JP2006065182A

JP2006065182A - ズームレンズ

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Publication number: JP2006065182A
Application number: JP2004249943A
Authority: JP
Inventors: Takakazu Hirose; 卓万廣瀬
Original assignee: Konica Minolta Opto Inc
Current assignee: Konica Minolta Opto Inc
Priority date: 2004-08-30
Filing date: 2004-08-30
Publication date: 2006-03-09

Abstract

【課題】プラスチックレンズを効果的に配することにより、特にデジタルカメラに適した、小型、高画質で安価なズームレンズ。
【解決手段】物体側より、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、及び第３レンズ群の３つのレンズ群を有し、各レンズ群を光軸方向に移動させて変倍を行うズームレンズにおいて、前記第１レンズ群は、少なくとも１枚の負レンズと、少なくとも１枚の正レンズとを有し、前記第２レンズ群は物体側から順に、正レンズ２１と、正レンズ２２と、負レンズ２３とを有すると共に、前記第２レンズ群を構成するレンズのうち、少なくとも２枚はプラスチックレンズであること。
【選択図】図１

Description

本発明はズームレンズに関し、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等に用いられ、特に高画素ＣＣＤを用いたカメラに適した高解像力を有しており、広角端でのＦナンバーが２．８程度、変倍比が３倍程度のズームレンズに関する。

近年、パソコンの普及が進み、また、パソコンを用いて画像データを扱うことも多くなり、画像データを取り込むためのデジタルスチルカメラ等の需要が増えてきている。このようなデジタルスチルカメラの普及に伴い、より安価なデジタルスチルカメラが求められてきており、撮像光学系にもより一層のコストダウンが要望されている。一方、光電変換素子の画素数は年々増加の傾向にあり、撮影光学系にはより高性能なものが求められているので、コストダウンと高性能化という、相反する要求に応えていく必要がある。

ＣＣＤ等の固体結像素子を用いるカメラに適した３倍程度のズームレンズは従来より技術開示されている（例えば、特許文献１，２，３参照）。
特開２００２−１９６２４０号公報特開２００２−３７２６６７号公報特開２００２−７２０９３号公報

特許文献１に記載されているズームレンズは、全体がガラスレンズで構成されており、低コスト化、軽量化が十分であると言えない。

また、特許文献２に記載されているズームレンズは、第２群にプラスチックレンズを使用することにより低コスト化を図っている。しかし、構成レンズ枚中に対してのプラスチックレンズの割合が少ないために低コスト化には不十分である。

更に、特許文献３に記載されているズームレンズは、各群にプラスチックレンズを使用することにより低コスト化を図っている。しかし、広角端でのＦナンバーが３．６程度と暗く、近年のズームレンズとしては光学仕様の改善に余地がある。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、プラスチックレンズを効果的に配することにより、特にデジタルカメラに適した、小型、高画質で安価なズームレンズを提供することを目的とする。

上記目的は下記の手段により達成される。
［請求項１］物体側より、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、及び第３レンズ群の３つのレンズ群を有し、各レンズ群を光軸方向に移動させて変倍を行うズームレンズにおいて、前記第１レンズ群は、少なくとも１枚の負レンズと、少なくとも１枚の正レンズとを有し、前記第２レンズ群は物体側から順に、正レンズ２１と、正レンズ２２と、負レンズ２３とを有すると共に、前記第２レンズ群を構成するレンズのうち、少なくとも２枚はプラスチックレンズであることを特徴とするズームレンズ。
［請求項２］前記第１レンズ群は、１枚の負レンズと１枚の正レンズとで構成されることを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
［請求項３］前記第１レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有するガラスレンズと、少なくとも１枚のプラスチックレンズとで構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のズームレンズ。
［請求項４］前記第１レンズ群は、少なくとも１枚の正の屈折力を有するプラスチックレンズと少なくとも１枚の負の屈折力を有するプラスチックレンズとを有することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
［請求項５］前記第１レンズ群は、正の屈折力を有するプラスチックレンズと負の屈折力を有するプラスチックレンズとを接合した接合レンズを有することを特徴とする請求項４に記載のズームレンズ。
［請求項６］前記第１レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有するプラスチックレンズと、正の屈折力を有するプラスチックレンズとで構成されることを特徴とする請求項２に記載のズームレンズ。
［請求項７］前記第１レンズ群中に含まれるプラスチックレンズの合成焦点距離をｆ_1PLとしたときに、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項３〜６の何れか１項に記載のズームレンズ。

１．０ ≦｜ｆ_1PL／ｆ₁｜＜３．０・・・（１）
但し、ｆ₁：第１レンズ群の焦点距離
［請求項８］前記第１レンズ群は、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載のズームレンズ。

−３．５＜ｆ₁／ｆ_w＜−１．５・・・（２）
但し、ｆ₁：第１レンズ群の焦点距離
ｆ_w：全系の広角端での焦点距離
［請求項９］前記第１レンズ群は、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載のズームレンズ。

−３．５＜ｆ₁／ｆ_w＜−２．５・・・（３）
［請求項１０］前記第２レンズ群は、少なくとも１枚の正の屈折力を有するプラスチックレンズと少なくとも１枚の負の屈折力を有するプラスチックレンズとを有することを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載のズームレンズ。
［請求項１１］前記第２レンズ群の正レンズ２２と負レンズ２３はプラスチックレンズであり、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載のズームレンズ。

−２．０＜ｆ_2n／ｆ_2p＜−１．０・・・（４）
但し、ｆ_2n：正レンズ２２の焦点距離
ｆ_2p：負レンズ２３の焦点距離
［請求項１２］前記第２レンズ群の正レンズ２１は研磨加工によるガラス球面レンズからなり、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載のズームレンズ。

