JP2007199612A - ズームレンズ系、撮像装置及びカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】全長が短く全体の薄型化が図られた、高い光学性能を有するズームレンズ系及びこれを備えた高性能なカメラを提供すること。
【解決手段】物体の光学的な像を変倍可能に形成し、物体側から像側へと順に、負のパワーを有し、物体側レンズ素子及び像側レンズ素子の２枚のレンズ素子から構成される第１レンズ群と、正のパワーを有し、３枚のレンズ素子から構成される第２レンズ群と、正のパワーを有する第３レンズ群とを備え、各レンズ群の間隔が変化するように各レンズ群を光軸に沿ってそれぞれ移動させて変倍を行い、条件：−４．７＜ｆ_g1／ＴＨ_G1＜−３．２（ｆ_g1は第１レンズ群の合成焦点距離、ＴＨ_G1は第１レンズ群の最物体側面と最像側面との光軸上の面間隔）を満足するズームレンズ系、撮像装置及びカメラ。
【選択図】図１

Description

本発明はズームレンズ系、撮像装置及びカメラに関する。特に本発明は、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の高画素の撮像素子に対応し得る高い光学性能を有するだけでなく、全長が短く薄型化が図られたズームレンズ系、並びに該ズームレンズ系を備えた、薄型で携帯性に優れ、高性能な撮像装置及びカメラに関する。

近年、デジタルスチルカメラ等の急速な普及に伴い、デジタル画像を記録する画像入力機器は、急速な発展を遂げている。最近では、５００万画素以上の高画素に対応した高性能な撮像レンズや、高画質でありながらもコンパクトな撮像レンズなど、様々な用途に合わせた撮像レンズが商品化されている。

前記のごとき撮像レンズのうち、例えば３群ズーム構成のレンズとして、従来より、負のパワーを有する第１レンズ群と正のパワーを有する第２レンズ群と正のパワーを有する第３レンズ群とからなり、各レンズ群の間隔を変動させて変倍するタイプが多数提案されている。

この中でも、特に薄型化を図ったものとして、例えば特許文献１には、負正正の３群構成であり、第１レンズ群が１枚の負レンズと１枚の正レンズとを有し、第２レンズ群が一組の接合レンズと１枚の正レンズとを有し、第３レンズ群が少なくとも１枚の正レンズを有するズームレンズ系が開示されている。

また特許文献２には、負正正の３群構成であり、広角端から望遠端への変倍の際に第２レンズ群が物体側へのみ移動し、かつ第３レンズ群が第２レンズ群との間隔を変化させつつ移動し、第２レンズ群が、非球面を有する正レンズ及び負レンズの２枚接合レンズからなる第２群前群と、非球面を有する正レンズからなる第２群後群とで構成されるズームレンズ系が開示されている。

また特許文献３には、負正正の３群構成であり、広角端から望遠端への変倍の際に第２レンズ群が物体側へのみ移動し、かつ第３レンズ群が第２レンズ群と異なる軌跡で移動し、第２レンズ群が、物体側面に非球面を有する正又は負の第１レンズと、正の第２レンズと、負の第３レンズとから構成され、第２レンズ及び第３レンズが接合されたズームレンズ系が開示されている。
特開２００１−２７２６０２号公報 特開２００３−１２１７４０号公報 特開２００３−１３１１３３号公報

前記ズームレンズ系において、レンズ系全体の薄型化を図り、良好な光学性能を得るには、レンズの枚数を最小限にしながら、各レンズ群の厚みを小さくし、各レンズ群収差を抑えた構成にする必要がある。一般には、各レンズのパワーを大きくしたり、空気間隔を狭めることによってレンズ系全体の薄型化を図ることができる。しかしながら、このように各レンズのパワーを大きくしたり、空気間隔を狭めると、各レンズによって発生する収差が大きくなり、光学系全体として良好に収差を補正することが困難になる。また、高屈折率を有する硝材の使用による高コスト化や、薄型で高性能なレンズ系を実現するためにレンズの明るさが低下するといった問題もある。

前記のごとき特許文献１〜３に開示された３群構成のズームレンズ系では、最も物体側の第１レンズ群においては、物体側の第１レンズとそれよりも像側の第２レンズとの空気間隔を広く保つことで、又は空気間隔を広く保つかわりに各レンズの厚みを大きくすることで、収差性能を向上させようとしたり、偏芯による感度を抑制しようとしている。

したがって、前記特許文献１〜３に開示された３群構成のズームレンズ系では、特に沈胴時の薄型化を考えた場合、レンズ系全体の厚みに直接影響する各レンズ群の厚みが大きいといった問題がある。しかも第２レンズ群においては、変倍時における該レンズ群の移動量を小さくするために、レンズのパワーを大きくしなければならず、良好な収差の補正が困難であるといった問題もある。

本発明は前記背景技術に鑑みてなされたものであり、各レンズの構成を適切に調整することにより、全長が短く全体の薄型化が図られた、高い光学性能を有するズームレンズ系並びにこれを備えた高性能な撮像装置及びカメラを提供することを目的とする。

