「Ｄ３４＿Ｗ」と第４レンズ群の焦点距離である「ｆ４」とが以下の条件式２を満足することが望ましい。
（条件式２）
０．０５＜Ｄ３４＿Ｗ／ｆ４＜０．１５

上記の条件式２を満足することで、さらに、高性能でありながら短焦点端において近距離までフォーカシングすることができる。これによって、各収差を良好に補正しつつ、短焦点端において近距離までピントを合わせることができるズームレンズを提供できる。

なお、条件式２に示した上限値を超えると、長焦点端において第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が広がりすぎてレンズ全長が大きくなり過ぎるか、第４レンズ群のパワーが強すぎて第４レンズ群で発生する収差が大きくなり過ぎる。その結果、ズーム域全体の収差補正が困難になる。

また、条件式２に示した下限値を超えると、短焦点端において近距離までフォーカシングすることができなくなる。

上述したズームレンズは、さらに、第４レンズ群の焦点距離である「ｆ４」と、短焦点端の焦点距離である「ｆｗ」とが、以下の条件式３を満足することが望ましい。
（条件式３）
５＜ｆ４／ｆｗ＜８

上記の条件式３を満足することで、さらに、高性能なズームレンズを得ることができる。これによって、各収差をさらに良好に補正した高性能なズームレンズを提供することができる。

なお、条件式３に示した上限値を超えると、射出瞳が像面に近くなり過ぎ、テレセントリック性が劣化する。

また、条件式３に示した下限値を超えると、第４レンズ群で発生する収差を簡易な構成で補正することが困難になる。よって、第４レンズ群は１枚で構成することが望ましい。

上述したズームレンズは、さらに、第３レンズ群の光軸上での厚さである「Ｄ３」と、短焦点端の焦点距離である「ｆｗ」とが、以下の条件式４を満足することが望ましい。
（条件式４）
２＜Ｄ３／ｆｗ＜３

上記の条件式４を満足することで、小型でありながら、高性能なズームレンズを得ることができる。

なお、条件式４に示した上限値を超えると、第３レンズ群が厚くなった分だけ第２レンズ群と第３レンズ群の間隔や第２レンズ群の光軸上の厚さを薄くすることになり、ズーム域全体の収差補正が困難になる。

また、条件式４に示した下限値を超えると、第３レンズ群の厚さが薄くなり過ぎ、第３レンズ群内の各種収差の補正が困難になる。

上述したズームレンズは、さらに、第３レンズ群の焦点距離である「ｆ３」と、短焦点端の焦点距離である「ｆｗ」とが、以下の条件式５を満足することが望ましい。
（条件式５）
２．５＜ｆ３／ｆｗ＜３．５

上記の条件式５を満足することで、各収差をさらに良好に補正した、さらに高性能のズームレンズを得ることができる。

なお、条件式５に示した上限値を超えると、第３レンズ群で変倍することが困難になり、ズーム域全体の収差補正が困難になる。

また、条件式５に示した下限値を超えると、第３レンズ群の焦点距離が短くなり過ぎ、第３レンズ群内の各種収差の補正が困難になる。

上述したズームレンズは、さらに、以下の条件式６を満足することが望ましい。ここで、「Ｄａ」は、正レンズＬ３１の物体側面から負レンズＬ３３の像側面までの光軸上での間隔である。また、「Ｄ３」は、第３レンズ群の光軸上での厚さである。
（条件式６）
０．４＜Ｄａ／Ｄ３＜０．６

上記の条件式６を満足することで、正レンズＬ３１の物体側面と負レンズＬ３３の像側面において単色収差および色収差のやりとりをし、全体として収差補正できるようにしている。これによって、各収差をさらに良好に補正した高性能のズームレンズを得ることができる。

上述したズームレンズは、さらに、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、絞りが独立で移動することが望ましい。このズームレンズによれば、短焦点端において絞りが物体側にあることにより、絞りより物体側にある群を小さくすることができ、かつ絞りより物体側にある群を簡単な構成で収差補正することができる。これによって、小型で高性能なズームレンズを提供することができる。

