JP4346977B2 - 可変焦点距離レンズ、撮影レンズユニット、カメラおよび携帯情報端末装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、いわゆる銀塩カメラを含む各種のカメラに撮影用光学系として用いられるズームレンズ等の可変焦点距離レンズの改良に係り、特に、ディジタルカメラおよびビデオカメラ等のカメラに好適な可変焦点距離レンズ、並びにそのような可変焦点距離レンズを用いる撮影レンズユニット、カメラおよび携帯情報端末装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年においては、ディジタルカメラまたは電子カメラ等と称され、被写体像を、例えばＣＣＤ（電荷結合素子）撮像素子等の固体撮像素子により撮像し、被写体の静止画像（スティル画像）または動画像（ムービー画像）の画像データを得て、フラッシュメモリに代表される不揮発性半導体メモリ等にディジタル的に記録するタイプのカメラが既に一般化しており、旧来の銀塩フィルムを用いる在来型のカメラ、すなわち銀塩カメラは、次第に過去のものとなりつつある。
このようなディジタルカメラの市場は非常に大きなものとなっており、ディジタルカメラに対するユーザの要望も多岐にわたってきている。なかんずく、高画質化と小型化は常にユーザの欲するところである。
また、この種のディジタルカメラには、小型、軽量で且つ高性能の特性を活かすべく、撮影レンズとして、ズームレンズ等の可変焦点距離レンズが使用されることが多い。ディジタルカメラに用いられるズームレンズとしては、２群または３群構成でレンズ構成枚数のあまり多くないものが用いられることが多い。被写体距離に応じた焦点合わせ、つまりピント調整に際して、複数群で構成されるズームレンズ全体を移動させるようにしたのでは、小型化のメリットが充分に活かせないばかりか、重心の移動が大きいなど操作性がよくない。そこで、複数群のうちの特定の一群のみを移動させて焦点合わせを行なう構成も用いられている。
【０００３】
例えば、ディジタルカメラ等に好適で、小型化に適するタイプのズームレンズとして、物体側から、順次、負の屈折力をもつ第１群光学系と、正の屈折力をもつ第２群光学系と、正の屈折力をもつ第３群光学系とを配置し、前記第２群光学系の物体側に該第２群光学系と一体に移動する絞りを設け、前記各群光学系の相対間隔を変化させることにより焦点距離を変化させるズームレンズにおいて、前記第１群光学系は、物体側から、順次、負メニスカスレンズと、負メニスカスレンズと、正レンズとを配置し、前記第２群光学系は、物体側から、順次、正レンズと、負レンズと、正レンズと、正レンズとを配置し、前記第３群光学系は、１枚の正レンズで構成したものがある。このようなタイプのズームレンズが、例えば、特許文献１、特許文献２および特許文献３等に開示されている。
【０００４】
特許文献１には、上述したタイプのズームレンズにおいて、第１群光学系の物体側から２枚目の負メニスカスレンズの像側面、第２群光学系の最も物体側の面、第２群光学系の最も像側の面および第３群光学系の物体側の面をそれぞれ非球面としたもの、第２群光学系の最も物体側の正レンズとそれに隣接する負レンズを接合レンズとし、第１群光学系の物体側から２枚目の負メニスカスレンズの像側面、第２群光学系の最も物体側の面、第２群光学系の最も像側の面および第３群光学系の物体側の面をそれぞれ非球面としたもの、第２群光学系の最も物体側の正レンズとそれに隣接する負レンズを接合レンズとし、第１群光学系の物体側から２枚目の負メニスカスレンズの像側面、第２群光学系の最も物体側の面および第３群光学系の物体側の面をそれぞれ非球面としたもの、第２群光学系の負レンズとそれに隣接する像側から２枚目の負レンズを接合レンズとし、第１群光学系の物体側から２枚目の負メニスカスレンズの像側面、第２群光学系の最も物体側の面、第２群光学系の最も像側の面および第３群光学系の物体側の面をそれぞれ非球面としたもの、などが示されている。
このように、特許文献１に示された構成においては、第３群光学系の正レンズに非球面を用いることによって像面の補正を行なっている。また、特許文献２および特許文献２にも類似した構成が開示されているが、いずれの構成においても第３群光学系の正レンズに非球面を用いることによって像面の補正を行なっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００３−１３１１３４号公報
【特許文献２】
特開２００３−１０７３５２号公報
【特許文献３】
特開２００３−３５８６８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、特許文献１〜特許文献３に開示されたズームレンズの構成においては、いずれも、第３群光学系に非球面を用いることにより、像面の補正を行うようにしていた。
しかしながら、第３群光学系に非球面を用いると、像面の補正には有効ではあるが、第３群光学系を焦点合わせのために光軸に沿って移動した場合に、焦点合わせによる像性能の劣化が発生する。
また、第３群光学系を焦点合わせに用いる場合には、第３群光学系の移動量を確保する必要がある。第３群光学系の移動量の確保には、第２群光学系と第３群光学系の間隔を広くする方法と、第３群光学系の屈折力を強くして第３群光学系の移動量を小さくする方法とがある。しかしながら、前者、すなわち第２群光学系と第３群光学系の間隔を広くする方法では、全長が増大してしまい、後者、すなわち第３群光学系の屈折力を強くして第３群光学系の移動量を小さくする方法では、収差補正が困難になるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、物体側から、順次、負の屈折力をもつ第１群光学系と、正の屈折力をもつ第２群光学系と、正の屈折力をもつ第３群光学系とを配置して、前記第２群光学系の物体側に該第２群光学系と一体に移動する絞りを有してなり、前記各群光学系の相対間隔を変化させることにより焦点距離を変化させる可変焦点距離レンズにおいて、コンパクトで、且つ広画角および諸収差が良好に補正し得ることを可能として、しかも低コストで、前記第３群光学系の光軸上での移動による焦点合わせを可能とする可変焦点距離レンズ、レンズユニット、カメラおよび携帯情報端末装置を提供することを目的としている。
すなわち、本発明の請求項１の目的は、特に、諸収差を容易且つ良好に補正し得るとともに、最短撮影距離が短くて撮影範囲を広くとることができ、しかも非球面を減らして低コストでコンパクトな構成とすることを可能とする可変焦点距離レンズを提供することにある。
【０００８】
また、本発明の請求項２の目的は、特に、諸収差を容易且つ良好に補正し得るとともに、最短撮影距離が短くて撮影範囲を広くとることができ、しかも球面を効果的に用いて低コストでコンパクトな構成とすることを可能とする可変焦点距離レンズを提供することにある。
本発明の請求項３の目的は、特に、全長の増大を最小限に抑えつつ最短撮影距離の短縮化を図るとともに良好な収差補正を可能とする可変焦点距離レンズを提供することにある。
【０００９】
本発明の請求項４の目的は、特に、諸収差を良好に補正し得るとともに、最短撮影距離が短くて撮影範囲を広くとることができ、しかも低コストでコンパクトな構成とすることを可能とする撮影レンズユニットを提供することにある。
本発明の請求項５の目的は、特に、諸収差を良好に補正し得るとともに、最短撮影距離が短くて撮影範囲を広くとることができ、しかも低コストでコンパクトな構成とすることを可能とするカメラを提供することにある。
本発明の請求項６の目的は、特に、諸収差を良好に補正し得るとともに、最短撮影距離が短くて撮影範囲を広くとることができ、しかも低コストでコンパクトな構成とすることを可能とする携帯情報端末装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した本発明に係る可変焦点距離レンズは、上述した目的を達成するために、
物体側から、順次、負の屈折力をもつ第１群光学系と、正の屈折力をもつ第２群光学系と、正の屈折力をもつ第３群光学系とを配置して、前記第２群光学系の物体側に該第２群光学系と一体に移動する絞りを有してなり、前記各群光学系の相対間隔を変化させることにより焦点距離を変化させるとともに、焦点合わせのために前記第３群光学系を光軸上で移動させる可変焦点距離レンズにおいて、
前記第１群光学系は、物体側から、順次、負のメニスカスレンズと、負のメニスカスレンズと、正レンズとを配置し、前記２枚の負のメニスカスレンズのうちの少なくとも１面に非球面を形成してなり、
前記第２群光学系は、物体側から、順次、正レンズと負レンズの接合レンズと、正レンズと、正レンズとを配置し、最も物体側の正レンズの物体側の面に非球面を形成してなり、前記第３群光学系は、非球面を含まない１枚の正のメニスカスレンズからなり、
前記第３群光学系の前記正のメニスカスレンズの物体側の面の曲率半径をＲ１とし、そして前記第３群光学系の前記正のメニスカスレンズの像側の面の曲率半径をＲ２として、
条件式：
−０．７２６≦｛（Ｒ１−Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）｝≦−０．６９４ （１）
を満足する
ことを特徴としている。
【００１１】
請求項２に記載した本発明に係る可変焦点距離レンズは、上述した目的を達成するために、
物体側から、順次、負の屈折力をもつ第１群光学系と、正の屈折力をもつ第２群光学系と、正の屈折力をもつ第３群光学系とを配置して、前記第２群光学系の物体側に該第２群光学系と一体に移動する絞りを有してなり、前記各群光学系の相対間隔を変化させることにより焦点距離を変化させるとともに、焦点合わせのために前記第３群光学系を光軸上で移動させる可変焦点距離レンズにおいて、
前記第１群光学系は、物体側から、順次、負のメニスカスレンズと、負のメニスカスレンズと、正レンズとを配置してなり、
前記第２群光学系は、物体側から、順次、正レンズと負レンズの接合レンズと、正レンズと、正レンズとを配置してなり、
前記第３群光学系は、１枚の正のメニスカスレンズからなり、
前記第１群光学系における負のメニスカスレンズの少なくとも１面と、前記第２群光学系における最も物体側の面に非球面を形成するとともに、
前記第３群光学系を球面レンズのみで構成し、
前記第３群光学系の前記正のメニスカスレンズの物体側の面の曲率半径をＲ１とし、そして前記第３群光学系の前記正のメニスカスレンズの像側の面の曲率半径をＲ２として、
条件式：
−０．７２６≦｛（Ｒ１−Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）｝≦−０．６９４ （１）
を満足する
ことを特徴としている。
【００１３】
請求項３に記載した本発明に係る可変焦点距離レンズは、請求項１または２の可変焦点距離レンズであって、
広角端における前記第２群光学系と前記第３群光学系との間の距離をＤ２３ｗとし、広角端における全系の焦点距離をｆｗとし、そして前記第３群光学系の焦点距離をｆ３として、
条件式：
１．５＜｛（Ｄ２３ｗ×ｆ３）／ｆｗ２｝＜２．５ （２）
を満足することを特徴としている。
請求項４に記載した本発明に係る撮影レンズユニットは、光学系として、請求項１〜請求項３のいずれか１項の可変焦点距離レンズを含むことを特徴としている。
請求項５に記載した本発明に係るカメラは、撮影用光学系として、請求項１〜請求項３のいずれか１項の可変焦点距離レンズを含むことを特徴としている。
請求項６に記載した本発明に係る携帯情報端末装置は、カメラ機能部の撮影用光学系として、請求項１〜請求項３のいずれか１項の可変焦点距離レンズを含むことを特徴としている。
【００１４】
【作用】
すなわち、本発明の請求項１による可変焦点距離レンズは、物体側から、順次、負の屈折力をもつ第１群光学系と、正の屈折力をもつ第２群光学系と、正の屈折力をもつ第３群光学系とを配置して、前記第２群光学系の物体側に該第２群光学系と一体に移動する絞りを有してなり、前記各群光学系の相対間隔を変化させることにより焦点距離を変化させるとともに、焦点合わせのために前記第３群光学系を光軸上で移動させる可変焦点距離レンズにおいて、
