JP4496009B2 - ズームレンズおよび撮影機能を有する情報装置 - Google Patents
ズームレンズおよび撮影機能を有する情報装置 Download PDFInfo
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Description
この発明は、ズームレンズおよび撮影機能を有する情報装置に関する。撮影機能を有する情報装置は、スチルカメラや電子スチルカメラ、動画撮影機能を持つデジタルカメラやビデオカメラ等のカメラ装置、これらを撮影機能部として有する情報機器、特に携帯情報端末装置として実施できる。
物体像を撮影する機能を持った装置は、従来のスチルカメラから電子スチルカメラ、動画撮影機能を持つデジタルカメラやビデオカメラ、さらには携帯情報端末装置等の各種情報装置へと一般化しつつある。これらの装置に用いられるレンズとしてもズームレンズが一般化し、その変倍域はますます高変倍比化が求められ、また高性能化の要求も強い。
特に、物体像を撮像素子に結像させるズームレンズの場合、昨今では３００万〜５００万画素の撮像素子に対応した解像力を全ズーム域にわたって有することが必要であるが、撮像素子のサイズ自体がさらに小型化し、撮像素子の対角寸法は６〜９ｍｍ程度が実用化されつつあり、このような小型の撮像素子で３００万〜５００万画素を実現する場合、画素ピッチは３μｍ以下となるため一層高度な収差補正が要求される。
例えば、画素ピッチを２．５μｍとすると、ナイキスト周波数は２００本／ｍｍとなり、回折限界も問題となるため、銀塩カメラ用に用いる場合に比して許容できる収差量は相対的にも非常に小さくなる。
また、撮影レンズに対して広画角化の要請も強く、ズームレンズの広角端での半画角は少なくとも３５度、できれば３８度以上であることが望ましい。半画角：３８度は３５ｍｍ銀塩カメラ（いわゆる「ライカ版」）換算の焦点距離で２８ｍｍに相当する。このような広画角化に際しては、歪曲収差や倍率色収差等の軸外収差の発生が大きくなり易く、撮像素子の画素ピッチが小さいことと相まってレンズ設計は非常に難しい。
変倍比については「３５ｍｍ銀塩カメラ換算の焦点距離」で２８〜１３５ｍｍ相当程度（約４.８倍）のズームレンズであれば、一般的な撮影の殆どをこなすことが可能であると考えられる．
ズームレンズで「高変倍化に適したタイプ」として、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群を配して成り、第３レンズ群の物体側近傍に開口絞りを有し、広角端から望遠端への変倍に際し、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が大きくなり、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が小さくなるように各群を移動または固定するものが知られている（特許文献１〜３等）。
ズームレンズで「高変倍化に適したタイプ」として、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群を配して成り、第３レンズ群の物体側近傍に開口絞りを有し、広角端から望遠端への変倍に際し、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が大きくなり、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が小さくなるように各群を移動または固定するものが知られている（特許文献１〜３等）。
また、上記構成に加え、第３レンズ群の像側に「正の屈折力を有する第４レンズ群」を有するものも知られている（特許文献４〜７等）。
これら従来から知られたズームレンズは、３レンズ群構成・４レンズ群構成の何れの場合も変倍比は５倍を超えるものが多いが、広角端の半画角が３５度を超えるものはない。「最も広画角の実施例」が開示されている特許文献２でも変倍比が３〜５倍程度で、半画角は２５〜３４度度程度であり、最も広い半画角：３４度を達成した実施例では変倍比が３倍に止まっており、広画角化と高変倍化の両立という点でも、性能に対する近時の要請に十分応えられるものとは言いがたい。
この発明は、上述した事情に鑑み、広角端の半画角が３５度以上と十分に広画角でありながら４．５倍以上の変倍比を有し、３００万〜５００万画素で小型の撮像素子に物体像を結像させる場合にも十分な解像力を有するズームレンズの実現を課題とする。
この発明はまた、上記ズームレンズを撮影用光学系として有する「撮影機能を有する情報装置」の実現を課題とする。
この発明はまた、上記ズームレンズを撮影用光学系として有する「撮影機能を有する情報装置」の実現を課題とする。
この発明のズームレンズは「物体側から像側へ向かって、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群を上記順序に有するとともに、第２レンズ群と第３レンズ群との間に開口絞りを有し、広角端から望遠端への変倍に際し、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が大きくなり、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が小さくなるズームレンズ」である。
請求項１記載のズームレンズは、第１〜第３レンズ群と開口絞りにより構成される。
請求項２記載のズームレンズは、第３レンズ群の像側に、正の屈折力を有する第４レンズ群を有し、これら第１〜第４レンズ群と開口絞りにより構成される。
請求項１、請求項２記載のズームレンズは何れも、以下の如き特徴を有する。
請求項１記載のズームレンズは、第１〜第３レンズ群と開口絞りにより構成される。
請求項２記載のズームレンズは、第３レンズ群の像側に、正の屈折力を有する第４レンズ群を有し、これら第１〜第４レンズ群と開口絞りにより構成される。
請求項１、請求項２記載のズームレンズは何れも、以下の如き特徴を有する。
広角端における全系の焦点距離：ｆWと、最大像高：Ｙ'maxの比：Ｙ'max/ｆWが、条件：
（１） 0.70 < Y'max/fW < 1.00
の範囲にある。
第２レンズ群は、物体側から像側へ向かって、像側に曲率の大きな面を向けた負レンズ、像側に曲率の大きな凸面を向けた正レンズ、物体側に曲率の大きな凹面を向けた負レンズの３枚のレンズを配して構成される。即ち、第２レンズ群は「物体側の負レンズと像側の負レンズとの間に正レンズが挟まれた構成」である。
（１） 0.70 < Y'max/fW < 1.00
の範囲にある。
第２レンズ群は、物体側から像側へ向かって、像側に曲率の大きな面を向けた負レンズ、像側に曲率の大きな凸面を向けた正レンズ、物体側に曲率の大きな凹面を向けた負レンズの３枚のレンズを配して構成される。即ち、第２レンズ群は「物体側の負レンズと像側の負レンズとの間に正レンズが挟まれた構成」である。
請求項１または２記載のズームレンズは、第２レンズ群中の「像側の負レンズ」の像側面（第２レンズ群中で最も像側の面）を「光軸から離れるに従って負の屈折力が弱まるような形状の非球面」とし、第２レンズ群中の「像側の負レンズ」の材質の屈折率：Ｎ2I、第２レンズ群の「最も像側の非球面における最大光線有効高さの８割」における非球面量：Ｘ2I(Ｈ0.8)、最大像高：Ｙ'maxが、条件：
（２） 0.0010 < (1−N2I)×X2I(H0.8)/Y'max < 0.0500
を満足することが好ましい（請求項３）。
（２） 0.0010 < (1−N2I)×X2I(H0.8)/Y'max < 0.0500
を満足することが好ましい（請求項３）。
この請求項３記載のズームレンズにおいて、第２レンズ群中の「物体側の負レンズ」の物体側面（第２レンズ群中で最も物体側の面）を非球面とし、第２レンズ群中の「物体側の負レンズ」の材質の屈折率：Ｎ20、第２レンズ群中の「像側の負レンズ」の材質の屈折率：Ｎ2I、第２レンズ群の「最も物体側の非球面における最大光線有効高さの８割」における非球面量：Ｘ20(Ｈ0.8)、第２レンズ群の「最も像側の非球面における最大光線有効高さの８割」における非球面量：Ｘ2I(Ｈ0.8)、最大像高：Ｙ'maxが、条件：
（３） -0.0500 < ｛(N2O−1)×X2O(H0.8)＋(1-N2I)×X2I(H0.8)｝/Y'max < 0.1500
を満足することが好ましい（請求項４）。
（３） -0.0500 < ｛(N2O−1)×X2O(H0.8)＋(1-N2I)×X2I(H0.8)｝/Y'max < 0.1500
を満足することが好ましい（請求項４）。
「非球面量：X(H)」は、非球面の近軸曲率で定義される球面と、実際の非球面との光軸からの高さ：Ｈにおけるサグ量（デプス）の差であり、物体側から像側に向かう方向を正とする。
上記請求項１〜４の任意の１に記載のズームレンズは、第２レンズ群中において物体側から数えて第ｉ番目のレンズの材質の屈折率およびアッベ数:Ｎ2iおよびν2iが条件：
（４） 1.75 < N21 < 1.90， 35 < ν21 < 50
（５） 1.65 < N22 < 1.90， 20 < ν22 < 35
