(57)【要約】【課題】  物体側から順に、負の第１レンズ群と、正の第２レンズ群とからなり、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔を変化させて変倍する変倍光学系において、小型で高性能な変倍光学系を得る。【解決手段】  第１レンズ群が負単レンズからなり、第２レンズ群が２枚の単レンズからなり、次の条件式（１）及び（２）を満足する変倍光学系。（１）１．２＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜１．５（２）０．２＜ｄ２／ｆｗ＜０．６但し、ｆ１：第１レンズ群の焦点距離、ｆw：短焦点距離端での全系の焦点距離、ｄ２：第２レンズ群の物体側の単レンズの像側の面から像側の単レンズの物体側の面までの光軸上の距離。【選択図】  図１
2005308905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、負のパワーの第１レンズ群と、正のパワーの第２レンズ群とからなり、上記第１レンズ群と第２レンズ群の間隔を変化させて変倍する変倍光学系において、
第１レンズ群が負単レンズからなり、第２レンズ群が２枚の単レンズからなり、
次の条件式（１）及び（２）を満足することを特徴とする変倍光学系。
（１）１．２＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜１．５
（２）０．２＜ｄ２／ｆｗ＜０．６
但し、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離、
ｆｗ：短焦点距離端での全系の焦点距離、
ｄ２：第２レンズ群の物体側の単レンズの像側の面から像側の単レンズの物体側の面までの光軸上の距離。
【請求項２】
請求項１記載の変倍光学系において、第１レンズ群の負単レンズは物体側より像側に強い曲率を持つ負単レンズからなり、第２レンズ群の２枚の単レンズはともに正レンズである変倍光学系。
【請求項３】
請求項１または２記載の変倍光学系において、次の条件式（３）を満足する変倍光学系。
（３）０．８＜ｆ２１／ｆ２＜３．０
但し、
ｆ２１：第２レンズ群物体側レンズの焦点距離
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項記載の変倍光学系において、次の条件式（４）を満足する変倍光学系。
（４）０．９＜ｆ２／ｆｗ＜１．３
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項記載の変倍光学系において、次の条件式（５）及び（６）を満足する変倍光学系。
（５）０．２＜ｔ１／ｆｗ＜０．４５
（６）０．４＜ｔ２／ｆｗ＜０．８
但し、
ｔ１：第１レンズ群の負単レンズの光軸上の厚さ、
ｔ２：第２レンズ群の物体側の単レンズの光軸上の厚さ。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項記載の変倍光学系において、短焦点距離端と長焦点距離端における第１レンズ群の位置が同一である変倍光学系。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項記載の変倍光学系において、第２レンズ群の２枚の単レンズの間に絞りが配置されている変倍光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に電子スチルカメラ（デジタルカメラ）に用いられる、広角域を含み、変倍比（ズーム比）２倍程度を有する変倍光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラは、単体としてのカメラのみならず、情報携帯端末（ＰＤＡ）、携帯電話等に搭載されつつある。これらのデジタルカメラに用いられる撮像光学系は非常に小型なものが要求されるため、撮像素子（ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像モジュール）は比較的有効撮像エリアの小さいものが使われることが多く、撮影光学系のレンズ枚数も少ないものが多い。
【０００３】
小さい撮像素子に対応したレンズ枚数の少ない小型ズームレンズとしては、負レンズ先行型いわゆるネガティブリード型のレンズ系が良く用いられる。これらのレンズ系では短焦点距離端の広角化と像側テレセントリック性を保ちやすいという特徴がある。例えば、特開２００２-８２２８４号公報では、物体側から負正の２群ズームで、第１レンズ群を負レンズとし、第２レンズ群を２枚の正単レンズから構成している。
【０００４】
しかし、特開２００２-８２２８４号公報では、第２レンズ群を構成する２枚の正単レンズの間隔が狭いため、絞りを第２レンズ群より像側に配置せざるを得ず、負の第１レンズ群のパワーを大きくしたとき、収差補正が困難になり、撮像素子がより高画素化されたとき、ピクセルの微小化に応じた光学性能が達成できないという問題があった。
