JP2006145744A - ズームレンズ - Google Patents

Abstract

【課題】ズームレンズの射出角度を小さくし、小型化、軽量化、薄型化、低コスト化を図る。
【解決手段】負の屈折力をもつ第１レンズ１及び正の屈折力をもつ第２レンズ２を有し全体として負の屈折力をもつ第１レンズ群、正の屈折力をもつ第３レンズ３及び負の屈折力をもつ第４レンズ４からなり全体として正の屈折力をもつ第２レンズ群、及び正の屈折力をもつ第５レンズからなる第３レンズ群を備え、第１レンズ１、第２レンズ２、第４レンズ４及び第５レンズ５をプラスチック材料で形成し、第３レンズ３をガラス材料で形成し、第２レンズ群を像面側から物体側に移動させて広角端から望遠端への変倍を行い、第１レンズ群の移動により像面変動の補正を行う構成とした。これにより、広角端での最外角光線の射出角度を小さく抑えつつ、小型化、軽量化、薄型化、低コスト化等が図れ、携帯情報端末機等に適したズームレンズが得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＣＣＤ等の固体撮像素子を備えたデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等に適用されるズームレンズに関し、特に、携帯電話機、携帯情報端末機等に搭載あるいは接続して使用されるモバイルカメラ等に好適な小型のズームレンズに関する。

近年においては、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等に用いられるＣＣＤ等の固体撮像素子は、高画素化及び高密度化により小型化されており、それに伴って、使用される光学系の小型化、軽量化が要望されている。特に、携帯電話機、携帯情報端末機等に使用される光学系は、許容される搭載スペースが限られているため、小型化、軽量化が必要であり、１ないし３枚程度の固定焦点レンズで構成されたものが主流であり、ズームレンズで構成されるものは未だ少ないのが現状である。
一方、２〜３倍程度の変倍比をもつ３群のズームレンズとして、小型化を図るべく、第１レンズ群に正又は負の屈折力、第２レンズ群に正の屈折力、及び第３レンズ群に負の屈折力をそれぞれもたせたものや（例えば、特許文献１，２を参照）、第１レンズ群に負の屈折力、第２レンズ群に正の屈折力、及び第３レンズ群に正の屈折力をもたせると共に第１及び第２レンズ群をそれぞれ３〜４枚程度のガラス球面レンズ及びガラス非球面レンズで構成したものが知られている（例えば、特許文献３を参照）。
特開２００３−３１５６７７号公報 特開平５−１７３０６９号公報 特開２００１−２９００７５号公報

ところで、固体撮像素子では、光を効率良く利用するために、撮像面にマイクロレンズが設けられる。このため、固体撮像素子に入射する光線の角度、すなわち、射出角度が大きすぎると、いわゆるシェーディング現象が発生する。したがって、固体撮像素子に対して使用されるレンズ系は、射出瞳位置が像面から十分に離れており、射出角度が小さい（最大でも１５°程度）テレセントリック光学系であることが望まれる。
しかしながら、上記のような第３レンズ群が負の屈折力をもつ従来の３群ズームレンズは、広角端において最外角光線の射出角度が大きくなりすぎるため、固体撮像素子への適用が困難であった。また、第１及び第２レンズ群をそれぞれ３〜４枚程度のガラス球面レンズ及びガラス非球面レンズで構成した従来の３群ズームレンズでは、広角端における最外角光線の射出角度を小さくすることは可能であるが、ガラス非球面レンズを用いるのでコストが高いと共に撮影時におけるレンズ系の全長が長くなる。

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、広角端における最外角光線の射出角度を小さく抑えつつ、小型化、軽量化、薄型化、低コスト化等が図れ、携帯情報端末機等に搭載されるのに適した光学性能の高いズームレンズを提供することにあり、より具体的には、約２．５倍の変倍比、撮影時におけるレンズ系の最大全長（最前方のレンズ先端から像面までの距離）が２３ｍｍ以下、収納時（沈胴時）に薄型化を図るべく各レンズ群の光軸方向の厚みの合計値が１２ｍｍ以下、広角端におけるＦナンバーが２．８程度等の条件を満足するズームレンズを提供することにある。