上述したズームレンズは、さらに、以下の条件式７を満足することが望ましい。ここで「ＴＬ３ｓ＿ｗ」は、短焦点端における絞りと第３レンズ群の間隔である。「ＴＬ２ｓ＿ｗ」は、短焦点端における第２レンズ群と絞りとの間隔である。
（条件式７）
０．１５＜ＴＬｓ３＿ｗ／ＴＬ２ｓ＿ｗ＜０．４０

上記の条件式７を満足することでさらに小型でかつ高性能のズームレンズを得ることができる。

なお、条件式７の下限値を超えると、第２レンズ群と絞りの間隔が大きくなり、短焦点端における第２レンズ群を通る軸外光線が高くなり過ぎ、第２レンズ群内における軸外収差の補正が困難になり、かつ第２レンズ群が大型化する。

また、条件式７の上限値を超えると、第３レンズ群と絞りの間隔が大きくなり、短焦点端における第３レンズ群を通る軸外光線が高くなり過ぎ、第３レンズ群内における収差補正が困難になり、かつ第３レンズ群が大型化する。

また、上述したズームレンズは、さらに、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、各レンズ群は個別に移動することが望ましい。すなわち、第１レンズ群は像側に凸になるように移動し、第２レンズ群は像側に移動し、第３レンズ群は物体側に移動し、第４レンズ群が物体側に移動し、第５レンズ群と第４レンズ群の間隔が増大するように変倍することが望ましい。

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た方が、回折現象による解像力の低下を防止できて好ましい。

次に、本発明に係るカメラの実施形態について説明する。本実施形態に係るカメラは、撮影用光学系に上述したズームレンズを備えている。これによって、広角端の半画角が４２度以上と十分に広画角でありながら短焦点端のＦナンバが２．０以下、長焦点端のＦナンバが３．０程度であり、小型でかつ高い解像力を有するズームレンズを備えたカメラを実現することができる。

次に、本発明に係る携帯情報端末装置の実施形態について説明する。本実施形態に係る携帯情報端末装置は、カメラ機能部の撮影用光学系に上述したズームレンズを備えている。これによって、広角端の半画角が４２度以上と十分に広画角でありながら短焦点端のＦナンバが２．０以下、長焦点端のＦナンバが３．０程度であり、小型でかつ高い解像力を有するズームレンズをカメラ機能部に備えた携帯情報端末装置を実現することができる。

次に、本発明に係るズームレンズの具体的な実施例について数値を示しながら説明する。以下において説明をする実施例１乃至４に係るズームレンズは、正負正正の４群構成である。各実施例において、第４レンズ群の像面側に配設される平行平板は、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や、ＣＭＯＳセンサ等の受光素子のカバーガラス（シールガラス）を想定したものである。

各実施例に係るズームレンズは、収差が十分に補正されていることを示していて、本発明に係るズームレンズが１０００万〜２０００万画素の受光素子に対応可能であることを示している。また、各実施例に係るズームレンズは、十分な小型化を達成しながら非常に良好な像性能を確保し得ることを示している。

各実施例における記号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
Ｄ：面間隔
Ｎｄ：屈折率
νｄ：アッベ数
φ：光線有効経
Ｋ：非球面の円錐定数
Ａ_４：４次の非球面係数
Ａ_６：６次の非球面係数
Ａ_８：８次の非球面係数
Ａ_１０：１０次の非球面係数
ただし、非球面に関しては、近軸曲率半径の逆数（近軸曲率）をＣ、光軸からの高さをＨとするとき、下記の式で定義される。
Ｘ＝ＣＨ^２／［１＋｛１−（１＋ｋ）Ｃ^２Ｈ^２｝^１／２］＋Ａ_４Ｈ^４＋Ａ_６Ｈ^６＋Ａ_８Ｈ^８＋Ａ_１０Ｈ^１０

なお、各実施例における数値例を示す表中の「ガラス」欄には、製造会社と光学ガラス種名を記載している。同欄中の記載における（ＯＨＡＲＡ）は「株式会社オハラ」の略記であり、（ＨＩＫＡＲＩ）は「光ガラス株式会社」の略記である。

図１は、実施例１に係るズームレンズの光学配置図を示しており、（ａ）は広角端（短焦点端）におけるレンズ群配置を、（ｂ）は中間焦点距離におけるレンズ群配置を、（ｃ）は望遠端（長焦点端）におけるレンズ群配置をそれぞれ示している。図１に示すように、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、矢印で示すように移動する。

