JP5679303B2 - ズームレンズ、撮影機能を有する情報装置および携帯情報端末装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮影光学系として改良されたズームレンズ、そのズームレンズを撮影光学系として有するデジタルカメラ、ビデオカメラ、銀塩カメラ等の情報装置および携帯情報端末装置に関するものである。

近年、スチルカメラに代わり、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサによって撮像される、デジタルカメラやカメラ付き携帯情報端末装置が広く普及してきている。これらに対するユーザの要望は多様化してきており、その中でも特に、広角、高変倍比でありながら、よりコンパクトな撮影装置を望む声が多く聞かれている。
ズームレンズの小型化においては、沈胴式の鏡胴を用いることが一般的であり、沈胴時の鏡胴の厚みの薄型化を考慮することが重要となってくる。レンズ枚数や変倍時のレンズ全長、広角端、望遠端でのレンズ全長を短縮することが必要である。
また、広角化に関しては、「広角端における半画角：３８度以上」が望ましい。半画角：３８度は「３５ｍｍ銀塩カメラ（いわゆるライカ版）換算の焦点距離」で２８ｍｍに相当する。
さらに、高変倍比化に関しては、３５ｍｍ銀塩カメラ換算の焦点距離で２８から１００ｍｍ相当程度（約４倍）のズームレンズであれば、一般的な撮影のほとんどをこなすことが可能であると考えられる。

３群構成のズームレンズとして、「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、正の屈折力を有する第３レンズ群を配置するズームレンズ」が、例えば、特許文献１（特開２００７−１０８５３１号公報）、特許文献２（特開２００８−１６５１４３号公報）、特許文献３（特開２００９−２５１３７１号公報）、特許文献４（特開２００９−１６９４１４号公報）、特許文献５（特開２００９−２５１４３３号公報）、特許文献６（特開２００９−２７６６２２号公報）等に提案されている。
このタイプのズームレンズは、数多く開発されているが、特許文献１、２、３等に示すように、変倍比が約４倍以下であるのがほとんどであり、昨今の変倍比に対するユーザの要望に対しては不十分である。また、特許文献４においては、変倍比が４．６倍程度であり、高変倍であるが、画角が３３度程度であり、昨今の広角化に対するユーザの要望に対しては不十分である。また、特許文献５，６においては、変倍率が４倍以上と大きく、また画角も３８度以上であり、充分にコンパクトではあるが、歪曲収差等、改良の余地が有ると考えられる。

本発明は、これらの課題に対して鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、変倍比が４倍以上、かつ広角端の半画角が３８度以上であり、コンパクト性に優れた高変倍、広角であり、高性能なズームレンズと、撮影機能を有する情報装置および携帯情報端末装置を提供することにある。
特に、請求項１に記載の発明の目的は、物体側から像側に向かって、負の屈折力を有し、負レンズと正レンズの二枚よりなる第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レンズ群を順次配設してなり、広角端から望遠端への変倍に際し、前記第１レンズ群は像側に凸の軌跡を描き、前記第２レンズ群は物体側へ移動し、前記第３レンズ群は前記第２レンズ群とは独立に移動するズームレンズにおいて、広角、高変倍でありながら、小型で、かつ諸収差の少ないズームレンズを提供することにある。
請求項２に記載の発明の目的は、請求項１に記載のズームレンズにおいて、より高性能化することにある。
請求項３に記載の発明の目的は、請求項１または２に記載のズームレンズにおいて、偏心等の製造誤差感度を抑え、小型化、高性能化することにある。

請求項４に記載の発明の目的は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のズームレンズにおいて、より高性能化することにある。
請求項５に記載の発明の目的は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のズームレンズにおいて、より高性能化することにある。
請求項６に記載の発明の目的は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のズームレンズにおいて、より小型化することにある。
請求項７に記載の発明の目的は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のズームレンズにおいて、より低コスト化することにある。
請求項８に記載の発明の目的は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のズームレンズを用い、広画角で高変倍でありながら、十分に小型で、収差の少ないズームレンズを有する情報装置を提供することにある。
請求項９に記載の発明の目的は、請求項８に記載の情報装置において、撮影画像をディジタル情報とする機能を有する情報装置を提供することにある。
請求項１０に記載の発明の目的は、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のズームレンズを、撮影光学系として用いる携帯情報端末装置を提供することにある。