（６） 1.75 < N23 < 1.90， 35 < ν23 < 50
を満足することが好ましい（請求項５）。
（４） 1.75 < N21 < 1.90， 35 < ν21 < 50
（５） 1.65 < N22 < 1.90， 20 < ν22 < 35
（６） 1.75 < N23 < 1.90， 35 < ν23 < 50
を満足することが好ましい（請求項５）。
請求項１〜５の任意の１に記載のズームレンズにおいて第２レンズ群を構成する３枚のレンズを「物体側から順に、像側に曲率の大きな面を向けた負レンズ、像側に曲率の大きな凸面を向けた正レンズ、物体側に曲率の大きい凹面を向けた負レンズ」とし、上記正レンズとその像側の負レンズとが接合された構成とすることができる（請求項６）。この場合において、「第２レンズ群における正レンズと負レンズとの接合面」の曲率半径：Ｒ2Cと、最大像高：Ｙ'maxとの比：Ｒ2C/Ｙ'maxが条件：
（７） -3.5 < (Ｒ2C/Ｙ'max) < -1.0
を満足することが好ましい（請求項７）。
勿論、第２レンズ群は、物体側から順に配置される負・正・負のレンズをそれぞれ別個に構成しても良い。
（７） -3.5 < (Ｒ2C/Ｙ'max) < -1.0
を満足することが好ましい（請求項７）。
勿論、第２レンズ群は、物体側から順に配置される負・正・負のレンズをそれぞれ別個に構成しても良い。
請求項１〜７の任意の１に記載のズームレンズは、広角端から望遠端への変倍に際し、第１レンズ群が物体側に単調に移動し、広角端における第１，第２レンズ群の間隔：Ｄ12W、望遠端における第１，第２レンズ群の間隔：Ｄ12T、望遠端における全系の焦点距離：ｆTが、条件：
（８） 0.50 < (D12T−D12W)/fT < 0.85
を満足することが好ましい（請求項８）。
（８） 0.50 < (D12T−D12W)/fT < 0.85
を満足することが好ましい（請求項８）。
請求項１〜８の任意の１に記載のズームレンズはまた、広角端から望遠端への変倍に際し、第３レンズ群が物体側に単調に移動し、広角端における第２，第３レンズ群の間隔：Ｄ23W、望遠端における第２，第３レンズ群の間隔：Ｄ23T、望遠端における全系の焦点距離：ｆTが、条件：
（９） 0.25 < (D23W−D23T)/fT < 0.65
を満足する構成とすることが好ましい（請求項９）。
（９） 0.25 < (D23W−D23T)/fT < 0.65
を満足する構成とすることが好ましい（請求項９）。
請求項１〜９に記載のズームレンズは、第２レンズ群の焦点距離：ｆ2、第３レンズ群の焦点距離：ｆ3が、条件：
（１０） 0.5 < |f2|/f3 < 1.0
を満足することが好ましい（請求項１０）。
（１０） 0.5 < |f2|/f3 < 1.0
を満足することが好ましい（請求項１０）。
請求項１〜１０の任意の１に記載のズームレンズは何れも、第１レンズ群の焦点距離；ｆ1、広角端における全系の焦点距離：ｆWが、条件：
（１１） 6.0 < f1/fW < 12.0
を満足する。
（１１） 6.0 < f1/fW < 12.0
を満足する。
請求項１記載のズームレンズは、上述の如く「物体側から像側へ向かって、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群を上記順序に配し、第２レンズ群と第３レンズ群との間に開口絞りを有して」構成される。
また、請求項２記載のズームレンズは、上述の如く、第３レンズ群の像側に「正の屈折力の第４レンズ群」を配置し、広角端から望遠端への変倍に際し、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が大きくなり、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が小さくなるように、少なくとも第１レンズ群および第３レンズ群が物体側に移動する構成である。
上記請求項１の３レンズ群構成や請求項２の４レンズ群構成の場合において、さらにこれらの群の像側に「弱い負のパワーを持った固定レンズ」を挿入するなども考えられる。
請求項２記載のズームレンズは「第４レンズ群が、変倍の際に移動しない」構成とすることもできるし（請求項１１）、広角端から望遠端への変倍に際し「第４レンズ群が像側へ変位する」構成とすることもできる（請求項１２）。
請求項１〜１２の任意の１に記載のズームレンズは、第２レンズ群と第３レンズ群との間に開口絞りを有するが、広角端から望遠端への変倍に際し、開口絞りと第３レンズ群との間隔が「広角端で最も広く、望遠端で最も狭くなる」ように構成することができる（請求項１３）。
請求項１〜１３の任意の１に記載のズームレンズにおける「開口絞りの開放径」は、変倍に係わらず一定とすることもできるし（請求項１４）、開口絞りの開放径を倍率により変化するようにし、「長焦点端における開放径を短焦点端における開放径に比して大きく設定」することができる（請求項１５）。
この発明の撮影機能を有する情報装置は、上記請求項１〜１５の任意の１に記載のズームレンズを「撮影用光学系として有する」ことを特徴とする（請求項１６）。この情報装置は勿論、通常の銀塩スチルカメラとして実施することができる。
請求項１６記載の情報装置は「ズームレンズによる物体像が、撮像素子の受光面上に結像される」構成とすることができる（請求項１７）。このような情報装置は、電子スチルカメラや動画撮影機能を持つデジタルカメラ、ビデオカメラ等として実施できる。
請求項１７記載の情報装置は「対角寸法：９ｍｍ以下であり、画素数が３００万画素以上の撮像素子」を用いる構成とすることができる（請求項１８）。このような撮像素子は、例えば、対角寸法：９ｍｍで５００万画素のものや、対角寸法：６ｍｍで３００万画素のもの等である。請求項１７または１８記載の情報装置は「携帯情報端末装置」として構成することができる（請求項１９）。
請求項１７記載の情報装置は「対角寸法：９ｍｍ以下であり、画素数が３００万画素以上の撮像素子」を用いる構成とすることができる（請求項１８）。このような撮像素子は、例えば、対角寸法：９ｍｍで５００万画素のものや、対角寸法：６ｍｍで３００万画素のもの等である。請求項１７または１８記載の情報装置は「携帯情報端末装置」として構成することができる（請求項１９）。
物体側から順に正・負・正の３レンズ群を有するズームレンズでは一般に、第２レンズ群が「主要な変倍作用を負担するレンズ群（所謂バリエータ）」として構成されるので、第２レンズ群の構成が重要である。特に上に例示したような「対角寸法：６ｍｍ〜９ｍｍで３００万〜５００万画素」の小型の撮像素子を用いる「撮影機能を持つ情報装置」では、撮像素子の画素ピッチが小さいため高度な収差補正が要求され、軸外収差の補正が困難であるところから、第２レンズ群の構成には従来にない工夫が必要となる。
従来、正・負・正の３レンズ群構成のズームレンズで、第２レンズ群を３枚のレンズで構成するものでは、その殆ど全てが、第２レンズ群を「物体側から順に、像側に曲率の大きな面を向けた負レンズ、像側に凹面を向けた負レンズ、物体側に凸面を向けた正レンズの３枚を配置した構成」としている。このような第２レンズ群の構成は、上記の如き小型の撮像素子を用い、広角端の半画角が３５度を超えるようなズームレンズの実現には最適な構成と言えない。
また、第２レンズ群を「物体側から順に、像側に曲率の大きな面を向けた負レンズ、負レンズ、正レンズ、負レンズの４枚のレンズを配置する構成」とするものも知られているが、レンズ枚数の増加させると第２レンズ群が厚くなり、収納時の全長が大きくなってコンパクト化を阻害し、コストアップの要因ともなる。
この発明は、第２レンズ群を「構成枚数：３枚というレンズ枚数の制限」の下で、上述の如き小型の撮像素子の使用に適し、広角端の半画角が３５度を超えるようなズームレンズを実現するのに適した「第２レンズ群の構成」を提示するものである。
即ち、この発明のズームレンズにおける第２レンズ群は、上記の如く「物体側から順に、像側に曲率の大きな面を向けた負レンズ、像側に曲率の大きな凸面を向けた正レンズ、物体側に曲率の大きな凹面を向けた負レンズ」の３枚で構成される。
即ち、この発明のズームレンズにおける第２レンズ群は、上記の如く「物体側から順に、像側に曲率の大きな面を向けた負レンズ、像側に曲率の大きな凸面を向けた正レンズ、物体側に曲率の大きな凹面を向けた負レンズ」の３枚で構成される。
この発明のズームレンズが満足する条件（１）のパラメータ：Ｙ'max/ｆWが０.７０以下であると、歪曲収差を十分に補正した状態では、広角端において半画角：３５度以上の広角化を実現できない。パラメータ：Ｙ'max/ｆWが１.００以上であると、広角端における軸外収差の補正が極めて困難となり、また、第１レンズ群が大型化してズームレンズのコンパクト化、延いては撮影機能を持つ情報装置のコンパクト化が困難となる。
条件（１）を満足した状態で、第２レンズ群を、上記の如く、物体側から順に、像側に曲率の大きな面を向けた負レンズ、像側に曲率の大きな凸面を向けた正レンズ、物体側に曲率の大きな凹面を向けた負レンズの３枚で構成すると、広角端における軸外収差、特に倍率色収差を良好に補正することが可能となる。