前記目的は、以下のズームレンズ系により達成される。すなわち本発明のズームレンズ系は、物体の光学的な像を変倍可能に形成し、物体側から像側へと順に、負のパワーを有し、物体側レンズ素子及び像側レンズ素子の２枚のレンズ素子から構成される第１レンズ群と、正のパワーを有し、３枚のレンズ素子から構成される第２レンズ群と、正のパワーを有する第３レンズ群とを備え、各レンズ群の間隔が変化するように各レンズ群を光軸に沿ってそれぞれ移動させて変倍を行い、以下の条件（１）：
−４．７＜ｆ_g1／ＴＨ_G1＜−３．２ ・・・（１）
（ここで、
ｆ_g1：第１レンズ群の合成焦点距離、
ＴＨ_G1：第１レンズ群の最物体側面と最像側面との光軸上の面間隔
である）
を満足することを特徴とする。

また前記目的は、以下の撮像装置により達成される。すなわち本発明の撮像装置は、被写体の光学的な像を電気的な画像信号に変換して出力可能で、前記被写体の光学的な像を変倍可能に形成するズームレンズ系と、前記ズームレンズ系が形成した被写体の光学的な像を、電気的な画像信号に変換する撮像素子とを備え、前記ズームレンズ系が、被写体側である物体側から像側へと順に、負のパワーを有し、物体側レンズ素子及び像側レンズ素子の２枚のレンズ素子から構成される第１レンズ群と、正のパワーを有し、３枚のレンズ素子から構成される第２レンズ群と、正のパワーを有する第３レンズ群とを備え、各レンズ群の間隔が変化するように各レンズ群を光軸に沿ってそれぞれ移動させて変倍を行い、以下の条件（１）：
−４．７＜ｆ_g1／ＴＨ_G1＜−３．２ ・・・（１）
（ここで、
ｆ_g1：第１レンズ群の合成焦点距離、
ＴＨ_G1：第１レンズ群の最物体側面と最像側面との光軸上の面間隔
である）
を満足することを特徴とする。

さらに前記目的は、以下のカメラにより達成される。すなわち本発明のカメラは、被写体を撮影して、電気的な画像信号として出力可能で、前記被写体の光学的な像を変倍可能に形成するズームレンズ系と、該ズームレンズ系が形成した被写体の光学的な像を、電気的な画像信号に変換する撮像素子とを含む撮像装置を備え、前記ズームレンズ系が、被写体側である物体側から像側へと順に、負のパワーを有し、物体側レンズ素子及び像側レンズ素子の２枚のレンズ素子から構成される第１レンズ群と、正のパワーを有し、３枚のレンズ素子から構成される第２レンズ群と、正のパワーを有する第３レンズ群とを備え、各レンズ群の間隔が変化するように各レンズ群を光軸に沿ってそれぞれ移動させて変倍を行い、以下の条件（１）：
−４．７＜ｆ_g1／ＴＨ_G1＜−３．２ ・・・（１）
（ここで、
ｆ_g1：第１レンズ群の合成焦点距離、
ＴＨ_G1：第１レンズ群の最物体側面と最像側面との光軸上の面間隔
である）
を満足することを特徴とする。

本発明によれば、球面収差、非点収差、歪曲収差、色収差といった収差の補正能力に優れ、高画素に対応し得る高い光学性能を有するだけでなく、全長が短く薄型化が図られたズームレンズ系を提供することができる。また本発明によれば、該ズームレンズ系を備えた、薄型で携帯性に優れ、高性能な撮像装置及び、例えばデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の、薄型で携帯性に優れ、高性能なカメラを提供することができる。

（実施の形態１〜４）
図１は、実施の形態１に係るズームレンズ系の構成図である。図３は、実施の形態２に係るズームレンズ系の構成図である。図５は、実施の形態３に係るズームレンズ系の構成図である。図７は、実施の形態４に係るズームレンズ系の構成図である。各図は、いずれも無限遠合焦状態にあるズームレンズ系を表している。各図において、（ａ）は、広角端（最短焦点距離状態：焦点距離ｆ_W）のレンズ構成、（ｂ）は略中間位置（中間焦点距離状態：焦点距離ｆ_M＝√（ｆ_W＊ｆ_T））、（ｃ）は望遠端（最長焦点距離状態：焦点距離ｆ_T）をそれぞれ表している。

実施の形態１〜４に係るズームレンズ系は、いずれも物体側から像側へと順に、負のパワーを有する第１レンズ群Ｇ１と、絞りＡと、正のパワーを有する第２レンズ群Ｇ２と、正のパワーを有する第３レンズ群Ｇ３とを備える。実施の形態１〜４に係るズームレンズ系は、広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群Ｇ１は像側に凸の軌跡を描いて移動し、第２レンズ群Ｇ２及び絞りＡは単調に物体側に移動している。また第３レンズ群Ｇ３は、実施の形態１に係るズームレンズ系では、単調に像側に移動し、実施の形態２〜４に係るズームレンズ系では、物体側に凸の軌跡を描いて移動している。すなわち実施の形態１〜４に係るズームレンズ系いずれにおいても、第３レンズ群Ｇ３は第２レンズ群Ｇ２との間隔を変化させて移動している。このように実施の形態１〜４に係るズームレンズ系は、広角端から望遠端へのズーミングに際し、各レンズ群の間隔が変化するように各レンズ群が光軸に沿ってそれぞれ移動している。