前記第１群光学系は、物体側から、順次、負のメニスカスレンズと、負のメニスカスレンズと、正レンズとを配置し、前記２枚の負のメニスカスレンズのうちの少なくとも１面に非球面を形成してなり、
前記第２群光学系は、物体側から、順次、正レンズと負レンズの接合レンズと、正レンズと、正レンズとを配置し、最も物体側の正レンズの物体側の面に非球面を形成してなり、前記第３群光学系は、非球面を含まない１枚の正のメニスカスレンズからなり、
前記第３群光学系の前記正のメニスカスレンズの物体側の面の曲率半径をＲ１とし、そして前記第３群光学系の前記正のメニスカスレンズの像側の面の曲率半径をＲ２として、
条件式：
−０．７２６≦｛（Ｒ１−Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）｝≦−０．６９４ （１）
を満足する。
このような構成により、諸収差を容易且つ良好に補正し得るとともに、最短撮影距離が短くて撮影範囲を広くとることができ、しかも非球面を減らして低コストでコンパクトな構成とすることが可能となる。特に、上記条件式（１）の条件のもとで特に良好な補正が可能であり、この条件式（１）の下限値に満たない場合には周辺像面がプラス側、つまり物体から離れる方向、に倒れ、上限値を超えると周辺像面はマイナス側に倒れてしまう。
【００１５】
また、本発明の請求項２による可変焦点距離レンズは、物体側から、順次、負の屈折力をもつ第１群光学系と、正の屈折力をもつ第２群光学系と、正の屈折力をもつ第３群光学系とを配置して、前記第２群光学系の物体側に該第２群光学系と一体に移動する絞りを有してなり、前記各群光学系の相対間隔を変化させることにより焦点距離を変化させるとともに、焦点合わせのために前記第３群光学系を光軸上で移動させる可変焦点距離レンズにおいて、
前記第１群光学系は、物体側から、順次、負のメニスカスレンズと、負のメニスカスレンズと、正レンズとを配置してなり、
前記第２群光学系は、物体側から、順次、正レンズと負レンズの接合レンズと、正レンズと、正レンズとを配置してなり、
前記第３群光学系は、１枚の正のメニスカスレンズからなり、
前記第１群光学系における負のメニスカスレンズの少なくとも１面と、前記第２群光学系における最も物体側の面に非球面を形成するとともに、
前記第３群光学系を球面レンズのみで構成し、
前記第３群光学系の前記正のメニスカスレンズの物体側の面の曲率半径をＲ１とし、そして前記第３群光学系の前記正のメニスカスレンズの像側の面の曲率半径をＲ２として、
条件式：
−０．７２６≦｛（Ｒ１−Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）｝≦−０．６９４ （１）
を満足する。
このような構成により、諸収差を容易且つ良好に補正し得るとともに、最短撮影距離が短くて撮影範囲を広くとることができ、しかも球面を効果的に採用して低コストでコンパクトな構成とすることが可能となる。特に、上記条件式（１）の条件のもとで特に良好な補正が可能であり、この条件式（１）の下限値に満たない場合には周辺像面がプラス側、つまり物体から離れる方向、に倒れ、上限値を超えると周辺像面はマイナス側に倒れてしまう。
【００１７】
本発明の請求項３による可変焦点距離レンズは、請求項１または２の可変焦点距離レンズであって、
広角端における前記第２群光学系と前記第３群光学系との間の距離をＤ２３ｗとし、広角端における全系の焦点距離をｆｗとし、そして前記第３群光学系の焦点距離をｆ３として、
条件式：
１．５＜｛（Ｄ２３ｗ×ｆ３）／ｆｗ２｝＜２．５ （２）
を満足する。
このような構成により、特に、全長の増大を最小限に抑えつつ最短撮影距離の短縮化を図るとともに良好な収差補正を行なうことが可能となる。
本発明の請求項４による撮影レンズユニットは、光学系として、請求項１〜請求項３のいずれか１項の可変焦点距離レンズを含む。
このような構成により、特に、諸収差を良好に補正し得るとともに、最短撮影距離が短くて撮影範囲を広くとることができ、しかも低コストでコンパクトな構成とすることが可能となる。
【００１８】
本発明の請求項５によるカメラは、撮影用光学系として、請求項１〜請求項３のいずれか１項の可変焦点距離レンズを含む。
このような構成により、特に、諸収差を良好に補正し得るとともに、最短撮影距離が短くて撮影範囲を広くとることができ、しかも低コストでコンパクトな構成とすることが可能となる。
本発明の請求項６による携帯情報端末装置は、カメラ機能部の撮影用光学系として、請求項１〜請求項３のいずれか１項の可変焦点距離レンズを含む。
このような構成により、特に、諸収差を良好に補正し得るとともに、最短撮影距離が短くて撮影範囲を広くとることができ、しかも低コストでコンパクトな構成とすることが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に基づき、図面を参照して本発明の可変焦点距離レンズ、撮影レンズユニット、カメラおよび携帯情報端末装置を詳細に説明する。具体的な実施例について説明する前に、まず、本発明の原理的な実施の形態について説明する。
本発明に係る可変焦点距離レンズは、一般的にはズームレンズであるが、物体側から、順次、負の屈折力をもつ第１群光学系と、正の屈折力をもつ第２群光学系と、正の屈折力をもつ第３群光学系とを配置して、前記第２群光学系の物体側に該第２群光学系と一体に移動する絞りを有してなり、前記各群光学系の相対間隔を変化させることにより焦点距離を変化させるとともに、焦点合わせのために前記第３群光学系を光軸上で移動させるタイプの可変焦点距離レンズである。このタイプの可変焦点距離レンズにおいて、前記第１群光学系は、物体側から、順次、負のメニスカスレンズと、負のメニスカスレンズと、正レンズとを配置し、前記２枚の負のメニスカスレンズのうちの少なくとも１面に非球面を形成して構成し、前記第２群光学系は、物体側から、順次、正レンズと負レンズの接合レンズと、正レンズと、正レンズとを配置し、最も物体側の正レンズの物体側の面に非球面を形成して構成し、前記第３群光学系は、非球面を含まない１枚の正レンズで構成する。
【００２０】
すなわち、この構成は、典型的には、上述したタイプの可変焦点距離レンズにおいて、前記第１群光学系は、物体側から、順次、負のメニスカスレンズと、負のメニスカスレンズと、正レンズとを配置して構成し、前記第２群光学系は、物体側から、順次、正レンズと負レンズの接合レンズと、正レンズと、正レンズとを配置して構成し、前記第３群光学系は、１枚の正レンズで構成する。さらに、前記第１群光学系における負のメニスカスレンズの少なくとも１面と、前記第２群光学系における最も物体側の面に非球面を形成するとともに、前記第３群光学系を球面レンズのみで構成する。
このとき、前記第３群光学系の正レンズをメニスカス形状とすることで像面の補正を容易に行うことが可能となる。
また、前記第３群光学系の前記正レンズの物体側の面の曲率半径をＲ１とし、そして前記第３群光学系の前記正レンズの像側の面の曲率半径をＲ２とすると、
−０．７２６≦｛（Ｒ１−Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）｝≦−０．６９４ （１）
の条件のもとで特に良好な補正が可能である。この条件式（１）の下限値に満たない場合には周辺像面がプラス側、つまり物体から離れる方向、に倒れ、上限値を超えると周辺像面はマイナス側に倒れてしまう。
【００２１】
また、広角端における前記第２群光学系と前記第３群光学系との間の距離をＤ２３ｗとし、広角端における全系の焦点距離をｆｗとし、そして前記第３群光学系の焦点距離をｆ３とすると、
１．５＜｛（Ｄ２３ｗ×ｆ３）／ｆｗ２｝＜２．５ …（２）
の条件のもとでは全長の増大を最小限に抑えつつ最短撮影距離の短縮化を図るとともに、良好な収差補正を可能にしている。この条件式（２）の上限値を超えるとペッツバール和の増大と負の歪曲収差の増大により良好な画像を得ることが困難になり、下限値に満たないと前記第２群光学系と前記第３群光学系との間隔を確保するためには、前記第３群光学系の屈折力が強くなり過ぎて収差補正が困難になる。
上述したような可変焦点距離レンズを光学系として用いて、撮影レンズユニットを構成すれば、諸収差を良好に補正し得るとともに、最短撮影距離が短くて撮影範囲を広くとることができ、しかも低コストでコンパクトな構成の撮影レンズユニットとすることが可能となる。
【００２２】
また、上述したような可変焦点距離レンズを撮影用光学系として用いて、カメラを構成すれば、諸収差を良好に補正し得るとともに、最短撮影距離が短くて撮影範囲を広くとることができ、しかも低コストでコンパクトなカメラとすることが可能となる。
同様に、上述したような可変焦点距離レンズをカメラ機能部の撮影用光学系として用いて、携帯情報端末装置を構成すれば、諸収差を良好に補正し得るとともに、最短撮影距離が短くて撮影範囲を広くとることができ、しかも低コストでコンパクトな携帯情報端末装置とすることが可能となる。
【００２３】
【実施例】
次に、上述した本発明の実施の形態に基づく、具体的な実施例を詳細に説明する。以下に述べる第１および第２の実施例は、第１および第２の実施の形態でもあり、同時に本発明に係る可変焦点距離レンズの具体的数値例による具体的構成の実施例であり、第３の実施例は、第１および第２の実施例に示されるような可変焦点距離レンズを用いた本発明に係る撮影レンズユニットを撮影用光学系に採用した本発明に係るカメラまたは携帯情報端末装置の実施の形態である。
本発明に係る可変焦点距離レンズを示す第１および第２の実施例においては、可変焦点距離レンズの構成およびその具体的な数値例を示している。
第１および第２の実施例の各々においては、収差は充分に補正されている。本発明のように可変焦点距離レンズを構成することによって、充分な小型化を達成しながら非常に良好な結像性能を確保し得ることは、これら第１および第２の実施例から明らかとなるであろう。
以下の第１および第２の実施の形態に関連する説明においては、次のような各種記号を用いている。
非球面は、光軸からの高さをＨとするとき、面頂点から光軸方向の変位量をＳ、曲率半径をＲ、そして非球面係数をＡ２ｉとして。次式で定義される。
【００２４】
【数１】
【００２５】
〔第１の実施例〕
図１、図２および図３は、本発明の第１の実施例に係る可変焦点距離レンズの光学系のそれぞれ単焦点距離端つまり広角端、中間焦点距離および長焦点距離端つまり望遠端における構成を示している。
図１〜図３に示す可変焦点距離レンズは、第１レンズＥ１、第２レンズＥ２、第３レンズＥ３、第４レンズＥ４、第５レンズＥ５、第６レンズＥ６、第７レンズＥ７、第８レンズＥ８、絞りＦＡおよび光学フィルタＯＦを具備している。この場合、第１レンズＥ１〜第３レンズＥ３は、第１群光学系Ｇ１を構成し、第４レンズＥ４〜第７レンズＥ７は、第２群光学系Ｇ２を構成し、第８レンズＥ８は、第３群光学系Ｇ３を構成しており、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては各群毎に一体的に動作する。また、図１〜図３には、各光学面の面番号も示している。
【００２６】
図１〜図３において、例えば被写体等の物体側から、順次、第１レンズＥ１、第２レンズＥ２、第３レンズＥ３、絞りＦＡ、第４レンズＥ４、第５レンズＥ５、第６レンズＥ６、第７レンズＥ７、第８レンズＥ８および光学フィルタＯＦの順で配列されており、各種の光学フィルタリング機能を有する光学フィルタＯＦの背後に結像される。
