JP2010060919A - ズームレンズ、ズームレンズユニット、及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化をより一層実現することができるズームレンズ、ズームレンズユニット及び電子機器を提供するとともに、当該ズームレンズの全てのレンズよりも物体側に光路折り曲げ素子を配置する構成とした場合であっても光路折り曲げ素子を小型化することができるズームレンズ、ズームレンズユニット及び電子機器を提供する。
【解決手段】本発明に係るズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳＴＯと、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とからなり、上記第１レンズ群Ｇ１の位置は固定されており、上記第２レンズ群Ｇ２は複数の正のレンズからなっており、広角端から望遠端への変倍時に、上記第２レンズ群Ｇ２は像面側から物体側に移動し、かつ上記第３レンズ群Ｇ３は像面の変動を補正するために移動するようにされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ズームレンズ、ズームレンズユニット、及び電子機器に関し、特に、ズームレンズに光路を折り曲げる素子を配置した場合であっても、当該ズームレンズを搭載するデジタルカメラや携帯端末等の電子機器の薄型化を実現することができるズームレンズ、ズームレンズユニット、及び電子機器に関する。

近年、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant : パーソナル デジタル アシスタント）と呼ばれる携帯情報端末や携帯電話等が普及し、それらの多くにデジタルカメラ等の撮像装置が搭載されている。これらの撮像装置は、小型のＣＣＤ（Charged Coupled Device : 電荷結合素子）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor : コンプリメンタリ メタル オキサイド セミコンダクタ）センサを用いることで小型化を実現している。また、これらの装置の普及に伴い、撮像装置は更なる小型化と共に、高解像度化、高性能化が求められ、携帯電話のような薄い筐体にズームレンズが搭載されている。

このような携帯電話等の携帯端末に搭載されるズームレンズのうち、従来の沈胴式と呼ばれる最も物体側のレンズが駆動するタイプは、携帯電話等の筐体の厚みの制限、防塵、耐衝撃性等の観点から好まれないが、光学系を略９０°に折り曲げる折り曲げ光学系を用いるタイプは、携帯電話等の筐体の厚み方向のサイズを小さくする点で有利である。

このようなズームレンズとしては、例えば、光学系を折り曲げる光路折り曲げ素子よりも物体側に強い負のレンズを配置することによって前記光路折り曲げ素子を小型化する構成が一般的である（例えば、特許文献１参照）。

また、光路折り曲げ素子よりも物体側に配置するレンズのスペースを省略するために、光路折り曲げ素子の入射面、射出面、反射面の何れかを曲面形状にすることで光路折り曲げ素子自体に屈折力を与える方法も開示されている（特許文献２参照）。

また、ズームレンズを小型化するために、物体側から、負、正、負、正の４つのレンズ群（第１レンズ群〜第４レンズ群）からなるズームレンズも開示されている（特許文献３参照）。このズームレンズは、正の第２レンズ群が、正のレンズと負のレンズとから構成されており、第２レンズ群の像面側に負のレンズを配置することにより、第２レンズ群の前側主点の位置を第２レンズ群より物体側に実現させている。
特開平９−１３８３４７号公報（平成９年５月２７日公開） 特開２００３−１０７３５６号公報（平成１５年４月９日公開） 特開２００５−５５４９６号公報（平成１７年３月３日公開）

前述の特許文献１のように、光路折り曲げ素子よりも物体側にレンズを配置した場合、光路折り曲げ素子の組立て誤差（傾き）により、光路折り曲げ素子よりも物体側のレンズの光軸と、光路折り曲げ素子よりも像面側のレンズの光軸とが大きくずれてしまい、画質が低下する。

また、特許文献２のように、光路折り曲げ素子自体が屈折力を有する場合も同様に、光路折り曲げ素子の組立て誤差により画質が低下する。従って、従来の折り曲げズーム光学系は、光路折り曲げ素子の取り付けに関して、非常に高い精度が要求され、製造が困難となる。

一方、全てのレンズよりも物体側に光路折り曲げ素子を配置する構成ならば、光路折り曲げ素子の組立て誤差が発生しても、画質は低下しない。しかし、このような構成の場合、光路折り曲げ素子に入射する前の光線を屈折させる素子がないため、光路折り曲げ素子が大きくなってしまい、ズームレンズの小型化が困難であるという問題を生じる。

また、全てのレンズよりも物体側に光路折り曲げ素子を配置する構成において、光路折り曲げ素子を小さくするには、第１レンズ群に負の屈折力を持たせ、さらにその屈折力を大きくすることが有効であるが、上記特許文献３に記載のズームレンズの物体側に光路折り曲げ素子を配置する構成とした場合、第２レンズ群が正のレンズと負のレンズとから構成されているため、第２レンズ群の正の屈折力が強くないので、第１レンズ群の負の屈折力を強くすることができない。また、単純に第１レンズ群の負の屈折力を強くすると他のレンズの外径を大きくする必要が生じるので、ズームレンズの小型化を十分に達成することができない。

そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型化をより一層実現することができるズームレンズ、ズームレンズユニット及び電子機器を提供するとともに、当該ズームレンズの全てのレンズよりも物体側に光路折り曲げ素子を配置する構成とした場合であっても光路折り曲げ素子を小型化することができるズームレンズ、ズームレンズユニット及び電子機器を提供することにある。

本発明に係るズームレンズは、上記課題を解決するために、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、開口絞りと、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とからなり、上記第１レンズ群の位置は固定されており、上記第２レンズ群は複数の正のレンズからなり、広角端から望遠端への変倍時に、上記第２レンズ群は像面側から物体側に移動し、かつ上記第３レンズ群は像面の変動を補正するために移動するように構成されていることを特徴としている。

上記の構成によれば、ズームレンズをより小型化することができ、またズームレンズの最も物体側に光路折り曲げ素子を配置した場合にも、光路折り曲げ素子を小さくすることができるので、光路折り曲げ素子に屈折力を持たせる必要がなく、また、光路折り曲げ素子に屈折力を持たせる必要がないため、光路折り曲げ素子を高い精度において取り付ける必要がないため製造が容易となる。