本発明に係るズームレンズは、物体側から像面側に向けて順に、全体として負の屈折力をもつ第１レンズ群と、全体として正の屈折力をもつ第２レンズ群と、全体として正の屈折力をもつ第３レンズ群と、を備え、第２レンズ群を像面側から物体側に移動させて広角端から望遠端への変倍を行い、第１レンズ群を移動させて変倍に伴う像面変動の補正を行うズームレンズであって、第１レンズ群は、物体側から像面側に向けて順に配列された、負の屈折力を有する第１レンズと、正の屈折力を有する第２レンズと、を有し、第２レンズ群は、物体側から像面側に向けて順に配列された、正の屈折力を有しかつ物体側の面の曲率半径が像面側の面の曲率半径よりも小さい第３レンズと、負の屈折力を有しかつ像面側の面の曲率半径が物体側の面の曲率半径よりも小さいメニスカス形状の第４レンズと、を有し、第３レンズ群は、正の屈折力を有する第５レンズを有し、第１レンズ、第２レンズ、第４レンズ及び第５レンズは、プラスチック材料で形成され、第３レンズは、ガラス材料で形成されている、ことを特徴としている。
この構成によれば、３群ズームレンズを５枚のレンズで構成することができるので、撮影時におけるズームレンズの最大全長及び収納時（沈胴）時のズームレンズの全長を短縮化することができる。また、第３レンズ群を正の屈折力を有するレンズで構成したので、広角端における最外角光線の射出角度を小さく抑えることができて、固体撮像素子に適したズームレンズとなる。さらに、第１〜第３レンズ群を構成するレンズの大部分をプラスチック材料で形成したので、コストを低減できると共にズームレンズを軽量化できると共に、第３レンズをガラスレンズとすることにより、温度変化による焦点距離及びバックフォーカスの変動を効果的に抑制できて、ズームレンズの光学性能を向上させることができる。

上記構成において、次の条件式（１），（２），
（１）０．５＜ｆ２／｜ｆ１｜＜１．３、
（２）１．２５＜ｆ３／ｆｗ＜４．５、
ただし、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、ｆｗ：広角端における第１レンズの前面から像面までのレンズ系の焦点距離、
を満足する、構成を採用できる。
この構成によれば、条件式（１）を満足することにより、約２．５倍の変倍比を実現しつつ、歪曲収差及び倍率色収差を補正できる範囲に抑えることができる。また、条件式（２）を満足することにより、ズームレンズの小型化を図りつつ、射出瞳位置を像面から遠ざけてテレセントリック性を得ることができ、それ故に、固体撮像素子に適したズームレンズが得られる。

上記構成において、次の条件式（３），（４），
（３）ν３＞ν４、
（４）１．０＜Ｒ７／Ｒ８＜３．０、
ただし、ν３：第３レンズのアッベ数、ν４：第４レンズのアッベ数、Ｒ７：第４レンズの物体側の面の曲率半径、Ｒ８：第４レンズの像面側の面の曲率半径、
を満足する、構成を採用できる。
この構成によれば、第３レンズと第４レンズのアッベ数を条件式（３）のように規定することにより、光軸上の色収差を良好に補正することができる。また、メニスカス形状の第４レンズの物体側の面の曲率半径と像面側の面の曲率半径との比を条件式（４）のような範囲に規定することにより、球面収差を良好に補正することができる。

上記構成において、次の条件式（５），
（５）Ｄ２／ｆｗ＞０．２、
ただし、Ｄ２：第１レンズと第２レンズとの光軸上における間隔、広角端における第１レンズの前面から像面までのレンズ系の焦点距離、
を満足する、構成を採用できる。
この構成によれば、レンズ系に対する第１レンズと第２レンズとの光軸上の間隔を条件式（５）のように規定することにより、ズームレンズを小型化、薄型化できると共に諸収差を良好に補正することができる。