第１レンズＥ１は、物体側に凸に形成された負メニスカスレンズ、第２レンズＥ２は、物体側に凸に形成された負メニスカスレンズ、そして第３レンズＥ３は、物体側に凸面を向けた平凸レンズからなる正レンズであり、これら第１レンズＥ１〜第３レンズＥ３により構成する第１群光学系Ｇ１は、全体として負の屈折力を呈する。第４レンズＥ４は、物体側に強い凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズであり、例えばガラスレンズからなるその物体側面に樹脂材料を成型添設して非球面を形成したハイブリッド非球面レンズである。第５レンズＥ５は、像側に強い凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズであり、これら第４レンズＥ４および第５レンズＥ５は、順次密接して貼り合わせられて一体に接合され、（２枚）接合レンズを形成している。第６レンズＥ６は、両凸レンズからなる正レンズであり、そして第７レンズＥ７は、像側に強い凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズである。これら３群４枚構成の第４レンズＥ４〜第７レンズＥ７により構成する第２群光学系Ｇ２は、全体として正の屈折力を呈する。第２群光学系Ｇ２の物体側に配置された絞りＦＡは、第２群光学系Ｇ２と一体に動作する。第８レンズＥ８は、物体側に凸に形成された正メニスカスレンズであり、この第８レンズＥ８のみにより構成する第３群光学系Ｇ３は、正の屈折力を呈する。
【００２７】
広角端（短焦点端）から望遠端（長焦点端）への焦点距離変化に際しては、第１群光学系Ｇ１は物体側へ凹の軌跡を描くように移動し、そして第２群光学系Ｇ２は物体側へ単調に移動する。無限遠から近距離の物体への合焦は、第３群光学系Ｇ３を光軸上で物体側へ移動させて行なう。最も像側に配置されている平行平板からなる光学フィルタＯＦは、水晶ローパスフィルタや赤外カットフィルタ等のフィルタ類である。焦点距離変化に伴う各群の移動により、各群間の可変間隔、すなわち、第１群光学系Ｇ１の最も像側の面、つまり第３レンズＥ３の像側の面（面番号６）、と第２群光学系Ｇ２に一体化された絞りＦＡの物体側の面（面番号７）との間隔Ｄ１２、第２群光学系Ｇ２の最も像側の面、つまり第７レンズＥ７の像側の面（面番号１５）と第３群光学系Ｇ３の最も物体側の面、つまり第８レンズＥ８の物体側の面（面番号１６）との間隔Ｄ２３および第３群光学系Ｇ３の最も像側の面、つまり第８レンズＥ８の像側の面（面番号１７）と光学フィルタＯＦの物体側の面（面番号１８）との間隔Ｄ３Ｆが変化する。
【００２８】
この第１の実施例においては、広角側から望遠側への焦点距離変化に伴って、
全系の焦点距離：４．３３〜１２．２２ｍｍ
Ｆナンバ：２．６９〜４．５３
半画角：４０°〜１６°
と変化する。各光学面の特性は、次表の通りである。
【００２９】
【表１】
光学特性
【００３０】
表１において面番号にアスタリスク「＊」を付した第４面および第８面の各光学面が非球面であり、各非球面の（３）式におけるパラメータは、次表の通りである。
【００３１】
【表２】
非球面係数
【００３２】
第１群光学系Ｇ１と第２群光学系Ｇ２に一体化された絞りＦＡとの間の間隔Ｄ１２、第２群光学系Ｇ２と第３群光学系Ｇ３との間の間隔Ｄ２３、そして第３群光学系Ｇ３と光学フィルタＯＦとの間の間隔Ｄ３Ｆは、焦点距離変化に際して次表のように変化する。
【００３３】
【表３】
可変間隔
【００３４】
また、この第１の実施例における先に述べた条件式（１）に係る｛（Ｒ１−Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）｝および条件式（２）に係る｛（Ｄ２３ｗ×ｆ３）／ｆｗ２｝の各数値は、次の通りとなる。
条件式数値
（１）式＝−０．７２６
（２）式＝２．２３
したがって、この第１の実施例における先に述べた本発明の各条件式に係る数値は、いずれも各条件式の範囲内である。
【００３５】
図４〜図６は、上述した第１の実施例に係る図１〜図３に示した可変焦点距離レンズおける各収差の収差曲線図を示しており、図４は、広角端における収差曲線図、図５は、中間焦点距離における収差曲線図、そして図６は、望遠端における収差曲線図である。各収差曲線図中、球面収差図における破線は正弦条件をあらわし、非点収差図における実線はサジタル、破線はメリディオナルをあらわしている。
これらの図４〜図６の収差曲線図によれば、上述した本発明の第１の実施例に係る図１〜図３に示した構成の可変焦点距離レンズにより、収差は良好に補正されあるいは抑制されていることがわかる。
このようにすれば、負−正−正の３群の可変焦点距離レンズにおいて、諸収差の良好な補正が可能で、最短撮影距離が短く撮影範囲が広い、そしてコンパクトな撮影レンズを実現することができる。また、従来は、非球面レンズを用いていた第３群光学系を球面レンズで構成することができるため、製造コストを低く抑えることができるという利点もある。
〔第２の実施例〕
図７、図８および図９は、本発明の第２の実施例（第２の実施の形態でもある）に係る可変焦点距離レンズの光学系のそれぞれ単焦点距離端つまり広角端、中間焦点距離および長焦点距離端つまり望遠端における構成を示している。
図７〜図９に示す可変焦点距離レンズは、第１レンズＥ１、第２レンズＥ２、第３レンズＥ３、第４レンズＥ４、第５レンズＥ５、第６レンズＥ６、第７レンズＥ７、第８レンズＥ８、絞りＦＡおよび光学フィルタＯＦを具備している。この場合、第１レンズＥ１〜第３レンズＥ３は、第１群光学系Ｇ１を構成し、第４レンズＥ４〜第７レンズＥ７は、第２群光学系Ｇ２を構成し、第８レンズＥ８は、第３群光学系Ｇ３を構成しており、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては各群毎に一体的に動作する。また、図７〜図９には、各光学面の面番号も示している。なお、図７〜図９に対する各参照符号は、参照符号の桁数の増大による説明の煩雑化を避けるため、実施例毎に独立に用いており、そのため図７〜図９において図１〜図３と共通の参照符号を付していてもそれらは第１の実施例とはかならずしも共通の構成ではない。
【００３６】
図７〜図９において、例えば被写体等の物体側から、順次、第１レンズＥ１、第２レンズＥ２、第３レンズＥ３、絞りＦＡ、第４レンズＥ４、第５レンズＥ５、第６レンズＥ６、第７レンズＥ７、第８レンズＥ８および光学フィルタＯＦの順で配列されており、各種の光学フィルタリング機能を有する光学フィルタＯＦの背後に結像される。
第１レンズＥ１は、物体側に凸に形成された負メニスカスレンズ、第２レンズＥ２は、物体側に凸に形成された負メニスカスレンズ、そして第３レンズＥ３は、物体側に凸面を向けた平凸レンズからなる正レンズであり、これら第１レンズＥ１〜第３レンズＥ３により構成する第１群光学系Ｇ１は、全体として負の屈折力を呈する。第４レンズＥ４は、物体側に強い凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズであり、この場合も、例えばガラスレンズからなるその物体側面に樹脂材料を成型添設して非球面を形成したハイブリッド非球面レンズである。第５レンズＥ５は、像側に強い凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズであり、これら第４レンズＥ４および第５レンズＥ５は、順次密接して貼り合わせられて一体に接合され、（２枚）接合レンズを形成している。
【００３７】
第６レンズＥ６は、両凸レンズからなる正レンズであり、そして第７レンズＥ７は、像側に強い凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズである。これら３群４枚構成の第４レンズＥ４〜第７レンズＥ７により構成する第２群光学系Ｇ２は、全体として正の屈折力を呈する。第２群光学系Ｇ２の物体側に配置された絞りＦＡは、第２群光学系Ｇ２と一体に動作する。第８レンズＥ８は、物体側に凸に形成された正メニスカスレンズであり、この第８レンズＥ８のみにより構成する第３群光学系Ｇ３は、正の屈折力を呈する。
広角端から望遠端への焦点距離変化に際しては、第１群光学系Ｇ１は物体側へ凹の軌跡を描くように移動し、そして第２群光学系Ｇ２は物体側へ単調に移動する。無限遠から近距離の物体への合焦は、第３群光学系Ｇ３を光軸上で物体側へ移動させて行なう。最も像側に配置されている平行平板からなる光学フィルタＯＦは、水晶ローパスフィルタや赤外カットフィルタ等のフィルタ類である。焦点距離変化に伴う各群の移動により、各群間の可変間隔、すなわち、第１群光学系Ｇ１の最も像側の面、つまり第３レンズＥ３の像側の面（面番号６）、と第２群光学系Ｇ２に一体化された絞りＦＡの物体側の面（面番号７）との間隔Ｄ１２、第２群光学系Ｇ２の最も像側の面、つまり第７レンズＥ７の像側の面（面番号１５）と第３群光学系Ｇ３の最も物体側の面、つまり第８レンズＥ８の物体側の面（面番号１６）との間隔Ｄ２３および第３群光学系Ｇ３の最も像側の面、つまり第８レンズＥ８の像側の面（面番号１７）と光学フィルタＯＦの物体側の面（面番号１８）との間隔Ｄ３Ｆが変化する。
【００３８】
この第２の実施例においては、広角側から望遠側への焦点距離変化に伴って、
全系の焦点距離：４．３３〜１２．２２ｍｍ
Ｆナンバ：２．６４〜４．４６
半画角：４０°〜１６°
と変化する。各光学面の特性は、次表の通りである。
【００３９】
【表４】
光学特性
【００４０】
表４において面番号にアスタリスク「＊」を付した第４面および第８面の各光学面が非球面であり、各非球面の（３）式におけるパラメータは次表の通りである。
【００４１】
【表５】
非球面係数
【００４２】
第１群光学系Ｇ１と第２群光学系Ｇ２に一体化された絞りＦＡとの間の間隔Ｄ１２、第２群光学系Ｇ２と第３群光学系Ｇ３との間の間隔Ｄ２３、そして第３群光学系Ｇ３と光学フィルタＯＦとの間の間隔Ｄ３Ｆは、焦点距離変化に際して次表のように変化する。
【００４３】
【表６】
可変間隔
【００４４】
また、この第２の実施例における先に述べた条件式（１）に係る｛（Ｒ１−Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）｝および条件式（２）に係る｛（Ｄ２３ｗ×ｆ３）／ｆｗ２｝の各数値は、次の通りとなる。
【００４５】
条件式数値
（１）式＝−０．６９４
（２）式＝ １．９６
したがって、この第２の実施例における先に述べた本発明の各条件式に係る数値は、いずれも各条件式の範囲内である。
図１０〜図１２は、上述した第２の実施例に係る図７〜図９に示した可変焦点距離レンズおける各収差の収差曲線図を示しており、図１０は、広角端における収差曲線図、図１１は、中間焦点距離における収差曲線図、そして図１２は、望遠端における収差曲線図である。
これらの図１０〜図１２の収差曲線図によれば、上述した本発明の第２の実施例に係る図７〜図９に示した構成の可変焦点距離レンズによっても、収差は良好に補正されあるいは抑制されていることがわかる。
【００４６】
〔第３の実施の形態〕
次に、上述した第１および第２の実施例に示されたような本発明に係る可変焦点距離レンズをズームレンズとして用いて構成した撮影レンズユニットを撮影光学系として採用してカメラを構成した本発明の第３の実施の形態について図１３を参照して説明する。図１３は、撮影者側である背面側から見たカメラの外観を示す斜視図である。なお、ここでは、カメラについて説明しているが、いわゆるＰＤＡ（personal data assistant）や携帯電話機等の携帯情報端末装置にカメラ機能を組み込んだものが、近年登場している。このような携帯情報端末装置も外観は若干異にするもののカメラと実質的に全く同様の機能・構成を含んでおり、このような携帯情報端末装置に本発明に係る可変焦点距離レンズを採用してもよい。
図１３に示すように、カメラは、撮影レンズユニット１０１、シャッタボタン１０２、ズームボタン１０３、光学ファインダ１０４、液晶表示部１０５、液晶モニタ１０６およびメインスイッチ１０７等を備えている。
【００４７】
カメラは、撮影レンズユニット１０１とＣＣＤ（電荷結合素子）撮像素子等のエリアセンサとしての受光素子（図示していない）を有しており、撮影光学系である撮影レンズユニット１０１によって形成される撮影対象となる物体、つまり被写体、の像を受光素子によって読み取るように構成されている。この撮影レンズユニット１０１としては、第１および第２の実施例において説明したような本発明に係る可変焦点距離レンズを用いる。