具体的には、第２レンズ群が正の屈折力を有する複数のレンズからなるレンズ群のため、１枚の正のレンズから構成する場合に比べて、第２レンズ群の正の屈折力を強くすることができる。その結果、第１レンズ群の負の屈折力を強くすることができるので、ズームレンズの最も物体側に光路折り曲げ素子を配置した場合には、光路折り曲げ素子を小型化することができる。

また、第２レンズ群の正の屈折力を強くできるため、変倍時の第２レンズ群の移動量を小さくすることができる。また、開口絞り以降の発散していく光束を収束させ、第２レンズ群から射出される光束の広がりを抑え、第２レンズ群、及び第３レンズ群の外径を小さくすることが可能となり、ズームレンズ自体の小型化に寄与することができる。さらに、第３レンズ群の負の屈折力を強くすることができるので、像面湾曲の補正を効果的に行うことができる。

また、開口絞りが第１レンズ群と第２レンズ群との間にあることにより、開口絞りの位置が光路折り曲げ素子の近くに位置するので、物体側からレンズを通して見た開口絞りの位置（入射瞳位置）を物体側の近くにすることができ、ズームレンズの最も物体側に光路折り曲げ素子を配置した場合には、光路折り曲げ素子を小型化することができる。

また、第３レンズ群が負の屈折力を有することにより、変倍時に第２レンズ群の移動方向と同じ方向に移動するため、ズームレンズ全体の長さを抑えることができる。また、第３レンズ群が負の屈折力を有することによりバックフォーカスを短くする効果もある。更に、第３レンズ群は、第２レンズ群により強く収束される光を広げることができ、また像面湾曲の補正を行うことができる。

また、第４レンズ群が正の屈折力を有するため、像を結像させることができる。また、第４レンズ群は、歪曲収差の補正を行うことができる。

また、第１レンズ群の位置が固定されているため、本発明に係るズームレンズの最も物体側に光路折り曲げ素子を配置した場合には、負の屈折力を有する第１レンズ群を光路折り曲げ素子の近くに固定することができるため、光路折り曲げ素子をより小さくすることができる。光路折り曲げ素子に、例えばプリズムを用いた際には、第１レンズ群をプリズムに接して配置させることが可能となり、第１レンズ群の組み付けが容易となる。

また、広角端から望遠端への変倍時に、第２レンズ群が像面側から物体側に移動し、かつ第３レンズ群が像面の変動を補正するために移動するようにされているという構成により、第２レンズ群の移動によって焦点距離を変化させることができ、また第３レンズ群の移動によって像面の変動を補正することができる。

従って、上記の構成を具備する本発明に係るズームレンズであれば、ズームレンズをより小型化することができ、また本発明に係るズームレンズの最も物体側に光路折り曲げ素子を配置した場合には、光路折り曲げ素子を小さくすることができるので、光路折り曲げ素子自体に屈折力を持たせる必要がないため、光路折り曲げ素子を高い精度において取り付ける必要がないから、本発明に係るズームレンズは製造が容易となる。

本発明に係るズームレンズでは、上記開口絞りは、上記第２レンズ群の物体側に固定されていることが好ましい。

上記の構成によれば、開口絞りが第２レンズ群に固定されており、変倍時に第２レンズ群とともに移動するためＦｎｏの低下を抑えることができ、また第２レンズ群および第３レンズ群を小さくすることができる。

本発明に係るズームレンズでは、上記第１レンズ群が、両面が凹面形状である１枚のレンズからなることが好ましい。また、上記第１レンズ群を複数のレンズから構成してもよく、その場合には、当該複数のレンズのうちの最も物体側のレンズは、両面が凹面形状であることが好ましい。

上記の構成によれば、第１レンズ群における最も物体側のレンズの両面が凹面形状であるため、本発明に係るズームレンズの最も物体側に光路折り曲げ素子を配置した場合に、第１レンズ群を光路折り曲げ素子のより近くに配置することができ、光路折り曲げ素子をより小さくすることができる。また、両面が凹面形状であることにより、第１レンズ群が有する負の屈折力をより強くすることができ、光路折り曲げ素子の小型化により一層貢献することができる。

本発明に係るズームレンズでは、上記第１レンズ群は、物体側から順に、両面が凹面形状であるレンズと、物体側が凸面形状であるレンズとを有していることが好ましい。

上記のように第１レンズ群が、物体側から順に、両面が凹面形状であるレンズと、物体側が凸面形状であるレンズとを有しているため、非点収差およびコマ収差を補正することができる。

本発明に係るズームレンズでは、上記第２レンズ群における最も像面側のレンズは、像面側が凸面形状であることが好ましい。

上記の構成によれば、第２レンズ群における最も像面側のレンズの像面側が凸面形状であるため、第２レンズ群から射出する光束の広がりをより強く抑えることができ、第２レンズ群および第３レンズ群の外径をさらに小さくすることができる。

本発明に係るズームレンズでは、上記第２レンズ群は、貼り合わせレンズを有していることが好ましい。

上記の構成によれば、第２レンズ群が貼り合わせレンズを有するため、色収差を抑えることができる。

本発明に係るズームレンズでは、上記第２レンズ群における最も物体側のレンズは非球面形状であることが好ましい。

上記の構成によれば、第２レンズ群における最も物体側のレンズは、開口絞りの近傍に位置するため、当該レンズが非球面形状であることにより、特に効果的に球面収差の補正を行うことができる。

本発明に係るズームレンズでは、上記第４レンズ群は、像面に対して位置が固定されていることが好ましい。

上記の構成によれば、第４レンズ群が像面に対して固定されることにより、ズームレンズを密閉することができ、防塵性に優れ、ズームレンズの筐体がより強固な構造にすることができる。従って、上記の構成により、防塵性および堅牢性を有するコンパクトかつ高性能のズームレンズを、簡単な構成により実現することが可能になる。

