(57)【要約】【課題】小型・高性能のデジタルカメラ用のズームレンズとして特に適し、広角端の半画角：３８度以上、変倍比：３倍程度、望遠端のＦナンバ：４程度、広角端での歪曲収差：３％以内で、５００万〜１０００万画素程度の撮像素子に対応した解像力を実現可能なズームレンズを実現する。【解決手段】体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｉ、負の屈折力を有する第２レンズ群ＩＩ、開口絞りＳ、正の屈折力を有する第３レンズ群ＩＩＩ、正の屈折力を有する第４レンズ群ＩＶを配してなり、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が減少し、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が増大するように、少なくとも第１レンズ群と第３レンズ群が物体側へ移動するズームレンズにおいて、第３レンズ群ＩＩＩを、正レンズ、負レンズ、正レンズ、正レンズの４枚を物体側から上記順序に配した構成とした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、開口絞り、正の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群を配してなり、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が減少し、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が増大するように、少なくとも第１レンズ群と第３レンズ群が物体側へ移動するズームレンズにおいて、
第３レンズ群を、正レンズ、負レンズ、正レンズ、正レンズの４枚を物体側から上記順序に配した構成としたことを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】
請求項１記載のズームレンズにおいて、
第３レンズ群が、物体側から順に、物体側に曲率の大きな面を向けた正レンズ、像側に曲率の大きな面を向けた負レンズ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、物体側に曲率の大きな面を向けた正レンズの４枚を配した構成であることを特徴とするズームレンズ。
【請求項３】
請求項１または２記載のズームレンズにおいて、
第３レンズ群が、物体側から順に、物体側に曲率の大きな面を向けた正レンズ、像側に曲率の大きな面を向けた負レンズ、この負レンズに接合された正メニスカスレンズ、物体側に曲率の大きな面を向けた正レンズの３群４枚構成であることを特徴とするズームレンズ。
【請求項４】
請求項１〜３の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
第３レンズ群の負レンズの屈折率：Ｎ３２およびアッベ数：ν３２、上記負レンズの像側に隣接して配置される正レンズの屈折率：Ｎ３３およびアッベ数：ν３３が、条件：
（１）    ０．１５＜（Ｎ３２−Ｎ３３）＜０．４０  
（２）    ２５＜（ν３３−ν３２）＜５０  
を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項５】
請求項２〜４の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
第３レンズ群の最も物体側の正レンズの物体側面の曲率半径：ｒ３１Ｆ、第３レンズ群の負レンズの像側面の曲率半径：ｒ３２Ｒ、第３レンズ群の負レンズの像側に隣接して配置される正メニスカスレンズの像側面の曲率半径：ｒ３３Ｒ、最大像高：Ｙ’が、条件：
（３）  １．８０＜｛(１／ｒ３１Ｆ)＋(１／ｒ３２Ｒ)＋(１／ｒ３３Ｒ)｝×Ｙ’＜２．６０  
を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項６】
請求項１〜５の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
第３レンズ群の最も物体側の正レンズの物体側面の頂点から第３レンズ群の負レンズの像側面の頂点までの距離：ＬＰＮ、第３レンズ群の光軸方向の厚み：Ｌ３が、条件：
（４）  ０．５０＜（ＬＰＮ／Ｌ３）＜０．７５
を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項７】
請求項１〜６の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
第３レンズ群の負レンズの像側面の曲率が、第３レンズ群の全ての面の中で最も大きい曲率であること徴とするズームレンズ。
【請求項８】
請求項１〜７の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
第３レンズ群の、最も物体側の面と最も像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９】
物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、開口絞り、正の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群を配してなり、広角端から望遠端への変倍に際し、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が減少し、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が増大するように、少なくとも第１レンズ群と第３レンズ群が物体側へ移動するズームレンズにおいて、
第３レンズ群が、少なくとも３枚の正レンズと少なくとも１枚の負レンズから構成され、第３レンズ群の、最も物体側の面と最も像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１０】
請求項９に記載のズームレンズにおいて、
第３レンズ群の最も像側に、互いに隣接した２枚の正レンズが配置されることを特徴とするズームレンズ。
【請求項１１】
請求項１〜１０の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
第１レンズ群が、少なくとも１枚の負レンズと、少なくとも１枚の正レンズを有し、物体側に負レンズを配置した構成であることを特徴とするズームレンズ。
【請求項１２】
請求項１１記載のズームレンズにおいて、
第１レンズ群が、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、物体側に強い凸面を向けた正レンズの２枚で構成されることを特徴とするズームレンズ。
【請求項１３】
請求項１〜１２の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
第２レンズ群が、物体側から順に、負レンズ、負レンズ、正レンズの３枚で構成されることを特徴とするズームレンズ。
