(57)【要約】【課題】  簡素な構成でありながらズーム比が大きく、しかも全長の変化がない高性能な小型ズームレンズを提供する。【解決手段】  物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有し、絞りを含む第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とから構成し、第１レンズ群Ｇ１が１枚の負レンズＬ１で構成され、第２レンズ群Ｇ２が、物体側から順に１枚の正レンズＬ２と１枚の負レンズＬ３で構成され、第３レンズ群Ｇ３が１枚の正レンズＬ４で構成され、変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１は固定され、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３が光軸方向に移動するように構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有し、絞りを含む第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とから構成され、
前記第１レンズ群が１枚の負レンズで構成され、前記第２レンズ群が、物体側から順に１枚の正レンズと１枚の負レンズで構成され、前記第３レンズ群が１枚の正レンズで構成され、
変倍に際し、前記第１レンズ群は固定され、前記第２レンズ群と第３レンズ群が光軸方向に移動することを特徴とする小型ズームレンズ。
【請求項２】
請求項１記載の小型ズームレンズにおいて、
前記第１レンズ群を構成する負レンズが、少なくとも１面の非球面を有し、かつ物体側に曲率の大きい方の面を向けたメニスカスレンズであり、
前記第２レンズ群を構成する正レンズが、少なくとも１面の非球面を有し、前記第２レンズ群を構成する負レンズが、少なくとも１面の非球面を有し、
前記第３レンズ群を構成する正レンズが、結像面側に曲率の大きい方の面を向けている構成を有することを特徴とする小型ズームレンズ。
【請求項３】
請求項１又は２記載の小型ズームレンズにおいて、
下記条件式（１）：
２．５＜｜Ｆ１｜／Ｆｗ＜３．０・・・（１）
但し、
Ｆ１：第１レンズ群の焦点距離（ｍｍ）、
Ｆｗ：広角端におけるレンズ全系の焦点距離（ｍｍ）
を満足することを特徴とする小型ズームレンズ。
【請求項４】
請求項１〜３いずれかに記載の小型ズームレンズにおいて、
下記条件式（２）：
１．０＜｜Ｆ２｜／Ｆｗ＜１．５・・・（２）
但し、
Ｆ２：第２レンズ群の焦点距離（ｍｍ）、
Ｆｗ：広角端におけるレンズ全系の焦点距離（ｍｍ）
を満足することを特徴とする小型ズームレンズ。
【請求項５】
請求項１〜４いずれかに記載の小型ズームレンズにおいて、
前記第２レンズ群を構成する正レンズが両凸レンズであり、
前記第２レンズ群を構成する負レンズが負メニスカスレンズであり、
前記第３レンズ群を構成する正レンズが正メニスカスレンズである構成を有することを特徴とする小型ズームレンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話などに組み込まれる小型の固体撮像素子を用いたデジタルカメラなどに用いることができる小型ズームレンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話や携帯情報端末にＣＣＤやＣＭＯＳなどの固体撮像素子を用いたコンパクトなデジタルカメラやデジタルビデオカメラが内蔵されるようになってきている。また、デジタルビデオカメラを内蔵した監視カメラも小型化が進んでいる。これらのカメラには小型の固体撮像素子に適した小型の光学系が必要であり、できれば結像位置を同一面に保ったままレンズ全体の焦点距離を連続的に変化させる構造のズームレンズであると便利である。
【０００３】
レンズ枚数の少ない簡素な構成の小型ズームレンズとして、例えば特許文献１〜４に開示されているように、物体側から順に、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レンズ群とからなる３成分ズームレンズが知られている。
【特許文献１】特開平５−３２３１９０号公報
【特許文献２】特開平１１−２３７５４９号公報
【特許文献３】特開２００２−５５２７８
