(57)【要約】【課題】本発明の課題は、前記従来技術の問題点を解決して、小型であって、明るくメガオーダーの高画素に対応した高性能な、しかも射出瞳位置の長い２〜３倍程度のズームレンズを提供することにある。【解決手段】図１から明らかなように、ズームレンズ１００は、物体側より受光素子の表面である結像面９に向かって負のパワーを有する第レンズ群Ｉ、正のパワーを有する第２レンズ群II、正のパワーを有する第３レンズ群IIIによって構成され、ズームに際し、図２(Ｔ)、(Ｎ)、(Ｗ)から明らかなように、第３レンズ群IIIは、固定レンズとし、第２レンズ群IIは、テレ側からワイド側に移動するにつれ、第３レンズ群IIIに近ずき、その軌跡が直線的に変化して、光軸上を前後に可動させることによって変倍し、第１レンズ群Ｉは、第２レンズ群IIに同期連動して可動し、その軌跡が物体側に凹曲線状になるようにして光軸上を移動可能なようになっている。【選択図】図１
2005189638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より順に結像面に向けて、負のパワーを有する第１レンズ群、正のパワーを有する第２レンズ群及び正のパワーを有する第３レンズ群によって構成され、各群の間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズにおいて、前記第１レンズ群は、物体側より順に、負のパワーを有する少なくとも1枚の凹レンズと正のパワーを有する物体側に凸面を向けた少なくとも1枚のメニスカスレンズとから構成され、前記第２レンズ群は、物体側より順に正のパワーを有する少なくとも1枚の第１凸レンズ及び第２凸レンズと凹レンズを組み合わせた正のパワーを有する合成レンズによって構成され、前記第３レンズ群は、物体側より順に、凸レンズと凹レンズの組合せ、又は凹レンズと凸レンズの組合せによる合成レンズによって構成されていることを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】
前記第１レンズ群と第２レンズ群の各群のレンズ面のうち、少なくとも1面を非球面としたことを特徴とした請求項１記載のズームレンズ。
【請求項３】
前記第３レンズ群のレンズ面は、各面が球面レンズ、ないしは少なくとも1面を非球面としたことを特徴とする請求項１または２記載のズームレンズ。
【請求項４】
ズーミングに際し、第１レンズ群又は第３レンズ群を固定し、第２レンズ群を光軸上で前後に可動させて像を変倍する作用を持たせ、第３レンズ群又は第１レンズ群を像の変倍に伴う像面位置の変動を補正すための作用を持たせたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか1項記載のズームレンズ。
【請求項５】
ズームレンズのワイド端のときの焦点距離をｆW、ワイド端のときの物体側の第１レンズ群の第１レンズ面から結像面までの距離をΣｄｗ、第１レンズ群の焦点距離をｆ１、第２レンズ群の焦点距離をｆ２、第３レンズ群の焦点距離をｆ３としたとき、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載のズームレンズ。
（１）Σｄｗ/ｆＷ＜8.0
（２）０．５＜｜ｆ２/ｆ１｜＜０．８
（３）１．５＜ｆ３/ｆＷ＜６．０
【請求項６】
第１レンズ群の正のパワーを有する第２レンズの物体側レンズ面の曲率半径をR3、結像面側レンズ面の曲率半径をR4、第２レンズ群の第１の正のパワーを有する第３レンズの物体側レンズ面の曲率半径をR5、結像面側レンズ面の曲率半径をR6としたとき、以下の条件式を満足することを特徴とする請求５記載のズームレンズ。
（４）R3/R4＜０．８
（５）｜R6/R5|＜０．１
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラ等に用いられるズームレンズに係り、特に、メガオーダーの高画素のカメラに適応する小型軽量のズームレンズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤ(Charge Coupled Device)やＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の受光素子は、1/３インチから１/４、１/５．５インチと小型化され、これに伴ってカメラ自体も小型化されてきており、このカメラに組み込まれる撮影レンズはもとよりズームレンズにあっても必然的に小型化、軽量コンパクト化の要求が高まってきている。このような高画素の受光素子を用いたカメラに使用されるズームレンズも必然的に高い光学特性を発揮できるものでなければならなくなってきた。従来、この種のズームレンズは、高い光学性能を発揮させるために、多くのレンズ枚数を用いて収差補正を行ってきたのが実情である。
【０００３】
またＣＣＤやＣＭＯＳ等の受光素子の特徴として、各画素に取り込まれる光線角度に制約があり、これを無視すると周辺光量が減少し、周辺部の暗い映像となってしまう。従来では、これに対応するため、電気的補正回路を設けたり、受光素子と対をなすようにマイクロレンズを配置するなどして素子面への光量拡大を図る等の方策が採られていた。しかし、これらの方策は、いずれもコストアップの要因となるところである。
【０００４】
従来において、３群構成のズームレンズとしては、例えば、３群から構成された２倍程度のズームレンズにおいて、各群に１枚づつ非球面レンズを用いることによりレンズの枚数を削減した高性能な小型ズームレンズ(特許文献１)や３群から構成された３倍程度のズームレンズにおいて、広角端で口径比1：２．８以上の明るさを有し、広角端で半画角３０°以上の画角を包括可能なズームレンズ(特許文献２)が提案されている。しかしながら、これらの従来技術では、光学系の全長が比較的長く、コンパクト性という点からもう少し改善の余地があるのが実情である。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３２３６５４号公報