【請求項１４】
請求項１３記載のズームレンズにおいて、
第２レンズ群における物体側から２番目のレンズと３番目の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１５】
請求項１〜１４の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
第４レンズ群が正レンズ１枚で構成されていることを特徴とするズームレンズ。
【請求項１６】
請求項１５記載のズームレンズにおいて、
有限距離へのフォーカシングに際して第４レンズ群のみが移動されることを特徴とするズームレンズ。
【請求項１７】
請求項１〜１６の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
広角端の半画角が３８度以上、３倍程度の変倍比、望遠端におけるＦナンバが４程度であるように、第１〜第４レンズ群を構成したことを特徴とするズームレンズ。
【請求項１８】
請求項１〜１７の任意の１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。
【請求項１９】
請求項１８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。
【請求項２０】
請求項１９記載の情報装置において、
撮像素子の画素数が５００万画素以上であることを特徴とする撮影機能を有する情報装置。
【請求項２１】
請求項１９または２０記載の情報装置において、
携帯情報端末装置として構成されたことを特徴とする撮影機能を有する情報装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はズームレンズおよび情報装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近来、普及の著しいデジタルカメラは、より高性能化・小型化が求められ、撮影レンズとして用いられ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ている。ズームレンズは、小型化の面では、まず使用時のレンズ全長（最も物体側のレンズ面から像面までの距離）を短縮することが必要であり、また各レンズ群の厚みを短縮して収納時の全長を抑えることも小型化を実現する重要な要素である。
【０００３】
ズームレンズの高性能化は、ハイエンドのデジタルカメラへの適用を考えると、少なくとも５００万〜１０００万画素の撮像素子に対応した解像力を全ズーム域にわたって有することが必要である。また、特に広角端において大きくなりがちな歪曲収差の低減も重要であり、望遠端でのＦナンバも４程度と小さい（明るい）ことが望ましい。
【０００４】
さらに、撮影レンズの広画角化を望むユーザも多く、ズームレンズの広角端の半画角は３８度以上であることが望ましい。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。
【０００５】
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、レンズ群数が５以上のものはレンズ群の総厚の短小化が難しく小型化には適さない。  
高変倍化や大口径化に適したタイプとして良く知られているものに、物体側より順に、正の焦点距離を持つ第１レンズ群、負の焦点距離を持つ第２レンズ群、正の焦点距離を持つ第３レンズ群、正の焦点距離を持つ第４レンズ群を配したものが広く知られている。
【０００６】
このような正・負・正・正の４群構成で、この発明のズームレンズと同様、第３レンズ群を４枚のレンズで構成したものとして特許文献１、２に記載のものがある。  
特許公報１、２に記載されたズームレンズはビデオカメラに適したものであり、具体的な実施例では、変倍比こそ８倍以上（特許文献１）、１１倍以上（特許文献２）と大きいが、広角端での半画角は２５度程度（特許文献１）、３１度程度（特許文献２）であって、デジタルカメラに対して要望されている３８度以上は到底望むべくもない。また、これら特許文献１、２に記載された具体的実施例において、広角端における歪曲収差は８％程度と大きく、高性能のデジタルカメラ仕様のズームレンズとしては不十分である。
【０００７】
【特許文献１】特許第２８５９７３４号公報
【特許文献２】特許第３００８３８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この発明は上述した事情に鑑み、小型・高性能のデジタルカメラ用のズームレンズとして特に適し、広角端の半画角：３８度以上、変倍比：３倍程度、望遠端のＦナンバ：４程度、広角端での歪曲収差：３％以内、５００万〜１０００万画素程度の撮像素子に対応した解像力を実現可能なズームレンズの実現、さらには、このようなズームレンズを用いる情報装置の実現を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明のズームレンズは「物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、開口絞り、正の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群を配してなり、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が減少し、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が増大するように、少なくとも第１レンズ群と第３レンズ群が物体側へ移動するズームレンズ」である。
【００１０】
請求項１記載のズームレンズは以下の点を特徴とする。  
即ち、第３レンズ群が、正レンズ、負レンズ、正レンズ、正レンズの４枚を物体側から上記順序に配した構成である。
【００１１】
請求項１記載のズームレンズにおける第３レンズ群は「物体側から順に、物体側に曲率の大きな面を向けた正レンズ、像側に曲率の大きな面を向けた負レンズ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、物体側に曲率の大きな面を向けた正レンズの４枚を配した構成」とすることができる（請求項２）。
【００１２】
請求項１または２記載のズームレンズにおける第３レンズ群は「物体側から順に、物体側に曲率の大きな面を向けた正レンズ、像側に曲率の大きな面を向けた負レンズ、この負レンズに接合された正メニスカスレンズ、物体側に曲率の大きな面を向けた正レンズの３群４枚構成」であることができる（請求項３）。
【００１３】
上記請求項１〜３の任意の１に記載のズームレンズは、第３レンズ群の負レンズの屈折率：Ｎ３２およびアッベ数：ν３２、第３レンズ群の負レンズの像側に隣接して配置される正レンズの屈折率：Ｎ３３およびアッベ数：ν３３が、条件：
（１）    ０．１５＜（Ｎ３２−Ｎ３３）＜０．４０  
（２）    ２５＜（ν３３−ν３２）＜５０  
を満足することが好ましい（請求項４）。
【００１４】