本発明の請求項１乃至請求項１０におけるズームレンズは、物体側から像側に向かって、負の屈折力を有し、負レンズと正レンズの二枚よりなる第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レンズ群を順次配設されてなり、広角端から望遠端への変配に際し、前記第１レンズ群は像側に凸の軌跡を描き、前記第２レンズ群は物体側へ移動し、前記第３レンズ群は前記第２レンズ群とは独立に移動するズームレンズであって、さらにそれぞれ以下のような特徴を有するものである。
即ち、請求項１に記載のズームレンズは、上述した目的を達成するために、
物体側から像側に向って、負の屈折力を有し、負レンズと正レンズの二枚よりなる第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レンズ群を順次配設してなるズームレンズにおいて、広角端から望遠端への変倍に際し、前記第１レンズ群は像側に凸の軌跡を描き、前記第２レンズ群は物体側へ移動し、前記第３レンズ群は前記第２レンズ群とは独立に移動し、
前記第１レンズ群の正レンズの焦点距離をＦ１ｐ、前記第１レンズ群の合成焦点距離をＦ１、広角端での焦点距離をＦｗ、望遠端での焦点距離をＦｔ、広角端での半画角をωｗとして、下記条件式（１）´、（２）、（３）：
２．４＜Ｆ１ｐ／｜Ｆ１｜＜２．７ （１）´
Ｆｔ／Ｆｗ＞４ （２）
ωｗ＞３８度 （３）
を満たすことを特徴としている。

請求項２に記載のズームレンズは、請求項１のズームレンズにおいて、
前記第１レンズ群の正レンズの屈折率をｎｄ１ｐ、ｇ線に対する屈折率をｎｇ、Ｆ線に対する屈折率をｎ_Ｆ、Ｃ線に対する屈折率ｎｃとし、前記第１レンズ群の正レンズの部分分散比をθ_ｇＦ１ｐ＝（ｎｇ−ｎ_Ｆ）／（ｎ_Ｆ−ｎｃ）としたとき、下記条件式（４）、（５）：
２．０＜ｎｄ１ｐ （４）
０．６５＜θ_ｇＦ１ｐ （５）
を満たすことを特徴としている。
請求項３に記載のズームレンズは、請求項１または２のズームレンズにおいて、前記第1レンズ群の正レンズの焦点距離をＦ１ｐ、広角端での焦点距離をＦｗとして、下記の条件式（６）：
８．０＞Ｆ１ｐ／Ｆｗ＞６．５ （６）
を満たすことを特徴としている。

請求項４に記載のズームレンズは、
請求項１乃至３のいずれか１項のズームレンズにおいて、前記第１レンズ群の前記正レンズの少なくとも１面が非球面であることを特徴としている。
請求項５に記載のズームレンズは、
請求項１乃至４のいずれか１項のズームレンズにおいて、前記第２レンズ群は物体側から像側に向って、正レンズ、正レンズと負レンズの接合レンズ、正レンズの順に配設され、少なくとも１面が非球面であることを特徴としている。
請求項６に記載のズームレンズは、
請求項１乃至５のいずれか１項のズームレンズにおいて、前記第３レンズ群は１枚の正レンズによって構成され、少なくとも１面が非球面であることを特徴としている。
請求項７に記載のズームレンズは、
請求項１乃至６のいずれか１項のズームレンズにおいて、前記第３レンズ群の１枚の正レンズがプラスチックで形成されてなることを特徴としている。
請求項８に記載の撮影機能を有する情報装置は、
請求項１乃至７のいずれか１項のズームレンズを、撮影用光学系として有することを特徴としている。
請求項９に記載の撮影機能を有する情報装置は、
請求項８に記載の情報装置において、ズームレンズによる物体像が、撮像素子の受光面上に結像されることを特徴としている。

請求項１０に記載の携帯情報端末装置は、
請求項１乃至請求項７のいずれか１項のズームレンズを、撮影機能部の撮影光学系として有することを特徴としている。

本発明によれば、広角端の半画角が３８度以上と十分に広画角でありながら、４倍以上の変倍比を有し、小型で且つ諸収差の少ないズームレンズおよびこのズームレンズを撮影用光学系として有することにより、広画角で高変倍でありながら、十分に小型で収差の少ない情報装置並びに携帯情報端末装置を提供することができる。
請求項１に記載の発明によれば、
物体側から像側に向って、負の屈折力を有し、負レンズと正レンズの二枚よりなる第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レンズ群を順次配設してなるズームレンズにおいて、広角端から望遠端への変倍に際し、前記第１レンズ群は像側に凸の軌跡を描き、前記第２レンズ群は物体側へ移動し、前記第３レンズ群は前記第２レンズ群とは独立に移動し、
前記第１レンズ群の正レンズの焦点距離をＦ１ｐ、前記第１レンズ群の合成焦点距離をＦ１、広角端での焦点距離をＦｗ、望遠端での焦点距離をＦｔ、広角端での半画角をωｗとして、下記条件式（１）´、（２）、（３）：
２．４＜Ｆ１ｐ／｜Ｆ１｜＜２．７ （１）´
Ｆｔ／Ｆｗ＞４ （２）
ωｗ＞３８度 （３）
を満たすことにより、
広角、高変倍でありながら、小型で且つ諸収差の少ないズームレンズを提供することができる。