０．５＜ｆ₂₁／ｆ₂＜１．５・・・（５）
但し、ｆ₂₁：正レンズ２１の焦点距離
ｆ₂：第２レンズ群の焦点距離
［請求項１３］前記第２レンズ群は、正レンズ２２と負レンズ２３とを接合した接合レンズを有することを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載のズームレンズ。
［請求項１４］前記第２レンズ群は、正レンズ２２と負レンズ２３とをフランジ部で接合したレンズを有することを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載のズームレンズ。
［請求項１５］前記第３レンズ群は、正の屈折力を有することを特徴とする請求項１〜１４の何れか１項に記載のズームレンズ。
［請求項１６］前記第３レンズ群は、少なくとも１枚のプラスチックレンズを有することを特徴とする請求項１〜１５の何れか１項に記載のズームレンズ。
［請求項１７］前記第３レンズ群は、１枚の正レンズで構成されることを特徴とする請求項１〜１６の何れか１項に記載のズームレンズ。
［請求項１８］前記第３レンズ群の焦点距離をｆ₃としたときに、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１〜１７の何れか１項に記載のズームレンズ。

２．０＜｜ｆ₃／ｆ_w｜＜５．０・・・（６）
但し、ｆ_w：全系の広角端での焦点距離
［請求項１９］物体側より、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、及び第３レンズ群の３つのレンズ群を有し、少なくとも２つのレンズ群を光軸方向に移動させて変倍を行うズームレンズにおいて、前記第１レンズ群は、少なくとも１枚の負レンズと、少なくとも１枚の正レンズとを有し、前記第２レンズ群は物体側から順に、正レンズ２１と、正レンズ２２と、負レンズ２３とで構成されると共に、前記正レンズ２１、前記正レンズ２２、前記負レンズ２３の内、少なくとも２枚はプラスチックレンズであることを特徴とするズームレンズ。
［請求項２０］前記第１レンズ群は、１枚の負レンズと１枚の正レンズとで構成されることを特徴とする請求項１９に記載のズームレンズ。
［請求項２１］前記第１レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有するガラスレンズと、少なくとも１枚のプラスチックレンズとで構成されることを特徴とする請求項１９又は請求項２０に記載のズームレンズ。
［請求項２２］前記第１レンズ群は、少なくとも１枚の正の屈折力を有するプラスチックレンズと少なくとも１枚の負の屈折力を有するプラスチックレンズとを有することを特徴とする請求項１９に記載のズームレンズ。
［請求項２３］前記第１レンズ群は、正の屈折力を有するプラスチックレンズと負の屈折力を有するプラスチックレンズとを接合した接合レンズを有することを特徴とする請求項２２に記載のズームレンズ。
［請求項２４］前記第１レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有するプラスチックレンズと、正の屈折力を有するプラスチックレンズとで構成されることを特徴とする請求項２０に記載のズームレンズ。
［請求項２５］前記第１レンズ群中に含まれるプラスチックレンズの合成焦点距離をｆ_1PLとしたときに、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１９〜２４の何れか１項に記載のズームレンズ。

１．０≦｜ｆ_1PL／ｆ₁｜＜３．０・・・（１）
但し、ｆ₁：第１レンズ群の焦点距離
［請求項２６］前記第１レンズ群は、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１９〜２５の何れか１項に記載のズームレンズ。

−３．５＜ｆ₁／ｆ_w＜−１．５・・・（２）
但し、ｆ₁：第１レンズ群の焦点距離
ｆ_w：全系の広角端での焦点距離
［請求項２７］前記第１レンズ群は、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１９〜２５の何れか１項に記載のズームレンズ。

−３．５＜ｆ₁／ｆ_w＜−２．５・・・（３）
［請求項２８］前記第２レンズ群は、少なくとも１枚の正の屈折力を有するプラスチックレンズと少なくとも１枚の負の屈折力を有するプラスチックレンズとを有することを特徴とする請求項１９〜２７の何れか１項に記載のズームレンズ。
［請求項２９］前記第２レンズ群の正レンズ２２と負レンズ２３はプラスチックレンズであり、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１９〜２８の何れか１項に記載のズームレンズ。

−２．０＜ｆ_2n／ｆ_2p＜−１．０・・・（４）
但し、ｆ_2n：正レンズ２２の焦点距離
ｆ_2p：負レンズ２３の焦点距離
［請求項３０］前記第２レンズ群の正レンズ２１は研磨加工によるガラス球面レンズからなり、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１９〜２９の何れか１項に記載のズームレンズ。

０．５＜ｆ₂₁／ｆ₂＜１．５・・・（５）
但し、ｆ₂₁：正レンズ２１の焦点距離
ｆ₂：第２レンズ群の焦点距離
［請求項３１］前記第２レンズ群は、正レンズ２２と負レンズ２３を接合した接合レンズを有することを特徴とする請求項１９〜３０の何れか１項に記載のズームレンズ。
［請求項３２］前記第２レンズ群は、正レンズ２２と負レンズ２３とをフランジ部で接合したレンズを有することを特徴とする請求項１９〜３１の何れか１項に記載のズームレンズ。
［請求項３３］前記第３レンズ群は、正の屈折力を有することを特徴とする請求項１９〜３２の何れか１項に記載のズームレンズ。
［請求項３４］前記第３レンズ群は、少なくとも１枚のプラスチックレンズを有することを特徴とする請求項１９〜３３の何れか１項に記載のズームレンズ。
［請求項３５］前記第３レンズ群は、１枚の正レンズで構成されることを特徴とする請求項１９〜３４の何れか１項に記載のズームレンズ。
［請求項３６］前記第３レンズ群の焦点距離をｆ₃としたときに、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１９〜３５の何れか１項に記載のズームレンズ。

