(57)【要約】【課題】反射面または直角プリズムの物体側に置かれるメニスカス負レンズをなくし、機器がコンパクトになるように、ズームレンズ系を小型化すること。【解決手段】物体側より順に、光束を略９０°折り曲げる直角プリズムＰ、反射負レンズおよび正レンズで構成され全体として負の光学的パワーを有する第１レンズ群Ｌ１、正、正、負のレンズで構成され全体として正の光学的パワーを有する第２レンズ群Ｌ２、正の光学的パワーを有する第３レンズ群Ｌ３より成り、直角プリズムＰと第１レンズ群Ｌ１、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２、および第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の空気間隔を変えることで変倍し、ｆ２：第２レンズ群の焦点距離、Ｄ：第２レンズ群の全長、Ｒ２Ｂ：第２レンズ群の最後部面の曲率半径としたとき、０．７５＜Ｄ／ｆ２＜１．２５、かつ、Ｒ２Ｂ＞０とすると共に、前記最広角端の位置と最望遠端の位置とが略同じ位置とした。【選択図】図１
2007155948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より順に、負レンズおよび正レンズで構成され全体として負の光学的パワーを有する第１レンズ群、
正、正、負のレンズで構成され全体として正の光学的パワーを有する第２レンズ群、
正の光学的パワーを有する第３レンズ群より成り、
第１レンズ群と第２レンズ群、および第２レンズ群と第３レンズ群の空気間隔を変えることで変倍し、
０．７５＜Ｄ／ｆ２＜１．２５
Ｒ２Ｂ＞０
ただし、
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
Ｄ：第２レンズ群の全長
Ｒ２Ｂ：第２レンズ群の最後部面の曲率半径
であることを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】
前記第１群レンズは最広角端状態と最望遠端状態において、最も被写体側の略同じ位置に配置され、かつ、像側で移動して変倍されることを特徴とする請求項１のズームレンズ。
【請求項３】
前記第１レンズ群の物体側に光束を略９０°折り曲げる直角プリズムを配置し、プリズムと第１レンズ群、第１レンズ群と第２レンズ群、および第２レンズ群と第３レンズ群の空気間隔を変えることで変倍したことを特徴とする請求項１または２のズームレンズ。
【請求項４】
ズーム比が３程度であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかのズームレンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラ、携帯電話などの画像撮影用の低倍率ズームレンズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光学像のデジタル化技術の進歩によって、デジタルカメラや撮影機能付きの携帯電話等が急速に普及した。競争の激化にともなって他機種との差別化を図るため、携帯性をより高めた小型化、薄型化と同時に、撮影レンズのズーム化による高機能化が求められている。撮影レンズのズーム化の要求は機器の小型化薄型化と矛盾する。そのため、機器の厚みが増えないように、ズームレンズ系を元結の途中で折り曲げる方式が提案されてきた。
【０００３】
たとえば、特許文献１（特開平１１−１９６３０３号公報）には、負メニスカス形状の固定レンズ素子の像側に設けた反射面で光路を９０゜折り曲げ、マイナスリードのズームレンズ系を配する構成が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２（特開平１１−２５８６７８号公報）には、負メニスカス形状の固定レンズ素子、可動の正レンズ群の後ろに反射面を設けて光結を９０°折り曲げ、続いて正レンズ群を配する構成が開示されている。
【０００５】
さらに、特許文献３（特開平８−２４８３１８号公報）、特許文献４（特開２０００−１３１６１０号公報）、特許文献５（特開２００３−２０２５００号公報）には、正パワーの第１群が負レンズ、光路を９０°曲げる直角プリズム、正レンズで構成された多群ズーム系が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−１９６３０３号公報
【特許文献２】特開平１１−２５８６７８号公報
【特許文献３】特開平８−２４８３１８号公報
【特許文献４】特開２０００−１３１６１０号公報
【特許文献５】特開２００３−２０２５００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来の技術は、撮影レンズのワイド端の広角化と機器の薄型化とを両立させるため、メニスカス形状の負レンズの後ろに光結を９０°折り曲げる反射面または直角プリズムを配する構成であった。しかし、この構成はズームンズ系自体の全長が長くなり大型化してしまう問題がある。本発明は、反射面または直角プリズムの物体側に置かれるメニスカス負レンズをなくし、機器がコンパクトになるように、ズームレンズ系を小型化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、負・正パワーの２群ズームに固定のフィールドレンズ第３群を加えたズームレンズにおいて、第２レンズ群の全長、およびレンズ形状を規定することによりズームシステムをコンパクト化するものである。
【０００８】