請求項２に記載の発明によれば、
請求項１に記載のズームレンズにおいて、
前記第１レンズ群の正レンズの屈折率をｎｄ１ｐ、ｇ線に対する屈折率をｎｇ、Ｆ線に対する屈折率をｎ_Ｆ、Ｃ線に対する屈折率ｎｃとし、前記第１レンズ群の正レンズの部分分散比をθ_ｇＦ１ｐ＝（ｎｇ−ｎ_Ｆ）／（ｎ_Ｆ−ｎｃ）としたとき、下記条件式（４）、（５）：
２．０＜ｎｄ１ｐ （４）
０．６５＜θ_ｇＦ１ｐ （５）
を満たすことにより、
より一層の高性能化を実現することができる。
請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２の発明において、
前記第1レンズ群の正レンズの焦点距離をＦ１ｐ、広角端での焦点距離をＦｗとして、下記の条件式（６）：
８．０＞Ｆ１ｐ／Ｆｗ＞６．５ （６）
を満たすことにより、
偏心等の製造誤差感度を抑え、小型化、高性能化を実現し得るズームレンズを提供することができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３のいずれか1項のズームレンズにおいて、
前記第１レンズ群の前記正レンズの少なくとも１面が非球面であることで、
より高性能なズームレンズを提供することができる。
請求項５に記載の発明によれば、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のズームレンズにおいて、前記第２レンズ群は物体側から像側に向って、正レンズ、正レンズと負レンズの接合レンズ、正レンズの順に配設され、少なくとも１面が非球面であることにより、より高性能化を実現し得るズームレンズを提供することができる。
請求項６に記載の発明によれば、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のズームレンズにおいて、前記第３レンズ群は１枚の正レンズによって構成され、少なくとも１面が非球面であることにより、より高性能化を実現し得るズームレンズを提供することができる。

請求項７に記載の発明によれば、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のズームレンズにおいて、前記第３レンズ群の１枚の正レンズがプラスチックで形成されてなることにより、より低コスト化を実現し得るズームレンズを提供することができる。
請求項８に記載の発明によれば、請求項１乃至７のいずれか１項のズームレンズを、撮影用光学系として有することにより、広画角で高変倍でありながら、十分に小型で、収差の少ないズームレンズを有する情報装置を提供することができる。
請求項９に記載の発明によれば、請求項８の情報装置において、ズームレンズによる物体像が撮像素子の受光面上に結像されることにより、撮影画像をデジタル情報とする機能を有する情報装置を提供することができる。
請求項１０に記載の発明によれば、請求項１〜７のいずれか１項の情報装置を、携帯情報端末として構成することにより、広角、高変倍でありながら、小型で、且つ諸収差の少ない携帯情報端末装置を提供することができる。

本発明の実施例１に係るズームレンズの光学系の構成およびズーミングに伴うズーム軌跡を示す断面図であり、このうち、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間焦点距離、（ｃ）は望遠端のそれぞれにおける光軸に沿った断面図である。 本発明の実施例２に係るズームレンズの光学系の構成およびズーミングに伴うズーム軌跡を示す図であり、このうち、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間焦点距離、（ｃ）は望遠端の、それぞれにおける光軸に沿った断面図である。 図１に示す本発明の実施例１によるズームレンズの広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図１に示す本発明の実施例１によるズームレンズの中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図１に示す本発明の実施例１によるズームレンズの望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図２に示す本発明の実施例２によるズームレンズの広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図２に示す本発明の実施例２によるズームレンズの中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図２に示す本発明の実施例２によるズームレンズの望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 本発明の第３の実施の形態に係る情報装置としてのデジタルカメラの外観構成を模式的に示す被写体側から見た斜視図である。 図９のデジタルカメラの外観構成を模式的に示す撮影者側から見た斜視図である。 図９の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。

以下、本発明の実施の形態に基づき、図面を参照して本発明に係るズームレンズ、情報装置および携帯情報端末装置を詳細に説明する。先ず、本発明の原理的な実施の形態を説明する。本発明の第１の実施の形態に係るズームレンズは、物体側から像側に向って、負の屈折力を有し、負レンズと正レンズの二枚よりなる第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レンズ群を順次配設してなるズームレンズにおいて、広角端から望遠端への変倍に際し、前記第１レンズ群は像側に凸の軌跡を描き、前記第２レンズ群は物体側へ移動し、前記第３レンズ群は前記第２レンズ群とは独立に移動し、
前記第１レンズ群の正レンズの焦点距離をＦ１ｐ、前記第１レンズ群の合成焦点距離をＦ１、広角端での焦点距離をＦｗ、望遠端での焦点距離をＦｔ、広角端での半画角をωｗとして、下記条件式（１）´、（２）、（３）：
２．４＜Ｆ１ｐ／｜Ｆ１｜＜２．７ （１）´
Ｆｔ／Ｆｗ＞４ （２）
ωｗ＞３８度 （３）
を満たすことが望ましい（請求項１に対応する）。

