(57)【要約】      （修正有）【課題】広角端で広画角を保ちつつズームレンズの更なる小型化を実現する。【解決手段】物体から順に、正の屈折力を有する第１群Ｌ１、負の屈折力を有する第２群Ｌ２から構成され、各群とも物体側に移動することで変倍を行い、広角端での焦点距離をｆｗ、第１群Ｌ１の後側主点と第１群Ｌ１の最も物体側のレンズ面との距離をΔ、第１群Ｌ１の焦点距離をｆ１、第２群Ｌ２の焦点距離をｆ２とするとき、以下の条件式を満足する。０．６＜Δ／ｆｗ＜２．３,０．６８＜ｆ１／ｆｗ＜０．９６,０．６８＜ｆ２／ｆｗ＜０．９６。【選択図】図１
2007212951.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第１群、負の屈折力を有する第２群から構成され、各群とも物体側に移動することで変倍を行い、広角端での焦点距離をfw、前記第１群の後側主点と第１群の最も物体側のレンズ面との距離をΔ、前記第１群の焦点距離をf1、前記第２群の焦点距離をf2とするとき、以下の条件式を満足する変倍光学系。
0.6<Δ/fw<2.3
0.68<f1/fw<0.96
0.68<f2/fw<0.96
【請求項２】
請求項１において、前記第１群の最も像側のレンズが凸のパワーを有することを特徴とする変倍光学系。
【請求項３】
請求項１において、前記第2群の最も像側のレンズが物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズであることを特徴とする変倍光学系。
【請求項４】
請求項１において、前記第１群が物体側に凹面を向けたメニスカスレンズを少なくとも２枚有することを特徴とする変倍光学系。
【請求項５】
物体側から順に、正の屈折力を有する第１群、正の屈折力を有する第２群、負の屈折力を有する第３群から構成され、前記第１群と第２群の間隔を広げ、前記第２群と第３群の間隔を狭めるように移動することで変倍を行い、広角端での焦点距離をfw、前記第１群と第２群の合成群の後側主点とレンズ系の最も物体側のレンズ面との距離をΔ、前記第１群と前記第２群の広角端での合成焦点距離をf12w、前記第３群の焦点距離をf3とするとき、以下の条件式を満足する変倍光学系。
0.6<Δ/fw<2.3
0.68<f12w/fw<0.96
0.68<f3/fw<1.24
【請求項６】
請求項５において、前記第２群の最も像側のレンズが凸のパワーを有することを特徴とする変倍光学系。
【請求項７】
請求項５において、前記第３群の最も像側のレンズが物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズであることを特徴とする変倍光学系。
【請求項８】
請求項５において、前記第１、２群が物体側に凹面を向けたメニスカスレンズを少なくとも２枚有することを特徴とする変倍光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は主に小型デジタルカメラ、携帯電話、ノートパソコン、PDA等のモバイル機器、特に1/2.5インチサイズと同等かそれよりも小さなイメージサイズの撮像素子を有する撮像装置に好適な、小型な広角ズームレンズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、デジタルカメラはもとより、携帯電話やノートパソコン、PDA等にも小型な電子撮像光学系を内臓した製品が数多く出てきており、光学系の更なる薄型化、小型化が強く望まれている。デジタルカメラにおいては、撮像素子への入射光束をテレセントリックにするために光学系をレトロフォーカスタイプで構成した、ズーム比３倍程度で小型な光学系が数多く知られている。一方で、携帯電話等においては、光学系をレンズ３枚程度で構成した、単焦点の小型な光学系が数多く知られている。
【０００３】
従来例としては、例えば特許文献１と特許文献２をあげることが出来る。
【特許文献１】特開平０９−１０１４５３号公報
【特許文献２】特開２００４−１８４９１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、デジタルカメラ用の光学系に関しては、そのほとんどが最も物体側のレンズ群が負の屈折力を持つレトロフォーカスタイプであるため、全長が長く、前玉径が大きくなってしまう。また、携帯電話用の光学系に関しては、デジタルカメラ用光学系に比べて更に小型ではあるが、そのほとんどが単焦点レンズである。そこで、本発明は上記課題を解決して、更に小型な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】
