JP2009186570A - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 広画角でかつ全ズーム範囲にわたり高い光学性能が得られるズームレンズ及びそれを有する撮像装置を得ること。
【解決手段】 物体側から像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の３レンズ群を有し、広角端に比べ望遠端において、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レンズ群の間隔が減少するズームレンズであって、前記第３レンズ群は、前方負レンズ成分と該前方負レンズ成分の像側に配置される後方正レンズ成分を含み、前記前方負レンズ成分と前記後方正レンズ成分は隣り合って配置されており、前記前方負レンズ成分の最も像側の面の曲率半径をｒ１、前記後方正レンズ成分の最も物体側の面の曲率半径をｒ２を適切に設定すること。
【選択図】 図１

Description

本発明はズームレンズに関し、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラそして銀塩フィルム用カメラ等の撮像装置に好適なものである。

広画角で長いバックフォーカスを得るのが容易なズームレンズとして、負の屈折力のレンズ群が先行する（最も物体側に位置する）所謂ネガティブリード型のズームレンズが知られている。

このネガティブリード型のズームレンズは比較的焦点距離を短く設定しても、所定の長さのバックフォーカスを容易に確保することができる為、一眼レフカメラに多用されている。

ネガティブリード型でバックフォーカスの長いズームレンズとして、物体側より像側へ順に負の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群より成る３群ズームレンズが知られている（特許文献１〜３）。

特許文献１では物体側から像側へ順に、負、負、正の屈折力の第１〜第３レンズ群から成り、各レンズ群を移動させてズーミングを行った広画角のズームレンズを開示している。

特許文献２、３では物体側から像側へ順に、負、負、正の屈折力の第１〜第３レンズ群から成り、第２、第３レンズ群を移動させてズーミングを行った広画角で高い光学性能を有したズームレンズを開示している。
特許平０２−２５９６１４号公報 特開平０６−２３０２８１号公報 特開２００４−０１２５０４号公報

一般に、負の屈折力のレンズ群が先行するネガティブリード型のズームレンズは、広画角化が比較的容易であり、又所定のバックフォーカスが容易に得られるという特徴がある。

しかしながらネガティブリード型のズームレンズはレンズ構成が非対称となるため、諸収差の補正が難しく、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得るのが難しい。

ネガティブリード型のズームレンズにおいて、広画角化を図りつつ、全ズーム範囲にわたり、高い光学性能を得るにはズーム構成及び各レンズ群のレンズ構成を適切に設定することが重要になってくる。

特に負、負、正の屈折力の３つのレンズ群より成る３群ズームレンズにおいて、正の屈折力の第３レンズ群のレンズ構成はズーミングにおける収差変動を少なくしつつ、全ズーム領域において高い光学性能を得るのに大変重要となっている。

正の屈折力の第３レンズ群のレンズ構成を適切に設定しないと、歪曲収差、非点収差、球面収差等の諸収差の発生が多くなり、ズーミングに伴うこれらの諸収差の変動が多くなり、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得るのが難しくなる。

本発明はネガティブリード型の３群ズームレンズにおいてズームタイプ及び第３レンズ群のレンズ構成を適切に構成することによって広画角でかつ全ズーム範囲にわたり高い光学性能が得られるズームレンズ及びそれを有する撮像装置を提供することを目的とする。

本発明のズームレンズは、物体側から像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の３レンズ群を有し、
広角端に比べ望遠端において、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レンズ群の間隔が減少するズームレンズであって、
前記第３レンズ群は、前方負レンズ成分と該前方負レンズ成分の像側に配置される後方正レンズ成分を含み、前記前方負レンズ成分と前記後方正レンズ成分は隣り合って配置されており、前記前方負レンズ成分の最も像側の面の曲率半径をｒ１、前記後方正レンズ成分の最も物体側の面の曲率半径をｒ２とするとき
０．０＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−r２）＜３．５
なる条件を満足することを特徴としている。

本発明によれば、広画角でかつ全ズーム範囲にわたり高い光学性能が得られるズームレンズ及びそれを有する撮像装置が得られる。

以下、本発明のズームレンズ及びそれを有する撮像装置の実施例について説明する。

本発明のズームレンズは、物体側から像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の３レンズ群を有している。

広角端に比べ望遠端において、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が減少し、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が減少するように少なくとも第１、第３レンズ群が移動してズーミングを行う。

図１は本発明の実施例１のズームレンズの広角端（短焦点距離端）におけるレンズ断面図、図２、図３、図４はそれぞれ実施例１のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端（長焦点距離端）における収差図である。

図５は本発明の実施例２のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図６、図７、図８はそれぞれ実施例２のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。

図９は本発明の実施例３のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図１０、図１１、図１２はそれぞれ実施例３のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。。

図１３は本発明の実施例４のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図１４、図１５、図１６はそれぞれ実施例４のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。

