(57)【要約】  【課題】  誤差感度を抑えながら小型化及び高性能化を達成した変倍光学系と、それを備えた撮像装置を提供する。  【解決手段】  撮像素子の受光面上に物体の光学像を変倍可能に形成するための変倍光学系であって、物体側から順に、負のパワーを有する第１レンズ群ＧＲ１と、正のパワーを有する第２レンズ群ＧＲ２と、を少なくとも含み、変倍において第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２との間隔を変化させる構成になっている。第１レンズ群ＧＲ１のレンズ枚数が２枚以下であり、第２レンズ群ＧＲ２のレンズ枚数が３枚以下であり、第２レンズ群ＧＲ２の少なくとも１枚のレンズの屈折率が１．８５以上である。【選択図】      図１
2006139164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子の受光面上に物体の光学像を変倍可能に形成するための変倍光学系であって、
物体側から順に、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、を少なくとも含み、変倍において前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔を変化させる構成になっており、前記第１レンズ群のレンズ枚数が２枚以下であり、前記第２レンズ群のレンズ枚数が３枚以下であり、前記第２レンズ群の少なくとも１枚のレンズの屈折率が１．８５以上であることを特徴とする変倍光学系。
【請求項２】
前記第２レンズ群を構成しているレンズの平均屈折率が１．８以上であることを特徴とする請求項１記載の変倍光学系。
【請求項３】
前記第２レンズ群において最も物体側に位置するレンズの屈折率が１．８以上であることを特徴とする請求項１又は２記載の変倍光学系。
【請求項４】
前記第２レンズ群において最も物体側に位置するレンズが非球面形状を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の変倍光学系。
【請求項５】
前記第２レンズ群内にプラスチックレンズを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の変倍光学系。
【請求項６】
前記第２レンズ群内に接合レンズを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の変倍光学系。
【請求項７】
以下の条件式(1)を満足することを特徴とする請求項６記載の変倍光学系；
15＜Δνｄ＜30  …(1)
ただし、
Δνｄ：接合レンズを構成しているレンズの分散の差、
である。
【請求項８】
前記第２レンズ群の像側に正のパワーを有する第３レンズ群を最終レンズ群として有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の変倍光学系。
【請求項９】
以下の条件式(2)を満足することを特徴とする請求項８記載の変倍光学系；
1.5＜f3／√(fw・ft)＜6  …(2)
ただし、
f3：第３レンズ群の焦点距離、
fw：広角端での変倍光学系全体の焦点距離、
ft：望遠端での変倍光学系全体の焦点距離、
である。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の変倍光学系を備えたことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は変倍光学系に関するものであり、例えば、被写体の映像を撮像素子で取り込む画像入力機能付きデジタル機器に適した変倍光学系(なかでも小型で高変倍のズームレンズ系)と、それを備えた撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータの普及に伴い、手軽に画像を取り込めるデジタルカメラが普及しつつある。それに伴い、より小型のデジタルカメラが求められるようになってきており、撮影レンズ系にもより一層の小型化が要望されている。一方、撮像素子の画素数が年々増加の傾向にあるため、撮像素子の高画素化に対応した高い光学性能と、製品サイクルの短縮に対応できる作り易さと、が撮影レンズ系に求められている。また、一般向けのデジタルカメラにおいても画像の変倍、特に画像劣化の少ない光学変倍が望まれているため、小型化，高性能化及び高変倍化の要求に応えるべく様々なタイプのズームレンズ系が従来より提案されている。例えば特許文献１には、第１レンズ群がレンズ３枚構成で第２レンズ群がレンズ３枚構成の３成分ズームレンズ系が提案されている。特許文献２には、第１レンズ群がレンズ２枚構成で第２レンズ群がレンズ４枚構成の３成分ズームレンズ系が提案されている。
