JP2010020236A - ズームレンズ、光学機器、ズームレンズの変倍方法 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた性能を有するズームレンズとこれを有する光学機器、及び該ズームレンズの変倍方法を提供すること。
【解決手段】光軸に沿って物体側から順に、負屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とを有し、広角端状態Ｗから望遠端状態Ｔへの変倍に際し、各レンズ群の間隔が変化し、所定の条件を満足するズームレンズ。
【選択図】図１

Description

本発明は、スチルカメラやデジタルカメラ等に好適なズームレンズとこれを有する光学機器、及びズームレンズの変倍方法に関する。

近年、固体撮像素子を用いたデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置（カメラ）の高性能化、コンパクト化が急速に進行している。これらの撮像装置では、撮像用レンズとしてズームレンズが用いられることが一般的である。ズームレンズによって、撮影者は撮影条件に最適な画角での撮影を手軽に行うことが可能となる。

現在、これらのズームレンズでは、レンズの広角化、高変倍化が強く求められている。しかしながら、広角端状態において７０〜８０度以上の画角を有し、かつ十分な望遠撮影が可能なズームレンズの提案例は少ない。広角化と高変倍比を同時に達成した例として、特許文献１に記載の実施例２がある。
特開２００７−２７２２１６号公報

従来のズームレンズは、収差補正が不十分であり、良好な結像性能が得られないという問題があった。

上記課題を解決するために、本発明は、
光軸に沿って物体側から順に、負屈折力を有する第１レンズ群と、正屈折力を有する第２レンズ群と、正屈折力を有する第３レンズ群とを有し、
広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、各レンズ群の間隔が変化し、
以下の条件を満足することを特徴とするズームレンズを提供する。
０．６５＜ｆ２・ＴＬｔ／ｆｔ^２＜０．９２
０．６３＜ｆｔ・Ｙｍａｘ／ｆ１^２＜０．８０
但し、ｆ２は前記ズームレンズの前記第２レンズ群の焦点距離、ＴＬｔは前記ズームレンズの望遠端状態における全長、ｆｔは前記ズームレンズの望遠端状態における焦点距離、Ｙｍａｘは前記ズームレンズの最大像高、ｆ１は前記ズームレンズの前記第１レンズ群の焦点距離である。

また、本発明は、前記ズームレンズを搭載することを特徴とする光学機器を提供する。

また、本発明は、
光軸に沿って物体側から順に、負屈折力を有する第１レンズ群と、正屈折力を有する第２レンズ群と、正屈折力を有する第３レンズ群とを有し、
以下の条件を満足するズームレンズの変倍方法であって、
各レンズ群の間隔を変化させて広角端状態から望遠端状態への変倍を行うことを特徴とする変倍方法を提供する。
０．６５＜ｆ２・ＴＬｔ／ｆｔ^２＜０．９２
０．６３＜ｆｔ・Ｙｍａｘ／ｆ１^２＜０．８０
但し、ｆ２は前記ズームレンズの前記第２レンズ群の焦点距離、ＴＬｔは前記ズームレンズの望遠端状態における全長、ｆｔは前記ズームレンズの望遠端状態における焦点距離、Ｙｍａｘは前記ズームレンズの最大像高、ｆ１は前記ズームレンズの前記第１レンズ群の焦点距離である。

本発明によれば、優れた性能を有するズームレンズとこれを有する光学機器、及び該ズームレンズの変倍方法を提供することができる。

以下、本願の一実施形態に係るズームレンズについて説明する。

本実施形態に係るズームレンズは、光軸に沿って物体側から順に、負屈折力を有する第１レンズ群と、正屈折力を有する第２レンズ群と、正屈折力を有する第３レンズ群とを有し、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、各レンズ群の間隔が変化する負先行型ズームレンズである。第２レンズ群が変倍部かつマスターレンズ群であり、第１レンズ群がコンペンセータ群である。第３レンズ群はズームレンズ全系の射出瞳位置を撮像素子に対して最適化すると共に、第１レンズ群および第２レンズ群で補正しきれずに残った収差の補正を行う。

このような単純な構造のズームレンズを用いて広角化と高変倍化を同時に行うためには、種々の条件を満足する必要がある。特に、各レンズ群の構成、各レンズの屈折力、非球面レンズの位置等を適切に設定しなければ、良好な収差補正を行うことは困難である。一方、ズームレンズの実用的な観点から考えるならば、撮像装置の大型化を招かぬよう、ズームレンズ全体の寸法も十分に小型化しなければならない。

また、本ズームレンズは、以下の条件式（１）、（２）を満足する構成である。
（１） ０．６５＜ｆ２・ＴＬｔ／ｆｔ^２＜０．９２
（２） ０．６３＜ｆｔ・Ｙｍａｘ／ｆ１^２＜０．８０
但し、ｆ２はズームレンズの第２レンズ群の焦点距離、ＴＬｔはズームレンズの望遠端状態における全長、ｆｔはズームレンズの望遠端状態における焦点距離、Ｙｍａｘはズームレンズの最大像高、ｆ１はズームレンズの第１レンズ群の焦点距離である。