図１に示すズームレンズは、光軸に沿って、物体側から像面側に向かって、順次、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを有している。

開口絞りＳは、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間に配設されている。また、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）を例示したものである。

第１レンズ群Ｇ１は、１枚の第１レンズＬ１１から構成される。

第２レンズ群Ｇ２は、第１レンズＬ２１、第２レンズＬ２２、第３レンズＬ２３、から構成される。なお、第２レンズ群Ｇ２の第１レンズＬ２１は、物体側の面に設けられた樹脂膜によって非球面レンズとなるハイブリット非球面レンズである。

第３レンズ群Ｇ３は、第１レンズＬ３１、第２レンズＬ３２、第３レンズＬ３３、第４レンズＬ３４、第５レンズＬ３５、第６レンズＬ３６、から構成される。

第４レンズ群Ｇ４は、１枚の第１レンズＬ４１から構成される。

第１レンズ群Ｇ１から第４レンズ群Ｇ４は、それぞれ各レンズ群に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際してはレンズ群毎に相対的に動作する。開口絞りＳは、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、各レンズ群とは独立して移動する。

実施例１に係るズームレンズは、広角端（短焦点端）から望遠端（長焦点端）への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１から第４レンズ群Ｇ４の全群が移動する。第１レンズ群Ｇ１は像面側に凸になるように移動し、第２レンズ群Ｇ２は像面側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は物体側に移動し、第４レンズ群Ｇ４は移動する。これら各レンズ群の移動により、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔は大きくなり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔は小さくなる。

図２から図４は、実施例１に係るズームレンズの収差図を示している。図２は短焦点端における収差曲線図、図３は中間焦点距離における収差曲線図、図４は長焦点端における収差曲線図であって、各図の（ａ）は球面収差を示し、（ｂ）は非点収差を示し、（ｃ）は歪曲収差を示し、（ｄ）はコマ収差をそれぞれ示している。なお、球面収差の図中の破線は正弦条件を、非収差の図中の実線はサジタル、破線はメリディオナルを表している。また、「ｇ」、「ｄ」はそれぞれｇ線およびｄ線を表している。

実施例１の光学特性を示す数値を表１に示す。実施例１は、全光学系の焦点距離ｆ、Ｆナンバ、半画角ωがそれぞれ、ズーミングによって、ｆ＝４．６３〜１４．９５、Ｆナンバ＝１．８５〜２．８７、ω＝４７．７３〜１８．８４の範囲で変化する。

表１中の可変Ａは第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間の可変間隔を示している。また、可変Ｂは第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＳの間の可変間隔を示している。また、可変Ｃは開口絞りＳと第３レンズ群Ｇ３の間の可変間隔を示している。また、可変Ｄは第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間の可変間隔を示している。また、可変Ｅは第４レンズ群Ｇ４と透明平行平板Ｆの間の可変間隔を示している。各間隔は表２に表すように、ズーミングに伴って変化する。

また、表１中のアスタリスク（＊）は非球面であることを表し、その非球面係数の数値は表３に示す通りである。

また、上記に示した各条件式に関する数値は表４に示す通りである。

図５は、実施例２に係る投射用ズームレンズの光学配置図を示しており、（ａ）は広角端（短焦点端）におけるレンズ群配置を、（ｂ）は中間焦点距離におけるレンズ群配置を、（ｃ）は望遠端（長焦点端）におけるレンズ群配置をそれぞれ示している。図５に示すように、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、矢印で示すように移動する。

図５に示すズームレンズは、光軸に沿って、物体側から像面側に向かって、順次、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを有している。

実施例２に係るズームレンズは、広角端（短焦点端）から望遠端（長焦点端）への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１から第４レンズ群Ｇ４の全群が移動する。第１レンズ群Ｇ１は像面側に凸になるように移動し、第２レンズ群Ｇ２は像面側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は物体側に移動し、第４レンズ群Ｇ４は移動する。これら各レンズ群の移動により、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔は大きくなり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔は小さくなる。