【特許文献１】特開２００２-８２２８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、以上の問題意識に基づき、物体側から順に負正の２群変倍光学系において、小型で高性能な変倍光学系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】
本発明は、負の第１レンズ群を単レンズから構成してそのパワーを高め、パワーを高めた結果発生する収差を第２レンズ群の２枚の単レンズの間隔を大きくすることで、小型で高性能な変倍光学系を得るという着眼に基づいてなされたものである。
【０００７】
すなわち、本発明は、物体側から順に、負のパワーの第１レンズ群と、正のパワーの第２レンズ群とからなり、上記第１レンズ群と第２レンズ群の間隔を変化させて変倍する変倍光学系において、第１レンズ群が負単レンズからなり、第２レンズ群が２枚の単レンズからなり、次の条件式（１）及び（２）を満足することを特徴としている。
（１）１．２＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜１．５
（２）０．２＜ｄ２／ｆｗ＜０．６
但し、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離、
ｆｗ：短焦点距離端での全系の焦点距離、
ｄ２：第２レンズ群の物体側の単レンズの像側の面から像側の単レンズの物体側の面までの光軸上の距離、
である。
【０００８】
第１レンズ群の負単レンズは、像面側に強い曲率を持つ負単レンズから構成することが望ましく、第２レンズ群の２枚の単レンズはともに正レンズから構成するのが望ましい。
【０００９】
本発明の変倍光学系は、次の条件式（３）を満足することが望ましい。
（３）０．８＜ｆ２１／ｆ２＜３．０
但し、
ｆ２１：第２レンズ群物体側レンズの焦点距離、
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離、
である。
【００１０】
本発明の変倍光学系は、次の条件式（４）を満足することが望ましい。
（４）０．９＜ｆ２／ｆｗ＜１．３
【００１１】
また、次の条件式（５）及び（６）を満足することが望ましい。
（５）０．２＜ｔ１／ｆｗ＜０．４５
（６）０．４＜ｔ２／ｆｗ＜０．８
但し、
ｔ１：第１レンズ群の負単レンズの光軸上の厚さ、
ｔ２：第２レンズ群の物体側の単レンズの光軸上の厚さ、
である。
【００１２】
本発明の変倍光学系は、短焦点距離端と長焦点距離端における第１レンズ群の位置を同一とすると、第１レンズ群を固定し、第２レンズ群のみを移動させることにより容易に二焦点レンズとして使用することができる。
【００１３】
第２レンズ群の２枚の単レンズの間には、絞りを配置するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、物体側から順に負、正の変倍光学系において、小型で高性能な変倍光学系を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本実施形態の変倍光学系は、図１３の簡易移動図に示すように、物体側から順に、負の第１レンズ群１０と正の第２レンズ群２０とからなっている。短焦点距離端（Ｗ）から長焦点距離端（Ｔ）へのズーミングに際し、第１レンズ群１０は一旦像側に移動した後物体側に移動するＵターン軌跡を描き、第２レンズ群２０は物体側に移動する。その結果、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔は減少し、第２レンズ群２０と撮像面Ｉの距離は増大する。デジタルカメラでは撮像面Ｉの直前にフィルタ類が位置する。
【００１６】
第１レンズ群１０は、比較的パワーの強い負の単レンズから構成し、第２レンズ群は間隔の離れた２枚の単レンズから構成する。第１数値実施例（図１、図３）、第２数値実施例（図５、図７）及び第３数値実施例（図９、図１１）の各実施例では、第１レンズ群１０は、小型化のために像側に強い曲率を持つメニスカス単レンズからなっており、第２レンズ群２０は、２枚の正単レンズからなっている。絞りＳは、第２レンズ群の２枚の正単レンズの間に位置している。
【００１７】
第１レンズ群１０の短焦点距離端における位置と長焦点距離端における位置とを同一にする（像面Ｉからの距離を同一にする）と、第２レンズ群２０だけを両移動端に移動させて長短の２焦点距離を得る（２焦点レンズとして用いる）ことができる。
【００１８】
条件式（１）は、第１レンズ群を構成する負単レンズが負担するパワーを規定している。条件式（１）の上限を超えると、第１レンズ群の負のパワーが小さ過ぎて第１レンズ群の移動量と有効径が大きくなり、小型化を達成できない。下限を超えると、第１レンズ群の負のパワーが強くなり過ぎ、第１レンズ群で発生する正のディストーションを第２レンズ群で補正しきれなくなる。