２．０＜｜ｆ₃／ｆ_w｜＜５．０・・・（６）
但し、ｆ_w：全系の広角端での焦点距離
［請求項３７］物体側より、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、及び第３レンズ群の３つのレンズ群を有し、少なくとも２つのレンズ群を光軸方向に移動させて変倍を行うズームレンズにおいて、前記第１レンズ群は１枚の負レンズと１枚の正レンズとで構成され、前記第２レンズ群は物体側から順に、正レンズ２１と、正レンズ２２と、負レンズ２３とを有すると共に、前記第２レンズ群を構成するレンズの内、少なくとも２枚はプラスチックレンズであることを特徴とするズームレンズ。
［請求項３８］前記第１レンズ群は、物体側から、負の屈折力を有するガラスレンズと、正の屈折力を有するプラスチックレンズとの２枚で構成されることを特徴とする請求項３７に記載のズームレンズ。
［請求項３９］前記第１レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有するプラスチックレンズと、正の屈折力を有するプラスチックレンズとで構成されることを特徴とする請求項３７に記載のズームレンズ。
［請求項４０］前記第１レンズ群中に含まれるプラスチックレンズの合成焦点距離をｆ_1PLとしたときに、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項３７〜３９の何れか１項に記載のズームレンズ。

１．０≦｜ｆ_1PL／ｆ₁｜＜３．０・・・（１）
但し、ｆ₁：第１レンズ群の焦点距離
［請求項４１］前記第１レンズ群は、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項３７〜４０の何れか１項に記載のズームレンズ。

−３．５＜ｆ₁／ｆ_w＜−１．５・・・（２）
但し、ｆ₁：第１レンズ群の焦点距離
ｆ_w：全系の広角端での焦点距離
［請求項４２］前記第１レンズ群は、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項３７〜４１の何れか１項に記載のズームレンズ。

−３．５＜ｆ₁／ｆ_w＜−２．５・・・（３）
［請求項４３］前記第２レンズ群は、少なくとも１枚の正の屈折力を有するプラスチックレンズと少なくとも１枚の負の屈折力を有するプラスチックレンズとを有することを特徴とする請求項３７〜４２の何れか１項に記載のズームレンズ。
［請求項４４］前記第２レンズ群の正レンズ２２と負レンズ２３はプラスチックレンズであり、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項３７〜４３の何れか１項に記載のズームレンズ。

−２．０＜ｆ_2n／ｆ_2p＜−１．０・・・（４）
但し、ｆ_2n：正レンズ２２の焦点距離
ｆ_2p：負レンズ２３の焦点距離
［請求項４５］前記第２レンズ群の正レンズ２１は研磨加工によるガラス球面レンズからなり、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項３７〜４４の何れか１項に記載のズームレンズ。

０．５＜ｆ₂₁／ｆ₂＜１．５・・・（５）
但し、ｆ₂₁：正レンズ２１の焦点距離
ｆ₂：第２レンズ群の焦点距離
［請求項４６］前記第２レンズ群は、正レンズ２２と負レンズ２３とを接合した接合レンズを有することを特徴とする請求項３７〜４５の何れか１項に記載のズームレンズ。
［請求項４７］前記第２レンズ群は、正レンズ２２と負レンズ２３とをフランジ部で接合したレンズを有することを特徴とする請求項３７〜４５の何れか１項に記載のズームレンズ。
［請求項４８］前記第３レンズ群は、正の屈折力を有することを特徴とする請求項３７〜４７の何れか１項に記載のズームレンズ。
［請求項４９］前記第３レンズ群は、少なくとも１枚のプラスチックレンズを有することを特徴とする請求項３７〜４８の何れか１項に記載のズームレンズ。
［請求項５０］前記第３レンズ群は、１枚の正レンズで構成されることを特徴とする請求項３７〜４９の何れか１項に記載のズームレンズ。
［請求項５１］前記第３レンズ群の焦点距離をｆ₃としたときに、以下の条件を満足することを特徴とする請求項３７〜５０の何れか１項に記載のズームレンズ。

２．０＜｜ｆ₃／ｆ_w｜＜５．０・・・（６）
但し、ｆ_w：全系の広角端での焦点距離
［請求項５２］広角側から望遠側への変倍に際し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が減少し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が増大するように、前記各レンズ群の間隔を変化させて変倍することを特徴とする請求項１〜５１の何れか１項に記載のズームレンズ。
［請求項５３］前記第３レンズ群は、広角側から望遠側への変倍に際し、光軸上を物体側に単調に移動することを特徴とする請求項１〜５２の何れか１項に記載のズームレンズ。
［請求項５４］前記第３レンズ群を光軸方向に移動させることにより、無限遠物体から近距離物体におけるフォーカシングを行うことを特徴とする請求項１〜５３の何れか１項に記載のズームレンズ。
［請求項５５］変倍比が２．８倍以上であることを特徴とする請求項１〜５４の何れか１項に記載のズームレンズ。

本発明のズームレンズによれば、プラスチックレンズを効果的に配することにより、小型、高画質で安価になり、特にデジタルカメラに好適である。

本発明のズームレンズは、図１、図３、図５、図７、図９、図１１、図１３、図１５に示す如く、物体側より、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、及び第３レンズ群Ｇ３の３つのレンズ群、並びにローパスフィルタ４１及びカバーガラス５１より構成されている。また、第２レンズ群Ｇ２の前方に絞りＳを配置している。