即ち、請求項１の発明は、物体側より順に、負レンズおよび正レンズで構成され全体として負の光学的パワーを有するル第１レンズ群、正、正、負のレンズで構成され全体として正の光学的パワーを有する第２レンズ群、正の光学的パワーを有する第３レンズ群より成り、プリズムと第１レンズ群、第１レレズ群と第２レンズ群、および第２レンズ群と第３レンズ群の空気間隔を変えることで変倍し、
０．７５＜Ｄ／ｆ２＜１．２５
Ｒ２Ｂ＞０
ただし、ｆ２：第２レンズ群の焦点距離、Ｄ：第２レンズ群の全長、Ｒ２Ｂ：第２レンズ群の最後部面の曲率半径であり、ズーム比が３程度であることを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１のズームレンズにおいて、前記第１群レンズは最広角端状態と最望遠端状態において、最も被写体側の略同じ位置に配置され、かつ、像側で移動して変倍されることを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または２のズームレンズにおいて、前記第１レンズ群の物体側に光束を略９０°折り曲げる直角プリズムを配置し、プリズムと第１レンズ群、第１レンズ群と第２レンズ群、および第２レンズ群と第３レンズ群の空気間隔を変えることで変倍したことを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかのズームレンズにおいて、ズーム比が３程度であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ズームレンズの全長を短いものとすることができ、機器の薄型化、コンパタト化が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
デジタルカメラ、携帯電話の撮影装置等のレンズは、小型軽量でしかも情報量の多い広い画角が必要な条件である。そのため、ズームレンズは構成枚数が少なくズーミング方式がシンプルなこと、ワイド端が広角なこと、主光線が像側でテレセントリックに近いことが望ましい。負・正のパワーからなる２群ズームの骨格にフィールドレンズを加えたシステムは、これらの条件を満たす可能性を有している。
【００１４】
本例に係るズームレンズＺは、図１に示すように、物体側より順に、光来を略９０゜折り曲げる直角プリズムＰ、負レンズおよび正レンズで構成され全体として負の光学的パワーを有する第１レンズ群Ｌ１、正、正、負のレンズで構成され全体として正の光学的パワーを有する第２レンズ群Ｌ２、正の光学的パワーを有する第３レンズ群Ｌ３よりなる。本例では、第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３をカム装置で移動し、直角プリズムＰと第１レンズ群Ｌ１、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２、および第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の空気間隔を変えることで変倍している。
【００１５】
図１（ａ）は広角、同（ｂ）は標準、同（ｃ）は望遠における各レンズの配置位置を示している。
【００１６】
また本例では、ズームレンズＺは、
０．７５＜Ｄ／ｆ２＜１．２５
Ｒ２Ｂ＞０
ただし、
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
Ｄ：第２レンズ群の全長
Ｒ２Ｂ：第２レンズ群の最後部面の曲率半径
の条件を満たしている。これにより、ズームレンズのコンパクト化を実現できる。
【００１７】
本例に係るズームレンズＺは、ズーム全域において樋上色収差、倍率色収差を小さくずるために、第１、第２レンズ群とも正・負パワーのエレメントを含む構成にして色消し能力を持たせている。一方、像側テレセントリック性を実現するのに必要な第３レンズ群は、像面に近い位置にあるので、色消しの構成にする必要はない。また、直角プリズムＰは、材質の屈折率を高くするほど、小さい形状で多くの周辺光量が確保できる。
【００１８】
本例では、第１レンズ群は負・正パワーの構成とし、先頭の負レンズに非球面を導入することによってワイド端の歪曲収差を補正している。
【００１９】
第２レンズ群は、その焦点距離ｆ２とレンズ全長Ｄの比が０．７５＜Ｄ／ｆ２＜１．２５、およびＲ２Ｂ＞０の構成とすることにより、コンパクト化と非点収差の良好な補正が実現できる。２つの条件によって第２レンズ群の前傾および後側の主点位置が物体側寄りに形成されるので、第２レンズ群の焦点距離を短くすることが可能となりシステムのコンパクト化が実現できる。ここで、Ｄ／ｆ２が下限をこえると非点収差の補正が十分でなく、上限を超えると第２レンズ群の全長が大きくなってコンパクト化の障害になる。
【００２０】
また、Ｒ２Ｂ＞０としているので、主点位置が物体側寄りに形成されるために第２レンズ群の焦点距離を小さくできるので、システムのコンパクト化に好ましい。Ｆ２Ｂ＜０とすると、第２レンズ群の焦点距離を小さくできないので、システムのコンパクト化にとって好ましくない
【００２１】
上記２つの条件によって第２レンズ群のパワーが強くなることに起因する球面収差の発生は、第２レンズ群中の１面あるいは２面を非球面化することで補正することができる。
【００２２】
さらに、本例では、前記第１レンズ群Ｌ１は、最広角端（図１（ａ））と最望遠端（図（ｃ））との間で像側に移動され変倍されるが、の位置とが略同じ位置となるようにしている。これにより、最広角端と最望遠端において直角プリズムＰと第１レンズ群Ｌ１との間の空気間距離をほぼ同じものとすることができ、直角プリズムＰと第１レンズ群Ｌ１とを近接して配置することができ、ひいてはズームレンズＺの全長の短小化を図ることができる。
【００２３】