【００１９】
条件式（２）は、第１レンズの負のパワーを条件式（１）で規定するように大きくした結果発生する諸収差を良好に補正するための第２レンズ群中の２枚の単レンズの間隔を規定している。
条件式（２）の上限を超えると、第２群のパワーが弱くなり、第１群で発生した球面収差を補正しきれなくなる。さらには全長が長くなり、小型化が達成できない。
条件式（２）の下限を超えると、第２群のパワーが強くなり、負のディストーションが大きくなる。
そして、絞りＳを第２レンズ群の２枚の正レンズの間に配置すると、第２群内での収差のバランスを保ちやすく、全体として収差が少なくなるという利点がある。
【００２０】
条件式（３）は、第２レンズ群の物体側レンズの焦点距離を規定している。
条件式（３）の上限を超えると、第２レンズ群物体側レンズの正のパワーが弱くなり、球面収差を補正しきれなくなる。
条件式（３）の下限を超えると、第２レンズ群物体側レンズの正のパワーが強くなり、倍率色収差が大きく発生してしまう。
条件式（４）は、第２レンズ群の焦点距離を規定している。
条件式（４）の上限を超えると、第２レンズ群の正のパワーが弱くなり、ズーム比を大きくするための移動量が大きくなるため小型化が達成できない。また正のディストーションおよび正の球面収差が補正しきれなくなる。条件式（４）の下限を超えると、第２レンズ群の正のパワーが強くなり、負のディストーションが補正しきれなくなる。
【００２１】
条件式（５）は、第１レンズ群を構成する負単レンズの光軸上の厚さを規定している。
条件式（５）の上限を超えると、球面収差が大きく発生してしまう。また、負単レンズが厚くなり過ぎてコンパクト化が達成できない。条件式（５）の下限を超えると、発生した軸上色収差及び正のディストーションを補正しきれなくなる。また、同レンズが薄くなり過ぎて、製造が困難になる。
【００２２】
条件式（６）は、第２レンズ群の物体側の単レンズの光軸上の厚さを規定している。
条件式（６）の上限を超えると、正の球面収差及び軸上色収差が大きく発生してしまう。また、正単レンズが厚くなり過ぎてコンパクト化が達成できない。条件式（６）の下限を超えると、発生した正のディストーションを補正しきれなくなる。また、同レンズが薄くなり過ぎて、製造が困難になる。
【００２３】
次に具体的な実施例を示す。諸収差図中、球面収差で表される色収差（軸上色収差）図及び倍率色収差図中のｄ線、ｇ線、ｃ線はそれぞれの波長に対する収差であり、Ｓはサジタル、Ｍはメリディオナルである。
また、表中のFNO.はＦナンバー、ｆは全系の焦点距離、Ｗは半画角（゜）、fBはバックフォーカス（第２レンズ群の最も像側の面から撮像素子（ＣＣＤ）の撮像面までの空気換算距離）、ｒは曲率半径、ｄはレンズ厚またはレンズ間隔、Ｎd はｄ線の屈折率、νはアッベ数を示す。
また、回転対称非球面は次式で定義される。
x=cy2/[1+[1-(1+K)c2y2]1/2]+A4y4+A6y6+A8y8 +A10y10+A12y12・・・
（但し、cは曲率（１／ｒ）、ｙは光軸からの高さ、Ｋは円錐係数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、・・・・・は各次数の非球面係数）
【００２４】
［実施例１］
図１ないし図４は本発明の変倍光学系の第１実施例を示すもので、図１と図３はそれぞれ短焦点距離端と長焦点距離端におけるレンズ構成図、図２と図４はそれぞれ図１と図３のレンズ構成での諸収差図である。表１はその数値データである。負の第１レンズ群１０（面NO.１、２）は、像側の面が凹面の負メニスカス単レンズからなり、正の第２レンズ群２０（面NO.３〜６）は、物体側から順に両凸正レンズと像側に凸のメニスカス負レンズからなっている。ＣＧ（面NO.７、８）はカバーガラス（ＣＣＤの前方に位置するフィルタ類）である。絞りＳは第５面の前方（物体側）0.26mmの位置にある。
【００２５】
（表１）
FNO. = 1:2.8 - 3.6 - 4.5
f   = 2.95 - 4.30 - 5.70
W   = 37.6 - 29.3 - 23.1
fB  = 2.06 - 3.10 - 4.19
面NO.       ｒ          ｄ           Ｎd        ν
1*       -119.539       0.90        1.51742     52.4
2*          2.174   3.04 - 1.64 - 0.89
3*          1.702       1.59        1.49176     57.4
4*         -7.748       1.47
5*         -8.686       1.37        1.58636     60.9
6*         -8.150   1.15 - 2.20 - 3.28