本発明に係るズームレンズでは、上記第１レンズ群の物体側に屈折力を持たない光路折り曲げ素子を有していることが好ましい。

上記の構成によれば、屈折力を持たない光路折り曲げ素子がズームレンズにおける全てのレンズよりも物体側に位置するため、光路折り曲げ素子が組立て誤差により傾いたり偏芯したりした場合でも画質が劣化することはないので、ズームレンズの組立てが容易になる。

本発明に係るズームレンズでは、上記光路折り曲げ素子はプリズムからなっており、当該プリズムを構成する面のうち、有効な光線が通過する全ての面が平坦であることが好ましい。

上記の構成によれば、光路折り曲げ素子がプリズムからなっているため、光路折り曲げ素子として反射鏡等を用いた場合に比べて反射面を小さくすることができ、ズームレンズをより小さくすることができる。また、当該プリズムを構成する面のうち、有効な光線が通過する全ての面が平坦であることから、プリズムが屈折力を持たないため、プリズムが組立て誤差により傾いたり偏芯したりした場合でも画質が劣化することはないので、ズームレンズの組立てが容易になる。

本発明に係るズームレンズユニットは、本発明に係るズームレンズと、上記ズームレンズによって形成される像を受光するための電子撮像素子とを有していることを特徴としている。

上記の構成によれば、本発明に係るズームレンズを有しているため、小型のズームレンズユニットを構成することができる。

本発明に係るズームレンズユニットでは、上記ズームレンズにおいて、第２レンズ群と第３レンズ群との間にシャッターを有していることがより好ましい。

上記の構成によれば、第２レンズ群と第３レンズ群との間にシャッターを有することにより、シャッターの開口径を小さくでき、シャッター自体を小さくすることができる。本発明に係るズームレンズは、第２レンズ群が正のレンズからなることにより第２レンズ群から射出する光線が広がらないので、第２レンズ群と第３レンズ群との間にシャッターを配置すれば、シャッターの開口径の大きさを開口絞りと同程度の大きさとすることができる。

本発明に係る電子機器は、本発明に係るズームレンズユニットを備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、本発明に係るズームレンズユニットを備えているため、電子機器をより薄型化できる。

本発明に係るズームレンズは、以上のように、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、開口絞りと、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とからなり、上記第１レンズ群の位置は固定されており、上記第２レンズ群は複数の正のレンズからなり、広角端から望遠端への変倍時に、上記第２レンズ群は像面側から物体側に移動し、かつ上記第３レンズ群は像面の変動を補正するために移動するように構成されていることを特徴としている。これにより、ズームレンズをより小型化することができ、またズームレンズの最も物体側に光路折り曲げ素子を配置した場合に、光路折り曲げ素子を小さくすることができるとともに、製造が容易となる。

〔第１実施形態〕
本発明に係るズームレンズの一実施形態について、図１を参照して以下に説明する。

図１は、本実施形態に係るズームレンズの構成を示す図である。図１の（ａ）は広角端におけるレンズの位置、及び図１の（ｂ）は望遠端におけるレンズの位置を示している。図１の左側は物体側、右側は像面側を示している。図中における矢印は、変倍時におけるレンズの移動の様子を示しており、破線矢印は位置が固定されていること、また実線矢印は変倍時に移動することを示している。

なお、「物体側」とは、換言すれば、被写体側であり、ズームレンズにおける光入射側である。

図１に示すように、本実施形態のズームレンズ２０ｃは、光路を略９０°に折り曲げるプリズム（光路折り曲げ素子）Ｐ１、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳＴＯ、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４により構成される。

なお、本明細書において「レンズ群」とは、変倍時において一体となって動くレンズの一塊を示しており、１枚のレンズから構成されてもよく、複数のレンズから構成されてもよいことは当業者であれば容易に理解できる。１つのレンズ群が複数のレンズからなる場合、当該レンズ群内における各レンズの位置関係は、変倍時においても固定されている。

なお、図１のＩＭＧは像面を示しており、像を受光するための電子撮像素子を配置する。また、像面ＩＭＧの物体側には、電子撮像素子等を保護するために、カバーガラスＣＧを配置する。

図１における矢印により示されるように、広角端（ａ）から望遠端（ｂ）への変倍時には、プリズムＰ１、第１レンズ群Ｇ１、第４レンズ群Ｇ４、カバーガラスＣＧ及び像面ＩＭＧは固定されており、第２レンズ群Ｇ２が物体側に単調に移動し、また第３レンズ群Ｇ３が像面の変動を補正するために物体側に向かって移動する。このようなズーミングを実現するためには、例えば、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３にそれぞれ駆動部材（例えばステッピングモーターなど）を配置することにより、個別に移動させることができる。また、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との移動の軌跡に対応するカムを用いることで、一つの駆動部材で二つのレンズ群を移動させることもできる。

プリズムＰ１は、屈折力を持たないプリズムであり、全てのレンズより最も物体側に配置されている。

プリズムＰ１が屈折力を持たず、かつ全てのレンズより最も物体側に配置されることにより、結像に関与するレンズ群Ｇ１〜Ｇ４をプリズムＰ１と分離させることができるので、プリズムＰ１が組立て誤差により傾いたり偏芯したりした場合にも画質が劣化しない。従って、本実施形態に係るズームレンズにおいては、プリズムＰ１を高い精度において取り付ける必要がないので、従来構成と比較して容易に製造することができる。

第１レンズ群Ｇ１は、負の屈折力を有する１枚の両凹レンズＬ１により構成されている。両面を凹面形状とすることにより、第１レンズ群Ｇ１の負の屈折力を強くすることができる。また、物体側が凹面形状であるので、第１レンズ群Ｇ１をできる限りプリズムＰ１に近づけることができる。本形態では、第１レンズ群Ｇ１は、プリズムＰ１に対して固定されている。第１レンズ群Ｇ１がプリズムＰ１に対して固定されていることにより、プリズムＰ１と第１レンズ群Ｇ１との間に機械的なクリアランスを別途設ける必要がないので、プリズムＰ１と第１レンズ群Ｇ１とを可能な限り接近させることができ、従って、プリズムＰ１を小さくすることができる。