図２に第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群を移動させるためのカム線図を示す。本例では、最広角端と最望遠端との間の領域は、レンズはパンフォーカス状態とし、各レンズ群の移動により、ズームレンズＺの焦点距離を変更する。
【００２４】
また、本例では最広角端の外側に切り替え領域を挟んで広角のマクロ領域を設けている。また最望遠端の外側に切り替え領域を挟んで望遠のマクロ領域を設けている。本例ではこれらの領域において、第３レンズ群Ｌ３を移動することによりオートフォーカスを実現している。そして、両マクロ領域において第１レンズ群Ｌ１は移動せず、直角プリズムＰと第１レンズ群Ｌ１との間の空気間隔が狭くならない。このため直角プリズムＰと第１レンズ群Ｌ１との空気間隔を広げる必要がない。
【実施例１】
【００２５】
以下本発明に係るズームレンズの実施例について説明する。ただし以下ｆは焦点距離、ＦはＦナンバー、ｒは曲率半径、ｄは面間隔、ｎは屈折率、ｖはアッベ数である。また、ｒに＊を付した面は非球面であることを示し、非球面は次の式で表すものとする。ただしＸは光軸方向のサグ量、Ｙは入射光線高である。
X＝Y＊＊2/(l十sqrt(l-A*(Y/r)**2))十A4Y＊＊f*4+A6Y**6＋Ａ８Ｙ＊＊8+A10Y＊＊10
【００２６】
図３は実施例１に係るズームレンズのレンズ構成図であり、（ａ）は最広角状態、（ｂ）は標準状態、（ｃ）は最望遠状態を示すもの、図４は実施例１に係るズームレンズの最広角状態における球面収差、非点収差、及び歪みを示すグラフ、図５は実施例１に係るズームレンズの標準状態における球面収差、非点収差、及び歪みを示すグラフ、図６は実施例１に係るズームレンズの最望遠状態における球面収差、非点収差、及び歪みを示すグラフである。
【００２７】
なお、図４ないし図６において、曲線に付した符号Ａ〜Ｅは以下に示すように波長の違いを示している（図８ないし１０、図１２ないし１４において同じ）。
Ａ：０．４３５８４μｍ
Ｂ：０．４８６１３μｍ
Ｃ：０．５４６０７μｍ
Ｄ：０．５８７５６μｍ
Ｅ：０．６５６２８μｍ
【００２８】
本実施例に係るズームレンズは、以下の構成を備える。
r1=     ∞         d1=5.900     n1= 1.78472      v1=25.7
r2=     ∞         d2=0.320〜1.787〜0.304
r3= -185.750       d3=0.800     n2= 1.71300      v2=53.9
r4=    3.370       d4=0.020     n3= 1.51313      v3=53.9
r5*=   2.704       d5=0.760
r6=    4.510       d6=1.130     n4=1.80610       v4=33.3
r7=   12.900       d7= 6.521〜2.023〜0.407
r8*=   5.140        d8=0.020     n5=1.51313       v5=53.9
r9=   4.073        d9=1.430     n6=1.48749       v6=70.4
r10=  -6.600       d10=0.100
r11=   5.760      
d11=1.300    
n7=1.58913     
v7=61.2
r12= -12.720       dl2=0.100
r13=  15.500      
d13=1.320    
n8=1.80518     
v8=25.5
r14=   2.496       d14=3.123〜6.154〜9.252           
r15=  10.130      
d15=1.180    
n9=1.80518     
v9=25.5
r16=  -56.350      d16=0.66
r17=    ∞        
d17= 1.15    
n10=1.51680     
v10=64.2
r18=    ∞
f=4.15〜7.99〜11.94
F=2.86〜4.08〜5.34
画角=65.0°〜34.4°〜23.4°
非球面データ
第５面(r5*)
A    0.2734
A4  -0.175308E-02
A6   0.109505E-02
A8  -0.225209E-03
A10  0.158585E-04
第８面(r8*)
A   -5.8125
A4   0.152408E-02
A6  -0.425403E-03
A8   0.186806E-03
A10 -0.513259E-04
f2=5.536  D＝4.27  D/f2＝0.77
【００２９】
即ち、本例に係るズームレンズは、図３に示すように最広角状態において（ａ）、標準状態において（ｂ）、最望遠状態において（ｃ）に示すような配列がなされ、各レンズは各状態の間を所定の図２に示したカム曲線と同様の所定のカム曲線にしたがって移動される。
【００３０】
そして、最広角状態において図４、標準状態において図５、最望遠状態において図６に示す球面収差、批点収差および歪みを有するものとなる。これらの球面収差、批点収差および歪みは、十分に実用に耐える優れた値となる、
【００３１】
従って本例に係るズームレンズによれば、良好なレンズ特性を備えたものとして、ズームレンズを小型化することができる。
【実施例２】
【００３２】
