(57)【要約】【目的】正・負・正の３群３枚構成のズームレンズにおいて、小型化、軽量化および低コスト化を図りつつ、諸収差を良好に補正する。【構成】物体側から順に、正の第１レンズ群（Ｌ１）、負の第２レンズ群（Ｌ２と絞り３）、正の第３レンズ群（Ｌ３）を配設してなり、ズーミング時に、第１レンズ群および第２レンズ群を光軸に沿って移動させて全系の焦点距離を変化させるとともに、条件式（１）〜（３）を満足する。合焦は第１レンズ群により行う。少なくとも第１レンズ群、第２レンズ群を構成するレンズをプラスチックレンズとする。（１）ＬＴＬ＜３．３，（２）２．２＜ｆ１／ｆ３＜３．０，（３）０．５５＜｜ｆ２／ｆ３｜＜０．８５、但し、ＬＴＬ：ズーム全域における最大共役距離を広角端における焦点距離で除した値、ｆ１：第１レンズ群の焦点距離、ｆ２：第２レンズ群の焦点距離、ｆ３：第３レンズ群の焦点距離【選択図】        図１
2004325798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、正の屈折力を有する１枚のレンズからなる第１レンズ群、負の屈折力を有する１枚のレンズと絞りからなる第２レンズ群、および正の屈折力を有する１枚のレンズからなる第３レンズ群を配設してなり、ズーミングに際して、前記第１レンズ群および前記第２レンズ群を光軸に沿って移動させることにより全系の焦点距離を変化させ、下記条件式（１）〜（３）を満足してなることを特徴とする小型軽量ズームレンズ。
ＬＴＬ  ＜  ３．３  ・・・（１）
２．２  ＜ｆ１／ｆ３  ＜  ３．０  ・・・（２）
０．５５  ＜  ｜ｆ２／ｆ３｜  ＜０．８５  ・・・（３）
ただし、
ＬＴＬ：ズーム全域における最大共役距離を広角端における焦点距離で除した値
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
【請求項２】
前記第１レンズ群によりフォーカシングを行い、下記条件式（４）を満足してなることを特徴とする請求項１記載の小型軽量ズームレンズ。
ｆ１／Ｆｗ  ＞  １．５  ・・・（４）
ただし、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
【請求項３】
前記第１レンズ群および前記第２レンズ群を構成するレンズはプラスチックレンズからなることを特徴とする請求項１または２記載の小型軽量ズームレンズ。
【請求項４】
前記第１レンズ群、前記第２レンズ群、および前記第３レンズ群を構成するレンズはプラスチックレンズからなることを特徴とする請求項１または２記載の小型軽量ズームレンズ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型かつ軽量なズームレンズに関し、特に、ＣＣＤあるいはＣＭＯＳ等の撮像素子を用いたデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、携帯端末用カメラ、および監視カメラ等に好適に用いられる３群３枚構成のズームレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＣＣＤあるいはＣＭＯＳ等の撮像素子を用いたデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、携帯端末用カメラ、および監視カメラ等に用いるズームレンズは、小型化、軽量化および低コスト化という要求があり、このような要求に応えるための技術が種々開示されている。
【０００３】
例えば、このようなズームレンズとして、２群２枚構成のズームレンズ（例えば、特許文献１、特許文献２、および特許文献３参照）、２群３枚構成のズームレンズ（例えば、特許文献４および特許文献５参照）、３群３枚構成のズームレンズ（例えば、特許文献６参照）、３群５枚構成のズームレンズ（例えば、特許文献７参照）等が知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−１６４９６５号公報
【特許文献２】
特開平７−２８１０９３号公報
【特許文献３】
特開平９−１８４９７９号公報
【特許文献４】
特開平６−１４８５１８号公報
【特許文献５】
特開平１１−２３９６６号公報
【特許文献６】
特開平５−３２３１９０号公報
【特許文献７】
特開平１２−３３００１９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の２群２枚構成、２群３枚構成、３群３枚構成のズームレンズでは、小型化、軽量化という要求に応えることはできるものの、軸上色収差、像面湾曲、歪曲収差等の諸収差の補正に関してさらなる改良の余地があった。