【特許文献２】特開２００３−１４００４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、前記従来技術の問題点を解決して、小型であって、明るくメガオーダーの高画素に対応した高性能な、しかも射出瞳位置の長い２〜３倍程度のズームレンズを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、第１の発明として、  物体側より順に結像面に向けて、負のパワーを有する第１レンズ群、正のパワーを有する第２レンズ群及び正のパワーを有する第３レンズ群によって構成され、各群の間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズにおいて、前記第１レンズ群は、物体側より順に負のパワーを有する少なくとも1枚の凹レンズと正のパワーを有する物体側に凸面を向けた少なくとも1枚のメニスカスレンズとから構成され、前記第２レンズ群は、物体側より順に、正のパワーを有する少なくとも1枚の第１凸レンズ及び第２凸レンズと凹レンズを組み合わせた正のパワーを有する合成レンズによって構成され、前記第３レンズ群は、物体側より順に、凸レンズと凹レンズの組合せ、又は凹レンズと凸レンズの組合せによる合成レンズによって構成されていることを特徴とするズームレンズとすることにより小型であって、射出瞳位置の長いズームレンズの提供を可能としたものである。
【０００８】
本発明による第２の発明は、  前記第１レンズ群と第２レンズ群の各群のレンズ面のうち、少なくとも1面を非球面としたことを特徴とした第１発明記載のズームレンズとすることにより、レンズ枚数を削減した高性能な小型ズームレンズの提供を可能としたものである。
【０００９】
本発明による第３の発明は、前記第３レンズ群のレンズ面は、各面が球面レンズ、ないしは少なくとも1面を非球面としたことを特徴とする第１発明または第２発明記載のズームレンズとすることにより、周辺部の暗い映像となるいわゆるシェ−デェングが防止されたズームレンズの提供を可能としたものである。
【００１０】
本発明による第４の発明は、ズーミングに際し、第１レンズ群又は第３レンズ群を固定し、第２レンズ群を光軸上で前後に可動させて像を変倍する作用を持たせ、第３レンズ群又は第１レンズ群を像の変倍に伴う像面位置の変動を補正すための作用を持たせたことを特徴とする第１発明ないし第3発明のいずれか1発明に記載のズームレンズとすることによって、小型化、軽量化、省エネルギー化を可能とするズームレンズを提供しようとするものである。
【００１１】
本発明による第５の発明は、  ズームレンズのワイド端のときの焦点距離をｆW、ワイド端のときの物体側の第１レンズ群の第１レンズ面から結像面までの距離をΣｄｗ、第１レンズ群の焦点距離をｆ１、第２レンズ群の焦点距離をｆ２、第３レンズ群の焦点距離をｆ３としたとき、以下の条件式を満足することを特徴とする第１発明ないし第４発明のいずれか１発明記載のズームレンズとすることによって、小型で、明るくメガオーダーの高画素に適応する高性能な、しかも射出瞳の比較的長い２〜３倍程度のズームレンズを提供できるようにしたものである。
（１）Σｄｗ/ｆＷ＜8.0
（２）０．５＜｜ｆ２/ｆ１｜＜０．８
（３）１．５＜ｆ３/ｆＷ＜６．０
【００１２】
本発明による第６の発明は、第１レンズ群の正のパワーを有する第２レンズの物体側レンズ面の曲率半径をR3、結像面側レンズ面の曲率半径をR4、第２レンズ群の第１の正のパワーを有する第３レンズの物体側レンズ面の曲率半径をR5、結像面側レンズ面の曲率半径をR6としたとき、以下の条件式を満足することを特徴とする第５発明記載のズームレンズとすることによって、球面収差、コマ収差等の収差を適切に補正可能とする小型のズームレンズを提供可能としたものである。
（４）R3/R4＜０．８
（５）｜R6/R5|＜０．１
【００１３】
本発明においては、基本的には、物体側より順に結像面に向けて、負のパワーを有する第１レンズ群、正のパワーを有する第２レンズ群及び正のパワーを有する第３レンズ群によって構成され、各群の間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズにおいて、前記第１レンズ群は、物体側より順に、負のパワーを有する凹レンズと正のパワーを有する物体側に凸面を向けたメニスカスレンズとから構成され、前記第２レンズ群は、物体側より順に正のパワーを有する第１凸レンズ及び第２凸レンズと凹レンズを組み合わせた正のパワーを有する合成レンズによって構成され、前記第３レンズ群は、物体側より順に、凸レンズと凹レンズの組合せ、又は凹レンズと凸レンズの組合せによる合成レンズによって構成したズームレンズとすることによって、小型であって、メガオーダーの高画素に適応したズームレンズを提供可能としたものであるが、特に、ワイド端よりテレ側へのズーミングにあっては、第１レンズ群又は第３レンズ群を固定とし、第２レンズ群を物体側に光軸に沿って移動させて変倍し、第３レンズ群又は第１レンズ群は変倍によって生じる像面位置の補正を、物体側に凹面をなすような軌跡で光軸上を可動させてなすことで、小型化を図れるようにしたものである。この場合、第１レンズ群又は第３レンズ群によって距離調整機能を備えたものとすることができる。
【００１４】