請求項２〜４の任意の１に記載のズームレンズは、第３レンズ群の最も物体側の正レンズの物体側面の曲率半径：ｒ３１Ｆ、第３レンズ群の負レンズの像側面の曲率半径：ｒ３２Ｒ、第３レンズ群の負レンズの像側に隣接して配置される正メニスカスレンズの像側面の曲率半径：ｒ３３Ｒ、最大像高：Ｙ’が、条件：
（３）  １．８０＜｛(１／ｒ３１Ｆ)＋(１／ｒ３２Ｒ)＋(１／ｒ３３Ｒ)｝×Ｙ’＜２．６０  
を満足することが好ましい（請求項５）。
【００１５】
請求項１〜５の任意の１に記載のズームレンズはまた、第３レンズ群の最も物体側の正レンズの物体側面の頂点から第３レンズ群の負レンズの像側面の頂点までの距離：ＬＰＮ、第３レンズ群の光軸方向の厚み：Ｌ３が、条件：
（４）  ０．５０＜（ＬＰＮ／Ｌ３）＜０．７５
を満足することが好ましい（請求項６）。
【００１６】
請求項１〜６の任意の１に記載のズームレンズは「第３レンズ群の負レンズの像側面の曲率が、第３レンズ群の全ての面の中で最も大きい曲率である」ことが好ましい（請求項７）。
【００１７】
請求項１〜７の任意の１に記載のズームレンズにおいては、第３レンズ群の「最も物体側の面と最も像側の面」を非球面とすることが好ましい（請求項８）。
【００１８】
請求項９記載のズームレンズは以下のごとき特徴を有する。  
即ち、第３レンズ群が、少なくとも３枚の正レンズと少なくとも１枚の負レンズから構成され、第３レンズ群の、最も物体側の面と最も像側の面が非球面である。この場合、第３レンズ群の最も像側には「互いに隣接した２枚の正レンズ」が配置されることが好ましい（請求項１０）。
【００１９】
上記請求項１〜１０の任意の１に記載のズームレンズにおける第１レンズ群は「少なくとも１枚の負レンズと、少なくとも１枚の正レンズを有し、物体側に負レンズを配置した構成」であることが好ましい（請求項１１）。この場合、第１レンズ群を「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、物体側に強い凸面を向けた正レンズの２枚で構成」することができる（請求項１２）。
【００２０】
請求項１〜１２の任意の１に記載のズームレンズにおける第２レンズ群は「物体側から順に、負レンズ、負レンズ、正レンズの３枚で構成」されることが好ましく（請求項１３）、この場合、第１レンズ群における物体側から２番目のレンズと３番目のレンズを接合することができる（請求項１４）。
【００２１】
請求項１〜１４の任意の１に記載のズームレンズにおける第４レンズ群は「正レンズ１枚」で構成することが好ましく（請求項１５）、この場合、「有限距離へのフォーカシングに際して、第４レンズ群のみを移動させる」ように構成することが好ましい（請求項１６）。
【００２２】
上記請求項１〜１６の任意の１に記載のズームレンズは「広角端の半画角が３８度以上、３倍程度の変倍比、望遠端におけるＦナンバが４程度であるように、第１〜第４レンズ群を構成する」ことができる（請求項１７）。
【００２３】
この発明の情報装置は、請求項１〜１７の任意の１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（請求項１８）。請求項１８記載の情報装置は、銀塩カメラとして実施することもできるが、「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」される情報装置、例えば、デジタルカメラやビデオカメラとして実施することもでき、「撮影機能を有する情報装置」として実施することもできる（請求項１９）。
【００２４】
請求項１９記載の情報装置は「撮像素子の画素数が５００万画素以上」のものであることができる（請求項２０）。請求項１９または２０記載の情報装置は、「携帯情報端末装置」として実施することができる（請求項２１）。
【００２５】
以下、説明を補足する。  
この発明のズームレンズのように「正・負・正・正の４つのレンズ群で構成されるズームレンズ」は、一般には、第２レンズ群が主要な変倍作用を負担する所謂「バリエータ」として構成される。
【００２６】
しかし、この発明のズームレンズにおいては、第３レンズ群にも変倍作用を分担させることにより第２レンズ群の負担を軽くして「広角化・高変倍化に伴って困難になる収差補正」に対する補正の自由度を確保している。
【００２７】
また、広角端から望遠端への変倍に際し、第１レンズ群を物体側へ移動させることにより、広角端において第１レンズ群を通過する光線高さを低くして「広角化に伴う第１レンズ群の大型化を抑制」するとともに、望遠端においては「第１レンズ群と第２レンズ群の間隔をある程度確保」して長焦点側のＦナンバが大きくならないようにしている。
【００２８】
広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群および第３レンズ群は物体側へ単調に移動し、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔は大きくなり、第２レンズと第３レンズ群との間隔は小さくなって、第２レンズ群・第３レンズ群の倍率はどちらも増加し、変倍作用を互いに分担する．
第２レンズ群は「像面に対して固定」とすることもできるし、「望遠端で広角端よりも像側に位置するように移動させる」こともできる。また、広角端から望遠端への変倍に際して「一旦、像側に移動した後、物体側に移動するＵターン状の軌跡を描かせる」こともできる．第２レンズ群のこのような移動により、変倍と像面位置の補償の機能を「高い自由度で各群に割り振る」ことが可能となる。
【００２９】
また、第４レンズ群は「望遠端で広角端よりも像側に位置するように移動させる」ことができる。第４レンズ群のこのような移動により、広角端から望遠端への変倍に際し「第４レンズ群の倍率も増加する方向」となり、変倍作用を負担することができるため「限られたスペース内で有効に変倍を行える」ようになる。もちろん、第４レンズ群を「変倍に際して固定」とすることもできる。
【００３０】
請求項１記載のズームレンズの最も大きな特徴は第３レンズ群の構成にある。  
即ち、請求項１記載のズームレンズでは第３レンズ群は「物体側から順に、正レンズ、負レンズ、正レンズ、正レンズ」の４枚を配して構成される。
【００３１】
第３レンズ群の物体側に開口絞りが配置される関係上、第３レンズ群内では、「開口絞りから遠い像側のレンズ面」ほど、軸外光線が光軸から離れた位置を通るため「軸外収差の補正への関与」が深くなる。第３レンズ群のパワー配置は「負のパワーの両側に正のパワーを配する対称な配置」であるが、軸外収差の補正に関与が深い「像側の正のパワー」を２枚のレンズに分割することによって補正の自由度が増え、軸外収差の良好な補正が可能になる。
【００３２】