また実施の形態１〜４に係るズームレンズ系において、第１レンズ群Ｇ１及び第２レンズ群Ｇ２で主に変倍を行い、第３レンズ群Ｇ３でフォーカシングを行っている。また絞りＡは、第２レンズ群Ｇ２の物体側に配置され、第２レンズ群Ｇ２の最物体側面と同じ位置にあるので、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔を短くすることが可能であり、ズームレンズ系全体の薄型化や倍率の確保に有利である。

図１、３、５及び７において、最も右側に記載された直線は、例えばＣＣＤ等の撮像素子の像面Ｓの位置を表し、その物体側には光学的ローパスフィルタや撮像素子のフェースプレート等と等価な平行平板やカバーガラスといったプレートＰを設けている。

前記光学的ローパスフィルタは、水晶等の複屈折特性を有する材料を用いて構成されている。例えばＣＣＤ等の固体撮像素子はズームレンズ系にて形成された物体像を低開口率の２次元サンプリング画像として取り込むため、サンプリング周波数の２分の１以上の高周波は偽信号となってしまう。このような像の高周波成分をあらかじめ除去するために、かかる光学的ローパスフィルタは、第３レンズ群Ｇ３の最像側レンズ素子と像面Ｓとの間に配置することが好ましい。またさらに好ましくは、一般に固体撮像素子は赤外領域の光にも高い感度を有するので、自然な色再現を行うためにも、光学的ローパスフィルタには、赤外線吸収材料を用いて形成したり、赤外線吸収材料をコーティングするなどして、光の赤外領域をカットする赤外線カット機能を付与することが好ましい。

なお前記のごときプレートＰは、必ずしも常時備えられるべきものではなく、必要に応じて適宜配置すればよい。

図１に示すように、実施の形態１に係るズームレンズ系において、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の物体側レンズ素子（第１レンズ素子）Ｌ１と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の像側レンズ素子（第２レンズ素子）Ｌ２との２枚で構成される。この物体側レンズ素子Ｌ１は、その像側面が非球面である。

また実施の形態１に係るズームレンズ系において、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第３レンズ素子Ｌ３と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第４レンズ素子Ｌ４と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第５レンズ素子Ｌ５との３枚で構成される。これらのうち、第３レンズ素子Ｌ３と第４レンズ素子Ｌ４とは互いに接合された接合レンズ素子である。またこの第３レンズ素子Ｌ３は、その物体側面が非球面である。

また実施の形態１に係るズームレンズ系において、第３レンズ群Ｇ３は、両凸形状の第６レンズ素子Ｌ６のみで構成される。

図３に示すように、実施の形態２に係るズームレンズ系において、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の物体側レンズ素子（第１レンズ素子）Ｌ１と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の像側レンズ素子（第２レンズ素子）Ｌ２との２枚で構成される。この物体側レンズ素子Ｌ１は、その像側面が非球面である。

また実施の形態２に係るズームレンズ系において、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第３レンズ素子Ｌ３と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第４レンズ素子Ｌ４と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第５レンズ素子Ｌ５との３枚で構成される。これらのうち、第３レンズ素子Ｌ３と第４レンズ素子Ｌ４とは互いに接合された接合レンズ素子である。またこの第３レンズ素子Ｌ３は、その物体側面が非球面である。

また実施の形態２に係るズームレンズ系において、第３レンズ群Ｇ３は、両凸形状の第６レンズ素子Ｌ６のみで構成される。

図５に示すように、実施の形態３に係るズームレンズ系において、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の物体側レンズ素子（第１レンズ素子）Ｌ１と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の像側レンズ素子（第２レンズ素子）Ｌ２との２枚で構成される。この物体側レンズ素子Ｌ１は、その像側面が非球面である。

また実施の形態３に係るズームレンズ系において、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へと順に、両凸形状の第３レンズ素子Ｌ３と、両凹形状の第４レンズ素子Ｌ４と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第５レンズ素子Ｌ５との３枚で構成される。これらのうち、第３レンズ素子Ｌ３と第４レンズ素子Ｌ４とは互いに接合された接合レンズ素子である。またこの第３レンズ素子Ｌ３は、その物体側面が非球面である。

また実施の形態３に係るズームレンズ系において、第３レンズ群Ｇ３は、両凸形状の第６レンズ素子Ｌ６のみで構成される。

図７に示すように、実施の形態４に係るズームレンズ系において、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の物体側レンズ素子（第１レンズ素子）Ｌ１と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の像側レンズ素子（第２レンズ素子）Ｌ２との２枚で構成される。この物体側レンズ素子Ｌ１は、その像側面が非球面である。

また実施の形態４に係るズームレンズ系において、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第３レンズ素子Ｌ３と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第４レンズ素子Ｌ４と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第５レンズ素子Ｌ５との３枚で構成される。これらのうち、第３レンズ素子Ｌ３と第４レンズ素子Ｌ４とは互いに接合された接合レンズ素子である。またこの第３レンズ素子Ｌ３は、その物体側面が非球面である。

