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技術 ズームレンズ、これを用いたカメラおよび携帯情報端末

出願人 株式会社リコー
発明者 平川真大橋和泰
出願日 2003年3月4日 (17年0ヶ月経過) 出願番号 2003-056936
公開日 2003年12月3日 (16年3ヶ月経過) 公開番号 2003-344769
状態 特許登録済
技術分野 レンズ系
主要キーワード 曲面間 信号処理系統 ストロボ発光器 ズームレンズ付きカメラ オートフォーカス回路 トリプレットタイプ メモリーカードスロット ズーム操作レバー
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2003年12月3日)のものです。
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図面 (20)

課題

従来例と同等以上に高性能でありながら、より小型化が可能なズームレンズ、これを用いたカメラおよび携帯情報端末を得る。

解決手段

物体側より順に、負の焦点距離を持つ第1群1と、正の焦点距離を持つ第2群2と、正の焦点距離を持つ第3群3を有し、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第2群2は像側から物体側へと単調に移動し、第1群1は変倍に伴う像面位置の変動を補正するように移動する。第1群1に少なくとも2枚のレンズL1,L2と、その2枚のレンズの間に形成される空気レンズを有し、空気レンズの両面が非球面であり、no、niをそれぞれ空気レンズの物体側に配置されるレンズのd線に対する屈折率、空気レンズの像側に配置されるレンズのd線に対する屈折率とするとき、no>1.50、ni>1.60の条件式満足する。

概要

背景

物体側より順に、負の焦点距離を持つ第1群レンズと、正の焦点距離を持つ第2群レンズと、正の焦点距離を持つ第3群レンズを有し、第2群レンズの物体側に第2群レンズと一体に移動する絞りを有しており、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第2群レンズは像側から物体側へと単調に移動し、第1群レンズは変倍に伴う像面位置の変動を補正するように移動する「小型ズームレンズ」がある(例えば、特許文献1参照)。

このようなタイプのズームレンズにおいて、構成の簡素化を進めた「ズームレンズ」も提案されている(例えば、特許文献2参照)。また、第1群中に形成される空気レンズの両側の面を非球面とした「ズームレンズおよびズームレンズ付きカメラ」も提案されている(例えば、特許文献3参照)。

概要

従来例と同等以上に高性能でありながら、より小型化が可能なズームレンズ、これを用いたカメラおよび携帯情報端末を得る。

物体側より順に、負の焦点距離を持つ第1群1と、正の焦点距離を持つ第2群2と、正の焦点距離を持つ第3群3を有し、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第2群2は像側から物体側へと単調に移動し、第1群1は変倍に伴う像面位置の変動を補正するように移動する。第1群1に少なくとも2枚のレンズL1,L2と、その2枚のレンズの間に形成される空気レンズを有し、空気レンズの両面が非球面であり、no、niをそれぞれ空気レンズの物体側に配置されるレンズのd線に対する屈折率、空気レンズの像側に配置されるレンズのd線に対する屈折率とするとき、no>1.50、ni>1.60の条件式満足する。

目的

本発明は、以上の点に鑑みてなされたもので、請求項1に記載の発明は、従来例と同等以上に高性能でありながら、より小型化が可能なズームレンズを提供することを目的としている。請求項2に記載の発明は、より収差補正能力に優れて高性能なズームレンズを提供することを目的としている。請求項3に記載の発明は、より簡素な構成のズームレンズを提供することを目的としている。請求項4に記載の発明は、より広画角化に適したズームレンズを提供することを目的としている。請求項5に記載の発明は、歪曲収差が少なく、さらに軸外性能の向上したズームレンズを提供することを目的としている。

請求項6に記載の発明は、従来例と同等以上に高性能でありながら、小型で、広角端撮影画角も例えば80°というように広画角のズームレンズを提供することを目的としている。請求項7に記載の発明は、より高性能なズームレンズを提供することを目的としている。請求項8に記載の発明は、より簡素な構造で性能劣化の少ないズームレンズを提供することを目的としている。請求項9記載の発明は、より簡素な構造で性能劣化の少ないズームレンズを提供することを目的としている。請求項10記載の発明は、さらに高性能で簡素な構成のズームレンズを提供することを目的としている。

請求項11記載の発明は、従来例と同等以上に高性能でありながら,より小型化が可能なズームレンズを撮影光学系として使用した、小型で高画質のカメラを提供することを目的としている。請求項12記載の発明は、従来例と同等以上に高性能でありながら、より小型化が可能なズームレンズをカメラ機能部の撮影光学系として使用した、小型で高画質の携帯情報端末を提供することを目的としている。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
6件

