JP2012128033A - ズームレンズ、カメラおよび携帯情報端末装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構成枚数：１０枚程度の小型なズームレンズで、広角端の半画角：３８度以上、変倍比：８倍以上、１０００万〜１５００万画素の撮像素子に対応可能な解像力の実現を可能にする。
【解決手段】物体側から像側へ向かって順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、正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を配し、第２レンズ群と第３レンズ群の間に開口絞りＳを配してなり、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が減少し、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔が増大し、且つ、望遠端において、第１レンズ群および第３レンズ群が広角端におけるよりも物体側に位置するように移動するズームレンズであって、第１レンズ群が少なくとも２枚の正レンズを有し、第１レンズ群に含まれる正レンズの少なくとも２枚について、その材料が条件（１）〜（３）を満足する。
【選択図】図１

Description

この発明は、ズームレンズ、カメラおよび携帯情報端末装置に関する。
この発明のズームレンズは、デジタルカメラやビデオカメラの撮影光学系として好適に使用できるが、勿論、銀塩写真の撮影光学系として用いることもできる。

デジタルカメラが広く普及し、デジタルカメラに対するユーザの要望も多岐にわたっている。高画質化と小型化は常にユーザの欲するところであり、撮影レンズとして用いるズームレンズにも高性能化と小型化の両立が求められる。

小型化という面では、まず「使用時のレンズ全長（最も物体側のレンズ面から像面までの距離）」を短縮することが求められ、各レンズ群の厚みを短縮して「収納時の全長」を抑えることも重要である。
高性能化という面では、少なくとも「１０００万〜１５００万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求められる。
撮影レンズの広画角化を望むユーザも多く、ズームレンズの短焦点端の半画角は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（所謂ライカ版）換算の焦点距離で２８ｍｍに相当する。

変倍比についてもなるべく大きなものが望まれているが「３５ｍｍ銀塩カメラ換算の焦点距離で２８〜３００ｍｍ相当程度（約１０．７倍）のズームレンズ」であれば、一般的な撮影の殆ど全てをこなすことが可能と考えられる。

デジタルカメラ用のズームレンズで高変倍化に適したタイプとして、物体側から順に、正の焦点距離を持つ第１レンズ群、負の焦点距離を持つ第２レンズ群、正の焦点距離を持つ第３レンズ群、正の焦点距離を持つ第４レンズ群を配し、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が減少し、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔が変化するものがある。

このタイプのズームレンズでは、第１レンズ群が「広角端よりも望遠端で物体側に位置するように移動」するタイプが好ましい。広角端でのレンズ全長を望遠端に比べて短くすることにより、第１レンズ群の大型化を抑制しつつ十分な広角化が可能となる。

一方、高変倍化や長焦点化に伴って発生しやすくなる色収差の補正には「異常分散性を有するレンズ」の使用が有効であることが知られている。

上記「４レンズ群構成で、異常分散性を有するレンズを使用したもの」として特許文献１、２等に記載のものが知られている。

特許文献１記載のズームレンズは、広角端の半画角が３７度程度に広角化されているが、全体で１４枚と構成枚数が多く、小型化（収納時の全長短縮）や低コスト化の点でなお改良の余地がある。

特許文献２記載のズームレンズは、比較的簡単な構成で広角化・高変倍化を実現しているが「望遠端における全長」がやや長く、小型化の面で改良の余地がある。

この発明は上述したところに鑑み、物体側から順に正・負・正・正のパワー配分を持つ４レンズ群構成で、その第３レンズ群に含まれる２枚の正レンズの材料を好適に選択することにより、構成枚数：１０枚程度の小型なズームレンズで、広角端の半画角：３８度以上、変倍比：８倍以上、１０００万〜１５００万画素の撮像素子に対応可能な解像力の実現を可能ならしむることを課題とする。

この発明はまた、構成枚数：１０枚程度と小型で、広角端の半画角：３８度以上、変倍比：８倍以上で、１０００万〜１５００万画素の撮像素子に対応可能な解像力を持つ高性能なズームレンズの実現を課題とする。また、この発明のズームレンズを用いるカメラ装置、携帯情報端末装置の実現を課題とする。