広角側から望遠側への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔が減少し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔が増大するように、各レンズ群が移動する。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、少なくとも正レンズ、正レンズ、負レンズの配置を含むことにより、球面収差やコマ収差を良好に補正でき、負レンズの光線高を低くすることでペッツバール和を小さくして像面湾曲を抑えることが出来る。また、正レンズを２枚とすることにより、各レンズの正のパワーを小さくできるので、この正レンズで発生する球面収差やコマ収差を小さくすることが出来る。さらに、組み立ての際のレンズ偏芯が生じても、それによる収差変動を小さく抑えることができ、良好な生産性を維持できる。

本発明のズームレンズのように、プラスチックレンズを多用してコンパクトなレンズの設計を試みると、特に光学的に選択できるプラスチック材料が少ないことと、屈折率が低いことのために、諸収差の補正が非常に難しくなる。そこで、各レンズ群にそれぞれ非球面を効果的に配することで諸収差の補正を行っている。

第１レンズ群Ｇ１及び第２レンズ群Ｇ２はそれぞれ少なくとも２面以上の非球面を有することにより、諸収差の補正を行っている。第１レンズ群Ｇ１の非球面は主に軸外主光線の屈折によって生じる軸外収差、特に歪曲収差の補正を行い、第２レンズ群Ｇ２の非球面は球面収差やコマ収差の補正を行っている。

このような構成にすることで、効果的に変倍が行え、光学系全体をコンパクトにすることができる。

第１レンズ群Ｇ１は、通常の広角レンズと同様に最も物体側のレンズ径の増大が抑えられるように、物体側より順に負レンズ１１と正レンズ１２の２枚構成、若しくは負レンズ１１、負レンズ１２、正レンズ１３の３枚構成としている。後述する全ての実施例において、第１レンズ群Ｇ１の正レンズは非球面を有しており、特に広角端の歪曲収差、非点収差を補正している。このレンズをプラスチック材料で製造することにより、ガラス材料で製造するよりも製造上及び重量の面で非常に有利になる。

第２レンズ群Ｇ２は、そのレンズ群中の最も物体側に、物体側に強い凸面を向けた正レンズ２１を配置し、第１レンズ群Ｇ１で発散された軸外光線の屈折角を抑えて、軸外諸収差がなるべく発生しない様にしている。さらに、正レンズ２１を研磨加工によるガラス球面レンズで構成することにより、屈折率の高い硝材を選択できるので、光学系全体をコンパクト化することが可能である。

また、正レンズ２１の像面側に隣接してプラスチックよりなる正レンズ２２、同じくプラスチックレンズよりなる負レンズ２３を配置し、プラスチックレンズの合成パワーを小さくすることで、プラスチックレンズを使用することにより最も懸念される温度・湿度による屈折率変化の影響で生じるピントずれを小さくしている。

更に、後述する第７実施例及び第８実施例の如く、像側に凸面を向けた非球面を有するメニスカスレンズを第２レンズ群の最も像側に配置することで、非点収差を良好に補正することができる。また、このレンズもプラスチックレンズとすることで、射出成形による非球面付加の容易化やレンズ全系の軽量化が達成できる。

第３レンズ群Ｇ３は、広角側から望遠側の変倍に際し、光軸上を物体側へ移動することで、第３レンズ群Ｇ３にも変倍作用を持たせることができ、第２レンズ群Ｇ２のパワー若しくは移動量を小さく抑えることができる。無限遠物体から近距離物体を撮影する場合には、第３レンズ群Ｇ３を移動させることでフォーカシングを行っている。第３レンズ群Ｇ３ではプラスチックレンズ相当の低屈折率でも良好に収差が補正できるため、この群にガラスより軽いプラスチックレンズを使用することで、ズーミングやフォーカシングで第３レンズ群Ｇ３を移動させる際の駆動機構に与える負荷が少なくてすむ。なお、第３レンズ群Ｇ３がプラスチックで製造された正レンズ１枚で構成すると、駆動機構に与える負荷を最も小さくすることができる。

赤外カットフィルタは、ローパスフィルタの表面にコート処理を施した反射型にすることで、吸収型の赤外カットフィルタを別途にレンズ系に挿入する必要がなくなり、光軸方向の厚みを薄くすることができ、各レンズ群とフィルタを近接させてカメラボディに格納する際に、よりコンパクトな格納が可能になる。

次に、（１）〜（６）の条件式について説明する。

条件式（１）は、第１レンズ群Ｇ１の屈折力と第１レンズ群Ｇ１に含まれるプラスチックレンズの屈折力とを規定する式であり、温度変化に伴う収差変動とピント移動量とを適切に保つための条件である。この条件式の下限を超えると、プラスチックレンズのパワーが大きくなるのでプラスチックレンズの温度変化による像面湾曲、特に広角端での像面湾曲の変動が大きくなる。また、条件式の上限を超えると、第１レンズ群Ｇ１に含まれるガラスレンズのパワーが強くなり過ぎ、第１レンズ群Ｇ１内の誤差感度が増大し生産性が悪くなる。

条件式（２）及び（３）は、第１レンズ群Ｇ１の屈折力を規定する式であり、十分にコンパクトでありながら良好な結像性能を得るためのものである。条件式の下限を超えると、第１レンズ群Ｇ１で発生する諸収差が大きくなり、特に、広角端での歪曲収差、倍率色収差、望遠端での球面収差の良好な補正が困難になってしまう。逆に、条件式の上限を超えると、第１レンズ群Ｇ１のパワーが弱くなり過ぎるため、レンズ系全体のコンパクト化が困難になってしまう。

