(57)【要約】【課題】  ３倍程度の変倍比を有し、十分コンパクトで、かつ、優れた光学特性を有するズームレンズを提供する。【解決手段】  物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とを有し、前記各レンズ群の間隔を変化させて変倍を行なうズームレンズにおいて、前記第１レンズ群が、物体側より順に、１枚の正レンズと１枚の負レンズとで構成され、前記第２レンズ群が、物体側より順に、２枚の正レンズと１枚の負レンズとで構成され、前記第３レンズ群が、１枚の正レンズで構成され、かつ、前記第３レンズ群が次の条件式を満足する。  ０．５＜(Ｒ１−Ｒ２)／(Ｒ１＋Ｒ２)＜０．９５【選択図】  図１
2006227516.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とを有し、前記各レンズ群の間隔を変化させて変倍を行なうズームレンズにおいて、
前記第１レンズ群が、物体側より順に、１枚の正レンズと１枚の負レンズとで構成され、
前記第２レンズ群が、物体側より順に、２枚の正レンズと１枚の負レンズとで構成され、
前記第３レンズ群が、１枚の正レンズで構成され、かつ、前記第３レンズ群が次の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
０．５＜(Ｒ１−Ｒ２)／(Ｒ１＋Ｒ２)＜０．９５
但し、Ｒ１は前記第３レンズ群の正レンズの物体側面光軸上曲率半径であり、Ｒ２は前記第３レンズ群の正レンズの像側面光軸上曲率半径である。
【請求項２】
前記第１レンズ群が、物体側より順に、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズと正レンズとで構成され、
前記第２レンズ群が、物体側より順に１枚の正レンズと、両凸形状のレンズと両凹形状のレンズの接合レンズとで構成され、
前記第３レンズ群が、１枚の正のメニスカスレンズで構成されていることを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項３】
前記第１レンズ群の物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズの像面側の面と、前記第３レンズ群の正のメニスカスレンズの像面側の面とが、非球面であることを特徴とする請求項２に記載のズームレンズ。
【請求項４】
前記第２レンズ群内の接合レンズの両凸形状のレンズが、次の条件式を満足することを特徴とする請求項２又は３に記載のズームレンズ。
｜(Ｒ３＋Ｒ４)／(Ｒ３−Ｒ４) ｜＜０．１
但し、Ｒ３は前記第２レンズ群内の接合レンズの両凸形状のレンズの物体側面光軸上曲率半径であり、Ｒ４は前記第２レンズ群内の接合レンズの両凸形状のレンズの像側面光軸上曲率半径である。
【請求項５】
前記第２レンズ群内の接合レンズの両凸形状のレンズ両面の曲率の絶対値が等しいことを特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載のズームレンズ。
【請求項６】
前記第３レンズ群の正レンズが、プラスチックレンズで構成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のズームレンズ。
【請求項７】
次の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のズームレンズ。
Ｄ２／Ｄ１＜１．５
但し、Ｄ１は前記第１レンズ群の最も物体側のレンズの光軸上の肉厚であり、Ｄ２は前記第１レンズ群の第１レンズと第２レンズの光軸上の空気間隔である。
【請求項８】
前記第２レンズ群内の最も物体側の正レンズの両面が、非球面であることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載のズームレンズ。
【請求項９】
前記第２レンズ群内の最も物体側の正レンズの物体側に前記第２レンズ群と一体的に移動する絞りを有することを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載のズームレンズ。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載のズームレンズを用いたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ズームレンズ系、特にコンパクトなデジタルカメラ等の有する固体撮像素子に好適な小型で高画質、低コストの３群ズームレンズ及びそれを備えた電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、固体撮像素子を用いたデジタルカメラやビデオカメラが広く普及している。そして、このようなデジタルカメラやビデオカメラはコンパクト化及び高機能化が求められている。そのため、こうした要望を満たすためには、より高い結像性能を有するズームレンズが求められている。更に、こうしたデジタルカメラやビデオカメラは、高画質を確保しながらも製造コストを低くすることが望まれている。
【０００３】
こうした、従来の固体撮像素子に好適なズームレンズに関する技術として、例えば、特許文献１及び２が提案されている。
【特許文献１】特開２００１−３１８３１１号公報
【特許文献２】特開２００４−６１６７５号公報
【０００４】
特許文献１には、物体側より順に負の屈折力の第1レンズ群、正の屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群の３つのレンズ群を有し、広角端から望遠端に向けて第１レンズ群と第２レンズ群を移動させておこなう３群ズーム光学系が提案されている。
【０００５】
また、特許文献２には、物体側より順に負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群の３つのレンズ群を有し、広角端から望遠端への変倍の際に、各群を移動させておこなう３群ズームレンズ系が提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載のズーム光学系では、光学系を構成するレンズの枚数が７枚と比較的多く、製造コストが高いという問題があった。
【０００７】