第１レンズ群は、結像面側に強い凹面を向けた負のパワーを有する凹レンズと物体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズによって、基本的には構成され、必要に応じて、これらの凹レンズや凸レンズを分割して２枚以上のレンズ群とすることもできる。しかし、このレンズ群のレンズ枚数が多くなるにつれ、コストアップや重量化が進むので、３枚以下のレンズ群とすることが望ましい。
【００１５】
第２レンズ群は、基本的には、正のパワーを有する第１の凸レンズ及び凸レンズと凹レンズの合成よりなる正のパワーを有する合成の第２のレンズによって構成して、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔を変えることによって、広角（ワイド）から望遠（テレ）にズーミングして対応可能なものとするが、前記第１凸レンズについては、必要に応じて分割してレンズ枚数を増やすことも可能である。
【００１６】
第３レンズ群は、第２レンズ群による変倍によって生じる像面位置の補正を、凸レンズと凹レンズ、または凹レンズと凸レンズからなる正のパワーを有する合成レンズからなる基本的構成によって行うことを可能としている。
【００１７】
第２レンズ群と第３レンズ群又は第１レンズ群と第２レンズ群は、ズーミングの際、前述のように、移動してワイドからテレまで対応可能となっている。この場合、第２レンズ群の移動軌跡は、基本的にワイド端からテレ端まで直線的に移動して、変倍を可能とするが、第３レンズ群又は第１レンズ群は、第２レンズ群の移動と同期連動して移動し、その移動軌跡は、物体側に凹んだ凹曲線状になる。
【００１８】
第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群は、本発明の前記目的を良好に達成するには、以下の条件式を満たす光学特性を有することが好ましい。
（１）  Σｄｗ/ｆＷ＜８．０
（２）  ０．５＜｜ｆ２/ｆ１｜＜０．８
（３）  １．５＜ｆ３/ｆＷ＜６．０
但し、ｆW、Σｄｗ、ｆ１、ｆ２、ｆ３は次のことを示す。
ｆＷ：全光学系のワイド端の焦点距離。
Σｄｗ：ワイド端における全光学系の第１レンズ面から結像面までの光軸上の距離。
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。
【００１９】
ここで、条件式（１）は、全光学系の小型化のための条件であり、Σｄ/ｆW が８．０を超えると小型化、軽量化が難しくなるばかりでなく、変倍に係る第２レンズ群の可動ストロークが大きくなり、これを駆動するためのアクチェエータ等に過大な負荷をかけることとなり、ズームレンズの小型化、軽量化、省エネルギー化の妨げとなってしまう。
【００２０】
条件式（２）は、２〜３倍程度のズームレンズにあって、ワイド端からテレ端までの全長を一定に保つための条件であって、上限の０．８を超えるとテレ側での全長が長くなり、レンズ系の全長を一定に保つことが困難になってしまう。また、下限の０．５を下回るとテレ側の全長が短くなると共に、第２レンズ群のパワーが強くなりすぎて安定した収差補正が保てなくなってしまう。
【００２１】
条件式（３）は、ＣＣＤ等の受光素子に入射する最大出射角を小さくして、シェーデェングを防止するための条件であり、下限を下回ると第３レンズ群のパワーが強くなりすぎてテレ側の最大入射角が大きくなるばかりか第３レンズ群の結像面側のレンズ面から結像面までの距離、即ちバックフォーカスも短くなってしまい、ＩＲ・ＵＶカットフィルタ等の諸フィルタやカバーガラスの挿入が困難になってしまう。また、上限を上回ると第３レンズ群のパワーが弱くなり、ワイド端における最大入射角が大きくなってしまい、小型化が困難となってしまう。
【００２２】
本発明においては、上記条件式に加えて、第１レンズ群、第２レンズ群及び第３レンズ群の各レンズ群のレンズ面に、少なくとも1面を非球面として、種々の収差を補正することが好ましい。具体的には、次式の条件を満足する非球面とすることが推奨される。
（４）  R３/R４＜０．８
（５）  ｜R６/R５｜＜０．１
ここで、R３、R４、R５、R６は、それぞれ次のことを示す。
R３：第１レンズ群の正のパワーを有するメニスカスレンズの物体側レンズ面の曲率半径。
R４：前記第１レンズ群のメニスカスレンズにおける結像面側レンズ面の曲率半径。
R５：第２レンズ群における第１の正のパワーを有する凸レンズの物体側レンズ面の曲率半径。
R６：前記第２レンズ群の第１凸レンズの結像側レンズ面の曲率半径。
【００２３】
条件式（４）は、ズーム全域における軸上及び軸外の色収差のバランスと像面の湾曲を一定に保つための条件であり、この条件を超えるとワイド端及びテレ端での像面湾曲のバランスが取れなくなるばかりか、軸上及び軸外の色収差のバランスも取りにくくなる。
【００２４】
条件式（５）は、ズーム全域における球面収差のバランスを保つための条件であって、この条件を超えたとき、ワイド側の球面収差を良好にするとテレ側の球面収差が補正不足になってしまう。また、これと同時に全光学系におけるバックフォーカスが短くなってしまい、ローパスフィルタ−、カバーガラス等の挿入が困難となる。
【００２５】
以上の条件式に加えて、第３レンズ群を凹凸の合成レンズとしたことにより、軸外の色収差の補正が可能となり、また、ワイド、テレの両端における像面湾曲のバランスも良好に補正することができる。この第３レンズ群の構成は、物体側からの順で凸凹でも凹凸のいずれの組合せにおいても同じことが言えるので、どちらの配列としても良い。
【００２６】