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請求項1

物体側より順に、負の焦点距離を持つ第1群と、正の焦点距離を持つ第2群と、正の焦点距離を持つ第3群を有し、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第2群は像側から物体側へと単調に移動し、第1群は変倍に伴う像面位置の変動を補正するように移動するズームレンズにおいて、第1群は少なくとも2枚のレンズと、その2枚のレンズの間に形成される空気レンズを有しており、その空気レンズの両面が非球面であるとともに、以下の条件式満足することを特徴とするズームレンズ。no>1.50ni>1.60ただし、noは、空気レンズの物体側に配置されるレンズのd線に対する屈折率、niは、空気レンズの像側に配置されるレンズのd線に対する屈折率を表す。

請求項2

請求項1に記載のズームレンズにおいて、第1群は、物体側から順に、少なくとも1枚の像側に曲率の大きな面を向けた負レンズと、少なくとも1枚の物体側に曲率の大きな面を向けた正レンズを有し、上記負レンズと正レンズの間に形成される空気レンズの両面が非球面であることを特徴とするズームレンズ。

請求項3

請求項2に記載のズームレンズにおいて、第1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と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなることを特徴とするズームレンズ。

請求項4

請求項2に記載のズームレンズにおいて、第1群は、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負メニスカスレンズと、物体側に曲率の大きな面を向けた正レンズからなることを特徴とするズームレンズ。

請求項5

請求項4に記載のズームレンズにおいて、以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。−20<(Ro+Ri)/(Ro−Ri)<−3ただし、Roは、空気レンズの物体側面曲率半径、Riは、空気レンズの像側面の曲率半径を表す。

請求項6

物体側より順に、負の焦点距離を持つ第1群と、正の焦点距離を持つ第2群と、正の焦点距離を持つ第3群を有し、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第2群は像側から物体側へと単調に移動し、第1群は変倍に伴う像面位置の変動を補正するように移動するズームレンズにおいて、第2群は物体側から順に、正レンズと、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と、正レンズとからなることを特徴とするズームレンズ。

請求項7

請求項6に記載のズームレンズにおいて、以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。1.0<(Rn+Rp)/2Ymax<1.5−0.05<(Rn−Rp)/(Rn+Rp)<0ただし、Rnは、第2群の負メニスカスレンズの像側面、Rpは、第2群の正メニスカスレンズの物体側面の曲率半径を、そして、Ymaxは最大像高を表す。

請求項8

請求項6に記載のズームレンズにおいて、少なくとも第2群の負メニスカスレンズと正メニスカスレンズが接合されていることを特徴とするズームレンズ。

請求項9

請求項8に記載のズームレンズにおいて、以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。0.8<RC/Ymax<1.2ただし、RCは接合面の曲率半径を、Ymaxは最大像高をそれぞれ表す。

請求項10

請求項1から9のいずれかに記載のズームレンズにおいて、第2群の物体側に第2群と一体に移動する絞りを有し、少なくとも第2群の最も物体側の面が非球面であることを特徴とするズームレンズ。

請求項11

請求項1から請求項10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12

請求項1から請求項10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

技術分野

0001

本発明は、デジタルカメラビデオカメラ銀塩カメラなどに用いることができるズームレンズ、これを用いたカメラおよび携帯情報端末に関するものである。

背景技術

0002

物体側より順に、負の焦点距離を持つ第1群レンズと、正の焦点距離を持つ第2群レンズと、正の焦点距離を持つ第3群レンズを有し、第2群レンズの物体側に第2群レンズと一体に移動する絞りを有しており、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第2群レンズは像側から物体側へと単調に移動し、第1群レンズは変倍に伴う像面位置の変動を補正するように移動する「小型ズームレンズ」がある(例えば、特許文献1参照)。

0003

このようなタイプのズームレンズにおいて、構成の簡素化を進めた「ズームレンズ」も提案されている(例えば、特許文献2参照)。また、第1群中に形成される空気レンズの両側の面を非球面とした「ズームレンズおよびズームレンズ付きカメラ」も提案されている(例えば、特許文献3参照)。

0004

特開平10−039214号公報

0005

近年、デジタルカメラは急速に普及しており、デジタルカメラに対するユーザー要望多岐にわたっている。中でも、高画質化と小型化は常にユーザーの欲するところであり、ユーザーの要望を道すべき事項としてウエイトが大きい。よって、撮影レンズとして用いるズームレンズにも、高性能化と小型化の両立が求められる。

0006

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が、小型化に適したタイプとして、物体側より順に、負の焦点距離を持つ第1群と、正の焦点距離を持つ第2群と、正の焦点距離を持つ第3群を有し、第2群の物体側に第2群と一体に移動する絞りを有しており、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第2群は像側から物体側へと単調に移動し、第1群は変倍に伴う像面位置の変動を補正するように移動するように構成したものがある。前述の、特許文献1、特許文献2、特許文献3に記載のものはその例である。

