JP2006119324A - ズームレンズ - Google Patents

Abstract

【課題】 この発明は、広画角、安価、高ズーム比であり、より小型（薄型）なズームレンズを提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明に係るズームレンズは、第一のレンズ群Ｇ１、第二のレンズ群Ｇ２と第三のレンズ群Ｇ３とを、物体側から当該順に備えている。第一のレンズ群Ｇ１は、負のパワーを有する第一のレンズ１と、第一のレンズ１の後段に位置し、光路を折り曲げ、正のパワーを有するプリズム２とを備えている。また、第一のレンズ１のアッベ数は、プリズム２のアッベ数より大きい。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ズームレンズに係る発明であり、例えば、カメラ付き携帯電話等に適用することができる。

携帯電話やデジタルカメラ等に搭載される小型のズームレンズに関する技術として、例えば特許文献１ないし３がある。

上記特許文献１ないし特許文献３に開示されているズームレンズでは、第一のレンズ群において、光路を折り曲げている。これにより、携帯電話等の薄型化が可能となる。

特開２００４−７０２３５号公報 特開２００４−５３９９３号公報 特開２０００−１３１６１０号公報

ところで、カメラ付き携帯電話等の場合には、撮影者自身が自分を撮影することがあるため、画角は、２ωで７５°程度必要となる（つまり、広画角が要求される）。

しかし、特許文献１に係る発明では、画角は２ωで６８°と小さい。また、特許文献２に係る発明においても、画角は２ωで６１°と小さい。

さらに、特許文献１に係る発明および特許文献３に係る発明では、一部に硝子製の部材を用いているため、その分コスト高となってしまう。

また、特許文献２に係る発明では、ズーム比が２倍程度と小さくなっている。さらに、特許文献３に係る発明では、レンズの枚数が９枚も必要となっていることから、ズームレンズ全体の寸法も大きくなる。

そこで、この発明は、上記各問題点に鑑みてなされたものであり、広画角、安価、高ズーム比であり、より小型（薄型）なズームレンズを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載のズームレンズは、変倍において位置固定の、負のパワーを有する第一のレンズ群と、変倍において位置可変の、正のパワーを有する第二のレンズ群と、変倍において位置可変の、正のパワーを有する第三のレンズ群と、物体側からこの順に備えており、各レンズ群の間隔を変化させることにより、前記変倍を行うズームレンズであって、前記第一のレンズ群は、負のパワーを有する第一のレンズと、前記第一のレンズの後段に位置し、光路を折り曲げる機能を有し、正のパワーを有するプリズムと、を備えており、前記第一のレンズのアッベ数は、前記プリズムのアッベ数より大きい。

本発明の請求項１に記載のズームレンズは、変倍において位置固定の、負のパワーを有する第一のレンズ群と、変倍において位置可変の、正のパワーを有する第二のレンズ群と、変倍において位置可変の、正のパワーを有する第三のレンズ群と、物体側からこの順に備えており、各レンズ群の間隔を変化させることにより、前記変倍を行うズームレンズであって、前記第一のレンズ群は、負のパワーを有する第一のレンズと、前記第一のレンズの後段に位置し、光路を折り曲げる機能を有し、正のパワーを有するプリズムと、を備えており、前記第一のレンズのアッベ数は、前記プリズムのアッベ数より大きいので、第一のレンズの負のパワーを大きくした場合に発生する倍率色収差を、正のパワーを有するプリズムで補正することができる。当該補正が可能となるので、請求項１に係るズームレンズでは、第一のレンズ群の負のパワーをより大きく設計することができる。このように、第一のレンズ群の負のパワーを大きくすることにより、第一のレンズ群の広画角化が可能となる。また、第一のレンズ群には、より広角からの光をも入射されるので、当該第一のレンズ群の口径をより小さくすることができる。さらに、第一のレンズ群の負のパワーを大きくすることにより、バックフォーカスを短くすることができる（光学全長の短縮化）。よって、ズームレンズ系全体をよりコンパクトにすることができる。また、第一のレンズ群において有効に倍率色収差補正が行われるので、変倍比（ズーム比）を増加させることができる。

以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。

＜実施の形態１＞
本実施の形態に係るズームレンズは、三群構成のズームレンズである。

図１は、本実施の形態に係るズームレンズの構成を示す図である。また、図２は、図１で示したズームレンズの光路を直線的に表した構成図である。なお、内部反射面を有するプリズムは、図２において、平行平板で表されている。また、各図１，２において、物体側を前段側とし、像面側を後段側とする。