受光素子の出力は、中央処理装置（ＣＰＵ）（図示されていない）によって制御される信号処理装置（図示されていない）によって処理され、ディジタル画像情報に変換される。信号処理装置によってディジタル化された画像情報は、やはり中央演算装置によって制御される画像処理装置（図示されていない）において所定の画像処理が施された後、不揮発性メモリ等の半導体メモリ（図示されていない）に記録される。この場合、半導体メモリは、メモリカードスロット等に装填されたメモリカードでもよく、カメラ本体に内蔵された半導体メモリでもよい。液晶モニタ１０６には、撮影中の画像を電子ファインダとして表示することもできるし、半導体メモリに記録されている画像を表示することもできる。また、半導体メモリに記録した画像は、通信カードスロット等に装填した通信カード等を介して外部へ送信することも可能である。
【００４８】
撮影レンズユニット１０１は、カメラの携帯時には沈胴状態にあってカメラのボディー内に埋没しており、ユーザがメインスイッチ１０７を操作して電源を投入すると、図示のように鏡胴が繰り出され、カメラのボディーから突出する構成とする。このとき、撮影レンズユニット１０１の鏡胴の内部では、可変焦点距離レンズを構成する各群の光学系は、例えば短焦点端の配置となっており、ズームボタン１０３を操作することによって、各群光学系の配置が変更されて、長焦点端への変倍動作を行うことができる。なお、望ましくは、光学ファインダ１０４も撮影レンズユニット１０１の画角の変化に連動して変倍する。
多くの場合、シャッタボタン１０２の半押し操作により、フォーカシングがなされる。本発明に係る負−正−正の３群で構成される可変焦点距離レンズ（請求項１〜請求５で定義され、あるいは第１および第２の実施例に示された可変焦点距離レンズ）におけるフォーカシングは、この場合、第３群光学系Ｇ３の移動によって行うことができる。シャッタボタン１０２をさらに押し込み全押し状態とすると撮影が行なわれ、その後に上述した通りの処理がなされる。
【００４９】
上述のようなカメラまたは携帯情報端末装置には、既に述べた通り、第１および第２の実施例に示されたような可変焦点距離レンズを撮影光学系として使用することができる。したがって、３００万画素〜５００万画素クラスまたはそれ以上の画素数の受光素子を使用した高画質で小型のカメラまたは携帯情報端末装置を達成することが可能となる。この場合、携帯情報端末装置では、高画質な画像を撮影し、その画像を外部へ送信することもできる。
【００５０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、物体側から、順次、負の屈折力をもつ第１群光学系と、正の屈折力をもつ第２群光学系と、正の屈折力をもつ第３群光学系とを配置して、前記第２群光学系の物体側に該第２群光学系と一体に移動する絞りを有してなり、前記各群光学系の相対間隔を変化させることにより焦点距離を変化させる可変焦点距離レンズにおいて、小型で、且つ広画角および高性能を得ることを可能として、しかも低コストで、前記第３群光学系の光軸上での移動による焦点合わせを可能とする可変焦点距離レンズ、レンズユニット、カメラおよび携帯情報端末装置を提供することができる。
【００５１】
すなわち、本発明の請求項１の可変焦点距離レンズによれば、物体側から、順次、負の屈折力をもつ第１群光学系と、正の屈折力をもつ第２群光学系と、正の屈折力をもつ第３群光学系とを配置して、前記第２群光学系の物体側に該第２群光学系と一体に移動する絞りを有してなり、前記各群光学系の相対間隔を変化させることにより焦点距離を変化させるとともに、焦点合わせのために前記第３群光学系を光軸上で移動させる可変焦点距離レンズであって、
前記第１群光学系は、物体側から、順次、負のメニスカスレンズと、負のメニスカスレンズと、正レンズとを配置し、前記２枚の負のメニスカスレンズのうちの少なくとも１面に非球面を形成してなり、
前記第２群光学系は、物体側から、順次、正レンズと負レンズの接合レンズと、正レンズと、正レンズとを配置し、最も物体側の正レンズの物体側の面に非球面を形成してなり、前記第３群光学系は、非球面を含まない１枚の正のメニスカスレンズからなり、
前記第３群光学系の前記正のメニスカスレンズの物体側の面の曲率半径をＲ１とし、そして前記第３群光学系の前記正のメニスカスレンズの像側の面の曲率半径をＲ２として、
条件式：
−０．７２６≦｛（Ｒ１−Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）｝≦−０．６９４ （１）
を満足することにより、諸収差を良好に且つ容易に補正し得るとともに、最短撮影距離が短くて撮影範囲を広くとることができ、しかも非球面を減らして低コストでコンパクトな構成とすることが可能となる。特に、上記条件式（１）の条件のもとで特に良好な補正が可能であり、この条件式（１）の下限値に満たない場合には周辺像面がプラス側、つまり物体から離れる方向、に倒れ、上限値を超えると周辺像面はマイナス側に倒れてしまう。
【００５２】
また、本発明の請求項２の可変焦点距離レンズによれば、物体側から、順次、負の屈折力をもつ第１群光学系と、正の屈折力をもつ第２群光学系と、正の屈折力をもつ第３群光学系とを配置して、前記第２群光学系の物体側に該第２群光学系と一体に移動する絞りを有してなり、前記各群光学系の相対間隔を変化させることにより焦点距離を変化させるとともに、焦点合わせのために前記第３群光学系を光軸上で移動させる可変焦点距離レンズであって、
前記第１群光学系は、物体側から、順次、負のメニスカスレンズと、負のメニスカスレンズと、正レンズとを配置してなり、
前記第２群光学系は、物体側から、順次、正レンズと負レンズの接合レンズと、正レンズと、正レンズとを配置してなり、
前記第３群光学系は、１枚の正のメニスカスレンズからなり、
前記第１群光学系における負のメニスカスレンズの少なくとも１面と、前記第２群光学系における最も物体側の面に非球面を形成するとともに、
前記第３群光学系を球面レンズのみで構成し、
前記第３群光学系の前記正のメニスカスレンズの物体側の面の曲率半径をＲ１とし、そして前記第３群光学系の前記正のメニスカスレンズの像側の面の曲率半径をＲ２として、
条件式：
−０．７２６≦｛（Ｒ１−Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）｝≦−０．６９４ （１）
を満足することにより、諸収差を良好に且つ容易に補正し得るとともに、最短撮影距離が短くて撮影範囲を広くとることができ、しかも球面を効果的に採用して低コストでコンパクトな構成とすることが可能となる。特に、上記条件式（１）の条件のもとで特に良好な補正が可能であり、この条件式（１）の下限値に満たない場合には周辺像面がプラス側、つまり物体から離れる方向、に倒れ、上限値を超えると周辺像面はマイナス側に倒れてしまう。
【００５４】
本発明の請求項３の可変焦点距離レンズによれば、請求項１または２の可変焦点距離レンズであって、広角端における前記第２群光学系と前記第３群光学系との間の距離をＤ２３ｗとし、広角端における全系の焦点距離をｆｗとし、そして前記第３群光学系の焦点距離をｆ３として、
条件式：
１．５＜｛（Ｄ２３ｗ×ｆ３）／ｆｗ２｝＜２．５ （２）
を満足することにより、特に、全長の増大を最小限に抑えつつ最短撮影距離の短縮化を図るとともに歪曲収差その他の諸収差を良好に補正することが可能となる。
本発明の請求項４の撮影レンズユニットによれば、光学系として、請求項１〜請求項３のいずれか１項の可変焦点距離レンズを含むことにより、特に、諸収差を良好に補正し得るとともに、最短撮影距離が短くて撮影範囲を広くとることができ、しかも低コストでコンパクトな構成とすることが可能となる。
【００５５】
本発明の請求項５のカメラによれば、撮影用光学系として、請求項１〜請求項３のいずれか１項の可変焦点距離レンズを含むことにより、特に、諸収差を良好に補正し得るとともに、最短撮影距離が短くて撮影範囲を広くとることができ、しかも低コストでコンパクトな構成とすることが可能となる。
本発明の請求項６の携帯情報端末装置によれば、カメラ機能部の撮影用光学系として、請求項１〜請求項３のいずれか１項の可変焦点距離レンズを含むことにより、特に、諸収差を良好に補正し得るとともに、最短撮影距離が短くて撮影範囲を広くとることができ、しかも低コストでコンパクトな構成とすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態（第１の実施例）に係る可変焦点距離レンズの光学系の広角端における構成を模式的に示す光軸に沿った断面図を示している。
【図２】図１の可変焦点距離レンズの光学系の中間焦点距離における構成を模式的に示す光軸に沿った断面図を示している。
【図３】図１の可変焦点距離レンズの光学系の望遠端における構成を模式的に示す光軸に沿った断面図を示している。
【図４】図１〜図３に示す本発明の第１の実施例による可変焦点距離レンズの広角端における各種収差を示す収差曲線図である。
【図５】図１〜図３に示す本発明の第１の実施例による可変焦点距離レンズの中間焦点距離における各種収差を示す収差曲線図である。
【図６】図１〜図３に示す本発明の第１の実施例による可変焦点距離レンズの望遠端における各種収差を示す収差曲線図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態（第２の実施例）に係る可変焦点距離レンズの光学系の広角端における構成を模式的に示す光軸に沿った断面図を示している。
【図８】図７の可変焦点距離レンズの光学系の中間焦点距離における構成を模式的に示す光軸に沿った断面図を示している。
【図９】図７の可変焦点距離レンズの光学系の望遠端における構成を模式的に示す光軸に沿った断面図を示している。
【図１０】図７〜図９に示す本発明の第２の実施例による可変焦点距離レンズの広角端における各種収差を示す収差曲線図である。
【図１１】図７〜図９に示す本発明の第２の実施例による可変焦点距離レンズの中間焦点距離における各種収差を示す収差曲線図である。
【図１２】図７〜図９に示す本発明の第２の実施例による可変焦点距離レンズの望遠端における各種収差を示す収差曲線図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態に係るカメラの外観構成を模式的に示す撮影者側から見た斜視図である。
【符号の説明】
Ｇ１ 第１群光学系
Ｇ２ 第２群光学系
Ｇ３ 第３群光学系
Ｅ１〜Ｅ８ 第１〜第８レンズ
ＦＡ 絞り
ＯＦ 各種光学フィルタ
１０１ 撮影レンズ
１０２ シャッタボタン
１０３ ズームボタン
１０４ 光学ファインダ
１０５ 液晶表示部
１０６ 液晶モニタ
１０７ メインスイッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、いわゆる銀塩カメラを含む各種のカメラに撮影用光学系として用いられるズームレンズ等の可変焦点距離レンズの改良に係り、特に、ディジタルカメラおよびビデオカメラ等のカメラに好適な可変焦点距離レンズ、並びにそのような可変焦点距離レンズを用いる撮影レンズユニット、カメラおよび携帯情報端末装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年においては、ディジタルカメラまたは電子カメラ等と称され、被写体像を、例えばＣＣＤ（電荷結合素子）撮像素子等の固体撮像素子により撮像し、被写体の静止画像（スティル画像）または動画像（ムービー画像）の画像データを得て、フラッシュメモリに代表される不揮発性半導体メモリ等にディジタル的に記録するタイプのカメラが既に一般化しており、旧来の銀塩フィルムを用いる在来型のカメラ、すなわち銀塩カメラは、次第に過去のものとなりつつある。
このようなディジタルカメラの市場は非常に大きなものとなっており、ディジタルカメラに対するユーザの要望も多岐にわたってきている。なかんずく、高画質化と小型化は常にユーザの欲するところである。
また、この種のディジタルカメラには、小型、軽量で且つ高性能の特性を活かすべく、撮影レンズとして、ズームレンズ等の可変焦点距離レンズが使用されることが多い。ディジタルカメラに用いられるズームレンズとしては、２群または３群構成でレンズ構成枚数のあまり多くないものが用いられることが多い。被写体距離に応じた焦点合わせ、つまりピント調整に際して、複数群で構成されるズームレンズ全体を移動させるようにしたのでは、小型化のメリットが充分に活かせないばかりか、重心の移動が大きいなど操作性がよくない。そこで、複数群のうちの特定の一群のみを移動させて焦点合わせを行なう構成も用いられている。