【特許文献１】特開２００１−２１５４０９号公報
【特許文献２】特開２００２−３７２６６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１，２で提案されているような従来のズームレンズ系では、誤差感度やレンズ枚数との関係から光学性能のバランスが考慮されていない。したがって、小型化，高性能化及び作り易さという相反する要求に同時に応えることは困難である。
【０００４】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、誤差感度を抑えながら小型化及び高性能化を達成した変倍光学系と、それを備えた撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、第１の発明の変倍光学系は、撮像素子の受光面上に物体の光学像を変倍可能に形成するための変倍光学系であって、物体側から順に、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、を少なくとも含み、変倍において前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔を変化させる構成になっており、前記第１レンズ群のレンズ枚数が２枚以下であり、前記第２レンズ群のレンズ枚数が３枚以下であり、前記第２レンズ群の少なくとも１枚のレンズの屈折率が１．８５以上であることを特徴とする。
【０００６】
第２の発明の変倍光学系は、上記第１の発明において、前記第２レンズ群を構成しているレンズの平均屈折率が１．８以上であることを特徴とする。
【０００７】
第３の発明の変倍光学系は、上記第１又は第２の発明において、前記第２レンズ群において最も物体側に位置するレンズの屈折率が１．８以上であることを特徴とする。
【０００８】
第４の発明の変倍光学系は、上記第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記第２レンズ群において最も物体側に位置するレンズが非球面形状を有することを特徴とする。
【０００９】
第５の発明の変倍光学系は、上記第１〜第４のいずれか１つの発明において、前記第２レンズ群内にプラスチックレンズを有することを特徴とする。
【００１０】
第６の発明の変倍光学系は、上記第１〜第５のいずれか１つの発明において、前記第２レンズ群内に接合レンズを有することを特徴とする。
【００１１】
第７の発明の変倍光学系は、上記第６の発明において、以下の条件式(1)を満足することを特徴とする。
15＜Δνｄ＜30  …(1)
ただし、
Δνｄ：接合レンズを構成しているレンズの分散の差、
である。
【００１２】
第８の発明の変倍光学系は、上記第１〜第７のいずれか１つの発明において、前記第２レンズ群の像側に正のパワーを有する第３レンズ群を最終レンズ群として有することを特徴とする。
【００１３】
第９の発明の変倍光学系は、上記第８の発明において、以下の条件式(2)を満足することを特徴とする。
1.5＜f3／√(fw・ft)＜6  …(2)
ただし、
f3：第３レンズ群の焦点距離、
fw：広角端での変倍光学系全体の焦点距離、
ft：望遠端での変倍光学系全体の焦点距離、
である。
【００１４】
第１０の発明の撮像装置は、第１〜第９のいずれか１つの発明に係る変倍光学系を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、負・正で始まる変倍光学系において、第１，第２レンズ群のレンズ枚数と第２レンズ群に用いるレンズの屈折率とが所定の条件を満たした構成になっているため、誤差感度を抑えながら変倍光学系の小型化及び高性能化を達成することが可能である。したがって、小型かつ高性能でありながら製造の容易な変倍光学系を備えた撮像装置を実現することができる。そして、本発明に係る撮像装置をデジタルカメラ，携帯情報機器等の機器に用いれば、これらの機器の薄型・軽量・コンパクト化，低コスト化，高性能化，高機能化等に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施した変倍光学系，撮像装置等を、図面を参照しつつ説明する。本発明に係る撮像装置は、被写体の映像を光学的に取り込んで電気的な信号として出力する光学装置であって、被写体の静止画撮影や動画撮影に用いられるカメラの主たる構成要素を成すものである。そのようなカメラの例としては、デジタルカメラ；ビデオカメラ；監視カメラ；車載カメラ；テレビ電話用カメラ；ドアホーン用カメラ；パーソナルコンピュータ，モバイルコンピュータ，携帯電話，携帯情報端末(ＰＤＡ：Personal Digital Assistant)，これらの周辺機器(マウス，スキャナー，プリンター等)，その他のデジタル機器等に内蔵又は外付けされるカメラが挙げられる。これらの例から分かるように、撮像装置を用いることによりカメラを構成することができるだけでなく、各種機器に撮像装置を搭載することによりカメラ機能を付加することも可能である。例えば、カメラ付き携帯電話等の画像入力機能付きデジタル機器を構成することが可能である。