また、図１，２において、ｒｉ（ｉ＝１，２，３，・・・）は、物体側から数えてｉ番目の面であり、像面側に近づくに連れて数字は大きくなる。また、ｄｉ（ｉ＝１，２，３，・・・）は、物体側から数えてｉ番目の軸上面間隔であり、像面側に近づくに連れて数字が大きくなる。

図１，２に示しているように、物体側から像面側にかけて、第一のレンズ群Ｇ１、第二のレンズ群Ｇ２、および第三のレンズ群Ｇ３が、当該順に配設されている。ここで、第二のレンズ群Ｇ２は、変倍機能を有するバリエータである。また、第三のレンズ群Ｇ３は、像点の補正を行うコンペンセータである。

図１，２で示すズームレンズでは、各レンズ群Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３の間隔を変化させることにより、変倍を行う。

具体的に、各レンズ群Ｇ１〜Ｇ３を、図２で示す矢印の方向Ｍ，Ｎに移動させることにより、変倍を行う。図２に示すように、第一のレンズ群Ｇ１は、変倍において位置が変動しない。また変倍（特に、広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）へのズーミング）において、第二のレンズ群Ｇ２が光軸に沿って前段方向に移動すると、第三のレンズ群Ｇ３は、光軸に沿って一度後段側に移動した後に前段側へと移動する（図２参照）。

第一のレンズ群Ｇ１は、変倍において位置が変化せず、負のパワーを有している。第二のレンズ群Ｇ２は、変倍において位置が変動し、正のパワーを有している。第三のレンズ群Ｇ３は、変倍において位置が変動し、正のパワーを有している。

なお、第二のレンズ群Ｇ２の前段には、絞りＳ１が配設されいる。また、第三のレンズ群Ｇ３の後段には、平行平板から成る赤外カットフィルタＦ１が配設されており、当該赤外カットフィルタＦ１の後段には、光学像面Ｐ１が配設されている。

ここで、光学像面Ｐ１は、例えば複数の画素から成るＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ＭＯＳ）センサ等の固体撮像素子である。当該撮像素子により、ズームレンズにより形成された光学像が電気的な信号に変換される。また、赤外カットフィルタＦ１の代わりに、平行平板から成る光学的ローパスフィルタやカバー硝子を用いても良い。

次に、各レンズ群Ｇ１〜Ｇ３の具体的な構成について説明する。

第一のレンズ群Ｇ１は、図１，２に示すように、第一のレンズ１とプリズム２とで構成されている。

第一のレンズ１は、最も物体側に配置されており、負のパワーを有している。プリズム２は、第一のレンズ１の後段に位置しており、正のパワーを有している。

第一のレンズ１の物体側面ｒ１および像面側面ｒ２は、凹状の曲面形状であり、少なくともどちらか一方面は、非球面形状を有している。当該曲面形状により、第一のレンズ１は、全体として負のパワーを有している。

また、プリズム２は、反射面ｒ４において光軸Ｚ１（光路）を９０°折り曲げている。このように、プリズム２により光路を折り曲げることにより、ズームレンズ系の入射光軸方向（つまり、奥行き方向（図１の上下方向））の長さを短くかつ一定にしている。ここで、プリズム２の反射面ｒ４には、例えばアルミニウム等を蒸着されている。これにより、光量損失を最小限にしている。

なお、上記反射面ｒ４における光軸Ｚ１（光路）の折り曲げ角度は、９０°以外の角度であっても良く、必要に応じてその角度は設定すれば良い。また、当該反射面ｒ４にパワーを持たせても良く、また反射面の変わりに屈折面や回折面を用いて光軸Ｚ１（光路）を折り曲げても良い。

また、プリズム２の物体側面ｒ３は凸状の曲面形状であり、プリズム２の像面側面ｒ５は凹状の曲面形状である。当該曲面形状により、プリズム２は、全体として正のパワーを有している。

また、第一のレンズ１のアッベ数は、プリズム２のアッベ数よりも大きい。

ところで、プラスチック製のレンズ等のアッベ数の分布は、２７〜３４の範囲内および４９〜５８の範囲内に分布している。したがって、第一のレンズ１およびプリズム２をプラスチック製として場合には、第一のレンズ１として、アッベ数が４９以上の材料を採用し、またプリズム２として、アッベ数が３５より小さい材料を採用することができる。

次に、第二のレンズ群Ｇ２の具体的な構成について説明する。

第二のレンズ群Ｇ２は、図１，２に示すように、第二のレンズ３と第三のレンズ４とで構成されている。

第二のレンズ３は、第一のレンズ群Ｇ１の後段に配置されており、正のパワーを有している。第三のレンズ４は、第二のレンズ３の後段に位置しており、負のパワーを有している。