また、特許文献２に記載のズームレンズでは、特許文献１に記載のズーム光学系に比べてレンズ枚数が６枚と少なく、優れた光学性能を有するが、レンズ系全体の最も物体側のレンズ面の頂点から固体撮像素子の撮像面までの光学系全長や光軸上のレンズ間隔が比較的長いため、沈胴状態での鏡枠全体の厚みが厚くなってしまうという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、従来方法の有する上記のような課題に鑑みて成されたものである。その目的とするところは、レンズの構成枚数が少なく、製造コストが低く、変倍比が３倍程度の優れた光学特性を有し、かつ、コンパクトなズームレンズ及びそれを備えた電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明のズームレンズは、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とを有し、前記各レンズ群の間隔を変化させて変倍を行なうズームレンズにおいて、前記第１レンズ群が、物体側より順に、１枚の正レンズと１枚の負レンズとで構成され、前記第２レンズ群が、物体側より順に、２枚の正レンズと１枚の負レンズとで構成され、前記第３レンズ群が、１枚の正レンズで構成され、かつ、前記第３レンズ群が次の条件式を満足することを特徴とする。
０．５＜(Ｒ１−Ｒ２)／(Ｒ１＋Ｒ２)＜０．９５           ・・・（１）
但し、Ｒ１は前記第３レンズ群の正レンズの物体側面光軸上曲率半径であり、Ｒ２は前記第３レンズ群の正レンズの像側面光軸上曲率半径である。
【００１０】
また、本発明のズームレンズにおいては、好ましくは、前記第１レンズ群が、物体側より順に、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズと正レンズとで構成され、前記第２レンズ群が、物体側より順に１枚の正レンズと、両凸形状のレンズと両凹形状のレンズの接合レンズとで構成され、前記第３レンズ群が、１枚の正のメニスカスレンズで構成されていることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明のズームレンズにおいては、好ましくは、前記第１レンズ群の物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズの像面側の面と、前記第３レンズ群の正のメニスカスレンズの像面側の面とが、非球面であることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明のズームレンズにおいては、好ましくは、次の条件式（２）を満足することを特徴としている。
｜(Ｒ３＋Ｒ４)／(Ｒ３−Ｒ４)｜＜０．１                  ・・・（２）
但し、Ｒ３は前記第２レンズ群内の接合レンズの両凸形状のレンズの物体側面光軸上曲率半径であり、Ｒ４は前記第２レンズ群内の接合レンズの両凸形状のレンズの像側面光軸上曲率半径である。
【００１３】
また、本発明のズームレンズにおいては、好ましくは、前記第２レンズ群内の接合レンズの両凸形状のレンズ両面の曲率の絶対値が等しいことを特徴としている。
【００１４】
また、本発明のズームレンズにおいては、好ましくは、前記第３レンズ群の正レンズが、プラスチックレンズで構成されていることを特徴としている。
【００１５】
また、本発明のズームレンズにおいては、好ましくは、次の条件式（３）を満足することを特徴としている。
Ｄ２／Ｄ１＜１．５                                      ・・・（３）
但し、Ｄ１は前記第１レンズ群の最も物体側のレンズの光軸上の肉厚であり、Ｄ２は前記第１レンズ群の第１レンズと第２レンズの光軸上の空気間隔である。
【００１６】
また、本発明のズームレンズにおいては、好ましくは、前記第２レンズ群内の最も物体側の正レンズの両面が、非球面であることを特徴としている。
【００１７】
また、本発明のズームレンズにおいては、好ましくは、前記第２レンズ群内の最も物体側の正レンズの物体側に前記第２レンズ群と一体的に移動する絞りを有することを特徴としている。
【００１８】
また、本発明のズームレンズにおいては、好ましくは、前記第２レンズ群の最も物体側のレンズ成分よりもさらに物体側に２群と一体的に移動する絞りを有することを特徴としている。
【００１９】
また、本発明による電子機器は、上記本発明のズームレンズを用いたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、３倍程度の変倍比を有し、十分コンパクトで、かつ、優れた光学特性を有するズームレンズ及びそれを備えた電子機器を提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施形態の説明に先立ち、本発明の作用効果について説明する。
【００２２】
本発明のように、物体側より順に負の屈折力の第１レンズ群と、正の屈折力の第２レンズ群と、正の屈折力の第３レンズ群とからなる３群構成にすれば、薄型で、かつ、３倍程度の変倍比をもつことができる。
【００２３】
また、本発明のように、第３レンズ群に１枚の正レンズを用いれば、ズームレンズをコンパクトな構成として、２倍以上の変倍比を確保しつつ、像面の補正と変倍を行うことができる。
【００２４】
また、本発明のように、次の条件式（１）を満足することが好ましい。
０．５＜(Ｒ１−Ｒ２)／(Ｒ１＋Ｒ２)＜０．９５           ・・・（１）
但し、Ｒ１は前記第３レンズ群の正レンズの物体側面光軸上曲率半径であり、Ｒ２は前記第３レンズ群の正レンズの像側面光軸上曲率半径である。
【００２５】
(Ｒ１−Ｒ２)／(Ｒ１＋Ｒ２)の値が、条件式（１）の上限を上回ると、前記第3レンズ群とローパスフィルターまたはカバーガラスとのゴーストが発生しやすくなり、またスポットフレアも発生しやすくなり、好ましくない。
【００２６】
一方、(Ｒ１−Ｒ２)／(Ｒ１＋Ｒ２)の値が、条件式（１）の下限を下回ると、球面収差等の諸収差を補正するための十分なパワーを得ることが出来なくなり、好ましくない。
【００２７】
さらに、条件式（１）は、次の条件式（１-１）を満足することがより好ましい。
０．８＜(Ｒ１−Ｒ２)／(Ｒ１＋Ｒ２)＜０．９２           ・・・（１-１）
但し、Ｒ１は前記第３レンズ群の正レンズの物体側面光軸上曲率半径であり、Ｒ２は前記第３レンズ群の正レンズの像側面光軸上曲率半径である。
【００２８】
本発明のように、前記第１レンズ群の物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズの像面側の面と、前記第３レンズ群の正のメニスカスレンズの像面側の面を非球面にすれば、ディストーションや像面湾曲を良好に補正することができる。
【００２９】
さらに、前記第３レンズ群の正のメニスカスレンズの像面側を非球面とすれば、像面湾曲やコマ収差を良好に補正することができる。
【００３０】
また、本発明のように、前記第２レンズ群内の接合レンズの両凸形状のレンズが次の条件式（２）を満足することが好ましい。
｜(Ｒ３＋Ｒ４)／(Ｒ３−Ｒ４) ｜＜０．１                ・・・（２）
但し、Ｒ３は前記第２レンズ群内の接合レンズの両凸形状のレンズの物体側面光軸上曲率半径であり、Ｒ４は前記第２レンズ群内の接合レンズの両凸形状のレンズの像側面光軸上曲率半径である。