図６から図８は、実施例２に係るズームレンズの収差図を示している。図６は短焦点端における収差曲線図、図７は中間焦点距離における収差曲線図、図８は長焦点端における収差曲線図であって、各図の（ａ）は球面収差を示し、（ｂ）は非点収差を示し、（ｃ）は歪曲収差を示し、（ｄ）はコマ収差をそれぞれ示している。なお、球面収差の図中の破線は正弦条件を、非収差の図中の実線はサジタル、破線はメリディオナルを表している。また、「ｇ」、「ｄ」はそれぞれｇ線およびｄ線を表している。

次に、実施例２の光学特性を示す数値を表５に示す。実施例２は、全光学系の焦点距離ｆ、Ｆナンバ、半画角ωが、ズーミングによってそれぞれ、ｆ＝４．６３〜１４．９５、Ｆナンバ＝１．８５〜２．７７、ω＝４７．６１〜１８．８６の範囲で変化する。

表５中の可変Ａは第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間の可変間隔を示している。また、可変Ｂは第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＳの間の可変間隔を示している。また、可変Ｃは開口絞りＳと第３レンズ群Ｇ３の間の可変間隔を示している。また、可変Ｄは第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間の可変間隔を示している。また、可変Ｅは第４レンズ群Ｇ４と透明平行平板Ｆの間の可変間隔を示している。各間隔は表６に表すように、ズーミングに伴って変化する。

また、表１中のアスタリスク（＊）は非球面であることを表し、その非球面係数の数値は表７に示す通りである。

また、上記に示した各条件式に関する数値は表８に示す通りである。

ここで、実施例２に係るズームレンズにおいて生じる歪曲収差の補正について説明する。図１７は、実施例２に係るズームレンズにおける歪曲収差の電子的な補正を説明する図である。実施例２に係るズームレンズは、中間焦点距離状態付近や長焦点端では歪曲収差の発生は抑えられているが、短焦点端では樽型の歪曲収差が発生する。

そこで、図１７に示すように、実施例２のズームレンズの短焦点端において、撮像するときは、歪曲収差を電気的に補正するために、矩形の受光素子１３の有効撮像範囲１００に対し、有効撮像範囲を樽型の撮像範囲１０１のように設定する。中間焦点距離状態付近や長焦点端においては、有効撮像範囲１００はそのままにする。そして、短焦点端における撮像範囲１０１にて撮像した画像に対し、画像処理により画像変換して、歪みを低減させた矩形の画像情報に変換する。このように、歪曲収差の補正を電気的に行うために、短焦点端での像高は４．５５ｍｍ、中間焦点距離と長焦点端での像高を４．９ｍｍとする。

図９は、実施例３に係るズームレンズの光学配置図を示しており、（ａ）は広角端（短焦点端）におけるレンズ群配置を、（ｂ）は中間焦点距離におけるレンズ群配置を、（ｃ）は望遠端（長焦点端）におけるレンズ群配置をそれぞれ示している。図９に示すように、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、矢印で示すように移動する。

図９に示すズームレンズは、光軸に沿って、物体側から像面側に向かって、順次、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを有している。

第１レンズ群Ｇ１は、１枚の第１レンズＬ１１から構成されている。

第２レンズ群Ｇ２は、第１レンズＬ２１、第２レンズＬ２２、第３レンズＬ２３、から構成されている。なお、第２レンズ群Ｇ２の第１レンズＬ２１は、物体側の面に設けられた樹脂膜によって非球面レンズとなるハイブリット非球面レンズである。

第３レンズ群Ｇ３は、第１レンズＬ３１、第２レンズＬ３２、第３レンズＬ３３、第４レンズＬ３４、第５レンズＬ３５、第６レンズＬ３６、から構成されている。

第４レンズ群Ｇ４は、１枚の第１レンズＬ４１から構成されている。

実施例３に係るズームレンズは、広角端（短焦点端）から望遠端（長焦点端）への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１から第４レンズ群Ｇ４の全群が移動する。第１レンズ群Ｇ１は像面側に凸になるように移動し、第２レンズ群Ｇ２は像面側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は物体側に移動し、第４レンズ群Ｇ４は移動する。これら各レンズ群の移動により、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔は大きくなり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔は小さくなる。