【０００５】
（第一の発明）
物体側から順に、正の屈折力を有する第１群、負の屈折力を有する第２群から構成され、各群とも物体側に移動することで変倍を行う変倍光学系であって、広角端での焦点距離をfw、前記第１群の後側主点と第１群の最も物体側のレンズ面との距離をΔ、前記第１群の焦点距離をf1、前記第２群の焦点距離をf2とするとき、
0.6<Δ/fw<2.3                ……(1-a)
0.68<f1/fw<0.96              ……(2-a)
0.68<f2/fw<0.96              ……(3-a)
なる条件を満たすこと。
【０００６】
（第二の発明）
物体側から順に、正の屈折力を有する第１群、正の屈折力を有する第２群、負の屈折力を有する第３群から構成され、前記第１群と第２群の間隔を広げ、前記第２群と第３群の間隔を狭めるように移動することで変倍を行う変倍光学系であって、広角端での焦点距離をfw、前記第１群と第２群の合成群の後側主点とレンズ系の最も物体側のレンズ面との距離をΔ、前記第１群と前記第２群の広角端での合成焦点距離をf12w、前記第３群の焦点距離をf3とするとき、
0.6<Δ/fw<2.3                ……(1-b)
0.68<f12w/fw<0.96            ……(2-b)
0.68<f3/fw<1.24              ……(3-b)
なる条件を満たすこと。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、上述のようにすることで、デジタルカメラや携帯電話等に好適なズームレンズをより広画角にしつつ、径方向、光軸方向共に大幅に小型化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態について説明する。図1,4,7,10は本発明の数値実施例１から４の広角端、中間のズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図である。図2,5,8,11は本発明の数値実施例１から4の広角端における収差図である。図3,6,9,12は本発明の数値実施例１から4の望遠端における収差図である。
【０００９】
図1,4,7において、Ｌ１は正の屈折力の第１群、Ｌ２は負の屈折力の第２群であり、広角端から望遠端にかけて、第１群と第２群の軸上空気間隔を狭めるように共に物体側へ移動させて変倍を行っている。図10において、Ｌ１は正の屈折力の第１群、Ｌ２は正の屈折力の第２群、Ｌ３は負の屈折力の第３群であり、広角端から望遠端にかけて、第１群と第２群は軸上空気間隔を広げるように共に物体側に移動させ、第２群と第３群は軸上空気間隔を狭めるように共に物体側に移動させて変倍を行っている。Giは第iレンズをあらわし、ＳＰは絞りであり、ＩＰは像面である。図中の*印は非球面位置をあらわしている。
【００１０】
実施例１〜３では、各群とも２枚以上のレンズで構成し、各群に非球面を２面以上使用している。実施例４では、各群とも２枚以上のレンズで構成している。非球面は使用していないが、使用した方がより好ましい。実施例１〜４の何れにおいても、実寸で最大光学全長が20mm程度、有効径が12mm程度となっている。
【００１１】
次に本発明のズームレンズの特徴について説明する。
【００１２】
（第一の発明）
第一の発明においては、上記のように物体側から順に、正の屈折力を有する第１群、負の屈折力を有する第２群から構成し、テレフォトタイプにすることにより光学系全体の小型化を図り、各群とも物体側に移動することで変倍を行っている。このようなテレフォトタイプの光学系において、広角端でより広画角を実現するために、すなはち焦点距離を短くするためには図１３にあるように、各群の屈折力を全系の屈折力よりも撮像面側に押し込める必要がある。一般的に、このように狭い領域に屈折力を押し込めることにより、各群の屈折力は強くなってしまい、収差補正上不利になることに加えて製造上の問題も発生しやすくなる。そこで、条件式(1-a)にあるように第１群の後側主点を従来に比べて撮像面側に飛ばすことにより、各群の屈折力を弱めつつ、各群内で収差補正が可能になるようにレンズ枚数を確保することを可能としている。
【００１３】
（第二の発明）
第二の発明においては、上記のように物体側から順に、正の屈折力を有する第１群、正の屈折力を有する第２群、負の屈折力を有する第３群から構成し、第１群、第２群を合成して考えた場合、前述の第一の発明と同様の説明が成り立つ。
【００１４】