【００３１】
(Ｒ３＋Ｒ４)／(Ｒ３−Ｒ４)の値が、条件式（２）の上限を上回ると、レンズの製造が困難になり、好ましくない。
【００３２】
さらに、条件式（２）は、次の条件式（２-１）を満足することがより好ましい。
｜(Ｒ３＋Ｒ４)／(Ｒ３−Ｒ４) ｜＜０．０５              ・・・（２-１）
【００３３】
本発明のように、前記第２レンズ群内の接合レンズの両凸形状のレンズ両面の曲率の絶対値が等しければ、レンズの生産が容易になり、生産性、歩留まりを向上させることが出来る。
【００３４】
上記条件式（1）、（2）を満たせば、屈折率の低い硝材を用いることができ、より前記第1乃至第3レンズ群全体での収差の発生を抑えることが出来る。
【００３５】
本発明のように、前記第３レンズ群を構成する正レンズにプラスチックレンズを用いれば、より安価で高画質、高性能なズームレンズを構成することができる。
【００３６】
本発明のように、次の条件式（３）を満足することが好ましい。
Ｄ２／Ｄ１＜１．５                                      ・・・（３）
但し、Ｄ１は前記第１レンズ群の最も物体側のレンズの光軸上の肉厚であり、Ｄ２は前記第１レンズ群の第１レンズと第２レンズの光軸上の空気間隔である。
【００３７】
本発明の第７のズームレンズのように、条件式（３）を満たせば、光学系全長や沈胴状態での厚さを小さく抑えることができる。
【００３８】
さらに、条件式（３）は、次の条件式（３-１）を満足することがより好ましい。
Ｄ２／Ｄ１＜１．４２                                    ・・・（３-１）
【００３９】
以下、本発明のズームレンズの実施例１乃至３について図面を用いて説明する。
【００４０】
第１実施例
図1は、本発明のズームレンズの第１実施例であって、光学構成を示す光軸に沿う断面図である。図１において、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示す。図２は、第１実施例におけるズームレンズの無限遠合焦時での広角端（ａ）、中間（ｂ）、望遠端（ｃ）の状態における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差、コマ収差（縦収差）を示す図である。
【００４１】
本発明の第１実施例の変倍光学系は、図1に示すように、物体側Ｘから撮像面Ｉ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で構成されている。図中、Ｓは明るさ絞りであり、ＦＬはローパスフィルターや赤外吸収フィルター等の平行平面板であり、ＣＧはカバーガラスであり、Ｉは撮像面である。
【００４２】
第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズＬ１１と、空気間隔を挟んで物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズＬ１２で構成されていて、負の屈折力を有している。
【００４３】
第２レンズ群Ｇ２は、明るさ絞りＳを挟んで上記第１レンズ群Ｇ１の撮像面Ｉ側にあって、物体側Ｘから順に、両凸レンズＬ２１と、空気間隔を挟んで両凸レンズＬ２２と両凹レンズＬ２３とで構成された接合レンズとを有し、全体として正の屈折力を有している。
【００４４】
第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凹面を向けた正のメニスカスレンズＬ３１で構成されていて、全体として正の屈折力を有している。この第３レンズ群Ｇ３の撮像面Ｉ側には、第３レンズ群Ｇ３と撮像面Ｉとの間に平行平面板ＦＬとカバーガラスＣＧが設けられている。
【００４５】
非球面は、第１レンズ群Ｇ１の負のメニスカスレンズＬ１１の像側面、第２レンズ群Ｇ２の両凸レンズＬ２１の両側面、第３レンズ群Ｇ３の正のメニスカスレンズＬ３１の像側面にそれぞれ設けられている。
【００４６】
広角端（ａ）から望遠端（ｃ）に変倍する際は、第１レンズ群Ｇ１は像側に凸の軌跡で移動し、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３は撮像面Ｉ側から物体側Ｘへとそれぞれ移動する。このとき、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔ｄ4が減少し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔ｄ10、第３レンズ群Ｇ３と平行平面板ＦＬの間隔ｄ12が増大するように、各レンズ群は移動する。なお、撮像面Ｉは、ＣＣＤ若しくはＣＭＯＳセンサーの有効撮像対角方向に置かれている。
【００４７】
次に、本発明の第１実施例の変倍光学系を構成する光学部材の数値データを以下に示す。
【００４８】
ここで、数値データ中、ｒ1、ｒ2・・・は各光学部材の面の曲率半径(mm)、ｄ1、ｄ2・・・は各光学部材の肉厚又はそれらの空気間隔(mm)、ｎd1、ｎd2・・・は各光学部材のｄ線の波長（587.6nm）における屈折率、νd1、νd2・・・は各光学部材のｄ線の波長（587.6nm）におけるアッベ数を表している。ｆは全系の焦点距離を表している。
また、光軸に対して回転対象な非球面形状は、光軸方向をｚとし，光軸に直交する方向をｙとし、ｚとｙの直交する方向をｘとして、円錐係数をｋ、光軸に対して回転対象な非球面係数をＡ4、Ａ6、Ａ8、Ａ10とした時、次式で定義される。
ｚ＝（ｙ2／ｒ）／〔１＋[１−（1＋ｋ）（ｙ／ｒ）2]1/2〕＋Ａ4ｙ4＋Ａ6ｙ6
＋Ａ8ｙ8＋Ａ10ｙ10＋Ａ12ｙ12
なお、これらの記号は、後述の実施例２乃至実施例３の数値データにおいても共通である。
【００４９】
数値データ１
像高（有効撮像領域の対角長の半分の長さ）：3.60mm
焦点距離f：6.45mm〜18.59mm 
Ｆｎｏ．（Ｆナンバー）：2.8〜5.00
ｒ1=82.28              ｄ1=1.5         ｎd1=1.80495    νd1=40.9
ｒ2=5.964（非球面）    ｄ2=1.98        ｎd2=1.0
ｒ3=9.004              ｄ3=2.3         ｎd3=1.84666    νd3=23.78
ｒ4=17.26              ｄ4= D1（可変） ｎd4=1.0
ｒ5=∞（絞り）         ｄ5=0.15        ｎd5=1.0
ｒ6=9.068（非球面）    ｄ6=2.0         ｎd6=1.58223    νd6=59.38
ｒ7=-20.88（非球面）   ｄ7=0.15        ｎd7=1.0