請求項１記載のズームレンズは「物体側から像側へ向かって順に、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、正の屈折力を有する第４レンズ群を配し、第２レンズ群と第３レンズ群の間に開口絞りを配してなり、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が減少し、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔が増大し、且つ、望遠端において、第１レンズ群および第３レンズ群が広角端におけるよりも物体側に位置するように移動するズームレンズ」であって、以下の点を特徴とする。

即ち、第１レンズ群が少なくとも２枚の正レンズを有し、第１レンズ群に含まれる正レンズの少なくとも２枚について、その材料の、ｄ線に対する屈折率：ｎ_ｄ、ｇ線、Ｆ線、Ｃ線に対する屈折率：ｎ_ｇ、ｎ_Ｆ、ｎ_Ｃにより、
Ｐ_ｇ，Ｆ＝（ｎ_ｇ−ｎ_Ｆ）／（ｎ_Ｆ−ｎ_Ｃ）
で定義される部分分散比：Ｐ_ｇ，Ｆ、アッベ数：ν_ｄ、が、条件：
（１） １．５２ ＜ｎ_ｄ＜ １．６５
（２） ６５．０ ＜ν_ｄ＜ ７５．０
（３） ０．００５ ＜Ｐ_ｇ，Ｆ−（−０．００１８０２×ν_ｄ＋０．６４８３）
＜ ０．０５０
を満足する。

請求項１記載のズームレンズは、広角端から望遠端への変倍に際する第１レンズ群の総移動量：Ｘ_１，望遠端における全系の焦点距離：ｆ_Ｔが、条件：
（４） ０．１ ＜Ｘ_１／ｆ_Ｔ＜ ０．３
を満足することが好ましい（請求項２）。

請求項１または２記載のズームレンズは、第１レンズ群に含まれる正レンズのうちで、条件（１）、（２）、（３）を満足する少なくとも２枚について、その個別の焦点距離：ｆ_ａｐ、広角端における焦点距離：ｆ_Ｗが、条件：
（５） ５．０ ＜ｆ_ａｐ／ｆ_Ｗ＜ １２．０
を満足することが好ましい（請求項３）。

請求項１〜３の任意の１に記載のズームレンズは、第１レンズ群の焦点距離；ｆ_１、広角端における焦点距離：ｆ_Ｗが、条件：
（６） ５．０ ＜ｆ１／ｆ_Ｗ＜ ８．０
を満足することが好ましい（請求項４）。

請求項１〜４の任意の１に記載に記載のズームレンズは、広角端から望遠端への変倍の際の第１レンズ群と第２レンズ群の間隔変化量：Ｘ_１−２、望遠端における焦点距離：ｆ_Ｔが、条件：
（７） ０．２５ ＜Ｘ_１−２／ｆ_Ｔ＜ ０．３５
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は、望遠端における、レンズ全長：ＴＬ_Ｔ、望遠端における焦点距離：ｆ_Ｔが、条件：
（８） ０．９ ＜ＴＬ_Ｔ／ｆ_Ｔ＜ １．１
を満足することが好ましい（請求項６）。

請求項１〜６の任意の１に記載のズームレンズは、第１レンズ群に含まれる負レンズの材料の、屈折率：ｎ_ｄ_ｎ、アッベ数：ν_ｄ_ｎが、条件：
（９） １．８ ＜ｎ_ｄ＿ｎ＜ ２．１
（１０） １５．０ ＜ν_ｄ＿ｎ＜ ３５．０
を満足することが好ましい（請求項７）。

請求項１〜７の任意の１に記載のズームレンズは、第１レンズ群の光軸上の厚さ：Ｄ１、望遠端における焦点距離：ｆ_Ｔが、条件：
（１１） １．０ ＜Ｄ１／ｆｗ＜ １．５
を満足することが好ましい（請求項８）。第１レンズ群の光軸上の厚さ：Ｄ１は「第１レンズ群の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上の距離」である。

請求項１〜８の任意の１に記載のズームレンズは「ズームレンズによる像を撮像素子により読取る情報装置」に用いられることができ、この場合に、その歪曲収差が「撮像素子により情報化されたデータの電子的な処理により補正できる範囲で許容されている」構成とすることができる（請求項９）。