各実施例はズーム比１．６３、開口比２．８８、撮影画角５６．５４°〜４２．８８°程度のズームレンズである。

図１７は本発明のズームレンズを備えるデジタル一眼レフカメラの要部概略図である。

各実施例のズームレンズは撮像装置に用いられる撮影レンズ系であり、レンズ断面図において、左方が物体側（前方）で、右方が像側（後方）である。

レンズ断面図において、ｉは物体側から像側への各レンズ群の順序を示し、Ｌｉは第ｉレンズ群である。

レンズ断面図において、Ｌ１は負の屈折力（光学的パワー＝焦点距離の逆数）の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は正の屈折力の第３レンズ群である。

ＳＰは開放Ｆナンバー（Ｆｎｏ）光束を決定（制限）する開口絞りの作用をするＦナン
バー決定部材（以下「開口絞り」ともいう。）である。

ＩＰは像面であり、ビデオカメラやデジタルスチルカメラの撮影光学系として使用する際にはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面が置かれる。

又、銀塩フィルム用カメラの撮影光学系として使用する際にはフィルム面に相当する感光面が置かれている。

収差図において、ｄ、ｇは各々ｄ線及びｇ線、ΔＭ、ΔＳはメリディオナル像面、サジタル像面、倍率色収差はｇ線によって表している。

尚、以下の各実施例において広角端と望遠端は変倍用レンズ群（第１、第３レンズ群Ｌ１、Ｌ３）が機構上、光軸上移動可能な範囲の両端に位置したときのズーム位置をいう。

各実施例のズームレンズでは、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｌ１が像側に移動し、第２レンズ群Ｌ２が像側に移動又は固定であり、第３レンズ群Ｌ３が物体側に移動している。

このとき広角端に比べ望遠端での第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との間隔が小さく、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３との間隔が小さくなるように各レンズ群が移動している。

各実施例において、第３レンズ群Ｌ３は、前方負レンズ成分と、この前方負レンズ成分の像側に隣り合って配置される後方正レンズ成分とを含んでいる。そして前方負レンズ成分の最も像側の面の曲率半径をｒ１、後方正レンズ成分の最も物体側の面の曲率半径をｒ２とする。

このとき
０．０＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−r２）＜３．５ ・・・・・（１）
なる条件を満足している。

条件式（１）は第３レンズ群Ｌ３を構成する複数のレンズ成分のうち前方負レンズ成分の最も像側の面（レンズ面）と後方正レンズ成分の最も物体側の面で形成される所謂、空気レンズの形状を設定している。

ここでレンズ成分とは単一レンズ又は複数のレンズを接合した接合レンズを意味している。

各実施例において、第３レンズ群Ｌ３は物体側から像側へ順に、フォーカスに際して移動する正レンズ成分ＬＦ、開口絞りＳＰ、複数のレンズ成分より成っている。そして負レンズ成分ＮＬと正レンズ成分ＰＬは開口絞りＳＰよりも像側の複数のレンズ成分中に含まれている。

ズームレンズにおいて、広画角化と大口径化を同時に達成することは、諸収差を余すことなく補正するのと同様に大変困難である。

各実施例のズームレンズの基本的構成は、物体側より像側へ順に負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３を有することである。

一般的に負の屈折力のレンズ群が先行する所謂ネガティブリード型のズームレンズでは広角端において瞳近軸光線の入射高が高い位置に負の屈折力のレンズ群が配置される。このため、広角端において歪曲収差が樽型（負の方向）に出やすいという特徴がある。

特に広画角なズームレンズは、負の屈折力のレンズ群と正の屈折力のレンズ群の屈折力比、すなわちレトロ比が大きくなるためこの傾向が顕著に出やすくなる。そこで各実施例では先行する２つのレンズ群を負の屈折力とし、これらのレンズ群の間隔を大きくすることでトータルの負の屈折力を強くしながらも各構成要素の屈折力を小さく抑えている。これにより、広角端における負の歪曲収差の発生を抑えながらコマ収差等の他収差を良好に補正している。

尚、広角端において歪曲収差とコマ収差を更に良好に補正するためには、光軸中心からレンズ周辺にかけて負の屈折力が弱くなる形状の非球面を、第１レンズ群Ｌ１あるいは第２レンズ群Ｌ２に少なくとも１面設けるのが好ましい。

広角端においては、第１、第２レンズ群Ｌ１、Ｌ２に入射する軸外光束が光軸から離れているため、効果的にこれらの収差を補正することができる。特に第１レンズ群Ｌ１では瞳近軸光線の入射高が高いため、より効果的にこれらの収差を補正することができる。

また、広角端において第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間隔を大きくすると、第２レンズ群Ｌ２を構成するレンズの有効径を小さくすることが出来る。このため、好ましくは第２レンズ群Ｌ２に非球面を配置するのが良く、これによれば非球面レンズを容易に製造することができる。