【００１７】
なお、従来「デジタルカメラ」の語は、専ら光学的な静止画を記録するものを指していたが、静止画と動画を同時に扱えるデジタルスチルカメラや家庭用デジタルムービーカメラも提案されており、現在では特に区別されなくなってきている。したがって「デジタルカメラ」の語は、デジタルスチルカメラ，デジタルムービーカメラ，ウェッブカメラ(オープン型・プライベート型を問わず、ネットワークに接続されて画像の送受信を可能にする機器に接続されるカメラであって、ネットワークに直接接続されるもの、パーソナルコンピュータ等の情報処理機能を有する機器を介して接続されるもの、の両方を含む。)等のように、光学像を形成する撮影レンズ系，その光学像を電気映像信号に変換する撮像素子等を備えた撮像装置を主たる構成要素とするカメラすべてを含むものとする。
【００１８】
図１３に、撮像装置ＬＵの構成例を示す。この撮像装置ＬＵは、物体(すなわち被写体)側から順に、物体の光学像(ＩＭ：像面)を変倍可能に形成するズームレンズ系(撮影レンズ系としての変倍光学系に相当する。ＳＴ：絞り)ＴＬと、平行平面板ＰＴ(必要に応じて配置される光学的ローパスフィルター，赤外カットフィルター等の光学フィルター；撮像素子ＳＲのカバーガラス等に相当する。)と、ズームレンズ系ＴＬにより受光面ＳＳ上に形成された光学像ＩＭを電気的な信号に変換する撮像素子ＳＲとを備えており、デジタルカメラ，携帯情報機器(つまり、携帯電話，ＰＤＡ等の小型で携帯可能な情報機器端末)等に相当するデジタル機器ＣＵの一部を成している。この撮像装置ＬＵでデジタルカメラを構成する場合、通常そのカメラのボディ内部に撮像装置ＬＵを配置することになるが、カメラ機能を実現する際には必要に応じた形態を採用することが可能である。例えば、ユニット化した撮像装置ＬＵをカメラボディに対して着脱自在又は回動自在に構成してもよく、ユニット化した撮像装置ＬＵを携帯情報機器(携帯電話，ＰＤＡ等)に対して着脱自在又は回動自在に構成してもよい。
【００１９】
ズームレンズ系ＴＬは複数のレンズ群から成っており、少なくとも１つのレンズ群が光軸ＡＸに沿って移動し、少なくとも１つのレンズ群間隔を変化させることにより変倍(すなわちズーミング)を行う構成になっている。後述する第１〜第３の実施の形態では、ズームレンズ系ＴＬが負・正・正の３成分ズーム構成になっており、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２が移動群を構成しており、第３レンズ群ＧＲ３が固定群を構成している。また、後述する第４〜第６の実施の形態では、ズームレンズ系ＴＬが負・正・正の３成分ズーム構成になっており、３成分とも移動群を構成している。なお、使用する撮影レンズ系はズームレンズ系ＴＬに限らない。ズームレンズ系ＴＬの代わりに、他のタイプの変倍光学系(例えば、バリフォーカルレンズ系，複数焦点距離切り替え型レンズ等の焦点距離可変の結像光学系)を撮影レンズ系として用いてもよい。
【００２０】
撮像素子ＳＲとしては、例えば複数の画素を有するＣＣＤ(Charge Coupled Device)やＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサー等の固体撮像素子が用いられる。そして、ズームレンズ系ＴＬにより(撮像素子ＳＲの受光面ＳＳ上に)形成された光学像は、撮像素子ＳＲにより電気的な信号に変換される。撮像素子ＳＲで生成した信号は、必要に応じて所定のデジタル画像処理や画像圧縮処理等が施されてデジタル映像信号としてメモリー(半導体メモリー，光ディスク等)に記録されたり、場合によってはケーブルを介したり赤外線信号に変換されたりして他の機器に伝送される。
【００２１】