この発明のカメラは、請求項１〜９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カメラである（請求項１０）。また、この発明の携帯情報端末装置は、請求項１〜９の任意の１に記載のズームレンズを「カメラ機能部の撮影用光学系」として有することを特徴とする（請求項１１）。

説明を補足する。
物体側から像側へ向かって、正・負・正・正の屈折力を配分した４レンズ群構成のズームレンズでは、第２レンズ群が主要な変倍作用を負担する所謂バリエータとして構成されるのが普通である。

しかし、この発明のズームレンズは「第３レンズ群にも変倍作用を分担」させることにより第２レンズ群の「変倍作用に対する負担」を軽くすることにより、広角化・高変倍化に伴って困難になる収差補正の自由度を確保している。

また、広角端から望遠端への変倍の際に、第１レンズ群を大きく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」するとともに、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するようにしている。

広角端から望遠端への変倍に際して「第１レンズ群と第２レンズ群の間隔」は大きくなり、「第２レンズ群と第３レンズ群との間隔」は小さくなって、第２レンズ群・第３レンズ群の倍率（絶対値）はどちらも増加し、変倍作用を互いに分担する。
第１レンズ群は正レンズを少なくとも２枚に含み、第1レンズ群に含まれる正レンズのうちの少なくとも２枚の材料が、条件（１）〜（３）を満足する。

高変倍化、特に「望遠端の焦点距離を長く」しようとすると、望遠側における「軸上色収差の２次スペクトル」の補正が難しくなる。
広角端の焦点距離を短くして「より広角化」しようとすると、広角側における「倍率色収差の２次スペクトル」の補正が難しくなる。

請求項１では、これら色収差（棒縁側における軸上色収差の２次スペクトル、広角側における倍率色収差の２次スペクトル）を異常分散材料（異常分散性の大きな材料）を用いて補正しようとするものであり、その光学特性に大きな特徴がある。
軸上色収差の２次スペクトルの低減のためには、軸上光線高さが高いレンズ群に「特殊低分散ガラス」を用いると効果が大きいことが知られている。
望遠側においては第１レンズ群で「軸上光線高さ」が最も高く、特殊低分散ガラスの採用により「軸上色収差の２次スペクトルの十分な低減」が可能となる。しかしながら「特殊低分散ガラス」は一般に屈折率が低いため、これを用いると「単色収差の補正能力」が低下する。

従って、第１レンズ群を少ない枚数で構成しつつ「単色収差・色収差をバランス良く低減」しようとする場合には、特殊低分散ガラスの使用は必ずしも十分な効果を上げない。

請求項１のズームレンズは上記のように、第１レンズ群中の少なくとも２枚の正レンズを条件（１）〜（３）を満足する屈折率・アッベ数・異常分散性をもった光学ガラスで構成する。

これにより、第１レンズ群が３枚以下の少ない枚数でも、色収差の２次スペクトルを低減し、かつ、単色収差の十分な補正も可能となる。

条件（１）の下限を超えると「単色収差の補正」が不十分となり、条件（２）の下限を超えると「色収差の補正」が不十分となる。

条件（３）の下限を超えると「色収差の２次スペクトルの補正」が不十分となる。

条件（１）〜（３）の全てにつき、上限を超える光学ガラスは存在しないか、存在したとしても非常に特殊かつ高価であり、その使用はズームレンズのコストの面から現実的でない。

広角化・長焦点化のために重要な第１レンズ群の移動量に関連して、条件（４）を満足することにより、十分な収差補正が可能となる。

条件（４）の下限を超えると、変倍に伴う第１レンズ群の移動量が小さくなるため、第２レンズ群の移動量が制限されて「第２レンズ群の変倍への寄与」が小さくなり、第３レンズ群の変倍機能の負担が増加するか、あるいは、第１レンズ群・第２レンズ群の屈折力を強めなければならなくなって各種収差が悪化しやすい。
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、第１レンズ群の大型化を招来する。
反対に、条件（４）の上限を超えるときは、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制限され、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。

また「望遠端での全長」が長くなりすぎると、レンズ全長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、また「鏡胴の倒れ等の製作誤差による像性能の劣化」も招きやすくなったりする。