次に前述の条件式の技術的意味について述べる。
【００１５】
条件式(1-a)は1群の後側主点位置を規定している。前述したように、光学系全系の焦点距離を短く、広画角を保った上で収差補正を良好に行うために前記第１群の後側主点を従来に比べ撮像面側に飛ばす必要が生じる。上限を超えると本来の目的である光学系の小型化に反することになる。下限を超えると、第１群内でのレンズ枚数が限られ収差補正が不十分になり、その第１群で発生した収差が第２群で拡大結像されるため、充分な光学性能を保てなくなる。
【００１６】
条件式(2-a)は前記第１群の屈折力を規定している。上限を超えると本来の目的である小型化に反することになり、下限を超えると収差補正が良好にできなくなる。
【００１７】
条件式(3-a)は前記第２群の屈折力を規定している。上限を超えると本来の目的である小型化に反することになり、下限を超えると収差補正が良好にできなくなる。
【００１８】
条件式(1-b),(2-b),(3-b)についても、前記３群ズームレンズの前記第１群、第２群を広角端において合成して条件式(1-a),(2-a),(3-a)と同様に考えることができる。
【００１９】
本発明の変倍光学系において、条件式(1-a ),(2-a),(3-a)を以下の範囲にすると更に好ましい。
【００２０】
1.2<Δ/fw<1.6                ……(1-a)'
0.77<f1/fw<0.83              ……(2-a)'
0.68<f2/fw<0.93              ……(3-a)'        
本発明の変倍光学系において、条件式(1-b),(2-b),(3-b)を以下の範囲にすると更に好ましい。
【００２１】
0.8<Δ/fw<1.5                ……(1-b)'
0.78<f1/fw<0.92              ……(2-b)'
0.68<f2/fw<1.02              ……(3-b)'
本発明の変倍光学系においては、第１群の後側主点を像面側に飛ばすことが必要であるが、前記第１群の最も像側のレンズを凸レンズにして、より強いレトロフォーカスタイプにすることにより実現している。
【００２２】
本発明の変倍光学系においては、最も後側の負レンズの形状を物体側に凹面を向けたメニスカス形状とすることにより、絞りより像面側でかつ軸外光線の通過高さが高いところに負の屈折力を有しつつも、糸巻き型の歪曲を極力抑えている。
【００２３】
本発明の変倍光学系においては、前記第１群内に物体側に凹面を向けたメニスカスレンズを少なくとも２枚以上設けることにより、像面湾曲のズーム時の変動を抑えつつ、前記第２群で発生しやすい糸巻き型の歪曲を打ち消すように樽型の歪曲を発生させている。
【００２４】
以上の如く構成し条件を満足させることで本発明の目的を実現することが可能である。
【００２５】
次に本発明の数値実施例を示す。数値実施例においてＲｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、Ｄｉは第ｉ番目のレンズ厚または空気間隔、ＮｉとＶｉは第ｉ番目のレンズの材質の屈折率とアッベ数である。また、非球面形状はレンズ面の中心部の曲率半径をＲとし、光軸方向をＸ軸とし、光軸と垂直方向をＹ軸とし、非球面係数をそれぞれA、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅとしたとき、
Ｘ＝      （１／Ｒ）Ｙ２
１＋｛１―(Ｙ／Ｒ)２｝１／２
＋ＡＹ２＋ＢＹ４
であらわされるものとする。
【００２６】
表１には本発明の上述した条件式と数値実施例の関係を示す。
【００２７】
数値実施例  1
f = 6.68 〜 10.12  Fno = 3.50 〜 5.35  2ω = 57.5 〜 39.1
* R 1 =  -15.186      D 1 =  1.14      N 1 = 1.841467      ν 1 = 29.6
R 2 =  -10.249      D 2 =  1.25
R 3 =   -6.136      D 3 =  2.80      N 2 = 1.755005      ν 2 = 52.3
R 4 =   -5.683      D 4 =  0.52
* R 5 =   -4.741      D 5 =  0.52      N 3 = 1.846658      ν 3 = 23.9
R 6 =  -12.156      D 6 =  0.50
R 7 =    絞り       D 7 =  0.52