この構成における重要なポイントは、第２レンズ群における「物体側から２番目の正レンズの像側面」と「物体側から３番目の負レンズの物体側面」を共に「像側に凸の形状」としたことにある。このような構成では、広角端付近の軸外光束が一般に「当該面に大きな入射角」で入射するため、当該面の曲率半径を微小変化させても、軸外収差を大きく変化させることができる。このため「第２レンズ群の他の面や他のレンズ群において相殺させるべき軸外収差」を、それら他の面や他のレンズ群の補正能力に応じ、当該面（上記の「像側に凸の形状の面」）において高い自由度で発生させることができ、従来の第２レンズ群構成よりも高いレベルの収差補正が可能となる。
第２レンズ群を、従来から知られた「像側に曲率の大きな面を向けた負レンズ、像側に凹面を向けた負レンズ、物体側に凸面を向けた正レンズの３枚」で構成すると、物体側から２番目の負レンズの像側面と、物体側から３番目の正レンズの物体側面が共に「物体側に凸の形状」を有することになり、このような構成では、広角化に際して「軸外光束の光軸に対する角度」が大きくなった場合、軸外光束のこれらの面（物体側に凸の面）への入射角が小さくなり、発生する収差量の「変化させうるレンジ」が狭く限られてしまうため、軸外収差の補正に十分な効果を得ることができない。
この発明のズームレンズにおいて「より良好な収差補正」を実現するためには、請求項３に記載されたように、第２レンズ群の最も像側に配設される負レンズの像側面が「光軸から離れるに従って負の屈折力が弱まるような形状の非球面」であることが望ましく、この非球面が条件（２）を満足することが望ましい。
条件（２）のパラメータ：(1−N2I)×X2I(H0.8)が０.００１０以下、または、０．０５００以上であると、歪曲収差と非点収差・コマ収差をバランス良く補正できず、特に広角端において「より高い結像性能」を確保する上で妨げとなる。
広角端における歪曲収差をより良好に補正するためには、請求項４に記載されたように、第２レンズ群の「像側に配設される負レンズ」の像側面に加え、第２レンズ群の「物体側に配設される負レンズ」の物体側面を非球面し、この非球面が条件（３）を満足することが望ましい。
条件（３）のパラメータ：｛(N2O−1)×X2O(H0.8)＋(1−N2I)×X2I(H0.8)｝/Y'maxが−０．０５００以下であると、広角端における歪曲収差が「補正不足」となるか「変曲点を持つ不自然な形」となって好ましくない。上記パラメータが０．１５００以上になると、歪曲収差が補正過剰となるばかりか、他の軸外収差を良好に補正することも難しくなる．
上記非球面の非球面量は「その絶対値が光軸からレンズ外周部へ向かって単調に増加する」ことを想定しており「最大光線有効高さの８割」の位置において、条件（２）および／または（３）が満足されれば、小型の撮像素子の受光領域内において良好な性能を実現することができる。
上記非球面の非球面量は「その絶対値が光軸からレンズ外周部へ向かって単調に増加する」ことを想定しており「最大光線有効高さの８割」の位置において、条件（２）および／または（３）が満足されれば、小型の撮像素子の受光領域内において良好な性能を実現することができる。
また、条件（４）〜（６）を満足する硝種を選択することにより「色収差のより良好な補正」が可能となる。
請求項６記載のズームレンズのように、第２レンズ群中で互いに大きく収差を発生する「物体側から２番目の正レンズと３番目の負レンズ」を接合することにより、偏心等の製造誤差による性能劣化が生じ難くなるほか、間隔環が不要となり、組み付け時の工数を低減できる等の効果が得られる。このとき接合面は条件（７）を満足することが好ましい。
条件（７）のパラメータ：(Ｒ2C/Ｙ'max)が−３．５以下となると、接合面の曲率が緩くなって「接合面で収差を発生させる自由度」が小さくなり、−１.０以上になると接合面の曲率が強くなりすぎて「発生する軸外収差が過剰」となり、第２レンズ群の他の面や他のレンズ群での収差の相殺が困難となる。
この発明のズームレンズにおいて「より高い変倍化」を達成するためには、広角端から望遠端への変倍に際して「第３レンズ群を物体側へ移動させることにより、第３レンズ群にも変倍作用を分担」させ、第２レンズ群の負担を軽くして収差補正の自由度を確保するのが良く、また、広角端から望遠端への変倍に際して「第１レンズ群を物体側へ移動させる」ことにより、広角端において「第１レンズ群を通過する光線高さ」を低くして、広角化に伴う第１レンズ群の大型化を抑制できるとともに、望遠端では第１レンズ群と第２レンズ群の間隔を大きく確保して長焦点化を達成できる。
この場合、条件（８）のパラメータ：(D12T−D12W)/fTを０．５０以下とすると「第２レンズ群の変倍への寄与」が小さくなり、第３レンズ群の変倍への負担が増加するか「第１・第２レンズ群の屈折力」を強めなければならなくなり、何れにせよ「各種収差の悪化」を招く。また、広角端におけるレンズ全長が長くなり、第１レンズ群を通過する光線高さが増加して「第１レンズ群の大型化」を招来する。
パラメータ：(D12T−D12W)/fTを０．８５以上とすると「広角端での全長」が短くなりすぎるか、望遠端での全長が長くなりすぎる。広角端での全長が短くなりすぎると「第３レンズ群の移動スペース」が限定され、第３レンズ群の変倍への寄与が小さくなって全体の収差補正が困難となる。望遠端での全長が長くなりすぎると「全長方向の小型化」の妨げになるのみならず、望遠端での周辺光量確保のために径方向が大型化したり、鏡胴の倒れ等の製作誤差による像性能の劣化も招来し易くなる。
上記パラメータ：(D12T−D12W)/fTは、より好ましくは、条件：
（８Ａ） 0.60 < (D12T−D12W)/fT < 0.75
を満足するのがよい。
（８Ａ） 0.60 < (D12T−D12W)/fT < 0.75
を満足するのがよい。
一方、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔の変化を規制する条件（９）のパラメータ：(D23W−D23T)/fTを０．２５以下とすると、第３レンズ群の変倍への寄与が小さくなって第２ンズ群の変倍への負担が増加するか、第３レンズ群自体の屈折力を強めなければならなくなり、何れにせよ各種収差の悪化を招く。上記パラメータを０．６５以上とすると「広角端におけるレンズ全長」が長くなって第１レンズ群を通過する光線高さが増加し、第１レンズ群の大型化を招来する。
上記パラメータ：(D23W−D23T)/fTは、より好ましくは、条件：
（９Ａ） 0.30 < (D23W−D23T)/fT < 0.60
を満足することが好ましい。
（９Ａ） 0.30 < (D23W−D23T)/fT < 0.60
を満足することが好ましい。
収差補正に関しては、さらに、条件（１０）や条件（１１）を満足するのがよく、条件（１０）のパラメータ：|f2|/f3を０.５以下とすると、第２レンズ群の屈折力が強くなり過ぎ、逆に１.０以上とすると第３レンズ群の屈折力が強くなり過ぎ、何れにせよ「変倍に際する収差変動」が大きくなり易くなる。
条件（１１）のパラメータ：f1/fWを６.０以下にすると「第２レンズ群の結像倍率が等倍に近付いて変倍効率が上がり、高変倍化には有利」であるが、第１レンズ群の各レンズに大きな屈折力が必要になり、特に望遠端での色収差が悪化する等の弊害があり、また、第１レンズ群が厚肉化・大口径化し、特に収納状態での小型化にとって不利となる。逆に、パラメータ：f1/fWを１２.０以上にすると、第２レンズ群の変倍への寄与が小さくなって高変倍化が難しくなる。
請求項１３記載の場合のように、開口絞りを隣接するレンズ群とは独立に移動して「開口絞りと第３レンズ群との間隔」を、広角端で最も広くすることにより、広角端において開口絞りを第１レンズ群に近づけ、「第１レンズ群を通過する光線高さ」をより低くすることが可能となって第１レンズ群のさらなる小型化を達成できる。
以下、ズームレンズの小型化を妨げない範囲で「より良好な収差補正」を行うための条件を説明する。
第１レンズ群は物体側から「少なくとも１枚の負レンズと、少なくとも１枚の正レンズを有する構成」であることが好ましい。より具体的には「物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、物体側に強い凸面を向けた正レンズの２枚」で構成するか、または「物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、物体側に強い凸面を向けた正レンズ、物体側に強い凸面を向けた正レンズの３枚」で構成するのが良い。
第１レンズ群は物体側から「少なくとも１枚の負レンズと、少なくとも１枚の正レンズを有する構成」であることが好ましい。より具体的には「物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、物体側に強い凸面を向けた正レンズの２枚」で構成するか、または「物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、物体側に強い凸面を向けた正レンズ、物体側に強い凸面を向けた正レンズの３枚」で構成するのが良い。