ｒ8=7.721              ｄ8=2.68        ｎd8=1.72916    νd8=54.68
ｒ9=-7.721             ｄ9=0.7         ｎd9=1.64769    νd9=33.79
ｒ10=3.968             ｄ10= D2（可変) ｎd10=1.0
ｒ11=-200              ｄ11=2.2        ｎd11=1.52542   νd11=55.78
ｒ12=-9.233（非球面）  ｄ12=D3（可変） ｎd12=1.0
ｒ13=∞                ｄ13=0.77       ｎd13=1.54771   νd13=62.84
ｒ14=∞                ｄ14=0.8        ｎd14=1.0
ｒ15=∞                ｄ15=0.5        ｎd15=1.51633   νd15=64.14
ｒ16=∞                ｄ16=0.8        ｎd16=1.0
ｒ17=∞（撮像面）  
【００５０】
非球面係数
面番号   ｋ       Ａ4          Ａ6          Ａ8          Ａ10          Ａ12
2     0.0917   -3.42×10-4   4.94×10-6  -1.26×10-6    4.54×10-8   -1.07×10-9 
6    -1.35     -8.81×10-5   1.50×10-5  -5.43×10-7    0.00         0.00
7     0.359     8.86×10-5   1.94×10-5  -6.38×10-7    0.00         0.00
12   -0.911     3.21×10-4  -9.52×10-6   3.83 ×10-7  -8.41×10-9   0.00
【００５１】
ズームデータ１
ズーム状態     広角端          中間           望遠端
ｆ              6.45            11            18.59
Ｆｎｏ．        2.82            3.62           5.00
画角（ω）     30.436°        17.901°       10.710°
Ｄ１           14.87            6.71           2.07
Ｄ２            5.32            9.39          16.87
Ｄ３            1.89            2.36           3.00
【００５２】
第２実施例
図３は、本発明のズームレンズの第１実施例であって、光学構成を示す光軸に沿う断面図である。図３において、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示す。図４は、第２実施例におけるズームレンズの無限遠合焦時での広角端（ａ）、中間（ｂ）、望遠端（ｃ）の状態における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差、コマ収差（縦収差）を示す図である。
【００５３】
本発明の第２実施例の変倍光学系は、図３に示すように、物体側Ｘから撮像面Ｉ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で構成されている。図中、Ｓは明るさ絞りであり、ＦＬはローパスフィルターや赤外吸収フィルター等の平行平面板であり、ＣＧはカバーガラスであり、Ｉは撮像面である。
【００５４】
第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズＬ１１と、空気間隔を挟んで物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズＬ１２で構成されていて、負の屈折力を有している。
【００５５】
第２レンズ群Ｇ２は、明るさ絞りＳを挟んで上記第１レンズ群Ｇ１の撮像面Ｉ側にあって、物体側Ｘから順に、両凸レンズＬ２１と、空気間隔を挟んで両凸レンズＬ２２と両凹レンズＬ２３とで構成された接合レンズとを有し、全体として正の屈折力を有している。
【００５６】
第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凹面を向けた正のメニスカスレンズＬ３１で構成されていて、全体として正の屈折力を有している。この第３レンズ群Ｇ３の撮像面Ｉ側には、第３レンズ群Ｇ３と撮像面Ｉとの間に平行平面板ＦＬとカバーガラスＣＧが設けられている。
【００５７】
非球面は、第１レンズ群Ｇ１の負のメニスカスレンズＬ１１の像側面、第２レンズ群Ｇ２の両凸レンズＬ２１の両側面、第３レンズ群Ｇ３の正のメニスカスレンズＬ３１の像側面にそれぞれ設けられている。
【００５８】
広角端（ａ）から望遠端（ｃ）に変倍する際は、第１レンズ群Ｇ１は像側に凸の軌跡で移動し、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３は撮像面Ｉ側から物体側Ｘへとそれぞれ移動する。このとき、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔ｄ4が減少し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔ｄ10、第３レンズ群Ｇ３と平行平面板ＦＬの間隔ｄ12が増大するように、各レンズ群は移動する。なお、撮像面Ｉは、ＣＣＤ若しくはＣＭＯＳセンサーの有効撮像対角方向に置かれている。
【００５９】
数値データ２
像高（有効撮像領域の対角長の半分の長さ）：3.60mm
焦点距離f：6.45mm〜18.59mm 
Ｆｎｏ．（Ｆナンバー）：2.81〜5.00
ｒ1=89.04              ｄ1=1.5         ｎd1=1.8061     νd1=40.73
ｒ2=5.91（非球面）     ｄ2=1.98        ｎd2=1.0
ｒ3=9.00               ｄ3=2.3         ｎd3=1.84666    νd3=23.78
ｒ4=17.81              ｄ4= D1（可変） ｎd4=1.0
ｒ5=∞（絞り）         ｄ5=0.15        ｎd5=1.0
ｒ6=8.87（非球面）     ｄ6=2.08        ｎd6=1.58223    νd6=59.46
ｒ7=-22.02（非球面）   ｄ7=0.15        ｎd7=1.0
ｒ8=7.51               ｄ8=2.6         ｎd8=1.72916    νd8=54.68