上記構成において、第１レンズ及び第５レンズは非球面を有し、第４レンズは物体側に非球面を有する、構成を採用でき、さらに、第１レンズは、曲率半径が小さい方の面に非球面を有する、構成を採用でき、さらに、第１レンズの非球面は、周辺部に向かうに連れて負の屈折力が弱くなるように形成されている、構成を採用できる。
これらの構成によれば、非球面を設けることで諸収差の補正が容易に行われて、良好な光学特性が得られ、特に、周辺部に向かうに連れて負の屈折力が弱くなるように形成された第１レンズの非球面においては歪曲収差及び非点収差を良好に補正でき、第４レンズの物体側の非球面において球面収差を良好に補正でき、第５レンズの非球面において非点収差及びコマ収差を良好に補正できる。

上記構成において、第１レンズ及び第２レンズは、同一のプラスチック材料で形成されている、構成を採用できる。
この構成によれば、第１レンズ及び第２レンズを共通の射出成形機で形成できて第１レンズ群の製造コストを低減することができる。

本発明によれば、広角端での最外角光線の射出角度を小さく抑えつつ、小型化、軽量化、薄型化、低コスト化等が図れ、携帯情報端末機等に搭載されるのに適した光学性能の高いズームレンズを得ることができる。
特に、約２．５倍の変倍比を有し、撮影時におけるレンズ系の最大全長（最前方のレンズ先端から像面までの距離）が２３ｍｍ以下でレンズ群の光軸方向の厚さの合計値が１２ｍｍ以下の寸法に小型化、薄型化でき、広角端で約６３°の画角をもつと共にＦナンバーが２．８程度と十分な明るさをもち、諸収差が良好に補正された光学性能の高いズームレンズを得ることができる。

以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１ないし図３は、本発明のズームレンズの一実施形態を示すものであり、図１は基本構成図、図２は図１に示すズームレンズにおける光路図、図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は広角端、中間位置及び望遠端での位置関係を示す状態である。

このズームレンズにおいては、図１に示すように、物体側から像面側に向けて、全体として負の屈折力をもつ第１レンズ群（I）と、全体として正の屈折力をもつ第２レンズ群（II）と、全体として正の屈折力をもつ第３レンズ群（III）とが、順次に配列されている。

第１レンズ群（I）は、第１レンズ１及び第２レンズ２により構成され、第２レンズ群（II）は、第３レンズ３、第４レンズ４により構成され、第３レンズ群（III）は、第５レンズ５により構成されている。尚、第２レンズ群（II）には、第３レンズ３の前面近傍において、所定の口径を規定する開口絞りＳＤが形成されている。
そして、第３レンズ群（III）の第５レンズ５よりも像面側寄りには、赤外線カットフィルタ、ローパスフィルタ、ＣＣＤのカバーガラス等のガラスフィルタ６が配置され、その後方にＣＣＤ等の結像面Ｐが配置されている。

ここで、第１レンズ群（I）の焦点距離はｆ１、第２レンズ群（II）の焦点距離はｆ２、第３レンズ群（III）の焦点距離はｆ３、広角端におけるレンズ全系の焦点距離はｆｗで表す。
また、第１レンズ１〜第５レンズ、及びガラスフィルタ６においては、図１に示すように、面をＳｉ（ｉ＝１〜１２）、それぞれの面Ｓｉの曲率半径をＲｉ（ｉ＝１〜１２）、ｄ線に対する屈折率をＮｉ及びアッベ数をνｉ（ｉ＝１〜６）で表す。
また、第１レンズ１からガラスフィルタ６までのそれぞれの光軸上における間隔（厚さ、空気間隔）は、Ｄｉ（ｉ＝１〜１１）で表すと共に、ガラスフィルタ６の後面から像面Ｐまでの間隔（バックフォーカス）をＢＦで表す。

上記構成において、第２レンズ群（II）は、像面側から物体側に移動して、すなわち、図３（ａ）に示す広角端から図３（ｂ）に示す中間位置を通って図３（ｃ）に示す望遠端に移動して変倍動作を行う。このとき、第１レンズ群（I）は、変倍動作に伴う像面変動の補正を行うように移動する。このため、レンズ系全長（第１レンズ１の前面Ｓ１から像面Ｐまでの距離）は、第１レンズ群（I）の移動に応じて変化する。