第二のレンズ３の物体側面ｒ６および像面側面ｒ７は、凸状の曲面形状であり、少なくともどちらか一方面は、非球面形状を有している。当該曲面形状により、第二のレンズ３は、全体として正のパワーを有している。

また、第三のレンズ４の物体側面ｒ８および像面側面ｒ９は、凹状の曲面形状であり、当該曲面形状により、第三のレンズ４は、全体として負のパワーを有している。

また、第二のレンズ３のアッベ数は、第三のレンズ４のアッベ数よりも大きい。例えば、プラスチック製の第二のレンズ３および第三のレンズ４を採用した場合には、第二のレンズ３として、アッベ数が４９以上の材料を採用し、また第三のレンズ４として、アッベ数が３５より小さい材料を採用することができる。

なお、第三のレンズ群Ｇ３は、図１，２に示すように、レンズ５のみによって構成されている。

レンズ５は、第二のレンズ群Ｇ２の後段に配置されており、正のパワーを有している。レンズ５の物体側面ｒ１０は凸状の曲面形状を有しており、レンズ５の像面側面ｒ１１は凹状の曲面形状を有している。当該曲面形状により、レンズ５は、全体として正のパワーを有している。

なお、本実施の形態に係るズームレンズでは、以下の各式（１），（２）を満足するように設計されている。

１．５＜−ｆ１／ｆＷ＜４．０ ・・・（１）
１．０＜−ｆ２／ｆ１＜２．０ ・・・（２）
ここで、ｆ１は、第一のレンズ群Ｇ１の焦点距離である。ｆＷは、広角端でのズームレンズ系全体の焦点距離である。ｆ２は、第二のレンズ群Ｇ２の焦点距離である。

本実施の形態に係るズームレンズは、上記のように構成されているので、以下に示す効果を有する。

本実施の形態に係るズームレンズでは、正のパワーを有するプリズム２を備え、第一のレンズ１のアッベ数は、プリズム２のアッベ数より大きい。

したがって、第一のレンズ１の負のパワーを大きくした場合に発生する倍率色収差を、正のパワーを有するプリズム２で補正することができる。当該補正が可能となるので、本実施の形態に係るズームレンズでは、第一のレンズ群Ｇ１の負のパワーをより大きく設計することができる。

このように、第一のレンズ群Ｇ１の負のパワーを大きくすることにより、第一のレンズ群Ｇ１の広画角化が可能となる。また、第一のレンズ群Ｇ１には、より広角からの光も入射されるので、当該第一のレンズ群Ｇ１の口径をより小さくすることができる。さらに、第一のレンズ群Ｇ１の負のパワーを大きくすることにより、バックフォーカスを短くすることができる（光学全長の短縮化）。よって、ズームレンズ系全体をよりコンパクトにすることができる。

また、本実施の形態に係るズームレンズでは、第一のレンズ群Ｇ１において有効に倍率色収差補正が行われるので、変倍比（ズーム比）を増加させることができる。

また、第一のレンズ１のアッベ数とプリズム２のアッベ数との差をより大きく取ったとする。この場合、第一のレンズ１の負のパワーとプリズム２の正のパワーとの差を大きく取らなかったとしても、第一のレンズ１で発生する倍率色収差を、プリズム２において補正することができる。

つまり、プリズム２のアッベ数がより小さければ小さい程、また第一のレンズ１のアッベ数が大きければ大きい程、プリズム２の正のパワーは小さくて済み、また第一のレンズ１の負のパワーをより大きく設定することができる。

上記のように、プリズム２の正のパワーが小さくて済むなら、当該プリズム２の曲率はより小さくすることができる。これにより、プリズム２の製造が容易となる。また、プリズム２の正のパワーが小さいと、ズームレンズ系全体の構成を容易に行うことができるという効果も有する。

なお、レンズ等のアッベ数は、当該レンズ等を構成する材質により異なる。プラスチック製のレンズ等を採用した場合には、第一のレンズ１として、アッベ数が４９〜５８（４９以上）の材質のものを採用すれば良く、プリズム２として、アッベ数が２７〜３４（３５より小さい）材質のものを採用すれば良い。

また、一般的に、アッベ数が小さい程、屈折率が大きくなる。したがって、上記の様にプリズム２のアッベ数を小さくすれば、プリズム２の屈折率は大きくなる。このように、プリズム２の屈折率が大きくなれば、広角端で主光線のプリズム２内での傾角を小さくできる。よって、第一のレンズ群Ｇ１を小型化することができる。

ところで、硝子素材に比べて屈折率が低いプラスチック製の第一のレンズ１を採用したとする。この場合、当該第一のレンズ１は比較的屈折率が小さいので、負のパワーを大きくすると、当該第一のレンズ１の広角端で大きな負の歪曲収差が発生する。