また、上記従来の３群５枚構成のズームレンズでは、レンズ枚数が多くなり、小型かつ軽量なズームレンズとは言い難かった。
【０００６】
ところで、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を用いたデジタルスチルカメラ等に用いられるズームレンズでは、光線の射出角度を小さくして、レンズ最終面から結像面に入射する光線の角度が光軸に対して平行に近くなるようにする必要がある。
【０００７】
また、沈胴機構を有する場合には、沈胴長を短くすることにより小型化を図ることができる。
【０００８】
本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、３群３枚構成のズームレンズにおいて、小型化、軽量化および低コスト化を図りつつ、諸収差を良好に補正することが可能なズームレンズを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る小型軽量ズームレンズは、上述した目的を達成するため、以下の構成を備えている。
【００１０】
すなわち、本発明に係る小型軽量ズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する１枚のレンズからなる第１レンズ群、負の屈折力を有する１枚のレンズと絞りからなる第２レンズ群、および正の屈折力を有する１枚のレンズからなる第３レンズ群を配設してなり、ズーミングに際して、前記第１レンズ群および前記第２レンズ群を光軸に沿って移動させることにより全系の焦点距離を変化させ、下記条件式（１）〜（３）を満足してなることを特徴とするものである。
ＬＴＬ  ＜  ３．３  ・・・（１）
２．２  ＜ｆ１／ｆ３  ＜  ３．０  ・・・（２）
０．５５  ＜  ｜ｆ２／ｆ３｜  ＜０．８５  ・・・（３）
ただし、
ＬＴＬ：ズーム全域における最大共役距離を広角端における焦点距離で除した値
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
【００１１】
また、前記小型軽量ズームレンズにおいて、前記第１レンズ群によりフォーカシングを行い、下記条件式（４）を満足してなることが好ましい。
ｆ１／Ｆｗ  ＞  １．５  ・・・（４）
ただし、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
【００１２】
また、前記小型軽量ズームレンズにおいて、前記第１レンズ群および前記第２レンズ群を構成するレンズはプラスチックレンズからなることが好ましく、さらに前記第１レンズ群、前記第２レンズ群、および前記第３レンズ群を構成するレンズの全てがプラスチックレンズからなることが一層好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す具体的な実施例を参照して、本発明に係る小型軽量ズームレンズの実施形態を説明する。図１は、本発明の実施形態に係るズームレンズ（実施例１のものを代表させて示している）のレンズ構成図である。
【００１４】
本発明の実施形態に係るズームレンズは、図１に示すように、物体側から順に、両凸の第１レンズＬ１からなる第１レンズ群、両凹の第２レンズＬ２と絞り３からなる第２レンズ群、および両凸の第３レンズＬ３からなる第３レンズ群を配設してなる。
【００１５】
このズームレンズは、第１レンズ群（第１レンズＬ１）および第２レンズ群（第２レンズＬ２および絞り３）を光軸Ｘに沿って移動させることにより、広角から望遠に向かって変倍するとともに、第１レンズ群（第１レンズＬ１）を光軸Ｘに沿って移動させることにより、フォーカシングを行うようになっている。なお、図１の下段に、変倍に伴う第１レンズ群（第１レンズＬ１）および第２レンズ群（第２レンズＬ２および絞り３）の移動軌跡を示している。
また、第２レンズ群（第２レンズＬ２および絞り３）と結像面（ＣＣＤ撮像面）１上の結像位置Ｐとの間には平行平面板（カバーガラス等）２が配されている。
【００１６】
このように、本実施形態に係るズームレンズでは、第３レンズＬ３を繰り出して焦点調節を行うのではなく、正レンズである第１レンズＬ１のみを光軸に沿って移動させて焦点調節を行うことにより、ペッツバール和の変動を小さく抑えることができる。
また、第２レンズＬ２および絞り３を第２レンズ群として一体に移動させているので、明るいレンズ系とすることができる。
【００１７】
このズームレンズは、下記の条件式（１）〜（３）を満足し、さらに条件式（４）を満足することが好ましい。
ＬＴＬ  ＜  ３．３  ・・・（１）
２．２  ＜ｆ１／ｆ３  ＜  ３．０  ・・・（２）