条件式（１）は、ズームレンズの望遠端状態における焦点距離ならびに全長と、第２レンズ群の焦点距離に関して適切な範囲を規定している。

条件式（１）の下限値を下回った場合、第２レンズ群の屈折力が著しく強くなり、球面収差の補正が困難となるため好ましくない。条件式（１）の上限値を上回った場合、望遠端状態における第２レンズ群の倍率が著しく増大する。このため、望遠端状態における球面収差、色収差の補正が困難となるため好ましくない。

条件式（１）を満足することで、ズームレンズを高変倍比化しつつ、良好な収差補正を行うことができる。

なお、実施形態の効果を確実にするために、条件式（１）の下限値を０．６９にすることが好ましい。また、実施形態の効果を更に確実にするために、条件式（１）の下限値を０．７１にすることが更に好ましい。また、実施形態の効果を確実にするために、条件式（１）の上限値を０．９０にすることが好ましい。また、実施形態の効果を更に確実にするために、条件式（１）の上限値を０．８８にすることが更に好ましい。

条件式（２）は、ズームレンズの性能を低下させることなく広角化、高変倍化するための条件であり、特に第１レンズ群の焦点距離に関して適切な範囲を規定している。

ここで一般的なズームレンズの構造を簡略に説明する。第１レンズ群は物体の像を最初に結像させる役割を担っており、この像の位置と大きさは第１レンズ群の焦点距離によって決まる。後続のレンズ群は、第１レンズ群が結んだ像に対して変倍を行い、最終的に所望する大きさの像として、撮像素子面に結像させる。従って、第１レンズ群の焦点距離を適切に設定することが、ズームレンズ全体の性質を決定する上で非常に重要である。

条件式（２）の下限値を下回った場合、望遠端状態において第１レンズ群と第２レンズ群の光軸上の間隔が接近する。両レンズ群の接触を回避するためには、第２レンズ群の主点位置を物体側にずらさねばならないが、このためには第２レンズ群全体が極端なテレフォトタイプの屈折力配置となるようにレンズを構成する必要がある。この結果、球面収差の補正が著しく困難となるため好ましくない。条件式（２）の上限値を上回った場合、第１レンズ群の屈折力が著しく小さくなり、広角端状態におけるコマ収差の補正が困難となるため好ましくない。

なお、実施形態の効果を確実にするために、条件式（２）の下限値を０．６４にすることが好ましい。また、実施形態の効果を更に確実にするために、条件式（２）の下限値を０．６６にすることが更に好ましい。なお、実施形態の効果を確実にするために、条件式（２）の上限値を０．７７にすることが好ましい。また、実施形態の効果を更に確実にするために、条件式（２）の上限値を０．７４にすることが更に好ましい。

また、本実施形態に係るズームレンズは、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
（３） ０．８５＜ｆ２／（ｆｗ・ｆｔ）^１／２＜０．９５
但し、ｆｗはズームレンズの広角端状態における焦点距離である。

条件式（３）は、第２レンズ群の焦点距離について適切な範囲を規定するための条件である。

条件式（３）の下限値を下回った場合、第２レンズ群の屈折力が著しく強くなるため、球面収差の補正が困難となるので好ましくない。条件式（３）の上限値を上回った場合、望遠端状態における第２レンズ群の倍率が著しく大きくなるため、望遠端状態の球面収差、色収差の補正が困難となるため好ましくない。

なお、実施形態の効果を確実にするために、条件式（３）の下限値を０．８７にすることが好ましい。また、実施形態の効果を更に確実にするために、条件式（３）の下限値を０．８９にすることが更に好ましい。なお、実施形態の効果を確実にするために、条件式（３）の上限値を０．９３にすることが好ましい。また、実施形態の効果を更に確実にするために、条件式（３）の上限値を０．９２にすることが更に好ましい。

また、本実施形態に係るズームレンズは、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
（４） ０．０５５＜（Ｎnav−１．５０）ｆｗ／ＴＬｗ＜０．１５０
但し、Ｎnavはズームレンズに含まれる全ての負レンズの材質のｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率の平均値、ｆｗはズームレンズの広角端状態における焦点距離、ＴＬｗはズームレンズの広角端状態における全長である。

条件式（４）は、広角端状態におけるサジタル像面の湾曲を良好に補正するための条件である。

条件式（４）の下限値を下回った場合、広角端状態においてサジタル像面の湾曲が増大し、画面周辺部の画質が低下するため好ましくない。条件式（４）の上限値を上回った場合ペッツバール和が増大し、中間焦点距離状態における像面湾曲と非点隔差の補正が困難となるため好ましくない。

なお、実施形態の効果を確実にするために、条件式（４）の下限値を０．０５８にすることが好ましい。また、実施形態の効果を更に確実にするために、条件式（４）の下限値を０．０６０にすることが更に好ましい。なお、実施形態の効果を確実にするために、条件式（４）の上限値を０．１００にすることが好ましい。また、実施形態の効果を更に確実にするために、条件式（４）の上限値を０．０７５にすることが更に好ましい。

また、本実施形態に係るズームレンズは、第３レンズ群は１枚の正レンズのみからなり、以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
（５） −０．３０＜（Ｒ３２＋Ｒ３１）／（Ｒ３２−Ｒ３１）＜１．１０
但し、Ｒ３１は第３レンズ群の前記正レンズの物体側のレンズ面の近軸曲率半径、Ｒ３２は第３レンズ群の前記正レンズの像側のレンズ面の近軸曲率半径である。