そこで、本実施の形態に係るズームレンズでは、第一のレンズ１の少なくとも一面は、非球面とする。これにより、上記負の歪曲収差の補正が行われる。よって、第一のレンズ群Ｇ１の負のパワーを、より大きくすることができる。

また、第二のレンズ３として、屈折率の小さい材質のもの（例えば、プラスチック）を採用したとする。この場合、第二のレンズ３の屈折率が小さいので、正のパワーを有する当該第二のレンズ３によって、負の球面収差が発生する。

そこで、本実施の形態に係るズームレンズでは、正のパワーを有する第二のレンズ３の少なくとも一面は、非球面とする。これにより、上記球面収差の補正が行われる。

上式（１）において、周知のとおり、（−ｆ１／ｆＷ）が１．５以下になると、変倍比を大きくすることができず、倍率が低下してしまう。また、（−ｆ１／ｆＷ）が４．０以上になると、バックフォーカスが長くなり、ズームレンズ系全体の長さが長くなる。よって、上式（１）を満たすことにより、変倍比とズームレンズ系のコンパクト化を両立させることができる。

また、本実施の形態に係るズームレンズの第二のレンズ群Ｇ２は、正のパワーを有する第二のレンズ３の後段に、負のパワーを有する第三のレンズ４を配置している。さらに、第二のレンズ３のアッベ数を第三のレンズ４のアッベ数より大きくしている。

したがって、正のパワーを有する第二のレンズ３で発生する軸上色収差を、上記第三のレンズ４により補正することができる。

ところで、通常、ズームレンズ系における曲面の数が増えれば増える程、各収差の補正をより有効に行うことができる。

そこで、本実施の形態に係るズームレンズでは、プリズム２の二つの面ｒ３，ｒ５が曲面形状である。したがって、第一のレンズ１にて発生する倍率色収差を、当該プリズム２により、より確実に補正することができる。

また、本実施の形態に係るズームレンズにおいて、全てのレンズおよびプリズムを、軽量で安価なプラスチックにより構成しても良い。

これにより、ズームレンズ系全体の低コスト化を図ることができる。また、当該ズームレンズ系を搭載する装置を、誤って地面に落下させたとしても、軽量であるため、当該ズームレンズ系に与えられる衝撃力を最小限に抑えることができる。つまり、耐衝撃性に優れたズームレンズ系を提供することができる。

上式（２）において、（−ｆ２／ｆ１）が１．０以下になると、負の像面湾曲が発生する。これは、以下の理由による。

第一のレンズ群Ｇ１の負のパワーの絶対値が、第二のレンズ群Ｇ２の正のパワーの絶対値と第三のレンズ群Ｇ３の正のパワーの絶対値との和と、等しくなる必要がある。しかし、（−ｆ２／ｆ１）が１．０以下の場合には、第二のレンズ群Ｇ２の正のパワーの絶対値（｜１／ｆ２｜）が、第一のレンズ群Ｇ１の負のパワーの絶対値（｜１／ｆ１｜）を上回ってしまう。そして、当該場合には結果として、負の像面湾曲が発生するのである。

このようにして発生した負の像面湾曲は、ズームレンズ系において非球面を多用しても、補正することは困難である。

また、（−ｆ２／ｆ１）が２．０以上になると、変倍の際に、第二のレンズ群Ｇ２と第三のレンズ群Ｇ３とが衝突してしまう。さらに、（−ｆ２／ｆ１）が２．０以上になると、第一のレンズ群Ｇ１の口径が、携帯電話等で搭載できない程、大きくなってしまい、実用的でなくなると伴に、広画角化も不可能となり、さらには、ズームレンズ系のコンパクト化も不可能となる。

しかし、本実施の形態に係るズームレンズでは、上式（２）を満たしているので、上記各問題点を解消することができる。なお、上限の「２．０」は、経験則により決定されている。

また、光軸Ｚ１をプリズム２にて折り曲げないタイプのズームレンズでは、物体側方向のズームレンズ系の全長を短くするために、カメラの非使用時には、レンズ部を装置内に格納する（沈胴機構）。

当該沈胴機構のズームレンズを携帯電話に使用したとする。この場合において、もし、撮影中（鏡筒が装置から突出している状態）に、当該携帯電話を地面に落下させたなら、突出している鏡筒が直接地面に衝突する可能性があり、レンズの破損を招く。

しかし、本実施の形態に係るズームレンズは、沈胴機構でなく、プリズム２を使用して光軸Ｚ１（光路）を垂直に折り曲げる機構を採用している。これにより、ズームレンズ系を搭載する装置（携帯電話等）の奥行きが狭い場合においても、装置から鏡筒部分を突出させる必要はなくなる。よって、当該装置を落下させたとしても、鏡筒が直接地面と衝突することも防止できる。