一方、望遠端においては瞳近軸光線の入射高が高くなる。このため、高次の球面収差の影響を受けやすくなり、球面収差の補正が困難となる。

そこで各実施例では、先行する２つの負の屈折力の第１、第２レンズ群Ｌ１、Ｌ２の間隔を広角端から望遠端へのズーミングに際して減少するように移動させている。

これによりトータルの負の屈折力を弱め、第３レンズ群Ｌ３に入射する瞳近軸光線の高さを低く抑えている。これにより、高次収差の影響を小さくして球面収差を良好に補正している。

広角端から望遠端へのズーミングに際して第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間隔が減少すると、第２レンズ群Ｌ２に入射する瞳近軸光線は高くなる。このため第２レンズ群Ｌ２による負の屈折力を強く受け、像面（像面湾曲）がオーバー側へ倒れる傾向にある。

そこで各実施例では非球面形状をバランスさせ、この収差（像面湾曲）を打ち消すことにより低画角でオーバー、高画角でアンダーな像面湾曲となるように、非点収差を調整している。

このように、望遠端において球面収差と非点収差は、２つの負の屈折力のレンズ群による補正に関して、相反する補正効果を有している。したがって、これらの収差を同時に補正するためには、第３レンズ群Ｌ３を用いるのが良い。

各実施例においては、開口絞りＳＰよりも像面側に前方負レンズ成分と後方正レンズ成分が配置されるレンズ構成とすることで非点収差の改善を図っている。

前方負レンズ成分の光学作用により後方正レンズ成分に入射する瞳近軸光線の入射高が高くなり、像面をアンダー側に補正して非点収差を補正している。さらに、前方負レンズ成分と後方正レンズ成分の間で形成される空気レンズの形状が条件式（１）を満足するようにしている。

条件式（１）は空気レンズのシェイプファクター（形状）を表している。空気レンズの形状が条件式（１）の上限を超えると像面はアンダー側になり非点収差が補正不足となる。

一方、空気レンズの形状が条件式（１）の下限を下回ると非点収差が補正過剰となる。

条件式（１）の数値範囲は以下の範囲とすることより、さらに良好な非点収差の補正効果が期待できる。

０．８＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−r２）＜３．０ ・・・（１ａ）
瞳近軸光線の入射高が高くなれば空気レンズの形成される位置は開口絞りＳＰの像側に限定されず、開口絞りＳＰより物体側にあっても構わない。

以上のように各実施例によれば、第３レンズ群Ｌ３中の前方負レンズ成分と後方正レンズ成分との間に形成した空気レンズの形状を適切に設定している。これにより、超広角で大口径でありながら歪曲収差、球面収差、非点収差等の諸収差を良好に補正したズームレンズを得ている。

各実施例において更に好ましくは次の諸条件のうちの１以上を満足するのが良い。

第３レンズ群Ｌ３は開口絞りＳＰを有し、開口絞りＳＰから前方負レンズ成分の最も像側の面までの間隔をｄ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとする。

前方負レンズ成分と後方正レンズ成分の合成の焦点距離をｆＮＰとする。

第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の広角端及び望遠端における間隔を各々Ｄ１２ｗ、Ｄ１２ｔとする。

第１レンズ群Ｌ１の焦点距離をｆ１、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離をｆ２とする。

第３レンズ群Ｌ３の焦点距離をｆ３とする。

このとき
０．２０＜ｄ／ｆｗ＜０．９５ ・・・・・（２）
５＜｜ｆＮＰ｜／ｆｗ ・・・・・（３）
０．１０＜（Ｄ１２ｗ−Ｄ１２ｔ）／ｆｗ＜０．４５ ・・・・・（４）
０．２＜ｆ１／ｆ２＜２．５ ・・・・・（５）
２．４＜ｆ３／ｆｗ＜３．０ ・・・・・（６）
なる条件のうち１以上を満足するのが良い。

さらに、非点収差を効果的に補正するためには、瞳近軸光線の入射高が比較的高くなるような、開口絞りＳＰからなるべく離れた位置に空気レンズが形成されることが望ましい。一方で開口絞りＳＰから離れすぎるとズームレンズが大型化してくる。

そこで、空気レンズが形成される位置は条件式（２）を満足する位置に形成されることが望ましい。

空気レンズの形成される位置が条件式（２）の上限を超えて開口絞りＳＰから離れると、非点収差が補正不足となり、ズームレンズが大型化してくる。一方、空気レンズの形成される位置が条件式（２）の下限を下回って開口絞りＳＰに近づきすぎると、非点収差の補正が不十分となり、補正過剰となる。

更に好ましくは、条件式（２）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

０．２０５＜ｄ／ｆｗ＜０．９２０ ・・・・・（２ａ）
空気レンズは非点収差の補正効果が非常に大きいが、前方負レンズ成分や後方正レンズ成分の屈折力のバランスを適切に設定しないと像面湾曲やコマ収差が増大してくる。