条件式（５）は、第３レンズ群を構成する正レンズの形状に関して、適切な範囲を規定している。

条件式（５）の下限値を下回った場合、望遠端状態における像面湾曲の補正が困難となるため好ましくない。条件式（５）の上限値を上回った場合、中間焦点距離状態における像面湾曲の補正が困難となるため好ましくない。

なお、実施形態の効果を確実にするために、条件式（５）の下限値を−０．１０にすることが好ましい。また、実施形態の効果を更に確実にするために、条件式（５）の下限値を０．００にすることが更に好ましい。なお、実施形態の効果を確実にするために、条件式（５）の上限値を０．９５にすることが好ましい。また、実施形態の効果を更に確実にするために、条件式（５）の上限値を０．８０にすることが更に好ましい。

また、本実施形態に係るズームレンズは、第１レンズ群は、光軸に沿って物体側から順に、少なくとも１枚の負レンズと、１枚の正レンズとを有することが望ましい。

このように第１レンズ群を構成することにより、色収差や広角端状態のコマ収差、非点隔差を良好に補正することが可能となる。

また、本実施形態に係るズームレンズは、第１レンズ群の最も物体側のレンズは非球面を有することが望ましい。

第１レンズ群の最も物体側のレンズを非球面レンズとすることにより、広角端状態におけるコマ収差や非点隔差をより良好に補正することが可能となる。

また、本実施形態に係るズームレンズは、第２レンズ群は、光軸に沿って物体側から順に、２枚の正レンズと１枚の負レンズとを有することが望ましい。

このような構成とすることにより、第２レンズ群の主点を物体側に移動させることが可能となる。これにより望遠端状態において第１レンズ群と第２レンズ群が接触することを回避できることに加え、球面収差をより良好に補正することが可能となる。

また、本実施形態に係るズームレンズは、第２レンズ群の最も物体側のレンズ面は非球面であることが望ましい。

第２レンズ群の最も物体側のレンズ面を非球面化することにより、球面収差をより良好に補正することが可能となる。

また、本実施形態に係るズームレンズは、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第３レンズ群は光軸上に固定されていることが望ましい。

第３レンズ群を固定とすることにより、変倍に伴う射出瞳位置の変動を少なくすることができる。

また、本実施形態に係るズームレンズは、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が減少し、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が増加するように、少なくとも第１レンズ群と第２レンズ群とが移動することが望ましい。

この構成により、高変倍化が容易となる。

なお、本実施形態に係るズームレンズにおいて、無限遠物体から至近距離物体へのフォーカシングは、第１レンズ群あるいは第３レンズ群を物体側に繰り出すことによって行うことが可能である。しかしながら、第１レンズ群を繰り出す方法では、至近撮影時に画面周辺部の光量低下を招きやすいため、第３レンズ群を物体側に繰り出すことによって行うことがより望ましい。

また、本実施形態に係るズームレンズにおいて、各レンズ面のうち任意の面を回折面としてもよい。また、任意のレンズを屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮレンズ）あるいはプラスチックレンズとしてもよい。また、第３レンズ群の像側に屈折力が小さなレンズ群を付加しても良い。

また、本実施形態に係るズームレンズにおいて、各レンズ群のうち、１つのレンズ群全体又はその一部のレンズを光軸と略垂直な方向に移動させる構成とすることもできる。これにより、像面上の像を移動させることが可能となり、いわゆる防振レンズを実現することができる。

（実施例）
以下、本実施形態に係る各実施例について図面を参照しつつ説明する。

（第１実施例）
図１は、第１実施例に係るズームレンズの構成を示す図である。

第１実施例に係るズームレンズは、光軸に沿って物体側から順に、全体として負屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、全体として正屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、全体として正屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とからなり、広角端状態Ｗから望遠端状態Ｔへの変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が減少し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が増加するように、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２が移動し、第３レンズ群Ｇ３が固定の構成である。

第１レンズ群Ｇ１は、光軸に沿って物体側から順に、負レンズＬ１１、正レンズＬ１２とから構成され、負レンズＬ１１の物体側および像側のレンズ面は非球面である。

第２レンズ群Ｇ２は、光軸に沿って物体側から順に、正レンズＬ２１、正レンズＬ２２、負レンズＬ２３、正レンズＬ２４とから構成され、正レンズＬ２２と負レンズＬ２３とは接合されており、正レンズＬ２１の物体側および像側のレンズ面が非球面である。

第３レンズ群Ｇ３は１枚の正レンズＬ３１のみで構成されている。

また、Ｆナンバー決定部材Ｓは、第２レンズ群Ｇ２の正レンズＬ２１の光軸上の頂点より像面Ｉ側に配置されており、広角端状態Ｗから望遠端状態Ｔへの変倍に際し、第２レンズ群Ｇ２と一体で移動する。