当該、光軸Ｚ１（光路）を折り曲げる機構のズームレンズは、乱暴な取り扱いが想定される携帯電話等に搭載する場合に、より上記効果が発揮される。

＜実施例１＞
図１，２で示した実施の形態１に係るズームレンズのシミュレーション結果を、以下に示す。表１は、実施例１の具体的な構成データである。また、表２は、各レンズの非球面係数を示した表である。

表１において、ｒｉは、物体側からｉ番目に存するレンズ（またはプリズム、フィルタ）の面の曲率半径（非球面においては軸上曲率半径）である。なお、無限大の曲率半径は、当該面が平面であることを示している。

表１において、ｄｉは、物体側からｉ番目に存するレンズ（またはプリズム、フィルタ）の面から、ｉ＋１番目に存するレンズ（またはプリズム、フィルタ）の面までの距離である。なお、変倍において距離ｄｉが変化する場合には、当該ｄｉは、広角端（短焦点距離端，Ｗ）〜ミドル（中間焦点距離状態，Ｍ）〜望遠端（長焦点距離端，Ｔ）の順で示されている。

表１において、ｎｉは、物体側からｉ番目に存するレンズ（またはプリズム、フィルタ）のｄ（黄）線（波長：５８７．５６ｎｍ）における屈折率である。またνｉは、物体側からｉ番目に存するレンズ（またはプリズム、フィルタ）のアッベ数である。

また、表２において、ｒｉは、物体側からｉ番目に存するレンズ（またはプリズム）の曲面の面番号である。

また、表２に示した非球面係数は、下式に示す各係数を示している。

ｚ＝ｃｈ²／[１＋｛１・（１＋Ｋ）ｃ²ｈ²｝^1/2]＋Ａｈ⁴＋Ｂｈ⁶＋Ｃｈ⁸＋Ｄｈ¹⁰
上式において、「ｚ」は、面頂点に対する接平面からの深さである。「ｃ」は、面の近軸的曲率である。「ｈ」は、光軸からの高さである。「Ｋ」は、円錐乗数である。「Ａ」は、４次の非球面係数である。「Ｂ」は、６次の非球面係数である。「Ｃ」は、８次の非球面係数である。「Ｄ」は、１０次の非球面係数である。

実施例１では、第一のレンズ１、第二のレンズ３およびレンズ５として、ゼオネックス（登録商標）Ｅ４８Ｒを採用している。また、プリズム２および第三のレンズ４として、ＰＣ（ポリカーボネイト）を採用している。つまり、実施例１に係るズームレンズは、５枚のプラスチックレンズ（プリズムを含む）で構成されている。なお、全ての屈折面を非球面としている。

上記構成の実施例１に係るズームレンズのシミュレーションの結果、全系焦点距離ｆ（ｍｍ）は、各焦点距離状態（Ｗ，Ｍ，Ｔ）毎に、３．０３（Ｗ）〜５．２５（Ｍ）〜９．０９（Ｔ）である。また、ＦナンバーＦＮＯは、各焦点距離状態（Ｗ，Ｍ，Ｔ）毎に、３．２（Ｗ）〜４．６（Ｍ）〜５．９（Ｔ）である。また、画角２ωは、各焦点距離状態（Ｗ，Ｍ，Ｔ）毎に、７５．０°（Ｗ）〜４７．８°（Ｍ）〜２８．７°（Ｔ）である。

さらに、上記構成の実施例１に係るズームレンズのシミュレーションの結果、第一のレンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１は、−８．１２ｍｍである。第二のレンズ群Ｇ２の焦点距離ｆ２は、８．１８ｍｍである。広角端でのズームレンズ系全体の焦点距離ｆＷは、上述したように、３．０３ｍｍである。

上記シミュレーション結果から、（−ｆ１／ｆＷ）の値は、２．６８であることが分かる。当該値は、式（１）の関係を満足している。また、（−ｆ２／ｆ１）の値は、１．０１であることが分かる。当該値は、式（２）の関係を満足している。

また、広角端での画角２ωは、７５°と広画角であり、ズーム比（９．０９／３．０３）も３倍程度を確保されている。

また、実施例１に係るズームレンズの収差図を、図３，４，５に示す。ここで、図３は、広角端（Ｗ）における収差図である。図４は、ミドル（Ｍ）における収差図である。図５は、望遠端（Ｔ）における収差図である。また、図３，４，５において、左から、球面収差図、非点収差図、歪曲収差図を示す。また、「ＦＮＯ」は、Ｆナンバー値を示しており、「Ｙ」は、最大像高（ｍｍ）を示している。