条件（５）の上限を超えると、第１レンズ群中に用いた「異常分散材料による正レンズ」の屈折力が小さく「２次スペクトルの十分な低減」を実現できずに、十分な色収差補正が行えない場合がある。

条件（５）の下限を超えると、第１レンズ群中に用いた「異常分散材料による正レンズ」の屈折力が大きく、色収差補正と球面収差補正のバランスを取ることが難しくなるほか、この正レンズの各面の曲率が大きくなるためレンズ加工精度の点でも不利となる。

条件（６）の下限を超えると、第１レンズ群の屈折力が大きくなり、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る。このため、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る。また、第１レンズ群が厚肉化・大口径化し、特に収納状態における小型化の実現に不利となる。
条件（６）の上限を超えると、第２レンズ群の変倍への寄与が小さくなり、高変倍化が難しくなる。

条件（７）は、広角化・長焦点化のために重要な第１、第２レンズ群の移動量に関連して十分な収差補正を可能とするための条件である。

条件（７）の下限を超えると、変倍に伴う第１、第２レンズ群の間隔が小さくなり、第２レンズ群の変倍への寄与が小さくなって第３レンズ群の変倍負担が増加するか、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各種収差が悪化しやすい。

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く。
条件（７）の上限を超えると、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制限され、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レンズ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生じやすくなる。

条件（８）の下限を超えると、望遠端での全長が小さくなり小型化には有利であるが、第２レンズ群の変倍への寄与が小さくなって第３レンズ群の負担が増加するか、第１レンズ群・第２レンズ群の屈折力を強めなければならなくなり「各種収差」が悪化しやすい。

条件（８）の上限を超えると、望遠端での全長が長くなり、全長方向の小型化を妨げ、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生じやすくなったりする。

条件（９）、（１０）は「色収差を十分に補正」するのに適した条件である。
条件（９）、（１０）の範囲外では、バランスの良い収差補正が難しく、単色収差を低減しつつ軸上色収差や倍率色収差を充分に低減することが困難になる。

条件（１１）は、高性能を維持しつつズームレンズの小型化に有利な条件である。
条件（１１）の上限を超えると、第１レンズ群の「光軸上の厚さ」が厚くなり、第２レンズ群や第３レンズ群で変倍するためのスペースが狭くなり、ズーム域全体の収差補正をすることが困難になる。
条件（１１）の下限を超えると、第１レンズ群を構成するスペースが小さくなり、第１レンズ群内の収差補正が困難になったり、レンズのコバ厚を確保できなくなって第１レンズ群の製造が困難になったりする。

この発明のズームレンズは、第２レンズ群と第３レンズ群の間に開口絞りを配置される。

この開口絞りは「隣接するレンズ群（第２、第３レンズ群）とは独立に移動」させることができる。このようにすると、８．０倍以上という大きな変倍領域のどのポジションにおいても「より好適な光線経路の選択」が可能となり、特にコマ収差や像面湾曲等の補正の自由度が向上し、軸外性能を向上させることができる。

第１レンズ群は、物体側より「少なくとも１枚の負レンズと、少なくとも２枚の正レンズを有する構成」であることが望ましい。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、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。

高変倍化、特に「望遠端の焦点距離を長くする」ためには、望遠端における第２レンズ群・第３レンズ群・第４レンズ群の合成倍率を大きくしなければならないので、該合成倍率の増大の分だけ「第１レンズ群で発生した収差が像面上で拡大」される。このため、高変倍化を進めるためには、第１レンズ群で発生する収差量を十分に小さく抑える必要があり、そのためには第１レンズ群を上述の如き構成とするのが良い。

開口絞りの「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。
また、像面に到達する光量を減少させる必要があるときには、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。

レンズによる結像画像を「撮像素子」の撮像面上に結像させ、撮像素子により画像を情報化する場合、情報化されたデータに対して電子的な処理を行って、結像された画像における歪曲収差を補正できることが知られている。
従って、このような歪曲収差補正を前提とし、請求項９のズームレンズのように上記電子的な処理によって補正できる範囲の歪曲収差を許容すれば、歪曲収差以外の収差を「より良好に補正」することができ、広画角化や高変倍化に資することができる。