本発明においては、最も物体側に負の屈折力を有するレンズ群を配置した負先行型のズームレンズである。これにより、広角端状態における最大画角光線の光軸からの高さを小さくすることができるため、前玉、すなわち物体側に位置するレンズの径を小型化することができる。また、変倍時に全群を移動させることにより、各群の移動量を効率よく低減することができ、小型化に寄与し、また収差補正上も有利となる。また、第１レンズ群を２枚で構成することにより、収納時の全長が抑えられ、小型化に大きく寄与している。しかしながら、第１レンズ群を２枚で構成し、広角、高変倍化しようとすると、それぞれのレンズの負担が増加するため、それぞれのレンズを適切なパワー配分としないと、諸収差の増加や、製造誤差感度の上昇を伴ってしまう。
条件式（１）´は、第１レンズ群中の正レンズのパワーの適切な範囲を規定した式である。条件式（１）´の下限を下回ると、収差補正上、また小型化には有利となるが、偏心等の製造誤差感度が大きくなり、加工性が不利となる。また、条件式（１）´の上限を上回ると、製造誤差感度が小さくなり加工性が有利となるが、小型化、収差補正上不利となる。

より高性能化するためには、以下の条件式（４）、（５）を満たすことが望ましい。ｎｄ１ｐは、第１レンズ群の正レンズのｄ線（５８７．５６ｎｍ）における屈折率、θ_ｇＦ１ｐは、第１レンズ群の正レンズの部分分散比（請求項２に対応する）。
２．０＜ｎｄ１ｐ （４）
０．６５＜θ_ｇＦ１ｐ （５）
ここで、部分分散比θ_ｇＦ１ｐは、次式で与えられる。
θ_ｇＦ１ｐ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）
ｎｇ、ｎＦ、ｎＣは、それぞれ、ｇ線（４３５．８３５ｎｍ）、Ｆ線（４８６．１３ｎｍ）、Ｃ線（６５６．２７ｎｍ）における屈折率である。条件式（４）は、第１レンズ群の正レンズの適切な屈折率の範囲を規定している。条件式（４）の下限を下回ると、広角端状態におけるコマ収差、非点収差の補正が困難となり、また、望遠端における球面収差の補正が困難となるため好ましくない。

また、一般にズーム比を大きくすると、ズーミングによる色収差の変動および色収差の発生が大きくなる。特に望遠側において軸上色収差と倍率色収差の２次スペクトルが多く発生し、これを良好に補正するのが困難になる。これに対し、異常分散性のある材料を光学系中に適切に用いることにより、色収差の発生を抑えることができる。そのため、条件式（５）は、第１レンズ群の正レンズの適切な部分分散比の範囲を規定したものである。条件式（５）の下限値を下回ると、前述した通り、望遠端での軸上色収差や、倍率色収差の２次スペクトルが大きくなり、補正が困難となる。
しかしながら、異常分散性のある材料からなるレンズを光学系に設けるだけでは、全ズーム域において色収差や諸収差を補正し、高画質化を図るのは難しく、前述した通り、適当な屈折率を持った材料からなる適切な屈折力を有するレンズを用いることにより、広角でかつズーム比が大きく、全ズーム域に渡り色収差、球面収差等の諸収差を特に良好に補正し、高い光学性能を持ったズームレンズを与えることができる。
より高性能化するためには、第１レンズ群の正レンズの焦点距離をＦ１ｐ、広角端での焦点距離をＦｗとして、以下の条件式（６）を満たすことが望ましい（請求項３に対応する）。
８．０＞Ｆ１ｐ／Ｆｗ＞６．５ （６）
上記条件式（６）は、第１レンズ群の正レンズの系全体における屈折力の適切な範囲を規定している式である。

条件式（６）の下限を下回ると、収差補正上、また小型化には有利となるが、偏心等の製造誤差感度が大きくなり、加工性が不利となる。また、条件式（１）´の上限を上回ると、製造誤差感度が小さくなり加工性が有利となるが、小型化、収差補正上不利となる。
さらに高性能化するためには、第１レンズ群の正レンズの少なくとも一面が非球面であることが望ましい。更に望ましくは、像側の面を非球面とすることが望ましい（請求項４に対応する）。
より高性能化するためには、第２レンズ群が物体側から像側に向かって、正レンズ、正レンズと負レンズの接合レンズおよび正レンズの順で配置され、そのうちの少なくとも１面が非球面であることが望ましい。これにより、各種収差が補正でき、より高性能化を図れる（請求項５に対応する）。
より小型化するためには、第３レンズ群は、正レンズ１枚で構成され、少なくとも１面が非球面であることが望ましい。さらに望ましくは、両面非球面であることが好ましい（請求項６に対応する）。
より低コスト化するためには、第３レンズ群の１枚の正レンズがプラスチックであることが望ましい（請求項７に対応する）。