各球面収差図において、実線（ｄ）は、ｄ（黄）線（波長：５８７．５６ｎｍ）に対する球面収差（ｍｍ）を示している。また、破線（ｇ）は、ｇ（青紫）線（波長：４３５．８４ｎｍ）に対する球面収差（ｍｍ）を示している。また、一点鎖線（ｃ）は、ｃ（赤）線（波長：６５６．２７ｎｍ）に対する球面収差を示している。

非点収差図において、実線（Ｓ）は、サジタル面でのｄ（黄）線に対する非点収差（ｍｍ）を示している。また、破線（Ｍ）は、メリディオナル面でのｄ（黄）線に対する非点収差（ｍｍ）を示している。

歪曲収差図において、実線は、ｄ（黄）線に対する歪曲（％）を示している。

図３，４，５において、各データ線は、ほぼ０に収束している。このことから、実施例１に係るズームレンズでは、各収差は十分に補正されていることが分かる。なお、図５の球面収差図において、ｇ線は、入射高が０付近での収差は少し大きくなっている。しかし、当該入射高０付近での収差の値は、０．２ｍｍ未満であることから、十分に補正できていると言える。

＜実施の形態２＞
本実施の形態に係るズームレンズも、三群構成のズームレンズである。

図６は、本実施の形態に係るズームレンズの構成を示す図である。また、図７は、図６に示したズームレンズの光路を直線的に表した構成図である。なお、内部反射面を有するプリズムは、図７において、平行平板で表されている。また各図６，７において、物体側を前段側とし、像面側を後段側とする。

また、図６，７において、ｒｉ（ｉ＝１，２，３，・・・）は、物体側から数えてｉ番目の面であり、像面側に近づくに連れて数字は大きくなる。また、ｄｉ（ｉ＝１，２，３，・・・）は、物体側から数えてｉ番目の軸上面間隔であり、像面側に近づくに連れて数字が大きくなる。

また、図６，７で示すズームレンズでは、各レンズ群Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３の間隔を変化させることにより、変倍を行う。

具体的に、各レンズ群Ｇ１〜Ｇ３を、図７で示す矢印の方向Ｍ，Ｎに移動させることにより、変倍を行う。図７に示すように、第一のレンズ群Ｇ１は、変倍において位置が変動しない。また変倍（特に、広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）へのズーミング）において、第二のレンズ群Ｇ２が光軸に沿って前段方向に移動すると、第三のレンズ群Ｇ３は、光軸に沿って一度後段側に移動した後に前段側へと移動する（図７参照）。

本実施の形態に係るズームレンズは、実施の形態１に係るズームレンズとほぼ同じ構成であるが、以下の点において両者は相違する。以下、相違点についてのみ言及する。なお、他の構成は、実施の形態１に係るズームレンズと同じであるので、ここでの説明は省略する。

本実施の形態に係るズームレンズでは、図６，７に示すように、負のパワーを有する第一のレンズ群Ｇ１は、新たに第四のレンズ１０を備えている。当該第四のレンズ１０は、負のパワーを有しており、プリズム２の後段に配設されている。

第四のレンズ１０の物体側面ｒ６は凹状の曲面形状であり、第四のレンズ１０の像側面ｒ７は凸状の曲面形状である（なお、レンズの中心付近では凸状であり、レンズの端部に行くほど曲率が緩くなり、レンズの端部付近では、正の曲率（凹状）となっている）。当該曲面形状により、第四のレンズ１０は、全体として負のパワーを有している。また、第四のレンズ１０のアッベ数は、プリズム２のアッベ数よりも大きい。

ところで、プラスチック製のレンズ等のアッベ数の分布は、２７〜３４の範囲内および４９〜５８の範囲内に分布している。したがって、第四のレンズ１０およびプリズム２をプラスチック製として場合には、第四のレンズ１０として、アッベ数が４９以上の材料を採用し、またプリズム２として、アッベ数が３５より小さい材料を採用することができる。

また、本実施の形態において、第一のレンズ１の物体側面ｒ１は、凸状の曲面形状となっている。

また、本実施の形態において、プリズム２の物体側面ｒ３は平面であり、プリズム２の像面側面ｒ５は凸状の曲面形状である。

なお、上記とは逆に、プリズム２の物体側面ｒ３を凸状の曲面形状として、プリズム２の像面側面ｒ５を平面としても良い。つまり、プリズム２の物体側面ｒ３と像側面ｒ５のどちらか一方が平面であれば良く、他方の面は、プリズム２が全体として正のパワーを有する形状とされれば良い。