ｒ9=-7.78              ｄ9=0.70        ｎd9=1.64769    νd9=33.79
ｒ10=3.88              ｄ10= D2（可変) ｎd10=1.0
ｒ11=-200              ｄ11=2.2        ｎd11=1.52542   νd11=55.78
ｒ12=-9.255（非球面）  ｄ12=D3（可変） ｎd12=1.0
ｒ13=∞                ｄ13=0.77       ｎd13=1.54771   νd13=62.84
ｒ14=∞                ｄ14=0.8        ｎd14=1.0
ｒ15=∞                ｄ15=0.5        ｎd15=1.51633   νd15=64.14
ｒ16=∞                ｄ16=0.8        ｎd16=1.0
ｒ17=∞（撮像面）  
【００６０】
非球面係数
面番号  ｋ       Ａ4           Ａ6           Ａ8         Ａ10         Ａ12
2     0.2174   -4.19×10-4   -8.48×10-7   -1.32×10-6   5.87×10-8  -1.93×10-9
6    -0.7397   -2.03×10-4    1.55×10-5   -4.53×10-7   0.00         0.00
7    -0.2624    6.05×10-5    2.04×10-5   -5.18×10-7   0.00         0.00
12   -1.0722    2.72×10-4   -1.15×10-5    6.22×10-7  -1.63×10-8   0.00
【００６１】
ズームデータ２
ズーム状態     広角端          中間           望遠端
ｆ             6.45            11             18.59
Ｆｎｏ．       2.81            3.63            5.00
画角（ω）    30.433°        17.942°        10.748°
Ｄ１          14.86            6.76            2.07
Ｄ２           5.34            9.49           16.94
Ｄ３           1.91            2.31            3.00
【００６２】
第３実施例
図５は、本発明のズームレンズの第３実施例であって、光学構成を示す光軸に沿う断面図である。図５において、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示す。図６は、第１実施例におけるズームレンズの無限遠合焦時での広角端（ａ）、中間（ｂ）、望遠端（ｃ）の状態における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差、コマ収差（縦収差）を示す図である。
【００６３】
本発明の第３実施例の変倍光学系は、図５に示すように、物体側Ｘから撮像面Ｉ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で構成されている。図中、Ｓは明るさ絞りであり、ＦＬはローパスフィルターや赤外吸収フィルター等の平行平面板であり、ＣＧはカバーガラスであり、Ｉは撮像面である。
【００６４】
第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズＬ１１と、空気間隔を挟んで物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズＬ１２で構成されていて、負の屈折力を有している。
【００６５】
第２レンズ群Ｇ２は、明るさ絞りＳを挟んで上記第１レンズ群Ｇ１の撮像面Ｉ側にあって、物体側Ｘから順に、両凸レンズＬ２１と、空気間隔を挟んで両凸レンズＬ２２と両凹レンズＬ２３とで構成された接合レンズとを有し、全体として正の屈折力を有している。
【００６６】
第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凹面を向けた正のメニスカスレンズＬ３１で構成されていて、全体として正の屈折力を有している。この第３レンズ群Ｇ３の撮像面Ｉ側には、第３レンズ群Ｇ３と撮像面Ｉとの間に平行平面板ＦＬとカバーガラスＣＧが設けられている。
【００６７】
非球面は、第１レンズ群Ｇ１の負のメニスカスレンズＬ１１の像側面、第２レンズ群Ｇ２の両凸レンズＬ２１の両側面、第３レンズ群Ｇ３の正のメニスカスレンズＬ３１の像側面にそれぞれ設けられている。
【００６８】
広角端（ａ）から望遠端（ｃ）に変倍する際は、第１レンズ群Ｇ１は像側に凸の軌跡で移動し、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３は撮像面Ｉ側から物体側Ｘへと移動する。このとき、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔ｄ4が減少し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔ｄ10、第３レンズ群Ｇ３と平行平面板ＦＬの間隔ｄ12が増大するように、各レンズ群は移動する。なお、撮像面Ｉは、ＣＣＤ若しくはＣＭＯＳセンサーの有効撮像対角方向に置かれている。
【００６９】
数値データ３
像高（有効撮像領域の対角長の半分の長さ）：3.60mm
焦点距離f：6.45mm〜18.59mm 
Ｆｎｏ．（Ｆナンバー）：2.8〜5.00
ｒ1=91.89              ｄ1=1.4         ｎd1=1.8061     νd1=40.73
ｒ2=5.884（非球面）    ｄ2=1.98        ｎd2=1.0
ｒ3=9.0                ｄ3=2.3         ｎd3=1.84666    νd3=23.78
ｒ4=18.15              ｄ4= D1（可変） ｎd4=1.0
ｒ5=∞（絞り）         ｄ5=0.15        ｎd5=1.0
ｒ6=8.475（非球面）    ｄ6=2.1         ｎd6=1.58313    νd6=59.46
ｒ7=-20.31（非球面）   ｄ7=0.15        ｎd7=1.0
ｒ8=8.249              ｄ8=2.6         ｎd8=1.72916    νd8=54.68
ｒ9=-7.548             ｄ9=0.7         ｎd9=1.64769    νd9=33.79