【特許文献４】特開２００３−１７７３１５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の３成分ズームレンズは、それぞれ問題点を有している。例えば、特許文献１で開示されたズームレンズは、それぞれのレンズ群を１枚のレンズで構成し、簡素な構成であるが、ズーム比が２倍に達せず、ズームレンズとしての性能が不十分である。また、特許文献２で開示されているズームレンズは電子スチルカメラ用であり、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が１３ｍｍ以上あり、携帯電話などに組み込めるほど小型化が達成されていない。特許文献３で開示されているズームレンズは、それぞれのレンズ群を１枚のレンズで構成し、比較的小型でズーム比も大きいが、ズーム比を大きくするために第１レンズ群と第２レンズとが移動するため、全長の変化があり、携帯機器に組み込むことが困難であるという問題点がある。特許文献４で開示されているズームレンズは、第１レンズ群と第３レンズ群をそれぞれ１枚のレンズで構成し、第２レンズ群を正負の２枚のレンズで構成し、比較的小型でズーム比も大きいが、やはり第１レンズ群と第２レンズ群とが移動するため、全長の変化があるという問題点がある。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、簡素な構成でありながらズーム比が大きく、しかも全長の変化がない高性能な小型ズームレンズを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は、第１に、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有し、絞りを含む第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とから構成され、前記第１レンズ群が１枚の負レンズで構成され、前記第２レンズ群が、物体側から順に１枚の正レンズと１枚の負レンズで構成され、前記第３レンズ群が１枚の正レンズで構成され、変倍に際し、前記第１レンズ群は固定され、前記第２レンズ群と第３レンズ群が光軸方向に移動することを特徴とする小型ズームレンズを提供する。
【０００７】
この３成分ズームレンズは、第１レンズ群と第３レンズ群がそれぞれ１枚のレンズで構成され、第２レンズ群が２枚のレンズで構成された３群４枚構成であり、簡素な構成である。また、第１レンズ群が固定され、第２レンズ群と第３レンズ群が移動するため、全長の変化がない。更に、第１レンズ群を１枚の負レンズで、第２レンズ群を正負２枚のレンズで、第３レンズ群を１枚の正レンズで構成することにより、収差を良好に補正しながらズーム比を大きくすることが可能である。
【０００８】
本発明は、第２に、上記第１の小型ズームレンズにおいて、前記第１レンズ群を構成する負レンズが、少なくとも１面の非球面を有し、かつ物体側に曲率の大きい方の面を向けたメニスカスレンズであり、前記第２レンズ群を構成する正レンズが、少なくとも１面の非球面を有し、前記第２レンズ群を構成する負レンズが、少なくとも１面の非球面を有し、前記第３レンズ群を構成する正レンズが、結像面側に曲率の大きい方の面を向けている構成を有することを特徴とする小型ズームレンズを提供する。
このような構成とすることにより、ズーム比を大きくしても各種の収差を良好に補正することができる。
【０００９】
本発明は、第３に、上記第１又は２の小型ズームレンズにおいて、下記条件式（１）：
２．５＜｜Ｆ１｜／Ｆｗ＜３．０・・・（１）
但し、Ｆ１：第１レンズ群の焦点距離（ｍｍ）、Ｆｗ：広角端におけるレンズ全系の焦点距離（ｍｍ）を満足することを特徴とする小型ズームレンズを提供する。
条件式（１）を満足することによって、第１レンズ群の屈折力を適切にし、各種の収差を良好に補正しながら小型化を達成することができる。
【００１０】
本発明は、第４に、上記第１〜３いずれかの小型ズームレンズにおいて、下記条件式（２）：
１．０＜｜Ｆ２｜／Ｆｗ＜１．５・・・（２）
但し、Ｆ２：第２レンズ群の焦点距離（ｍｍ）、Ｆｗ：広角端におけるレンズ全系の焦点距離（ｍｍ）を満足することを特徴とする小型ズームレンズを提供する。
条件式（２）を満足することによって、第２レンズ群の屈折力を適切にして、各種の収差を良好に補正しながら小型化を達成することができる。
【００１１】
本発明は、第５に、上記第１〜４いずれかの小型ズームレンズにおいて、前記第２レンズ群を構成する正レンズが両凸レンズであり、前記第２レンズ群を構成する負レンズが負メニスカスレンズであり、前記第３レンズ群を構成する正レンズが正メニスカスレンズである構成を有することを特徴とする小型ズームレンズを提供する。