開口絞りＳＴＯは、第２レンズ群Ｇ２の物体側に固定されており、変倍時には第２レンズ群Ｇ２とともに移動する。

開口絞りＳＴＯを第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に配置することにより、入射瞳位置（物体側からレンズを通して見た開口絞りの位置）をプリズムＰ１の近くにすることができるので、その結果プリズムＰ１を小さくすることができる。また、開口絞りＳＴＯが第２レンズ群Ｇ２の物体側に固定されていることにより、変倍時には第２レンズ群Ｇ２とともに移動するので、変倍時におけるＦｎｏの低下を抑えること、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３の外径を小さくすること、ならびに球面収差の変動を抑えることができる。

第２レンズ群Ｇ２は、正の屈折力を有する２枚のレンズＬ２及びＬ３により構成され、第２レンズ群Ｇ２の最も像面側の面が凸面となっている。

第２レンズ群Ｇ２が２枚の正の屈折力を有するレンズにより構成されることによって、収差を抑えることができ、また第２レンズ群Ｇ２全体の正の屈折力を大きくすることができるので、さらに第１レンズ群Ｇ１の負の屈折力をより大きくすること、変倍時におけるＦｎｏの変動を小さくすること、及び変倍時における第２レンズ群Ｇ２の移動量を小さくすることができる。第１レンズ群Ｇ１の負の屈折力をより大きくすることにより、プリズムＰ１をより小さくすることができる。また、第２レンズ群Ｇ２が正の屈折力を有すること、及び最も像面側の面が凸面であることにより、第２レンズ群Ｇ２から射出する光線は広がらないので、第２レンズ群及び第３レンズ群の外径を小さくすることができる。さらに、第２レンズ群Ｇ２から射出する光線は広がらないことから、第３レンズ群の負の屈折力を大きくすることができ、像面湾曲の補正を有効に行うことができる。

また、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に開口径の小さいシャッター（図示せず）を配置することが好ましい。第２レンズ群Ｇ２が正の屈折力を有すること、及び最も像側の面が凸面であることにより、第２レンズ群Ｇ２から射出する光線は広がらないので、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間における光束が、開口絞りＳＴＯと同程度に小さくなることから、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間にシャッターを配置すれば、シャッターの開口径を小さくすることができる。シャッターは、第２レンズ群の像面側に配置されてもよく、また第３レンズ群の物体側に配置されてもよい。

シャッターは、その開口径を小さくするためには、ズームレンズにおいて最も光束が小さくなる位置に配置することが好ましい。本発明においては、開口絞りが第２レンズ群の物体側に配置されるため、ズームレンズにおいて最も光束が小さくなる位置は、第２レンズ群の物体側である可能性が高い。しかし、第１レンズ群および第２レンズ群の間隔は、望遠端において非常に狭くなるため、シャッターを設置するためのスペースを十分に設けることは難しい。一方、本発明においては、第２レンズ群が正のレンズからなり、第２レンズ群から射出される光束の広がりを抑えている。従って、本発明の構成であれば、第２レンズ群と第３レンズ群との間にシャッターを配置した場合でも、シャッターを十分に小さくすることができる。

本発明に係るズームレンズにおいて、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に配置されるレンズは、非球面形状であることが好ましい。第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に配置されるレンズは、開口絞りＳＴＯの近傍に配置されるため、非球面形状であれば球面収差の補正をより効果的に行うことができる。

第３レンズ群Ｇ３は、レンズＬ４及びＬ５の貼り合わせレンズにより構成され、負の屈折力を有している。また、第３レンズ群Ｇ３は、変倍時に像面の変動を補正するために移動する。

第３レンズ群Ｇ３が負の屈折力を有していることにより、変倍時に第２レンズ群Ｇ２と同じく物体側に移動するため、空間を効率よく利用でき、ズームレンズ全体の長さを抑えることができる。また、第３レンズ群Ｇ３が負の屈折力を有していることにより、バックフォーカスを短くすることができる。また、第３レンズ群Ｇ３によって、第２レンズ群Ｇ２により強く収束させられた光を広げることができ、また像面湾曲を補正することができる。

第４レンズ群Ｇ４は、１枚のレンズＬ６により構成され、正の屈折力を有している。

第４レンズ群Ｇ４が正の屈折力を有することにより、像を結像させることができる。また、本発明に係るズームレンズの構成において、第４レンズ群Ｇ４は、歪曲収差を補正することができる。

第４レンズ群Ｇ４は、像面ＩＭＧに対して位置が固定されることが好ましい。第４レンズ群Ｇ４の位置を固定することにより、携帯電話等の電子機器に搭載する際にズームレンズを密閉することができるため、防塵性を向上させ、かつ筐体を強固な構造にさせることができる。

本実施形態に係るズームレンズの一実施例について、数値データを表１〜表３に示す。表１は、図１に示す面１〜１８の本実施例における数値データを示し、各レンズ面の曲率半径（ｍｍ）、軸上面間隔（レンズ厚または空気間隔）（ｍｍ）、ｄ線に対する屈折率、ｄ線に対するアッベ数を示している。

また、本実施例において、面４、５、７、８、９、１０、１４及び１５は、非球面である。なお、「非球面」とは、以下の非球面式（ｉ）に示される非球面形状であることを示す。

ただし、「Ｋ」は円錐定数、「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」及び「Ｄ」は非球面係数、「Ｙ」は光軸からの距離、「Ｒ」は非球面頂点における曲率半径、「Ｚ」は光軸からの距離がＹである非球面上の点における、非球面頂点の接平面からの垂直方向の距離を示す。

表２に、本実施例における非球面についての数値データを示す。表２中において浮動小数点形式により表される項目では、「Ｅ」は指数底１０を表しており、かつ記号「×」を省略している。例えば「−０．１２３４５×１０^−１５」は、「−０．１２３４５Ｅ−１５」と表される。