発明が解決しようとする課題

0007

特許文献1記載のものは上記のタイプとして最も早い出願にかかるものであり、基本的な構成は全て特許文献1に開示されているが、小型化という面では十分でなく、改良の余地がある。これを改良し構成の簡素化を進めたものとして、特許文献2記載のものなどがある。しかし、この特許文献2に記載の実施例も、第1群には非球面を1面しか有していないため、より小型化を推し進めるための工夫が十分施されているとは言えない。

0008

一方、特許文献3に記載されている実施例では、第1群中に形成される空気レンズの両側の面が非球面となっているが、レンズの材料に屈折率の比較的低いプラスチックを採用しており、十分な収差補正がなされていない。また、特許文献1記載のものは、広角端撮影画角は72°程度であり、十分広画角であるとは言えない。

0009

本発明は、以上の点に鑑みてなされたもので、請求項1に記載の発明は、従来例と同等以上に高性能でありながら、より小型化が可能なズームレンズを提供することを目的としている。請求項2に記載の発明は、より収差補正能力に優れて高性能なズームレンズを提供することを目的としている。請求項3に記載の発明は、より簡素な構成のズームレンズを提供することを目的としている。請求項4に記載の発明は、より広画角化に適したズームレンズを提供することを目的としている。請求項5に記載の発明は、歪曲収差が少なく、さらに軸外性能の向上したズームレンズを提供することを目的としている。

0010

請求項6に記載の発明は、従来例と同等以上に高性能でありながら、小型で、広角端の撮影画角も例えば80°というように広画角のズームレンズを提供することを目的としている。請求項7に記載の発明は、より高性能なズームレンズを提供することを目的としている。請求項8に記載の発明は、より簡素な構造で性能劣化の少ないズームレンズを提供することを目的としている。請求項9記載の発明は、より簡素な構造で性能劣化の少ないズームレンズを提供することを目的としている。請求項10記載の発明は、さらに高性能で簡素な構成のズームレンズを提供することを目的としている。

0011

請求項11記載の発明は、従来例と同等以上に高性能でありながら,より小型化が可能なズームレンズを撮影光学系として使用した、小型で高画質のカメラを提供することを目的としている。請求項12記載の発明は、従来例と同等以上に高性能でありながら、より小型化が可能なズームレンズをカメラ機能部の撮影光学系として使用した、小型で高画質の携帯情報端末を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0012

本発明の請求項1から請求項10に記載のズームレンズは,物体側より順に、負の焦点距離を持つ第1群と、正の焦点距離を持つ第2群と、正の焦点距離を持つ第3群を有し、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第2群は像側から物体側へと単調に移動し、第1群は変倍に伴う像面位置の変動を補正するよう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持つものである.請求項1に記載のズームレンズは、第1群に少なくとも2枚のレンズと、その2枚のレンズの間に形成される空気レンズを有しており、その空気レンズの両面が非球面であるとともに、no、niをそれぞれ、空気レンズの物体側に配置されるレンズのd線に対する屈折率、空気レンズの像側に配置されるレンズのd線に対する屈折率とするとき、以下の条件式満足することを特徴とする。no>1.50ni>1.60

0013

請求項2記載の発明は、請求項1に記載のズームレンズにおいて、第1群は、物体側から順に、少なくとも1枚の像側に曲率の大きな面を向けた負レンズと、少なくとも1枚の物体側に曲率の大きな面を向けた正レンズを有し、上記負レンズと正レンズの間に形成される空気レンズの両面が非球面であることを特徴とする。

0014

請求項3記載の発明は、請求項2に記載のズームレンズにおいて、第1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と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなることを特徴とする。請求項4記載の発明は、請求項2に記載のズームレンズにおいて、第1群は、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負メニスカスレンズと、物体側に曲率の大きな面を向けた正レンズからなることを特徴とする。

0015

請求項5記載の発明は、請求項4に記載のズームレンズにおいて、Roを空気レンズの物体側面曲率半径、Riを空気レンズの像側面の曲率半径としたとき、以下の条件式を満足することを特徴とする。
−20<(Ro+Ri)/(Ro−Ri)<−3

0016

請求項6記載の発明は、物体側より順に、負の焦点距離を持つ第1群と、正の焦点距離を持つ第2群と、正の焦点距離を持つ第3群を有し、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第2群は像側から物体側へと単調に移動し、第1群は変倍に伴う像面位置の変動を補正するように移動するズームレンズにおいて、第2群は物体側から順に、正レンズと、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と、正レンズとからなることを特徴とする。

0017

請求項7記載の発明は、請求項6に記載のズームレンズにおいて、Rnを第2群の負メニスカスレンズの像側面、Rpを第2群の正メニスカスレンズの物体側面の曲率半径、Ymaxを最大像高としたとき、以下の条件式を満足することを特徴とする。
1.0<(Rn+Rp)/2Ymax<1.5
−0.05<(Rn−Rp)/(Rn+Rp)<0