請求項２記載の場合のように、第３レンズ群を物体側から順に「物体側に曲率の大きな面を向けた正レンズ、像側に曲率の大きな面を向けた負レンズ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、物体側に曲率の大きな面を向けた正レンズ」の４枚で構成することができるが、第３レンズ群における「最も物体側の正レンズの物体側面の曲率」と「物体側から２番目の負レンズの像側面の曲率」を比較的大きく設定することにより、これらの面で「必要な量の収差をやり取り」する一方、物体側から３番目の正レンズをメニスカス形状とし、その像側面に負のパワーを持たせることにより、第３レンズ群における負のパワーを「負レンズ以外にも分担」させることにより「特定の面で過大な収差が発生する」ことを防ぎ、第３レンズ群全体としての収差量の低減と製造誤差感度の低減を両立させることができる。
【００３３】
また、請求項３記載の場合のように、第３レンズ群を物体側から順に「物体側に曲率の大きな面を向けた正レンズ、像側に曲率の大きな面を向けた負レンズ、この負レンズに接合された正メニスカスレンズ、物体側に曲率の大きな面を向けた正レンズ」による３群４枚で構成すると、請求項２の場合の効果に加え、物体側から２番目の負レンズと３番目の正レンズを接合することによる「組み付け偏心の抑制や組み付け工数の削減」の効果を得ることができる。
【００３４】
請求項４記載の条件（１）において、パラメータ：（Ｎ３２−Ｎ３３）を０．１５より小さくすると像面湾曲の補正が難しくなる。逆に、パラメータ：（Ｎ３２−Ｎ３３）を０．４より大きくすると、負メニスカスレンズに「非常に高い屈折率の高価な硝材」が要求されることになってコストアップを招来する。  
なお、パラメータ：（Ｎ３２−Ｎ３３）は、さらに望ましくは、以下の条件を満足するのが良い。  
（１ａ）  ０．２０＜（Ｎ３２−Ｎ３３）＜０．４０                            。
【００３５】
請求項４記載の条件（２）において、パラメータ：（ν３３−ν３２）を２５より小さくすると「色収差を十分にコントロールする」ことができず「軸上色収差の補正と倍率色収差の補正を両立させる」ことが難しくなる。逆に、パラメータ：（ν３３−ν３２）を５０より大きくすると、正メニスカスレンズに「分散が非常に小さな高価な硝材」が要求されることとなってコストアップを招来する。なお、パラメータ：（ν３３−ν３２）は、さらに望ましくは以下の条件を満足するのが良い。    
（２ａ）  ３０＜（ν３３−ν３２）＜５０                                    。
【００３６】
請求項５に記載の条件（３）は、第３レンズ群を「物体側から順に、物体側に曲率の大きな面を向けた正レンズ、像側に曲率の大きな面を向けた負レンズ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、物体側に曲率の大きな面を向けた正レンズ」の４枚で構成する前提で像面湾曲を改善するための条件である。
【００３７】
パラメータ：{(１／ｒ３１Ｆ)＋(１／ｒ３２Ｒ)＋(１／ｒ３３Ｒ)}×Ｙ’の値を下限の１．８０よりも大きくすれば第３レンズ群の像面湾曲を十分に補正でき，ズーム域全体にわたって像面の平坦性を保つことが可能となる。しかし、このパラメータの値が、上限の２．６０を越えて大きくすると、第３レンズ群の各面で発生する収差が大きくなって「収差のやりとり」が増え、製造誤差感度が大きくなってしまう。
【００３８】
なお、パラメータ：{(１／ｒ３１Ｆ)＋(１／ｒ３２Ｒ)＋(１／ｒ３３Ｒ)}×Ｙ’は、さらに望ましくは以下の条件を満足するのが良い。
【００３９】
（３ａ）  １．９５＜{(１/ｒ３１Ｆ)＋(１/ｒ３２Ｒ)＋(１/ｒ３３Ｒ)}×Ｙ’＜２．４５  。
【００４０】
請求項６記載の条件（４）は、球面収差・非点収差・コマ収差を良好に改善する条件である。第３レンズ群において、最も物体側の正レンズの物体側面と、負レンズの像側面は共に曲率が大きく、このためこれらの面は「互いに大きく収差をやりとり」して収差補正に最も寄与している。良好な収差補正を行うためには、これら２つの面を通る光線の高さが重要である。
【００４１】
パラメータ：（ＬＰＮ／Ｌ３）が０．５０より小さくなると、負レンズの像側面における軸外主光線の高さが小さくなり過ぎて「非点収差・コマ収差の補正が不足する場合」が生じる。逆に、パラメータ：（ＬＰＮ／Ｌ２）が０．７５より大きくなると、負レンズの像側面における軸上マージナル光線高さが小さくなり過ぎて「球面収差の補正が不足する場合」が生じる。なお、パラメータ：（ＬＰＮ／Ｌ３）は、さらに望ましくは以下の条件を満足するのが良い。
【００４２】
（４ａ）  ０．５５＜（ＬＰＮ／Ｌ２）＜０．７０                          。
【００４３】
単色収差と色収差のバランスをより良好なものとするためには、請求項７のように「第３レンズ群の負レンズの像側面の曲率が、第３レンズ群の全ての面の中で最も大きい」のがよい。第３レンズ群において「負レンズの像側面よりも曲率の大きな面」があると、単色収差を良好に補正したまま「軸上色収差と倍率色収差のバランス」をとることが難しくなる。
【００４４】
単色収差の補正をさらに良好に行うためには「第３レンズ群に２面以上の非球面を有する」ことが望ましい。２面の非球面をそれぞれ「光線の通り方が異なる箇所」に用いることで収差補正の自由度の向上が可能となるが、最も効果的な収差補正を行うためには、請求項８に記載のように「第３レンズ群の最も物体側の面と最も像側の面を非球面とする」ことが有効である。
【００４５】
第３レンズ群の最も物体側の面は絞りの近傍であるため、軸上と軸外の光束がほとんど分離せずに通る。従って、この位置に設けた非球面は「主として球面収差やコマ収差」の補正に寄与する。他方「第３レンズ群の最も像側の面」は、絞りから離れているため「軸上と軸外の光束がある程度分離」して通る。このため、この位置に設けた非球面は「非点収差等の補正」に有効に寄与する。このように２面の非球面を第３レンズ群の「最も物体側の面と最も像側の面」に用いることにより、それぞれの非球面が十分に異なる効果をもたらすことになり収差の補正の自由度が飛躍的に増加する。
【００４６】
請求項１と同様の効果を、請求項９、１０の構成によって得ることができる。  
また、請求項１１のように、第１レンズ群は物体側より、少なくとも１枚の負レンズと、少なくとも１枚の正レンズを有する構成であることが望ましい。より具体的には、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、物体側に強い凸面を向けた正レンズの２枚で構成する（請求項１２）か、または、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、物体側に強い凸面を向けた正レンズ、物体側に強い凸面を向けた正レンズの３枚で構成するのが良い。
【００４７】
請求項１３のように、第２レンズ群は物体側から順に、負レンズ、負レンズ、正レンズの３枚で構成するのが良く、請求項１４のように物体側から２番目のレンズと３番目のレンズは適宜接合しても良い．
請求項１５のように、第４レンズ群は正レンズ１枚で構成することが望ましく、有限距離へのフォーカシングの際には請求項１６のように、第４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」が最も小さくて良い。第４レンズ群は変倍に際する移動量が小さく、「変倍のための移動機構とフォーカシングのための移動機構を兼用できる」というメリットもある。