【０００３】
例えば、ディジタルカメラ等に好適で、小型化に適するタイプのズームレンズとして、物体側から、順次、負の屈折力をもつ第１群光学系と、正の屈折力をもつ第２群光学系と、正の屈折力をもつ第３群光学系とを配置し、前記第２群光学系の物体側に該第２群光学系と一体に移動する絞りを設け、前記各群光学系の相対間隔を変化させることにより焦点距離を変化させるズームレンズにおいて、前記第１群光学系は、物体側から、順次、負メニスカスレンズと、負メニスカスレンズと、正レンズとを配置し、前記第２群光学系は、物体側から、順次、正レンズと、負レンズと、正レンズと、正レンズとを配置し、前記第３群光学系は、１枚の正レンズで構成したものがある。このようなタイプのズームレンズが、例えば、特許文献１、特許文献２および特許文献３等に開示されている。
【０００４】
特許文献１には、上述したタイプのズームレンズにおいて、第１群光学系の物体側から２枚目の負メニスカスレンズの像側面、第２群光学系の最も物体側の面、第２群光学系の最も像側の面および第３群光学系の物体側の面をそれぞれ非球面としたもの、第２群光学系の最も物体側の正レンズとそれに隣接する負レンズを接合レンズとし、第１群光学系の物体側から２枚目の負メニスカスレンズの像側面、第２群光学系の最も物体側の面、第２群光学系の最も像側の面および第３群光学系の物体側の面をそれぞれ非球面としたもの、第２群光学系の最も物体側の正レンズとそれに隣接する負レンズを接合レンズとし、第１群光学系の物体側から２枚目の負メニスカスレンズの像側面、第２群光学系の最も物体側の面および第３群光学系の物体側の面をそれぞれ非球面としたもの、第２群光学系の負レンズとそれに隣接する像側から２枚目の負レンズを接合レンズとし、第１群光学系の物体側から２枚目の負メニスカスレンズの像側面、第２群光学系の最も物体側の面、第２群光学系の最も像側の面および第３群光学系の物体側の面をそれぞれ非球面としたもの、などが示されている。
このように、特許文献１に示された構成においては、第３群光学系の正レンズに非球面を用いることによって像面の補正を行なっている。また、特許文献２および特許文献２にも類似した構成が開示されているが、いずれの構成においても第３群光学系の正レンズに非球面を用いることによって像面の補正を行なっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００３−１３１１３４号公報
【特許文献２】
特開２００３−１０７３５２号公報
【特許文献３】
特開２００３−３５８６８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、特許文献１〜特許文献３に開示されたズームレンズの構成においては、いずれも、第３群光学系に非球面を用いることにより、像面の補正を行うようにしていた。
しかしながら、第３群光学系に非球面を用いると、像面の補正には有効ではあるが、第３群光学系を焦点合わせのために光軸に沿って移動した場合に、焦点合わせによる像性能の劣化が発生する。
また、第３群光学系を焦点合わせに用いる場合には、第３群光学系の移動量を確保する必要がある。第３群光学系の移動量の確保には、第２群光学系と第３群光学系の間隔を広くする方法と、第３群光学系の屈折力を強くして第３群光学系の移動量を小さくする方法とがある。しかしながら、前者、すなわち第２群光学系と第３群光学系の間隔を広くする方法では、全長が増大してしまい、後者、すなわち第３群光学系の屈折力を強くして第３群光学系の移動量を小さくする方法では、収差補正が困難になるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、物体側から、順次、負の屈折力をもつ第１群光学系と、正の屈折力をもつ第２群光学系と、正の屈折力をもつ第３群光学系とを配置して、前記第２群光学系の物体側に該第２群光学系と一体に移動する絞りを有してなり、前記各群光学系の相対間隔を変化させることにより焦点距離を変化させる可変焦点距離レンズにおいて、コンパクトで、且つ広画角および諸収差が良好に補正し得ることを可能として、しかも低コストで、前記第３群光学系の光軸上での移動による焦点合わせを可能とする可変焦点距離レンズ、レンズユニット、カメラおよび携帯情報端末装置を提供することを目的としている。
すなわち、本発明の請求項１の目的は、特に、諸収差を容易且つ良好に補正し得るとともに、最短撮影距離が短くて撮影範囲を広くとることができ、しかも非球面を減らして低コストでコンパクトな構成とすることを可能とする可変焦点距離レンズを提供することにある。
【０００８】
また、本発明の請求項２の目的は、特に、諸収差を容易且つ良好に補正し得るとともに、最短撮影距離が短くて撮影範囲を広くとることができ、しかも球面を効果的に用いて低コストでコンパクトな構成とすることを可能とする可変焦点距離レンズを提供することにある。
本発明の請求項３の目的は、特に、全長の増大を最小限に抑えつつ最短撮影距離の短縮化を図るとともに良好な収差補正を可能とする可変焦点距離レンズを提供することにある。
【０００９】
本発明の請求項４の目的は、特に、諸収差を良好に補正し得るとともに、最短撮影距離が短くて撮影範囲を広くとることができ、しかも低コストでコンパクトな構成とすることを可能とする撮影レンズユニットを提供することにある。
本発明の請求項５の目的は、特に、諸収差を良好に補正し得るとともに、最短撮影距離が短くて撮影範囲を広くとることができ、しかも低コストでコンパクトな構成とすることを可能とするカメラを提供することにある。
本発明の請求項６の目的は、特に、諸収差を良好に補正し得るとともに、最短撮影距離が短くて撮影範囲を広くとることができ、しかも低コストでコンパクトな構成とすることを可能とする携帯情報端末装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した本発明に係る可変焦点距離レンズは、上述した目的を達成するために、
物体側から、順次、負の屈折力をもつ第１群光学系と、正の屈折力をもつ第２群光学系と、正の屈折力をもつ第３群光学系とを配置して、前記第２群光学系の物体側に該第２群光学系と一体に移動する絞りを有してなり、前記各群光学系の相対間隔を変化させることにより焦点距離を変化させるとともに、焦点合わせのために前記第３群光学系を光軸上で移動させる可変焦点距離レンズにおいて、
前記第１群光学系は、物体側から、順次、負のメニスカスレンズと、負のメニスカスレンズと、正レンズとを配置し、前記２枚の負のメニスカスレンズのうちの少なくとも１面に非球面を形成してなり、
前記第２群光学系は、物体側から、順次、正レンズと負レンズの接合レンズと、正レンズと、正レンズとを配置し、最も物体側の正レンズの物体側の面に非球面を形成してなり、前記第３群光学系は、非球面を含まない１枚の正のメニスカスレンズからなり、
前記第３群光学系の前記正のメニスカスレンズの物体側の面の曲率半径をＲ１とし、そして前記第３群光学系の前記正のメニスカスレンズの像側の面の曲率半径をＲ２として、
条件式：
−０．７２６≦｛（Ｒ１−Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）｝≦−０．６９４ （１）
を満足する
ことを特徴としている。
【００１１】
請求項２に記載した本発明に係る可変焦点距離レンズは、上述した目的を達成するために、
物体側から、順次、負の屈折力をもつ第１群光学系と、正の屈折力をもつ第２群光学系と、正の屈折力をもつ第３群光学系とを配置して、前記第２群光学系の物体側に該第２群光学系と一体に移動する絞りを有してなり、前記各群光学系の相対間隔を変化させることにより焦点距離を変化させるとともに、焦点合わせのために前記第３群光学系を光軸上で移動させる可変焦点距離レンズにおいて、
前記第１群光学系は、物体側から、順次、負のメニスカスレンズと、負のメニスカスレンズと、正レンズとを配置してなり、
前記第２群光学系は、物体側から、順次、正レンズと負レンズの接合レンズと、正レンズと、正レンズとを配置してなり、
前記第３群光学系は、１枚の正のメニスカスレンズからなり、
前記第１群光学系における負のメニスカスレンズの少なくとも１面と、前記第２群光学系における最も物体側の面に非球面を形成するとともに、
前記第３群光学系を球面レンズのみで構成し、
前記第３群光学系の前記正のメニスカスレンズの物体側の面の曲率半径をＲ１とし、そして前記第３群光学系の前記正のメニスカスレンズの像側の面の曲率半径をＲ２として、
条件式：
−０．７２６≦｛（Ｒ１−Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）｝≦−０．６９４ （１）
を満足する
ことを特徴としている。
【００１３】
請求項３に記載した本発明に係る可変焦点距離レンズは、請求項１または２の可変焦点距離レンズであって、
広角端における前記第２群光学系と前記第３群光学系との間の距離をＤ２３ｗとし、広角端における全系の焦点距離をｆｗとし、そして前記第３群光学系の焦点距離をｆ３として、
条件式：
１．５＜｛（Ｄ２３ｗ×ｆ３）／ｆｗ２｝＜２．５ （２）
を満足することを特徴としている。
請求項４に記載した本発明に係る撮影レンズユニットは、光学系として、請求項１〜請求項３のいずれか１項の可変焦点距離レンズを含むことを特徴としている。
請求項５に記載した本発明に係るカメラは、撮影用光学系として、請求項１〜請求項３のいずれか１項の可変焦点距離レンズを含むことを特徴としている。
請求項６に記載した本発明に係る携帯情報端末装置は、カメラ機能部の撮影用光学系として、請求項１〜請求項３のいずれか１項の可変焦点距離レンズを含むことを特徴としている。
【００１４】
【作用】
すなわち、本発明の請求項１による可変焦点距離レンズは、物体側から、順次、負の屈折力をもつ第１群光学系と、正の屈折力をもつ第２群光学系と、正の屈折力をもつ第３群光学系とを配置して、前記第２群光学系の物体側に該第２群光学系と一体に移動する絞りを有してなり、前記各群光学系の相対間隔を変化させることにより焦点距離を変化させるとともに、焦点合わせのために前記第３群光学系を光軸上で移動させる可変焦点距離レンズにおいて、
前記第１群光学系は、物体側から、順次、負のメニスカスレンズと、負のメニスカスレンズと、正レンズとを配置し、前記２枚の負のメニスカスレンズのうちの少なくとも１面に非球面を形成してなり、
前記第２群光学系は、物体側から、順次、正レンズと負レンズの接合レンズと、正レンズと、正レンズとを配置し、最も物体側の正レンズの物体側の面に非球面を形成してなり、前記第３群光学系は、非球面を含まない１枚の正のメニスカスレンズからなり、
前記第３群光学系の前記正のメニスカスレンズの物体側の面の曲率半径をＲ１とし、そして前記第３群光学系の前記正のメニスカスレンズの像側の面の曲率半径をＲ２として、
条件式：
−０．７２６≦｛（Ｒ１−Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）｝≦−０．６９４ （１）
を満足する。
このような構成により、諸収差を容易且つ良好に補正し得るとともに、最短撮影距離が短くて撮影範囲を広くとることができ、しかも非球面を減らして低コストでコンパクトな構成とすることが可能となる。特に、上記条件式（１）の条件のもとで特に良好な補正が可能であり、この条件式（１）の下限値に満たない場合には周辺像面がプラス側、つまり物体から離れる方向、に倒れ、上限値を超えると周辺像面はマイナス側に倒れてしまう。
【００１５】
また、本発明の請求項２による可変焦点距離レンズは、物体側から、順次、負の屈折力をもつ第１群光学系と、正の屈折力をもつ第２群光学系と、正の屈折力をもつ第３群光学系とを配置して、前記第２群光学系の物体側に該第２群光学系と一体に移動する絞りを有してなり、前記各群光学系の相対間隔を変化させることにより焦点距離を変化させるとともに、焦点合わせのために前記第３群光学系を光軸上で移動させる可変焦点距離レンズにおいて、
前記第１群光学系は、物体側から、順次、負のメニスカスレンズと、負のメニスカスレンズと、正レンズとを配置してなり、