全系を「正・負・正の３レンズ群のみ」で構成する場合（請求項１）、第３レンズ群は「物体側から順に、正レンズ・正レンズ・負レンズ・正レンズの４枚」で構成することが好ましい。ここで、物体側から２番目のレンズと３番目のレンズは適宜接合しても良い。また、全系を「正・負・正・正の４レンズ群」で構成する場合（請求項２）、第３レンズ群は「物体側から順に、正レンズ・正レンズ・負レンズの３枚」で構成することが好ましい。この場合、物体側から２番目のレンズと３番目のレンズは適宜接合しても良い。
全系を正・負・正・正の４レンズ群で構成する場合、第４レンズ群は正レンズ１枚で構成することが好ましい。また「有限距離へのフォーカシング」の際には、第４レンズ群のみを移動させる方法が「移動させるべき物体の重量」が最も小さくて良い。第４レンズ群は変倍に際する移動量が小さく、変倍のための移動機構とフォーカシングのための移動機構を兼用できるメリットもある。
良好な収差補正を保ちながらより小型化を進めるためには非球面が不可欠であるが、第２レンズ群以外では、少なくとも第３レンズ群に１面以上の非球面を有することが好ましい。第３レンズ群内の非球面は、主として球面収差・コマ収差の補正に効果的である。
非球面レンズとしては、光学ガラスや光学プラスチックを成型したもの（ガラスモールド非球面、プラスチックモールド非球面）や「ガラスレンズの面上に薄い樹脂層を成型し、その表面を非球面としたもの（ハイブリッド非球面、レプリカ非球面等と称される）」等を使用できる．
第２レンズ群の最も像側にガラスモールド非球面レンズを採用することを考えた場合、第２レンズ群の最も像側のレンズが正レンズであると、色収差補正のためには重フリント系の硝種が必要となるが、重フリント系の硝種にはモールドに適したものが少ないという不具合がある。この発明におけるように「第２レンズ群の最も像側のレンズ」が負レンズであると、色収差補正のためにはランタンクラウン系〜タンタルフリント系の硝種となりモールドに適した硝種が多い。
第２レンズ群の最も像側にガラスモールド非球面レンズを採用することを考えた場合、第２レンズ群の最も像側のレンズが正レンズであると、色収差補正のためには重フリント系の硝種が必要となるが、重フリント系の硝種にはモールドに適したものが少ないという不具合がある。この発明におけるように「第２レンズ群の最も像側のレンズ」が負レンズであると、色収差補正のためにはランタンクラウン系〜タンタルフリント系の硝種となりモールドに適した硝種が多い。
また、「第２レンズ群の最も像側の面（像側の負レンズの像側面）」にハイブリッド非球面を採用することを考えた場合、樹脂層を成型するための金型を当て付ける都合上、やや大きなレンズ外径が必要となるが、第２レンズ群の最も像側のレンズが正レンズであるとレンズコバ厚が小さくなって加工できなくなる恐れがある。この発明のように、第２レンズ群の最も像側のレンズが負レンズであると、コバ厚は大きくなる方向であるため加工上の問題は生じない。
請求項１４に記載のように「絞りの開放径を変倍に係わらず一定とする」と、機構上簡略となって良い。また、請求項１５記載のように、長焦点端の開放径を短焦点端に比べて大きくすることにより「変倍に伴うＦナンバの変化」を小さくすることもできる。
「像面に到達する光量を減少させる必要」がある場合は、絞りを小径化しても良いが、絞り径を大きく変えることなく「ＮＤフィルタ等の挿入」により光量を減少させた方が、回折現象による解像力の低下を防止できて好ましい。
上に説明したように、この発明により新規なズームレンズを実現できる。
このズームレンズは、実施例に示すように、広角端の半画角が３５度以上と十分に広画角でありながら４．５倍以上の変倍比を有し、小型でかつ３００万〜５００万画素の撮像素子に対応した解像力を有する。従って、このようなズームレンズを撮影用光学系として用いることにより、良好な撮影機能を有する情報装置（デジタルカメラやビデオカメラ、携帯情報端末装置）を実現できる。勿論、この発明のズームレンズは銀塩スチルカメラ等に使用しても良好な性能を発揮する。
このズームレンズは、実施例に示すように、広角端の半画角が３５度以上と十分に広画角でありながら４．５倍以上の変倍比を有し、小型でかつ３００万〜５００万画素の撮像素子に対応した解像力を有する。従って、このようなズームレンズを撮影用光学系として用いることにより、良好な撮影機能を有する情報装置（デジタルカメラやビデオカメラ、携帯情報端末装置）を実現できる。勿論、この発明のズームレンズは銀塩スチルカメラ等に使用しても良好な性能を発揮する。
図１７および図１８を参照して、携帯情報端末装置としての「撮影機能をもった情報装置」の実施の形態を説明する。
図１７の（ａ）、（ｂ）は正面側と上部面とを示す図、（ｃ）は背面側を示す図である。
カメラ装置３０は、撮影レンズ３１として、上に説明した請求項１〜１５の任意の１に記載のズームレンズ（より具体的には、例えば、後述の実施例１〜４の適宜のもの）を「撮影用のズームレンズ」として有する。
図１７の（ａ）、（ｂ）は正面側と上部面とを示す図、（ｃ）は背面側を示す図である。
カメラ装置３０は、撮影レンズ３１として、上に説明した請求項１〜１５の任意の１に記載のズームレンズ（より具体的には、例えば、後述の実施例１〜４の適宜のもの）を「撮影用のズームレンズ」として有する。
図１７（ａ）において、符号３２はフラッシュ、符号３３はファインダを示す。ズームレバー３４とシャッタボタン３５は、本体の上面側に配置されている。図１７（ｂ）は撮影レンズ３１の使用状態を示す図である。
撮影レンズ３１は、使用されないときは、図１７（ａ）に示すように、情報装置本体に「沈胴式」に収納される。後述するズームレンズの各実施例とも、レンズ枚数が９〜１０枚と少なく、第２群の厚さも小さいので、沈胴式に収納すると薄い情報装置本体内に収納できる。
図１７（ｃ）に示すように、電源スイッチ３６、操作ボタン３７、液晶モニタ３８は情報装置本体の背面側に配置され、通信カード用スロット３９Ａと、メモリカードスロット３９Ｂは、本体の側面に配置されている。
図１８は、情報装置の「システム構造」を示す図である。情報装置３０は「携帯情報端末装置」である。図１８に示すように、情報装置３０は、撮影レンズ３１と受光素子（エリアセンサ）４５を有し、撮影レンズ３１によって形成される撮影対象物の像を受光素子４５によって読取るように構成され、受光素子４５からの出力は中央演算装置４０の制御を受ける信号処理装置４２によって処理されてデジタル情報に変換される。即ち、情報装置３０は「撮影画像をデジタル情報とする機能」を有している。
信号処理装置４２によってデジタル化された画像情報は、中央演算装置４０の制御を受ける画像処理装置４１において所定の画像処理を受けた後、半導体メモリ４４（前記メモリカードスロット３９Ｂにセットされる）に記録される。液晶モニタ３８には、撮影中の画像を表示することもできるし、半導体メモリ４４に記録されている画像を表示することもできる。また、半導体メモリ４４に記録した画像は、通信カード４３（前記通信カード用スロット３９Ａにセットされる）等を使用して外部へ送信することも可能である。
図１７（ａ）に示すように、撮影レンズ３１は情報装置３０の携帯時には「沈胴状態」にあり、ユーザが電源スイッチ３６を操作して電源を入れると、図１７（ｂ）に示すように鏡胴が繰り出される。このとき、鏡胴内部でズームレンズの各群は、例えば「短焦点端の配置」となっており、ズームレバー３４を操作することで各群の配置が変化して長焦点端への変倍を行うことができる。このとき、ファインダ３３も撮影レンズの画角変化に連動して変倍する。
シャッタボタン３５の「半押し」によりフォーカシングがなされる。フォーカシングは、第１群もしくは第３群、あるいは受光素子の移動によって行うことができる。シャッタボタン３５を、半押し状態からさらに押し込むと撮影がなされ、その後は上記の「画像情報処理」が実行される。
半導体メモリ４４に記録した画像を「液晶モニタ３８に表示」する場合や、「通信カード４３等を使用して外部へ送信」する場合は、操作ボタン３７の操作により行う。
撮影レンズ３１として、後述する実施例１〜４の任意のものを使用すると、これらは性能良好であるので、受光素子４５として対角寸法：６ｍｍ〜９ｍｍ程度で、３００万画素〜５００万画素クラスのものを使用した高画質で小型の情報装置（携帯情報端末装置）を実現できる。
以下にズームレンズの具体的な実施例を挙げる。最大像高：Ｙ'は、実施例１において３.５０ｍｍ、実施例２〜４において３．７０ｍｍである。
各実施例において、レンズ系の像面側に配設される平行平板は、光学ローパスフィルタ・赤外カットフィルタ等の各種フィルタや、ＣＣＤ等の撮像素子のカバーガラス（シールガラス）を想定したものである。
レンズ材質は、実施例３の第９レンズ（第４レンズ群）が光学プラスチックである他は、全て光学ガラスである。
各実施例とも、収差は十分に補正され、対角寸法：６〜９ｍｍ程度で画素数：３００万画素〜５００万画素の撮像素子に対応可能である。
各実施例とも、収差は十分に補正され、対角寸法：６〜９ｍｍ程度で画素数：３００万画素〜５００万画素の撮像素子に対応可能である。
実施例における各記号の意味は以下の通りである．
f：全系の焦点距離
F：Ｆナンバ