なお、図１３に示す撮像装置ＬＵでは、ズームレンズ系ＴＬによって拡大側の被写体から縮小側の撮像素子ＳＲへの縮小投影が行われるが、撮像素子ＳＲの代わりに２次元画像を表示する表示素子(例えば液晶表示素子)を用い、ズームレンズ系ＴＬを投影レンズ系として使用すれば、縮小側の画像表示面から拡大側のスクリーン面への拡大投影を行う画像投影装置を構成することができる。つまり、以下に説明する各実施の形態のズームレンズ系ＴＬは、撮影レンズ系としての使用に限らず、投影レンズ系としても好適に使用することが可能である。
【００２２】
図１〜図６は、第１〜第６の実施の形態を構成するズームレンズ系ＴＬにそれぞれ対応するレンズ構成図であり、広角端(Ｗ)でのレンズ配置を光学断面で示している。各レンズ構成図中、ｒｉ(ｉ＝１，２，３，．．．)が付された面は物体側から数えてｉ番目の面(ｒｉに＊印が付された面は非球面)であり、ｄｉ(ｉ＝１，２，３，．．．)が付された軸上面間隔は、物体側から数えてｉ番目の軸上面間隔のうち、ズーミングにおいて変化する可変間隔である。第１〜第３の実施の形態のレンズ構成図(図１〜図３)中、矢印ｍ１，ｍ２は広角端(Ｗ)から望遠端(Ｔ)へのズーミングにおける第１レンズ群ＧＲ１，第２レンズ群ＧＲ２の移動をそれぞれ模式的に示しており、矢印ｍ３は第３レンズ群ＧＲ３と平行平面板ＰＴがズーミングにおいて位置固定であることを示している。また、第４〜第６の実施の形態のレンズ構成図(図４〜図６)中、矢印ｍ１，ｍ２，ｍ３は広角端(Ｗ)から望遠端(Ｔ)へのズーミングにおける第１レンズ群ＧＲ１，第２レンズ群ＧＲ２，第３レンズ群ＧＲ３の移動をそれぞれ模式的に示しており、矢印ｍｐは平行平面板ＰＴがズーミングにおいて位置固定であることを示している。なお、いずれの実施の形態においても第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２との間には絞りＳＴが配置されており、絞りＳＴは第２レンズ群ＧＲ２と共にズーム移動する構成(矢印ｍ２)になっている。
【００２３】
第１〜第６の実施の形態のズームレンズ系ＴＬは、物体側から順に、負のパワー(パワー：焦点距離の逆数で定義される量)を有する第１レンズ群ＧＲ１と、絞りＳＴと、正のパワーを有する第２レンズ群ＧＲ２と、正のパワーを有する第３レンズ群ＧＲ３とから成り、各レンズ群間隔を変化させることによりズーミングを行う３成分ズーム構成になっている。そして、少なくとも第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２を可動群とするズーム構成を採用しており、広角端(Ｗ)から望遠端(Ｔ)までのズーミングにおいて少なくとも第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２が移動する構成になっている。各実施の形態のレンズ構成を以下に詳しく説明する。
【００２４】
第１の実施の形態(図１)では、負・正・正の３成分ズーム構成において各レンズ群が以下のように構成されている。第１レンズ群ＧＲ１は、物体側から順に、像側面が非球面から成る両凹の負レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと、から成っている。第２レンズ群ＧＲ２は、物体側から順に、物体側面が非球面から成る物体側に凸の正メニスカスレンズと、像側に凹の負メニスカスレンズと、両凸の正レンズと、で構成されており、第２レンズ群ＧＲ２の物体側にはズーミングに際して第２レンズ群ＧＲ２と共に移動する絞りＳＴが配置されている。第３レンズ群ＧＲ３は、物体側面が非球面から成る両凸の正レンズ１枚のみから成っている。広角端(Ｗ)から望遠端(Ｔ)へのズーミングにおいて、第１レンズ群ＧＲ１は像側への移動後に像側から物体側へＵターン移動し、第２レンズ群ＧＲ２は物体側へ単調に移動し、第３レンズ群ＧＲ３は像面ＩＭに対してズーム位置固定である。
【００２５】
第２の実施の形態(図２)では、負・正・正の３成分ズーム構成において各レンズ群が以下のように構成されている。第１レンズ群ＧＲ１は、物体側から順に、像側面が非球面から成る両凹の負レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと、から成っている。第２レンズ群ＧＲ２は、物体側から順に、物体側面が非球面から成る物体側に凸の正メニスカスレンズと、像側に凹の負メニスカスレンズと、両凸の正レンズと、で構成されており、第２レンズ群ＧＲ２の物体側にはズーミングに際して第２レンズ群ＧＲ２と共に移動する絞りＳＴが配置されている。第３レンズ群ＧＲ３は、物体側面が非球面から成る両凸の正レンズ１枚のみから成っている。広角端(Ｗ)から望遠端(Ｔ)へのズーミングにおいて、第１レンズ群ＧＲ１は像側への移動後に像側から物体側へＵターン移動し、第２レンズ群ＧＲ２は物体側へ単調に移動し、第３レンズ群ＧＲ３は像面ＩＭに対してズーム位置固定である。