上記構成のズームレンズにおいては、図２に示すように、光線Ｌ１（被写体光）は、負の屈折力を有する第１レンズ１を通過するときにその前面Ｓ１（凹面）及び後面Ｓ２（凹面）により発散する方向に屈折し、正の屈折力を有する第２レンズ２を通過するときにその前面Ｓ３（凸面）及び後面Ｓ４（凹面）により収斂する方向に屈折し、第１レンズ群（I）の全体では発散する方向に屈折し、正の屈折力を有する第３レンズ３を通過するときにその前面Ｓ５（凸面）及び後面Ｓ６（凸面）により収斂する方向に屈折し、負の屈折力を有する第４レンズ４を通過するときにその前面Ｓ７（凸面）及び後面Ｓ８（凹面）により発散する方向に屈折し、第２レンズ群（II）の全体では収斂する方向に屈折し、正の屈折力を有する第５レンズ５を通過するときにその前面Ｓ９（凸面）及び後面Ｓ１０（凸面）により収斂する方向に屈折したのち、ガラスフィルタ６を通過してＣＣＤの像面Ｐに到達する。

第１レンズ１は、物体側及び像面側に凹面Ｓ１，Ｓ２を向けた負の屈折力をもつ両凹形状のレンズである。
第２レンズ２は、物体側に凸面Ｓ３を向け像面側に凹面Ｓ４を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状のレンズである。
第３レンズ３は、物体側及び像面側に凸面Ｓ５，Ｓ６を向けた正の屈折力をもつ両凸形状のレンズであり、その両面が球面で形成されていると共に、物体側の面Ｓ５の曲率半径Ｒ５が像面側の面Ｓ６の曲率半径Ｒ６よりも小さくなるように形成されている。尚、第３レンズ３の両面に非球面を用いないため、第３レンズ３の製造コストを低減できる。
第４レンズ４は、物体側に凸面Ｓ７を向け像面側に凹面Ｓ８を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状のレンズであり、像面側の面Ｓ８の曲率半径Ｒ８が物体側の面Ｓ７の曲率半径Ｒ７よりも小さくなるように形成されている。
第５レンズ５は、物体側及び像面側に凸面Ｓ９，Ｓ１０を向けた正の屈折力をもつ両凸形状のレンズである。

そして、第１レンズ１、第２レンズ２、第４レンズ４及び第５レンズ５は、プラスチック材料により形成され、第３レンズ３は、ガラス材料により形成されている。また、第１レンズ１及び第２レンズ２は、同一材料で形成されている。
このように、ズームレンズの大部分をプラスチックレンズで構成することにより、低コスト化及び軽量化が可能になる。また、レンズ系の焦点距離及びバックフォーカスへの影響が大きい第３レンズ３をガラスレンズとすることにより、温度変化による焦点距離及びバックフォーカスの変化を効果的に抑制できる。さらに、第１レンズ１及び第２レンズ２を同一材料で形成することにより、第１レンズ群（I）の製造コストを低減できる。

第１レンズ１、第２レンズ２、第４レンズ４及び第５レンズ５を形成するプラスチック材料の最も代表的なものとしては、アクリル樹脂（メタクリル樹脂、ＰＭＭＡ）やポリカーボネート樹脂が挙げられるが、近年においては、耐衝撃性、耐熱性、吸湿性、複屈折等が改善された種々のプラスチック材料が開発されており、これらの材料を適宜選択可能である。アクリル樹脂に代表される材料としては、例えば、三菱レイヨン社製の「アクリペット」が挙げられるが、これ以外にも、シクロオレフィンポリマーの日本ゼオン社製の「ＺＥＯＮＥＸ ３３０Ｒ」、ノルボルネン系樹脂のＪＳＲ社製の「ＡＲＴＯＮ」等を含む様々なプラスチック材料を選択可能である。
また、ポリカーボネート樹脂に代表される材料としては、帝人化成社製の「パンライト」や三菱エンジニアプラスチック社製の「ユーピロン」が挙げられるが、これら以外にも、フルオレン系ポリエステルの大阪ガスケミカル社製の「ＯＫＰ４」等を含む様々なプラスチックレンズ材料を選択可能である。