R 8 =    5.619      D 8 =  3.07      N 4 = 1.651881      ν 4 = 58.2
* R 9 =   -6.562      D 9 =  可変
* R10 =  -73.367      D10 =  1.35      N 5 = 1.540300      ν 5 = 63.2
R11 =   -8.482      D11 =  0.99
R12 =   -3.393      D12 =  0.55      N 6 = 1.835737      ν 6 = 40.3
* R13 =  -55.845
＼焦点距離     6.68     8.22    10.12
可変間隔＼
D 9             2.26     1.14      0.58
非球面係数
1面 :  Ａ=0  Ｂ=-1.31568e-04
5面 :  Ａ=0  Ｂ=-4.31677e-04
9面 :  Ａ=0  Ｂ=3.04531e-03
10面 :  Ａ=0  Ｂ=3.05821e-03
13面 :  Ａ=0  Ｂ=2.88951e-04
数値実施例   2
f=  7.87 〜 15.36  Fno = 3.51 〜 5.35 2ω = 47.3 〜 25.8
* R 1 =  -22.481      D 1 =  1.18      N 1 = 1.846668      ν 1 = 23.9
R 2 =  -11.951      D 2 =  1.76
R 3 =   -9.817      D 3 =  1.70      N 2 = 1.780167      ν 2 = 48.9
R 4 =   -7.553      D 4 =  0.52
* R 5 =   -4.727      D 5 =  0.52      N 3 = 1.835929      ν 3 = 24.2
R 6 =  -16.310      D 6 =  0.50
R 7 =    絞り       D 7 =  0.52
R 8 =    6.193      D 8 =  3.06      N 4 = 1.634837      ν 4 = 59.3
* R 9 =   -5.482      D 9 =  可変
* R10 =   -9.724      D10 =  1.26      N 5 = 1.599383      ν 5 = 52.1
R11 =   -5.534      D11 =  1.00
R12 =   -3.368      D12 =  0.82      N 6 = 1.751816      ν 6 = 52.5
* R13 = -159.972
＼焦点距離     7.87    10.99    15.36
可変間隔＼
D 9             2.92     1.26      0.62
非球面係数
1面 :  Ａ=0  Ｂ=-1.68538e-04  
5面 :  Ａ=0  Ｂ=5.24580e-05  
9面 :  Ａ=0  Ｂ=3.35582e-03  
10面 :  Ａ=0  Ｂ=2.19533e-03  
13面 :  Ａ=0  Ｂ=-2.21097e-04  
数値実施例   3
f = 5.97 〜 17.02  Fno = 3.42 〜 5.32 2ω = 60.6 〜 33.9
R 1 =  -52.847      D 1 =  1.14      N 1 = 1.845158      ν 1 = 24.1
R 2 =  -16.928      D 2 =  1.28
* R 3 =   -6.206      D 3 =  0.58      N 2 = 1.808695      ν 2 = 34.1
R 4 =    9.507      D 4 =  1.94      N 3 = 1.783145      ν 3 = 44.8
R 5 =  -12.601      D 5 =  0.49
R 6 =    絞り       D 6 =  1.19
R 7 =    5.429      D 7 =  3.00      N 4 = 1.579813      ν 4 = 61.8
* R 8 =   -4.657      D 8 =  可変
* R 9 =   -5.267      D 9 =  0.78      N 5 = 1.554665      ν 5 = 62.7
R10 =   -7.076      D10 =  0.78
R11 =   -3.493      D11 =  0.55      N 6 = 1.836540      ν 6 = 38.8