０．５５  ＜  ｜ｆ２／ｆ３｜  ＜０．８５  ・・・（３）
ｆ１／Ｆｗ  ＞  １．５  ・・・（４）
ただし、
ＬＴＬ：ズーム全域における最大共役距離を広角端における焦点距離で除した値
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
【００１８】
次に、条件式（１）〜（４）の意義について説明する。
条件式（１）は、ズーム全域における最大共役距離を広角端における焦点距離で除した値ＬＴＬを規定することにより、光線の射出角度を小さくして、レンズ最終面から結像面に入射する光線の角度が光軸に対して平行に近くなるようにし、また沈胴機構の沈胴長を短くし、さらに諸収差を良好に補正するための条件式である。この条件式（１）において、ＬＴＬの値が上限を超えると、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子へ入射する光線量が減少して好ましくなく、また沈胴機構の沈胴長が長くなって小型化の要請に反し、さらに良好な像を得ることができなくなる。
【００１９】
条件式（２）は、第１レンズ群（第１レンズＬ１）の焦点距離ｆ１と第３レンズ群（第３レンズＬ３）の焦点距離ｆ３の比ｆ１／ｆ３を規定することにより、条件式（１）を満足させた場合に、ズーミングに伴う軸上色収差、像面湾曲、および歪曲収差を良好に補正するための条件式である。この条件式（２）において、ｆ１／ｆ３の値が条件式の範囲を超えると、ズーミングに伴う軸上色収差、像面湾曲、および歪曲収差を良好に補正することができず、良好な像を得ることができなくなる。
【００２０】
条件式（３）は、第２レンズ群（第２レンズＬ２）の焦点距離ｆ２と第３レンズ群（第３レンズＬ３）の焦点距離ｆ３の比ｆ２／ｆ３の絶対値を規定することにより、条件式（１）を満足させた場合に、ズーミングに伴うパワー配分を適切に保つための条件式である。この条件式（３）において、ｆ２／ｆ３の絶対値が上限を超えると、ズーミングに伴う第１レンズ群（第１レンズＬ１）および第２レンズ群（第２レンズＬ２）の移動量が大きくなり、小型化という要請に反してしまう。一方、ｆ２／ｆ３の絶対値が下限を超えると、バックフォーカスが長くなりすぎて、小型化という要請に反してしまう。
【００２１】
条件式（４）は、第１レンズ群（第１レンズＬ１）の焦点距離ｆ１と広角端における全系の焦点距離ｆｗの比ｆ１／ｆｗを規定することにより、合焦に伴う諸収差の変動を抑えるための条件式である。この条件式（４）において、ｆ１／ｆｗの値が下限を超えると、合焦に伴う諸収差の変動を抑えることができずに、良好な像を得ることができなくなる。これは、特に合焦レンズ（本実施形態では第１レンズＬ１）のパワーが小さいときに顕著となる。
【００２２】
また、このズームレンズにおいて、少なくともズーミングに際して移動する第１レンズＬ１および第２レンズＬ２をプラスチックレンズとすることが好ましく、さらに全てのレンズをプラスチックレンズとすることがより一層好ましい。
【００２３】
このように、本実施形態に係るズームレンズでは、第１レンズＬ１および第２レンズＬ２をプラスチックレンズとすることにより、レンズの駆動機構に対する負荷が小さくなるので駆動モータを小型化することができ、レンズ系全体の小型化および軽量化に寄与することができる。さらに全てのレンズをプラスチックレンズとすることにより、さらなる軽量化を図ることができる。
【００２４】
【実施例】
＜実施例１＞
実施例１に係るズームレンズの構成を図１に示す。このズームレンズの構成は実施形態として説明した通りである。
本実施例において、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、および第３レンズＬ３はプラスチックレンズからなり、各レンズ面は、それぞれ下記非球面式で表される非球面とされている。
【００２５】
【数１】
2004325798.tif 000003
【００２６】
なお、本実施例および以下の実施例における各数値は、広角端における全系の焦点距離を１００として規格化されている。
下記表１上段に、本実施例のズームレンズを構成する各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔（以下、これらを総称して軸上面間隔という）Ｄ、各レンズのｅ線における屈折率Ｎおよびｄ線におけるアッベ数νの値を示す。
【００２７】
また、表１中段に、広角端および望遠端各位置における、焦点距離ｆ、Ｆｎｏ．を示すとともに、倍率、レンズ系の最大全長の値を示す。さらに、表１下段に、上記条件式（１）〜（４）に対応する値を示す。
表１から明らかなように、本実施例は上記条件式（１）〜（４）を全て満足する。