前記第２群光学系は、物体側から、順次、正レンズと負レンズの接合レンズと、正レンズと、正レンズとを配置してなり、
前記第３群光学系は、１枚の正のメニスカスレンズからなり、
前記第１群光学系における負のメニスカスレンズの少なくとも１面と、前記第２群光学系における最も物体側の面に非球面を形成するとともに、
前記第３群光学系を球面レンズのみで構成し、
前記第３群光学系の前記正のメニスカスレンズの物体側の面の曲率半径をＲ１とし、そして前記第３群光学系の前記正のメニスカスレンズの像側の面の曲率半径をＲ２として、
条件式：
−０．７２６≦｛（Ｒ１−Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）｝≦−０．６９４ （１）
を満足する。
このような構成により、諸収差を容易且つ良好に補正し得るとともに、最短撮影距離が短くて撮影範囲を広くとることができ、しかも球面を効果的に採用して低コストでコンパクトな構成とすることが可能となる。特に、上記条件式（１）の条件のもとで特に良好な補正が可能であり、この条件式（１）の下限値に満たない場合には周辺像面がプラス側、つまり物体から離れる方向、に倒れ、上限値を超えると周辺像面はマイナス側に倒れてしまう。
【００１７】
本発明の請求項３による可変焦点距離レンズは、請求項１または２の可変焦点距離レンズであって、
広角端における前記第２群光学系と前記第３群光学系との間の距離をＤ２３ｗとし、広角端における全系の焦点距離をｆｗとし、そして前記第３群光学系の焦点距離をｆ３として、
条件式：
１．５＜｛（Ｄ２３ｗ×ｆ３）／ｆｗ２｝＜２．５ （２）
を満足する。
このような構成により、特に、全長の増大を最小限に抑えつつ最短撮影距離の短縮化を図るとともに良好な収差補正を行なうことが可能となる。
本発明の請求項４による撮影レンズユニットは、光学系として、請求項１〜請求項３のいずれか１項の可変焦点距離レンズを含む。
このような構成により、特に、諸収差を良好に補正し得るとともに、最短撮影距離が短くて撮影範囲を広くとることができ、しかも低コストでコンパクトな構成とすることが可能となる。
【００１８】
本発明の請求項５によるカメラは、撮影用光学系として、請求項１〜請求項３のいずれか１項の可変焦点距離レンズを含む。
このような構成により、特に、諸収差を良好に補正し得るとともに、最短撮影距離が短くて撮影範囲を広くとることができ、しかも低コストでコンパクトな構成とすることが可能となる。
本発明の請求項６による携帯情報端末装置は、カメラ機能部の撮影用光学系として、請求項１〜請求項３のいずれか１項の可変焦点距離レンズを含む。
このような構成により、特に、諸収差を良好に補正し得るとともに、最短撮影距離が短くて撮影範囲を広くとることができ、しかも低コストでコンパクトな構成とすることが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に基づき、図面を参照して本発明の可変焦点距離レンズ、撮影レンズユニット、カメラおよび携帯情報端末装置を詳細に説明する。具体的な実施例について説明する前に、まず、本発明の原理的な実施の形態について説明する。
本発明に係る可変焦点距離レンズは、一般的にはズームレンズであるが、物体側から、順次、負の屈折力をもつ第１群光学系と、正の屈折力をもつ第２群光学系と、正の屈折力をもつ第３群光学系とを配置して、前記第２群光学系の物体側に該第２群光学系と一体に移動する絞りを有してなり、前記各群光学系の相対間隔を変化させることにより焦点距離を変化させるとともに、焦点合わせのために前記第３群光学系を光軸上で移動させるタイプの可変焦点距離レンズである。このタイプの可変焦点距離レンズにおいて、前記第１群光学系は、物体側から、順次、負のメニスカスレンズと、負のメニスカスレンズと、正レンズとを配置し、前記２枚の負のメニスカスレンズのうちの少なくとも１面に非球面を形成して構成し、前記第２群光学系は、物体側から、順次、正レンズと負レンズの接合レンズと、正レンズと、正レンズとを配置し、最も物体側の正レンズの物体側の面に非球面を形成して構成し、前記第３群光学系は、非球面を含まない１枚の正レンズで構成する。
【００２０】
すなわち、この構成は、典型的には、上述したタイプの可変焦点距離レンズにおいて、前記第１群光学系は、物体側から、順次、負のメニスカスレンズと、負のメニスカスレンズと、正レンズとを配置して構成し、前記第２群光学系は、物体側から、順次、正レンズと負レンズの接合レンズと、正レンズと、正レンズとを配置して構成し、前記第３群光学系は、１枚の正レンズで構成する。さらに、前記第１群光学系における負のメニスカスレンズの少なくとも１面と、前記第２群光学系における最も物体側の面に非球面を形成するとともに、前記第３群光学系を球面レンズのみで構成する。
このとき、前記第３群光学系の正レンズをメニスカス形状とすることで像面の補正を容易に行うことが可能となる。
また、前記第３群光学系の前記正レンズの物体側の面の曲率半径をＲ１とし、そして前記第３群光学系の前記正レンズの像側の面の曲率半径をＲ２とすると、
−０．７２６≦｛（Ｒ１−Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）｝≦−０．６９４ （１）
の条件のもとで特に良好な補正が可能である。この条件式（１）の下限値に満たない場合には周辺像面がプラス側、つまり物体から離れる方向、に倒れ、上限値を超えると周辺像面はマイナス側に倒れてしまう。
【００２１】
また、広角端における前記第２群光学系と前記第３群光学系との間の距離をＤ２３ｗとし、広角端における全系の焦点距離をｆｗとし、そして前記第３群光学系の焦点距離をｆ３とすると、
１．５＜｛（Ｄ２３ｗ×ｆ３）／ｆｗ２｝＜２．５ …（２）
の条件のもとでは全長の増大を最小限に抑えつつ最短撮影距離の短縮化を図るとともに、良好な収差補正を可能にしている。この条件式（２）の上限値を超えるとペッツバール和の増大と負の歪曲収差の増大により良好な画像を得ることが困難になり、下限値に満たないと前記第２群光学系と前記第３群光学系との間隔を確保するためには、前記第３群光学系の屈折力が強くなり過ぎて収差補正が困難になる。
上述したような可変焦点距離レンズを光学系として用いて、撮影レンズユニットを構成すれば、諸収差を良好に補正し得るとともに、最短撮影距離が短くて撮影範囲を広くとることができ、しかも低コストでコンパクトな構成の撮影レンズユニットとすることが可能となる。
【００２２】
また、上述したような可変焦点距離レンズを撮影用光学系として用いて、カメラを構成すれば、諸収差を良好に補正し得るとともに、最短撮影距離が短くて撮影範囲を広くとることができ、しかも低コストでコンパクトなカメラとすることが可能となる。
同様に、上述したような可変焦点距離レンズをカメラ機能部の撮影用光学系として用いて、携帯情報端末装置を構成すれば、諸収差を良好に補正し得るとともに、最短撮影距離が短くて撮影範囲を広くとることができ、しかも低コストでコンパクトな携帯情報端末装置とすることが可能となる。
【００２３】
【実施例】
次に、上述した本発明の実施の形態に基づく、具体的な実施例を詳細に説明する。以下に述べる第１および第２の実施例は、第１および第２の実施の形態でもあり、同時に本発明に係る可変焦点距離レンズの具体的数値例による具体的構成の実施例であり、第３の実施例は、第１および第２の実施例に示されるような可変焦点距離レンズを用いた本発明に係る撮影レンズユニットを撮影用光学系に採用した本発明に係るカメラまたは携帯情報端末装置の実施の形態である。
本発明に係る可変焦点距離レンズを示す第１および第２の実施例においては、可変焦点距離レンズの構成およびその具体的な数値例を示している。
第１および第２の実施例の各々においては、収差は充分に補正されている。本発明のように可変焦点距離レンズを構成することによって、充分な小型化を達成しながら非常に良好な結像性能を確保し得ることは、これら第１および第２の実施例から明らかとなるであろう。
以下の第１および第２の実施の形態に関連する説明においては、次のような各種記号を用いている。
非球面は、光軸からの高さをＨとするとき、面頂点から光軸方向の変位量をＳ、曲率半径をＲ、そして非球面係数をＡ２ｉとして。次式で定義される。
【００２４】
【数１】
〔第１の実施例〕
図１、図２および図３は、本発明の第１の実施例に係る可変焦点距離レンズの光学系のそれぞれ単焦点距離端つまり広角端、中間焦点距離および長焦点距離端つまり望遠端における構成を示している。
図１〜図３に示す可変焦点距離レンズは、第１レンズＥ１、第２レンズＥ２、第３レンズＥ３、第４レンズＥ４、第５レンズＥ５、第６レンズＥ６、第７レンズＥ７、第８レンズＥ８、絞りＦＡおよび光学フィルタＯＦを具備している。この場合、第１レンズＥ１〜第３レンズＥ３は、第１群光学系Ｇ１を構成し、第４レンズＥ４〜第７レンズＥ７は、第２群光学系Ｇ２を構成し、第８レンズＥ８は、第３群光学系Ｇ３を構成しており、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては各群毎に一体的に動作する。また、図１〜図３には、各光学面の面番号も示している。
【００２６】
図１〜図３において、例えば被写体等の物体側から、順次、第１レンズＥ１、第２レンズＥ２、第３レンズＥ３、絞りＦＡ、第４レンズＥ４、第５レンズＥ５、第６レンズＥ６、第７レンズＥ７、第８レンズＥ８および光学フィルタＯＦの順で配列されており、各種の光学フィルタリング機能を有する光学フィルタＯＦの背後に結像される。
第１レンズＥ１は、物体側に凸に形成された負メニスカスレンズ、第２レンズＥ２は、物体側に凸に形成された負メニスカスレンズ、そして第３レンズＥ３は、物体側に凸面を向けた平凸レンズからなる正レンズであり、これら第１レンズＥ１〜第３レンズＥ３により構成する第１群光学系Ｇ１は、全体として負の屈折力を呈する。第４レンズＥ４は、物体側に強い凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズであり、例えばガラスレンズからなるその物体側面に樹脂材料を成型添設して非球面を形成したハイブリッド非球面レンズである。第５レンズＥ５は、像側に強い凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズであり、これら第４レンズＥ４および第５レンズＥ５は、順次密接して貼り合わせられて一体に接合され、（２枚）接合レンズを形成している。第６レンズＥ６は、両凸レンズからなる正レンズであり、そして第７レンズＥ７は、像側に強い凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズである。これら３群４枚構成の第４レンズＥ４〜第７レンズＥ７により構成する第２群光学系Ｇ２は、全体として正の屈折力を呈する。第２群光学系Ｇ２の物体側に配置された絞りＦＡは、第２群光学系Ｇ２と一体に動作する。第８レンズＥ８は、物体側に凸に形成された正メニスカスレンズであり、この第８レンズＥ８のみにより構成する第３群光学系Ｇ３は、正の屈折力を呈する。
【００２７】
広角端（短焦点端）から望遠端（長焦点端）への焦点距離変化に際しては、第１群光学系Ｇ１は物体側へ凹の軌跡を描くように移動し、そして第２群光学系Ｇ２は物体側へ単調に移動する。無限遠から近距離の物体への合焦は、第３群光学系Ｇ３を光軸上で物体側へ移動させて行なう。最も像側に配置されている平行平板からなる光学フィルタＯＦは、水晶ローパスフィルタや赤外カットフィルタ等のフィルタ類である。焦点距離変化に伴う各群の移動により、各群間の可変間隔、すなわち、第１群光学系Ｇ１の最も像側の面、つまり第３レンズＥ３の像側の面（面番号６）、と第２群光学系Ｇ２に一体化された絞りＦＡの物体側の面（面番号７）との間隔Ｄ１２、第２群光学系Ｇ２の最も像側の面、つまり第７レンズＥ７の像側の面（面番号１５）と第３群光学系Ｇ３の最も物体側の面、つまり第８レンズＥ８の物体側の面（面番号１６）との間隔Ｄ２３および第３群光学系Ｇ３の最も像側の面、つまり第８レンズＥ８の像側の面（面番号１７）と光学フィルタＯＦの物体側の面（面番号１８）との間隔Ｄ３Ｆが変化する。
【００２８】
この第１の実施例においては、広角側から望遠側への焦点距離変化に伴って、