0018

請求項8記載の発明は、請求項6に記載のズームレンズにおいて、少なくとも第2群の負メニスカスレンズと正メニスカスレンズが接合されていることを特徴とする。請求項9記載の発明は、請求項8に記載のズームレンズにおいて、RCを接合面の曲率半径、Ymaxを最大像高としたとき、以下の条件式を満足することを特徴とする。
0.8<RC/Ymax<1.2
請求項10記載の発明は、請求項1から9のいずれかに記載のズームレンズにおいて、第2群の物体側に第2群と一体に移動する絞りを有し、少なくとも第2群の最も物体側の面が非球面であることを特徴とする。

0019

請求項11記載の発明は、請求項1から請求項10に記載のズームレンズを、撮影用光学系として用いたことを特徴とするカメラである。請求項12記載の発明は、請求項1から請求項10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である。

発明を実施するための最良の形態

0020

以下、本発明にかかるズームレンズ、これを用いたカメラおよび携帯情報端末の実施形態および具体的な数値で表した実施例について説明する。本発明にかるズームレンズは、物体側より順に、負の焦点距離を持つ第1群レンズと、正の焦点距離を持つ第2群レンズと、正の焦点距離を持つ第3群レンズを有し、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第2群レンズは像側から物体側へと単調に移動し、第1群レンズは変倍に伴う像面位置の変動を補正するように移動するズームレンズである。

0021

上記のような、負、正、正の3群のレンズで構成されるズームレンズは、一般に、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第2群レンズが像側から物体側へと単調に移動し、第1群が変倍に伴う像面位置の変動を補正するように移動する。変倍機能の大半は第2群が負っており、第3群は主として像面から射出瞳を遠ざけるために設けられている。

0022

このような構成のズームレンズにおいて、より小型化を図るためには、各群レンズのパワー、特に変倍群である第2群レンズのパワーを強める必要がある。しかし、そうすると第2群レンズの収差補正が難しくなり、その分、第1群レンズで形成される虚像はより良好な収差補正が行われていなければならない。また、第1群レンズを小径化するためには、第1群レンズの中で物体側に配置される負の屈折力と、像側に配置される正の屈折力をそれぞれ強めれば良いが、無闇に屈折力を強めることは収差補正を困難にし、像性能の劣化を招いてしまう。

0023

そこで、本発明においては、第1群を少なくとも2枚のレンズと、その2枚のレンズの間に形成される空気レンズを有する構成とし、その空気レンズの両面を非球面とした。このように、第1群レンズ中の隣接する2つの面を非球面とすることは、軸外光束の高さがあまり変わらない2つの面に大きな自由度を与えることになり、軸外性能を大きく向上させることが可能となるのである。また、2つの非球面を別々のレンズに設けることで、鏡胴等への組み付け時に相対的な偏心の調整ができるため、それぞれ単品非球面レンズが持つ偏心の影響をキャンセルできるメリットがある。

0024

さらに、本発明においては、以下の条件式を満足するようにした。
no>1.50
ni>1.60
ただし、noは、空気レンズの物体側に配置されるレンズのd線に対する屈折率、niは空気レンズの像側に配置されるレンズのd線に対する屈折率を表す。noが1.50以下、niが1.60以下では、第1群レンズに十分な収差補正能力を与えることができず、各収差、特に非点収差、歪曲収差および倍率色収差バランスを取ることができなくなる。なお、さらに望ましくは、以下の条件式を満足するのが良い。
no>1.60
ni>1.70

0025

本発明にかかるズームレンズにおいて、各収差をより良好に補正するためには、第1群レンズが物体側から順に、少なくとも1枚の像側に曲率の大きな面を向けた負レンズと、少なくとも1枚の物体側に曲率の大きな面を向けた正レンズを有し、その負レンズと正レンズの間に形成される空気レンズの両面が非球面であることが望ましい。曲率が大きく光線屈折角が大きくなりがちな2つの面を非球面とすることで、各収差をより効果的に補正できるようになる。また、このような構成では、非球面以外の面は光線の屈折角が比較的小さく、発生する収差量も小さくなるため、偏心の調整をする際に非球面以外の面を考慮する必要性が薄れ、調整がしやすくなるメリットもある。

0026

より具体的には、第1群レンズを物体側から順に、像側に曲率の大きな面を向けた負レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとで構成し、これら2つのレンズの間に形成される空気レンズの両面を非球面とすることもできる。また、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負メニスカスレンズと、物体側に曲率の大きな面を向けた正レンズとで構成し、像側の2つのレンズ間に形成される空気レンズの両面を非球面に構成することもできる。前者の構成によれば、より簡単な構成で小型化に有利となるし、後者の構成によれば、収差補正能力が高まるため広画角化に有利となる。