条件式（４）は、第２レンズ群Ｇ２に含まれるプラスチックレンズの屈折力を規定する式であり、条件式（４）を満たすことにより、正のプラスチックレンズのパワーと負のプラスチックレンズのパワーの差が小さくなるので、温度変化時におけるピント移動量を小さく抑えることが出来る。

条件式（５）は、第２レンズ群Ｇ２で最も物体側にある正レンズ２１の屈折力を規定する式であり、十分にコンパクトでありながら良好な結像性能を得るためのものである。条件式の上限を超えると、第２レンズ群Ｇ２のパワーが弱くなり過ぎるため、光学系全体のコンパクト化が困難になってしまう。また、条件式の下限を超えると、正レンズ２１のパワーが強くなり過ぎ、球面収差及びコマ収差の補正が困難になり好ましくない。

条件式（６）は、第３レンズ群Ｇ３の屈折力を規定する式であり、十分にコンパクトでありながら良好な結像性能を得るためのものである。条件式の上限を超えると、バックフォーカスが増大し、また、フォーカシングの際の第３レンズ群Ｇ３の移動量が増大し、全長が長くなるので好ましくない。条件式の下限を超えると、第３レンズ群Ｇ３で発生する歪曲収差、像面湾曲が大きくなり、第３レンズ群Ｇ３に非球面を用いても補正が困難になる。

本発明のズームレンズに関する８種の実施例を説明する。

使用する記号は下記の通りである。

ｆ：焦点距離
Ｆ：Ｆナンバー
ω：半画角
ｒ：レンズ各面の曲率半径
ｄ：レンズ厚、または、レンズ間隔
ｎ_d：屈折率
ν_d：アッベ数
＊：プラスチックレンズ
なお、非球面形状を下記の数式で表す。

但し、
Ｘ：ｈにおける非球面形状（非球面の面頂点に接する平面から光軸に沿った方向の距離）
ｈ：光軸からの高さ
ｒ：近軸曲率半径
κ：円錐係数
Ａ_2i：非球面係数
〈実施例１〉
焦点距離ｆ：６．３ｍｍ〜１８．０ｍｍ
Ｆナンバー：２．８８〜５．０２
画角２ω：６４．６°〜２４．２°
絞り位置：第５面前方０．４０ｍｍ
レンズデータを表１に示す。

非球面係数を表２に示す。

広角端、中間域及び望遠端における群間距離を表３に示す。

前述の条件式（１）〜（６）の値を表４に示す。

また、レンズ断面図を図１に示し、収差図を図２に示す。なお、収差図の上段は広角端の収差図、中段は中間域の収差図、下段は望遠端の収差図である。
〈実施例２〉
焦点距離ｆ：６．３ｍｍ〜１８．０ｍｍ
Ｆナンバー：２．８８〜４．９３
画角２ω：６４．６°〜２４．０°
絞り位置：第５面前方０．４０ｍｍ
レンズデータを表５に示す。

非球面係数を表６に示す。

広角端、中間域及び望遠端における群間距離を表７に示す。

前述の条件式（１）〜（６）の値を表８に示す。

また、レンズ断面図を図３に示し、収差図を図４に示す。なお、収差図の上段は広角端の収差図、中段は中間域の収差図、下段は望遠端の収差図である。
〈実施例３〉
焦点距離ｆ：６．３ｍｍ〜１８．０ｍｍ
Ｆナンバー：２．８８〜４．９３
画角２ω：６４．６°〜２４．０°
絞り位置：第５面前方０．４０ｍｍ
レンズデータを表９に示す。

非球面係数を表１０に示す。

広角端、中間域及び望遠端における群間距離を表１１に示す。

前述の条件式（１）〜（６）の値を表１２に示す。

また、レンズ断面図を図５に示し、収差図を図７に示す。なお、収差図の上段は広角端の収差図、中段は中間域の収差図、下段は望遠端の収差図である。
〈実施例４〉
焦点距離ｆ：５．０６ｍｍ〜１４．７５ｍｍ
Ｆナンバー：２．８８〜５．１７
画角２ω：６２．６°〜２２．５°
絞り位置：第５面前方０．４０ｍｍ
レンズデータを表１３に示す。

非球面係数を表１４に示す。

広角端、中間域及び望遠端における群間距離を表１５に示す。

前述の条件式（１）〜（６）の値を表１６に示す。

また、レンズ断面図を図７に示し、収差図を図８に示す。なお、収差図の上段は広角端の収差図、中段は中間域の収差図、下段は望遠端の収差図である。
〈実施例５〉
焦点距離ｆ：５．０９ｍｍ〜１４．７３ｍｍ
Ｆナンバー：２．８８〜５．１０
画角２ω：６２．４°〜２２．７°
絞り位置：第６面前方０．３５ｍｍ
レンズデータを表１７に示す。

非球面係数を表１８に示す。

広角端、中間域及び望遠端における群間距離を表１９に示す。

前述の条件式（１）〜（６）の値を表２０に示す。

また、レンズ断面図を図９に示し、収差図を図１０に示す。なお、収差図の上段は広角端の収差図、中段は中間域の収差図、下段は望遠端の収差図である。
〈実施例６〉
焦点距離ｆ：５．０９ｍｍ〜１４．７３ｍｍ
Ｆナンバー：２．８８〜５．０７
画角２ω：６２．８°〜２２．７°
絞り位置：第６面前方０．３５ｍｍ
レンズデータを表２１に示す。