【００４８】
良好な収差補正を保ちながら「ズームレンズのより小型化」をより進めるには非球面が不可欠であり、少なくとも第２レンズ群は「１以上の非球面」を有することが望ましい。第２レンズ群において「最も物体側の面」を非球面とすると、広角化に伴って増大しがちな歪曲収差・非点収差等の補正に高い効果が得られる。
【００４９】
なお、非球面レンズとしては、光学ガラスや光学プラスチックを成型したもの（ガラスモールド非球面、プラスチックモールド非球面）や「ガラスレンズの面上に薄い樹脂層を成型し、その表面を非球面としたもの（ハイブリッド非球面，レプリカ非球面等と称される）」等を使用できる。
【００５０】
「絞りの開放径」は、変倍に係わらず一定とするのが機構上簡略となって良いが、長焦点端の開放径を、短焦点端に比べて大きくすることにより、変倍に伴うＦナンバの変化を小さくすることもできる。また、像面に到達する光量を減少させる必要があるときには、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た方が回折現象による解像力の低下を防止できて好ましい。
【発明の効果】
【００５１】
以上に説明したように、この発明によれば「新規なズームレンズと情報装置」を実現できる。この発明のズームレンズは、以下に挙げる具体的な実施例のように「小型で、収差が十分に補正され、５００万画素〜１０００万画素の受光素子に対応することが可能で、歪曲収差もズーム全域で±３％以内と小さいズームレンズ」を実現可能である。従って、このようなズームレンズを用いることにより小型で性能良好な「デジタルカメラ等の情報装置」を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
発明を実施するための最良の形態として、以下にズームレンズの具体的な実施例を４例挙げる。実施例１を表す図１に例示するように、各実施例において、第４レンズ群ＩＶの像面側に配設される平行平板ＦＴ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センサ等の受光素子のカバーガラス（シールガラス）を想定して、これらに等価な透明平行平板を示したものである。
【００５３】
実施例１は「変倍に際して第２レンズ群を固定」する例であり、実施例４は「変倍に際して第４レンズ群を固定」する例である。実施例２と実施例３では、変倍に際して全てのレンズ群を移動させている。  
なお、全ての実施例において最大像高（Ｙ’）は４．７０ｍｍである。
【００５４】
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：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
Ａ１２：１２次の非球面係数
Ａ１４：１４次の非球面係数
Ａ１６：１６次の非球面係数
Ａ１８：１８次の非球面係数                                              。
【００５５】
非球面は、近軸曲率半径の逆数（近軸曲率）をＣ、光軸からの高さをＨとして、以下の式で定義される。  
Ｘ＝ＣＨ２/｛１＋√（１−（１＋Ｋ）Ｃ２Ｈ２）｝
＋Ａ４・Ｈ４＋Ａ６・Ｈ６＋Ａ８・Ｈ８＋Ａ１０・Ｈ１０＋Ａ１２・Ｈ１２
＋Ａ１４・Ｈ１４＋Ａ１６・Ｈ１６＋Ａ１８・Ｈ１８
【実施例１】
【００５６】
f = 5.97〜17.37，F = 2.87〜4.01，ω = 38.83〜14.98
面番号        R        D        Nd        νd          備考
01        28.155    1.20    1.84666    23.80      第1レンズ
02        15.319    0.64
03        15.782    5.17    1.83481    42.70      第2レンズ
04       135.423    可変(A)
05*       42.414    1.04    1.83481    42.70      第3レンズ
06         5.835    3.32
07       -15.059    0.90    1.48749    70.20      第4レンズ
08        10.548    1.24
09        13.251    1.67    1.84666    23.80      第5レンズ
10       176.662    可変(B)
11        ∞(絞り)  可変(C)
12*        8.538    1.78    1.67790    54.90      第6レンズ
13       -37.800    1.61
14        25.043    3.00    1.84666    23.80      第7レンズ
15         5.000    1.60    1.58913    61.20      第8レンズ
16         6.321    0.24
17         7.769    1.77    1.58913    61.15      第9レンズ
18*      -50.000    可変(D)
19*       12.436    2.38    1.58913    61.15      第10レンズ
20       225.974    可変(E)
21        ∞        0.90    1.51680    64.20      各種フィルタ
22        ∞    
上記面番号中「＊」印を付した面は非球面である。
【００５７】
「非球面」
第５面
K = 0.0，A4 = 1.26782×10-4，A6 = 2.47534×10-6，A8 = -4.17712×10-7，
A10 = 2.00807×10-8，A12 = -4.18260×10-10，A14 = 1.41388×10-12，
A16 = 7.48396×10-14，A18 = -8.14824×10-16
第12面
K = 0.0，A4 = -2.10209×10-4，A6 = -5.13296×10-6，A8 = 5.484×10-7，
A10 = -3.20947×10-8
第18面
K = 0.0，A4 = 2.92734×10-4，A6 = -2.03844×10-5，A8 = 2.33939×10-6，
A10 = -1.21562×10-7
第19面
K = 0.0，A4 = -1.94587×10-5，A6 = 7.09576×10-6，A8 = -1.82438×10-7，
A10 = 2.67843×10-9                                          。
【００５８】
「可変量」
短焦点端        中間焦点距離      長焦点端