ω：半画角（度）
R：曲率半径
D：面間隔（絞り面を含む）
Nd：屈折率
νd：アッベ数
K：非球面の円錐定数
A4：4次の非球面係数
A6：6次の非球面係数
A8：8次の非球面係数
A10：10次の非球面係数
非球面（各実施例のデータ中に＊印を付して非球面であることを表した。）は、近軸曲率半径の逆数（近軸曲率）をＣ、光軸からの高さをＨとして、周知の下式で定義されるものであり、円錐定数：Ｋ、高次の被球面係数：Ａ4〜Ａ10の値を与えて形状を特定する。
Ｘ＝ＣＨ２／［１＋√｛１−(１＋Ｋ)Ｃ２Ｈ２｝］
＋Ａ４・Ｈ４＋Ａ６・Ｈ６＋Ａ８・Ｈ８＋Ａ１０・Ｈ１０
f：全系の焦点距離
F：Ｆナンバ
ω：半画角（度）
R：曲率半径
D：面間隔（絞り面を含む）
Nd：屈折率
νd：アッベ数
K：非球面の円錐定数
A4：4次の非球面係数
A6：6次の非球面係数
A8：8次の非球面係数
A10：10次の非球面係数
非球面（各実施例のデータ中に＊印を付して非球面であることを表した。）は、近軸曲率半径の逆数（近軸曲率）をＣ、光軸からの高さをＨとして、周知の下式で定義されるものであり、円錐定数：Ｋ、高次の被球面係数：Ａ4〜Ａ10の値を与えて形状を特定する。
Ｘ＝ＣＨ２／［１＋√｛１−(１＋Ｋ)Ｃ２Ｈ２｝］
＋Ａ４・Ｈ４＋Ａ６・Ｈ６＋Ａ８・Ｈ８＋Ａ１０・Ｈ１０
f = 4.42〜20.35，F = 2.89〜4.62，ω = 39.55〜9.62
面番号 R D Nd νd 備考
01 56.183 0.90 1.84666 23.78 第1レンズ
02 22.306 2.46 1.77250 49.62 第２レンズ
03 129.168 0.10
04 19.540 1.90 1.77250 49.62 第３レンズ
05 44.088 可変(A)
06* 31.255 0.84 1.83500 42.98 第４レンズ
07 3.826 2.10
08 143.581 2.45 1.76182 26.61 第５レンズ
09 -5.555 0.74 1.83500 42.98 第６レンズ
10* -39.380 可変(B)
11 絞り 可変(C)
12* 8.333 1.80 1.58913 61.25 第７レンズ
13 -152.107 0.23
14 7.167 2.74 1.48749 70.44 第８レンズ
15 14.162 0.85 1.84666 23.78 第９レンズ
16 4.894 0.24
17 5.782 2.02 1.48749 70.44 第10レンズ
18* -13.873 可変(D)
19 ∞ 0.90 1.51680 64.20 各種フィルタ
20 ∞ 。
面番号 R D Nd νd 備考
01 56.183 0.90 1.84666 23.78 第1レンズ
02 22.306 2.46 1.77250 49.62 第２レンズ
03 129.168 0.10
04 19.540 1.90 1.77250 49.62 第３レンズ
05 44.088 可変(A)
06* 31.255 0.84 1.83500 42.98 第４レンズ
07 3.826 2.10
08 143.581 2.45 1.76182 26.61 第５レンズ
09 -5.555 0.74 1.83500 42.98 第６レンズ
10* -39.380 可変(B)
11 絞り 可変(C)
12* 8.333 1.80 1.58913 61.25 第７レンズ
13 -152.107 0.23
14 7.167 2.74 1.48749 70.44 第８レンズ
15 14.162 0.85 1.84666 23.78 第９レンズ
16 4.894 0.24
17 5.782 2.02 1.48749 70.44 第10レンズ
18* -13.873 可変(D)
19 ∞ 0.90 1.51680 64.20 各種フィルタ
20 ∞ 。
非球面
第6面
K = 0.0，A4 = 1.84029×10-4，A6 = -4.83681×10-6，A8 = 1.03688×10-7，
A10 = -1.32922×10-9
第10面
K = 0.0，A4 = -5.53512×10-4，A6 = -2.57934×10-5，A8 = 1.05288×10-6，
A10 = -1.31801×10-7
第12面
K = 0.0，A4 = -2.23709×10-4，A6 = -8.77690×10-7，A8 = 3.19167×10-7，
A10 = -1.93115×10-8
第18面
K = 0.0，A4 = 8.00477×10-4，A6 = 2.50817×10-6，A8 = 5.14171×10-7，
A10 = -1.09665×10-7 。
第6面
K = 0.0，A4 = 1.84029×10-4，A6 = -4.83681×10-6，A8 = 1.03688×10-7，
A10 = -1.32922×10-9
第10面
K = 0.0，A4 = -5.53512×10-4，A6 = -2.57934×10-5，A8 = 1.05288×10-6，
A10 = -1.31801×10-7
第12面
K = 0.0，A4 = -2.23709×10-4，A6 = -8.77690×10-7，A8 = 3.19167×10-7，
A10 = -1.93115×10-8
第18面
K = 0.0，A4 = 8.00477×10-4，A6 = 2.50817×10-6，A8 = 5.14171×10-7，
A10 = -1.09665×10-7 。
可変量
短焦点端 中間焦点距離 長焦点端
f = 4.425 f = 9.488 f = 20.350
A 1.000 7.240 14.505
B 8.095 3.256 1.200
C 4.494 2.617 1.000
D 7.045 9.488 12.498 。
短焦点端 中間焦点距離 長焦点端
f = 4.425 f = 9.488 f = 20.350
A 1.000 7.240 14.505
B 8.095 3.256 1.200
C 4.494 2.617 1.000
D 7.045 9.488 12.498 。
条件式のパラメータの値
Y'max/fW = 0.791
｛(1-N2I)×X2I(H0.8)｝/Y'max= 0.00732
｛(N2O- 1)×X2O(H0.8)+(1- N2I)×X2I(H0.8)｝/Y'max= 0.01593
Ｒ2C/Ｙ'max= -1.59
(D12T- D12W)/fT= 0.664
(D23W- D23T)/fT= 0.510
|f2|/f3= 0.689
|f1|/fW= 8.00
実施例１のズームレンズのレンズ構成を図１に示す。また、実施例１に関する短焦点端における収差図を図５に、中間焦点距離における収差図を図６に、長焦点端における収差図を図７に示す。
Y'max/fW = 0.791
｛(1-N2I)×X2I(H0.8)｝/Y'max= 0.00732
｛(N2O- 1)×X2O(H0.8)+(1- N2I)×X2I(H0.8)｝/Y'max= 0.01593
Ｒ2C/Ｙ'max= -1.59
(D12T- D12W)/fT= 0.664
(D23W- D23T)/fT= 0.510
|f2|/f3= 0.689
|f1|/fW= 8.00
実施例１のズームレンズのレンズ構成を図１に示す。また、実施例１に関する短焦点端における収差図を図５に、中間焦点距離における収差図を図６に、長焦点端における収差図を図７に示す。
レンズ構成の図において、Ｉは第１レンズ群、ＩＩは第２レンズ群、ＩＩＩは第３レンズ群、Ｆは「各種フィルタ」、Ｓは絞りを示す。図２〜図４においても同様である。
球面収差の図における破線は「正弦条件」、非点収差の図における実線はサジタル、破線はメリディオナルを表す。また、「ｇ」、「ｄ」はそれぞれ、ｇ線およびｄ線を表す。他の収差図においても同様である。
f = 4.74〜21.55，F = 3.61〜4.80，ω = 39.16〜9.64
面番号 R D Nd νd 備考
01 18.565 0.90 1.92286 20.88 第１レンズ
02 12.194 3.90 1.72342 37.99 第２レンズ
03 58.393 可変(A)
04* 70.501 0.84 1.83500 42.98 第３レンズ
05 4.859 2.42
06 24.219 2.54 1.76182 26.61 第４レンズ
07 -9.529 0.74 1.83500 42.9 第５レンズ
08* -247.508 可変(B)
09 絞り 可変(C)
10* 8.333 3.01 1.58913 61.25 第６レンズ
11* -10.376 0.10
12 12.420 2.34 1.75500 52.32 第７レンズ
13 -7.111 1.35 1.68893 31.16 第８レンズ
14 4.591 可変(D)
15* 13.631 1.66 1.58913 61.25 第９レンズ
16 -45.606 可変 (E)
17 ∞ 0.90 1.51680 64.20 各種フィルタ
18 ∞ 。
面番号 R D Nd νd 備考
01 18.565 0.90 1.92286 20.88 第１レンズ
02 12.194 3.90 1.72342 37.99 第２レンズ