【００２６】
第３の実施の形態(図３)では、負・正・正の３成分ズーム構成において各レンズ群が以下のように構成されている。第１レンズ群ＧＲ１は、物体側から順に、像側面が非球面から成る両凹の負レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと、から成っている。第２レンズ群ＧＲ２は、物体側から順に、物体側面が非球面から成る物体側に凸の正メニスカスレンズと、像側に凹の負メニスカスレンズと、両面が非球面から成る両凸の正レンズと、で構成されており、第２レンズ群ＧＲ２の物体側にはズーミングに際して第２レンズ群ＧＲ２と共に移動する絞りＳＴが配置されている。第３レンズ群ＧＲ３は、物体側面が非球面から成る両凸の正レンズ１枚のみから成っている。広角端(Ｗ)から望遠端(Ｔ)へのズーミングにおいて、第１レンズ群ＧＲ１は像側への移動後に像側から物体側へＵターン移動し、第２レンズ群ＧＲ２は物体側へ単調に移動し、第３レンズ群ＧＲ３は像面ＩＭに対してズーム位置固定である。
【００２７】
第４の実施の形態(図４)では、負・正・正の３成分ズーム構成において各レンズ群が以下のように構成されている。第１レンズ群ＧＲ１は、物体側から順に、像側面が非球面から成る像側に凹の負メニスカスレンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと、から成っている。第２レンズ群ＧＲ２は、物体側から順に、物体側面が非球面から成る両凸の正レンズ及び両凹の負レンズから成る接合レンズと、両面が非球面から成る物体側に凹の負メニスカスレンズと、で構成されており、第２レンズ群ＧＲ２の物体側にはズーミングに際して第２レンズ群ＧＲ２と共に移動する絞りＳＴが配置されている。第３レンズ群ＧＲ３は、両面が非球面から成る両凸の正レンズ１枚のみから成っている。広角端(Ｗ)から望遠端(Ｔ)へのズーミングにおいて、第１レンズ群ＧＲ１は像側への移動後に像側から物体側へＵターン移動し、第２レンズ群ＧＲ２は物体側へ単調に移動し、第３レンズ群ＧＲ３は物体側への移動後に物体側から像側へＵターン移動する。
【００２８】
第５の実施の形態(図５)では、負・正・正の３成分ズーム構成において各レンズ群が以下のように構成されている。第１レンズ群ＧＲ１は、物体側から順に、像側面が非球面から成る像側に凹の負メニスカスレンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと、から成っている。第２レンズ群ＧＲ２は、物体側から順に、両凸の正レンズ及び両凹の負レンズから成る接合レンズと、両面が非球面から成る像側に凸の正メニスカスレンズと、で構成されており、第２レンズ群ＧＲ２の物体側にはズーミングに際して第２レンズ群ＧＲ２と共に移動する絞りＳＴが配置されている。第３レンズ群ＧＲ３は、両面が非球面から成る両凸の正レンズ１枚のみから成っている。広角端(Ｗ)から望遠端(Ｔ)へのズーミングにおいて、第１レンズ群ＧＲ１は像側への移動後に像側から物体側へＵターン移動し、第２レンズ群ＧＲ２は物体側へ単調に移動し、第３レンズ群ＧＲ３は物体側への移動後に物体側から像側へＵターン移動する。
【００２９】
第６の実施の形態(図６)では、負・正・正の３成分ズーム構成において各レンズ群が以下のように構成されている。第１レンズ群ＧＲ１は、物体側から順に、像側面が非球面から成る像側に凹の負メニスカスレンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと、から成っている。第２レンズ群ＧＲ２は、物体側から順に、両凸の正レンズ及び両凹の負レンズから成る接合レンズと、両面が非球面から成る像側に凸の正メニスカスレンズと、で構成されており、第２レンズ群ＧＲ２の物体側にはズーミングに際して第２レンズ群ＧＲ２と共に移動する絞りＳＴが配置されている。第３レンズ群ＧＲ３は、両面が非球面から成る両凸の正レンズ１枚のみから成っている。広角端(Ｗ)から望遠端(Ｔ)へのズーミングにおいて、第１レンズ群ＧＲ１は像側への移動後に像側から物体側へＵターン移動し、第２レンズ群ＧＲ２は物体側へ単調に移動し、第３レンズ群ＧＲ３は物体側への移動後に物体側から像側へＵターン移動する。
【００３０】