全系の焦点距離：４．３３〜１２．２２ｍｍ
Ｆナンバ：２．６９〜４．５３
半画角：４０°〜１６°
と変化する。各光学面の特性は、次表の通りである。
【００２９】
【表１】
光学特性
表１において面番号にアスタリスク「＊」を付した第４面および第８面の各光学面が非球面であり、各非球面の（３）式におけるパラメータは、次表の通りである。
【００３１】
【表２】
非球面係数
第１群光学系Ｇ１と第２群光学系Ｇ２に一体化された絞りＦＡとの間の間隔Ｄ１２、第２群光学系Ｇ２と第３群光学系Ｇ３との間の間隔Ｄ２３、そして第３群光学系Ｇ３と光学フィルタＯＦとの間の間隔Ｄ３Ｆは、焦点距離変化に際して次表のように変化する。
【００３３】
【表３】
可変間隔
また、この第１の実施例における先に述べた条件式（１）に係る｛（Ｒ１−Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）｝および条件式（２）に係る｛（Ｄ２３ｗ×ｆ３）／ｆｗ２｝の各数値は、次の通りとなる。
条件式数値
（１）式＝−０．７２６
（２）式＝２．２３
したがって、この第１の実施例における先に述べた本発明の各条件式に係る数値は、いずれも各条件式の範囲内である。
【００３５】
図４〜図６は、上述した第１の実施例に係る図１〜図３に示した可変焦点距離レンズおける各収差の収差曲線図を示しており、図４は、広角端における収差曲線図、図５は、中間焦点距離における収差曲線図、そして図６は、望遠端における収差曲線図である。各収差曲線図中、球面収差図における破線は正弦条件をあらわし、非点収差図における実線はサジタル、破線はメリディオナルをあらわしている。
これらの図４〜図６の収差曲線図によれば、上述した本発明の第１の実施例に係る図１〜図３に示した構成の可変焦点距離レンズにより、収差は良好に補正されあるいは抑制されていることがわかる。
このようにすれば、負−正−正の３群の可変焦点距離レンズにおいて、諸収差の良好な補正が可能で、最短撮影距離が短く撮影範囲が広い、そしてコンパクトな撮影レンズを実現することができる。また、従来は、非球面レンズを用いていた第３群光学系を球面レンズで構成することができるため、製造コストを低く抑えることができるという利点もある。
〔第２の実施例〕
図７、図８および図９は、本発明の第２の実施例（第２の実施の形態でもある）に係る可変焦点距離レンズの光学系のそれぞれ単焦点距離端つまり広角端、中間焦点距離および長焦点距離端つまり望遠端における構成を示している。
図７〜図９に示す可変焦点距離レンズは、第１レンズＥ１、第２レンズＥ２、第３レンズＥ３、第４レンズＥ４、第５レンズＥ５、第６レンズＥ６、第７レンズＥ７、第８レンズＥ８、絞りＦＡおよび光学フィルタＯＦを具備している。この場合、第１レンズＥ１〜第３レンズＥ３は、第１群光学系Ｇ１を構成し、第４レンズＥ４〜第７レンズＥ７は、第２群光学系Ｇ２を構成し、第８レンズＥ８は、第３群光学系Ｇ３を構成しており、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては各群毎に一体的に動作する。また、図７〜図９には、各光学面の面番号も示している。なお、図７〜図９に対する各参照符号は、参照符号の桁数の増大による説明の煩雑化を避けるため、実施例毎に独立に用いており、そのため図７〜図９において図１〜図３と共通の参照符号を付していてもそれらは第１の実施例とはかならずしも共通の構成ではない。
【００３６】
図７〜図９において、例えば被写体等の物体側から、順次、第１レンズＥ１、第２レンズＥ２、第３レンズＥ３、絞りＦＡ、第４レンズＥ４、第５レンズＥ５、第６レンズＥ６、第７レンズＥ７、第８レンズＥ８および光学フィルタＯＦの順で配列されており、各種の光学フィルタリング機能を有する光学フィルタＯＦの背後に結像される。
第１レンズＥ１は、物体側に凸に形成された負メニスカスレンズ、第２レンズＥ２は、物体側に凸に形成された負メニスカスレンズ、そして第３レンズＥ３は、物体側に凸面を向けた平凸レンズからなる正レンズであり、これら第１レンズＥ１〜第３レンズＥ３により構成する第１群光学系Ｇ１は、全体として負の屈折力を呈する。第４レンズＥ４は、物体側に強い凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズであり、この場合も、例えばガラスレンズからなるその物体側面に樹脂材料を成型添設して非球面を形成したハイブリッド非球面レンズである。第５レンズＥ５は、像側に強い凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズであり、これら第４レンズＥ４および第５レンズＥ５は、順次密接して貼り合わせられて一体に接合され、（２枚）接合レンズを形成している。
【００３７】
第６レンズＥ６は、両凸レンズからなる正レンズであり、そして第７レンズＥ７は、像側に強い凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズである。これら３群４枚構成の第４レンズＥ４〜第７レンズＥ７により構成する第２群光学系Ｇ２は、全体として正の屈折力を呈する。第２群光学系Ｇ２の物体側に配置された絞りＦＡは、第２群光学系Ｇ２と一体に動作する。第８レンズＥ８は、物体側に凸に形成された正メニスカスレンズであり、この第８レンズＥ８のみにより構成する第３群光学系Ｇ３は、正の屈折力を呈する。
広角端から望遠端への焦点距離変化に際しては、第１群光学系Ｇ１は物体側へ凹の軌跡を描くように移動し、そして第２群光学系Ｇ２は物体側へ単調に移動する。無限遠から近距離の物体への合焦は、第３群光学系Ｇ３を光軸上で物体側へ移動させて行なう。最も像側に配置されている平行平板からなる光学フィルタＯＦは、水晶ローパスフィルタや赤外カットフィルタ等のフィルタ類である。焦点距離変化に伴う各群の移動により、各群間の可変間隔、すなわち、第１群光学系Ｇ１の最も像側の面、つまり第３レンズＥ３の像側の面（面番号６）、と第２群光学系Ｇ２に一体化された絞りＦＡの物体側の面（面番号７）との間隔Ｄ１２、第２群光学系Ｇ２の最も像側の面、つまり第７レンズＥ７の像側の面（面番号１５）と第３群光学系Ｇ３の最も物体側の面、つまり第８レンズＥ８の物体側の面（面番号１６）との間隔Ｄ２３および第３群光学系Ｇ３の最も像側の面、つまり第８レンズＥ８の像側の面（面番号１７）と光学フィルタＯＦの物体側の面（面番号１８）との間隔Ｄ３Ｆが変化する。
【００３８】
この第２の実施例においては、広角側から望遠側への焦点距離変化に伴って、
全系の焦点距離：４．３３〜１２．２２ｍｍ
Ｆナンバ：２．６４〜４．４６
半画角：４０°〜１６°
と変化する。各光学面の特性は、次表の通りである。
【００３９】
【表４】
光学特性
表４において面番号にアスタリスク「＊」を付した第４面および第８面の各光学面が非球面であり、各非球面の（３）式におけるパラメータは次表の通りである。
【００４１】
【表５】
非球面係数
第１群光学系Ｇ１と第２群光学系Ｇ２に一体化された絞りＦＡとの間の間隔Ｄ１２、第２群光学系Ｇ２と第３群光学系Ｇ３との間の間隔Ｄ２３、そして第３群光学系Ｇ３と光学フィルタＯＦとの間の間隔Ｄ３Ｆは、焦点距離変化に際して次表のように変化する。
【００４３】
【表６】
可変間隔
また、この第２の実施例における先に述べた条件式（１）に係る｛（Ｒ１−Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）｝および条件式（２）に係る｛（Ｄ２３ｗ×ｆ３）／ｆｗ２｝の各数値は、次の通りとなる。
【００４５】
条件式数値
（１）式＝−０．６９４
（２）式＝ １．９６
したがって、この第２の実施例における先に述べた本発明の各条件式に係る数値は、いずれも各条件式の範囲内である。
図１０〜図１２は、上述した第２の実施例に係る図７〜図９に示した可変焦点距離レンズおける各収差の収差曲線図を示しており、図１０は、広角端における収差曲線図、図１１は、中間焦点距離における収差曲線図、そして図１２は、望遠端における収差曲線図である。
これらの図１０〜図１２の収差曲線図によれば、上述した本発明の第２の実施例に係る図７〜図９に示した構成の可変焦点距離レンズによっても、収差は良好に補正されあるいは抑制されていることがわかる。
【００４６】
〔第３の実施の形態〕
次に、上述した第１および第２の実施例に示されたような本発明に係る可変焦点距離レンズをズームレンズとして用いて構成した撮影レンズユニットを撮影光学系として採用してカメラを構成した本発明の第３の実施の形態について図１３を参照して説明する。図１３は、撮影者側である背面側から見たカメラの外観を示す斜視図である。なお、ここでは、カメラについて説明しているが、いわゆるＰＤＡ（personal data assistant）や携帯電話機等の携帯情報端末装置にカメラ機能を組み込んだものが、近年登場している。このような携帯情報端末装置も外観は若干異にするもののカメラと実質的に全く同様の機能・構成を含んでおり、このような携帯情報端末装置に本発明に係る可変焦点距離レンズを採用してもよい。
図１３に示すように、カメラは、撮影レンズユニット１０１、シャッタボタン１０２、ズームボタン１０３、光学ファインダ１０４、液晶表示部１０５、液晶モニタ１０６およびメインスイッチ１０７等を備えている。
【００４７】
カメラは、撮影レンズユニット１０１とＣＣＤ（電荷結合素子）撮像素子等のエリアセンサとしての受光素子（図示していない）を有しており、撮影光学系である撮影レンズユニット１０１によって形成される撮影対象となる物体、つまり被写体、の像を受光素子によって読み取るように構成されている。この撮影レンズユニット１０１としては、第１および第２の実施例において説明したような本発明に係る可変焦点距離レンズを用いる。
受光素子の出力は、中央処理装置（ＣＰＵ）（図示されていない）によって制御される信号処理装置（図示されていない）によって処理され、ディジタル画像情報に変換される。信号処理装置によってディジタル化された画像情報は、やはり中央演算装置によって制御される画像処理装置（図示されていない）において所定の画像処理が施された後、不揮発性メモリ等の半導体メモリ（図示されていない）に記録される。この場合、半導体メモリは、メモリカードスロット等に装填されたメモリカードでもよく、カメラ本体に内蔵された半導体メモリでもよい。液晶モニタ１０６には、撮影中の画像を電子ファインダとして表示することもできるし、半導体メモリに記録されている画像を表示することもできる。また、半導体メモリに記録した画像は、通信カードスロット等に装填した通信カード等を介して外部へ送信することも可能である。
【００４８】
撮影レンズユニット１０１は、カメラの携帯時には沈胴状態にあってカメラのボディー内に埋没しており、ユーザがメインスイッチ１０７を操作して電源を投入すると、図示のように鏡胴が繰り出され、カメラのボディーから突出する構成とする。このとき、撮影レンズユニット１０１の鏡胴の内部では、可変焦点距離レンズを構成する各群の光学系は、例えば短焦点端の配置となっており、ズームボタン１０３を操作することによって、各群光学系の配置が変更されて、長焦点端への変倍動作を行うことができる。なお、望ましくは、光学ファインダ１０４も撮影レンズユニット１０１の画角の変化に連動して変倍する。
多くの場合、シャッタボタン１０２の半押し操作により、フォーカシングがなされる。本発明に係る負−正−正の３群で構成される可変焦点距離レンズ（請求項１〜請求５で定義され、あるいは第１および第２の実施例に示された可変焦点距離レンズ）におけるフォーカシングは、この場合、第３群光学系Ｇ３の移動によって行うことができる。シャッタボタン１０２をさらに押し込み全押し状態とすると撮影が行なわれ、その後に上述した通りの処理がなされる。
【００４９】
上述のようなカメラまたは携帯情報端末装置には、既に述べた通り、第１および第２の実施例に示されたような可変焦点距離レンズを撮影光学系として使用することができる。したがって、３００万画素〜５００万画素クラスまたはそれ以上の画素数の受光素子を使用した高画質で小型のカメラまたは携帯情報端末装置を達成することが可能となる。この場合、携帯情報端末装置では、高画質な画像を撮影し、その画像を外部へ送信することもできる。