このような構成とすることにより、ズーム比を大きくしても各種の収差を良好に補正することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の小型ズームレンズの実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
図１に、本発明の小型ズームレンズの実施例のレンズ断面図を示す。図２に、変倍時のレンズ群の配置を示す。図３に、実施例の非点収差図と歪曲収差図を示す。
【００１３】
各レンズ断面図において、Ｒｉ（ｉは１からの整数）で示される符号は、物体側から結像面側に向かって順にレンズ面番号を示し、Ｄｉ（ｉは１からの整数）で示される符号は、物体側から結像面側に向かって順に主光線軸におけるレンズの中心厚及びレンズ間の空気間隔（ｍｍ）を示す。Ｇ１は第１レンズ群、Ｇ２は第２レンズ群、Ｇ３は第３レンズ群を示す。非点収差図においては、サジタル（Ｓ）像面及びタンジェンシャル（Ｔ）像面に対する収差が示されている。なお、歪曲収差図におけるωは半画角を示す。
【００１４】
本発明の小型ズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ1と、正の屈折力を有し、絞りを含む第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とから構成され、第１レンズ群Ｇ１が１枚の負の屈折力を有する第１レンズＬ１で構成され、第２レンズ群Ｇ２が、物体側から順に１枚の正の屈折力を有する第２レンズＬ２と１枚の負の屈折力を有する第３レンズＬ３で構成され、第３レンズ群Ｇ３が１枚の正の屈折力を有する第４レンズＬ４から構成されている３群４枚構成のズームレンズである。
【００１５】
図２に示すように、本発明の小型ズームレンズは、第１レンズ群Ｇ１が固定され、第２レンズ群Ｇ２が、広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１との間隔が減少するように第１レンズ群Ｇ１に向かって光軸方向に大きく移動し、第３レンズ群Ｇ３が、広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍に際し、第２レンズ群Ｇ２との間隔が増大するように結像面側に向かって光軸方向に少し移動するように構成されている。
【００１６】
広角端（Ｗ）におけるレンズ群の位置は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とが離れ、第２レンズ群Ｇ２が第３レンズ群Ｇ３に近接している。中間位置（Ｍ）におけるレンズ群の位置は、第２レンズ群Ｇ２が、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３のほぼ中間位置にある。望遠端（Ｔ）におけるレンズ群の位置は、第１レンズ群Ｇ１に第２レンズ群Ｇ２が接近し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が大きくなっている。
【００１７】
第１レンズ群Ｇ１を構成する負の屈折力を有する第１レンズＬ1は、少なくとも１面の非球面を有するメニスカスレンズであり、かつ結像面側に向いた面Ｒ２の曲率より物体側に向いた面Ｒ１の曲率の方が大きい。
第１レンズＬ１をこのような構成とすることにより、非点収差と球面収差の補正を良好にできると共に、ズーミング時の非点収差の移動量を少なくすることができる。
【００１８】
第２レンズ群Ｇ２を構成する正の屈折力を有する第２レンズＬ２は、少なくとも１面の非球面を有する両凸レンズであり、第２レンズ群Ｇ２を構成する負の屈折力を有する第３レンズＬ３は、少なくとも１面の非球面を有する負メニスカスレンズである。
【００１９】
絞りと共に移動する第２レンズ群Ｇ２を構成する２枚のレンズＬ２、Ｌ３を非球面化することにより、ズーミング時に、非点収差と球面収差を良好に補正しながら、正負２枚の組み合わせにより色収差を良好に補正することが可能となる。
【００２０】
また、第３レンズ群Ｇ３を構成する正の屈折力を有する第４レンズＬ４は、物体側に向いた面Ｒ８の曲率より結像面側に向いた面Ｒ９の曲率の方が大きい正メニスカスレンズである。
第４レンズＬ４をこのように構成することにより、各種の収差を良好に補正することができる。
【００２１】
本発明の小型ズームレンズは、下記条件式（１）：
２．５＜｜Ｆ１｜／Ｆｗ＜３．０・・・（１）