有限距離へのフォーカシングの際は、第３レンズ群のみを移動させる方法が移動させるべき物体の重量が最も小さくて済むので都合が良い。
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できる。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。
本発明の情報装置は、上記ズームレンズを撮影光学系として有することを特徴とする撮影機能を有する情報装置である（請求項８に対応する）。この情報装置は、ズームレンズによる物体像が撮像素子の受光面上に結像されるように構成することができる（請求項９に対応する）。前述のように、情報装置は、デジタルカメラやビデオカメラ、銀塩カメラ等として実施できる。また、本発明に係るズームレンズは、携帯情報端末装置の撮影機能部の撮影光学系として好適に実施できる（請求項１０に対応する）。
本発明のズームレンズは、上記のごとき構成により、広角端の半画角が３８度以上と十分に広画角でありながら、４倍以上の変倍比を有し、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、小型で性能のよい撮影機能を実現することができる。

以下、本発明のズームレンズの実施の形態と共に具体的な実施例を２例あげて説明する。
各実施例において、第３レンズ群の像面側に配設される「各種フィルタ（図１〜２の図中に符号ＦＴで示す。）」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、ＣＣＤセンサ等の撮像素子の「カバーガラス（シールガラス）」を想定している。
長さの次元を持つ量の単位は、特に断らない限り、ｍｍである。
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（度）
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
θ_ｇＦ：部分分散比
Ｋ：非球面の円錐定数
Ａ_４：４次の非球面定数
Ａ_６：６次の非球面定数
Ａ_８：８次の非球面定数
Ａ_１０：１０次の非球面定数
Ａ_１２：１２次の非球面定数
Ａ_１４：１４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、周知の非球面を表わす式（７）：

で表されるものであり、近軸曲率半径と円錐定数、非球面係数を与えて形状を特定する。

図１は、本発明の第１の実施の形態であると共に、実施例１（数値実施例１）にかかるズームレンズの断面構成を示すと共に、広角端からある特定の中間焦点距離を経て望遠端へのズーミングの際のズーム軌跡を示す断面図である。なお、実施例１のレンズ群配置を示す図１において、図示左側が物体側であり、図示右側が像側である。光軸に沿って物体側から像側に向かって、順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正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を有し、上記第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に開口絞りＡＤを有し、広角端から望遠端への変倍に際し、全群が移動し、第１レンズ群Ｇ１が像側に凸を向けた曲線を描いて移動し、第２レンズ群Ｇ２は物体側に単調に移動し、第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凸を向けた曲線を描いて移動する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に物体側に凸面を向け像側に非球面を有した負メニスカスレンズからなる第１レンズＬ１と、物体側に凸面を向け、像側に非球面を有した正メニスカスレンズからなる第２レンズＬ２とからなる。

第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間に開口絞りＡＤを有し、該開口絞りＡＤは、第２レンズ群Ｇ２と一体となって移動する。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側に向かって、順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第３レンズＬ３と、物体側に凸面を向け、物体側に非球面を有した正メニスカスレンズからなる第４レンズＬ４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Ｌ５との接合レンズと、像側により強い凸面を向け、像側に非球面を有する両凸レンズからなる第６レンズＬ６とから構成されている。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側により強い凸面を向け、像側に非球面を有した両凸レンズ一枚からなる第７レンズＬ７のみからなっている。
この実施例１においては、全光学系の焦点距離ｆ、ＦナンバＦ、半画角ωが、ズーミングによって、それぞれｆ＝４．３〜２０．６６、Ｆ＝２．５２〜５．９、ω＝４２．５〜１０．８の範囲で変化する。
各光学系の光学特性は、次表の通りである。