また、フィルタ群ＦＬは、ローパスフィルタや赤外カットフィルタなどで構成されている。

以下の表１に第１実施例に係るズームレンズの諸元値を掲げる。

表中の（面データ）において、物面は物体面、面番号は物体側からの面の番号、ｒは曲率半径、ｄは面間隔、ｎｄはｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）における屈折率、νｄはｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）におけるアッベ数、（可変）は可変面間隔、（絞り）はＦナンバー決定部材Ｓ、像面は像面Ｉをそれぞれ表している。なお、空気の屈折率ｎｄ＝１．０００００は記載を省略している。また、曲率半径ｒ欄の「∞」は平面を示している。

（非球面データ）において、非球面は以下の式で表される。
Ｘ（ｙ）＝（ｙ^２/ｒ）/［１＋［１−κ（ｙ^２/ｒ^２）］^１/２］
＋Ａ４×ｙ^４＋Ａ６×ｙ^６＋Ａ８×ｙ^８＋Ａ１０×ｙ^１０

ここで、光軸に垂直な方向の高さをｙ、高さｙにおける光軸方向の変位量（各非球面の頂点の接平面から各非球面までの光軸に沿った距離）をＸ（ｙ）、基準球面の曲率半径（近軸曲率半径）をｒ、円錐係数をκ、ｎ次の非球面係数をＡｎとする。なお、「E-n」は「×10^−ｎ」を示し、例えば「1.234E-05」は「1.234×10^−５」を示す。また、各非球面は、（面データ）において、面番号の右側に「＊」を付して示している。

（各種データ）において、ズーム比はズームレンズの変倍比、Ｗは広角端状態、Ｍは中間焦点距離状態、Ｔは望遠端状態、ｆは焦点距離、ＦＮＯはＦナンバー、ωは半画角（単位：「°」）、Ｙは像高（第１〜４実施例とも最大像高はＹmax＝３．９）、ＴＬはズームレンズ全長、Ｂｆはバックフォーカス、ｄｉは面番号ｉでの可変面間隔値を表している。

（ズームレンズ群データ）は、各レンズ群の始面番号とレンズ群の焦点距離をそれぞれ示す。

（条件式対応値）は、各条件式の対応値をそれぞれ示す。

なお、以下の全ての諸元値において、掲載されている焦点距離ｆ、曲率半径ｒ、面間隔ｄその他の長さ等は、特記の無い場合一般に「ｍｍ」が使われるが、光学系は比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。また、単位は「ｍｍ」に限定されること無く他の適当な単位を用いることもできる。さらに、これらの記号の説明は、以降の他の実施例においても同様とし説明を省略する。

（表１）
（面データ）
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1* 24.1229 0.9000 1.80139 45.46
2* 4.1951 2.3000
3 7.8240 1.7000 1.80809 22.79
4 14.3683 （可変）

5（絞り） ∞ -0.4000
6* 5.6658 1.3500 1.78676 45.19
7* 53.1047 0.1000
8 5.0510 1.5000 1.75500 52.29
9 ∞ 0.4000 2.00330 28.27
10 3.3430 0.6000
11 19.8272 1.3000 1.51823 58.89
12 -12.7168 （可変）

13 19.1057 1.5000 1.62299 58.22
14 -39.6483 （可変）

15 ∞ 0.2100 1.51680 64.12
16 ∞ 0.5000
17 ∞ 0.5000 1.51680 64.12
18 ∞ (Bf)
像面 ∞

（非球面データ）
第1面
κ ＝-44.9064
A4 ＝ 5.90330E-05
A6 ＝ 0.00000E+00
A8 ＝ 0.00000E+00
A10 ＝ 0.00000E+00
第2面
κ ＝ 0.0899
A4 ＝ 1.36940E-04
A6 ＝ 1.56960E-05
A8 ＝ -2.57140E-07
A10 ＝ 6.20230E-09
第6面
κ ＝ 0.4140
A4 ＝ 1.14670E-04
A6 ＝ -1.12420E-06
A8 ＝ 0.00000E+00
A10 ＝ 0.00000E+00
第7面
κ ＝ 8.8706
A4 ＝ 2.67270E-05
A6 ＝ 0.00000E+00
A8 ＝ 0.00000E+00
A10 ＝ 0.00000E+00

（各種データ）
ズーム比 3.7669
Ｗ Ｍ Ｔ
f = 5.15 10.00 19.40
FNO = 2.81 3.95 6.17
ω = 38.55 21.36 11.31
Y = 3.9 3.9 3.9
TL = 32.0035 29.4321 35.2988
Bf = 0.6000 0.6000 0.6000

d4 12.4529 4.8312 0.9098
d12 4.8335 9.8837 19.6718
d14 1.6572 1.6572 1.6572

（ズームレンズ群データ）
群 始面 焦点距離
１ １ −１０．８１
２ ６ ９．１８
３ １３ ２０．９０

（条件式対応値）
（１） ｆ２・ＴＬｔ／ｆｔ^２＝０．８６１０
（２） ｆｔ・Ｙｍａｘ／ｆ１^２＝０．６４７５
（３） ｆ２／（ｆｗ・ｆｔ）^１／２＝０．９１８４
（４） （Ｎnav−１．５０）ｆｗ／ＴＬｗ＝０．０６４７
（５） （Ｒ３２＋Ｒ３１）／（Ｒ３２−Ｒ３１）＝０．３４９６