【００２８】
【表１】
2004325798.tif 000004
【００２９】
下記表２に、本実施例の各非球面に関する各定数Ｋ、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０の値を示す。
【００３０】
【表２】
2004325798.tif 000005
【００３１】
＜実施例２＞
実施例２に係るズームレンズは、実施例１と略同様の構成とされており、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、および第３レンズＬ３はプラスチックレンズからなり、各レンズ面は、それぞれ上記非球面式で表される非球面とされている。
【００３２】
下記表３の上段に、このズームレンズの各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レンズの軸上面間隔Ｄ、各レンズのｅ線における屈折率Ｎおよびｄ線におけるアッベ数νの値を示す。
また、表３中段に、広角端および望遠端各位置における、焦点距離ｆ、Ｆｎｏ．を示すとともに、倍率、レンズ系の最大全長の値を示す。さらに、表３下段に、上記条件式（１）〜（３）に対応する値を示す。
【００３３】
表３から明らかなように、本実施例は上記条件式（１）〜（３）を全て満足する。
【００３４】
【表３】
2004325798.tif 000006
【００３５】
下記表４に、本実施例の各非球面に関する各定数Ｋ、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０の値を示す。
【００３６】
【表４】
2004325798.tif 000007
【００３７】
図２〜５は、上記実施例１および実施例２に係るズームレンズの広角端および望遠端における諸収差（球面収差、非点収差、ディストーションおよびコマ収差）を示す収差図である。なお、各球面収差図には、波長４２０ｎｍ、５４０ｎｍ、６８０ｎｍに対する収差が示されており、各非点収差図には、サジタル像面およびタンジェンシャル像面において、それぞれ波長４２０ｎｍ、５４０ｎｍ、６８０ｎｍに対する収差が示されている。また、各ディストーションおよび各コマ収差図には、波長５４０ｎｍに対する収差が示されている。
【００３８】
これらの収差図から明らかなように、上述した各実施例のズームレンズによれば、ズーム領域の全体に亘って良好な収差補正がなされる。
なお、本発明に係るズームレンズとしては種々の態様の変更が可能であり、例えば各レンズの形状および非球面の形状は適宜選択し得る。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のズームレンズによれば、３群３枚構成という簡易な構成でありながら、所定の条件式を満足することにより、諸収差を良好に補正しつつ、小型化、軽量化および低コスト化という要求を十分に満足することが可能となる。
【００４０】
また、物体側に配設された第１レンズ群によりフォーカシングを行うことにより、ペッツバール和の変動を小さく抑えることが可能となる。この場合、所定の条件式を満足することにより、合焦に伴う諸収差の変動を小さく抑えることができる。
【００４１】
また、プラスチックレンズを用いることにより、さらなる小型化および軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係るズームレンズのレンズ構成図
【図２】本発明の実施例１に係るズームレンズの広角端における収差図（球面収差、非点収差、ディストーション、コマ収差）
【図３】本発明の実施例１に係るズームレンズの望遠端における収差図（球面収差、非点収差、ディストーション、コマ収差）
【図４】本発明の実施例２に係るズームレンズの広角端における収差図（球面収差、非点収差、ディストーション、コマ収差）
【図５】本発明の実施例２に係るズームレンズの望遠端における収差図（球面収差、非点収差、ディストーション、コマ収差）
【符号の説明】
Ｌ１〜Ｌ３      レンズ
Ｒ１〜Ｒ９      レンズ等の面の曲率半径
Ｄ１〜Ｄ９      レンズ等の面間隔（レンズ厚）
Ｘ              光軸
Ｐ              結像位置
１              結像面
２              平行平面板
３              絞り
【図１】
2004325798.tif 000008
【図２】
2004325798.tif 000009
【図３】
2004325798.tif 000010
【図４】
2004325798.tif 000011
【図５】
2004325798.tif 000012