上記のようにいずれの実施の形態も、物体側から順に、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、を少なくとも含み、変倍において第１レンズ群と第２レンズ群との間隔を変化させる構成になっている。そして、第１レンズ群のレンズ枚数は２枚以下であり、第２レンズ群のレンズ枚数は３枚以下である。負・正で始まる変倍光学系においては、第２レンズ群での光線高が特に望遠側で高くなるため、第２レンズ群での誤差感度が高くなりやすい。第２レンズ群に高屈折率の光学材料を用いると、レンズ面の曲率を強くすることなくレンズの屈折力を高くすることができる。このため、第１レンズ群をレンズ２枚以下、第２レンズ群をレンズ３枚以下でそれぞれ構成しても、誤差感度を抑えながら変倍光学系の小型化・高性能化を達成することが可能になる。
【００３１】
上記観点から、第２レンズ群の少なくとも１枚のレンズの屈折率は１．８５以上であることが望ましい。屈折率１．８５以上の光学材料を第２レンズ群に用いれば、誤差感度を抑えながら少ないレンズ枚数で変倍光学系の小型化及び高性能化を達成することが可能である。したがって、小型かつ高性能でありながら製造の容易な変倍光学系を備えた撮像装置を実現することが可能となる。そして、その撮像装置をデジタルカメラ，携帯情報機器等のデジタル機器に用いれば、これらのデジタル機器の薄型・軽量・コンパクト化，低コスト化，高性能化，高機能化等に寄与することができる。このような効果をバランス良く得るとともに、更に高い光学性能等を達成するための条件を以下に説明する。
【００３２】
第２レンズ群を構成しているレンズの平均屈折率は、１．８以上であることが望ましく、１．８５以上であることが更に望ましい。第２レンズ群におけるレンズの平均屈折率を１．８以上、好ましくは１．８５以上とすることにより、第２レンズ群全体にわたって上記効果を得ることが可能となる。
【００３３】
第２レンズ群において最も物体側に位置するレンズの屈折率は、１．８以上であることが望ましく、１．８５以上であることが更に望ましい。第２レンズ群において最も物体側に位置するレンズは、誤差感度が特に高くなりやすい。したがって、そのレンズの屈折率を高くすれば、曲率を強くすることなくレンズの屈折力を高くすることができるため、誤差感度を効果的に抑えることができる。
【００３４】
第１〜第４の実施の形態のように、第２レンズ群において最も物体側に位置するレンズは非球面形状を有することが好ましい。第２レンズ群の最前面は光線高が高いため、第２レンズ群の最も物体側のレンズに非球面を用いることは、球面収差やコマ収差の補正に効果がある。その非球面の形状は、その他のレンズによる収差補正との兼ね合いで、周辺ほど屈折力が強くなる形状でもよく弱くなる形状でもよい。
【００３５】
いずれの実施の形態においても、第１レンズ群ＧＲ１は物体側から順にガラスモールドレンズとガラス単レンズとから成っており、第３レンズ群ＧＲ３はプラスチックモールドレンズ１枚から成っている。第１，第２の実施の形態の第２レンズ群ＧＲ２は、物体側から順に、ガラスモールドレンズ，ガラス単レンズ，ガラス単レンズから成っている。第３の実施の形態の第２レンズ群ＧＲ２は、物体側から順に、ガラスモールドレンズ，ガラス単レンズ，プラスチックモールドレンズから成っている。第４の実施の形態の第２レンズ群ＧＲ２は、物体側から順に、ガラスモールドレンズとガラス単レンズから成る接合レンズ，ガラスモールドレンズから成っている。第５の実施の形態の第２レンズ群ＧＲ２は、物体側から順に、ガラス単レンズ２枚から成る接合レンズ，ガラスモールドレンズから成っている。第６の実施の形態の第２レンズ群ＧＲ２は、物体側から順に、ガラス単レンズ２枚から成る接合レンズ，プラスチックモールドレンズから成っている。
【００３６】
第３，第６の実施の形態のように、第２レンズ群内にプラスチックレンズを有することが望ましい。第２レンズ群内にプラスチックレンズを含むことにより、コストダウンや非球面による高性能化が可能となる。プラスチックレンズは感度の低いところに配置されるのが適しているので、第２レンズ群内の最も像側に配置されるか、あるいは第３レンズ群内に配置されるのが好ましい。このため第３，第６の実施の形態では、第２レンズ群内の最も像側にプラスチックレンズが配置されている。
【００３７】
第４〜第６の実施の形態のように、第２レンズ群内に接合レンズを有することが好ましい。第２レンズ群に接合レンズを有することにより、省スペース化や色収差補正を効果的に達成することができる。第２レンズ群内に接合レンズを有するとともに、以下の条件式(1)を満足することが更に望ましい。
15＜Δνｄ＜30  …(1)
ただし、
Δνｄ：接合レンズを構成しているレンズの分散の差、
である。
【００３８】