また実施の形態４に係るズームレンズ系において、第３レンズ群Ｇ３は、両凸形状の第６レンズ素子Ｌ６のみで構成される。

このように実施の形態１〜４に係るズームレンズ系は、各レンズ群Ｇ１〜Ｇ３を所望のパワー配置にすることにより、優れた光学性能を保持しつつ、レンズ系全体の小型化を可能にしている。

実施の形態１〜４に係るズームレンズ系では、第１レンズ群Ｇ１を２枚のレンズ素子で構成し、第２レンズ群Ｇ２を３枚のレンズ素子で構成し、第３レンズ群Ｇ３を１枚のレンズ素子で構成している。このように、実施の形態１〜４に係るズームレンズ系は、各レンズ群を構成しているレンズ素子の枚数が少なく、レンズ系全体の厚みに直接影響する各レンズ群の厚みが小さいので、特に沈胴時の薄型化が可能である。

以下、例えば実施の形態１〜４に係るズームレンズ系のように、物体側から像側へと順に、負のパワーを有し、物体側レンズ素子及び像側レンズ素子の２枚のレンズ素子から構成される第１レンズ群と、正のパワーを有し、３枚のレンズ素子から構成される第２レンズ群と、正のパワーを有する第３レンズ群とを備えたズームレンズ系が満足すべき条件を説明する。なお、各実施の形態に係るズームレンズ系において、複数の満足すべき条件が規定されるが、各条件すべてを満足するズームレンズ系の構成が最も望ましい。しかしながら、個別の条件を満足することにより、それぞれ対応する効果を奏するズームレンズ系を得ることが可能である。

例えば実施の形態１〜４に係るズームレンズ系のごときズームレンズ系は、以下の条件（１）を満足することを特徴とする。
−４．７＜ｆ_g1／ＴＨ_G1＜−３．２ ・・・（１）
ここで、
ｆ_g1：第１レンズ群の合成焦点距離、
ＴＨ_G1：第１レンズ群の最物体側面と最像側面との光軸上の面間隔
である。

前記条件（１）は、第１レンズ群の焦点距離と第１レンズ群の厚みとの比を規定する条件である。第１レンズ群は軸外の光線を集める役割をしており、また非点収差や歪曲収差が発生し易いところである。そのため、レンズ系の薄型化ばかりに重点をおくと、条件（１）の下限値を下回り、非点収差や歪曲収差等の収差を良好に維持することが困難となる。また収差や組み立て敏感度ばかりに重点をおくと、逆に条件（１）の上限値を上回り、薄型化が困難となる。したがって、各レンズ素子のパワーや厚み、レンズ素子間の空気間隔を適切に調整し、前記条件（１）を満足することにより、非点収差や歪曲収差等の収差が良好に維持され、かつレンズ系全体の薄型化を図ることができる。

なお、さらに以下の条件（１）’及び（１）’’の少なくとも１つを満足することにより、前記効果をさらに奏功させることができる。
−４．０＜ｆ_g1／ＴＨ_G1 ・・・（１）’
ｆ_g1／ＴＨ_G1＜−３．３ ・・・（１）’’

また、例えば実施の形態１〜４に係るズームレンズ系のごときズームレンズ系は、以下の条件（２）を満足することが好ましい。
３．５＜（ＴＨ_G1＋ＴＨ_G2＋ＴＨ_G3＋ｄ_12min＋ｄ_23min）／ｈ＜４．０
・・・（２）
（ただし、Ｚ＝ｆ_T／ｆ_W＞２．７である）
ここで、
ＴＨ_G1：第１レンズ群の最物体側面と最像側面との光軸上の面間隔、
ＴＨ_G2：第２レンズ群の最物体側面と最像側面との光軸上の面間隔、
ＴＨ_G3：第３レンズ群の最物体側面と最像側面との光軸上の面間隔、
ｄ_12min：広角端から望遠端における、第１レンズ群と第２レンズ群との光軸上の最小間 隔、
ｄ_23min：広角端から望遠端における、第２レンズ群と第３レンズ群との光軸上の最小間 隔、
ｈ：像高
ｆ_W：広角端における全系の焦点距離、
ｆ_T：望遠端における全系の焦点距離
である。

なお本明細書において、前記像高ｈとは、以下の長さを示す。
ｈ：撮像素子の有効撮影領域の対角長の１／２

前記条件（２）は、沈胴時における第１レンズ群の最物体側面から第３レンズ群の最像側面までの光軸上の長さを、像高で規格化した条件である。レンズ系の薄型化を図るには、この比をできる限り小さくすることが好ましい。しかしながら、３倍程度のズーム倍率を得ようとする場合、条件（２）の下限値を下回ると、非点収差や歪曲収差を良好に維持しつつ、組み立て可能な感度をも維持することが困難となる。逆に条件（２）の上限値を上回ると、レンズ系全体の薄型化を図ることが困難となる。