* R12 =  -25.489
＼焦点距離     5.97    10.08    17.02
可変間隔＼
D 8             2.67     1.53      0.58
非球面係数
3面 :  Ａ=0  Ｂ=-5.02497e-04  
8面 :  Ａ=0  Ｂ=4.91436e-03  
9面 :  Ａ=0  Ｂ=7.01550e-03  
12面 :  Ａ=0  Ｂ=1.51197e-03  
数値実施例  4
f = 5.97 〜 17.02  Fno = 3.99 〜 5.89 2ω = 60.6 〜 33.9
R 1 =    5.840      D 1 =  0.56      N 1 = 1.647805      ν 1 = 34.3
R 2 =    2.923      D 2 =  2.69      N 2 = 1.614729      ν 2 = 49.0
R 3 =    7.862      D 3 =  可変
R 4 =    絞り       D 4 =  0.51
R 5 =   -2.339      D 5 =  0.30      N 3 = 1.659514      ν 3 = 41.5
R 6 =   -4.894      D 6 =  0.11
R 7 =   -6.421      D 7 =  0.60      N 4 = 1.825075      ν 4 = 46.7
R 8 =   -3.362      D 8 = -0.01
R 9 =    6.989      D 9 =  1.01      N 5 = 1.473335      ν 5 = 74.9
R10 =   -3.405      D10 =  可変
R11 =   -3.094      D11 =  0.58      N 6 = 1.514116      ν 6 = 62.0
R12 =   -2.902      D12 =  0.31
R13 =   -2.873      D13 =  0.23      N 7 = 1.767668      ν 7 = 50.7
R14 =  -15.867
＼焦点距離     5.97    10.08    17.02
可変間隔＼
D 3             0.29     1.31      5.40
D10             2.59     1.57      0.22
【００２８】
【表１】
2007212951.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の数値実施例１のレンズ断面図
【図２】本発明の数値実施例１の広角端、物体距離無限遠時における収差図
【図３】本発明の数値実施例１の望遠端、物体距離無限遠時における収差図
【図４】本発明の数値実施例２のレンズ断面図
【図５】本発明の数値実施例２の広角端、物体距離無限遠時における収差図
【図６】本発明の数値実施例２の望遠端、物体距離無限遠時における収差図
【図７】本発明の数値実施例３のレンズ断面図
【図８】本発明の数値実施例３の広角端、物体距離無限遠時における収差図
【図９】本発明の数値実施例３の望遠端、物体距離無限遠時における収差図
【図１０】本発明の数値実施例４のレンズ断面図
【図１１】本発明の数値実施例４の広角端、物体距離無限遠時における収差図
【図１２】本発明の数値実施例４の望遠端、物体距離無限遠時における収差図
【図１３】各群の屈折力を説明するための図
【符号の説明】
【００３０】
Ｌ１  第１レンズ群
Ｌ２  第２レンズ群
Ｌ３  第３レンズ群
ＳＰ  絞り
ＩＰ  像面
ΔＳ    サジタル像面
ΔＭ    メリディオナル像面
【図１】
2007212951.tif 000004
【図２】
2007212951.tif 000005
【図３】
2007212951.tif 000006
【図４】
2007212951.tif 000007
【図５】
2007212951.tif 000008
【図６】
2007212951.tif 000009
【図７】
2007212951.tif 000010
【図８】
2007212951.tif 000011
【図９】
2007212951.tif 000012
【図１０】
2007212951.tif 000013
【図１１】
2007212951.tif 000014
【図１２】
2007212951.tif 000015
【図１３】
2007212951.tif 000016