03 58.393 可変(A)
04* 70.501 0.84 1.83500 42.98 第３レンズ
05 4.859 2.42
06 24.219 2.54 1.76182 26.61 第４レンズ
07 -9.529 0.74 1.83500 42.9 第５レンズ
08* -247.508 可変(B)
09 絞り 可変(C)
10* 8.333 3.01 1.58913 61.25 第６レンズ
11* -10.376 0.10
12 12.420 2.34 1.75500 52.32 第７レンズ
13 -7.111 1.35 1.68893 31.16 第８レンズ
14 4.591 可変(D)
15* 13.631 1.66 1.58913 61.25 第９レンズ
16 -45.606 可変 (E)
17 ∞ 0.90 1.51680 64.20 各種フィルタ
18 ∞ 。
非球面
第４面
K = 0.0，A4 = 1.78565×10-4，A6 = -1.75390×10-6，A8 = 6.61261×10-9，
A10 = 1.23143×10-11
第８面
K = 0.0，A4 = -3.04000×10-4，A6 = -7.18126×10-6，A8 = 1.05398×10-7，
A10 = -2.21354×10-8
第10面
K = 0.0，A4 = -6.40609×10-4，A6 = -7.03343×10-6，A8 = 8.98513×10-7，
A10 = -9.73391×10-8
第11面
K = 0.0，A4 = 2.20124×10-4，A6 = -8.24086×10-6，A8 = 1.09927×10-6，
A10 = -1.05069×10-7
第15面
K = 0.0，A4 = -5.79936×10-5，A6 = 8.76394×10-6，A8 = -2.58155×10-7，
A10 = 4.31238×10-9 。
第４面
K = 0.0，A4 = 1.78565×10-4，A6 = -1.75390×10-6，A8 = 6.61261×10-9，
A10 = 1.23143×10-11
第８面
K = 0.0，A4 = -3.04000×10-4，A6 = -7.18126×10-6，A8 = 1.05398×10-7，
A10 = -2.21354×10-8
第10面
K = 0.0，A4 = -6.40609×10-4，A6 = -7.03343×10-6，A8 = 8.98513×10-7，
A10 = -9.73391×10-8
第11面
K = 0.0，A4 = 2.20124×10-4，A6 = -8.24086×10-6，A8 = 1.09927×10-6，
A10 = -1.05069×10-7
第15面
K = 0.0，A4 = -5.79936×10-5，A6 = 8.76394×10-6，A8 = -2.58155×10-7，
A10 = 4.31238×10-9 。
可変量
短焦点端 中間焦点距離 長焦点端
f = 4.738 f = 10.103 f = 21.545
A 0.600 7.679 15.059
B 10.083 4.179 1.200
C 4.076 2.608 1.000
D 3.075 6.493 10.666
E 2.597 2.591 2.553 。
短焦点端 中間焦点距離 長焦点端
f = 4.738 f = 10.103 f = 21.545
A 0.600 7.679 15.059
B 10.083 4.179 1.200
C 4.076 2.608 1.000
D 3.075 6.493 10.666
E 2.597 2.591 2.553 。
条件式のパラメータの値
Y'max/fW= 0.781
｛(1-N2I)×X2I(H0.8)｝/Y'max = 0.00923
｛(N2O- 1)×X2O(H0.8)+(1- N2I)×X2I(H0.8)｝/Y'max = 0.02940
Ｒ2C/Ｙ'max= -2.58
(D12T- D12W)/fT= 0.671
(D23W- D23T)/fT= 0.555
|f2|/f3= 0.860
|f1|/fW= 9.35
実施例２のズームレンズのレンズ構成を図２に示す。ＩＶは第４レンズ群を示す。
また、実施例２に関する短焦点端における収差図を図８に、中間焦点距離における収差図を図９に、長焦点端における収差図を図１０に示す。
Y'max/fW= 0.781
｛(1-N2I)×X2I(H0.8)｝/Y'max = 0.00923
｛(N2O- 1)×X2O(H0.8)+(1- N2I)×X2I(H0.8)｝/Y'max = 0.02940
Ｒ2C/Ｙ'max= -2.58
(D12T- D12W)/fT= 0.671
(D23W- D23T)/fT= 0.555
|f2|/f3= 0.860
|f1|/fW= 9.35
実施例２のズームレンズのレンズ構成を図２に示す。ＩＶは第４レンズ群を示す。
また、実施例２に関する短焦点端における収差図を図８に、中間焦点距離における収差図を図９に、長焦点端における収差図を図１０に示す。
f = 4.74〜21.59，F = 3.32〜4.98，ω = 39.14〜9.55
面番号 R D Nd νd 備考
01 23.330 1.00 1.84666 23.80 第１レンズ
02 15.002 0.26
03 15.442 3.47 1.77250 49.60 第２レンズ
04 135.649 可変(A)
05* 91.446 0.84 1.83481 42.70 第３レンズ
06 4.439 1.77
07 15.704 2.67 1.74077 27.80 第４レンズ
08 -6.205 0.74 1.83481 42.70 第５レンズ
09* 632.018 可変(B)
10 絞り 可変(C)
11* 8.333 2.78 1.58913 61.15 第６レンズ
12* -8.607 0.10
13 15.588 2.42 1.83481 42.70 第７レンズ
14 -4.691 0.80 1.69895 30.10 第８レンズ
15 4.498 可変(D)
16* 12.500 2.21 1.54340 56.00 第９レンズ
17 -34.711 可変(E)
18 ∞ 0.90 1.51680 64.20 各種フィルタ
19 ∞ 。
面番号 R D Nd νd 備考
01 23.330 1.00 1.84666 23.80 第１レンズ
02 15.002 0.26
03 15.442 3.47 1.77250 49.60 第２レンズ
04 135.649 可変(A)
05* 91.446 0.84 1.83481 42.70 第３レンズ
06 4.439 1.77
07 15.704 2.67 1.74077 27.80 第４レンズ
08 -6.205 0.74 1.83481 42.70 第５レンズ
09* 632.018 可変(B)
10 絞り 可変(C)
11* 8.333 2.78 1.58913 61.15 第６レンズ
12* -8.607 0.10
13 15.588 2.42 1.83481 42.70 第７レンズ
14 -4.691 0.80 1.69895 30.10 第８レンズ
15 4.498 可変(D)
16* 12.500 2.21 1.54340 56.00 第９レンズ
17 -34.711 可変(E)
18 ∞ 0.90 1.51680 64.20 各種フィルタ
19 ∞ 。
非球面
第５面
K = 0.0，A4 = 2.42400×10-4，A6 = -2.92208×10-6，A8 = 9.40210×10-9，
A10 = -4.16456×10-11
第９面
K = 0.0，A4 = -5.16761×10-4，A6 = 1.81605×10-6，A8 = -1.01642×10-6，
A10 = -1.75699×10-8
第11面
K = 0.0，A4 = -1.08496×10-3，A6 = -2.17192×10-5，A8 = 5.79037×10-6，
A10 = -5.25493×10-7
第12面
K = 0.0，A4 = 4.85474×10-4，A6 = -4.49460×10-5，A8 = 8.98429×10-6，
A10 = -5.68154×10-7
第16面
K = 0.0，A4 = -5.46424×10-5，A6 = 1.80637×10-5，A8 = -9.17793×10-7，
A10 = 2.09899×10-8 。
第５面
K = 0.0，A4 = 2.42400×10-4，A6 = -2.92208×10-6，A8 = 9.40210×10-9，
A10 = -4.16456×10-11
第９面
K = 0.0，A4 = -5.16761×10-4，A6 = 1.81605×10-6，A8 = -1.01642×10-6，
A10 = -1.75699×10-8
第11面
K = 0.0，A4 = -1.08496×10-3，A6 = -2.17192×10-5，A8 = 5.79037×10-6，
A10 = -5.25493×10-7
第12面