また、第３レンズ群の第１レンズ面を大きな凸面ないしは凹面とすることで球面収差及びコマ収差、像面湾曲の補正を容易にすることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明においては、基本的には、物体側より順に結像面に向けて、負のパワーを有する第１レンズ群、正のパワーを有する第２レンズ群及び正のパワーを有する第３レンズ群によって構成され、各群の間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズにおいて、前記第１レンズ群は、物体側より順に、負のパワーを有する凹レンズと正のパワーを有する物体側に凸面を向けたメニスカスレンズとから構成され、前記第２レンズ群は、物体側より順に、正のパワーを有する第１凸レンズ及び第２凸レンズと凹レンズを組み合わせた正のパワーを有する合成レンズによって構成され、前記第３レンズ群は、物体側より順に、凸レンズと凹レンズの組合せ、又は凹レンズと凸レンズの組合せによる合成レンズによって構成したズームレンズとすることによって、小型であって、メガオーダーの高画素に適応したズームレンズを提供可能とした。特に、全長が２０ｍｍ以下でズーム倍率が２〜３倍の高い倍率を確保でき、第２レンズ群の正のパワーを有する第１凸レンズのレンズ面の曲率半径を大きくしたことにより、球面収差、コマ収差等の補正を容易にし、第３レンズ群を２枚の色消しレンズとしたことで倍率の色収差が十分に補正され、さらに最大射出角をより小さくしてシェーディングを防止するようにしたメガオーダーの高画素に対応する高精細な小型でコンパクトなズームレンズを提供可能とした。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した小型のズームレンズに対する実施例について説明する。
【実施例１】
【００２９】
図１は、本発明による実施例１で示すズームレンズのテレ端におけるレンズ構成図で、図２は、それぞれテレの位置における最終端(テレ端)（Ｔ）、ノーマル位置（Ｎ）及びワイド位置における最終端(ワイド端)（Ｗ）のズームレンズのレンズ配置図である。
【００３０】
図１から明らかなように、この実施例によるズームレンズは、物体側より受光素子の表面である結像面９に向かって負のパワーを有する第レンズ群Ｉ、正のパワーを有する第２レンズ群II、正のパワーを有する第３レンズ群IIIによって構成され、ズーミングに際し、図２の(Ｔ)、(Ｎ)、(Ｗ)から明らかなように、第３レンズ群IIIは、固定とし、第２レンズ群IIは、テレ側からワイド側に移動するにつれ、第３レンズ群IIIに近ずき、その軌跡が直線的に変化して、光軸上を前後に可動させることによって変倍し、第１レンズ群Ｉは、第２レンズ群IIに同期連動して可動し、その軌跡が物体側に凹曲線状になるようにして光軸上を移動可能なようになっている。
【００３１】
第１レンズ群Ｉは、結像面９側に小さな凹面を向けた負の第１レンズ１と物体側に凸面向けた正のメニスカスレンズによる第２レンズ２からなり、第２レンズ群IIは、結像面９側に小さな凸面を向けた正の第３レンズ３及び物体側に凸面を向けたメニスカスからなる正の第４レンズ４と負の第５レンズ５からなる接合レンズよりなっている。また、第３レンズ群IIIは、正のパワーを有する第６レンズ６と負のパワーを有する第７レンズ７からなる接合レンズによって配列されている。そして、第１レンズ群Ｉの第２レンズ２と第２レンズ群IIの第３レンズ３のレンズ面の両面（R３とR４及びR５とR６）と第３レンズ群IIIの第６レンズの物体側のレンズ面R１０が非球面とされている。なお、第３レンズ群IIIの第７レンズ７と結像面９との間には、カバーガラス８が配置されている。図中、Ｒ１〜Ｒ１２は、後述するように、物体側より数えたレンズ面の順番に応じたレンズ面を示す。
【００３２】
本実施例によるズームレンズの全光学系のレンズデータは、次の通りである。
【００３３】
【表１】
2005189638.tif 000003
【００３４】
ｆ１：−９．０４ｍｍ
ｆ２：５．８０ｍｍ
ｆ３：６．３５ｍｍ
Σｄｗ：１８．０４ｍｍ
【００３５】
表２には、このズームレンズの各レンズデータを示し、表１においては、ｉは物体側より数えたレンズ面の順番を表し、Ｒは、レンズ面の曲率半径を表し、ｄｗ、ｄｎ、ｄｔは、それぞれ、ワイド端、ノーマル位置、テレ端におけるレンズ面間の距離を表し、Ｎｄは、各レンズの屈折率を、νｄは、アッベ数を表す。また、番号ｉに星印(*)がついているレンズ面は非球面である。i欄の０項は、テレ端を基準とした際の位置からのワイド端及びノーマル位置までの移動距離を示す。
【００３６】
なお、非球面を有する第２レンズ２、第３レンズ３は、プラスチックレンズであり、第１レンズ、第４レンズ、第５レンズ、第６レンズ６、第７レンズはガラスレンズであり、非球面を有するレンズは、プラスチックレンズで構成することにより、容易に形成可能である。
【００３７】
【表２】
2005189638.tif 000004
【００３８】
レンズ面に採用する非球面形状は、光軸方向の軸をＸ、光軸に直交する方向の高さをＨ、円錐係数をＫ、非球面係数をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとすると(数１)により表すことができる。表３には、本実施例で適用される非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための非球面係数を示している。なお、各記号の意味及び非球面形状を表す式は、後述する実施例２〜５においても同様に適用されるものである。
【００３９】
【数１】
2005189638.tif 000005
【００４０】
【表３】
2005189638.tif 000006
【００４１】