図２は、第１実施例に係るズームレンズの無限遠合焦状態での諸収差図を示し、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。

各収差図において、ＦＮＯはＦナンバー、Ａは半画角をそれぞれ示す。なお、球面収差図では最大口径に対応するＦナンバーの値を示し、非点収差図及び歪曲収差図では半画角の最大値をそれぞれ示し、コマ収差図では各半画角の値を示す。またｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）、ｇはｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）をそれぞれ示す。そして非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面をそれぞれ示す。

なお、以降の実施例においても同様の記号を使用し、以降の説明を省略する。

各収差図から、第１実施例に係るズームレンズは、広角端状態から望遠端状態にわたって諸収差が良好に補正され、優れた光学性能を有していることが分かる。

（第２実施例）
図３は、第２実施例に係るズームレンズの構成を示す図である。

第２実施例に係るズームレンズは、光軸に沿って物体側から順に、全体として負屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、全体として正屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、全体として正屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とからなり、広角端状態Ｗから望遠端状態Ｔへの変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が減少し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が増加するように、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２が移動し、第３レンズ群Ｇ３が固定の構成である。

第１レンズ群Ｇ１は、光軸に沿って物体側から順に、負レンズＬ１１、正レンズＬ１２とから構成され、負レンズＬ１１の物体側および像側のレンズ面は非球面である。

第２レンズ群Ｇ２は、光軸に沿って物体側から順に、正レンズＬ２１、正レンズＬ２２、負レンズＬ２３、正レンズＬ２４とから構成され、正レンズＬ２２と負レンズＬ２３とは接合されており、正レンズＬ２１の物体側および像側のレンズ面が非球面である。

第３レンズ群Ｇ３は１枚の正レンズＬ３１のみで構成されている。

また、Ｆナンバー決定部材Ｓは、第２レンズ群Ｇ２の正レンズＬ２１の光軸上の頂点より像面Ｉ側に配置されており、広角端状態Ｗから望遠端状態Ｔへの変倍に際し、第２レンズ群Ｇ２と一体で移動する。

また、フィルタ群ＦＬは、ローパスフィルタや赤外カットフィルタなどで構成されている。

以下の表２に第２実施例に係るズームレンズの諸元値を掲げる。

（表２）
（面データ）
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1* 37.7710 0.8500 1.80139 45.46
2* 4.4272 2.0500
3 7.3731 1.6000 1.80810 22.76
4 13.1164 （可変）

5（絞り） ∞ -0.3000
6* 6.5732 1.3500 1.78676 45.19
7* -47.7113 0.1000
8 4.2494 1.4500 1.75500 52.29
9 -301.4722 0.4000 2.00330 28.27
10 3.0371 0.6500
11 103.3664 1.3000 1.51823 58.89
12 -13.3078 （可変）

13 25.6970 1.5500 1.62299 58.22
14 -21.4375 （可変）

15 ∞ 0.2100 1.51680 64.12
16 ∞ 0.5000
17 ∞ 0.5000 1.51680 64.12
18 ∞ (Bf)
像面 ∞

（非球面データ）
第1面
κ ＝-99.0000
A4 ＝ 9.31110E-05
A6 ＝ -1.75670E-07
A8 ＝ 0.00000E+00
A10 ＝ 0.00000E+00
第2面
κ ＝ 0.1793
A4 ＝ 3.27140E-04
A6 ＝ 1.85680E-05
A8 ＝ -3.84840E-07
A10 ＝ 1.47580E-08
第6面
κ ＝ -3.1987
A4 ＝ 1.56090E-03
A6 ＝ -1.03890E-04
A8 ＝ 0.00000E+00
A10 ＝ 0.00000E+00
第7面
κ ＝-70.7606
A4 ＝ -1.35220E-04
A6 ＝ -6.82730E-05
A8 ＝ 0.00000E+00
A10 ＝ 0.00000E+00

（各種データ）
ズーム比 3.7669
Ｗ Ｍ Ｔ
f = 5.15 10.00 19.40
FNO = 2.75 3.91 6.16
ω = 39.93 21.51 11.40
Y = 3.9 3.9 3.9
TL = 29.6780 27.6726 33.5625
Bf = 0.6000 0.6000 0.6000

d4 11.2103 4.3428 0.8095
d12 4.1729 9.0349 18.4581
d14 1.4849 1.4849 1.4849

（ズームレンズ群データ）
群 始面 焦点距離
１ １ −１０．４５
２ ６ ８．５５
３ １３ １９．００

（条件式対応値）
（１） ｆ２・ＴＬｔ／ｆｔ^２＝０．７６２５
（２） ｆｔ・Ｙｍａｘ／ｆ１^２＝０．６９２８
（３） ｆ２／（ｆｗ・ｆｔ）^１／２＝０．８５５４
（４） （Ｎnav−１．５０）ｆｗ／ＴＬｗ＝０．０６９８
（５） （Ｒ３２＋Ｒ３１）／（Ｒ３２−Ｒ３１）＝−０．０９０４

図４は、第２実施例に係るズームレンズの無限遠合焦状態での諸収差図を示し、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。