そこで、前方負レンズ成分と後方正レンズ成分の合成焦点距離ｆＮＰが条件式（３）を満足することが、より望ましい。

条件式（３）は空気レンズを構成する前方負レンズ成分と後方正レンズ成分の合成焦点距離を表している。この合成焦点距離が条件式（３）の下限を下回り、屈折力が強くなりすぎると、像面湾曲やコマ収差の補正が困難となってくる。

更に好ましくは条件式（３）の下限値を次の如く設定するのが良い。

５．５＜｜ｆＮＰ｜／ｆｗ ・・・・・（３ａ）
各実施例では広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群Ｌ１が像側へ移動し、第３レンズ群Ｌ３が物体側へ移動する構成としている。

また、第２レンズ群Ｌ２は像側へ移動するか、固定された（不動の）構成としている。

各実施例において各レンズ群が上記のように移動することで、広角端においてレトロ比を大きく取りながら、上記のような歪曲収差、球面収差、非点収差等を良好に補正している。このとき第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２は条件式（４）、（５）を満足することが、より望ましい。

条件式（４）は第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２のズーミングに伴う間隔の変化量を表している。

条件式（５）は第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の焦点距離の比に関するものである。第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２が条件式（４）の上限を超えるか、条件式（５）の上限を上回ると、歪曲収差と球面収差の補正効果は大きくなるが、第１、第２レンズ群Ｌ２間の変化量が大きくなるため、各レンズ群が干渉するかレンズ全長が増大してくる。

一方、条件式（４）の下限を下回るか、条件式（５）の下限を下回ると、歪曲収差と高次の球面収差を同時に補正することが困難となる。

また、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２のトータルな屈折力を強めることが困難となり、前玉径が大きくなり全系が大型化してくる。

条件式（４）、条件式（５）の数値範囲は以下の範囲とすることで、歪曲収差、球面収差を更に良好に補正するのが容易となる。

０．１５＜ （Ｄ１２ｗ−Ｄ１２ｔ）／ｆｗ＜０．４２ ・・・（４ａ）
０．２５＜ｆ１／ｆ２＜２．４０ ・・・（５ａ）
広角端に比べて望遠端において第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間隔が減少するため、相対的に第３レンズ群Ｌ３の移動量を大きく取ることができ、第３レンズ群Ｌ３の屈折力を弱くすることができる。

この結果、像面湾曲やコマ収差を良好に補正することが容易となる。第３レンズ群Ｌ３は条件式（６）を満足することが、より望ましい。

条件式（６）は第３レンズ群Ｌ３の焦点距離と広角端における焦点距離の関係を表している。第３レンズ群Ｌ３の焦点距離が条件式（６）の上限を上回ると、ズームレンズの小型化が困難になり、バックフォーカスを長くするのが難しくなる。

一方、下限を下回ると、第３レンズ群Ｌ３の屈折力が強くなりすぎて像面湾曲やコマ収差の補正が困難となる。

更に好ましくは条件式（６）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

２．４５＜ｆ３／ｆｗ＜２．９０ ・・・・・（６ａ）
次に各実施例のレンズ構成の特徴について説明する。

図１の実施例１のズームレンズでは、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３から構成されている。

広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群Ｌ１は像側へ移動し、第２レンズ群Ｌ２は像側へ移動し、第３レンズ群Ｌ３は物体側へ移動している。

本実施例では第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間隔を減少させることにより、広角端において歪曲収差を良好に補正するとともに、望遠端において球面収差を良好に補正している。また、第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２ともに、負レンズを２枚以上有するように構成することにより、各レンズ面の屈折力を弱くして収差補正の効果を高めている。

第１レンズ群Ｌ１に設けられた非球面は、光軸中心（レンズ中心）からレンズ周辺にかけて負の屈折力が弱くなる形状であり、これにより歪曲収差とコマ収差を良好に補正している。

第３レンズ群Ｌ３は開口絞りＳＰより像側に第１正レンズ成分Ｐ１、第１負レンズ成分Ｎ１、第２正レンズ成分Ｐ２、第２負レンズ成分Ｎ２、第３正レンズ成分Ｐ３を含んでいる。

第１負レンズ成分Ｎ１と第２正レンズ成分Ｐ２の間に形成される空気レンズによって非点収差を補正している。

また、本実施例では無限遠物体から至近距離物体へのフォーカシングは、第３レンズ群Ｌ３の開口絞りＳＰより物体側のレンズ群ＬＦを像側へ繰出して行っている。

本実施例では第１負レンズ成分Ｎ１が前方負レンズ成分に、第２正レンズ成分Ｐ２が後方正レンズ成分に相当している。

図５の実施例２のズームレンズは、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３から構成されている。

広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群Ｌ１は像側へ移動し、第２レンズ群Ｌ２は像側へ移動し、第３レンズ群Ｌ３は物体側へ移動している。