条件式(1)は、第２レンズ群に用いる接合レンズの分散について好ましい条件範囲を規定している。この条件式(1)の範囲を外れると、色収差の適切な補正が困難になる等の問題が生じる。例えば、条件式(1)の下限を越えると、色収差補正効果が小さすぎて、レンズを接合にする意味が無くなる。逆に、条件式(1)の上限を越えると、使用する光学材料が制限されてしまい、コストアップを招くおそれがある。
【００３９】
いずれの実施の形態も負・正・正の３成分ズーム構成になっている。このように、第２レンズ群の像側に正のパワーを有する第３レンズ群を最終レンズ群として有することが好ましい。デジタルカメラ等に使用される固体撮像素子には、集光効率を高めるためその前面にマイクロレンズが設けられている。そのマイクロレンズの使用条件に適合させるため、マイクロレンズに入射する光線を撮影レンズ系でテレセントリックな光線にする必要がある。各実施の形態のように、撮像素子に最も近い第３レンズ群に正のパワーを持たせれば、小型化を達成しながらテレセントリック性を確保することが可能となる。また、いずれの実施の形態も第３レンズ群ＧＲ３がレンズ１枚から成っている。このように、第３レンズ群を正レンズ１枚で構成すると効果的なコンパクト化が可能になる。したがってズームレンズ系は、物体側から順に、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、の３成分から成り、第３レンズ群が正レンズ１枚から成ることが更に好ましい。
【００４０】
変倍光学系は負・正・正の３成分から成るとともに、以下の条件式(2)を満足することが更に望ましい。
1.5＜f3／√(fw・ft)＜6  …(2)
ただし、
f3：第３レンズ群の焦点距離、
fw：広角端での変倍光学系全体の焦点距離、
ft：望遠端での変倍光学系全体の焦点距離、
である。
【００４１】
条件式(2)は、テレセントリック性を良好にするための第３レンズ群のパワーについて好ましい条件範囲を規定している。この条件式(2)の上限を越えると、軸外光束が撮像素子に対して光軸から見て内側から入射することになるため好ましくない。逆に、条件式(1)の下限を越えると、軸外光束が撮像素子に対して光軸から見て外側から入射することになるため好ましくない。
【００４２】
各実施の形態を構成しているズームレンズ系ＴＬには、入射光線を屈折作用により偏向させる屈折型レンズ(つまり、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)が用いられているが、使用可能なレンズはこれに限らない。例えば、回折作用により入射光線を偏向させる回折型レンズ，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，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等を用いてもよい。ただし、媒質内で屈折率が変化する屈折率分布型レンズは、その複雑な製法がコストアップを招くため、屈折率分布の均一な均質素材レンズを用いることが望ましい。また、各実施の形態を構成しているズームレンズ系ＴＬには、光学素子としてレンズ以外に絞りＳＴが用いられているが、必要に応じて不要光をカットするための光束規制板(例えばフレアカッター)等を必要に応じて配置してもよい。
【実施例】
【００４３】
以下、本発明を実施したズームレンズ系の構成等を、コンストラクションデータ等を挙げて更に具体的に説明する。ここで挙げる実施例１〜６は、前述した第１〜第６の実施の形態にそれぞれ対応する数値実施例であり、第１〜第６の実施の形態を表す光学構成図(図１〜図６)は、対応する実施例１〜６のレンズ構成をそれぞれ示している。
【００４４】
表１〜表１２に実施例１〜実施例６のコンストラクションデータを示し、表１３に各実施例の条件式対応値を示し、表１４に第２レンズ群ＧＲ２を構成している３枚のレンズ(物体側から順にＬ２１，Ｌ２２，Ｌ２３)の屈折率とその平均値を示す。表１，表３，表５，表７，表９，表１１に示す基本的な光学構成(ｉ：面番号)において、ｒｉ(ｉ＝１，２，３，．．．)は物体側から数えてｉ番目の面の曲率半径(ｍｍ)、ｄｉ(ｉ＝１，２，３，．．．)は物体側から数えてｉ番目の面と(ｉ＋１)番目の面との間の軸上面間隔(ｍｍ)を示しており、Ｎｉ(ｉ＝１，２，３，．．．)，νｉ(ｉ＝１，２，３，．．．)は軸上面間隔ｄｉに位置する光学材料のｄ線に対する屈折率(Ｎｄ)，アッベ数(νｄ)をそれぞれ示している。また、ズーミングにおいて変化する軸上面間隔ｄｉは、広角端(最短焦点距離状態，Ｗ)〜ミドル(中間焦点距離状態，Ｍ)〜望遠端(最長焦点距離状態，Ｔ)での可変空気間隔であり、ｆ，ＦＮＯは各焦点距離状態(Ｗ)，(Ｍ)，(Ｔ)に対応する全系の焦点距離(ｍｍ)，Ｆナンバーをそれぞれ示している。