図３は、本発明の実施例１で得られるズームレンズ１００における諸収差を示す収差図である。図において、ワイド端（Ｗ）、ノーマル（Ｎ）、テレ端（Ｔ）における球面収差、非点収差、歪曲収差を示すものである。なお、非点収差におけるＳとＴは、それぞれサジタル及びタンジェンシャルの像面を表している。これらの結果から明らかなように、本発明の実施例１におけるズームレンズは、収差が小さく良好な光学特性を示している。因みに、この実施例１におけるズームレンズは、Σｄｗ/ｆＷ＝５．３８５、｜ｆ２/ｆ１｜＝０．６４、ｆ３/ｆＷ＝１．９、Ｒ３/Ｒ４＝０．１１５、｜Ｒ６/Ｒ５｜＝０．０００８であり、上記（１）〜（５）の条件式を満足している。
【実施例２】
【００４２】
この実施例のズームレンズは、図４に示すように、前記本発明の実施例１と基本的にレンズ構成は、同じであるが、第１レンズ群Ｉは、実施例１と異なり、固定されており、第２レンズ群IIと第３レンズ群IIIが可動となっており、ズーミングに際しては、テレ端（Ｔ）からワイド端（Ｗ）まで、第２レンズ群IIは光軸上で第１レンズ群Ｉから遠ざかるように直線的に移動し、第３レンズIIIは、この第２レンズ群IIと同期連動して、物体側に凹曲線を描く軌跡で光軸上を移動する。この実施例では、特に、第３レンズ３の物体側レンズ面Ｒ５を（+）の曲率としている。この実施例によるズームレンズ全光学系のレンズデータは、次の通りである。
【００４３】
【表４】
2005189638.tif 000007
【００４４】
ｆ１：−１０．０２６ｍｍ
ｆ２：６．２６ｍｍ
ｆ３：６．２６ｍｍ
Σｄｗ：１８．２２ｍｍ
【００４５】
表５には、本実施例によるズームレンズの各レンズ面のレンズデータを示している。
なお、表中、i、Ｒ、ｄｗ、ｄｎ、ｄｔ、Ｎｄ、νｄ等の記号は、実施例1の場合と同じである。
【００４６】
【表５】
2005189638.tif 000008
【００４７】
次に、表６には、非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための前記(６)式における非球面係数を示している。
【００４８】
【表６】
2005189638.tif 000009
【００４９】
図５は、本発明の実施例2で得られたズームレンズにおける諸収差を示す収差図である。図においてＷ、Ｎ、Ｔ等の記号は、実施例１と同じものを示している。これらの結果から、本発明の実施例２のズームレンズは、収差が小さく、良好な光学特性を示している。
因みに、この実施例２におけるズームレンズは、Σｄｗ/ｆＷ＝４．８６、｜ｆ２/ｆ１｜＝０．６２４、ｆ３/ｆＷ＝１．６７、Ｒ３/Ｒ４＝０．１５６、｜Ｒ６/Ｒ５｜＝０．０５１であり、上記（１）〜（５）の条件式を満足している。
【実施例３】
【００５０】
図６には、本発明による実施例３のズームレンズにおけるテレ端におけるレンズ構成図である。図中、Ｒ１〜Ｒ１２は、後述するように、物体側より数えたレンズ面の順番に応じたレンズ面を示す。
【００５１】
この実施例によるズームレンズは、第３レンズ群IIIにおいて、そのレンズ配列が、物体側より凹レンズ７、凸レンズ６の順となっており、前記実施例１及び２のレンズ配列と異なっているが、物体側より結像面９に向かって負のパワーを有する第１レンズ群Ｉ、正のパワーを有する第２レンズ群II及び正のパワーを有する第３レンズ群IIIの順に配列され、基本的には、同じ構成である。なお、ズーミングについては、第１レンズ群Ｉが固定されて第２レンズ群IIと第３レンズ群が可動となって、前記実施例２の場合と同様に、第２レンズ群が直線的で、第３レンズ群IIIが凹曲線状の奇跡を描くように、光軸上を移動する。
【００５２】
第１レンズ群Ｉは、結像面９側に小さな凹面を向けた負のパワーを有する第１レンズ１であり、第２レンズ２は、物体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズである。第２レンズ群IIの第３レンズ３は、結像面９側に小さな凸面を向けた両凸レンズで、第４レンズ４は、物体側に凸面を向けた正のパワーを有するレンズであり、結像面９側に小さな凹面を向けた負のパワーを有するメニスカスレンズの第５レンズ５と貼り合わされている。また、第３レンズ群IIIは、第６レンズ６が物体側に凸面を向けた負のパワーを有するメニスカスレンズであり、両凸レンズの第７レンズ７と貼り合わされて構成されている。第２レンズ２と第３レンズ３のレンズ面の両面Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及び第７レンズ７の結像面９側のレンズ面Ｒ１２は非球面とされている。この実施例によるズームレンズの全光学系のレンズデータは、次の通りである。
【００５３】
【表７】
2005189638.tif 000010
【００５４】
ｆ１：−１０．５８ｍｍ
ｆ２：６．５０ｍｍ
ｆ３：７．１２ｍｍ
Σｄｗ：１９．６６ｍｍ
【００５５】
表８には、本実施例によるズームレンズの各レンズ面のレンズデータを示している。
なお、表中、i、Ｒ、ｄｗ、ｄｎ、ｄｔ、Ｎｄ、νｄ等の記号は、実施例1の場合と同じである。
【００５６】
【表８】
2005189638.tif 000011
【００５７】
次に、表９には、非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための前記(６)式における非球面係数を示している。
【００５８】
【表９】
2005189638.tif 000012
【００５９】
図７は、本発明の実施例３で得られたズームレンズにおける諸収差を示す収差図である。図においてＷ、Ｎ、Ｔ、等の記号は、実施例１と同じものを示している。これらの結果から、本発明の実施例３のズームレンズは、収差が小さく、良好な光学特性を示している。
因みに、この実施例３におけるズームレンズは、Σｄｗ/ｆＷ＝５．２４、｜ｆ２/ｆ１｜＝０．６１２、ｆ３/ｆＷ＝１．９、Ｒ３/Ｒ４＝０．３７６、｜Ｒ６/Ｒ５｜＝０．００１であり、上記（１）〜（５）の条件式を満足している。