歪曲収差は、画角が大きくなるほど発生しやすいので、少なくとも広角端側、好ましくは広角端と中間焦点距離を含む変倍領域で、歪曲収差を補正可能とするのがよい。電子的な処理による歪曲収差補正は、歪曲収差２０％程度まで可能である。

以上に説明したように、請求項１の発明では、構成枚数：１０枚程度の小型なズームレンズで、広角端の半画角：３８度以上、変倍比：８倍以上、１０００万〜１５００万画素の撮像素子に対応可能な解像力の実現が可能となる。また、請求項２以下の各条件を満足させることにより、ズームレンズの性能や小型化を実現でき、条件（１）〜（１１）を満足することにより、後述する実施例のように、広角端の半画角：３８度以上、変倍比：８倍以上、１０００万〜１５００万画素の撮像素子に対応可能な解像力をもったズームレンズが実現される。

ズームレンズの実施例１を説明するための図である。 ズームレンズの実施例２を説明するための図である。 ズームレンズの実施例３を説明するための図である。 ズームレンズの実施例４を説明するための図である。 実施例１のズームレンズの短焦点端における収差曲線図である。 実施例１のズームレンズの中間焦点距離における収差曲線図である。 実施例１のズームレンズの長焦点端における収差曲線図である。 実施例２のズームレンズの短焦点端における収差曲線図である。 実施例２のズームレンズの中間焦点距離における収差曲線図である。 実施例２のズームレンズの長焦点端における収差曲線図である。 実施例３のズームレンズの短焦点端における収差曲線図である。 実施例３のズームレンズの中間焦点距離における収差曲線図である。 実施例３のズームレンズの長焦点端における収差曲線図である。 実施例４のズームレンズの短焦点端における収差曲線図である。 実施例４のズームレンズの中間焦点距離における収差曲線図である。 実施例４のズームレンズの長焦点端における収差曲線図である。 携帯情報端末装置の実施の形態を説明するための図である。 携帯情報端末装置のシステム構造例を示すブロック図である。 実施例における歪曲収差を説明するための図である。

以下、実施の形態を説明する。
図１〜図４に、ズームレンズの実施の形態を示す。これら図１〜図４に示すズームレンズは、具体的にはそれぞれ、後述する実施例１〜４に対応する。繁雑を避けるため、図１〜図４において、符号を共通化する。

図１〜図４において、最上の図は「短焦点端（広角端）」におけるレンズ配置、中段の図は「中間焦点距離」におけるレンズ配置、最下の図は「長焦点端（望遠端）」におけるレンズ配置をそれぞれ示し、矢印は、単焦点端から長焦点端への変倍に際しての「各レンズ群の変位の様子」を表す。

図１〜図４に示すズームレンズは、物体側（図の左方）より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、正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を有する。
広角端（最上の図）から望遠端（最下の図）への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が減少し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔が増大し、第１レンズ群Ｇ１および第３レンズ群Ｇ３は「広角端よりも望遠端で物体側に位置する」ように移動する。

第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間には開口絞りＳが配設されている。

第１レンズ群Ｇ１は、２枚の正レンズ（物体側から２番目と３番目のレンズ）を有し、１枚の負レンズ（最も物体側のレンズ）を有している。

図１〜図４において、符号Ｆ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センサ等の受光素子のカバーガラス（シールガラス）」をまとめて、光学的にこれらに等価な１枚の透明平行平板としたものである。また符合ＩＳは「像面」であり、この像面位置に撮像素子の受光面が配される。

これら実施の形態に対応する後述の実施例１〜４のズームレンズは何れも、条件（１）〜（１１）を満足する。

図１７、図１８を参照して、携帯情報端末装置の実施の形態を説明する。
図１７に示す「携帯情報端末装置のシステム構成」は、図１８に示すように、「ズームレンズ」である撮影レンズ１と「撮像素子」である受光素子１３を有し、撮影レンズ１によって形成される撮影対象物の像を受光素子１３によって読取るように構成され、受光素子１３からの出力を、中央演算装置１１の制御を受ける信号処理装置１４によって処理してデジタル情報に変換する。

デジタル情報に変換された画像は、液晶モニタ７に表示され、半導体メモリ１５に記憶され、あるいは通信カード１６により外部への通信に供される。この通信機能を除いた部分は「カメラ」を構成する。