ｒ10=3.990             ｄ10= D2（可変) ｎd10=1.0
ｒ11=-200              ｄ11=2.2        ｎd11=1.52542   νd11=55.78
ｒ12=-9.290（非球面）  ｄ12=D3（可変） ｎd12=1.0
ｒ13=∞                ｄ13=0.77       ｎd13=1.54771   νd13=62.84
ｒ14=∞                ｄ14=0.8        ｎd14=1.0
ｒ15=∞                ｄ15=0.5        ｎd15=1.51633   νd15=64.14
ｒ16=∞                ｄ16=0.8        ｎd16=1.0
ｒ17=∞（撮像面）  
【００７０】
非球面係数
面番号   ｋ       Ａ4          Ａ6           Ａ8         Ａ10          Ａ12
2      0.1965   -4.12×10-4   1.98×10-6  -1.11×10-6   4.47×10-8   -1.58×10-9
6     -0.7733   -2.12×10-4   5.30×10-6  -4.89×10-8   0.00          0.00
7     -0.6596    6.71×10-5   1.08×10-5  -1.91×10-7   0.00          0.00
12    -0.8453    3.05×10-4  -1.03×10-5   5.34×10-7  -1.39×10-8    0.00
【００７１】
ズームデータ３
ズーム状態     広角端          中間           望遠端
ｆ             6.45            11             18.59
Ｆｎｏ．       2.81            3.62            5.00
画角（ω）    30.437°        17.942°        10.746°
Ｄ１          14.91            6.76            2.07
Ｄ２           5.32            9.49           17.01
Ｄ３           1.97            2.37            3.00
【００７２】
次に、上記各実施例のズームレンズにおける条件式対応値を表１に示す。
表１
条件式         実施例１        実施例２       実施例３
（１）         0.00            -0.02          0.44
（２）         0.91            0.91           0.91
（３）         1.32            1.32           1.41
【００７３】
以上、説明した本発明のズームレンズは、種々の電子機器、例えば、物体像を形成しその像をＣＣＤ等の固体撮像素子に受光させて撮影を行う撮影装置、とりわけカメラに用いることができる。また、物体像を接眼レンズを通して観察する観察装置、例えば、カメラのファインダー部の対物光学系としても用いることが可能である。また、内視鏡等の小型の撮像素子を用いた光学装置用の撮像光学系としても用いることができる。以下に、その実施形態を例示する。
【００７４】
図７〜図９は、本発明のズームレンズを電子カメラの撮影光学系４１に組み込んだ構成の概念図を示す。図７は電子カメラ４０の外観を示す前方斜視図、図８は同後方斜視図、図９は電子カメラ４０の構成を示す断面図である。電子カメラ４０は、この例の場合、撮影用光路４２を有する撮影光学系４１、ファインダー用光路４４を有するファインダー光学系４３、シャッター４５、フラッシュ４６、液晶表示モニター４７等を含み、カメラ４０の上部に配置されたシャッター４５を押圧すると、それに連動して撮影光学系４１を通して撮影が行われる。撮影光学系４１によって形成された物体像が、ローパスフィルター、赤外カットフィルター等のフィルター５１を介してＣＣＤ４９の撮像面５０上に形成される。このＣＣＤ４９で受光された物体像は、処理手段５２を介し、電子画像としてカメラ背面に設けられた液晶表示モニター４７に表示される。また、この処理手段５２にはメモリ等が配置され、撮影された電子画像を記録することもできる。なお、このメモリは処理手段５２と別体に設けらてもよいし、フロッピー（登録商標）ディスク等により電子的に記録書込を行うように構成してもよい。また、ＣＣＤ４９に代わって銀塩フィルムを配置した銀塩カメラとして構成してもよい。
【００７５】
さらに、ファインダー用光路４４上には、ファインダー用対物光学系５３が配置さしてある。このファインダー用対物光学系５３によって形成された結像面６７上に形成された物体像は、像正立部材であるポロプリズム５５の視野枠５７上に形成される。なお、視野枠５７は、ポロプリズム５５の第１反射面５６と第２反射面５８との間を分離し、その間に配置されている。このポリプリズム５５の後方には、正立正像にされた像を観察者眼球Ｅに導く接眼光学系５９が配置されている。なお、撮影光学系４１及びファインダー用対物光学系５３の入射面、接眼光学系５９の射出面にそれぞれカバー部材５４が配置されている。
【００７６】
このように構成されたカメラ４０は、撮影光学系４１が高変倍比であり、収差が良好なズームレンズであるので、高性能化が実現できると共に、撮影光学系４１を少ない光学部材で構成できるため、小型化、低コスト化が実現できる。
【００７７】
なお、図９の構成において、カバー部材５４として、平行平面板を配置しているが、パワーを持ったレンズとしても良い。
【００７８】
次に、図１０は、本発明のズームレンズを電子カメラ４０の撮影部の対物光学系４８に組み込んだ構成の概念図を示す。この場合は、撮影用光路４２上に配置された撮影用対物光学系４８に、本発明のズームレンズを用いている。この撮影用対物光学系４８により形成された物体像は、ローパスフィルター、赤外カットフィルター等のフィルター５１を介してＣＣＤ４９の撮像面５０上に形成される。このＣＣＤ４９で受光された物体像は、処理手段５２を介し、液晶表示素子（ＬＣＤ）６０上に電子像として表示される。また、この処理手段５２は、ＣＣＤ４９で撮影された物体像を電子情報として記録する記録手段６１の制御も行う。ＬＣＤ６０に表示された画像は、接眼光学系５９を介して観察者眼球Ｅに導かれる。この接眼光学系５９は偏心プリズムからなり、この例では、入射面６２と、反射面６３と、反射と屈折の兼用面６４の３面から構成されている。また、２つの反射作用を持った面６３、６４の中、少なくとも一方の面、望ましくは両方の面が、光束にパワーを与え、かつ、偏心収差を補正する唯一の対称面を持つ面対称自由曲面にて構成されている。そして、この唯一の対称面は、撮影用対物光学系４８のプリズム１０、２０が有する面対称自由曲面の唯一の対称面と略同一平面上に形成されている。