本実施例では第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間隔を減少させることにより、広角端において歪曲収差を良好に補正するとともに、望遠端において球面収差を良好に補正している。また、第２レンズ群Ｌ２を３つの負レンズを有するように構成し、又第２レンズ群Ｌ２に非球面を設けることにより、非球面の有効径を小さく抑えつつ、諸収差を良好に補正している。

第３レンズ群Ｌ３は絞りＳＰより像側に第１負レンズ成分Ｎ１、第１正レンズ成分Ｐ１、第２負レンズ成分Ｎ２、第２正レンズ成分Ｐ２を含んでいる。第１負レンズ成分Ｎ１と第１正レンズ成分Ｐ１の間で形成される空気レンズによって非点収差を補正している。

さらに空気レンズを開口絞りＳＰから離れた位置に置くことにより、非点収差の補正効果をさらに高めている。

また、本実施例では無限遠物体から至近距離物体へのフォーカシングは、第３レンズ群Ｌ３の開口絞りＳＰよりも物体側のレンズ群ＬＦを像側へ繰出して行っている。

本実施例では第１負レンズ成分Ｎ１が前方負レンズ成分に、第１正レンズ成分Ｐ１が後方正レンズ成分に相当している。

図９の実施例３のズームレンズは、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３から構成されている。

広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群Ｌ１は像側へ移動し、第２レンズ群Ｌ２は像側へ移動し、第３レンズ群Ｌ３は物体側へ移動している。

本実施例では第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間隔を減少させることにより、広角端において歪曲収差を良好に補正するとともに、望遠端において球面収差を良好に補正している。

また、第２レンズ群Ｌ２は負レンズを２枚以上有するように構成することにより、各レンズ面の屈折力を弱くして収差補正の効果を高めている。

第２レンズ群Ｌ２に設けられた非球面は、光軸中心からレンズ周辺にかけて負の屈折力が弱くなる形状であり、これにより歪曲収差とコマ収差を良好に補正している。

第３レンズ群Ｌ３は開口絞りＳＰより像側に、第１負レンズ成分Ｎ１、第１正レンズ成分Ｐ１、第２負レンズ成分Ｎ２、第２正レンズ成分Ｐ３、第３正レンズ成分Ｐ３を含んでいる。第１負レンズ成分Ｎ１と第１正レンズ成分Ｐ１の間で形成される空気レンズによって非点収差を補正している。

また、本実施例では無限遠物体から至近距離物体へのフォーカシングは、第３レンズ群Ｌ３の開口絞りＳＰよりも物体側のレンズ群ＬＦを像側へ繰出して行っている。

本実施例では第１負レンズ成分Ｎ１が前方負レンズ成分に、第１正レンズ成分Ｐ１が後方正レンズ成分に相当している。

図１３の実施例４のズームレンズは、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３から構成されている。

広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群Ｌ１は像側へ移動し、第２レンズ群Ｌ２は固定（不動）であり、第３レンズ群Ｌ３は物体側へ移動している。

本実施例では第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間隔を減少させることにより、広角端において歪曲収差と望遠端において球面収差を良好に補正している。また、第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２ともに負レンズを２枚以上有するように構成することにより、各レンズ面の屈折力を弱くして収差補正の効果を高めている。

第１レンズ群Ｌ１に設けられた非球面は、光軸中心からレンズ周辺にかけて負の屈折力が弱くなる形状であり、これにより歪曲収差とコマ収差を良好に補正している。第３レンズ群Ｌ３は開口絞りＳＰより像側に第１負レンズ成分Ｎ１、第１正レンズ成分Ｐ１、第２正レンズ成分Ｐ２を含んでいる。第１負レンズ成分Ｎ１と第１正レンズ成分Ｐ１の間で形成される空気レンズによって非点収差を補正している。

また、本実施例では無限遠物体から至近距離物体へのフォーカシングは、第３レンズ群Ｌ３の開口絞りＳＰよりも物体側のレンズ群ＬＦを像側へ繰出して行っている。

本実施例では第１負レンズ成分Ｎ１が前方負レンズ成分に、第１正レンズ成分Ｐ１が後方正レンズ成分に相当している。

次に本発明のズームレンズを用いた一眼レフカメラシステムの実施例を図１７を用いて説明する。

図１７において、１０は一眼レフカメラ本体、１１は本発明によるズームレンズを搭載した交換レンズである。１２は交換レンズ１１を通して得られる被写体像を記録（受光）するフィルムや撮像素子（固体撮像素子）などの記録手段である。

１３は交換レンズ１１からの被写体像を観察するファインダー光学系、１４は交換レンズ１１からの被写体像を記録手段１２とファインダー光学系１３に切り替えて伝送するための回動するクイックリターンミラーである。

ファインダーで被写体像を観察する場合は、クイックリターンミラー１４を介してピント板１５に結像した被写体像をペンタプリズム１６で正立像としたのち、接眼光学系１７で拡大して観察する。