0027

第1群レンズを物体側から順に、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負メニスカスレンズと、物体側に曲率の大きな面を向けた正レンズとを配置した構成とし、像側の2つのレンズ間に形成される空気レンズの両面を非球面に構成した場合には、以下の条件式を満足することが望ましい。
−20<(Ro+Ri)/(Ro−Ri)<−3
ただし、Roは空気レンズの物体側面、Riは空気レンズの像側面の曲率半径を表す。(Ro+Ri)/(Ro−Ri)が−20以下になると、空気レンズのパワーが小さくなりすぎ、広角端における歪曲収差が増大してしまう。一方、(Ro+Ri)/(Ro−Ri)が−3以上になると、空気レンズのパワーが大きくなり、広角端における歪曲収差の補正には有利となるが、非点収差、コマ収差が大きく発生し、軸外性能が劣化してしまう。なお、さらに望ましくは、以下の条件式を満足するのが良い。
−10<(Ro+Ri)/(Ro−Ri)<−5

0028

本発明にかかるズームレンズを、さらに簡素で高性能なものとするためには、第2群レンズの物体側に第2群レンズと一体に移動する絞りを設け、少なくとも第2群レンズの最も物体側の面を非球面とすることが望ましい。第2群レンズの最も物体側の面は絞りの近傍であり、マージナル光線が十分な高さを有している上、光線高さのズーミングによる変化が少ないため、ここに非球面を設けることによって、結像性能の基本となる球面収差を良好に補正することが可能となる。

0029

既に述べたとおり、負、正、正の3群で構成されるズームレンズは、一般に、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第2群レンズが像側から物体側へと単調に移動し、第1群レンズが変倍に伴う像面位置の変動を補正するように移動する。変倍機能の大半は第2群レンズが負っており、第3群レンズは主として像面から射出瞳を遠ざけるために設けられている。このような構成のズームレンズにおいて、より小型化を図るためには、各群レンズのパワー、特に変倍群である第2群レンズのパワーを強める必要がある。このために、第2群レンズにおいて良好な収差補正を行わなければならない。

0030

本発明において、第2群レンズは物体側より順に正レンズと、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と、正レンズとからなっている。この構成は負レンズの両側に正レンズを配した、いわゆるトリプレットタイプの構成を基本としているが、軸外光線光軸から離れる像側の正レンズを2枚に分割することにより、軸外収差の補正自由度が増加している。よって、撮影画角が広画角化しても、コマ収差、非点収差等を効果的に補正することが可能となる。

0031

さらに高性能なズームレンズを得るためには、以下の条件式を満足することが望ましい。
1.0<(Rn+Rp)/2Ymax<1.5
−0.05<(Rn−Rp)/(Rnn+Rp)<0
ただし、Rnは第2群の負メニスカスレンズの、像側面の曲率半径を、Rpは正メニスカスレンズの物体側面の曲率半径を、そして、Ymaxは最大像高を表す。(Rn+Rp)/2Ymaxが1.0以下になると2つの面のパワーが強くなりすぎて収差のバランスが取りにくくなり、1.5以上になると、パワーが小さくなりすぎて十分な収差補正能力を得られなくなり、ともに良好な収差補正が難しくなる。また、(Rn−Rp)/(Rnn+Rp)が条件式の範囲にあれば、球面収差を最も良好に補正できる。さらに望ましくは、以下の条件式を満足するのがよい。
1.1<(Rn+Rp)/2Ymax<1.3

0032

本発明にかかるズームレンズにおいて、レンズの組み付け誤差による性能劣化を減少させるためには、第2群の負メニスカスレンズとその像面側の正メニスカスレンズを接合するとよい。負メニスカスレンズの像側面と正メニスカスレンズの物体側面は互いに打ち消しあう方向の収差が大きく発生しているため、これら2つのレンズの相対的な偏心による像性能の劣化は大きい。しかし、両メニスカスレンズを接合することで、そのような像性能の劣化を防止することができる。

0033

両メニスカスレンズを接合した場合、さらに高性能なズームレンズを得るためには、以下の条件式を満足することが望ましい。
0.8<Rc/Ymax<1.2
ただし、Rcは接合面の曲率半径を、Ymaxは最大像高をそれぞれ表す。RC/Ymaxが0.8以下になると接合面のパワーが大きくなりすぎて収差のバランスが取りにくくなり、1.2以上になると、パワーが小さくなりすぎて十分な収差補正能力を得られなくなり、ともに良好な収差補正が難しくなる。さらに望ましくは、以下の条件式を満足するのがよい。
0.9<RC/Ymax<1.1