【００７９】
このように構成されたカメラ４０は、撮影光学系４１が高変倍比であり、収差が良好な変倍光学系であるので、高性能化が実現できると共に、撮影光学系４１を少ない光学部材で構成できるため、小型化、低コスト化が実現できる。
【００８０】
なお、本例では、撮影用対物光学系４８のカバー部材６５として、平行平面板を配置しているが、前例と同様に、パワーを持ったレンズを用いてもよい。
【００８１】
ここで、カバー部材を設けずに、本発明の光学系中の最も物体側に配置された面をカバー部材と兼用することもできる。本例ではその最も物体側の面は第１レンズ群Ｇ１の入射面となる。
【００８２】
次に、図１１は、本発明によるズームレンズを電子内視鏡の観察系の対物光学系８２に組み込んだ構成の概念図を示す。この例の場合、観察系の対物光学系８２は、４つのレンズからなる本発明のズームレンズを用いており、接眼光学系８７は、第１プリズム１０、開口絞り２、第２プリズム２０からなる光学系を接眼光学系として用いている。この電子内視鏡は、図１１（ａ）に示すように、電子内視鏡７１と、照明光を供給する光源装置７２と、その電子内視鏡７１に対応する信号処理を行うビデオプロセッサ７３と、このビデオプロセッサ７３から出力される映像信号を表示するモニター７４と、このビデオブロセッサ７３と接続され映像信号等に記録するＶＴＲデッキ７５、及び、ビデオディスク７６と、映像信号を映像としてプリントアウトするビデオプリンタ７７と、頭部装着型画像表示装置（ＨＭＤ）７８と共に構成されており、電子内視鏡７１の挿入部７９の先端部８０と、その接眼部８１は、図１１（ｂ）に示すように構成されている。光源装置７２から照明された光束は、ライトガイドファイバー束８８を通って照明用対物光学系８９により、観察部位を照明する。そして、この観察部位からの光が、カバー部材８５を介して、観察用対物光学系８２によって物体像として形成される。この物体像は、ローパスフィルター、赤外カットフィルター等のフィルター８３を介してＣＣＤ８４の撮像面上に形成される。さらに、この物体像は、ＣＣＤ８４によって映像信号に変換され、その映像信号は、図１１（ａ）に示すビデオプロセッサ７３により、モニター７４上に直接表示されると共に、ＶＴＲデッキ７５、ビデオディスク７６中に記録され、また、ビデオプリンタ７７から映像としてプリントアウトされる。また、ＨＭＤ７８の画像表示素子に表示されＨＭＤ７８の装着者に表示される。同時に、ＣＣＤ８４によって変換された映像信号は接眼部８１の液晶表示素子（ＬＣＤ）８６上に電子像として表示され、その表示像は接眼光学系８７を経て観察者眼球Ｅに導かれる。
【００８３】
このように構成された内視鏡は、少ない光学部材で構成でき、高性能・低コスト化が実現できると共に、対物光学系８０が内視鏡の長軸方向に並ぶため、細径化を阻害することなく上記効果を得ることができる。
【００８４】
次に、図１２〜図１４は本発明のズームレンズを情報処理装置の一例であるパソコンに内蔵した構成を示す概念図である。
【００８５】
図１２はパソコン３００のカバーを開いた前方斜視図、図１３はパソコン３００の撮影光学系３０３の断面図、図１４は図１２の状態の側面図である。図１２〜図１４に示されるように、パソコン３００は、外部から繰作者が情報を入力するためのキーボード３０１と、図示を省略した情報処理手段や記録手段と、情報を操作者に表示するモニター３０２と、操作者自身や周辺の像を撮影するための撮影光学系３０３とを有している。ここで、モニター３０２は、図示しないバックライトにより背面から照明する透過型液晶表示素子や、前面からの光を反射して表示する反射型液晶表示素子や、ＣＲＴディスプレイ等であってよい。また、図中、撮影光学系３０３は、モニター３０２の右上に内蔵されているが、その場所に限らず、モニター３０２の周囲や、キーボード３０１の周囲のどこであってもよい。
【００８６】
この撮影光学系３０３は、撮影光路３０４上に、本発明のズームレンズからなる対物光学系１００と、像を受光する撮像素子チップ１６２とを有している。これらはパソコン３００に内蔵されている。
【００８７】
ここで、撮像素子チップ１６２上にはカバーガラスＣＧが付加的に貼り付けられて撮像ユニット１６０として一体に形成され、対物光学系１００の鏡枠１０１の後端にワンタッチで嵌め込まれて取り付け可能になっているため、対物光学系１００と撮像素子チップ１６２の中心合わせや面間隔の調整が不要であり、組立が簡単となっている。また、鏡枠１０１の先端（図示略）には、対物光学系１００を保護するためのカバーガラス１０２が配置されている。なお、鏡枠１０１中のズームレンズの駆動機構等は図示を省いてある。
【００８８】
撮像素子チップ１６２で受光された物体像は、端子１６６を介して、パソコン３００の処理手段に入力され、電子画像としてモニター３０２に表示される、図１４には、その一例として、操作者の撮影された画像３０５が示されている。また、この画像３０５は、処理手段を介し、インターネットや電話を介して、遠隔地から通信相手のパソコンに表示されることも可能である。
【００８９】
次に、情報処理装置の他の例として電話、特に、その中でも持ち運びに便利な携帯電話に本発明の光学系を内蔵した例を図１５に示す。
【００９０】
図１５（ａ）は携帯電話４００の正面図、図１５（ｂ）は側面図、図１５（ｃ）は撮影光学系４０５の断面図である。図１５（ａ）〜（ｃ）に示されるように、携帯電話４００は、操作者の声を情報として入力するマイク部４０１と、通話相手の声を出力するスピーカ部４０２と、操作者が情報を入力する入力ダイアル４０３と、操作者自身や通話相手等の撮影像と電話番号等の情報を表示するモニター４０４と、撮影光学系４０５と、通信電波の送信と受信を行うアンテナ４０６と、画像情報や通信情報、入力信号等の処理を行う処理手段（図示せず）とを有している。ここで、モニター４０４は液晶表示素子である。また、図中、各構成の配置位置は、特にこれらに限られない。この撮影光学系４０５は、撮影光路４０７上に配置された本発明のズームレンズからなる対物光学系１００と、像を受光する撮像素子チップ１６２とを有している。これらは、携帯電話４００に内蔵されている。
【００９１】
ここで、撮像素子チップ１６２上にはカバーガラスＣＧが付加的に貼り付けられて撮像ユニット１６０として一体に形成され、対物光学系１００の鏡枠１０１の後端にワンタッチで嵌め込まれて取り付け可能になっているため、対物光学系１００と撮像素子チップ１６２の中心合わせや面間隔の調整が不要であり、組立が簡単となっている。また、鏡枠１０１の先端（図示略）には、対物光学系１００を保護するためのカバーガラス１０２が配置されている。なお、鏡枠１０１中のズームレンズの駆動機構等は図示を省いてある。