次に、本実施例の変倍時における数値データを表３に示す。表３において、「面間隔５」とは、図１に示される面５と面６との間の距離（ｍｍ）、「面間隔１０」とは面１０と面１１との間の距離（ｍｍ）、「面間隔１３」とは面１３と面１４との間の距離（ｍｍ）を示す。

また、本実施例におけるズームレンズは、以下の式を満たす。なお、「ｆ１」〜「ｆ４」は、第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４の焦点距離、「Ｌｗ」は、広角端における、開口絞りＳＴＯの面６とプリズムＰ１の射出面３との距離、「Ｌｔ」は、望遠端における、開口絞りＳＴＯの面６とプリズムＰ１の射出面３との距離を示す。
ｆ１＝−９．４１
ｆ２＝５．１８
ｆ３＝−４．８３
ｆ４＝７．７５
Ｌｗ＝９．２６
Ｌｔ＝２．３９
従って、本実施例におけるズームレンズは、以下の式を満たす。なお、「ｆｗ」は、広角端におけるズームレンズの焦点距離を示す。
｜ｆ１／ｆｗ｜＝１．６１
ｆ２／ｆｗ＝０．８８
｜ｆ３／ｆｗ｜＝０．８３
Ｌｗ／Ｌｔ＝３．８７
本実施例における収差図を図２〜図４に示す。図２は、広角端における無限遠での収差図を示し、図３は、中間焦点距離における無限遠での収差図を示し、図４は、望遠端における無限遠での収差図を示す。各図は、左から、球面収差、非点収差及び歪曲収差を示している。

球面収差を示す図において、点線はｅ線（波長５４６．１ｎｍ）、実線はＣ線（波長６５６．３ｎｍ）、二点鎖線はｇ線（波長４３５．０ｎｍ）を示している。また、非点収差を示す図において、実線Ｓはサジタル像面、点線Ｍはタンジェンシャル像面を示している。

図２〜図４に示すように、本実施例におけるズームレンズは、広角端、中間焦点距離及び望遠端のそれぞれにおける球面収差、非点収差及び歪曲収差の各特性において、良好な光学特性を示す。

なお、本発明に係るズームレンズは、第１レンズ群Ｇ１に関して以下の条件式（１）を満たしていることが好ましい。
１．０≦｜ｆ１／ｆｗ｜≦４．０……（１）
条件式（１）を満たすことにより、光路折り曲げ素子Ｐ１が小さくてもＦｎｏを良好にすることができ、明るくできる。条件式（１）の下限を下回ると、特に望遠端において明るくできない。また条件式（１）の上限を上回ると、Ｆｎｏを良好にするためには、光路折り曲げ素子Ｐ１のサイズが大きくなってしまう。

また、本発明に係るズームレンズは、上記の条件式（１）に代えて以下の条件式（１−１）を満たしていることがより好ましい。
１．３≦｜ｆ１／ｆｗ｜≦２．０……（１−１）
条件式（１−１）を満たすことにより、光路折り曲げ素子Ｐ１を小型化でき、さらにＦｎｏを良好にすることができる。

また、本発明に係るズームレンズは、第２レンズ群Ｇ２に関して以下の条件式（２）を満たしていることが好ましい。
０．５≦ｆ２／ｆｗ≦１．５……（２）
条件式（２）を満たすことにより、第２レンズ群Ｇ２において発生する収差を小さく抑えることができ、また第２レンズ群Ｇ２より射出される光束を小さくすることができるので、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３の外径をより小さくすることができる。条件式（２）の下限を下回ると、第２レンズ群において発生する収差が大きくなり、ズームレンズ全体において十分な収差特性を得ることができない。また、条件式（２）の上限を上回ると、第２レンズ群より射出される光束が大きくなり、第２レンズ群及び第３レンズ群の外径が大きくなってしまう。

また、本発明に係るズームレンズは、上記の条件式（２）に代えて以下の条件式（２−１）を満たしていることがより好ましい。
０．８≦ｆ２／ｆｗ≦１．０……（２−１）
また、本発明に係るズームレンズは、第３レンズ群に関して以下の条件式（３）を満たしていることが好ましい。
０．５≦｜ｆ３／ｆｗ｜≦１．５……（３）
条件式（３）を満たすことにより、ズームレンズ全体のペッツバール和が小さくなり、像面湾曲及び歪曲収差をより効果的に補正することができる。条件式（３）の下限を下回ると、像面湾曲及び歪曲収差の補正が過剰となり、十分な収差特性が得られない。また、条件式（３）の上限を上回ると、像面湾曲及び歪曲収差を補正することができないため、十分な収差特性が得られない。

また、本発明に係るズームレンズは、上記の条件式（３）に代えて以下の条件式（３−１）を満たしていることがより好ましい。
０．７≦｜ｆ３／ｆｗ｜≦０．９……（３−１）
また、本発明に係るズームレンズは、開口絞りＳＴＯの位置に関して、変倍時に以下の条件式（４）を満たしていることが好ましい。
２．０≦Ｌｗ／Ｌｔ≦６．０……（４）
ただし、「Ｌｗ」は、広角端における、開口絞りＳＴＯと光路折り曲げ素子Ｐ１の射出面との距離であり、「Ｌｔ」は、望遠端における、開口絞りＳＴＯと光路折り曲げ素子Ｐ１の射出面との距離である。条件式（４）を満たすことにより、光路折り曲げ素子Ｐ１を小さくすることができ、また望遠端においてＦｎｏを良好にすることができるため、明るくできる。条件式（４）の下限を下回ると、望遠端においてＦｎｏが良好でなくなり、十分に明るくできない。また、条件式（４）の上限を上回ると、光路折り曲げ素子Ｐ１が大きくなってしまう。