0034

上記実施形態にかかるズームレンズを、さらに簡素で高性能なものとするためには、第2群レンズの物体側に第2群レンズと一体に移動する絞りを設け、少なくとも第2群の最も物体側のレンズにおいて物体側面を非球面とすることが望ましい。第2群レンズの最も物体側の面は絞りの近傍であり、マージナル光線が十分な高さを有している上、光線高さのズーミングによる変化が少ないため、ここに非球面を設けることによって、結像性能の基本となる球面収差をより良好に補正することが可能となる。なお、さらに望ましくは第2群の最も物体側のレンズにおいて、物体側面のみならず、像側面も非球面にすると良い。

0035

以下に本発明にかかるズームレンズの具体的な実施例を数値によって示す。実施例にかかるズームレンズの収差は十分に補正されており、これをデジタルカメラに適用した場合、200万画素〜400万画素の受光素子に対応することが可能となっている。ズームレンズを本発明のように構成することで、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は、実施例より明らかである。

0036

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
D :面間隔
Nd :d線に対する屈折率
νd :アッベ数
K :非球面の円錐定数
A4 :4次の非球面係数
A6 :6次の非球面係数
A8 :8次の非球面係数
A10 :10次の非球面係数
ただし、ここで用いられる非球面は、近軸曲率半径逆数近軸曲率)をC、光軸からの高さをHとするとき、以下の式1で定義される。
式1
ID=000003HE=015 WI=074 LX=1130 LY=0350

0037

実施例1
実施例1にかかるズームレンズの光学配置図1に示す。図1において、物体側(図において左側)から順に、負の焦点距離を持つ第1群レンズ1、正の焦点距離を持つ第2群レンズ2、正の焦点距離を持つ第3群レンズ3、各種フィルタ12が配置され、ズームレンズを構成している。短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第2群レンズ2は像15側から物体側へと単調に直線的に移動し、第1群レンズ1、第3群レンズ3は変倍に伴う像面位置の変動を補正するように移動する。第1群レンズ1は2枚のレンズL1,L2と、その2枚のレンズの間に形成される空気レンズを有している。この空気レンズの両面すなわちレンズL1の像側の面とレンズL2の物体側の面は非球面になっている。上記第1群を構成するレンズL1は、像側に曲率の大きな面を向けた負メニスカスレンズからなり、レンズL2は、物体側に曲率の大きな面を向けた正メニスカスレンズからなる。

0038

第2群レンズ2は、物体側から順に、両凸レンズL3と、このレンズL3に貼り合わせられた両凹レンズL4と、両凸レンズL5とからなる。第2群レンズ2の前側すなわち物体側には、適宜の間隔をおいて、第2群レンズ2と一体に移動する絞り11が配置されている。第3群レンズ3は、両凸レンズL6で構成されている。図1において、R1,R2,・・・は物体側から順に曲面を示し、D1,D2,・・・は物体側から順に曲面間の間隔を示す。他の実施例についても同様に表示している。

0039

以下に、実施例1の数値を示す。また、実施例1にかかるズームレンズの、短焦点端における収差曲線線図を図5に、中間焦点距離における収差曲線線図を図6に、長焦点端における収差曲線線図を図7に示す。
実施例1
ID=000004HE=135 WI=108 LX=0510 LY=0300

0040

次に、図2に示す実施例2について説明する。実施例2は請求項4記載の発明に対応するもので、前記実施例1と異なる点は、第1群レンズ1が、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L1と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL2と、物体側に曲率の大きな面を向けた正レンズL3からなる点である。レンズL4、レンズL5、レンズL6からなる第2群レンズ2、レンズL7からなる第3群レンズは、実施例1の第2群レンズ、第3群レンズと同じ形式になっている。以下に、実施例2の数値を示す。実施例2にかかるズームレンズの、短焦点端における収差曲線線図を図8に、中間焦点距離における収差曲線線図を図9に、長焦点端における収差曲線線図を図10に示す。
実施例2
ID=000005HE=155 WI=106 LX=0520 LY=0300

0041

次に、図3に示す実施例3について説明する。実施例3は、上記実施例2における第2群レンズ2に凸レンズを1枚付加した構成、換言すれば、1枚の凸レンズを2枚に分けた構成になっている。具体的には、第1群レンズ1は負メニスカスレンズL1、負レンズL2、正レンズL3からなり、第2群レンズ2は正レンズL4、負レンズL5、正レンズL6、正レンズL7からなり、第3群レンズ3は負メニスカスレンズL8からなる。絞り11は第2群レンズ2と一体に移動する。以下に、実施例3の数値を示す。実施例3にかかるズームレンズの、短焦点端における収差曲線線図を図11に、中間焦点距離における収差曲線線図を図12に、長焦点端における収差曲線線図を図13に示す。
実施例3
ID=000006HE=160 WI=106 LX=0520 LY=0300