を満足することが好ましい。但し、Ｆ１は第１レンズ群の焦点距離（ｍｍ）、Ｆｗは広角端におけるレンズ全系の焦点距離（ｍｍ）である。
【００２２】
この条件式（１）は、第１レンズ群Ｇ１の屈折力を適切にするための条件を示している。上限を超えて第１レンズ群Ｇ１の屈折力が小さくなりすぎると、全系の小型化が困難になる場合があり、下限を超えて第１レンズ群の屈折力が大きくなりすぎると、各種の収差の補正が困難になる場合がある。
【００２３】
また、本発明の小型ズームレンズは、下記条件式（２）：
１．０＜｜Ｆ２｜／Ｆｗ＜１．５・・・（２）
を満足することが好ましい。但し、Ｆ２は第２レンズ群の焦点距離（ｍｍ）、Ｆｗは広角端におけるレンズ全系の焦点距離（ｍｍ）である。
【００２４】
この条件式（２）は、第２レンズ群Ｇ２の屈折力を適切にするための条件を示している。上限を超えて第２レンズ群Ｇ２の屈折力が小さくなりすぎると、第２レンズ群Ｇ２の移動量が大きくなり、全系の小型化が困難となる場合があり、下限を超えて第２レンズ群Ｇ２の屈折力が大きくなりすぎると、各種の収差の補正が困難となる場合がある。
【００２５】
本発明の小型ズームレンズは、３群４枚の簡素な構成である上、ズーム比を大きくすることができる。また、第１レンズ群が固定されているため、変倍時に全長の変化がない。そのため、携帯電話や携帯情報端末、監視カメラなどに容易に組み込むことができる。また、第１レンズ群は、通常、大きく、重くなるが、本発明の小型ズームレンズでは第１レンズ群を固定し、小さく、軽い第２レンズ群と第３レンズ群を移動させているため、これらを動かすアクチュエーターも小型化が可能である。
【実施例】
【００２６】
表１に実施例１の設計データを示す。表１には、図１に示すレンズ断面図における各レンズ面Ｒｉの曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚及び各レンズ間の空気間隔Ｄｉ（ｍｍ）、物体側より結像面側へ順にｉ番目の光学材料のｄ線に対する屈折率Ｎｄとアッベ数Ｖｄが示されている。また、表２に下記非球面式における非球面係数のｋ、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を示す。表３に実施例の仕様データを示す。
【数１】
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但し、ｚは曲面の座標値、ｒは光軸と直交する方向における光軸からの距離、ｃはレンズ頂点における曲率、ｋ、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０はそれぞれ非球面係数である。
【表１】
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【表２】
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【表３】
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【００２７】
実施例の小型ズームレンズは、条件式（１）及び（２）を満足している。実施例の小型ズームレンズは、４枚のレンズの光学面が全て非球面化された３群４枚構成の簡素な構成のズームレンズである。ズーム比が２．３倍を超える高ズーム比を有し、全長が約１３ｍｍ、直径が４〜５ｍｍであり、小型化が達成されている。第１レンズ群が固定されているため、ズーミング時に全長の変化はない。また、収差図に示すように、非点収差と歪曲収差がよく補正され、良好な光学性能を有している。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の小型ズームレンズは、例えば携帯電話や携帯情報端末などに組み込まれるデジタルカメラやデジタルビデオカメラの光学系に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の小型ズームレンズの実施例のレンズ断面図である。
【図２】本発明の小型ズームレンズの実施例の変倍時のレンズ群の配置を示す断面図である。
【図３】実施例の非点収差図と歪曲収差図である。
【符号の説明】
【００３０】
Ｇ１：第１レンズ群、Ｇ２：第２レンズ群、Ｇ３：第３レンズ群、Ｌ１：第１レンズ、Ｌ２：第２レンズ、Ｌ３：第３レンズ、Ｌ４：第４レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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