第１レンズ１の物体側の面Ｓ１と像面側の面Ｓ２のうち、曲率半径が小さい方の面Ｓ２は非球面として形成され、さらに、この非球面は、周辺部に向かうに連れて負の屈折力が弱くなるように形成されている。これにより、諸収差の補正、特に、歪曲収差、非点収差の補正が容易に行われる。
また、第４レンズ４の物体側の面Ｓ７は、非球面として形成されている。これにより、諸収差の補正、特に、球面収差の補正が容易に行われる。
さらに、第５レンズ５の像面側の面Ｓ１０は、非球面として形成されている。これにより、諸収差の補正、特に、非点収差、コマ収差の補正が容易に行われる。

ここで、非球面を有する面は、次式で規定される。
Ｚ＝Ｃｙ^２／〔１＋（１−εＣ^２ｙ^２）^１／２〕＋Ｄｙ^４＋Ｅｙ^６＋Ｆｙ^８＋Ｇｙ^１０＋Ｈｙ^１２
、ただし、Ｚ：非球面の頂点における接平面から、光軸Ｌからの高さがｙの非球面上の点までの距離、ｙ：光軸からの高さ、Ｃ：非球面の頂点における曲率（１／Ｒ）、ε：円錐定数、Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ：非球面係数である。

また、上記構成において、第１レンズ群（I）の焦点距離ｆ１、第２レンズ群（II）の焦点距離ｆ２、第３レンズ群（III）の焦点距離ｆ３、及び広角端における第１レンズ１の前面Ｓ１から像面Ｐまでのレンズ系の焦点距離ｆｗが、好ましくは、条件式（１），（２），
（１）０．５＜ｆ２／｜ｆ１｜＜１．３、
（２）１．２５＜ｆ３／ｆｗ＜４．５、
を満足するように形成されている。

条件式（１）は、第１レンズ群（I）と第２レンズ群（II）との適切な焦点距離の比を定めたものであり、下限値を越えると、約２．５倍の変倍比を得ることが困難となり、上限値を超えると、歪曲収差及び倍率色収差が大きくなり、補正が困難となる。すなわち、この条件式（１）を満たすことにより、良好な光学性能及び小型化を達成することができる。
条件式（２）は、第３レンズ群（III）の適切な焦点距離の範囲を定めたものであり、下限値を越えると、レンズ系全体の小型化が困難になり、上限値を超えると、射出瞳位置が像面に近づいてテレセントリック性を得ることが困難となる。すなわち、この条件式（２）を満たすことにより、小型化を達成できると共に、射出瞳位置を最適化してテレセントリック性を得ることが可能となり、固体撮像素子に対して好適なズームレンズが得られる。

また、上記構成において、第２レンズ群（II）は、好ましくは、第３レンズ３のアッベ数ν３、第４レンズ４のアッベ数ν４、第４レンズ４の物体側の面Ｓ７の曲率半径Ｒ７、及び第４レンズ４の像面側の面Ｓ８の曲率半径Ｒ８が、条件式（３），（４），
（３）ν３＞ν４、
（４）１．０＜Ｒ７／Ｒ８＜３．０、
を満足するように形成されている。

条件式（３）は、第２レンズ群（II）の第３レンズ３及び第４レンズ４のアッベ数を定めたものであり、この条件式（３）を満たすことにより、諸収差、特に、光軸上の色収差の補正が容易に行われる。
条件式（４）は、メニスカス形状の第４レンズ４の物体側及び像面側の面の曲率半径の比を定めたものであり、この条件式（４）を満たすことにより、諸収差、特に、球面収差の補正が容易に行われる。

また、上記構成において、第１レンズ群（I）は、好ましくは、第１レンズ１と第２レンズ２との光軸上における間隔Ｄ２及び広角端における第１レンズ１の前面Ｓ１から像面Ｐまでのレンズ系の焦点距離ｆｗが条件式（５），
（５）Ｄ２／ｆｗ＞０．２、
を満足するように形成されている。
条件式（５）は、第１レンズ１と第２レンズ２の光軸上における間隔を定めたものであり、この範囲を外れると、第１レンズ１と第２レンズ２の光軸上の間隔が短くなり、小型化の観点からは有利となるが、諸収差、特に、球面収差の補正が難しくなる。すなわち、条件式（５）を満たすことにより、小型化が達成されると共に球面収差の補正が容易に行われる。