撮影時にはクイックリターンミラー１４が矢印方向に回動して被写体像は記録手段１２に結像して記録される。１８はサブミラー、１９は焦点検出装置である。

このように本発明のズームレンズを一眼レフカメラ交換レンズ等の撮像装置に適用することにより、高い光学性能を有した撮像装置が実現できる。

尚、本発明はクイックリターンミラーのないＳＬＲ（Single Lens Reflex）カメラにも同様に適用することができる。

次に本発明の実施例１〜４に対応する数値実施例１〜４を示す。

尚、数値実施例においてｉは物体側からの順番を示し、ｒｉは物体側より順にｉ番目の曲率半径、ｄｉは物体側より順にｉ番目のレンズ厚及び空気間隔、ｎｉとνｉはそれぞれ物体側より順にｉ番目の材料のｄ線での屈折率とアッベ数である。ＢＦはバックフォーカスである。また非球面形状は面番号に＊印を付加して表示されている。

非球面形状は光軸からの高さＨの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にしてｘとする。ｒを近軸曲率半径とする。Ｋを円錐定数とする。Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２を非球面係数とする。このとき次式で与えられる。

Ｘ=（Ｈ²/ｒ）/［1+｛1-（1+Ｋ）（Ｈ/ｒ）²｝^1/2］
+Ａ４Ｈ⁴+Ａ６Ｈ⁶+Ａ８Ｈ⁸+Ａ１０Ｈ¹⁰+Ａ１２Ｈ^1２
また、「ｅ−０Ｘ」は「×１０^−ｘ」を意味している。また、前述の各条件式と各実施例との関係を表１に示す。

（数値実施例１）
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 52.599 3.50 1.83481 42.7 77.32
2 30.579 9.29 57.81
3 37.114 3.00 1.48749 70.2 55.76
4* 16.851 (可変) 44.67
5 59.164 2.50 1.74320 49.3 38.41
6* 21.905 11.91 31.85
7 -46.201 2.06 1.49700 81.5 30.74
8 61.617 0.20 30.36
9 46.533 5.96 1.80440 39.6 30.51
10 -97.367 (可変) 30.03
11 27.000 1.25 1.78590 44.2 22.46
12 15.750 6.18 1.58267 46.4 21.76
13 -660.712 (可変) 21.73
14(絞り) ∞ 1.50 21.58
15* 77.219 1.25 1.77250 49.6 21.47
16 20.003 6.42 1.57099 50.8 20.76
17 -40.904 2.56 20.54
18 -20.494 1.25 1.74950 35.3 19.93
19 159.410 0.20 20.87
20 20.323 7.46 1.48749 70.2 22.52
21 -35.651 1.70 22.22
22 -33.554 2.20 1.83481 42.7 21.25
23 -60.804 0.20 21.32
24 72.781 7.93 1.49700 81.5 20.84
25 -21.531 1.30 1.80610 40.9 21.17
26* -34.541 (可変) 22.25

非球面データ
第4面
K =-9.538e-001 A 4= 4.318e-006 A 6=-3.107e-009 A 8= 1.443e-011
A10=-2.660e-014
第6面
K =-6.067e-001 A 4= 9.403e-006 A 6= 4.858e-009 A 8= 6.184e-012
A10= 4.583e-014
第15面
K = 2.378e+001 A 4= 2.220e-006 A 6= 1.686e-008 A 8= 3.156e-011
A10= 9.616e-014
第26面
K =-1.432e+001 A 4=-1.979e-005 A 6= 2.602e-007 A 8=-9.171e-010
A10= 3.186e-012

各種データ
焦点距離 14.30 17.99 23.30
Fナンバー 2.88 2.88 2.88
画角 56.54 50.26 42.88
BF 39.00 44.89 53.37

d 4 17.18 15.64 14.28
d10 26.92 13.76 1.89
d13 6.16 6.16 6.16
d26 39.00 44.89 53.37

（数値実施例２）
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 60.849 3.50 1.77250 49.6 77.47
2 30.579 (可変) 56.60
3 32.474 3.00 1.58313 59.4 50.54
4* 15.146 9.60 42.47
5 41.474 2.50 1.74320 49.3 40.45
6* 22.681 12.57 32.69
7 -67.739 2.06 1.49700 81.5 31.36
8 33.725 0.20 29.87
9 32.007 5.96 1.83400 37.2 29.95
10 -2273.047 (可変) 29.14
11 29.108 1.25 1.83481 42.7 20.56
12 15.705 6.18 1.61772 49.8 20.08
13 -103.923 (可変) 20.16
14(絞り) ∞ 5.38 19.71
15* -51.430 1.25 1.80610 40.9 19.44
16 44.510 0.20 19.91
17 21.926 5.75 1.52938 57.4 21.14
18 -31.889 0.20 21.14
19 326.342 7.15 1.49700 81.5 20.31
20 -16.644 1.25 1.83481 42.7 19.22
21 -82.652 0.20 19.40
22 -217.527 6.93 1.49700 81.5 19.34
23 -19.823 1.30 1.80610 40.9 20.90
24* -23.568 (可変) 22.06