各収差図から、第２実施例に係るズームレンズは、広角端状態から望遠端状態にわたって諸収差が良好に補正され、優れた光学性能を有していることが分かる。

（第３実施例）
図５は、第３実施例に係るズームレンズの構成を示す図である。

第３実施例に係るズームレンズは、光軸に沿って物体側から順に、全体として負屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、全体として正屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、全体として正屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とからなり、広角端状態Ｗから望遠端状態Ｔへの変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が減少し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が増加するように、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２が移動し、第３レンズ群Ｇ３が固定の構成である。

第１レンズ群Ｇ１は、光軸に沿って物体側から順に、負レンズＬ１１、正レンズＬ１２とから構成され、負レンズＬ１１の物体側および像側のレンズ面は非球面である。

第２レンズ群Ｇ２は、光軸に沿って物体側から順に、正レンズＬ２１、正レンズＬ２２、負レンズＬ２３、正レンズＬ２４とから構成され、正レンズＬ２２と負レンズＬ２３とは接合されており、正レンズＬ２１の物体側および像側のレンズ面が非球面である。

第３レンズ群Ｇ３は１枚の正レンズＬ３１のみで構成されている。

また、Ｆナンバー決定部材Ｓは、第２レンズ群Ｇ２の正レンズＬ２１の光軸上の頂点より像面Ｉ側に配置されており、広角端状態Ｗから望遠端状態Ｔへの変倍に際し、第２レンズ群Ｇ２と一体で移動する。

また、フィルタ群ＦＬは、ローパスフィルタや赤外カットフィルタなどで構成されている。

以下の表３に第３実施例に係るズームレンズの諸元値を掲げる。

（表３）
（面データ）
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1* 23.3692 0.9000 1.80139 45.46
2* 4.2913 2.3000
3 7.6279 1.7500 1.80809 22.79
4 13.1294 （可変）

5（絞り） ∞ -0.4000
6* 6.2120 1.4000 1.78676 45.19
7* 70.7134 0.1000
8 4.8560 1.6000 1.75500 52.29
9 ∞ 0.4000 2.00330 28.27
10 3.3761 0.6500
11 20.0864 1.3000 1.53270 56.19
12 -14.2963 （可変）

13 19.4357 1.5000 1.62299 58.22
14 -38.2788 （可変）

15 ∞ 0.2100 1.51680 64.12
16 ∞ 0.5000
17 ∞ 0.5000 1.51680 64.12
18 ∞ (Bf)
像面 ∞

（非球面データ）
第1面
κ ＝-27.7837
A4 ＝ 6.12390E-05
A6 ＝ 0.00000E+00
A8 ＝ 0.00000E+00
A10 ＝ 0.00000E+00
第2面
κ ＝ 0.1321
A4 ＝ 2.42920E-04
A6 ＝ 1.16840E-05
A8 ＝ -1.31270E-07
A10 ＝ 5.01830E-09
第6面
κ ＝ 0.2828
A4 ＝ 1.80730E-04
A6 ＝ -1.30100E-06
A8 ＝ 0.00000E+00
A10 ＝ 0.00000E+00
第7面
κ ＝-44.5246
A4 ＝ 4.64040E-05
A6 ＝ 0.00000E+00
A8 ＝ 0.00000E+00
A10 ＝ 0.00000E+00

（各種データ）
ズーム比 4.0194
Ｗ Ｍ Ｔ
f = 5.15 10.30 20.70
FNO = 2.71 3.87 6.22
ω = 38.56 20.77 10.62
Y = 3.9 3.9 3.9
TL = 32.7567 30.0591 36.8413
Bf = 0.6000 0.6000 0.6000

d4 13.0216 4.9599 0.9095
d12 4.6767 10.0409 20.8735
d14 1.7484 1.7484 1.7484

（ズームレンズ群データ）
群 始面 焦点距離
１ １ −１１．００
２ ６ ９．３０
３ １３ ２０．９０

（条件式対応値）
（１） ｆ２・ＴＬｔ／ｆｔ^２＝０．７９９６
（２） ｆｔ・Ｙｍａｘ／ｆ１^２＝０．６６７２
（３） ｆ２／（ｆｗ・ｆｔ）^１／２＝０．９００７
（４） （Ｎnav−１．５０）ｆｗ／ＴＬｗ＝０．０６３３
（５） （Ｒ３２＋Ｒ３１）／（Ｒ３２−Ｒ３１）＝０．３２６５

図６は、第３実施例に係るズームレンズの無限遠合焦状態での諸収差図を示し、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。

各収差図から、第３実施例に係るズームレンズは、広角端状態から望遠端状態にわたって諸収差が良好に補正され、優れた光学性能を有していることが分かる。

（第４実施例）
図７は、第４実施例に係るズームレンズの構成を示す図である。

第４実施例に係るズームレンズは、光軸に沿って物体側から順に、全体として負屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、全体として正屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、全体として正屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とからなり、広角端状態Ｗから望遠端状態Ｔへの変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が減少し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が増加するように、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２が移動し、第３レンズ群Ｇ３が固定の構成である。

第１レンズ群Ｇ１は、光軸に沿って物体側から順に、負レンズＬ１１、正レンズＬ１２とから構成され、負レンズＬ１１の物体側および像側のレンズ面は非球面である。

第２レンズ群Ｇ２は、光軸に沿って物体側から順に、正レンズＬ２１、正レンズＬ２２、負レンズＬ２３、正レンズＬ２４とから構成され、正レンズＬ２２と負レンズＬ２３とは接合されており、正レンズＬ２１の物体側および像側のレンズ面が非球面である。