図１０から図１２は、実施例３に係るズームレンズの収差図を示している。図１０は短焦点端における収差曲線図、図１１は中間焦点距離における収差曲線図、図１２は長焦点端における収差曲線図であって、各図の（ａ）は球面収差を示し、（ｂ）は非点収差を示し、（ｃ）は歪曲収差を示し、（ｄ）はコマ収差をそれぞれ示している。なお、球面収差の図中の破線は正弦条件を、非収差の図中の実線はサジタル、破線はメリディオナルを表している。また、「ｇ」、「ｄ」はそれぞれｇ線およびｄ線を表している。

次に、実施例３の光学特性を示す数値を表９に示す。実施例３は、全光学系の焦点距離ｆ、Ｆナンバ、半画角ωが、ズーミングによってそれぞれ、ｆ＝４．６３〜１４．９３、Ｆナンバ＝１．８５〜２．８８、ω＝４７．６９〜１８．７８の範囲で変化する。

表９中の可変Ａは第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間の可変間隔を示している。また、可変Ｂは第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＳの間の可変間隔を示している。また、可変Ｃは開口絞りＳと第３レンズ群Ｇ３の間の可変間隔を示している。また、可変Ｄは第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間の可変間隔を示している。また、可変Ｅは第４レンズ群Ｇ４と透明平行平板Ｆの間の可変間隔を示している。各間隔は表１０に表すように、ズーミングに伴って変化する。

また、表９中のアスタリスク（＊）は非球面であることを表し、その非球面係数の数値は表１１に示す通りである。

また、上記に示した各条件式に関する数値は表１２に示す通りである。

図１３は、実施例４に係るズームレンズの光学配置図を示しており、（ａ）は広角端（短焦点端）におけるレンズ群配置を、（ｂ）は中間焦点距離におけるレンズ群配置を、（ｃ）は望遠端（長焦点端）におけるレンズ群配置をそれぞれ示している。図１３に示すように、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、矢印で示すように移動する。

図１３に示すズームレンズは、光軸に沿って、物体側から像面側に向かって、順次、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを有している。

第１レンズ群Ｇ１から第４レンズ群Ｇ４は、それぞれ各レンズ群に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際してはレンズ群毎に相対的に動作する。開口絞りＳは、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、各レンズ群から独立して移動する。

実施例４に係るズームレンズは、広角端（短焦点端）から望遠端（長焦点端）への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１から第４レンズ群Ｇ４の全群が移動する。第１レンズ群Ｇ１は像面側に凸になるように移動し、第２レンズ群Ｇ２は像面側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は物体側に移動し、第４レンズ群Ｇ４は移動する。これら各レンズ群の移動により、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔は大きくなり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔は小さくなる。

図１４から図１６は、実施例４に係るズームレンズの収差図を示している。図１４は短焦点端における収差曲線図、図１５は中間焦点距離における収差曲線図、図１６は長焦点端における収差曲線図であって、各図の（ａ）は球面収差を示し、（ｂ）は非点収差を示し、（ｃ）は歪曲収差を示し、（ｄ）はコマ収差をそれぞれ示している。なお、球面収差の図中の破線は正弦条件を、非収差の図中の実線はサジタル、破線はメリディオナルを表している。また、「ｇ」、「ｄ」はそれぞれｇ線およびｄ線を表している。

次に、実施例４の光学特性を示す数値を表１３に示す。実施例４においては、全光学系の焦点距離ｆ、Ｆナンバ、半画角ωが、ズーミングによってそれぞれ、ｆ＝４．６３〜１４．９４、Ｆナンバ＝１．８６〜２．８９、ω＝４７．８５〜１８．３７の範囲で変化する。

表１３中の可変Ａは第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間の可変間隔を示している。また、可変Ｂは第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＳの間の可変間隔を示している。また、可変Ｃは開口絞りＳと第３レンズ群Ｇ３の間の可変間隔を示している。また、可変Ｄは第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間の可変間隔を示している。また、可変Ｅは第４レンズ群Ｇ４と透明平行平板Ｆの間の可変間隔を示している。各間隔は表１４に表すように、ズーミングに伴って変化する。

また、表１３中のアスタリスク（＊）は非球面であることを表し、その非球面係数の数値は表１５に示す通りである。

また、上記に示した各条件式に関する数値は表１６に示す通りである。

以上の通りに、本発明に係るズームレンズは、実施例１乃至４に示した具体的な構成において、収差は高いレベルで補正されており、球面収差、非点収差、像面湾曲、倍率色収差、歪曲収差も十分に補正されている。すなわち、良好な光学性能を確保し得ることは、各実施例より明らかである。