K = 0.0，A4 = 4.85474×10-4，A6 = -4.49460×10-5，A8 = 8.98429×10-6，
A10 = -5.68154×10-7
第16面
K = 0.0，A4 = -5.46424×10-5，A6 = 1.80637×10-5，A8 = -9.17793×10-7，
A10 = 2.09899×10-8 。
可変量
短焦点端 中間焦点距離 長焦点端
f = 4.740 f = 10.131 f = 21.591
A 0.600 6.655 15.680
B 7.051 4.217 1.200
C 3.043 1.054 1.000
D 2.000 7.725 10.995
E 3.484 2.583 2.382 。
短焦点端 中間焦点距離 長焦点端
f = 4.740 f = 10.131 f = 21.591
A 0.600 6.655 15.680
B 7.051 4.217 1.200
C 3.043 1.054 1.000
D 2.000 7.725 10.995
E 3.484 2.583 2.382 。
条件式のパラメータの値
Y'max/fW= 0.781
｛(1-N2I)×X2I(H0.8)｝/Y'max = 0.00536
｛(N2O- 1)×X2O(H0.8)+(1- N2I)×X2I(H0.8)｝/Y'max = 0.01951
Ｒ2C/Ｙ'max= -1.68
(D12T- D12W)/fT= 0.698
(D23W- D23T)/fT= 0.366
|f2|/f3= 0.792
|f1|/fW= 8.44
実施例３のズームレンズのレンズ構成を図３に示す。ＩＶは第４レンズ群を示す。
また、実施例３に関する短焦点端における収差図を図１１に、中間焦点距離における収差図を図１２に、長焦点端における収差図を図１３に示す。
Y'max/fW= 0.781
｛(1-N2I)×X2I(H0.8)｝/Y'max = 0.00536
｛(N2O- 1)×X2O(H0.8)+(1- N2I)×X2I(H0.8)｝/Y'max = 0.01951
Ｒ2C/Ｙ'max= -1.68
(D12T- D12W)/fT= 0.698
(D23W- D23T)/fT= 0.366
|f2|/f3= 0.792
|f1|/fW= 8.44
実施例３のズームレンズのレンズ構成を図３に示す。ＩＶは第４レンズ群を示す。
また、実施例３に関する短焦点端における収差図を図１１に、中間焦点距離における収差図を図１２に、長焦点端における収差図を図１３に示す。
f = 4.74〜21.62，F = 3.42〜4.99，ω = 39.12〜9.50
面番号 R D Nd νd 備考
01 96.656 0.90 1.84666 23.78 第１レンズ
02 29.314 2.72 1.77250 49.62 第２レンズ
03 -219.341 0.10
04 20.153 1.80 1.77250 49.62 第３レンズ
05 33.538 可変(A)
06* 18.011 0.84 1.83500 42.98 第４レンズ
07 3.936 2.07
08 74.837 1.95 1.84666 23.78 第５レンズ
09 -9.146 0.74 1.80420 46.50 第６レンズ
10* 759.807 可変(B)
11 絞り 可変(C)
12* 8.333 3.34 1.58913 61.25 第７レンズ
13* -8.827 0.10
14 12.236 2.45 1.75500 52.32 第８レンズ
15 -7.054 0.80 1.69895 30.05 第９レンズ
16 4.892 可変(D)
17* 10.651 1.83 1.58913 61.25 第10レンズ
18 -261.223 可変(E)
19 ∞ 0.90 1.51680 64.20 各種フィルタ
20 ∞ 。
面番号 R D Nd νd 備考
01 96.656 0.90 1.84666 23.78 第１レンズ
02 29.314 2.72 1.77250 49.62 第２レンズ
03 -219.341 0.10
04 20.153 1.80 1.77250 49.62 第３レンズ
05 33.538 可変(A)
06* 18.011 0.84 1.83500 42.98 第４レンズ
07 3.936 2.07
08 74.837 1.95 1.84666 23.78 第５レンズ
09 -9.146 0.74 1.80420 46.50 第６レンズ
10* 759.807 可変(B)
11 絞り 可変(C)
12* 8.333 3.34 1.58913 61.25 第７レンズ
13* -8.827 0.10
14 12.236 2.45 1.75500 52.32 第８レンズ
15 -7.054 0.80 1.69895 30.05 第９レンズ
16 4.892 可変(D)
17* 10.651 1.83 1.58913 61.25 第10レンズ
18 -261.223 可変(E)
19 ∞ 0.90 1.51680 64.20 各種フィルタ
20 ∞ 。
非球面
第6面
K = 0.0，A4 = -8.08791×10-5，A6 = -2.03124×10-6，A8 = 6.26638×10-9，
A10 = -6.12352×10-11
第10面
K = 0.0，A4 = -7.52609×10-4，A6 = -1.24401×10-5，A8 = -9.65466×10-7，
A10 = -8.33332×10-8
第12面
K = 0.0，A4 = -7.07947×10-4，A6 = -1.16179×10-6，A8 = 6.72505×10-8，
A10 = -2.53913×10-8
第13面
K = 0.0，A4 = 3.43658×10-4，A6 = -1.44022×10-6，A8 = -1.33484×10-7，
A10 = -1.40822×10-8
第17面
K = 0.0，A4 = -4.75410×10-5，A6 = 1.15429×10-5，A8 = -4.87258×10-7，
A10 = 9.54084×10-9 。
第6面
K = 0.0，A4 = -8.08791×10-5，A6 = -2.03124×10-6，A8 = 6.26638×10-9，
A10 = -6.12352×10-11
第10面
K = 0.0，A4 = -7.52609×10-4，A6 = -1.24401×10-5，A8 = -9.65466×10-7，
A10 = -8.33332×10-8
第12面
K = 0.0，A4 = -7.07947×10-4，A6 = -1.16179×10-6，A8 = 6.72505×10-8，
A10 = -2.53913×10-8
第13面
K = 0.0，A4 = 3.43658×10-4，A6 = -1.44022×10-6，A8 = -1.33484×10-7，
A10 = -1.40822×10-8
第17面
K = 0.0，A4 = -4.75410×10-5，A6 = 1.15429×10-5，A8 = -4.87258×10-7，
A10 = 9.54084×10-9 。
可変量
短焦点端 中間焦点距離 長焦点端
f = 4.741 f = 10.112 f = 21.624
A 0.600 6.160 15.040
B 6.288 2.111 1.200
C 3.888 3.173 1.000
D 2.000 7.785 11.065
E 3.440 2.547 2.351 。
短焦点端 中間焦点距離 長焦点端
f = 4.741 f = 10.112 f = 21.624
A 0.600 6.160 15.040
B 6.288 2.111 1.200
C 3.888 3.173 1.000
D 2.000 7.785 11.065
E 3.440 2.547 2.351 。
条件式のパラメータの値
Y'max/fW= 0.780
｛(1-N2I)×X2I(H0.8)｝/Y'max = 0.00728
｛(N2O- 1)×X2O(H0.8)+(1- N2I)×X2I(H0.8)｝/Y'max = 0.00080
Ｒ2C/Ｙ'max= -2.47
(D12T- D12W)/fT= 0.668
(D23W- D23T)/fT= 0.369
|f2|/f3= 0.795
|f1|/fW= 8.14
実施例４のズームレンズのレンズ構成を図４に示す。ＩＶは第４レンズ群を示す。
また、実施例４に関する短焦点端における収差図を図１４に、中間焦点距離における収差図を図１５に、長焦点端における収差図を図１６に示す。
Y'max/fW= 0.780
｛(1-N2I)×X2I(H0.8)｝/Y'max = 0.00728
｛(N2O- 1)×X2O(H0.8)+(1- N2I)×X2I(H0.8)｝/Y'max = 0.00080
Ｒ2C/Ｙ'max= -2.47
(D12T- D12W)/fT= 0.668
(D23W- D23T)/fT= 0.369
|f2|/f3= 0.795
|f1|/fW= 8.14
実施例４のズームレンズのレンズ構成を図４に示す。ＩＶは第４レンズ群を示す。
また、実施例４に関する短焦点端における収差図を図１４に、中間焦点距離における収差図を図１５に、長焦点端における収差図を図１６に示す。