なお、さらに以下の条件（２）’及び（２）’’の少なくとも１つを満足することにより、良好な収差性能を維持しつつ、組み立て可能な感度も維持したうえで、さらなる薄型化を図ることができる。
３．６＜（ＴＨ_G1＋ＴＨ_G2＋ＴＨ_G3＋ｄ_12min＋ｄ_23min）／ｈ
・・・（２）’
（ＴＨ_G1＋ＴＨ_G2＋ＴＨ_G3＋ｄ_12min＋ｄ_23min）／ｈ＜３．８
・・・（２）’’
（ただし、Ｚ＝ｆ_T／ｆ_W＞２．７である）

また、例えば実施の形態１〜４に係るズームレンズ系のごときズームレンズ系は、以下の条件（３）を満足することが好ましい。
０．４２＜ｆ_L1／ｆ_g1＜０．５２ ・・・（３）
ここで、
ｆ_L1：第１レンズ群の物体側レンズ素子の焦点距離、
ｆ_g1：第１レンズ群の合成焦点距離
である。

前記条件（３）は、第１レンズ群のパワーのうち、第１レンズ素子である物体側レンズ素子のパワーがどの程度の比率であるかを規定する条件である。条件（３）の下限値を下回ると、物体側レンズ素子のパワーが小さくなるため、良好な収差や組み立て感度の確保が困難となる。逆に条件（３）の上限値を上回ると、曲率半径が小さくなるため、物体側レンズ素子の成形が困難な形状になる恐れがある。

なお、さらに以下の条件（３）’及び（３）’’の少なくとも１つを満足することにより、前記効果をさらに奏功させることができる。
０．４５＜ｆ_L1／ｆ_g1 ・・・（３）’
ｆ_L1／ｆ_g1＜０．５０ ・・・（３）’’

また、例えば実施の形態１〜４に係るズームレンズ系のごときズームレンズ系は、以下の条件（４）を満足することが好ましい。
−１．２＜ｆ_L2／ｆ_g1＜−０．７ ・・・（４）
ここで、
ｆ_L2：第１レンズ群の像側レンズ素子の焦点距離、
ｆ_g1：第１レンズ群の合成焦点距離
である。

前記条件（４）は、第１レンズ群のパワーのうち、第２レンズ素子である像側レンズ素子のパワーがどの程度の比率であるかを規定する条件である。条件（４）の下限値を下回ると、像側レンズ素子のパワーが小さくなるため、良好な収差や組み立て感度の確保が困難となる。逆に条件（４）の上限値を上回ると、レンズ素子の厚みが増加し、レンズ系全体の薄型化を図ることが困難となる。

なお、さらに以下の条件（４）’を満足することにより、前記効果をさらに奏功させることができる。
−１．０＜ｆ_L2／ｆ_g1 ・・・（４）’

また、例えば実施の形態１〜４に係るズームレンズ系のごときズームレンズ系は、以下の条件（５）を満足することが好ましい。
０．２１＜ＴＨ₁₂／ＴＨ_G1＜０．３２ ・・・（５）
ここで、
ＴＨ₁₂：第１レンズ群の物体側レンズ素子と像側レンズ素子との光軸上の間隔、
ＴＨ_G1：第１レンズ群の最物体側面と最像側面との光軸上の面間隔
である。

前記条件（５）は、第１レンズ素子である物体側レンズ素子の像側面と第２レンズ素子である像側レンズ素子の物体側面との光軸上の間隔を、第１レンズ群の厚みで規格化した条件である。条件（５）の下限値を下回ると、物体側レンズ素子と像側レンズ素子との間の空気レンズのパワーが大きくなるため、物体側レンズ素子の相互偏心の感度が高まる恐れがある。逆に条件（５）の上限値を上回ると、物体側レンズ素子及び像側レンズ素子のパワーを維持した状態では、第１レンズ群の厚みが増加し、レンズ系全体の薄型化を図ることが困難となる。

なお、さらに以下の条件（５）’及び（５）’’の少なくとも１つを満足することにより、前記効果をさらに奏功させることができる。
０．２４＜ＴＨ₁₂／ＴＨ_G1 ・・・（５）’
ＴＨ₁₂／ＴＨ_G1＜０．３０ ・・・（５）’’

また、例えば実施の形態１〜４に係るズームレンズ系のごときズームレンズ系は、以下の条件（６）を満足することが好ましい。
−８．０＜（Ｒ₁₂＋Ｒ₂₁）／（Ｒ₁₂−Ｒ₂₁）＜−４．８ ・・・（６）
ここで、
Ｒ₁₂：第１レンズ群の物体側レンズ素子の像側の曲率半径、
Ｒ₂₁：第１レンズ群の像側レンズ素子の物体側の曲率半径
である。

前記条件（６）は、第１レンズ素子である物体側レンズ素子と第２レンズ素子である像側レンズ素子との間の空気レンズのベンディングを表すシェイプファクターである。条件（６）の下限値を下回ると、コマ収差や非点収差は小さくなるものの、第１レンズ群のパワーも小さくなる恐れがある。逆に条件（６）の上限値を上回ると、第１レンズ群のパワーは増大するものの、コマ収差や非点収差が大きくなる恐れがある。

なお、さらに以下の条件（６）’及び（６）’’の少なくとも１つを満足することにより、前記効果をさらに奏功させることができる。
−５．５＜（Ｒ₁₂＋Ｒ₂₁）／（Ｒ₁₂−Ｒ₂₁） ・・・（６）’
（Ｒ₁₂＋Ｒ₂₁）／（Ｒ₁₂−Ｒ₂₁）＜−４．９ ・・・（６）’’