次に本発明に係る第２の実施例に係るズームレンズについて説明する。図７は実施例２に係るズームレンズのレンズ構成図であり、（ａ）は最広角状態、（ｂ）は標準状態、（ｃ）は最望遠状態を示すもの、図８は実施例２に係るズームレンズの最広角状態における球面収差、非点収差、及び歪みを示すグラフ、図９は実施例２に係るズームレンズの標準状態における球面収差、非点収差、及び歪みを示すグラフ、図１１は実施例３に係るズームレンズのレンズ構成図であり、（ａ）は最広角状態、（ｂ）は標準状態、（ｃ）は最望遠状態を示すものである。
【００３３】
本実施例に係るズームレンズは、以下の構成を備える。
r1=    ∞        d1=5.900     n1= 1.78472       v1= 25.7
r2=    ∞       d2= 0.548〜2.412〜0.466
r3= -91.380      d3=0.800      n2= 1.71300      v2=53.9
r4=   3.669      d4=0.020      n3=1.51313       
v3=53.9
r5*=  2.561       d5=0.870 
r6=   4.800      d6=1.82       n4=
1.80610       v4=33.3
r7=  21.487      d7=9.126〜3.729〜1.500
r8*=  9.734       d8=2.020      n5=l.58913       
v5=61.2 
r9=  -5.047       d9=0.100
r10=  11.780      d10=2.090      n6=1.62041       v6=60.4
r11=  -4.394      d11=0.100      
r12=  -6.052      d12=1.340      n7=1.69895       v7=30.0
r13=   3.119      d13=3.517〜7.050〜11.224
r14=   9.405      d14=3.000      n8=1.80518       v8=25.5 
r15= -16.258      d15=0.100
r16=    ∞     d16=0.800         n9=1.51680       v9=64.2
r17=    ∞
f=4.15〜7.69〜11.87
F=2.91〜4.06〜5.41
画角=67.6°〜38.2°〜25.4°
非球面データ
第５面(r5*)
A    0.0238
A4   0.551468E-03
A6   0.181852E-03
A8   0.337067E-04
A10  0.152721E-05
第８面(r8*)
A    18.6978
A4  
-0.190435E-02
A6    0.492125E-03
A8    0.623006E-04
A10   0.138029E-04
f2=6.97  D＝5.65  D/f2＝0.81
【００３４】
即ち、本例に係るズームレンズは、図７に示すように最広角状態において（ａ）、標準状態において（ｂ）、最望遠状態において（ｃ）に示すような配列がなされ、各レンズは各状態の間を所定の図２に示したカム曲線と同様の所定のカム曲線にしたがって移動される。
【００３５】
そして、最広角状態において図８、標準状態において図９、最望遠状態において図１０に示す球面収差、批点収差および歪みを有するものとなる。これらの球面収差、批点収差および歪みは、十分に実用に耐える優れた値となる、
【００３６】
従って本例に係るズームレンズによれば、良好なレンズ特性を備えたものとして、ズームレンズを小型化することができる。
【実施例３】
【００３７】
図１１は実施例３に係るズームレンズのレンズ構成図であり、（ａ）は最広角状態、（ｂ）は標準状態、（ｃ）は最望遠状態を示すもの、図１２は実施例３に係るズームレンズの最広角状態における球面収差、非点収差、及び歪みを示すグラフ、図１３は実施例３に係るズームレンズの標準状態における球面収差、非点収差、及び歪みを示すグラフ、図１４は実施例３に係るズームレンズの最望遠状態における球面収差、非点収差、及び歪みを示すグラフである。
【００３８】
本実施例に係るズームレンズは、以下の構成を備える。
r1=     ∞       
d1=5.900     
n1= 1.78472     
v 1=25.7
r2=     ∞       
d2=0.548〜2.346〜0.464
r3=  -33.190      d3=0.820       n2= 1.67790      v2=54.9
r4*=   3.093      d4=0.970
r5=    5.435      d5=2.020        n4= 1.62004      v4=36.3 
r6=  -96.557      d6=8.833〜3.618〜1.50
r7*=   2.809      d7=2.470        n5=1.51633       v5=64.1
r8=  -9.808       d8=0.120
r9*=  11.974      d9=2.700     
r10=  -3.477      d10=0.200       n7=1.80610      v7=40.4
r11=  -2.573      d11=2.570
r12=   6.125      d12=0.879〜4.295〜8.296 
r13=   9.073      d13=2.99        n8=1.76182       v8=26.6
r14= -16.227      dl4=0.11
r15=    ∞       
d15=1.00        n10=1.51680      v10=64.2
r16=    ∞
f= 4.58〜8.55〜13.202.