撮影レンズ１としては、請求項１〜９の任意の１に記載のズームレンズ、具体的には後述する実施例１〜４のズームレンズを用いる。

液晶モニタ７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１５に記録されている画像を表示することもできる。

撮影レンズ１はカメラの携帯時には、図１７（Ａ）に示すように「沈胴状態」にあり、電源スイッチ６の操作により電源が入ると筐体５から鏡胴が繰り出される。鏡胴が繰り出された状態において、鏡胴内部でズームレンズの各群は「例えば広角端の配置」となっており、図示されないズームレバーを操作することで各群の配置が変化し、望遠端への変倍を行うことができる。
このとき、ファインダ２も撮影レンズ１の画角の変化に連動して変倍する。

シャッタボタン４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４レンズ群の移動により行なわれるが、「受光素子の移動」によって行うこともできる。シャッタボタン４をさらに押し込むと撮影がなされ、その後は上記の処理がなされる。

半導体メモリ１５に記録した画像を液晶モニタ７に表示したり、通信カード１６等を使用して外部へ送信したりする際は、操作ボタン８を操作して行う。半導体メモリ１５および通信カード１６等は、それぞれ専用または汎用のスロット９に挿入して使用される。

撮影レンズが「沈胴状態」にあるとき、ズームレンズの各レンズ群は、必ずしも光軸上に並んでいなくても良い。例えば、第３レンズ群および／または第４レンズ群が、光軸上から退避して「他のレンズ群と並列に収納される」如き機構とすれば、携帯情報端末装置のさらなる薄型化を実現できる。
この場合、第３レンズ群の方が、第４レンズ群よりも光軸方向の大きさが大きいので、第３レンズ群を光軸から退避させるほうが、沈胴状態の薄型化により大きく資することができる。

実施例１〜４に示すズームレンズを用い、１０００万〜１５００万画素クラスの受光素子を使用した高画質で小型のカメラ機能を持つ携帯情報端末装置を実現できる。

以下、ズームレンズの具体的な実施例を４例示す。
レンズの材質は、全実施例においての第４レンズ群を構成する「１枚の正レンズ」が光学プラスチックである他は、全て光学ガラスである。

実施例における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
Ｒ ：曲率半径
Ｄ：面間隔
Ｎ_ｄ：屈折率
ν_ｄ：アッベ数
φ：有効光線径
Ｋ：非球面の円錐定数
Ａ_４：４次の非球面係数
Ａ_６：６次の非球面係数
Ａ_８：８次の非球面係数
Ａ_１０ ：１０次の非球面係数
「非球面」は、近軸曲率半径の逆数（近軸曲率）：Ｃ、光軸からの高さ：Ｈ、上記円錐定数：Ｋ、非球面係数：Ａ_４〜Ａ_１２により、周知の次式で表される。