表１において、面番号に「＊（アスタリスク）」を付して示した面番号のレンズ面が非球面であり、すなわち、表１においては、「＊」が付された第２面、第４面、第８面、第１２面および第１４面の各光学面が非球面であり、式（７）における各非球面のパラメータは、次の通りである。
非球面
第２面
ｋ＝−０．６９６７６４
Ａ_４＝８．２５２８４０Ｅ−０５
Ａ_６＝５．２３９７５０Ｅ−０７
Ａ_８＝２．４４００１０Ｅ−０８
Ａ_１０＝−１．４１０３９Ｅ−０９
Ａ_１２＝６．４７７２５０Ｅ−１１
Ａ_１４＝−７．４０９５８Ｅ−１３
第４面
ｋ＝０
Ａ_４＝−３．６８７７３Ｅ−０５
Ａ_６＝１．１１３８００Ｅ−０７
Ａ_８＝３．２６９９７０Ｅ−０８
Ａ_１０＝−３．１３５２６Ｅ−０９
Ａ_１２＝７．４０８８５０Ｅ−１１
Ａ_１４＝−６．１０１６Ｅ−１３
第８面
ｋ＝０
Ａ_４＝−４．６５６８５Ｅ−０４
Ａ_６＝−６．２９７１４Ｅ−０６
Ａ_８＝−３．８４９６９Ｅ−０６
Ａ_１０＝５．０５３４２０Ｅ−０７
Ａ_１２＝−３．３３８８Ｅ−０８
第１２面
ｋ＝２．９８８２８７
Ａ_４＝−２．１９７０８Ｅ−０６
Ａ_６＝−５．３００４Ｅ−０５
Ａ_８＝４．６６７７４０Ｅ−０６
Ａ_１０＝−８．７１３０１Ｅ−０７
Ａ_１２＝１．７３８５６０Ｅ−０９
Ａ_１４＝−２．７９６９４Ｅ−１１
第１４面
ｋ＝０
Ａ_４＝４．９２５３７０Ｅ−０４
Ａ_６＝−８．８４８７２Ｅ−０５
Ａ_８＝１．０２１８３０Ｅ−０５
Ａ_１０＝−５．７５９４５Ｅ−０７
Ａ_１２＝１．１９０８１０Ｅ−０８
ここでＥ−ｎは１０のべき乗を表す。

第１レンズ群Ｇ１と開口絞りＡＤとの間の可変間隔ＤＡ、そして第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間の可変間隔ＤＢは、ズーミングに伴って次表（２）のように変化させられる。

また、図３、図４および図５に、それぞれ、実施例１の広角端、中間焦点距離および望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差、並びにコマ収差の各収差図を示している。なお、これらの図において、球面収差における破線は正弦条件をあらわし、非点収差における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれあらわしている。また、球面収差、非点収差、歪曲収差並びにコマ収差の各収差図におけるｇおよびｄはそれぞれ、ｇ線およびｄ線をあらわしている。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。
上述した実施例１における条件式（１）〜条件式（６）における各値は、下記の表３の通りである。

上述した実施例１のズームレンズにおいて、先に述べた条件式（１）〜条件式（６）に係るパラメータの値は、いずれも条件式の範囲内にある。

図２は、本発明の第２の実施の形態であると共に、実施例２（数値実施例２）にかかるズームレンズの断面構成を示すと共に、広角端からある特定の中間焦点距離を経て望遠端へのズーミングの際のズーム軌跡を示す断面図である。なお、実施例２のレンズ群配置を示す図２において、図示左側が物体側であり、図示右側が像側である。光軸に沿って物体側から像側に向かって、順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正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を有し、上記第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に開口絞りＡＤを有し、広角端から望遠端への変倍に際し、全群が移動し、第１レンズ群Ｇ１が像側に凸を向けた曲線を描いて移動し、第２レンズ群Ｇ２は物体側に単調に移動し、第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凸を向けた曲線を描いて移動する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に物体側に凸面を向け像側に非球面を有した負メニスカスレンズからなる第１レンズＬ１と、物体側に凸面を向け、像側に非球面を有した正メニスカスレンズからなる第２レンズＬ２とからなる。

第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間に開口絞りＡＤを有し、該開口絞りＡＤは、第２レンズ群Ｇ２と一体となって移動する。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側に向かって、順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第３レンズＬ３と、物体側に凸面を向け、物体側に非球面を有した正メニスカスレンズからなる第４レンズＬ４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Ｌ５との接合レンズと、像側により強い凸面を向け、像側に非球面を有する両凸レンズからなる第６レンズＬ６とから構成されている。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側により強い凸面を向け、像側に非球面を有した両凸レンズ一枚からなる第７レンズＬ７のみからなっている。
この実施例２においては、全光学系の焦点距離ｆ、ＦナンバＦ、半画角ωが、ズーミングによって、それぞれｆ＝４．３０〜２０．６６、Ｆ＝２．６４〜５．９１、ω＝４２．５〜１０．８の範囲で変化する。
各光学系の光学特性は、次表４の通りである。