また、例えば実施の形態１〜４に係るズームレンズ系のごときズームレンズ系において、第２レンズ群が光軸に対して垂直方向に移動し、かつ以下の条件（７）を満足することが好ましい。
２．０＜ｆ_g2／ＴＨ_G2＜２．６ ・・・（７）
ここで、
ｆ_g2：第２レンズ群の合成焦点距離、
ＴＨ_G2：第２レンズ群の最物体側面と最像側面との光軸上の面間隔
である。

前記条件（７）は、第２レンズ群の焦点距離と第２レンズ群の厚みとの比を規定する条件である。該第２レンズ群を光軸に対して垂直方向に移動させることにより、例えば手ぶれ、振動等による像のぶれを光学的に補正するぶれ補正機能を第２レンズ群に付与し、この条件（７）を満足することによって像のぶれを良好に補正することができる。条件（７）の下限値を下回ると、収差補正が困難となり、良好な収差が得られない恐れがある。逆に条件（７）の上限値を上回ると、パワーを維持した状態では、レンズ群厚が増加し、薄型化が困難になる恐れがある。

なお、さらに以下の条件（７）’及び（７）’’の少なくとも１つを満足することにより、前記効果をさらに奏功させることができる。
２．２＜ｆ_g2／ＴＨ_G2 ・・・（７）’
ｆ_g2／ＴＨ_G2＜２．５ ・・・（７）’’

なお、実施の形態１〜４に係るズームレンズ系を構成している各レンズ群は、入射光線を屈折により偏向させる屈折型レンズ素子（すなわち、異なる屈折率を有する媒質同士の界面で偏向が行われるタイプのレンズ素子）のみで構成されているが、これに限らない。例えば、回折により入射光線を偏向させる回折型レンズ素子、回折作用と屈折作用との組み合わせで入射光線を偏向させる屈折・回折ハイブリッド型レンズ素子、入射光線を媒質内の屈折率分布により偏向させる屈折率分布型レンズ素子等で、各レンズ群を構成してもよい。

また実施の形態１〜４に係るズームレンズ系では、第３レンズ群を１枚のレンズ素子で構成したが、かかる第３レンズ群が正のパワーを有する限り、構成するレンズ素子の枚数には特に限定がない。しかしながら、レンズ系全体の薄型化を考慮すると、第３レンズ群が１枚のレンズ素子から構成され、ズームレンズ系全体が最小限度６枚のレンズ素子から構成されることが特に好ましい。

さらに実施の形態１〜４に係るズームレンズ系において、反射面を光路中に配置することにより、ズームレンズ系の前、後又は途中で光路を折り曲げてもよい。折り曲げ位置は必要に応じて設定すればよく、光路の適正な折り曲げにより、カメラを見かけ上、さらに薄型化することが可能である。

以上説明したように、本発明によれば、高画素の撮像素子に対応し得る高い光学性能を有するだけでなく、全長が短く薄型化が図られたズームレンズ系を得ることができる。

（実施の形態５）
図９は、実施の形態５に係る、カメラの一例であるデジタルスチルカメラの概略斜視図である。図９において、デジタルスチルカメラは、本体９０１と、ズームレンズ系及びＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を備えた撮像装置９０２と、光学式別体ファインダー９０３と、ストロボ９０４と、レリースボタン９０５とから構成され、撮像装置９０２のズームレンズ系として、実施の形態１に係るズームレンズ系が用いられている。

このように、デジタルスチルカメラに実施の形態１に係るズームレンズ系を用いることにより、薄型で携帯性に優れ、高性能なデジタルスチルカメラを提供することができる。なお、図９に示したデジタルスチルカメラには、実施の形態１に係るズームレンズ系の替わりに実施の形態２〜４に係るズームレンズ系のいずれかを用いてもよい。また、図９に示したデジタルスチルカメラの光学系は、動画像を対象とするデジタルビデオカメラに用いることもできる。この場合、静止画像だけでなく、解像度の高い動画像を撮影することができる。

また、以上説明した実施の形態１〜４に係るズームレンズ系と、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子とから構成される撮像装置を、携帯電話機器、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）、監視システムにおける監視カメラ、Ｗｅｂカメラ、車載カメラ等に適用することもできる。

以下に、実施の形態１〜４に係るズームレンズ系を具体的に実施した数値実施例を説明する。なお、各数値実施例において、表中の長さの単位はすべてｍｍであり、ｒは曲率半径、ｄは面間隔、ｎｄはｄ線における屈折率、νｄはｄ線におけるアッベ数を示す。また、各数値実施例において、＊印を付した面は非球面であり、非球面のサグｚは次式で定義している。

ここで、光軸を像面側に向かう方向の軸がｚ軸、光軸に対して垂直に離れる方向の軸がＨ軸の円筒座標系とし、
ＣＲ：近軸曲率半径（ｍｍ）、
Ｋ：コーニック係数、
Ａｎ：ｎ次非球面係数
である。