【００５０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、物体側から、順次、負の屈折力をもつ第１群光学系と、正の屈折力をもつ第２群光学系と、正の屈折力をもつ第３群光学系とを配置して、前記第２群光学系の物体側に該第２群光学系と一体に移動する絞りを有してなり、前記各群光学系の相対間隔を変化させることにより焦点距離を変化させる可変焦点距離レンズにおいて、小型で、且つ広画角および高性能を得ることを可能として、しかも低コストで、前記第３群光学系の光軸上での移動による焦点合わせを可能とする可変焦点距離レンズ、レンズユニット、カメラおよび携帯情報端末装置を提供することができる。
【００５１】
すなわち、本発明の請求項１の可変焦点距離レンズによれば、物体側から、順次、負の屈折力をもつ第１群光学系と、正の屈折力をもつ第２群光学系と、正の屈折力をもつ第３群光学系とを配置して、前記第２群光学系の物体側に該第２群光学系と一体に移動する絞りを有してなり、前記各群光学系の相対間隔を変化させることにより焦点距離を変化させるとともに、焦点合わせのために前記第３群光学系を光軸上で移動させる可変焦点距離レンズであって、
前記第１群光学系は、物体側から、順次、負のメニスカスレンズと、負のメニスカスレンズと、正レンズとを配置し、前記２枚の負のメニスカスレンズのうちの少なくとも１面に非球面を形成してなり、
前記第２群光学系は、物体側から、順次、正レンズと負レンズの接合レンズと、正レンズと、正レンズとを配置し、最も物体側の正レンズの物体側の面に非球面を形成してなり、前記第３群光学系は、非球面を含まない１枚の正のメニスカスレンズからなり、
前記第３群光学系の前記正のメニスカスレンズの物体側の面の曲率半径をＲ１とし、そして前記第３群光学系の前記正のメニスカスレンズの像側の面の曲率半径をＲ２として、
条件式：
−０．７２６≦｛（Ｒ１−Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）｝≦−０．６９４ （１）
を満足することにより、諸収差を良好に且つ容易に補正し得るとともに、最短撮影距離が短くて撮影範囲を広くとることができ、しかも非球面を減らして低コストでコンパクトな構成とすることが可能となる。特に、上記条件式（１）の条件のもとで特に良好な補正が可能であり、この条件式（１）の下限値に満たない場合には周辺像面がプラス側、つまり物体から離れる方向、に倒れ、上限値を超えると周辺像面はマイナス側に倒れてしまう。
【００５２】
また、本発明の請求項２の可変焦点距離レンズによれば、物体側から、順次、負の屈折力をもつ第１群光学系と、正の屈折力をもつ第２群光学系と、正の屈折力をもつ第３群光学系とを配置して、前記第２群光学系の物体側に該第２群光学系と一体に移動する絞りを有してなり、前記各群光学系の相対間隔を変化させることにより焦点距離を変化させるとともに、焦点合わせのために前記第３群光学系を光軸上で移動させる可変焦点距離レンズであって、
前記第１群光学系は、物体側から、順次、負のメニスカスレンズと、負のメニスカスレンズと、正レンズとを配置してなり、
前記第２群光学系は、物体側から、順次、正レンズと負レンズの接合レンズと、正レンズと、正レンズとを配置してなり、
前記第３群光学系は、１枚の正のメニスカスレンズからなり、
前記第１群光学系における負のメニスカスレンズの少なくとも１面と、前記第２群光学系における最も物体側の面に非球面を形成するとともに、
前記第３群光学系を球面レンズのみで構成し、
前記第３群光学系の前記正のメニスカスレンズの物体側の面の曲率半径をＲ１とし、そして前記第３群光学系の前記正のメニスカスレンズの像側の面の曲率半径をＲ２として、
条件式：
−０．７２６≦｛（Ｒ１−Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）｝≦−０．６９４ （１）
を満足することにより、諸収差を良好に且つ容易に補正し得るとともに、最短撮影距離が短くて撮影範囲を広くとることができ、しかも球面を効果的に採用して低コストでコンパクトな構成とすることが可能となる。特に、上記条件式（１）の条件のもとで特に良好な補正が可能であり、この条件式（１）の下限値に満たない場合には周辺像面がプラス側、つまり物体から離れる方向、に倒れ、上限値を超えると周辺像面はマイナス側に倒れてしまう。
【００５４】
本発明の請求項３の可変焦点距離レンズによれば、請求項１または２の可変焦点距離レンズであって、広角端における前記第２群光学系と前記第３群光学系との間の距離をＤ２３ｗとし、広角端における全系の焦点距離をｆｗとし、そして前記第３群光学系の焦点距離をｆ３として、
条件式：
１．５＜｛（Ｄ２３ｗ×ｆ３）／ｆｗ２｝＜２．５ （２）
を満足することにより、特に、全長の増大を最小限に抑えつつ最短撮影距離の短縮化を図るとともに歪曲収差その他の諸収差を良好に補正することが可能となる。
本発明の請求項４の撮影レンズユニットによれば、光学系として、請求項１〜請求項３のいずれか１項の可変焦点距離レンズを含むことにより、特に、諸収差を良好に補正し得るとともに、最短撮影距離が短くて撮影範囲を広くとることができ、しかも低コストでコンパクトな構成とすることが可能となる。
【００５５】
本発明の請求項５のカメラによれば、撮影用光学系として、請求項１〜請求項３のいずれか１項の可変焦点距離レンズを含むことにより、特に、諸収差を良好に補正し得るとともに、最短撮影距離が短くて撮影範囲を広くとることができ、しかも低コストでコンパクトな構成とすることが可能となる。
本発明の請求項６の携帯情報端末装置によれば、カメラ機能部の撮影用光学系として、請求項１〜請求項３のいずれか１項の可変焦点距離レンズを含むことにより、特に、諸収差を良好に補正し得るとともに、最短撮影距離が短くて撮影範囲を広くとることができ、しかも低コストでコンパクトな構成とすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態（第１の実施例）に係る可変焦点距離レンズの光学系の広角端における構成を模式的に示す光軸に沿った断面図を示している。
【図２】図１の可変焦点距離レンズの光学系の中間焦点距離における構成を模式的に示す光軸に沿った断面図を示している。
【図３】図１の可変焦点距離レンズの光学系の望遠端における構成を模式的に示す光軸に沿った断面図を示している。
【図４】図１〜図３に示す本発明の第１の実施例による可変焦点距離レンズの広角端における各種収差を示す収差曲線図である。
【図５】図１〜図３に示す本発明の第１の実施例による可変焦点距離レンズの中間焦点距離における各種収差を示す収差曲線図である。
【図６】図１〜図３に示す本発明の第１の実施例による可変焦点距離レンズの望遠端における各種収差を示す収差曲線図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態（第２の実施例）に係る可変焦点距離レンズの光学系の広角端における構成を模式的に示す光軸に沿った断面図を示している。
【図８】図７の可変焦点距離レンズの光学系の中間焦点距離における構成を模式的に示す光軸に沿った断面図を示している。
【図９】図７の可変焦点距離レンズの光学系の望遠端における構成を模式的に示す光軸に沿った断面図を示している。
【図１０】図７〜図９に示す本発明の第２の実施例による可変焦点距離レンズの広角端における各種収差を示す収差曲線図である。
【図１１】図７〜図９に示す本発明の第２の実施例による可変焦点距離レンズの中間焦点距離における各種収差を示す収差曲線図である。
【図１２】図７〜図９に示す本発明の第２の実施例による可変焦点距離レンズの望遠端における各種収差を示す収差曲線図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態に係るカメラの外観構成を模式的に示す撮影者側から見た斜視図である。
【符号の説明】
Ｇ１ 第１群光学系
Ｇ２ 第２群光学系
Ｇ３ 第３群光学系
Ｅ１〜Ｅ８ 第１〜第８レンズ
ＦＡ 絞り
ＯＦ 各種光学フィルタ
１０１ 撮影レンズ
１０２ シャッタボタン
１０３ ズームボタン
１０４ 光学ファインダ
１０５ 液晶表示部
１０６ 液晶モニタ
１０７ メインスイッチ
Claims (6)
- 物体側から、順次、負の屈折力をもつ第１群光学系と、正の屈折力をもつ第２群光学系と、正の屈折力をもつ第３群光学系とを配置して、前記第２群光学系の物体側に該第２群光学系と一体に移動する絞りを有してなり、前記各群光学系の相対間隔を変化させることにより焦点距離を変化させるとともに、焦点合わせのために前記第３群光学系を光軸上で移動させる可変焦点距離レンズにおいて、
前記第１群光学系は、物体側から、順次、負のメニスカスレンズと、負のメニスカスレンズと、正レンズとを配置し、前記２枚の負のメニスカスレンズのうちの少なくとも１面に非球面を形成してなり、
前記第２群光学系は、物体側から、順次、正レンズと負レンズの接合レンズと、正レンズと、正レンズとを配置し、最も物体側の正レンズの物体側の面に非球面を形成してなり、前記第３群光学系は、非球面を含まない１枚の正のメニスカスレンズからなり、
前記第３群光学系の前記正のメニスカスレンズの物体側の面の曲率半径をＲ１とし、そして前記第３群光学系の前記正のメニスカスレンズの像側の面の曲率半径をＲ２として、
条件式：
−０．７２６≦｛（Ｒ１−Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）｝≦−０．６９４ （１）
を満足することを特徴とする可変焦点距離レンズ。 - 物体側から、順次、負の屈折力をもつ第１群光学系と、正の屈折力をもつ第２群光学系と、正の屈折力をもつ第３群光学系とを配置して、前記第２群光学系の物体側に該第２群光学系と一体に移動する絞りを有してなり、前記各群光学系の相対間隔を変化させることにより焦点距離を変化させるとともに、焦点合わせのために前記第３群光学系を光軸上で移動させる可変焦点距離レンズにおいて、
前記第１群光学系は、物体側から、順次、負のメニスカスレンズと、負のメニスカスレンズと、正レンズとを配置してなり、
前記第２群光学系は、物体側から、順次、正レンズと負レンズの接合レンズと、正レンズと、正レンズとを配置してなり、
前記第３群光学系は、１枚の正のメニスカスレンズからなり、
前記第１群光学系における負のメニスカスレンズの少なくとも１面と、前記第２群光学系における最も物体側の面に非球面を形成するとともに、
前記第３群光学系を球面レンズのみで構成し、
前記第３群光学系の前記正のメニスカスレンズの物体側の面の曲率半径をＲ１とし、そして前記第３群光学系の前記正のメニスカスレンズの像側の面の曲率半径をＲ２として、
条件式：
−０．７２６≦｛（Ｒ１−Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）｝≦−０．６９４ （１）
を満足することを特徴とする可変焦点距離レンズ。 - 広角端における前記第２群光学系と前記第３群光学系との間の距離をＤ２３ｗとし、広角端における全系の焦点距離をｆｗとし、そして前記第３群光学系の焦点距離をｆ３として、
条件式：
１．５＜｛（Ｄ２３ｗ×ｆ３）／ｆｗ２ ｝＜２．５ （２）
を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の可変焦点距離レンズ。 - 光学系として、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の可変焦点距離レンズを含むことを特徴とする撮影レンズユニット。
- 撮影用光学系として、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の可変焦点距離レンズを含むことを特徴とするカメラ。
- カメラ機能部の撮影用光学系として、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の可変焦点距離レンズを含むことを特徴とする携帯情報端末装置。
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