Ｉ 第１群
ＩＩ 第２群
ＩＩＩ 第３群
ＩＶ 第４レンズ群
Ｓ 絞り
Ｆ 各種フィルタ
ＩＩ 第２群
ＩＩＩ 第３群
ＩＶ 第４レンズ群
Ｓ 絞り
Ｆ 各種フィルタ
Claims (19)
- 物体側から像側へ向かって、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群を上記順序に配し、上記第２レンズ群と第３レンズ群との間に開口絞りを有してなり、
広角端から望遠端への変倍に際し、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が大きくなり、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が小さくなるズームレンズにおいて、
広角端における全系の焦点距離：ｆWと、最大像高：Ｙ'maxの比：Ｙ'max/ｆWが、条件：
（１） 0.70 < Y'max/fW < 1.00
の範囲にあり、
上記第２レンズ群が、物体側から像側へ向かって、像側に曲率の大きな面を向けた負レンズ、像側に曲率の大きな凸面を向けた正レンズ、物体側に曲率の大きな凹面を向けた負レンズの３枚のレンズを配して構成され、
第１レンズ群の焦点距離：ｆ 1 、広角端における全系の焦点距離：ｆ W が、条件：
（１１） 6.0 < f 1 /f W < 12.0
を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 物体側から像側へ向かって、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群を上記順序に配し、上記第２レンズ群と第３レンズ群との間に開口絞りを有してなり、
広角端から望遠端への変倍に際し、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が大きくなり、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が小さくなるように、少なくとも第１レンズ群および第３レンズ群が物体側に移動するズームレンズにおいて、
広角端における全系の焦点距離：ｆWと、最大像高：Ｙ'maxの比：Ｙ'max/ｆWが、条件：
（１） 0.70 < Y'max/fW < 1.00
の範囲にあり、
上記第２レンズ群が、物体側から像側へ向かって、像側に曲率の大きな面を向けた負レンズ、像側に曲率の大きな凸面を向けた正レンズ、物体側に曲率の大きな凹面を向けた負レンズの３枚のレンズを配して構成され、
第１レンズ群の焦点距離：ｆ 1 、広角端における全系の焦点距離：ｆ W が、条件：
（１１） 6.0 < f 1 /f W < 12.0
を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 請求項１または２記載のズームレンズにおいて、
第２レンズ群中の像側の負レンズの像側面が、光軸から離れるに従って負の屈折力が弱まるような形状の非球面であり、
上記第２レンズ群中の像側の負レンズの材質の屈折率：Ｎ21、第２レンズ群の最も像側の非球面における最大光線有効高さの８割における非球面量：Ｘ2I(Ｈ0.8)と、最大像高：Ｙ'maxが、条件：
（２） 0.0010 < (1−N2I)×X2I(H0.8)/Y'max < 0.0500
を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 請求項３記載のズームレンズにおいて、
第２レンズ群中の物体側の負レンズの物体側面が非球面であり、
上記第２レンズ群中の物体側の負レンズの材質の屈折率：Ｎ20、第２レンズ群中の像側の負レンズの材質の屈折率：Ｎ21、第２レンズ群の最も物体側の非球面における最大光線有効高さの８割における非球面量：Ｘ20(Ｈ0.8)、第２レンズ群の最も像側の非球面における最大光線有効高さの８割における非球面量：Ｘ2I(Ｈ0.8)と、最大像高：Ｙ'maxが、条件：
（３） -0.0500 < ｛(N2O−1)×X2O(H0.8)＋(1-N2I)×X2I(H0.8)｝/Y'max < 0.1500
を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 請求項１〜４の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
第２レンズ群中において物体側から数えて第ｉ番目のレンズの材質の屈折率およびアッベ数:Ｎ2iおよびν2i（ｉ＝１〜３）が条件：
（４） 1.75 < N21 < 1.90，35 < ν21 < 50
（５） 1.65 < N22 < 1.90，20 < ν22 < 35
（６） 1.75 < N23 < 1.90，35 < ν23 < 50
を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 請求項１〜５の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
第２レンズ群を構成する３枚のレンズが物体側から順に、像側に曲率の大きな面を向けた負レンズ、像側に曲率の大きな凸面を向けた正レンズ、物体側に曲率の大きい凹面を向けた負レンズであり、上記正レンズとその像側の負レンズとが接合されていることを特徴とするズームレンズ。 - 請求項６記載のズームレンズにおいて、
第２レンズ群における、正レンズと負レンズとの接合面の曲率半径：Ｒ2Cと最大像高：Ｙ'maxとの比：Ｒ2C/Ｙ'maxが条件：
（７） -3.5 < (Ｒ2C/Ｙ'max) < -1.0
を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 請求項１〜７の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
広角端から望遠端への変倍に際し、第１レンズ群が物体側に単調に移動し、
広角端における第１，第２レンズ群の間隔：Ｄ12W、望遠端における第１，第2レンズ群の間隔：Ｄ12Tと、望遠端における全系の焦点距離：ｆTが、条件：
（８） 0.50 < (D12T−D12W)/fT < 0.85
を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 請求項１〜８の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
広角端から望遠端への変倍に際し、第３レンズ群が物体側に単調に移動し、
広角端における第２，第３レンズ群の間隔：Ｄ23W、望遠端における第２，第３レンズ群の間隔：Ｄ23T、望遠端における全系の焦点距離：ｆTが、条件：
（９） 0.25 < (D23W−D23T)/fT < 0.65
を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 請求項１〜９の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
第２レンズ群の焦点距離：ｆ2、第３レンズ群の焦点距離：ｆ3が、条件：
（１０） 0.5 < |f2|/f3 < 1.0
を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 請求項２記載のズームレンズにおいて、
第４レンズ群が、変倍の際に移動しないことを特徴とするズームレンズ。 - 請求項２記載のズームレンズにおいて、
広角端から望遠端への変倍に際し、第４レンズ群が像側へ変位することを特徴とするズームレンズ。 - 請求項１〜１２の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
広角端から望遠端への変倍に際し、開口絞りと第３レンズ群との間隔が、広角端で最も広く、望遠端で最も狭くなることを特徴とするズームレンズ。 - 請求項１〜１３の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
開口絞りの開放径が変倍に係わらず一定であることを特徴とするズームレンズ。 - 請求項１〜１３の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
開口絞りの開放径が倍率により変化し、長焦点端における開放径が短焦点端における開放径に比して大きく設定されたことを特徴とするズームレンズ。 - 請求項１〜１５の任意の１に記載のズームレンズを、撮影用光学系として有することを特徴とする撮影機能を有する情報装置。
- 請求項１６記載の情報装置において、
ズームレンズによる物体像が、撮像素子の受光面上に結像されることを特徴とする撮影機能を有する情報装置。 - 請求項１７記載の情報装置において、
撮像素子の対角寸法が９ｍｍ以下であり、画素数が３００万画素以上であることを特徴とする撮影機能を有する情報装置。 - 請求項１７または１８記載の情報装置において、
携帯情報端末装置として構成されたことを特徴とする撮影機能を有する情報装置。
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