（実施例１）
実施例１のズームレンズ系は、図１に示した実施の形態１に対応する。実施例１のズームレンズ系のレンズデータを表１に、撮影距離が∞の場合の、焦点距離ｆ、ＦナンバーＦＮｏ、光学全長Ｌ、半画角ω及び可変面間隔データｄ４、ｄ１０、ｄ１２を表２に、非球面データを表３に示す。

（実施例２）
実施例２のズームレンズ系は、図３に示した実施の形態２に対応する。実施例２のズームレンズ系のレンズデータを表４に、撮影距離が∞の場合の、焦点距離ｆ、ＦナンバーＦＮｏ、光学全長Ｌ、半画角ω及び可変面間隔データｄ４、ｄ１０、ｄ１２を表５に、非球面データを表６に示す。

（実施例３）
実施例３のズームレンズ系は、図５に示した実施の形態３に対応する。実施例３のズームレンズ系のレンズデータを表７に、撮影距離が∞の場合の、焦点距離ｆ、ＦナンバーＦＮｏ、光学全長Ｌ、半画角ω及び可変面間隔データｄ４、ｄ１０、ｄ１２を表８に、非球面データを表９に示す。

（実施例４）
実施例４のズームレンズ系は、図７に示した実施の形態４に対応する。実施例４のズームレンズ系のレンズデータを表１０に、撮影距離が∞の場合の、焦点距離ｆ、ＦナンバーＦＮｏ、光学全長Ｌ、半画角ω及び可変面間隔データｄ４、ｄ１０、ｄ１２を表１１に、非球面データを表１２に示す。

以下の表１３に、実施例１〜４における各条件の対応値を示す。

図２は、実施例１のズームレンズ系の縦収差図である。図４は、実施例２のズームレンズ系の縦収差図である。図６は、実施例３のズームレンズ系の縦収差図である。図８は、実施例４のズームレンズ系の縦収差図である。

各縦収差図において、（ａ）は広角端、（ｂ）は略中間位置、（ｃ）は望遠端における各収差を表す。各縦収差図は、左側から順に、球面収差、非点収差、歪曲収差、軸上色収差、倍率色収差を示す。球面収差図において、縦軸はＦナンバーを表し、実線はｄ線の特性である。非点収差図において、縦軸は半画角ωを表し、実線はサジタル平面（図中、ｓで示す）、破線はメリディオナル平面（図中、ｍで示す）の特性である。歪曲収差図において、縦軸は半画角ωを表す。軸上色収差図において、縦軸はＦナンバーを表し、実線はｄ線、短破線はＦ線、長破線はＣ線の特性である。倍率色収差図において、縦軸は半画角ωを表し、短破線はＦ線、長破線はＣ線の特性である。

図２、４、６及び８の各縦収差図から、実施例１〜４のズームレンズ系は、高解像度を実現するのに充分な収差補正能力を有していることがわかる。

本発明に係るズームレンズ系は、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話機器、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）、監視システムにおける監視カメラ、Ｗｅｂカメラ、車載カメラ等のカメラに適用することができ、特にデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等の薄型で高画質が要求されるカメラに好適である。

実施の形態１（実施例１）に係るズームレンズ系の構成図 実施例１のズームレンズ系の縦収差図 実施の形態２（実施例２）に係るズームレンズ系の構成図 実施例２のズームレンズ系の縦収差図 実施の形態３（実施例３）に係るズームレンズ系の構成図 実施例３のズームレンズ系の縦収差図 実施の形態４（実施例４）に係るズームレンズ系の構成図 実施例４のズームレンズ系の縦収差図 実施の形態５に係るデジタルスチルカメラの概略斜視図

符号の説明

Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｌ１ 第１レンズ素子
Ｌ２ 第２レンズ素子
Ｌ３ 第３レンズ素子
Ｌ４ 第４レンズ素子
Ｌ５ 第５レンズ素子
Ｌ６ 第６レンズ素子
Ａ 絞り
Ｐ プレート
Ｓ 像面
９０１ 本体
９０２ 撮像装置
９０３ 光学式別体ファインダー
９０４ ストロボ
９０５ レリースボタン

Claims (9)