0042

次に、図4に示す実施例4について説明する。実施例4は、上記実施例3における第2群レンズ2の構成と第3レンズ群3の構成を変形したものである。以下に、実施例4の数値を示す。実施例4にかかるズームレンズの、短焦点端における収差曲線線図を図14に、中間焦点距離における収差曲線線図を図15に、長焦点端における収差曲線線図を図16に示す。
実施例4
ID=000007HE=165 WI=108 LX=0510 LY=0300

0043

次に、実施例5について説明する。なお、実施例5ないし実施例8は、図17ないし図20に示すように、第1群レンズ1が、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L1と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL2と、物体側に曲率の大きな凸面を向けた正レンズL3とからなり、第2群レンズ2が、物体側から順に、正レンズL4と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL5と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL6と、正レンズL7とからなることを特徴としている。第3群レンズ3はいずれも一つの正レンズL8からなる。また、実施例5ないし実施例8のいずれも、第2群レンズ2の物体側に第2群レンズ2と一体に移動する絞り11を有し、少なくとも第2群レンズ2の最も物体側の面が非球面となっている。

0044

図17は実施例5にかかるズームレンズの光学配置を示す。この実施例5の数値を以下に示す。また、実施例5にかかるズームレンズの、短焦点端における収差曲線線図を図21に、中間焦点距離における収差曲線線図を図22に、長焦点端における収差曲線線図を図23に示す。
実施例5
ID=000008HE=155 WI=106 LX=0520 LY=0300

0045

図18は実施例6にかかるズームレンズの光学配置を示す。この実施例6の数値を以下に示す。また、実施例6にかかるズームレンズの、短焦点端における収差曲線線図を図24に、中間焦点距離における収差曲線線図を図25に、長焦点端における収差曲線線図を図26に示す。
実施例6
ID=000009HE=160 WI=108 LX=0510 LY=0300

0046

図19は実施例7にかかるズームレンズの光学配置を示す。この実施例7の数値を以下に示す。また、実施例7にかかるズームレンズの、短焦点端における収差曲線線図を図27に、中間焦点距離における収差曲線線図を図28に、長焦点端における収差曲線線図を図29に示す。
実施例7
ID=000010HE=150 WI=098 LX=0560 LY=0300

0047

図20は実施例8にかかるズームレンズの光学配置を示す。この実施例8の数値を以下に示す。また、実施例8にかかるズームレンズの、短焦点端における収差曲線線図を図30に、中間焦点距離における収差曲線線図を図31に、長焦点端における収差曲線線図を図32に示す。
実施例8
ID=000011HE=170 WI=108 LX=0510 LY=0300

0048

以上説明した各実施例にかかるズームレンズをカメラおよび携帯情報端末に用いた例について説明する。図33は、上記ズームレンズをデジタルカメラに用いた例を示す。図33において、カメラは、撮影レンズ20とCCDなどのエリアセンサからなる受光素子を有し、撮影レンズ20によって形成される撮影対象物の像を上記受光素子の受光部によって読み取るように構成されている。この撮影レンズ20として、前記実施例1から実施例8について説明したズームレンズを用いる。図33に示すデジタルカメラは、光学式ファインダ21、シャッタタン22、ズーム操作レバー23、ストロボ発光器などからなるフラッシュ発光部24を有している。また、カメラの背面側に、液晶パネルなどからなるモニタ25、各種の操作ボタン26、電源スイッチ29などを有している。さらに、側面部に、メモリーカードスロット27、通信カードスロット28を有している。

0049

撮影レンズ20は、カメラの携帯時には図33(a)に示すように沈胴状態にあり、ユーザーが電源スイッチ29を操作して電源を入れると、図33(b)に示すように鏡胴が繰り出される。このとき、鏡胴の内部でズームレンズの各群レンズは例えば短焦点端の配置となり、ズーム操作レバー23を操作することで各群レンズの配置が変化し、長焦点端への変倍を行うことができる。このとき、ファインダ21も撮影レンズ20の画角の変化に連動して変倍する。

0050

いま、シャッタボタン22を半押しすると、測距回路を含むオートフォーカス回路が作動してフォーカシングがなされる。前記実施例1から実施例8にかかるズームレンズにおいて、フォーカシングは第1群レンズ1または第3群レンズ3の光軸方向への移動、もしくは、受光素子の光軸方向への移動によって行うことができる。シャッタボタン22をさらに押し込むと撮影がなされ、その後の処理については後で説明する。

0051

カメラの形式は、伝統的な銀塩写真方式のカメラであってもよいが、図33はデジタルカメラの例を示している。デジタルカメラは、通信機能を付加することによって携帯情報端末として使用することもできる。図33に示す例では、スロット27にメモリーカードを挿入し、スロット28に通信カードを挿入することができ、通信カードの挿入によって通信機能を付加し、携帯情報端末として使用することができるようになっている。この携帯情報端末として使用することを可能にするための信号処理系統の例を図34に示す。