非球面係数を表２２に示す。

広角端、中間域及び望遠端における群間距離を表２３に示す。

前述の条件式（１）〜（６）の値を表２４に示す。

また、レンズ断面図を図１１に示し、収差図を図１２に示す。なお、収差図の上段は広角端の収差図、中段は中間域の収差図、下段は望遠端の収差図である。
〈実施例７〉
焦点距離ｆ：４．７８ｍｍ〜１３．６８ｍｍ
Ｆナンバー：２．８８〜４．８８
画角２ω：６６．２°〜２４．５°
絞り位置：第６面前方０．３５ｍｍ
レンズデータを表２５に示す。

非球面係数を表２６に示す。

広角端、中間域及び望遠端における群間距離を表２７に示す。

前述の条件式（１）〜（６）の値を表２８に示す。

また、レンズ断面図を図１３に示し、収差図を図１４に示す。なお、収差図の上段は広角端の収差図、中段は中間域の収差図、下段は望遠端の収差図である。
〈実施例８〉
焦点距離ｆ：４．７８ｍｍ〜１３．６３ｍｍ
Ｆナンバー：２．８８〜４．９３
画角２ω：６６．３°〜２４．５°
絞り位置：第６面前方０．３５ｍｍ
レンズデータを表２９に示す。

非球面係数を表３０に示す。

広角端、中間域及び望遠端における群間距離を表３１に示す。

前述の条件式（１）〜（６）の値を表３２に示す。

また、レンズ断面図を図１５に示し、収差図を図１６に示す。なお、収差図の上段は広角端の収差図、中段は中間域の収差図、下段は望遠端の収差図である。

以上の各実施例は下記の効果を奏する。

第１実施例乃至第４実施例は、第１レンズ群Ｇ１を物体側から順に負レンズ１１及び正レンズ１２の２枚で構成している。これにより、レンズ厚や前玉径の小さい、コンパクトな光学系とすることができる。

第１実施例、第３実施例、第５実施例、第７実施例は、プラスチックレンズよりなる正レンズ２２と同じくプラスチックレンズよりなる負レンズ２３をフランジ部で貼り合わせたレンズで構成している。正レンズ２２と負レンズ２３をフランジ部で貼り合わせることにより、各々が単品レンズのときよりも組み立てが比較的容易に行えることに加え、接合レンズと比べレンズ面が増えるために、諸収差が補正し易くなる。

また、第１実施例及び第２実施例の様に、正レンズ１２と対になる負レンズ１１もプラスチック材料で製造することにより、温度変化による影響を少なくすることができる。

第２実施例、第４実施例、第６実施例、第８実施例は、プラスチックレンズよりなる正レンズ２２と同じくプラスチックレンズよりなる負レンズ２３を貼り合わせた接合レンズで構成している。接合レンズにすることにより、各々が単品レンズのときよりも組み立てが比較的容易に行える。

また、第３実施例及び第４実施例の様に、強い負のパワーを持つ負レンズ１１をガラスレンズで構成することにより、屈折率の高い硝材を選択できるので、このレンズで発生する歪曲収差や非点収差を少なくすることができる。

第５実施例乃至第８実施例は第１レンズ群Ｇ１を負レンズ１１、負レンズ１２及び正レンズ１３の３枚で構成している。負レンズを２枚とすることにより、負のパワーを分割して小さくでき、この群で発生する負の歪曲収差を良好に補正できる。第２レンズ群Ｇ２と同様に、正レンズ１３と対になる負レンズ１２もプラスチックレンズとすることで温度変化による影響を少なくしている。また、プラスチックよりなる負レンズ１２と、同じくプラスチックレンズよりなる正レンズ１３を貼り合わせレンズにすることにより、各々が単品レンズのときよりも組み立てが比較的容易に行える。

第１実施例のレンズ断面図である。第１実施例の収差図である。第２実施例のレンズ断面図である。第２実施例の収差図である。第３実施例のレンズ断面図である。第３実施例の収差図である。第４実施例のレンズ断面図である。第４実施例の収差図である。第５実施例のレンズ断面図である。第５実施例の収差図である。第６実施例のレンズ断面図である。第６実施例の収差図である。第７実施例のレンズ断面図である。第７実施例の収差図である。第８実施例のレンズ断面図である。第８実施例の収差図である。