1. 物体の光学的な像を変倍可能に形成するためのズームレンズ系であって、
   物体側から像側へと順に、
   負のパワーを有し、物体側レンズ素子及び像側レンズ素子の２枚のレンズ素子から構成される第１レンズ群と、
   正のパワーを有し、３枚のレンズ素子から構成される第２レンズ群と、
   正のパワーを有する第３レンズ群とを備え、
   各レンズ群の間隔が変化するように各レンズ群を光軸に沿ってそれぞれ移動させて変倍を行い、
   以下の条件（１）を満足することを特徴とする、ズームレンズ系：
   −４．７＜ｆ_g1／ＴＨ_G1＜−３．２ ・・・（１）
   ここで、
   ｆ_g1：第１レンズ群の合成焦点距離、
   ＴＨ_G1：第１レンズ群の最物体側面と最像側面との光軸上の面間隔
   である。
2. 以下の条件（２）を満足する、請求項１に記載のズームレンズ系：
   ３．５＜（ＴＨ_G1＋ＴＨ_G2＋ＴＨ_G3＋ｄ_12min＋ｄ_23min）／ｈ＜４．０
   ・・・（２）
   （ただし、Ｚ＝ｆ_T／ｆ_W＞２．７である）
   ここで、
   ＴＨ_G1：第１レンズ群の最物体側面と最像側面との光軸上の面間隔、
   ＴＨ_G2：第２レンズ群の最物体側面と最像側面との光軸上の面間隔、
   ＴＨ_G3：第３レンズ群の最物体側面と最像側面との光軸上の面間隔、
   ｄ_12min：広角端から望遠端における、第１レンズ群と第２レンズ群との光軸上の最小間 隔、
   ｄ_23min：広角端から望遠端における、第２レンズ群と第３レンズ群との光軸上の最小間 隔、
   ｈ：像高、
   ｆ_W：広角端における全系の焦点距離、
   ｆ_T：望遠端における全系の焦点距離
   である。
3. 以下の条件（３）を満足する、請求項１に記載のズームレンズ系：
   ０．４２＜ｆ_L1／ｆ_g1＜０．５２ ・・・（３）
   ここで、
   ｆ_L1：第１レンズ群の物体側レンズ素子の焦点距離、
   ｆ_g1：第１レンズ群の合成焦点距離
   である。
4. 以下の条件（４）を満足する、請求項１に記載のズームレンズ系：
   −１．２＜ｆ_L2／ｆ_g1＜−０．７ ・・・（４）
   ここで、
   ｆ_L2：第１レンズ群の像側レンズ素子の焦点距離、
   ｆ_g1：第１レンズ群の合成焦点距離
   である。
5. 以下の条件（５）を満足する、請求項１に記載のズームレンズ系：
   ０．２１＜ＴＨ₁₂／ＴＨ_G1＜０．３２ ・・・（５）
   ここで、
   ＴＨ₁₂：第１レンズ群の物体側レンズ素子と像側レンズ素子との光軸上の間隔、
   ＴＨ_G1：第１レンズ群の最物体側面と最像側面との光軸上の面間隔
   である。
6. 以下の条件（６）を満足する、請求項１に記載のズームレンズ系：
   −８．０＜（Ｒ₁₂＋Ｒ₂₁）／（Ｒ₁₂−Ｒ₂₁）＜−４．８ ・・・（６）
   ここで、
   Ｒ₁₂：第１レンズ群の物体側レンズ素子の像側の曲率半径、
   Ｒ₂₁：第１レンズ群の像側レンズ素子の物体側の曲率半径
   である。
7. 第２レンズ群が光軸に対して垂直方向に移動し、以下の条件（７）を満足する、請求項１に記載のズームレンズ系：
   ２．０＜ｆ_g2／ＴＨ_G2＜２．６ ・・・（７）
   ここで、
   ｆ_g2：第２レンズ群の合成焦点距離、
   ＴＨ_G2：第２レンズ群の最物体側面と最像側面との光軸上の面間隔
   である。
8. 被写体の光学的な像を電気的な画像信号に変換して出力可能な撮像装置であって、
   前記被写体の光学的な像を変倍可能に形成するズームレンズ系と、
   前記ズームレンズ系が形成した被写体の光学的な像を、電気的な画像信号に変換する撮像素子とを備え、
   前記ズームレンズ系が、
   被写体側である物体側から像側へと順に、
   負のパワーを有し、物体側レンズ素子及び像側レンズ素子の２枚のレンズ素子から構成される第１レンズ群と、
   正のパワーを有し、３枚のレンズ素子から構成される第２レンズ群と、
   正のパワーを有する第３レンズ群とを備え、
   各レンズ群の間隔が変化するように各レンズ群を光軸に沿ってそれぞれ移動させて変倍を行い、
   以下の条件（１）：
   −４．７＜ｆ_g1／ＴＨ_G1＜−３．２ ・・・（１）
   （ここで、
   ｆ_g1：第１レンズ群の合成焦点距離、
   ＴＨ_G1：第１レンズ群の最物体側面と最像側面との光軸上の面間隔
   である）
   を満足することを特徴とする、撮像装置。
9. 被写体を撮影して、電気的な画像信号として出力可能なカメラであって、
   前記被写体の光学的な像を変倍可能に形成するズームレンズ系と、該ズームレンズ系が形成した被写体の光学的な像を、電気的な画像信号に変換する撮像素子とを含む撮像装置を備え、
   前記ズームレンズ系が、
   被写体側である物体側から像側へと順に、
   負のパワーを有し、物体側レンズ素子及び像側レンズ素子の２枚のレンズ素子から構成される第１レンズ群と、
   正のパワーを有し、３枚のレンズ素子から構成される第２レンズ群と、
   正のパワーを有する第３レンズ群とを備え、
   各レンズ群の間隔が変化するように各レンズ群を光軸に沿ってそれぞれ移動させて変倍を行い、
   以下の条件（１）：
   −４．７＜ｆ_g1／ＴＨ_G1＜−３．２ ・・・（１）
   （ここで、
   ｆ_g1：第１レンズ群の合成焦点距離、
   ＴＨ_G1：第１レンズ群の最物体側面と最像側面との光軸上の面間隔
   である）
   を満足することを特徴とする、カメラ。

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