【００４５】
曲率半径ｒｉのデータに＊印が付された面は、非球面(非球面形状の屈折光学面、非球面と等価な屈折作用を有する面等)であり、非球面の面形状を表わす以下の式(AS)で定義される。表２，表４，表６，表８，表１０，表１２中に、各実施例の非球面データを示す。ただし、表記の無い項の係数は０であり、すべてのデータに関してＥ−ｎ＝×１０-nである。
Ｘ(Ｈ)＝(Ｃ０・Ｈ2)／{１＋√(１−ε・Ｃ０2・Ｈ2)}＋Σ(Ａｊ・Ｈj)  …(AS)
ただし、式(AS)中、
Ｘ(Ｈ)：高さＨの位置での光軸ＡＸ方向の変位量(面頂点基準)、
Ｈ：光軸ＡＸに対して垂直な方向の高さ、
Ｃ０：近軸曲率(＝１／ｒｉ)、
ε：２次曲面パラメータ、
Ａｊ：ｊ次の非球面係数、
である。
【００４６】
図７〜図１２は実施例１〜実施例６にそれぞれ対応する収差図であり、(Ｗ)は広角端，(Ｍ)はミドル，(Ｔ)は望遠端における無限遠合焦状態での諸収差{左から順に、球面収差等，非点収差，歪曲収差である。ＦＮＯはＦナンバー、Ｙ’(ｍｍ)は撮像素子ＳＲの受光面ＳＳ上での最大像高(光軸ＡＸからの距離に相当する。)である。}を示している。球面収差図において、実線ｄはｄ線に対する球面収差(ｍｍ)を表しており、破線ＳＣは正弦条件不満足量(ｍｍ)を表している。非点収差図において、破線ＤＭはメリディオナル面、実線ＤＳはサジタル面でのｄ線に対する各非点収差(ｍｍ)を表している。また、歪曲収差図において実線はｄ線に対する歪曲(％)を表している。
【００４７】
【表１】
2006139164.tif 000003
【００４８】
【表２】
2006139164.tif 000004
【００４９】
【表３】
2006139164.tif 000005
【００５０】
【表４】
2006139164.tif 000006
【００５１】
【表５】
2006139164.tif 000007
【００５２】
【表６】
2006139164.tif 000008
【００５３】
【表７】
2006139164.tif 000009
【００５４】
【表８】
2006139164.tif 000010
【００５５】
【表９】
2006139164.tif 000011
【００５６】
【表１０】
2006139164.tif 000012
【００５７】
【表１１】
2006139164.tif 000013
【００５８】
【表１２】
2006139164.tif 000014
【００５９】
【表１３】
2006139164.tif 000015
【００６０】
【表１４】
2006139164.tif 000016
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】第１の実施の形態(実施例１)のレンズ構成図。
【図２】第２の実施の形態(実施例２)のレンズ構成図。
【図３】第３の実施の形態(実施例３)のレンズ構成図。
【図４】第４の実施の形態(実施例４)のレンズ構成図。
【図５】第５の実施の形態(実施例５)のレンズ構成図。
【図６】第６の実施の形態(実施例６)のレンズ構成図。
【図７】実施例１の収差図。
【図８】実施例２の収差図。
【図９】実施例３の収差図。
【図１０】実施例４の収差図。
【図１１】実施例５の収差図。
【図１２】実施例６の収差図。
【図１３】撮像装置の概略光学構成例を示す模式図。
【符号の説明】
【００６２】
ＣＵ    デジタル機器
ＬＵ    撮像装置
ＴＬ    ズームレンズ系(変倍光学系)
ＧＲ１    第１レンズ群
ＧＲ２    第２レンズ群
ＧＲ３    第３レンズ群
ＳＴ    絞り
ＰＴ    平行平面板
ＳＲ    撮像素子
ＳＳ    受光面
ＩＭ    像面
ＡＸ    光軸
【図１】
2006139164.tif 000017
【図２】
2006139164.tif 000018
【図３】
2006139164.tif 000019
【図４】
2006139164.tif 000020
【図５】
2006139164.tif 000021
【図６】
2006139164.tif 000022
【図７】
2006139164.tif 000023
【図８】
2006139164.tif 000024
【図９】
2006139164.tif 000025
【図１０】
2006139164.tif 000026
【図１１】
2006139164.tif 000027
【図１２】
2006139164.tif 000028
【図１３】
2006139164.tif 000029