【００９２】
撮影素子チップ１６２で受光された物体像は、端子１６６を介して、図示していない処理手段に入力され、電子画像としてモニター４０４に、又は、通信相手のモニターに、又は、両方に表示される。また、通信相手に画像を送信する場合、撮像素子チップ１６２で受光された物体像の情報を、送信可能な信号へと変換する信号処理機能が処理手段には含まれている。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の第１実施例に係るズームレンズの光学構成を示す光軸に沿う断面図で、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態をそれぞれ示している。
【図２】第１実施例に係るズームレンズの無限遠合焦点時での球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差、コマ収差（縦収差）を示す図で、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態をそれぞれ示している。
【図３】本発明の第２実施例に係るズームレンズの光学構成を示す光軸に沿う断面図で、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態をそれぞれ示している。
【図４】第２実施例に係るズームレンズの無限遠合焦点時での球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差、コマ収差（縦収差）を示す図で、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態をそれぞれ示している。
【図５】本発明の第３実施例に係るズームレンズの光学構成を示す光軸に沿う断面図で、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態をそれぞれ示している。
【図６】第３実施例に係るズームレンズの無限遠合焦点時での球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差、コマ収差（縦収差）を示す図で、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態をそれぞれ示している。
【図７】本発明の光学系を適用した電子カメラの外観を示す前方斜視図である。
【図８】図７の電子カメラの後方斜視図である。
【図９】図７の電子カメラの構成を示す断面図である。
【図１０】本発明の光学系を適用した別の電子カメラの概念図である。
【図１１】本発明の光学系を適用した電子内視鏡の概念図である。
【図１２】本発明の光学系が対物光学系として組み込まれたパソコンのカバーを開いた前方斜視図である。
【図１３】パソコンの撮影光学系の断面図である。
【図１４】図１２の状態の側面図である。
【図１５】本発明の光学系が対物光学系として組み込まれた携帯電話の正面図、側面図、その撮影光学系の断面図である。
【符号の説明】
【００９４】
Ｓ            明るさ絞り
ＦＬ          平行平面板
ＣＧ          カバーがラス
Ｉ            撮像面
Ｘ            物体側
Ｇ１          第１レンズ群
Ｇ２          第２レンズ群
Ｇ３          第３レンズ群
Ｌ１１        負のメニスカスレンズ
Ｌ１２        正レンズ
Ｌ２１        正レンズ
Ｌ２２        正レンズ
Ｌ２３        負レンズ
Ｌ３１        正レンズ
４０          カメラ
４１          撮像光学系
４２          撮影用光路
４３          ファインダー光学系
４４          ファインダー用光路
４５          シャッター
４６          フラッシュ
４７          液晶表示モニター
４９          ＣＣＤ
５０          撮像面
５１          フィルター
５２          処理手段
５３          ファインダー用対物光学系
５４          カバー部材
５５          ポロプリズム
５６          第１反射面
５７          視野枠
５８          第２反射面
５９          接眼光学系
６０          液晶表示素子（ＬＣＤ）
６１          記録手段
６２          入射面
６３          反射面
６４          反射と屈折の兼用面
６５          カバー部材
６６          カバーガラス
７１          電子内視鏡
７２          光源装置
７３          ビデオプロセッサ
７４          モニター
７５          ＶＴＲデッキ
７６          ビデオディスク
７７          ビデオプリンタ
７８          頭部装着型画像表示装置（ＨＭＤ）
７９          挿入部
８０          先端部
８１          接眼部
８２          観察用対物光学系
８３          フィルター
８４          ＣＣＤ
８５          カバー部材
８６          液晶表示素子（ＬＣＤ）
８７          接眼光学系
８８          ライトガイドファイバー束
８９          照明用対物光学系
９０          カバーガラス
１００        対物光学系
１０１        鏡枠
１０２        カバーガラス
１６０        撮像ユニット
１６２        撮像素子チップ
１６６        端子
３００        パソコン
３０１        キーボード
３０２        モニター
３０３        撮影光学系
３０４        撮影光路
３０５        画像
４００        携帯電話
４０１        マイク部
４０２        スピーカ部
４０３        入力ダイアル
４０４        モニター
４０５        撮影光学系
４０６        アンテナ
４０７        撮影光路
Ｅ            観察者眼球
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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