次に、図１ないし図３に示した構成からなるズームレンズの具体的な数値による実施例を実施例１〜実施例３として以下に示す。

実施例１における主な仕様諸元は表１に、種々の数値データ（設定値）は表２に、非球面に関する数値データは表３に、広角端，中間位置，望遠端におけるそれぞれのレンズ全系の焦点距離ｆ、及び光軸上の間隔Ｄ４，Ｄ８に関する数値データは表４に示される。この実施例において、条件式（１）ないし（５）の数値データは、
（１）ｆ２／｜ｆ１｜＝０．８２４（ｆ１＝−７．６９２ｍｍ、ｆ２＝６．３３８ｍｍ）
（２）ｆ３／ｆｗ＝２．５７（ｆ３＝７．２４８ｍｍ、ｆｗ＝２．８２０ｍｍ）
（３）ν３＝８１．６＞ν４＝３０．３
（４）Ｒ７／Ｒ８＝１．８８０（Ｒ７＝４．５９２ｍｍ、Ｒ８＝２．４４２ｍｍ）
（５）Ｄ２／ｆｗ＝０．５１４（Ｄ２＝１．４５ｍｍ、ｆｗ＝２．８２０ｍｍ）
となる。尚、表１における空気換算のバックフォーカスは、第５レンズ５の後面Ｓ１１から像面Ｐまでの距離である。また、表４のｆｍ，ｆｔは、中間位置における第１レンズ１の前面Ｓ１から像面Ｐまでのレンズ系の焦点距離、望遠端における第１レンズ１の前面Ｓ１から像面Ｐまでのレンズ系の焦点距離を示す。

また、広角端、中間位置、望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差に関する収差線図は、図４、図５、図６に示されるような結果となる。尚、図４ないし図６において、ｄはｄ線による収差、ＦはＦ線による収差、ＣはＣ線による収差をそれぞれ示しさらに、Ｓはサジタル平面での収差、Ｍはメリジオナル平面での収差を示す。

以上の実施例１においては、広角端における最外角光線の射出角度が１２．９°、撮影時におけるレンズ系の最大全長が２１．０２ｍｍ、第１レンズ群（I）〜第３レンズ群（III）の光軸方向の厚さの合計値が１０．１２ｍｍ、広角端におけるＦナンバーが２．８７、画角（２ω）が６２．８°〜２５．９°となり、広角端における最外角光線の射出角度が小さく抑えられつつ、小型で収納時にも薄型で、諸収差が良好に補正された光学性能の高いズームレンズが得られる。

実施例２における主な仕様諸元は表５に、種々の数値データ（設定値）は表６に、非球面に関する数値データは表７に、広角端，中間位置，望遠端におけるそれぞれのレンズ全系の焦点距離ｆ、及び光軸上の間隔Ｄ４，Ｄ８に関する数値データは表８に示される。この実施例において、条件式（１）ないし（５）の数値データは、
（１）ｆ２／｜ｆ１｜＝０．８２４（ｆ１＝−７．６９２ｍｍ、ｆ２＝６．３３８ｍｍ）
（２）ｆ３／ｆｗ＝２．５３（ｆ３＝７．１３２ｍｍ、ｆｗ＝２．８２０ｍｍ）
（３）ν３＝７０．４＞ν４＝３０．３
（４）Ｒ７／Ｒ８＝１．７９８（Ｒ７＝４．１１５ｍｍ、Ｒ８＝２．２８９ｍｍ）
（５）Ｄ２／ｆｗ＝０．５１４（Ｄ２＝１．４５ｍｍ、ｆｗ＝２．８２０ｍｍ）
となる。尚、表５における空気換算のバックフォーカスは、第５レンズ５の後面Ｓ１０から像面Ｐまでの距離である。また、表８のｆｍ，ｆｔは、中間位置における第１レンズ１の前面Ｓ１から像面Ｐまでのレンズ系の焦点距離、望遠端における第１レンズ１の前面Ｓ１から像面Ｐまでのレンズ系の焦点距離を示す。