第３レンズ群Ｇ３は１枚の正レンズＬ３１のみで構成されている。

また、Ｆナンバー決定部材Ｓは、第２レンズ群Ｇ２の正レンズＬ２１の光軸上の頂点より像面Ｉ側に配置されており、広角端状態Ｗから望遠端状態Ｔへの変倍に際し、第２レンズ群Ｇ２と一体で移動する。

また、フィルタ群ＦＬは、ローパスフィルタや赤外カットフィルタなどで構成されている。

以下の表４に第４実施例に係るズームレンズの諸元値を掲げる。

（表４）
（面データ）
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1* 26.2538 0.8500 1.80139 45.46
2* 4.3286 2.1500
3 7.5944 1.7000 1.80810 22.76
4 13.4684 （可変）

5（絞り） ∞ -0.3000
6* 6.8702 1.4000 1.78676 45.19
7* -76.9268 0.1000
8 4.2920 1.5500 1.75500 52.29
9 256.2211 0.4000 2.00330 28.27
10 3.0782 0.7000
11 23.8551 1.3000 1.51823 58.89
12 -19.8265 （可変）

13 23.9086 1.5500 1.62299 58.22
14 -24.0828 （可変）

15 ∞ 0.2100 1.51680 64.12
16 ∞ 0.5000
17 ∞ 0.5000 1.51680 64.12
18 ∞ (Bf)
像面 ∞

（非球面データ）
第1面
κ ＝-99.0000
A4 ＝ 1.02420E-04
A6 ＝ -7.92430E-07
A8 ＝ 0.00000E+00
A10 ＝ 0.00000E+00
第2面
κ ＝ 0.0075
A4 ＝ 5.06010E-05
A6 ＝ 4.51090E-05
A8 ＝ -1.49330E-06
A10 ＝ 2.74750E-08
第6面
κ ＝ -3.3078
A4 ＝ 1.43800E-03
A6 ＝ -9.73010E-05
A8 ＝ 0.00000E+00
A10 ＝ 0.00000E+00
第7面
κ ＝-99.0000
A4 ＝ -1.14200E-04
A6 ＝ -6.81790E-05
A8 ＝ 0.00000E+00
A10 ＝ 0.00000E+00

（各種データ）
ズーム比 4.0194
Ｗ Ｍ Ｔ
f = 5.15 10.30 20.70
FNO = 2.63 3.79 6.14
ω = 39.71 20.88 10.68
Y = 3.9 3.9 3.9
TL = 31.1335 28.7711 35.5058
Bf = 0.6000 0.6000 0.6000

d4 12.2042 4.6199 0.8094
d12 3.9753 9.1972 19.7425
d14 1.7440 1.7440 1.7440

（ズームレンズ群データ）
群 始面 焦点距離
１ １ −１０．９０
２ ６ ８．９０
３ １３ １９．５０

（条件式対応値）
（１） ｆ２・ＴＬｔ／ｆｔ^２＝０．７３７５
（２） ｆｔ・Ｙｍａｘ／ｆ１^２＝０．６７９５
（３） ｆ２／（ｆｗ・ｆｔ）^１／２＝０．８６２０
（４） （Ｎnav−１．５０）ｆｗ／ＴＬｗ＝０．０６６６
（５） （Ｒ３２＋Ｒ３１）／（Ｒ３２−Ｒ３１）＝０．００３６

図８は、第４実施例に係るズームレンズの無限遠合焦状態での諸収差図を示し、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。

各収差図から、第４実施例に係るズームレンズは、広角端状態から望遠端状態にわたって諸収差が良好に補正され、優れた光学性能を有していることが分かる。

以上のように、本実施形態によれば、広角かつ高変倍比でありながら優れた性能を有し、コンパクトな、個体撮像素子に好適なズームレンズを提供することができる。

次に、本実施形態に係るズームレンズを搭載したカメラについて説明する。なお、第１実施例に係るズームレンズを搭載した場合について説明するが、他の実施例でも同様である。

図９は、第１実施例に係るズームレンズを搭載した電子スチルカメラを示し、（ａ）は正面図を、（ｂ）は背面図をそれぞれ示す。図１０は、図９（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図を示している。

図９、図１０において、実施形態に係る電子スチルカメラ１は、不図示の電源釦を押すと第１実施例のズームレンズである撮影レンズ２の不図示のシャッタが開放され撮影レンズ２で不図示の被写体からの光が集光され、像面Ｉに配置された撮像素子Ｃ（例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等）に結像される。撮像素子Ｃに結像された被写体像は、電子スチルカメラ１の背後に配置された液晶モニター３に表示される。撮影者は、液晶モニター３を見ながら被写体像の構図を決めた後、レリーズ釦４を押し下げ被写体像を撮像素子Ｃで撮影し、不図示のメモリーに記録保存する。