また、本発明に係るズームレンズは、上記の条件式（４）に代えて以下の条件式（４−１）を満たしていることがより好ましい。
３．０≦Ｌｗ／Ｌｔ≦４．０……（４−１）
条件式（４−１）を満たすことにより、光路折り曲げ素子Ｐ１を小型化でき、またＦｎｏのバランスを良くすることができる。

本発明に係るズームレンズは、以上のように、より小型化することができ、またズームレンズの最も物体側に光路折り曲げ素子を配置した場合にも、光路折り曲げ素子を小さくすることができるので、光路折り曲げ素子に屈折力を持たせる必要がないため、また光路折り曲げ素子を高い精度において取り付ける必要がなく製造が容易となる。

〔第２実施形態〕
本発明の実施の他の形態について図５を参照して以下に説明する。なお、説明の便宜上、第１実施形態にかかる構成要素と同様の機能を有する構成要素には同一の番号を付し、その説明を省略する。本実施の形態では、主に、第１実施形態との相違点について説明するものとする。

図５は、本発明の他の実施形態に係るズームレンズの構成を示す図である。図５の（ａ）は広角端におけるレンズの位置、及び図５の（ｂ）は望遠端におけるレンズの位置を示している。図５の左側は物体側、右側は像面側を示している。図中における矢印は、ズーミング時におけるレンズの移動の様子を示しており、点線矢印は位置が固定されていること、また実線矢印は変倍時に移動することを示している。

図５に示すように、本実施形態においては、第２レンズ群Ｇ２は、正の屈折力を有するレンズＬ２と、全体として正の屈折力を有するレンズＬ３及びＬ４の貼り合わせレンズとにより構成される。また、第３レンズ群Ｇ３は、１枚のレンズＬ５により構成される。

本実施形態においては、変倍時に移動する第２レンズ群Ｇ２が正の屈折力を有する複数のレンズからなるため、色収差が発生しやすいので、第２レンズ群Ｇ２の像面側のレンズが貼り合わせレンズであることにより、第２レンズ群Ｇ２において発生する色収差を修正することができる。

本実施形態に係るズームレンズの一実施例について、数値データを表４〜表６に示す。表４は、図５に示す面１〜１８の本実施例における数値データを示す。また、表４及び表５中の非球面は、上記式（ｉ）で表される非球面形状となっている。

また、本実施例において、面４、５、７、８、１４及び１５は、非球面である。表５に、本実施例における非球面についての数値データを示す。

次に、本実施例の変倍時における数値データを表６に示す。表６において、「面間隔５」とは、図５に示される面５と面６との間の距離（ｍｍ）、「面間隔１１」とは面１１と面１２との間の距離（ｍｍ）、「面間隔１３」とは面１３と面１４との間の距離（ｍｍ）を示す。

また、本実施例におけるズームレンズは、以下の式を満たす。なお、「ｆ１」〜「ｆ４」は、第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４の焦点距離、「Ｌｗ」は、広角端における、開口絞りＳＴＯの面６とプリズムＰ１の射出面３との距離、「Ｌｔ」は、望遠端における上記の距離を示す。
ｆ１＝−１０．０５
ｆ２＝５．１５
ｆ３＝−４．８０
ｆ４＝９．１４
Ｌｗ＝１０．８９
Ｌｔ＝２．８５
従って、本実施例におけるズームレンズは、以下の式を満たす。
｜ｆ１／ｆｗ｜＝１．６６
ｆ２／ｆｗ＝０．８５
｜ｆ３／ｆｗ｜＝０．７９
Ｌｗ／Ｌｔ＝３．８２
本実施例における収差図を図６〜図８に示す。図６は、広角端における無限遠での収差図を示し、図７は、中間焦点距離における無限遠での収差図を示し、図８は、望遠端における無限遠での収差図を示す。各図は、左から、球面収差、非点収差及び歪曲収差を示している。

図６〜図８に示すように、本実施例におけるズームレンズは、広角端、中間焦点距離及び望遠端のそれぞれにおける球面収差、非点収差及び歪曲収差の各特性において、良好な光学特性を示す。

〔第３実施形態〕
本発明の実施の他の形態について図９を参照して以下に説明する。なお、説明の便宜上、第１実施形態にかかる構成要素と同様の機能を有する構成要素には同一の番号を付し、その説明を省略する。本実施の形態では、主に、第１実施形態との相違点について説明するものとする。

図９は、本発明の他の実施形態に係るズームレンズの構成を示す図である。図９の（ａ）は広角端におけるレンズの位置、及び図９の（ｂ）は望遠端におけるレンズの位置を示している。図９の左側は物体側、右側は像面側を示している。図中における矢印は、ズーミング時におけるレンズの移動の様子を示しており、点線矢印は位置が固定されていること、また実線矢印は変倍時に移動することを示している。

図９に示すように、本実施形態においては、第１レンズ群Ｇ１は、両凹レンズＬ１と、その像面側に配置される、物体側に凸面を有するメニスカスレンズＬ２とにより構成される。また、第２レンズ群Ｇ２は、正の屈折力を有するレンズＬ３と、全体として正の屈折力を有するレンズＬ４及びＬ５の貼り合わせレンズとにより構成される。また、第３レンズ群Ｇ３は、１枚のレンズＬ６により構成され、第４レンズ群Ｇ４は、１枚のレンズＬ７により構成される。

第１レンズ群Ｇ１が、両面が凹面であるレンズＬ１と、その像面側に配置される、物体側が凸面であるメニスカスレンズＬ２とから構成されることにより、非点収差及びコマ収差の補正を効果的に行うことができる。

また、第２レンズ群Ｇ２の像面側のレンズが貼り合わせレンズであることにより、第２レンズ群Ｇ２において発生する色収差を修正することができる。

本実施形態に係るズームレンズの一実施例について、数値データを表７〜表９に示す。表７は、図９に示す面１〜２０の本実施例における数値データを示す。また、表７及び表８中の非球面は、上記式（ｉ）で表される非球面形状となっている。