7            ∞         1.38        1.51633     64.1
8            ∞          -
*は回転対称非球面。
非球面データ（表示していない非球面係数は0.00である。）；
面NO.   Ｋ         Ａ４             Ａ６            Ａ８
1      0.00   0.16648×10-2   -0.18731×10-4   0.10702×10-4
2      0.00  -0.96820×10-2   -0.16157×10-2         -
3      0.00  -0.23912×10-1   -0.37527×10-2  -0.28677×10-2
4      0.00  -0.17359×10-2   -0.13434×10-2         -
5      0.00  -0.44620×10-1   -0.93319×10-2   0.16400×10-1
6      0.00  -0.11772×10-1    0.19365×10-2         -
【００２６】
［実施例２］
図５ないし図８は本発明の変倍光学系の第２実施例を示すもので、図５と図７はそれぞれ短焦点距離端と長焦点距離端におけるレンズ構成図、図６と図８はそれぞれ図５と図７のレンズ構成での諸収差図である。表２はその数値データである。基本的なレンズ構成は実施例１と同様である。絞りＳは第５面の前方（物体側）0.15mmの位置にある。
【００２７】
（表２）
FNO. = 1:2.8 - 3.5 - 4.2
f   = 2.95 - 4.30 - 5.70
W   = 43.3 - 31.3 - 23.9
fB  = 3.32 - 4.52 - 5.75
面NO.        ｒ         ｄ           Ｎd       νd 
1*         -20.309      0.75       1.49512     86.7
2*           2.286   3.40 - 1.81 - 0.96
3*           1.682      1.32       1.49796     85.0
4*           9.895      1.20
5*         -33.360      1.43       1.58050     68.5
6*          -4.669    2.41 - 3.61 - 4.84
7             ∞        1.38        1.51680     64.2
8             ∞         -
*は回転対称非球面。
非球面データ（表示していない非球面係数は0.00である。）；
面NO.   Ｋ         Ａ４             Ａ６            Ａ８
1      0.00         -                -              -
2      0.00  -0.68576×10-2    -0.35145×10-2        -
3      0.00  -0.59414×10-2    -0.15929×10-1   0.51923×10-2
4      0.00  -0.79894×10-2     0.18006×10-1        -
5      0.00  -0.81361×10-1     0.10465        -0.67648×10-1
6      0.00  -0.67582×10-2    -0.14612×10-2        -
【００２８】
［実施例３］
図９ないし図１２は本発明の変倍光学系の第３実施例を示すもので、図９と図１１はそれぞれ短焦点距離端と長焦点距離端におけるレンズ構成図、図１０と図１２はそれぞれ図９と図１１のレンズ構成での諸収差図である。表３はその数値データである。基本的なレンズ構成は実施例１と同様である。絞りＳは第５面の前方（物体側）0.35mmの位置にある。
【００２９】
（表３）
FNO. = 1:2.8 - 3.5 - 4.3
f   = 2.95 - 4.30 - 5.70
W   = 37.0 - 28.9 - 22.2
fB  = 2.09 - 3.03 - 4.01
面NO.       ｒ         ｄ           Ｎd       νd
1*         15.119      1.03        1.58547     29.9
2*          2.017   2.72 - 1.47 - 0.80
3*          1.630      2.05        1.66998     39.3
4*          2.774      0.67
5*          2.485      1.23        1.49176     57.4
6*         17.517   1.18 - 2.12 - 3.10