非球面データ
第4面
K =-9.255e-001 A 4=-4.030e-006 A 6=-7.861e-009 A 8=-2.005e-011
A10= 2.637e-014
第6面
K = 1.167e-001 A 4= 1.171e-005 A 6= 1.806e-008 A 8=-2.088e-011
A10= 1.322e-013
第15面
K = 1.685e+000 A 4=-3.454e-006 A 6= 2.142e-009 A 8= 3.090e-010
A10=-7.484e-013
第24面
K =-6.237e+000 A 4=-4.616e-005 A 6= 2.394e-007 A 8=-7.995e-010
A10= 2.495e-012

各種データ
焦点距離 14.30 17.98 23.30
Fナンバー 2.88 2.88 2.88
画角 56.54 50.27 42.88
BF 39.00 44.81 53.14

d 2 11.07 8.64 6.31
d10 23.31 11.90 1.50
d13 7.20 7.20 7.20
d24 39.00 44.81 53.14

（数値実施例３）
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 64.536 3.50 1.83481 42.7 77.50
2 31.579 (可変) 57.19
3 36.572 3.00 1.83481 42.7 51.26
4* 17.034 9.60 40.96
5 37.989 2.50 1.48749 70.2 39.83
6* 22.889 11.56 35.36
7 -101.298 2.06 1.49700 81.5 34.36
8 42.826 0.20 32.97
9 37.390 5.96 1.83400 37.2 33.05
10 -679.912 (可変) 32.32
11 24.443 1.25 1.88300 40.8 20.36
12 15.498 6.05 1.56732 42.8 19.67
13 -475.495 (可変) 19.65
14(絞り) ∞ 9.17 19.56
15* -56.690 1.25 1.88300 40.8 19.26
16 65.691 0.20 19.70
17 23.741 5.84 1.56907 71.3 20.79
18 -38.973 1.58 20.76
19 -78.382 1.25 1.83400 37.2 19.92
20 60.167 0.20 19.72
21 36.735 4.47 1.56907 71.3 20.44
22 -76.405 0.20 21.25
23 -172.391 5.32 1.49700 81.5 21.49
24 -19.914 1.30 1.80610 40.9 22.18
25* -29.547 (可変) 23.46

非球面データ
第4面
K =-8.372e-001 A 4=-3.485e-006 A 6= 7.693e-009 A 8= 1.178e-011
A10= 3.456e-014 A12=-3.076e-017
第6面
K =-6.387e-001 A 4= 1.628e-005 A 6=-9.065e-009 A 8=-9.281e-011
A10= 1.652e-013 A12=-8.084e-017
第15面
K = 5.349e+000 A 4=-3.785e-006 A 6= 2.843e-008 A 8= 7.791e-011
A10=-2.547e-013 A12= 2.395e-016
第25面
K =-9.067e+000 A 4=-2.654e-005 A 6= 2.053e-007 A 8=-5.500e-010
A10= 1.669e-012 A12=-1.612e-019

各種データ
焦点距離 14.30 17.99 23.30
Fナンバー 2.88 2.88 2.88
画角 56.54 50.26 42.88
BF 38.88 43.96 51.23

d 2 11.91 9.04 6.42
d10 27.72 14.05 1.50
d13 5.61 5.61 5.61
d25 38.88 43.96 51.23

（数値実施例４）
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 55.010 3.50 1.83481 42.7 78.06
2 31.579 7.97 58.73
3 34.210 3.00 1.83481 42.7 55.29
4* 16.992 (可変) 44.10
5 36.244 2.50 1.83481 42.7 35.53
6* 20.389 11.09 29.79
7 -64.791 2.06 1.49700 81.5 28.43
8 103.583 0.20 27.62
9 40.183 3.96 1.84666 23.8 27.40
10 239.920 (可変) 26.63
11 43.928 1.25 1.83481 42.7 22.15
12 22.815 6.18 1.62374 47.0 22.08
13 -77.581 (可変) 22.37
14(絞り) ∞ 1.80 22.43
15* -3909.934 1.25 1.88300 40.8 22.44
16 54.205 0.20 22.57
17 19.825 7.96 1.48749 70.2 24.11
18 -47.454 0.20 23.63
19 116.323 6.33 1.49700 81.5 22.32
20 -20.442 1.25 1.78590 44.2 21.01
21 23.379 7.33 1.49700 81.5 20.00
22* -23.652 (可変) 19.98