また、本実施例において、面４、５、６、９、１０、１６及び１７は、非球面である。表８に、本実施例における非球面についての数値データを示す。

次に、本実施例の変倍時における数値データを表９に示す。表９において、「面間隔７」とは、図９に示される面７と面８との間の距離（ｍｍ）、「面間隔１３」とは面１３と面１４との距離（ｍｍ）、「面間隔１５」とは面１５と面１６との距離（ｍｍ）を示す。

また、本実施例におけるズームレンズは、以下の式を満たす。なお、「ｆ１」〜「ｆ４」は、第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４の焦点距離、「Ｌｗ」は、広角端における、開口絞りＳＴＯの面８とプリズムＰ１の射出面３との距離、「Ｌｔ」は、望遠端における上記の距離を示す。
ｆ１＝−１０．１４
ｆ２＝５．４０
ｆ３＝−４．４９
ｆ４＝７．７９
Ｌｗ＝１０．４８
Ｌｔ＝３．３８
従って、本実施例におけるズームレンズは、以下の式を満たす。
｜ｆ１／ｆｗ｜＝１．６０
ｆ２／ｆｗ＝０．８５
｜ｆ３／ｆｗ｜＝０．７１
Ｌｗ／Ｌｔ＝３．１０
本実施例における収差図を図１０〜図１２に示す。図１０は、広角端における無限遠での収差図を示し、図１１は、中間焦点距離における無限遠での収差図を示し、図１２は、望遠端における無限遠での収差図を示す。各図は、左から、球面収差、非点収差及び歪曲収差を示している。

図１０〜図１２に示すように、本実施例におけるズームレンズは、広角端、中間焦点距離及び望遠端のそれぞれにおける球面収差、非点収差及び歪曲収差の各特性において、良好な光学特性を示す。

〔第４実施形態〕
次に、上述した第１実施形態〜第３実施形態に係るズームレンズを備えることができるズームレンズユニット、並びに当該ズームレンズユニットを備えた電子機器について、図１３〜図１４を用いて説明する。

図１３（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態の携帯型電話機（電子機器）の構成を示した図である。図１３（ａ）は、携帯型電話機３０の正面側であり、図１３（ｂ）は、携帯型電話機３０の背面側であり、図１３（ｃ）は、携帯型電話機３０の側面側である。

本実施形態の携帯型電話機３０は、撮像機能（カメラ機能）を備えている。そのため、携帯型電話機３０は、図１３（ａ）〜（ｃ）に示すように、筐体３１と、ズームレンズユニット３２と、スピーカ部３３、マイク部３４、入力部３５、モニター部３６、ライト部３７、およびシャッターボタン３８とを少なくとも備えている。尚、本実施の形態では、入力部３５及びモニター部３６が設けられている図１３（ａ）に示した面を、正面と称することとする。

スピーカ部３３およびマイク部３４は、音声情報を入出力するために用いられる。モニター部３６は、映像情報を出力するために用いられ、本実施の形態においては、ズームレンズユニット３２から得られた情報を表示するためにも用いられる。ライト部３７は、ズームレンズユニット３２によって被写体を撮像する際に該被写体を照らすための照明装置として用いられる。

シャッターボタン３８または入力部３５を操作することによって、ズームレンズユニット３２による被写体の撮像を行うことができる。撮像された画像は、携帯型電話機３０内において信号処理されモニター部３６に表示される。また、撮像した画像は、電子データとして携帯型電話機３０内に保存、または外部記録装置へ保存することができる。

ズームレンズユニット３２については、図１４を用いて詳述する。

図１４（ａ）〜（ｂ）は、ズームレンズユニット３２の断面図である。図１４（ａ）は、図１３（ｃ）に示したズームレンズユニット３２を、図１３（ｃ）に示した携帯型電話機３０の側面と平行に切断した状態を示しており、図１４（ｂ）は、図１３（ｂ）に示したズームレンズユニット３２を、図１３（ｂ）に示した携帯型電話機３０の背面と平行に切断した状態を示している。ズームレンズユニット３２は、図１４（ａ）に示すように、固体撮像部２０ａと、ユニットパッケージ２０ｂと、ズームレンズ２０ｃと、ガイド軸２４とを有している。

上記固体撮像部２０ａは、ズームレンズ２０ｃを通過した光線を電気信号に変換するための電気変換部を備えた電子部品である電子撮像素子２１と、支持基板２２と、フレキシブルプリント基板２３とを有している。

電子撮像素子２１には、その受光側の面の中央部に画素が２次元的に配置された電気変換部が形成されており、その周囲に信号処理回路が形成されている。上記信号処理回路は、各画素を順次駆動し信号電荷を得る駆動回路部と、各信号電荷をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、このデジタル信号を用いて画像信号出力を形成する信号処理部などから構成されている。本実施の形態における電子撮像素子２１の受光側の面の外縁近傍には、多数のパッド（図示しない）が設けられており、電子撮像素子２１は、支持基板２２に接続されている。電子撮像素子２１の種類は、特に限定されるものではない。具体的には、ＣＣＤセンサおよびＣＭＯＳセンサなどを用いることができる。

支持基板２２は、その一方の面において電子撮像素子２１およびユニットパッケージ２０ｂを支持する硬質の基板である。また、支持基板２２の他方の面（電子撮像素子２１が支持されている面と反対側の面）には、その一端部が接続されたフレキシブルプリント基板２３が備えられている。支持基板２２には、表裏両面に多数の信号伝達用パッドが設けられており、一方の面は電子撮像素子２１と接続され、他方の面はフレキシブルプリント基板２３と接続されている。

フレキシブルプリント基板２３は、外部の回路（例えば、ズームレンズユニット３２を搭載した装置が有する制御回路）から電子撮像素子２１を駆動するための電圧およびクロック信号の供給を受けたり、また、デジタルＹＵＶ信号を外部へ出力したりすることを可能にする基板である。尚、Ｙは輝度信号を、Ｕは赤と輝度信号との色差信号、Ｖは青と輝度信号との色差信号である。