7            ∞        1.38        1.51680      64.2
8            ∞         -
*は回転対称非球面。
非球面データ（表示していない非球面係数は0.00である。）；
面NO.   Ｋ         Ａ４             Ａ６            Ａ８
1     0.00   -0.21629×10-2    0.46018×10-4    0.34853×10-4
2     0.00   -0.14671×10-1   -0.57240×10-2        -
3     0.00   -0.95786×10-2   -0.17914×10-1    0.12602×10-2
4     0.00   -0.25475×10-1   -0.26379×10-1         -
5     0.00   -0.14151          0.25136×10-1         -
6     0.00   -0.98341×10-2   -0.22443×10-1         -
【００３０】
各実施例の各条件式に対する値を表４に示す。
（表４）
実施例1   実施例2   実施例3 
条件式（１）          1.397     1.380     1.376
条件式（２）          0.497     0.403     0.224 
条件式（３）          0.943     1.068     1.204
条件式（４）          1.081     1.217     0.959
条件式（５）          0.305     0.252     0.346 
条件式（６）          0.540     0.444     0.689 
各実施例は各条件式を満足しており、諸収差も比較的よく補正されている。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による変倍光学系の実施例１の短焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図２】図１のレンズ構成の諸収差図である。
【図３】同実施例１の長焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図４】図３のレンズ構成の諸収差図である。
【図５】本発明による変倍光学系の実施例２の短焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図６】図５のレンズ構成の諸収差図である。
【図７】同実施例２の長焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図８】図７のレンズ構成の諸収差図である。
【図９】本発明による変倍光学系の実施例３の短焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図１０】図９のレンズ構成の諸収差図である。
【図１１】同実施例３の長焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図１２】図１１のレンズ構成の諸収差図である。
【図１３】本発明による変倍光学系の簡易移動図である。
【図１】
2005308905.tif 000003
【図２】
2005308905.tif 000004
【図３】
2005308905.tif 000005
【図４】
2005308905.tif 000006
【図５】
2005308905.tif 000007
【図６】
2005308905.tif 000008
【図７】
2005308905.tif 000009
【図８】
2005308905.tif 000010
【図９】
2005308905.tif 000011
【図１０】
2005308905.tif 000012
【図１１】
2005308905.tif 000013
【図１２】
2005308905.tif 000014
【図１３】
2005308905.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成16年12月6日(2004.12.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
第１レンズ群１０は、比較的パワーの強い負の単レンズから構成し、第２レンズ群は間隔の離れた２枚の単レンズから構成する。第１数値実施例（図１、図３）、第２数値実施例（図５、図７）及び第３数値実施例（図９、図１１）の各実施例では、第１レンズ群１０は、小型化のために像側に強い曲率を持つ単レンズからなっており、第２レンズ群２０は、２枚の正単レンズからなっている。絞りＳは、第２レンズ群の２枚の正単レンズの間に位置している。