符号の説明

Ｇ１第１レンズ群
Ｇ２第２レンズ群
Ｇ３第３レンズ群
１１，１２，２３負レンズ
１３，２１，２２正レンズ

Claims

物体側より、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、及び第３レンズ群の３つのレンズ群を有し、各レンズ群を光軸方向に移動させて変倍を行うズームレンズにおいて、
前記第１レンズ群は、少なくとも１枚の負レンズと、少なくとも１枚の正レンズとを有し、前記第２レンズ群は物体側から順に、正レンズ２１と、正レンズ２２と、負レンズ２３とを有すると共に、前記第２レンズ群を構成するレンズのうち、少なくとも２枚はプラスチックレンズであることを特徴とするズームレンズ。
前記第１レンズ群は、１枚の負レンズと１枚の正レンズとで構成されることを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
前記第１レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有するガラスレンズと、少なくとも１枚のプラスチックレンズとで構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のズームレンズ。
前記第１レンズ群は、少なくとも１枚の正の屈折力を有するプラスチックレンズと少なくとも１枚の負の屈折力を有するプラスチックレンズとを有することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
前記第１レンズ群は、正の屈折力を有するプラスチックレンズと負の屈折力を有するプラスチックレンズとを接合した接合レンズを有することを特徴とする請求項４に記載のズームレンズ。
前記第１レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有するプラスチックレンズと、正の屈折力を有するプラスチックレンズとで構成されることを特徴とする請求項２に記載のズームレンズ。
前記第１レンズ群中に含まれるプラスチックレンズの合成焦点距離をｆ_1PLとしたときに、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項３〜６の何れか１項に記載のズームレンズ。
１．０ ≦｜ｆ_1PL／ｆ₁｜＜３．０
但し、ｆ₁：第１レンズ群の焦点距離
前記第１レンズ群は、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載のズームレンズ。
−３．５＜ｆ₁／ｆ_w＜−１．５
但し、ｆ₁：第１レンズ群の焦点距離
ｆ_w：全系の広角端での焦点距離
前記第１レンズ群は、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載のズームレンズ。
−３．５＜ｆ₁／ｆ_w＜−２．５
前記第２レンズ群は、少なくとも１枚の正の屈折力を有するプラスチックレンズと少なくとも１枚の負の屈折力を有するプラスチックレンズとを有することを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載のズームレンズ。
前記第２レンズ群の正レンズ２２と負レンズ２３はプラスチックレンズであり、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載のズームレンズ。
−２．０＜ｆ_2n／ｆ_2p＜−１．０
但し、ｆ_2n：正レンズ２２の焦点距離
ｆ_2p：負レンズ２３の焦点距離
前記第２レンズ群の正レンズ２１は研磨加工によるガラス球面レンズからなり、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載のズームレンズ。
０．５＜ｆ₂₁／ｆ₂＜１．５
但し、ｆ₂₁：正レンズ２１の焦点距離
ｆ₂：第２レンズ群の焦点距離
前記第２レンズ群は、正レンズ２２と負レンズ２３とを接合した接合レンズを有することを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載のズームレンズ。
前記第２レンズ群は、正レンズ２２と負レンズ２３とをフランジ部で接合したレンズを有することを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載のズームレンズ。
前記第３レンズ群は、正の屈折力を有することを特徴とする請求項１〜１４の何れか１項に記載のズームレンズ。
前記第３レンズ群は、少なくとも１枚のプラスチックレンズを有することを特徴とする請求項１〜１５の何れか１項に記載のズームレンズ。
前記第３レンズ群は、１枚の正レンズで構成されることを特徴とする請求項１〜１６の何れか１項に記載のズームレンズ。
前記第３レンズ群の焦点距離をｆ₃としたときに、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１〜１７の何れか１項に記載のズームレンズ。
２．０＜｜ｆ₃／ｆ_w｜＜５．０
但し、ｆ_w：全系の広角端での焦点距離
物体側より、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、及び第３レンズ群の３つのレンズ群を有し、少なくとも２つのレンズ群を光軸方向に移動させて変倍を行うズームレンズにおいて、
前記第１レンズ群は、少なくとも１枚の負レンズと、少なくとも１枚の正レンズとを有し、前記第２レンズ群は物体側から順に、正レンズ２１と、正レンズ２２と、負レンズ２３とで構成されると共に、前記正レンズ２１、前記正レンズ２２、前記負レンズ２３の内、少なくとも２枚はプラスチックレンズであることを特徴とするズームレンズ。
前記第１レンズ群は、１枚の負レンズと１枚の正レンズとで構成されることを特徴とする請求項１９に記載のズームレンズ。
前記第１レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有するガラスレンズと、少なくとも１枚のプラスチックレンズとで構成されることを特徴とする請求項１９又は請求項２０に記載のズームレンズ。
前記第１レンズ群は、少なくとも１枚の正の屈折力を有するプラスチックレンズと少なくとも１枚の負の屈折力を有するプラスチックレンズとを有することを特徴とする請求項１９に記載のズームレンズ。
前記第１レンズ群は、正の屈折力を有するプラスチックレンズと負の屈折力を有するプラスチックレンズとを接合した接合レンズを有することを特徴とする請求項２２に記載のズームレンズ。
前記第１レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有するプラスチックレンズと、正の屈折力を有するプラスチックレンズとで構成されることを特徴とする請求項２０に記載のズームレンズ。
前記第１レンズ群中に含まれるプラスチックレンズの合成焦点距離をｆ_1PLとしたときに、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１９〜２４の何れか１項に記載のズームレンズ。
１．０≦｜ｆ_1PL／ｆ₁｜＜３．０
但し、ｆ₁：第１レンズ群の焦点距離
前記第１レンズ群は、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１９〜２５の何れか１項に記載のズームレンズ。