【実施例４】
【００６０】
本実施例に係るズームレンズは、実施例１のレンズ構成と概ね近似しているが、第２レンズ群IIの第３レンズ３が両凸レンズとされ、第３レンズ群IIIは、球面レンズによって構成されている以外は、実施例１と同様のレンズ構成で、ズーミングについても第３レンズ群IIIが固定で第１レンズ群Ｉ及び第２レンズ群IIが可動となっている。
【００６１】
さらにレンズ構成について詳述すると、第１レンズ群Ｉは、結像面９側に小さな凹面を向けた負のパワーを有するメニスカスの第１レンズ１であり、第２レンズ２は、物体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズである。第２レンズ群IIの第３レンズ３は、結像面９側に小さい凸面を向けた正のパワーを有する両凸レンズであり、第４レンズ４は、物体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズで、第５レンズ５も物体側に凸面を向けた負のパワーを有するメニスカスレンズとなっており、第４レンズ４と第５レンズ５が接合レンズとなっている。また、第３レンズ群IIIの第６レンズ６は両凸レンズからなり、結像面９側に凸面を向けた負のパワーを有するメニスカスの第７レンズ７と接合されている。
この実施例４におけるズームレンズの全光学系のレンズデータは、次の通りである。
【００６２】
【表１０】
2005189638.tif 000013
【００６３】
ｆ１：−７．８７ｍｍ
ｆ２：５．０２ｍｍ
ｆ３：９．５２ｍｍ
Σｄｗ：１７．６４ｍｍ
【００６４】
表１１には、本実施例によるズームレンズの各レンズ面のレンズデータを示している。
なお、表中、i、Ｒ、ｄｗ、ｄｎ、ｄｔ、Ｎｄ、νｄ等の記号は、実施例1の場合と同じである。
【００６５】
【表１１】
2005189638.tif 000014
【００６６】
次に、表１２には、非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための前記(６)式における非球面係数を示している。
【００６７】
【表１２】
2005189638.tif 000015
【００６８】
図８は、本発明の実施例４で得られたズームレンズにおける諸収差を示す収差図である。図においてＷ、Ｎ、Ｔ、等の記号は、実施例１と同じものを示している。これらの結果から、本発明の実施例４のズームレンズは、収差が小さく、良好な光学特性を示している。
因みに、この実施例４におけるズームレンズは、Σｄｗ/ｆＷ＝５．２２、｜ｆ２/ｆ１｜＝０．６４、ｆ３/ｆＷ＝２．８２、Ｒ３/Ｒ４＝０．４５、｜Ｒ６/Ｒ５｜＝０．０１１７であり、上記（１）〜（５）の条件式を満足している。
【実施例５】
【００６９】
図９には、本発明による実施例５に係るズームレンズのテレ端におけるレンズ構成図を示す。図中、Ｒ１〜Ｒ１２は、後述するように、物体側より数えたレンズ面の順番に応じたレンズ面を示す。
【００７０】
この図９から明らかなように、基本的構成は、実施例1の場合と同じであるが、第２レンズ群IIの第４レンズ４と第５レンズ５とが実施例１では、接合レンズとされているのに対し、本実施例では、単レンズによって構成されている点において、相違する。さらに詳述すると、この実施例によるズームレンズは、物体側より順に結像面９に向けて、負のパワーを有する第１レンズ群Ｉ、正のパワーを有する第２レンズ群II、同じく正のパワーを有する第３レンズ群IIIによって構成され、第１レンズ群Ｉは、物体側に凸面を向けた負のパワーを有するメニスカスの第１レンズ１と物体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスの第２レンズ２からなり、第２レンズ群IIは、結像面９側に小さな凸面を向けた正のパワーを有する第３レンズ３と物体側に凸面を向けた正のメニスカスの第４レンズ４及び物体側に凸面を向けた負のパワーを有するメニスカスの第５レンズ５からなっており、第３レンズ群IIIは、両凸面からなる第６レンズ６と結像面９側に凸面を向けたメニスカスの第７レンズ７が貼り合わされている。このズームレンズは、第２レンズ２、第３レンズ３、第４レンズ４、第５レンズ５の両側のレンズ面Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０が非球面とされており、前記実施例１と同様に、第３レンズ群IIIが固定で第１レンズ群Ｉと第２レンズ群IIが可動となっており、ズーミングに際しては、テレ端からワイド端まで、第２レンズ群IIは、光軸上でテレ側がらワイド側に移動するにつれ、第３レンズ群IIIに近ずき、その軌跡が直線的に変化して、光軸上を前後に移動させることによって変倍し、第１レンズ群Ｉは第２レンズ群IIに同期連動して可動し、その軌跡が物体側に凹曲線状になるようにして光軸上を移動可能なようになっている。
この実施例によるズームレンズの全光学系のレンズデータは、次の通りである。
【００７１】
【表１３】
2005189638.tif 000016
【００７２】
ｆ１：−８．５１５ｍｍ
ｆ２：５．０１４ｍｍ
ｆ３：７．５８２ｍｍ
Σｄｗ：１７．４４ｍｍ
【００７３】
表１４には、本実施例によるズームレンズの各レンズ面のデータを示している。
なお、表中、i、Ｒ、ｄｗ、ｄｎ、ｄｔ、Ｎｄ、νｄ等の記号は、実施例1の場合と同じである。
【００７４】
【表１４】
2005189638.tif 000017
【００７５】
次に、表１５、表１６には、非球面とされたレンズ面の非球面形状を規定するための前記(６)式における非球面係数を示している。
【００７６】
【表１５】
2005189638.tif 000018