なお、本実施の形態に係るズームレンズにおいても、上記各式（１），（２）を満足するように設計されている。

本実施の形態に係るズームレンズは、上記の様に構成されているので、実施の形態１で説明した効果に加えて、以下に示す効果も有する。

本実施の形態に係るズームレンズでは、プリズム２のアッベ数よりも大きいアッベ数を有する、負のパワーを有する第四のレンズ１０を新たに設けている。したがって、第一のレンズ群Ｇ１の負のパワーを第一のレンズ１と第四のレンズ１０とで担うことができる。これにより、第一のレンズ１０のレンズ厚を、より薄くすることができ、結果として、ズームレンズの奥行き方向（図６の上下方向）の厚みを、より薄くできる。

また、第四のレンズ１０により、歪曲収差の補正を容易に行うことができる。

本実施の形態に係るズームレンズでは、プリズム２の物体側面ｒ３および像側面ｒ５のどちらか一方が平面である。したがって、プリズム２の物体側面ｒ３と像側面ｒ５との芯ズレを防止することができる。これにより、性能の高いプリズム２を容易に製造することができ、製造コストの削減も図ることができる。

なお、実施の形態１，２において、各レンズおよびプリズムが非球面を有する構成を採用しても良い。これにより、各収差の補正は、各レンズ等で行うことができるので、より少ない枚数のレンズにより、ズームレンズを構成することができる。

実施の形態１，２に係るズームレンズを構成している各レンズ群は、入射光線を屈折により偏向させる屈折型レンズ（つまり、異なる屈折率を有する媒質同士の界面で偏向が行われるタイプのレンズ）のみで構成されている。しかし、これに限られない。

例えば、回折により入射光線を偏向させる回折型レンズ、回折作用と屈折作用との組合わせにより入射光線を偏向させる屈折・回折ハイブリッド型レンズ、入射光線を媒質内の屈折率分布により偏向させる屈折率分布レンズ等で、各レンズ群を構成しても良い。

＜実施例２＞
図６，７で示した実施の形態２に係るズームレンズのシミュレーション結果を、以下に示す。表３は、実施例２の具体的な構成データである。また、表４は、各レンズの非球面係数を示した表である。

表３，４における、ｒｉ，ｄｉ，ｎｉ，νｉ等の定義は、実施例１と同様である。

実施例２では、第一のレンズ１、第二のレンズ３、第四のレンズ１０およびレンズ５として、ゼオネックス（登録商標）Ｅ４８Ｒを採用している。また、プリズム２および第三のレンズ４として、ＰＣ（ポリカーボネイト）を採用している。つまり、実施例２に係るズームレンズは、６枚のプラスチックレンズ（プリズムを含む）で構成されている。なお、面ｒ３を除く、全ての屈折面を非球面としている。

上記構成の実施例２に係るズームレンズのシミュレーションの結果、全系焦点距離ｆ（ｍｍ）は、各焦点距離状態（Ｗ，Ｍ，Ｔ）毎に、３．０３（Ｗ）〜５．５６（Ｍ）〜９．０９（Ｔ）である。また、ＦナンバーＦＮＯは、各焦点距離状態（Ｗ，Ｍ，Ｔ）毎に、３．２（Ｗ）〜４．６（Ｍ）〜５．７（Ｔ）である。また、画角２ωは、各焦点距離状態（Ｗ，Ｍ，Ｔ）毎に、７５．０°（Ｗ）〜４５．３°（Ｍ）〜２８．７°（Ｔ）である。

さらに、上記構成の実施例２に係るズームレンズのシミュレーションの結果、第一のレンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１は、−６．４４ｍｍである。第二のレンズ群Ｇ２の焦点距離ｆ２は、７．３７ｍｍである。広角端でのズームレンズ系全体の焦点距離ｆＷは、上述したように、３．０３ｍｍである。

上記シミュレーション結果から、（−ｆ１／ｆＷ）の値は、２．１３であることが分かる。当該値は、式（１）の関係を満足している。また、（−ｆ２／ｆ１）の値は、１．１４であることが分かる。当該値は、式（２）の関係を満足している。

また、広角端での画角２ωは、７５°と広画角であり、ズーム比（９．０９／３．０３）も３倍程度を確保されている。

また、実施例２に係るズームレンズの収差図を、図８，９，１０に示す。ここで、図８は、広角端（Ｗ）における収差図である。図９は、ミドル（Ｍ）における収差図である。図１０は、望遠端（Ｔ）における収差図である。また、図８，９，１０において、左から、球面収差図、非点収差図、歪曲収差図を示す。また、「ＦＮＯ」は、Ｆナンバー値を示しており、「Ｙ」は、最大像高（ｍｍ）を示している。