Ｘ＝ＣＨ^２／｛１＋√（１−（１＋Ｋ）Ｃ^２Ｈ^２）｝＋Ａ_４・Ｈ^４＋Ａ_６・Ｈ^６
＋Ａ_８・Ｈ^８＋Ａ₁₀・Ｈ^１０＋Ａ₁₂・Ｈ_１２＋Ａ₁₄・Ｈ^１４ 。

「実施例１」
実施例１のデータを表１に示す。

「非球面」
非球面のデータを表２に示す。

上の表記において例えば「Ｅ−０９」は「１０^−９」を表す。以下においても同様である。

「可変量」
可変量のデータを表３に示す。

上において「Ｗｉｄｅ」は広角端、「Ｍｅａｎ」は中間焦点距離、「Ｔｅｌｅ」は望遠端である。以下においても同様である。

「条件式のパラメータの値」
条件式のパラメータの値を表４に示す。

上において「Ｌ１１およびＬ１２」は、第１レンズ群に含まれる２枚の正レンズ（物体側から２番目と３番目のレンズ）を意味する。以下の実施例においても同様である。

実施例１において、「像高」は、望遠端（Ｔｅｌｅ）および中間焦点距離（Ｍｅａｎ）において４．０５ｍｍ、広角端（Ｗｉｄｅ）において３．５ｍｍである。

「実施例２」
実施例２のデータを表５に示す。

「非球面」
非球面のデータを表６に示す。

「可変量」
可変量のデータを表７に示す。

「条件式のパラメータの値」
条件式のパラメータの値を表８に示す。

実施例２において、「像高」は、望遠端（Ｔｅｌｅ）および中間焦点距離（Ｍｅａｎ）において４．０５ｍｍ、広角端（Ｗｉｄｅ）において３．５ｍｍである。

「実施例３」
実施例３のデータを表９に示す。

「非球面」
非球面のデータを表１０に示す。

「可変量」
可変量のデータを表１１に示す。

「条件式のパラメータの値」
条件式のパラメータの値を表１２に示す。

実施例３において、「像高」は、望遠端（Ｔｅｌｅ）および中間焦点距離（Ｍｅａｎ）において４．０５ｍｍ、広角端（Ｗｉｄｅ）において３．５ｍｍである。

「実施例４」
実施例４のデータを表１３に示す。

「非球面」
非球面のデータを表１４に示す。

「可変量」
可変量のデータを表１５に示す。

「条件式のパラメータの値」
条件式のパラメータの値を表１６に示す。

実施例４において、「像高」は、望遠端（Ｔｅｌｅ）および中間焦点距離（Ｍｅａｎ）において４．０５ｍｍ、広角端（Ｗｉｄｅ）において３．５ｍｍである。

図５〜図７に順次、実施例１のズームレンズの広角端、中間焦点距離、望遠端における収差曲線を示す。
図８〜図１０に順次、実施例２のズームレンズの広角端、中間焦点距離、望遠端における収差曲線を示す。
図１１〜図１３に順次、実施例３のズームレンズの広角端、中間焦点距離、望遠端における収差曲線を示す。
図１４〜図１６に順次、実施例４のズームレンズの広角端、中間焦点距離、望遠端における収差曲線を示す。
これらの図の、球面収差の図における破線は「正弦条件」を表し、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。「ｄ」はｄ線（細い線で示す。）、「ｇ」はｇ線（太い線で示す。）を表す。また、「Ｙ’」は最大像高である。

また、各実施例とも、球面収差における横軸の両端の値は「±０．１」、非点収差における横軸の両端に値は「±０．１」、歪曲収差における横軸の両端の値は「±１０％」、コマ収差の図における縦軸の両端の値は「±０．１」である。

各実施例とも、広角端の半画角が３８度以上と十分に広画角でありながら、８倍以上の変倍比を有し、構成枚数が１０枚と少なく小型であり、性能的には１０００万〜１５００万画素の撮像素子に対応できる解像力を有している。

ところで、実施例１〜４のズームレンズは、上記の如く性能良好であるが、広角端（短焦点短）においては、歪曲収差が発生している。勿論、歪曲収差は「中間焦点距離付近や長焦点端」では有効に抑えられている。

この状態を、図１９に説明図的に示す。図１９（ａ）において、符号Ｉｍ１で示すのは、長焦点端および中間焦点距離近傍における「像面形状」であり、撮像素子の受光面と略同一の矩形形状をなしている。

一方、破線で示す像面形状Ｉｍ２は、短焦点端における像面形状であり、負の歪曲収差により「樽型形状」となっている。しかしながら、この歪曲収差は「電気的な補正」により補正可能である。

補正の方法は種々考えられるが、例えば、図１９（ｂ）に示すように、像面形状の中心から縦方向の基準線に対して角：θをなす直線上にある「画素」を考えてみる。

図の如く、この「画素」の受光素子の中心からの距離を「Ｘ」、距離「Ｘ」における歪曲収差をＤｉｓ（Ｘ）[％]とすると、上記距離「Ｘ」の位置にある画素を
「１００Ｘ／｛１００＋Ｄｉｓ（Ｘ）｝
に変換する補正を行えばよい。このようにして、短焦点端における歪曲収差を良好に補正した画像を撮像することができる。この補正を行なうために、短焦点端での像高（３．０５ｍｍ）を中間焦点距離や長焦点端での像高（４．０５ｍｍ）よりも小さくしているのである。

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
Ｓ 開口絞り

特開２００４−３３３７６８号公報 特開２００８−０２６８３７号公報

Claims (11)