また、広角端、中間位置、望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差に関する収差線図は、図７、図８、図９に示されるような結果となる。尚、図７ないし図９において、ｄはｄ線による収差、ＦはＦ線による収差、ＣはＣ線による収差をそれぞれ示し、さらに、Ｓはサジタル平面での収差、Ｍはメリジオナル平面での収差を示す。

以上の実施例２においては、広角端における最外角光線の射出角度が１２．８４°、撮影時におけるレンズ系の最大全長が２１．００ｍｍ、第１レンズ群（I）〜第３レンズ群（III）の光軸方向の厚さの合計値が１０．１２ｍｍ、広角端におけるＦナンバーが２．８７、画角（２ω）が６２．４°〜２６．１°となり、広角端における最外角光線の射出角度が小さく抑えられつつ、小型で収納時にも薄型で、諸収差が良好に補正された光学性能の高いズームレンズが得られる。

実施例３における主な仕様諸元は表９に、種々の数値データ（設定値）は表１０に、非球面に関する数値データは表１１に、広角端，中間位置，望遠端におけるそれぞれのレンズ全系の焦点距離ｆ、及び光軸上の間隔Ｄ４，Ｄ８に関する数値データは表１２に示される。この実施例において、条件式（１）ないし（５）の数値データは、
（１）ｆ２／｜ｆ１｜＝０．８２７（ｆ１＝−７．５２８ｍｍ、ｆ２＝６．２２８ｍｍ）
（２）ｆ３／ｆｗ＝２．６０（ｆ３＝７．３１９ｍｍ、ｆｗ＝２．８２０ｍｍ）
（３）ν３＝８１．６＞ν４＝５６．４
（４）Ｒ７／Ｒ８＝１．８５４（Ｒ７＝４．０９８ｍｍ、Ｒ８＝２．２１０ｍｍ）
（５）Ｄ２／ｆｗ＝０．５１４（Ｄ２＝１．４５ｍｍ、ｆｗ＝２．８２０ｍｍ）
となる。尚、表９における空気換算のバックフォーカスは、第５レンズ５の後面Ｓ１０から像面Ｐまでの距離である。また、表１２のｆｍ，ｆｔは、中間位置における第１レンズ１の前面Ｓ１から像面Ｐまでのレンズ系の焦点距離、望遠端における第１レンズ１の前面Ｓ１から像面Ｐまでのレンズ系の焦点距離を示す。

また、広角端、中間位置、望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差に関する収差線図は、図１０、図１１、図１２に示されるような結果となる。尚、図１０ないし図１２において、ｄはｄ線による収差、ＦはＦ線による収差、ＣはＣ線による収差をそれぞれ示し、さらに、Ｓはサジタル平面での収差、Ｍはメリジオナル平面での収差を示す。

以上の実施例３おいては、広角端における最外角光線の射出角度が１２．９°、撮影時におけるレンズ系の最大全長が２０．９６ｍｍ、第１レンズ群（I）〜第３レンズ群（III）の光軸方向の厚さの合計値が１０．１２ｍｍ、広角端におけるＦナンバーが２．８８、画角（２ω）が６２．４°〜２６．１°となり、広角端における最外角光線の射出角度が小さく抑えられつつ、小型で収納時にも薄型で、諸収差が良好に補正された光学性能の高いズームレンズが得られる。

以上述べたように、本発明のズームレンズは、ＣＣＤ等の固体撮像素子を用いたデジタルスチルカメラやビデオカメラに適用できるのは勿論のこと、銀塩式フィルムカメラ等にも使用できる。