f = 5.974        f = 10.190        f =17.366
A      0.600            4.360            12.418
B      9.526            4.980             2.361
C      1.000            1.000             1.000
D      4.372            9.812            12.429
E      3.132            2.238             2.240              。
【００５９】
「各条件のパラメータの値」
条件（１）  N32 - N33 = 0.258
条件（２）  ν33 -ν32 = 37.4
条件（３）  {(1/r31F)+(1/r33F)+(1/r33R)}×Y' = 2.23
条件（４）  LPN / L3 = 0.639                                  。
【００６０】
図１に実施例１のレンズ構成と広角端（上図）、中間焦点距離（中段図）、望遠端（下図）における各レンズ群の位置を示す。  
図１において、符号Ｉ〜ＩＶが順次、第レンズ群〜第４レンズ群を示し、符号Ｓは開口絞りを示す。また、符号板ＦＴは各種フィルタに等価な透明平行平板を示す。図２〜図４に於いても同様である。
【実施例２】
【００６１】
f = 5.97〜17.35，F = 2.89〜4.02，ω = 38.85〜14.82
面番号        R        D        Nd        νd          備考
01        30.783    1.20    1.84666    23.80      第1レンズ
02        20.000    4.04    1.77250    49.60      第2レンズ
03       195.272    可変(A)  
04*       33.137    1.04    1.83400    37.20      第3レンズ
05         5.622    3.66
06       -12.159    0.90    1.48749    70.20      第4レンズ
07        16.480    0.74  
08        16.657    2.15    1.84666    23.80      第5レンズ
09       -72.393    可変(B)
10        ∞(絞り)  可変(C)
11*        8.057    1.65    1.69100    54.80      第6レンズ
12       -51.023    1.62
13        25.556    2.97    1.84666    23.80      第7レンズ
14         5.000    1.58    1.51633    64.10      第8レンズ
15         7.002    0.12
16         7.441    1.73    1.48749    70.20      第9レンズ
17*      -30.003    可変(D)  
18*        7.506    2.42    1.58913    61.15      第10レンズ
19        12.526    可変(E)  
20          ∞      0.90    1.51680    64.20      各種フィルタ
21          ∞  
上記面番号中「＊」印を付した面は非球面である。
【００６２】
「非球面」  
第４面
K = 0.0，A4 = 1.45982×10-4，A6 = 1.91973×10-6，A8 = -3.960553×10-7，
A10 = 1.98770×10-8，A12 = -4.19184×10-10，A14 = 1.41321×10-12，
A16 = 7.41967×10-14，A18 = -7.96811×10-16
第11面
K = 0.0，A4 = -2.25487×10-4，A6 = -3.41814×10-6，A8 = 4.24876×10-7，
A10 = -3.16270×10-8
第17面
K = 0.0，A4 = 4.82802×10-4，A6 = -1.30163×10-5，A8 = 2.84611×10-6，
A10 = -1.10948×10-7
第18面
K = 0.0，A4 = -1.64380×10-4，A6 = 9.30665×10-6，A8 = -3.27824×10-7，
A10 = 5.70769×10-9                                                      。
【００６３】
「可変量」
短焦点端        中間焦点距離      長焦点端
f = 5.971        f = 10.186        f = 17.350
A        0.600            7.146            13.481
B        9.382            4.385             1.000
C        1.000            0.800             0.800
D        3.935            6.861            11.289
E        2.560            2.758             2.270                        。
【００６４】
「各条件のパラメータの値」
条件（１）  N32 - N33 = 0.330
条件（２）  ν33 -ν32 = 40.3
条件（３）  {(1/r31F)+(1/r33F)+(1/r33R)}×Y' = 2.19
条件（４）  LPN / L3 = 0.645                                              。
【００６５】
図２に、実施例２のレンズ構成と広角端（上図）、中間焦点距離（中段図）、望遠端（下図）における各レンズ群の位置を示す。  
【実施例３】
【００６６】
f = 5.98〜17.38，F = 2.84〜4.08，ω = 38.83〜14.94
面番号        R        D        Nd        νd          備考
01        30.011    1.20    1.84666    23.80        第1レンズ
02        20.000    0.42
03        20.327    3.79    1.77250    49.60        第2レンズ
04       122.719    可変(A)
05*       38.331    1.04    1.83481    42.70        第3レンズ