表４において、面番号に「＊（アスタリスク）」を付して示した面番号のレンズ面が非球面であり、すなわち、表４においては、「＊」が付された第２面、第４面、第８面、第１２面および第１４面の各光学面が非球面であり、式（７）における各非球面のパラメータは、次の通りである。
非球面
第２面
ｋ＝−０．６２８６５９
Ａ_４＝５．３９９５００Ｅ−０５
Ａ_６＝−３．８８６０５Ｅ−０６
Ａ_８＝１．０２２３３０Ｅ−０７
Ａ_１０＝−４．２３０１１Ｅ−０９
Ａ_１２＝１．５８８０２０Ｅ−１０
Ａ_１４＝−１．９６９８９Ｅ−１２
第４面
ｋ＝０
Ａ_４＝−７．１９６０３Ｅ−０５
Ａ_６＝−１．１４６０５Ｅ−０７
Ａ_８＝８．６６６８２０Ｅ−０８
Ａ_１０＝−４．５２３５６Ｅ−０９
Ａ_１２＝６．７６５８２０Ｅ−１１
Ａ_１４＝−２．７７５８８Ｅ−１３
第８面
ｋ＝０
Ａ_４＝−７．４４７９４Ｅ−０４
Ａ_６＝−２．８９９８９Ｅ−０５
Ａ_８＝１．１３０７００Ｅ−０６
Ａ_１０＝−１．５３９１３Ｅ−０７
第１２面
ｋ＝３．０４８４３５
Ａ_４＝−４．２６３６４Ｅ−０６
Ａ_６＝−４．８９２４７Ｅ−０５
Ａ_８＝３．８１７０６０Ｅ−０６
Ａ_１０＝−５．８４５８８Ｅ−０７
第１４面
ｋ＝０
Ａ_４＝４．３２５０５０Ｅ−０４
Ａ_６＝１．７７７７２０Ｅ−０７
Ａ_８＝−１．５７４３２Ｅ−０７
ここでＥ−ｎは１０のべき乗を表す。

第１レンズ群Ｇ１と開口絞りＡＤとの間の可変間隔ＤＡ、そして第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間の可変間隔ＤＢは、ズーミングに伴って次表（表５）のように変化させられる。

また、図６、図７および図８に、それぞれ、実施例２の広角端、中間焦点距離および望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差、並びにコマ収差の各収差図を示している。なお、これらの図において、球面収差における破線は正弦条件をあらわし、非点収差における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれあらわしている。また、球面収差、非点収差、歪曲収差並びにコマ収差の各収差図におけるｇおよびｄはそれぞれ、ｇ線およびｄ線をあらわしている。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。
上述した実施例２における条件式（１）〜条件式（６）における各値は、下記の表６の通りである。

上述した実施例２のズームレンズにおいて、先に述べた条件式（１）〜条件式（６）に係るパラメータの値は、いずれも条件式の範囲内にある。
次に、上述した本発明の第１および第２の実施の形態に係るズームレンズを撮像用光学系として採用して構成した本発明の第３の実施の形態に係る撮像装置としてのデジタルカメラについて図９〜図１１を参照して説明する。図９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、図１０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り、図１１は、デジタルカメラの機能構成を示す模式的ブロック図である。なお、ここでは、デジタルカメラを例にとって撮像装置について説明しているが、在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のような情報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。このような情報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・構成を含んでおり、このような情報装置における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９および図１０に示すように、デジタルカメラは、撮影レンズ１０１、光学ファインダ１０２、ストロボ（フラッシュライト）１０３、シャッタボタン１０４、カメラボディ１０５、電源スイッチ１０６、液晶モニタ１０７、操作ボタン１０８、メモリカードスロット１０９およびズームスイッチ１１０等を具備している。さらに、図１１に示すように、デジタルカメラは、中央演算装置（ＣＰＵ）１１１、画像処理装置１１２、受光素子１１３、信号処理装置１１４、半導体メモリ１１５および通信カード等１１６を備えている。
デジタルカメラは、撮影用光学系としての撮影レンズ１０１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１１３とを有しており、撮影レンズ１０１によって結像される被写体（物体）光学像を受光素子１１３によって読み取る。この撮影レンズ１０１として、図１および図２を用いて上述した第１および第２の実施の形態において説明したような本発明に係るズームレンズを用いる（請求項８乃至は請求項１０に対応している）。
受光素子１１３の出力は、中央演算装置１１１によって制御される信号処理装置１１４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１１３、信号処理装置１１４およびこれらを制御する中央演算装置（ＣＰＵ）１１１等により構成される。

信号処理装置１１４によってデジタル化された画像情報は、やはり中央演算装置１１１によって制御される画像処理装置１１２において所定の画像処理が施された後、不揮発性メモリ等の半導体メモリ１１５に記録される。この場合、半導体メモリ１１５は、メモリカードスロット１０９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１０７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１１５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１１５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１１６を介して外部へ送信することも可能である。
撮影レンズ１０１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）により覆われており、ユーザが電源スイッチ１０６を操作して電源を投入すると、レンズバリアが開き、対物面が露出する構成とする。このとき、撮影レンズ１０１の鏡胴の内部では、ズームレンズを構成する各群の光学系が、例えば短焦点端（広角端）の配置となっており、ズームスイッチ１１０を操作することによって、各群光学系の配置が変更されて、中間焦点距離を経て長焦点端（望遠端）への変倍動作を行うことができる。なお、光学ファインダ１０２の光学系も撮影レンズ１０１の画角の変化に連動して変倍するようにすることが望ましい。