【００７７】
【表１６】
2005189638.tif 000019
【００７８】
図８は、本発明の実施例５で得られたズームレンズにおける諸収差を示す収差図である。図においてＷ、Ｎ、Ｔ、等の記号は、実施例１と同じものを示している。これらの結果から、本発明の実施例５のズームレンズは、収差が小さく、良好な光学特性を示している。
因みに、この実施例４におけるズームレンズは、Σｄｗ/ｆＷ＝４．９８、｜ｆ２/ｆ１｜＝０．５８９、ｆ３/ｆＷ＝２．１６６、Ｒ３/Ｒ４＝０．７２２、｜Ｒ６/Ｒ５｜＝０．０７９であり、上記（１）〜（５）の条件式を満足している。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明によるズームレンズは、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の受光素子を用いた小型ビデオカメラ、車載用カメラ、監視用カメラ、デジタルカメラ、携帯電話搭載カメラ等の小型軽量のカメラにおいて有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明による実施例１で示すズームレンズのレンズ構成図である。
【図２】本発明の実施例１のズームレンズにおけるテレ端からワイド端までレンズが移動した際のレンズ配置図である。
【図３】本発明の実施例１のズームレンズにおけるテレ端、ノーマル位置及びワイド端での諸収差を示す収差図である。
【図４】本発明の実施例２のズームレンズにおけるテレ端からワイド端までレンズが移動した際のレンズ配置図である。
【図５】本発明の実施例２のズームレンズにおけるテレ端、ノーマル位置及びワイド端での諸収差を示す収差図である。
【図６】本発明による実施例３のズームレンズのレンズ構成図である。
【図７】本発明の実施例３のズームレンズにおけるテレ端、ノーマル位置及びワイド端での諸収差を示す収差図である。
【図８】本発明の実施例４のズームレンズにおけるテレ端、ノーマル位置及びワイド端での諸収差を示す収差図である。
【図９】本発明による実施例５のズームレンズのレンズ構成図である。
【図１０】本発明の実施例５のズームレンズにおけるテレ端、ノーマル位置及びワイド端での諸収差を示す収差図である。
【符号の説明】
【００８１】
Ｉ    第１レンズ群
II    第２レンズ群
III    第３レンズ群
１    第１レンズ
２    第２レンズ
３    第３レンズ
４    第４レンズ
５    第５レンズ
６    第６レンズ
７    第７レンズ
８    カバーガラス
９    結像面
【図１】
2005189638.tif 000020
【図２】
2005189638.tif 000021
【図３】
2005189638.tif 000022
【図４】
2005189638.tif 000023
【図５】
2005189638.tif 000024
【図６】
2005189638.tif 000025
【図７】
2005189638.tif 000026
【図８】
2005189638.tif 000027
【図９】
2005189638.tif 000028
【図１０】
2005189638.tif 000029
【手続補正書】
【提出日】平成16年12月27日(2004.12.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
物体側より順に結像面に向けて、負のパワーを有する第１レンズ群、正のパワーを有する第２レンズ群及び正のパワーを有する第３レンズ群によって構成され、各群の間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズにおいて、ズームレンズのワイド端のときの焦点距離をｆW、ワイド端のときの物体側の第１レンズ群の第１レンズ面から結像面までの距離をΣｄｗ、第１レンズ群の焦点距離をｆ１、第２レンズ群の焦点距離をｆ２、第３レンズ群の焦点距離をｆ３としたとき、以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
（１）Σｄｗ/ｆＷ＜8.0
（２）０．５＜｜ｆ２/ｆ１｜＜０．８
（３）１．５＜ｆ３/ｆＷ＜６．０
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
前記第１レンズ群は、物体側より順に、負のパワーを有する少なくとも1枚の凹レンズと正のパワーを有する物体側に凸面を向けた少なくとも1枚のメニスカスレンズとから構成され、前記第２レンズ群は、物体側より順に正のパワーを有する少なくとも1枚の第１凸レンズ及び第２凸レンズと凹レンズを組み合わせた正のパワーを有する合成レンズによって構成され、前記第３レンズ群は、物体側より順に、凸レンズと凹レンズの組合せ、又は凹レンズと凸レンズの組合せによる合成レンズによって構成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載のズームレンズ。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明は、第１の発明として、  物体側より順に結像面に向けて、負のパワーを有する第１レンズ群、正のパワーを有する第２レンズ群及び正のパワーを有する第３レンズ群によって構成され、各群の間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズにおいて、ズームレンズのワイド端のときの焦点距離をｆW、ワイド端のときの物体側の第１レンズ群の第１レンズ面から結像面までの距離をΣｄｗ、第１レンズ群の焦点距離をｆ１、第２レンズ群の焦点距離をｆ２、第３レンズ群の焦点距離をｆ３としたとき、以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズとすることにより小型で、明るくメガオーダーの高画素に適応する高性能なズームレンズを提供できるようにしたものである。