次に、上記実施例１乃至４に係るズームレンズを撮像用光学系に用いる本発明に係るカメラおよびカメラとしての携帯情報端末の実施形態について説明をする。

図１８（ａ）は、物体側、すなわち被写体側である前面側から見たデジタルカメラの外観を模式的に示す斜視図である。図１８（ｂ）は、撮影者側である背面側から見たデジタルカメラの外観を模式的に示す斜視図である。図１９は、デジタルカメラの機能構成を模式的に示すブロック図である。なお、ここでは、デジタルカメラを例にとってカメラについて説明しているが、従来の画像記録媒体として銀塩フィルムを用いる銀塩フィルムカメラに本発明に係るズームレンズを採用してもよい。また、いわゆるＰＤＡ（personal data assistant）や携帯電話機等の携帯情報端末装置にカメラ機能を組み込んだものが広く用いられている。このような携帯情報端末装置も外観は若干異にするものの、デジタルカメラと実質的に全く同様の機能・構成を含んでいる。よって、このような携帯情報端末情報装置の撮像用光学系として、本発明に係るズームレンズを採用してもよい。

図１８に示すように、デジタルカメラは、撮影レンズ１、光学ファインダ２、ストロボ３、シャッタボタン４、カメラボディ５、電源スイッチ６、液晶モニタ７、操作ボタン８、メモリカードスロット９およびズームスイッチ１０等を具備している。

さらに、図１９に示すように、デジタルカメラは、中央演算装置１１、画像処理装置１２、受光素子１３、信号処理装置１４、半導体メモリ１５および通信カード等１６を備えている。デジタルカメラは、撮像用光学系としての撮影レンズ１と、ＣＭＯＳ（相補型金属酸化物半導体）撮像素子またはＣＣＤ（電荷結合素子）撮像素子等を用いてイメージセンサとして構成された受光素子１３と、を有している。

撮影レンズ１によって結像される被写体（物体）光学像を、この受光素子１３によって読み取る。撮影レンズ１として、上述した第１乃至第４の実施例において説明した本発明に係るズームレンズを用いる。受光素子１３の出力は、中央演算装置１１によって制御される信号処理装置１４によって処理され、デジタル画像情報に変換される。すなわち、このようなデジタルカメラは、撮像された画像（被写体画像）をデジタル画像情報に変換する手段を含んでおり、この手段は、実質的に、受光素子１３、信号処理装置１４およびこれらを制御する中央演算装置１１等により構成される。

信号処理装置１４によってデジタル化された画像情報は、中央演算装置１１によって制御される画像処理装置１２において所定の画像処理が施される。この画像処理の後、不揮発性メモリ等の半導体メモリ１５に記録される。この半導体メモリ１５は、メモリカードスロット９に装填されたメモリカードでもよく、カメラ本体に（オンボードで）内蔵された半導体メモリでもよい。

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。また、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。また、半導体メモリ１５に記録した画像は、通信カードスロット（図示していない）に装填した通信カード等１６を介して外部へ送信することも可能である。

撮影レンズ１は、カメラの携帯時には、その対物面がレンズバリア（図示していない）により覆われていて、ユーザーが電源スイッチ６を操作して電源を投入すると、レンズバリアが開き、対物面が露出する。このとき、撮影レンズ１の鏡胴の内部では、ズームレンズを構成する各レンズ群の光学系は、例えば広角端（短焦点端）の配置となっている。その後、ズームスイッチ１０の操作により、各レンズ群の光学系の配置が変更され、中間焦点距離を経て望遠端（長焦点端）へと変倍動作を行う。なお、光学ファインダ２の光学系も撮影レンズ１の画角の変化に連動して変倍することが望ましい。