1. 物体側から像側へ向かって順に、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、正の屈折力を有する第４レンズ群を配し、第２レンズ群と第３レンズ群の間に開口絞りを配してなり、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が減少し、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔が増大し、且つ、望遠端において、第１レンズ群および第３レンズ群が広角端におけるよりも物体側に位置するように移動するズームレンズにおいて、
   第１レンズ群が少なくとも２枚の正レンズを有し、第１レンズ群に含まれる正レンズの少なくとも２枚について、その材料の、ｄ線に対する屈折率：ｎｄ、ｇ線、Ｆ線、Ｃ線に対する屈折率：ｎ_ｇ、ｎ_Ｆ、ｎ_Ｃにより、
   Ｐ_ｇ，Ｆ＝（ｎ_ｇ−ｎ_Ｆ）／（ｎ_Ｆ−ｎ_Ｃ）
   で定義される部分分散比：Ｐ_ｇ，Ｆ、アッベ数：ν_ｄ、が、条件：
   （１） １．５２ ＜ｎ_ｄ＜ １．６５
   （２） ６５．０ ＜ν_ｄ＜ ７５．０
   （３） ０．００５ ＜Ｐ_ｇ，Ｆ−（−０．００１８０２×ν_ｄ＋０．６４８３）
   ＜ ０．０５０
   を満足することを特徴とするズームレンズ。
2. 請求項１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する第１レンズ群の総移動量：Ｘ_１，望遠端における全系の焦点距離：ｆ_Ｔが、条件：
   （４） ０．１ ＜Ｘ_１／ｆ_Ｔ＜ ０．３
   を満足することを特徴とするズームレンズ。
3. 請求項１または２記載のズームレンズにおいて、
   第１レンズ群に含まれる正レンズのうち、条件（１）、（２）、（３）を満足する少なくとも２枚について、その個別の焦点距離：ｆ_ａｐ、広角端における焦点距離：ｆ_Ｗが、条件：
   （５） ５．０ ＜ｆ_ａｐ／ｆ_Ｗ＜ １２．０
   を満足することを特徴とするズームレンズ。
4. 請求項１〜３の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
   第１レンズ群の焦点距離；ｆ_１、広角端における焦点距離：ｆ_Ｗが、条件：
   （６） ５．０ ＜ｆ１／ｆ_Ｗ＜ ８．０
   を満足することを特徴とするズームレンズ。
5. 請求項１〜４の任意の１に記載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する第１レンズ群と第２レンズ群の間隔変化量：Ｘ_１−２、望遠端における焦点距離：ｆ_Ｔが、条件：
   （７） ０．２５ ＜Ｘ_１−２／ｆ_Ｔ＜ ０．３５
   を満足することを特徴とするズームレンズ。
6. 請求項１〜５の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
   望遠端における、レンズ全長：ＴＬ_Ｔ、望遠端における焦点距離：ｆ_Ｔが、条件：
   （８） ０．９ ＜ＴＬ_Ｔ／ｆ_Ｔ＜ １．１
   を満足することを特徴とするズームレンズ。
7. 請求項１〜６の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
   第１レンズ群に含まれる負レンズの材料の、屈折率：ｎ_ｄ_ｎ、及び、アッベ数：ν_ｄ_ｎが、条件：
   （９） １．８ ＜ｎ_ｄ＿ｎ＜ ２．１
   （１０） １５．０ ＜ν_ｄ＿ｎ＜ ３５．０
   を満足することを特徴とするズームレンズ。
8. 請求項１〜７の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
   第１レンズ群の光軸上の厚さ：Ｄ１、望遠端における焦点距離：ｆ_Ｔが、条件：
   （１１） １．０ ＜Ｄ１／ｆｗ＜ １．５
   を満足することを特徴とするズームレンズ。
9. 請求項１〜８の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
   ズームレンズによる像を撮像素子により読取る情報装置に用いられ、
   その歪曲収差が、撮像素子により情報化されたデータの電子的な処理により補正できる範囲で許容されていることを特徴とするズームレンズ。
10. 請求項１〜９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カメラ。
11. 請求項１〜９の任意の１に記載のズームレンズを、カメラ機能部の撮影用光学系として有することを特徴とする携帯情報端末装置。

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