本発明に係るズームレンズの一実施形態を示す構成図である。 図１のズームレンズの光路図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は、図１に示すズームレンズの広角端、中間位置及び望遠端を示す状態図である。 実施例１に係るズームレンズにおいて、広角端での球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率収差の各収差図である。 実施例１に係るズームレンズにおいて、中間位置での球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率収差の各収差図である。 実施例１に係るズームレンズにおいて、望遠端での球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率収差の各収差図である。 実施例２に係るズームレンズにおいて、広角端での球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率収差の各収差図である。 実施例２に係るズームレンズにおいて、中間位置での球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率収差の各収差図である。 実施例２に係るズームレンズにおいて、望遠端での球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率収差の各収差図である。 実施例３に係るズームレンズにおいて、広角端での球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率収差の各収差図である。 実施例３に係るズームレンズにおいて、中間位置での球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率収差の各収差図である。 実施例３に係るズームレンズにおいて、望遠端での球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率収差の各収差図である。

符号の説明

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（第１レンズ群）
２…第２レンズ（第１レンズ群）
３…第３レンズ（第２レンズ群）
４…第４レンズ（第２レンズ群）
５…第５レンズ（第３レンズ群）
６…ガラスフィルタ
Ｌ…光軸
Ｄ１〜Ｄ１１…光軸上の間隔
ＢＦ…バックフォーカス
Ｒ１〜Ｒ１２…曲率半径
Ｓ１〜Ｓ１２…面
Ｎ１〜Ｎ６…屈折率
ν１〜ν６…アッベ数

Claims (8)

1. 物体側から像面側に向けて順に、
   全体として負の屈折力をもつ第１レンズ群と、全体として正の屈折力をもつ第２レンズ群と、全体として正の屈折力をもつ第３レンズ群と、を備え、前記第２レンズ群を像面側から物体側に移動させて広角端から望遠端への変倍を行い、前記第１レンズ群を移動させて変倍に伴う像面変動の補正を行うズームレンズであって、
   前記第１レンズ群は、物体側から像面側に向けて順に配列された、負の屈折力を有する第１レンズと、正の屈折力を有する第２レンズと、を有し、
   前記第２レンズ群は、物体側から像面側に向けて順に配列された、正の屈折力を有しかつ物体側の面の曲率半径が像面側の面の曲率半径よりも小さい第３レンズと、負の屈折力を有しかつ像面側の面の曲率半径が物体側の面の曲率半径よりも小さいメニスカス形状の第４レンズと、を有し、
   前記第３レンズ群は、正の屈折力を有する第５レンズを有し、
   前記第１レンズ、第２レンズ、第４レンズ及び第５レンズは、プラスチック材料で形成され、
   前記第３レンズは、ガラス材料で形成されている、
   ことを特徴とするズームレンズ。
2. 次の条件式（１），（２），
   （１）０．５＜ｆ２／｜ｆ１｜＜１．３、
   （２）１．２５＜ｆ３／ｆｗ＜４．５、
   ただし、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、
   ｆｗ：広角端における第１レンズの前面から像面までのレンズ系の焦点距離、
   を満足する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
3. 次の条件式（３），（４），
   （３）ν３＞ν４、
   （４）１．０＜Ｒ７／Ｒ８＜３．０、
   ただし、ν３：第３レンズのアッベ数、
   ν４：第４レンズのアッベ数、
   Ｒ７：第４レンズの物体側の面の曲率半径、
   Ｒ８：第４レンズの像面側の面の曲率半径、
   を満足する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のズームレンズ。
4. 次の条件式（５），
   （５）Ｄ２／ｆｗ＞０．２、
   ただし、Ｄ２：第１レンズと第２レンズとの光軸上における間隔、ｆｗ：広角端における第１レンズの前面から像面までのレンズ系の焦点距離、
   を満足する、
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のズームレンズ。
5. 前記第１レンズ及び第５レンズは、非球面を有し、
   前記第４レンズは、物体側に非球面を有する、
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のズームレンズ。
6. 前記第１レンズは、曲率半径が小さい方の面に非球面を有する、
   ことを特徴とする請求項５に記載のズームレンズ。
7. 前記第１レンズの非球面は、周辺部に向かうに連れて負の屈折力が弱くなるように形成されている、
   ことを特徴とする請求項６に記載のズームレンズ。
8. 前記第１レンズ及び第２レンズは、同一のプラスチック材料で形成されている、
   ことを特徴とする請求項１ないし7のいずれかに記載のズームレンズ。
   

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