F= 3〜4.32〜5.94
画角＝68.0°〜38.0°〜25.4°
非球面デーク第４面(r4*)
A    0.5476
A4    0.157578E-02
A6    0.685253E-04
A8    0.454629E-06
A10   0.394742E-06
第７面(r7*）
A    -1.6387
A4    0.143317E-01
A6  -0.850613E-03
A8  
0.232605E-03
A10 -0.146094E-04
第９面(r9*)
A       -8.6118
A4      -0.623431E-02
A6      -0.475627E-03
A8      -0.153647E-04 
A10      0.000000E+00
f2=6.653  D＝8.06  D/f2＝1.21
【００３９】
即ち、本例に係るズームレンズは、図１１に示すように最広角状態において（ａ）、標準状態において（ｂ）、最望遠状態において（ｃ）に示すような配列がなされ、各レンズは各状態の間を所定の図２に示したカム曲線と同様の所定のカム曲線にしたがって移動される。
【００４０】
そして、最広角状態において図１２、標準状態において図１３、最望遠状態において図１４に示す球面収差、批点収差および歪みを有するものとなる。これらの球面収差、批点収差および歪みは、十分に実用に耐える優れた値となる、
【００４１】
従って本例に係るズームレンズによれば、良好なレンズ特性を備えたものとして、ズームレンズを小型化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明に係るズームレンズは、小型・軽量・薄型なデジタルカメラ、携帯電話などの撮影用低倍ズームレンズとして利用することができる。プリズムなして低倍ズームレンズとしても利用できるのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】実施の形態に係るズームレンズのレンズ構成である。
【図２】実施の形態に係るズームレンズのカム線図である。
【図３】実施例１に係るズームレンズのレンズ構成図であり、（ａ）は最広角状態、（ｂ）は標準状態、（ｃ）は最望遠状態を示すものである。
【図４】実施例１に係るズームレンズの最広角状態における球面収差、非点収差、及び歪みを示すグラフである。
【図５】実施例１に係るズームレンズの標準状態における球面収差、非点収差、及び歪みを示すグラフである。
【図６】実施例１に係るズームレンズの最望遠状態における球面収差、非点収差、及び歪みを示すグラフである。
【図７】実施例２に係るズームレンズのレンズ構成図であり、（ａ）は最広角状態、（ｂ）は標準状態、（ｃ）は最望遠状態を示すものである。
【図８】実施例２に係るズームレンズの最広角状態における球面収差、非点収差、及び歪みを示すグラフである。
【図９】実施例２に係るズームレンズの標準状態における球面収差、非点収差、及び歪みを示すグラフである。
【図１０】実施例２に係るズームレンズの最望遠状態における球面収差、非点収差、及び歪みを示すグラフである。
【図１１】実施例３に係るズームレンズのレンズ構成図であり、（ａ）は最広角状態、（ｂ）は標準状態、（ｃ）は最望遠状態を示すものである。
【図１２】実施例３に係るズームレンズの最広角状態における球面収差、非点収差、及び歪みを示すグラフである。
【図１３】実施例３に係るズームレンズの標準状態における球面収差、非点収差、及び歪みを示すグラフである。
【図１４】実施例３に係るズームレンズの最望遠状態における球面収差、非点収差、及び歪みを示すグラフである。
【符号の説明】
【００４４】
Ｌ１・・・第１レンズ群
Ｌ２・・・第２レンズ群
Ｌ３・・・第３レンズ群
Ｐ・・・直角プリズム
Ｚ・・・ズームレンズ
【図１】
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【図２】
2007155948.tif 000004
【図３】
2007155948.tif 000005
【図４】
2007155948.tif 000006
【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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