非球面データ
第4面
K =-5.750e-001 A 4=-4.790e-006 A 6=-1.329e-008 A 8= 2.957e-011
A10=-3.584e-014 A12=-2.071e-017
第6面
K =-6.349e-001 A 4= 1.610e-005 A 6= 5.378e-008 A 8=-3.312e-010
A10= 1.555e-012 A12=-2.286e-015
第15面
K = 9.840e+004 A 4=-8.083e-006 A 6= 8.210e-009 A 8=-1.157e-010
A10= 4.595e-013 A12= 3.885e-016
第22面
K =-5.655e+000 A 4=-3.578e-005 A 6= 2.425e-007 A 8=-9.641e-010
A10= 5.738e-012 A12= 8.407e-016

各種データ
焦点距離 14.30 17.94 23.30
Fナンバー 2.88 2.88 2.88
画角 56.54 50.33 42.88
BF 39.62 45.47 54.71

d 4 18.38 14.16 12.49
d10 17.75 10.97 2.88
d13 9.78 9.78 9.78
d22 39.62 45.47 54.71

本発明の数値実施例１の光学断面図 本発明の数値実施例１の広角端における諸収差図 本発明の数値実施例１の中間位置における諸収差図 本発明の数値実施例１の望遠端における諸収差図 本発明の数値実施例２の光学断面図 本発明の数値実施例２の広角端における諸収差図 本発明の数値実施例２の中間位置における諸収差図 本発明の数値実施例２の望遠端における諸収差図 本発明の数値実施例３の光学断面図 本発明の数値実施例３の広角端における諸収差図 本発明の数値実施例３の中間位置における諸収差図 本発明の数値実施例３の望遠端における諸収差図 本発明の数値実施例４の光学断面図 本発明の数値実施例４の広角端における諸収差図 本発明の数値実施例４の中間位置における諸収差図 本発明の数値実施例４の望遠端における諸収差図 本発明の撮像装置の要部概略図

符号の説明

ＳＰ 絞り
ＡＬ 空気レンズ
ｄ ｄ線
ｇ ｇ線
Ｍ メリディオナル像面
Ｓ サジタル像面
ＩＰ 像面
Ｌ１ 第１レンズ群
Ｌ２ 第２レンズ群
Ｌ３ 第３レンズ群
Ｐ１ 第１正レンズ成分
Ｐ２ 第２正レンズ成分
Ｐ３ 第３正レンズ成分
Ｎ１ 第１負レンズ成分
Ｎ２ 第２負レンズ成分
ＬＦ レンズ群

Claims (12)

1. 物体側から像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の３レンズ群を有し、
   広角端に比べ望遠端において、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レンズ群の間隔が減少するズームレンズであって、
   前記第３レンズ群は、前方負レンズ成分と該前方負レンズ成分の像側に配置される後方正レンズ成分を含み、前記前方負レンズ成分と前記後方正レンズ成分は隣り合って配置されており、前記前方負レンズ成分の最も像側の面の曲率半径をｒ１、前記後方正レンズ成分の最も物体側の面の曲率半径をｒ２とするとき
   ０．０＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−r２）＜３．５
   なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
2. 前記第３レンズ群は開口絞りを有し、前記前方負レンズ成分、後方正レンズ成分はいずれも該開口絞りよりも像側に配置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. 前記第３レンズ群は開口絞りを有し、該開口絞りから前記前方負レンズ成分の最も像側の面までの間隔をｄ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき
   ０．２０＜ｄ／ｆｗ＜０．９５
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載のズームレンズ。
4. 広角端から望遠端へのズーミングに際し、前記第１レンズ群は像側へ移動し、前記第３レンズ群は物体側へ移動することを特徴とする請求項１、２又は３に記載のズームレンズ。
5. 広角端から望遠端へのズーミングに際し、前記第２レンズ群は像側へ移動することを特徴とする、請求項４に記載のズームレンズ。
6. ズーミングに際し、前記第２レンズ群は不動であることを特徴とする、請求項４に記載のズームレンズ。
7. 前記前方負レンズ成分と前記後方正レンズ成分の合成の焦点距離をｆＮＰ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき
   ５＜｜ｆＮＰ｜／ｆｗ
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
8. 前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の広角端及び望遠端における間隔を各々Ｄ１２ｗ、Ｄ１２ｔ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき
   ０．１０＜（Ｄ１２ｗ−Ｄ１２ｔ）／ｆｗ＜０．４５
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のズームレンズ。
9. 前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき
   ０．２＜ｆ１／ｆ２＜２．５
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のズームレンズ。
10. 前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき
    ２．４＜ｆ３／ｆｗ＜３．０
    なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のズームレンズ。
11. 前記第３レンズ群は物体側から像側へ順に、フォーカスに際して移動する正レンズ成分、開口絞り、複数のレンズ成分より成り、前記前方負レンズ成分と後方正レンズ成分は該複数のレンズ成分中に含まれていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載ズームレンズ。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項のズームレンズと、該ズームレンズによって形成された像を受光する固体撮像素子とを有していることを特徴とする撮像装置。