ユーザーが、シャッタボタン４を半押し状態にすることで、フォーカシングがなされる。本発明に係るズームレンズにおけるフォーカシングは、ズームレンズを構成する複数群の光学系の一部の群（例えば、第２レンズ群Ｇ２や第３レンズ群Ｇ３）の移動、または受光素子１３の移動などによって行うことができる。シャッタボタン４をさらに押し込み全押し状態とすると撮影が行なわれ、その後に上述した通りの処理がなされる。半導体メモリ１５に記録した画像を液晶モニタ７に表示させ、通信カード等１６を介して外部へ送信させるには、操作ボタン８を用いて所定の操作を行えばよい。半導体メモリ１５および通信カード等１６は、メモリカードスロット９および通信カードスロット等のような、それぞれ専用または汎用のスロットに装填して使用される。

上述のようなデジタルカメラ（撮像装置）または携帯情報端末装置には、既に述べた第１〜第４の実施例に係るズームレンズを用いることができる。これによって、広角端の半画角が４５度以上と十分に広画角であり、短焦点端のＦナンバが２．０以下、長焦点端のＦナンバが３．０程度でありながら、小型化を図ることができるズームレンズを撮影レンズ１として使用することができる。したがって、１０００万画素〜２０００万画素またはそれ以上の画素数の受光素子を使用した高画質で通常の撮影領域を十分にカバーし得る変倍域を有した小型のデジタルカメラ（撮像装置）または携帯情報端末装置を実現することができる。

１撮影レンズ
２光学ファインダ
３ストロボ
４シャッタボタン
５カメラボディ
６電源スイッチ
７液晶モニタ
８操作ボタン
９メモリカードスロット
１０ズームスイッチ

特開２０００−３４７１０２特開２００１−１８３５８４特開２０１１−１２８３６１

Claims

物体側より順に、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、正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、からなり、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、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レンズ群の間隔が減少し、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が変化するズームレンズにおいて、
第２レンズ群と第３レンズ群の間に開口絞りを配設し、
第３レンズ群は物体側から順に正レンズＬ３１、正レンズＬ３２、負レンズＬ３３、負レンズＬ３４、正レンズＬ３５、正レンズＬ３６を有し、
第４レンズ群は、１枚または２枚のレンズで構成され、
フォーカシングは第４レンズ群で行われ、
長焦点端における第３レンズ群と第４レンズ群の軸上の間隔Ｄ３４＿Ｔと、第４レンズ群の焦点距離ｆ４が、
条件（１）：０．２＜Ｄ３４＿Ｔ／ｆ４＜０．５
を満足することを特徴とするズームレンズ。
短焦点端における第３レンズ群と第４レンズ群の軸上の間隔Ｄ３４＿Ｗと、第４レンズ群の焦点距離ｆ４が、条件（２）：０．０５＜Ｄ３４＿Ｗ／ｆ４＜０．１５を満足する請求項１記載のズームレンズ。
第４レンズ群の焦点距離ｆ４と、短焦点端の焦点距離ｆｗが、条件（３）：５＜ｆ４／ｆｗ＜８を満足する請求項１または２記載のズームレンズ。
第３レンズ群の光軸上での厚さＤ３と、短焦点端の焦点距離ｆｗが、条件（４）：２＜Ｄ３／ｆｗ＜３を満足する請求項１乃至３のいずれかに記載のズームレンズ。
第３レンズ群の焦点距離ｆ３と、短焦点端の焦点距離ｆｗが、
条件（５）：２．５＜ｆ３／ｆｗ＜３．５
を満足する請求項１乃至４のいずれかに記載のズームレンズ。
正レンズＬ３１の物体側面から負レンズＬ３３の像側面までの光軸上での間隔Ｄａと、第３レンズ群の光軸上での厚さＤ３が、条件（６）：０．４＜Ｄａ／Ｄ３＜０．６
を満足する請求項１乃至５のいずれかに記載のズームレンズ。
短焦点端から長焦点端への変倍に際し、上記開口絞りが上記各レンズ群とは独立で移動する、請求項１乃至６のいずれかに記載のズームレンズ。
短焦点端における絞りと第３レンズ群の間隔ＴＬｓ３＿ｗと、短焦点端における第２レンズ群と絞りの間隔ＴＬ２ｓ＿ｗが、条件（７）：０．１５＜ＴＬｓ３＿ｗ／ＴＬ２ｓ＿ｗ＜０．４０を満足する請求項７記載のズームレンズ。
請求項１乃至８のいずれか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。
請求項１乃至８のいずれか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することを特徴とする携帯情報端末装置。