0052

図34において、CCDエリアセンサからなる受光素子32の受光部には、撮影レンズ20によって撮影対象物の像が結ばれ、受光素子32からは、結ばれた像に対応する画像信号が出力される。この画像信号は、CPUあるいはマイクロプロセッサなどからなる中央演算装置31によって制御される信号処理装置33、画像処理装置34などによって、信号処理画像処理が行われ、半導体メモリ37に記録される。半導体メモリ37は、カメラに内蔵されたものであってもよいし、前記スロット27に挿入されたメモリーカードであってもよい。半導体メモリ37に記録された画像信号は、中央演算装置31の制御によって液晶モニタ25に入力し、液晶モニタ25で画像を表示することができる。また、前記スロット28に挿入された通信カード38を介して外部と通信し、画像信号を外部に送信することもできる。半導体メモリ37に記録した画像を液晶モニタ25に表示し、あるいは通信カード等38を使用して外部へ送信する際は、前記操作ボタン26を使用して行う。液晶モニタ25には撮影中の画像を表示することもできる。半導体メモリ37および通信カード等38を挿入する前記スロット27、28は、それぞれ専用でもよいし汎用のものであってもよい。

0053

以上に説明したようなカメラないしは携帯情報端末に、前記実施例1から実施例8のうちのいずれかのズームレンズを撮影レンズとして使用することによって、200万画素〜400万画素クラスの受光素子を使用した高画質で小型のカメラないしは携帯情報端末を実現することができる。

発明の効果

0054

本発明によれば、従来例と同等以上に高性能でありながら、より小型化が可能なズームレンズを得るという所期の目的を達成することができるとともに、このズームレンズをカメラや携帯情報端末に適用することによって、高性能でより小型化されたカメラや携帯情報端末を得ることができる。

図面の簡単な説明

0055

図1本発明にかかるズームレンズの実施例1を示す光学配置図である。
図2本発明にかかるズームレンズの実施例2を示す光学配置図である。
図3本発明にかかるズームレンズの実施例3を示す光学配置図である。
図4本発明にかかるズームレンズの実施例4を示す光学配置図である。
図5実施例1のズームレンズの短焦点端における収差曲線図である。
図6実施例1のズームレンズの中間焦点距離における収差曲線図である。
図7実施例1のズームレンズの長焦点端における収差曲線図である。
図8実施例2のズームレンズの短焦点端における収差曲線図である。
図9実施例2のズームレンズの中間焦点距離における収差曲線図である。
図10実施例2のズームレンズの長焦点端における収差曲線図である。
図11実施例3のズームレンズの短焦点端における収差曲線図である。
図12実施例3のズームレンズの中間焦点距離における収差曲線図である。
図13実施例3のズームレンズの長焦点端における収差曲線図である。
図14実施例4のズームレンズの短焦点端における収差曲線図である。
図15実施例4のズームレンズの中間焦点距離における収差曲線図である。
図16実施例4のズームレンズの長焦点端における収差曲線図である。
図17本発明にかかるズームレンズの実施例5を示す光学配置図である。
図18本発明にかかるズームレンズの実施例6を示す光学配置図である。
図19本発明にかかるズームレンズの実施例7を示す光学配置図である。
図20本発明にかかるズームレンズの実施例8を示す光学配置図である。
図21実施例5のズームレンズの短焦点端における収差曲線図である。
図22実施例5のズームレンズの中間焦点距離における収差曲線図である。
図23実施例5のズームレンズの長焦点端における収差曲線図である。
図24実施例6のズームレンズの短焦点端における収差曲線図である。
図25実施例6のズームレンズの中間焦点距離における収差曲線図である。
図26実施例6のズームレンズの長焦点端における収差曲線図である。
図27実施例7のズームレンズの短焦点端における収差曲線図である。
図28実施例7のズームレンズの中間焦点距離における収差曲線図である。
図29実施例7のズームレンズの長焦点端における収差曲線図である。
図30実施例8のズームレンズの短焦点端における収差曲線図である。
図31実施例8のズームレンズの中間焦点距離における収差曲線図である。
図32実施例8のズームレンズの長焦点端における収差曲線図である。
図33本発明にかかるカメラまたは携帯情報端末の例を示す(a)は斜め前方からの斜視図、(b)は異なる作動態様を示す斜め前方からの斜視図、(c)は斜め後方からの斜視図である。
図34上記カメラまたは携帯情報端末の信号処理系統の例を示すブロック図である。

--

0056

1 第1群レンズ
2 第2群レンズ
3 第3群レンズ

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