06               5.663    4.88  
07        -9.560    0.98    1.48749    70.20        第4レンズ
08        14.709    0.10  
09        14.861    2.25    1.90366    31.31        第5レンズ
10       -44.197    可変(B)
11        ∞(絞り)  可変(C)
12*              7.952    1.64          1.73400    51.50        第6レンズ
13       -63.075    1.10  
14        26.309    3.00    1.84666    23.80        第7レンズ
15         5.001    1.72    1.58913    61.20        第8レンズ
16         5.894    0.20  
17               6.876    1.76    1.48749    70.20        第9レンズ
18*      -29.623    可変(D)  
19*       13.117    2.22    1.49700    81.60        第10レンズ
20          ∞      可変(E)
21          ∞      0.90    1.51680    64.20        各種フィルタ
22          ∞      
上記面番号中「＊」印を付した面は非球面である。
【００６７】
「非球面」
第５面
K = 0.0，A4 = 2.07911×10-4，A6 = -3.56339×10-6，A8 = -1.94764×10-8，
A10 = 7.55632×10-9，A12 = -2.94766×10-10，A14 = 4.38582×10-12，
A16 = -1.24957×10-14，A18 = -1.76603×10-16
第12面
K = 0.0，A4 = -2.27270×10-4，A6 = -4.14175×10-6，A8 = 4.52158×10-7，
A10 = -2.88961×10-8
第18面
K = 0.0，A4 = 5.49045×10-4，A6 = -6.43555×10-6，A8 = 1.86841×10-6，
A10 = -1.00285×10-7
第19面
K = 0.0，A4 = 1.54198×10-5，A6 = 9.45191×10-6，A8 = -2.77995×10-7，
A10 = 4.37061×10-9                                              。
【００６８】
「可変量」
短焦点端        中間焦点距離      長焦点端
f = 5.978        f = 10.199        f = 17.380
A        0.600            7.746            14.536
B        9.246            3.344             1.014
C        0.800            1.400             0.800
D        3.819            6.564            12.074
E        3.131            3.518             2.039                。
【００６９】
「各条件のパラメータの値」
条件（１）  N32 - N33 = 0.258
条件（２）  ν33 -ν32 = 37.4
条件（３）  {(1/r31F)+(1/r33F)+(1/r33R)}×Y' = 2.33  
条件（４）  LPN / L3 = 0.609                                      。
【００７０】
図３に、実施例３のレンズ構成と広角端（上図）、中間焦点距離（中段図）、望遠端（下図）における各レンズ群の位置を示す。  
【実施例４】
【００７１】
f = 5.97〜17.37，F = 2.77〜4.14，ω = 38.83〜14.98
面番号        R        D        Nd        νd          備考
01        31.210    1.20    1.84666    23.80        第1レンズ
02        20.000    0.30
03        21.029    3.81    1.83481    42.70        第2レンズ
04       174.224    可変(A)  
05*       58.159    1.11    1.84666    23.80        第3レンズ
06         5.883    4.31  
07        -9.625    1.84    1.48749    70.20        第4レンズ
08        15.314    1.96    1.84666    23.80        第5レンズ
09       -27.380    可変(B)
10        ∞(絞り)  可変(C)
11*              7.385    1.90          1.67790    54.90        第6レンズ
12       -34.073    3.35
13       -40.426    0.80    1.84666    23.80        第7レンズ
14         5.001    1.72    1.60311    60.70        第8レンズ
15         8.642    0.17
16         7.854    1.56    1.67790    54.90        第9レンズ
17*      210.203    可変(D)
18*       11.329    2.72    1.58913    61.15        第10レンズ
19          ∞      可変(E)
20          ∞      0.90    1.51680    64.20        各種フィルタ
21          ∞    
上記面番号中「＊」印を付した面は非球面である。
【００７２】
「非球面」
第５面
K = 0.0，A4 = 1.56811×10-4，A6 = 2.12294×10-6，A8 = -3.98541×10-7，
A10 = 1.94205×10-8，A12 = -4.15052×10-10，A14 = 1.57096×10-12，
A16 = 7.57451×10-14，A18 = -8.67768×10-16
第11面
K = 0.0，A4 = -2.43739×10-4，A6 = 4.58973×10-8，A8 = -3.14606×10-7，