各収差図における、各データの表示（各実線および各破線等）は、実施例１で説明したものと同じである。

図８，９，１０において、各データ線は、ほぼ０に収束している。このことから、実施例２に係るズームレンズでは、各収差は十分に補正されていることが分かる。

実施の形態１に係るズームレンズの構成を示す図である。 実施の形態１に係るズームレンズの構成を示す図である。 実施例１に係るズームレンズの広角端での各収差の様子を示す図である。 実施例１に係るズームレンズのミドルでの各収差の様子を示す図である。 実施例１に係るズームレンズの望遠端での各収差の様子を示す図である。 実施の形態２に係るズームレンズの構成を示す図である。 実施の形態２に係るズームレンズの構成を示す図である。 実施例２に係るズームレンズの広角端での各収差の様子を示す図である。 実施例２に係るズームレンズのミドルでの各収差の様子を示す図である。 実施例１に係るズームレンズの望遠端での各収差の様子を示す図である。

符号の説明

１ 第一のレンズ、２ プリズム、３ 第二のレンズ、４ 第三のレンズ、５ レンズ、１０ 第四のレンズ、Ｇ１ 第一のレンズ群、Ｇ２ 第二のレンズ群、Ｇ３ 第三のレンズ群、Ｓ１ 絞り、Ｆ１ 赤外カットフィルタ、Ｐ１ 光学像面。

Claims (14)

1. 変倍において位置固定の、負のパワーを有する第一のレンズ群と、
   変倍において位置可変の、正のパワーを有する第二のレンズ群と、
   変倍において位置可変の、正のパワーを有する第三のレンズ群と、物体側からこの順に備えており、
   各レンズ群の間隔を変化させることにより、前記変倍を行うズームレンズであって、
   前記第一のレンズ群は、
   負のパワーを有する第一のレンズと、
   前記第一のレンズの後段に位置し、光路を折り曲げる機能を有し、正のパワーを有するプリズムと、を備えており、
   前記第一のレンズのアッベ数は、前記プリズムのアッベ数より大きい、
   ことを特徴とするズームレンズ。
2. 前記第一のレンズの少なくとも一面は、非球面である、
   ことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
3. 前記第二のレンズ群は、
   正のパワーを有する第二のレンズを、備えており、
   前記第二のレンズの少なくとも一面は、非球面である、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のズームレンズ。
4. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のズームレンズ；
   １．５＜−ｆ１／ｆＷ＜４．０ ・・・（１）
   ただし、
   ｆ１：第一のレンズ群の焦点距離、
   ｆＷ：広角端でのズームレンズ系全体の焦点距離、
   である。
5. 前記第二のレンズ群は、
   正のパワーを有する第二のレンズと、
   前記第二のレンズの後段に位置し、負のパワーを有する第三のレンズと、を備えており、
   前記第二のレンズのアッベ数は、前記第三のレンズのアッベ数よりも大きい、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のズームレンズ。
6. 前記プリズムの物体側面および像面側面は、曲面である、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のズームレンズ。
7. 前記プリズムの物体側面および像面側面のどちらか一方は、平面である、
   ことを特徴とする請求項１または請求項５のいずれかに記載のズームレンズ。
8. 前記第一のレンズ群は、
   前記プリズムの後段に位置し、負のパワーを有する第四のレンズを、さらに備えており、
   前記第四のレンズのアッベ数は、前記プリズムのアッベ数よりも大きい、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか、または請求項７に記載のズームレンズ。
9. 各前記レンズ群を構成している各レンズ、および前記プリズムは、
   プラスチック製である、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のズームレンズ。
10. 前記第一のレンズおよび前記プリズムは、プラスチック製であり、
    前記第一のレンズのアッベ数は、４９以上であり、
    前記プリズムのアッベ数は、３５より小さい、
    ことを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれかに記載のズームレンズ。
11. 前記第二のレンズおよび前記第三のレンズは、プラスチック製であり、
    前記第二のレンズのアッベ数は、４９以上であり、
    前記第三のレンズのアッベ数は、３５より小さい、
    ことを特徴とする請求項５に記載のズームレンズ。
12. 前記第四のレンズは、プラスチック製であり、
    前記第四のレンズのアッベ数は、４９以上である、
    ことを特徴とする請求項８に記載のズームレンズ。
13. 各前記レンズ群が備える各前記レンズ、およびプリズムは、非球面を各々有している、
    ことを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載のズームレンズ。
14. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１ないし請求項１３のいずれかに記載のズームレンズ；
    １．０＜−ｆ２／ｆ１＜２．０ ・・・（２）
    ただし、
    ｆ１：第一のレンズ群の焦点距離、
    ｆ２：第二のレンズ群の焦点距離、
    である。
    

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