（１）Σｄｗ/ｆＷ＜8.0
（２）０．５＜｜ｆ２/ｆ１｜＜０．８
（３）１．５＜ｆ３/ｆＷ＜６．０
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明による第５の発明は、  前記第１レンズ群は、物体側より順に、負のパワーを有する少なくとも1枚の凹レンズと正のパワーを有する物体側に凸面を向けた少なくとも1枚のメニスカスレンズとから構成され、前記第２レンズ群は、物体側より順に正のパワーを有する少なくとも1枚の第１凸レンズ及び第２凸レンズと凹レンズを組み合わせた正のパワーを有する合成レンズによって構成され、前記第３レンズ群は、物体側より順に、凸レンズと凹レンズの組合せ、又は凹レンズと凸レンズの組合せによる合成レンズによって構成されていることを特徴とする第１発明ないし第４発明のいずれか１発明記載のズームレンズとすることによって、小型で、明るくメガオーダーの高画素に適応する高性能な、しかも射出瞳の比較的長い２〜３倍程度のズームレンズを提供できるようにしたものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明においては、基本的には、物体側より順に結像面に向けて、負のパワーを有する第１レンズ群、正のパワーを有する第２レンズ群及び正のパワーを有する第３レンズ群によって構成され、各群の間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズにおいて、ズームレンズのワイド端のときの焦点距離をｆW、ワイド端のときの物体側の第１レンズ群の第１レンズ面から結像面までの距離をΣｄｗ、第１レンズ群の焦点距離をｆ１、第２レンズ群の焦点距離をｆ２、第３レンズ群の焦点距離をｆ３としたとき、以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズとすることによって、小型であって、メガオーダーの高画素に適応したズームレンズを提供可能としたものであるが、特に、ワイド端よりテレ側へのズーミングにあっては、第１レンズ群又は第３レンズ群を固定とし、第２レンズ群を物体側に光軸に沿って移動させて変倍し、第３レンズ群又は第１レンズ群は変倍によって生じる像面位置の補正を、物体側に凹面をなすような軌跡で光軸上を可動させてなすことで、小型化を図れるようにしたものである。この場合、第１レンズ群又は第３レンズ群によって距離調整機能を備えたものとすることができる。
（１）Σｄｗ/ｆＷ＜8.0
（２）０．５＜｜ｆ２/ｆ１｜＜０．８
（３）１．５＜ｆ３/ｆＷ＜６．０
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
条件式（３）は、CCD等の受光素子に入射する最大射出角を小さくして、シェーディングを防止するための条件であり、下限を下回ると第３レンズ群のパワーが強くなりすぎてテレ側の最大射出角がおおきくなるばかりか第３レンズ群の結像面側のレンズ面から結像面までの距離、即ちバックフォーカスも短くなってしまい、ＩＲ・ＵＶカットフィルタ等の諸フィルタやカバーガラスの挿入が困難になってしまう。また、上限を上回ると第３レンズ群のパワーが弱くなり、ワイド端における最大射出角が大きくなってしまい、小型化が困難となってしまう。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
本発明においては、基本的には、物体側より順に結像面に向けて、負のパワーを有する第１レンズ群、正のパワーを有する第２レンズ群及び正のパワーを有する第３レンズ群によって構成され、各群の間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズにおいて、ズームレンズのワイド端のときの焦点距離をｆW、ワイド端のときの物体側の第１レンズ群の第１レンズ面から結像面までの距離をΣｄｗ、第１レンズ群の焦点距離をｆ１、第２レンズ群の焦点距離をｆ２、第３レンズ群の焦点距離をｆ３としたとき、以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズとすることによって、小型であって、メガオーダーの高画素に適応したズームレンズを提供可能とした。
（１）Σｄｗ/ｆＷ＜8.0
（２）０．５＜｜ｆ２/ｆ１｜＜０．８
（３）１．５＜ｆ３/ｆＷ＜６．０
特に、全長が２０ｍｍ以下でズーム倍率が２〜３倍の高い倍率を確保でき、第２レンズ群の正のパワーを有する第１凸レンズのレンズ面の曲率半径を大きくしたことにより、球面収差、コマ収差等の補正を容易にし、第３レンズ群を２枚の色消しレンズとしたことで倍率の色収差が十分に補正され、さらに最大射出角をより小さくしてシェーディングを防止するようにしたメガオーダーの高画素に対応する高精細な小型でコンパクトなズームレンズを提供可能とした。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
表１には、このズームレンズの各レンズデータを示し、表２においては、ｉは物体側より数えたレンズ面の順番を表し、Ｒは、レンズ面の曲率半径を表し、ｄｗ、ｄｎ、ｄｔは、それぞれ、ワイド端、ノーマル位置、テレ端におけるレンズ面間の距離を表し、Ｎｄは、各レンズの屈折率を、νｄは、アッベ数を表す。また、番号ｉに星印(*)がついているレンズ面は非球面である。i欄の０項は、テレ端を基準とした際の位置からのワイド端及びノーマル位置までの移動距離を示す。