多くの場合、シャッタボタン１０４の半押し操作により、フォーカシングがなされる。本発明に係るズームレンズ（請求項１〜請求項７で定義され、あるいは前述した実施例１および実施例２に示されるズームレンズ）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の移動、または受光素子の移動などによって行うことができる。シャッタボタン１０４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１１５に記録した画像を液晶モニタ１０７に表示させたり、通信カード等１１６を介して外部へ送信させる際には、操作ボタン１０８を所定のごとく操作する。半導体メモリ１１５および通信カード等１１６は、メモリカードスロット１０９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）または情報装置には、既に述べた通り、第１および第２の実施の形態に示されたようなズームレンズを用いて構成した撮影レンズ１０１を撮像用光学系として使用することができる。したがって、１、０００万画素〜１，５００万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。

また、銀塩カメラのズーム撮影レンズや投影機の投射レンズとしても応用が可能である。

Ｇ１ 第１レンズ群（負）
Ｇ２ 第２レンズ群（正）
Ｇ３ 第３レンズ群（正）
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６およびＬ７ 第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ、第４レンズ、第５レンズ、第６レンズおよび第７レンズ
ＡＤ 開口絞り
ＦＴ フィルタ等
１０１ 撮影レンズ
１０２ 光学ファインダ
１０３ ストロボ（フラッシュライト）
１０４ シャッタボタン
１０５ カメラボディ
１０６ 電源スイッチ
１０７ 液晶モニタ
１０８ 操作ボタン
１０９ メモリカードスロット
１１０ ズームスイッチ
１１１ 中央演算装置（ＣＰＵ）
１１２ 画像処理装置
１１３ 受光素子
１１４ 信号処理装置
１１５ 半導体メモリ
１１６ 通信カード等

特開２００７−１０８５３１号公報 特開２００８−１６５１４３号公報 特開２００９−２５１３７１号公報 特開２００９−１６９４１４号公報 特開２００９−２５１４３３号公報 特開２００９−２７６６２２号公報

Claims (10)

1. 物体側から像側に向って、負の屈折力を有し、負レンズと正レンズの二枚よりなる第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レンズ群を順次配設してなるズームレンズにおいて、広角端から望遠端への変倍に際し、前記第１レンズ群は像側に凸の軌跡を描き、前記第２レンズ群は物体側へ移動し、前記第３レンズ群は前記第２レンズ群とは独立に移動し、
   前記第１レンズ群の正レンズの焦点距離をF１ｐ、前記第１レンズ群の合成焦点距離をＦ１、広角端での焦点距離をＦｗ、望遠端での焦点距離をＦｔ、広角端での半画角をωｗとして、下記条件式（１）´、（２）、（３）：
   ２．４＜Ｆ１ｐ／｜Ｆ１｜＜２．７ （１）´
   Ｆｔ／Ｆｗ＞４ （２）
   ωｗ＞３８度 （３）
   を満たすことを特徴とするズームレンズ。
2. 請求項１に記載のズームレンズにおいて、
   前記第１レンズ群の正レンズの屈折率をｎｄ１ｐ、ｇ線に対する屈折率をｎｇ、Ｆ線に対する屈折率をｎＦ、Ｃ線に対する屈折率ｎｃとし、前記第１レンズ群の正レンズの部分分散比をθｇＦ１ｐ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎｃ）としたとき、下記条件式（４）、（５）：
   ２．０＜ｎｄ１ｐ （４）
   ０．６５＜θｇＦ１ｐ （５）
   を満たすことを特徴とするズームレンズ。
3. 請求項１または２に記載のズームレンズにおいて、前記第1レンズ群の正レンズの焦点距離をＦ１ｐ、広角端での焦点距離をＦｗとして、下記の条件式（６）：
   ８．０＞Ｆ１ｐ／Ｆｗ＞６．５ （６）
   を満たすことを特徴とするズームレンズ。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のズームレンズにおいて、前記第１レンズ群の前記正レンズの少なくとも１面が非球面であることを特徴とするズームレンズ。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のズームレンズにおいて、前記第２レンズ群は物体側から像側に向って、正レンズ、正レンズと負レンズの接合レンズ、正レンズの順に配設され、少なくとも１面が非球面であることを特徴とするズームレンズ。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のズームレンズにおいて、前記第３レンズ群は１枚の正レンズによって構成され、少なくとも１面が非球面であることを特徴とするズームレンズ。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載のズームレンズにおいて、前記第３レンズ群の１枚の正レンズがプラスチックで形成されてなることを特徴とするズームレンズ。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項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撮影機能を有する情報装置。
9. 請求項８に記載の情報装置において、ズームレンズによる物体像が、撮像素子の受光面上に結像されることを特徴とする撮影機能を有する情報装置。
10. 請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のズームレンズを、撮影機能部の撮影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。

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