−３．５＜ｆ₁／ｆ_w＜−１．５
但し、ｆ₁：第１レンズ群の焦点距離
ｆ_w：全系の広角端での焦点距離
前記第１レンズ群は、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１９〜２５の何れか１項に記載のズームレンズ。
−３．５＜ｆ₁／ｆ_w＜−２．５
前記第２レンズ群は、少なくとも１枚の正の屈折力を有するプラスチックレンズと少なくとも１枚の負の屈折力を有するプラスチックレンズとを有することを特徴とする請求項１９〜２７の何れか１項に記載のズームレンズ。
前記第２レンズ群の正レンズ２２と負レンズ２３はプラスチックレンズであり、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１９〜２８の何れか１項に記載のズームレンズ。
−２．０＜ｆ_2n／ｆ_2p＜−１．０
但し、ｆ_2n：正レンズ２２の焦点距離
ｆ_2p：負レンズ２３の焦点距離
前記第２レンズ群の正レンズ２１は研磨加工によるガラス球面レンズからなり、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１９〜２９の何れか１項に記載のズームレンズ。
０．５＜ｆ₂₁／ｆ₂＜１．５
但し、ｆ₂₁：正レンズ２１の焦点距離
ｆ₂：第２レンズ群の焦点距離
前記第２レンズ群は、正レンズ２２と負レンズ２３を接合した接合レンズを有することを特徴とする請求項１９〜３０の何れか１項に記載のズームレンズ。
前記第２レンズ群は、正レンズ２２と負レンズ２３とをフランジ部で接合したレンズを有することを特徴とする請求項１９〜３１の何れか１項に記載のズームレンズ。
前記第３レンズ群は、正の屈折力を有することを特徴とする請求項１９〜３２の何れか１項に記載のズームレンズ。
前記第３レンズ群は、少なくとも１枚のプラスチックレンズを有することを特徴とする請求項１９〜３３の何れか１項に記載のズームレンズ。
前記第３レンズ群は、１枚の正レンズで構成されることを特徴とする請求項１９〜３４の何れか１項に記載のズームレンズ。
前記第３レンズ群の焦点距離をｆ₃としたときに、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１９〜３５の何れか１項に記載のズームレンズ。
２．０＜｜ｆ₃／ｆ_w｜＜５．０
但し、ｆ_w：全系の広角端での焦点距離
物体側より、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、及び第３レンズ群の３つのレンズ群を有し、少なくとも２つのレンズ群を光軸方向に移動させて変倍を行うズームレンズにおいて、
前記第１レンズ群は１枚の負レンズと１枚の正レンズとで構成され、前記第２レンズ群は物体側から順に、正レンズ２１と、正レンズ２２と、負レンズ２３とを有すると共に、前記第２レンズ群を構成するレンズの内、少なくとも２枚はプラスチックレンズであることを特徴とするズームレンズ。
前記第１レンズ群は、物体側から、負の屈折力を有するガラスレンズと、正の屈折力を有するプラスチックレンズとの２枚で構成されることを特徴とする請求項３７に記載のズームレンズ。
前記第１レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有するプラスチックレンズと、正の屈折力を有するプラスチックレンズとで構成されることを特徴とする請求項３７に記載のズームレンズ。
前記第１レンズ群中に含まれるプラスチックレンズの合成焦点距離をｆ_1PLとしたときに、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項３７〜３９の何れか１項に記載のズームレンズ。
１．０≦｜ｆ_1PL／ｆ₁｜＜３．０
但し、ｆ₁：第１レンズ群の焦点距離
前記第１レンズ群は、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項３７〜４０の何れか１項に記載のズームレンズ。
−３．５＜ｆ₁／ｆ_w＜−１．５
但し、ｆ₁：第１レンズ群の焦点距離
ｆ_w：全系の広角端での焦点距離
前記第１レンズ群は、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項３７〜４１の何れか１項に記載のズームレンズ。
−３．５＜ｆ₁／ｆ_w＜−２．５
前記第２レンズ群は、少なくとも１枚の正の屈折力を有するプラスチックレンズと少なくとも１枚の負の屈折力を有するプラスチックレンズとを有することを特徴とする請求項３７〜４２の何れか１項に記載のズームレンズ。
前記第２レンズ群の正レンズ２２と負レンズ２３はプラスチックレンズであり、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項３７〜４３の何れか１項に記載のズームレンズ。
−２．０＜ｆ_2n／ｆ_2p＜−１．０
但し、ｆ_2n：正レンズ２２の焦点距離
ｆ_2p：負レンズ２３の焦点距離
前記第２レンズ群の正レンズ２１は研磨加工によるガラス球面レンズからなり、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項３７〜４４の何れか１項に記載のズームレンズ。
０．５＜ｆ₂₁／ｆ₂＜１．５
但し、ｆ₂₁：正レンズ２１の焦点距離
ｆ₂：第２レンズ群の焦点距離
前記第２レンズ群は、正レンズ２２と負レンズ２３とを接合した接合レンズを有することを特徴とする請求項３７〜４５の何れか１項に記載のズームレンズ。
前記第２レンズ群は、正レンズ２２と負レンズ２３とをフランジ部で接合したレンズを有することを特徴とする請求項３７〜４５の何れか１項に記載のズームレンズ。
前記第３レンズ群は、正の屈折力を有することを特徴とする請求項３７〜４７の何れか１項に記載のズームレンズ。
前記第３レンズ群は、少なくとも１枚のプラスチックレンズを有することを特徴とする請求項３７〜４８の何れか１項に記載のズームレンズ。
前記第３レンズ群は、１枚の正レンズで構成されることを特徴とする請求項３７〜４９の何れか１項に記載のズームレンズ。
前記第３レンズ群の焦点距離をｆ₃としたときに、以下の条件を満足することを特徴とする請求項３７〜５０の何れか１項に記載のズームレンズ。
２．０＜｜ｆ₃／ｆ_w｜＜５．０
但し、ｆ_w：全系の広角端での焦点距離
広角側から望遠側への変倍に際し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が減少し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が増大するように、前記各レンズ群の間隔を変化させて変倍することを特徴とする請求項１〜５１の何れか１項に記載のズームレンズ。
前記第３レンズ群は、広角側から望遠側への変倍に際し、光軸上を物体側に単調に移動することを特徴とする請求項１〜５２の何れか１項に記載のズームレンズ。
前記第３レンズ群を光軸方向に移動させることにより、無限遠物体から近距離物体におけるフォーカシングを行うことを特徴とする請求項１〜５３の何れか１項に記載のズームレンズ。
変倍比が２．８倍以上であることを特徴とする請求項１〜５４の何れか１項に記載のズームレンズ。