上記ユニットパッケージ２０ｂは、上記支持基板２２の電子撮像素子２１側の面に電子撮像素子２１を覆うように固定配置されている遮光体である。電子撮像素子２１側においては電子撮像素子２１を囲むように広く開口されて支持基板２２に当接されており、他端側においては、小開口を有し、上記したプリズムＰ１を配置することができ、内部には、上述した第１〜第４レンズ群を配置することができる。

上記ガイド軸２４は、ズームレンズ２０ｃにおけるレンズの移動方向に沿って、ズームレンズ２０ｃを挟むように備えられており、その両端はユニットパッケージ２０ｂに固定されている。さらに、第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３それぞれを支える枠は、ガイド軸２４の長さ方向に移動可能なように、ガイド軸２４に支えられている。ズーミング時などレンズが移動する際には、第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３が、ガイド軸２４に沿って移動する。

また、ズームレンズユニット３２には、他の構成部材を適宜配置することができる。例えば、赤外光カットフィルタを設けることもできる。赤外光カットフィルタは、例えば、ズームレンズ２０ｃと電子撮像素子２１との間に固定配置することができる。また、例えば図１に示したカバーガラスＣＧに赤外光カット機能を有するフィルムを貼り付けて構成してもよい。

尚、本実施の形態において、ズームレンズユニット３２は、図１３に示す携帯型電話機３０の背面側に配置されているが、配置方法およびズームレンズユニット３２の向きについては、これに限定されるわけではない。

また、本実施形態の携帯型電話機３０は、図１３（ａ）〜図１３（ｃ）に示すように、上部の筐体と下部の筐体とがヒンジを介して接続されている、いわゆる折りたたみ式の携帯型電話機３０を例として挙げているが、ズームレンズユニット３２を搭載することができる携帯型電話機３０は、もちろん折りたたみ式に限るものではない。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明のズームレンズは、従来構成と比べてより一層小型化することができ、またズームレンズの最も物体側に光路折り曲げ素子を配置した場合にも、光路折り曲げ素子を小さくすることができるので、光路折り曲げ素子に屈折力を持たせる必要がなく、光路折り曲げ素子を高い精度において取り付ける必要がないため製造が容易となる。

従って、デジタルカメラや、撮像機能をもつ携帯電話機といった撮像素子を搭載するあらゆる機器に適用することができる。

本発明の一実施形態に係るズームレンズの構成を示す図である。 広角端における無限遠での収差図を示す。 中間焦点距離における無限遠での収差図を示す。 望遠端における無限遠での収差図を示す。 本発明の他の実施形態に係るズームレンズの構成を示す図である。 広角端における無限遠での収差図を示す。 中間焦点距離における無限遠での収差図を示す。 望遠端における無限遠での収差図を示す。 本発明の他の実施形態に係るズームレンズの構成を示す図である。 広角端における無限遠での収差図を示す。 中間焦点距離における無限遠での収差図を示す。 望遠端における無限遠での収差図を示す。 本発明に係る携帯型電話機の一実施形態の構成を示した図である。 図１３に示した携帯型電話機の主要部の一つの構成であるズームレンズユニットの構成を示した断面図である。

符号の説明

Ｐ１ プリズム（光路折り曲げ素子）
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｇ４ 第４レンズ群
ＳＴＯ 開口絞り
２０ａ 固体撮像部
２０ｂ ユニットパッケージ
２０ｃ ズームレンズ
２１ 電子撮像素子
２２ 支持基板
２３ フレキシブルプリント基板
２４ ガイド軸
３０ 携帯型電話機
３１ 筐体
３２ ズームレンズユニット
３３ スピーカ部
３４ マイク部
３５ 入力部
３６ モニター部
３７ ライト部
３８ シャッターボタン

Claims (14)

1. 物体側から順に、
   負の屈折力を有する第１レンズ群と、
   開口絞りと、
   正の屈折力を有する第２レンズ群と、
   負の屈折力を有する第３レンズ群と、
   正の屈折力を有する第４レンズ群とからなり、
   上記第１レンズ群の位置は固定されており、
   上記第２レンズ群は複数の正のレンズからなり、
   広角端から望遠端への変倍時に、上記第２レンズ群は像面側から物体側に移動し、かつ上記第３レンズ群は像面の変動を補正するために移動するように構成されていることを特徴とするズームレンズ。
2. 上記開口絞りは、上記第２レンズ群の物体側に固定されていることを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
3. 上記第１レンズ群は、両面が凹面形状である１枚のレンズからなることを特徴とする請求項１または２に記載のズームレンズ。
4. 上記第１レンズ群は複数のレンズからなり、当該複数のレンズのうちの最も物体側のレンズは、両面が凹面形状であることを特徴とする請求項１または２に記載のズームレンズ。
5. 上記第１レンズ群は、物体側から順に、両面が凹面形状であるレンズと、物体側が凸面形状であるレンズとを有していることを特徴とする請求項１または２に記載のズームレンズ。
6. 上記第２レンズ群における最も像面側のレンズは、像面側が凸面形状であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
7. 上記第２レンズ群は、貼り合わせレンズを有していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
8. 上記第２レンズ群における最も物体側のレンズは非球面形状であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のズームレンズ。
9. 上記第４レンズ群は、像面に対して位置が固定されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のズームレンズ。
10. 上記第１レンズ群の物体側に屈折力を持たない光路折り曲げ素子を有していることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のズームレンズ。
11. 上記光路折り曲げ素子はプリズムからなっており、
    当該プリズムを構成する面のうち、有効な光線が通過する全ての面が平坦であることを特徴とする請求項１０に記載のズームレンズ。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載のズームレンズと、
    上記ズームレンズによって形成される像を受光するための電子撮像素子とを有していることを特徴とするズームレンズユニット。
13. 上記ズームレンズにおいて、第２レンズ群と第３レンズ群との間にシャッターを有していることを特徴とする請求項１２に記載のズームレンズユニット。
14. 請求項１２または１３に記載のズームレンズユニットを備えていることを特徴とする電子機器。