A10 = 1.03961×10-8
第17面
K = 0.0，A4 = 7.52428×10-4，A6 = 8.99571×10-6，A8 = 7.08199×10-7，
A10 = -2.14022×10-8
第18面
K = 0.0，A4 = 2.15365×10-5，A6 = 3.42576×10-6，A8 = -6.65305×10-8，
A10 = 7.88618×10-10                                                  。
【００７３】
「可変量」
短焦点端        中間焦点距離      長焦点端
f = 5.975        f = 10.191        f = 17.367
A      0.600            6.845            13.752
B      8.552            5.009             1.000
C      3.137            0.800             0.800
D      2.993            6.565            10.410
E      3.090            3.090             3.090                      。
【００７４】
「各条件のパラメータの値」
条件（１）  N32 - N33 = 0.244
条件（２）  ν33 -ν32 = 36.9
条件（３）  {(1/r31F)+(1/r33F)+(1/r33R)}×Y' = 2.12
条件（４）  LPN / L3 = 0.637                                          。
【００７５】
図４に、実施例４のレンズ構成と広角端（上図）、中間焦点距離（中段図）、望遠端（下図）における各レンズ群の位置を示す。  
最後に、図１７および図１８を参照して、情報装置の実施の１形態を説明する。  
この実施の形態において、情報装置は「携帯情報端末装置」として実施されている。
【００７６】
図１７、図１８に示すように、携帯情報端末装置３０は撮影レンズ３１と受光素子（エリアセンサ）４５を有し、撮影レンズ３１による「撮影対象物の像」を受光素子４５上に結像させて受光素子４５により読み取るように構成されている。
【００７７】
撮影レンズ３１としては請求項１〜１７の任意の１に記載されたもの、具体的には、例えば上記実施例１〜４のうちの何れかが用いられる。また、受光素子４５としては、例えば受光領域の対角長：９．１ｍｍ、画素ピッチ：２．３５μｍ、画素数：略７００万画素のＣＣＤエリアセンサや、受光領域の対角長：９．１ｍｍ、画素ピッチ：２μｍ、画素数：略１０００万画素のＣＣＤエリアセンサ等を使用できる。
【００７８】
図１８に示すように、受光素子４５からの出力は中央演算装置４０の制御を受ける信号処理装置４２によって処理されてデジタル情報に変換される。信号処理装置４２によってデジタル化された画像情報は、中央演算装置４０の制御を受ける画像処理装置４１において所定の画像処理を受けた後、半導体メモリ４４に記録される。液晶モニタ３８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４４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４４に記録した画像は通信カード４３等を使用して外部へ送信することも可能である。
【００７９】
図１７（ａ）に示すように、撮影レンズ３１は装置の携帯時には「沈胴状態」にあり、ユーザが電源スイッチ３６を操作して電源を入れると図１７（ｂ）に示すように、鏡胴が繰り出される。このとき、鏡胴内部でズームレンズの各群は、例えば「短焦点端の配置」となっており、ズームレバー３４を操作することで各群の配置が変化し、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３３も撮影レンズ３１の画角の変化に連動して変倍する。
【００８０】
シャッタボタン３５の半押しによりフォーカシングがなされる。フォーカシングは第２レンズ群または第４レンズ群の移動、もしくは、受光素子４５の移動によって行うことができる。シャッタボタン３５をさらに押し込むと撮影がなされ、その後は既述の処理がなされる。
【００８１】
半導体メモリ４４に記録した画像を液晶モニタ３８に表示したり、通信カード４３等を使用して外部へ送信したりする際は操作ボタン３７の走査により行う。半導体メモリ４４および通信カード等４３は、それぞれ専用または汎用のスロット３９Ａ、３９Ｂに挿入して使用される。
【００８２】
なお、撮影レンズ３１が沈胴状態にあるとき、ズームレンズの各群は必ずしも光軸上に並んでいなくても良い。例えば、第３レンズ群が光軸上から退避して「他のレンズ群と並列に収納」されるような機構とすれば情報装置のさらなる薄型化を実現できる。
【００８３】
以上に説明したような携帯情報端末装置には実施例１〜４のズームレンズを撮影レンズ３１として使用することができ、５００万画素〜１０００万画素クラスの受光素子を使用した高画質で小型の携帯情報端末装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】実施例１のレンズ構成と各レンズ群の移動を示す図である。
【図２】実施例２のレンズ構成と各レンズ群の移動を示す図である。
【図３】実施例３のレンズ構成と各レンズ群の移動を示す図である。
【図４】実施例４のレンズ構成と各レンズ群の移動を示す図である。
【図５】実施例１の短焦点端における収差を示す図である。
【図６】実施例１の中間焦点距離における収差を示す図である。
【図７】実施例１の望遠端における収差を示す図である。
【図８】実施例２の短焦点端における収差を示す図である。
【図９】実施例２の中間焦点距離における収差を示す図である。
【図１０】実施例２の望遠端における収差を示す図である。
【図１１】実施例３の短焦点端における収差を示す図である。
【図１２】実施例３の中間焦点距離における収差を示す図である。
【図１３】実施例３の望遠端における収差を示す図である。
【図１４】実施例４の短焦点端における収差を示す図である。
【図１５】実施例４の中間焦点距離における収差を示す図である。
【図１６】実施例４の望遠端における収差を示す図である。
【図１７】情報装置の実施の１形態を説明するための図である。
【図１８】図１７の情報装置のシステムを説明するための図である。
【符号の説明】
【００８５】
Ｉ      第１レンズ群
ＩＩ    第２レンズ群
ＩＩＩ  第３レンズ群
ＩＶ    第４レンズ群
Ｓ      開口絞り
【図１】
2006126741.tif 000003
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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