また、電子スチルカメラ１には、被写体が暗い場合に補助光を発光する補助光発光部５、撮影レンズ２であるズームレンズ２を広角端状態Ｗから望遠端状態Ｔにズーミングする際のワイドＷ−テレＴ釦６、および電子スチルカメラ１の種々の条件設定等に使用するファンクション釦７等が配置されている。

また、実施形態に係る電子スチルカメラ１は、撮影レンズ２が防振機能を有し、手ぶれ補正が可能となっている。

このようにして、第１実施例に係るズームレンズ２を内蔵する電子スチルカメラ１が構成されている。

なお、以下に記載の内容は、光学性能を損なわない範囲で適宜採用可能である。

実施例では、３群構成を示したが、４群、５群等の他の群構成にも適用可能である。具体的には、最も物体側にレンズまたはレンズ群を追加した構成や、最も像側にレンズまたはレンズ群を追加した構成でも構わない。「レンズ群」とは、変倍時に変化する空気間隔で分離された少なくとも１枚のレンズで構成された部分を示す。

また、単独または複数のレンズ群、または部分レンズ群を光軸方向に移動させて、無限遠物体から近距離物体への合焦を行う合焦レンズ群としても良い。

前記合焦レンズ群はオートフォーカスにも適用でき、オートフォーカス用の(超音波モータ等を用いた)モータ駆動にも適している。特に、第３レンズ群を合焦レンズ群とするのが好ましい。

また、レンズ群または部分レンズ群を光軸に垂直な方向の成分を持つように移動させ、または、光軸を含む面内方向に回転移動（揺動）させて、手ブレによって生じる像ブレを補正する防振レンズ群としても良い。特に、第２レンズ群の少なくとも一部を防振レンズ群とするのが好ましい。

また、レンズ面は、球面または平面で形成されても、非球面で形成されても構わない。

レンズ面が球面または平面の場合、レンズ加工及び組立調整が容易になり、加工及び組立調整の誤差による光学性能の劣化を防げるので好ましい。また、像面がずれた場合でも描写性能の劣化が少ないので好ましい。

レンズ面が非球面の場合、非球面は、研削加工による非球面、ガラスを型で非球面形状に形成したガラスモールド非球面、ガラスの表面に樹脂を非球面形状に形成した複合型非球面のいずれの非球面でも構わない。また、レンズ面は回折面としても良く、レンズを屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮレンズ）あるいはプラスチックレンズとしても良い。

また、開口絞りは第２レンズ群近傍に配置されるのが好ましいが、開口絞りとしての部材は設けずに、レンズ枠でその役割を代用しても良い。

また、各レンズ面には、フレアやゴーストを軽減し高コントラストの高い光学性能を達成するために、広い波長域で高い透過率を有する反射防止膜を施しても良い。

また、本実施形態のズームレンズ（変倍光学系）は、変倍比が３．５〜４．５程度である。好ましくは３．７〜４．３程度である。

また、本実施形態のズームレンズ（変倍光学系）は、第１レンズ群が正のレンズ成分を１つと負のレンズ成分を１つ以上有するのが好ましい。また、第１レンズ群は、物体側から順に、負、正の順番にレンズ成分を、空気間隔を介在させて配置するのが好ましい。

また、本実施形態のズームレンズ（変倍光学系）は、第２レンズ群が正のレンズ成分を２つ以上と負のレンズ成分を１つ以上有するのが好ましい。また、第２レンズ群は、物体側から順に、正、負、正の順番にレンズ成分を、空気間隔を介在させて配置するのが好ましい。

また、本実施形態のズームレンズ（変倍光学系）は、第３レンズ群が正のレンズ成分を１つ有するのが好ましい。

なお、本発明を分かり易く説明するために実施形態の構成要件を付して説明したが、本発明はこれに限定されるものでない。

第１実施例に係るズームレンズの構成を示す図である。 第１実施例に係るズームレンズの無限遠合焦状態での諸収差図を示し、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。 第２実施例に係るズームレンズの構成を示す図である。 第２実施例に係るズームレンズの無限遠合焦状態での諸収差図を示し、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。 第３実施例に係るズームレンズの構成を示す図である。 第３実施例に係るズームレンズの無限遠合焦状態での諸収差図を示し、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。 第４実施例に係るズームレンズの構成を示す図である。 第４実施例に係るズームレンズの無限遠合焦状態での諸収差図を示し、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。 第１実施例に係るズームレンズを搭載した電子スチルカメラを示し、（ａ）は正面図を、（ｂ）は背面図をそれぞれ示す。 図９（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図を示している。

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
Ｓ Ｆナンバー決定部材
Ｉ 像面
Ｗ 広角端状態
Ｔ 望遠端状態
１ 電子スチルカメラ
２ ズームレンズ

Claims (12)

1. 光軸に沿って物体側から順に、負屈折力を有する第１レンズ群と、正屈折力を有する第２レンズ群と、正屈折力を有する第３レンズ群とを有し、
   広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、各レンズ群の間隔が変化し、
   以下の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
   ０．６５＜ｆ２・ＴＬｔ／ｆｔ^２＜０．９２
   ０．６３＜ｆｔ・Ｙｍａｘ／ｆ１^２＜０．８０
   但し、
   ｆ２：前記ズームレンズの前記第２レンズ群の焦点距離
   ＴＬｔ：前記ズームレンズの望遠端状態における全長
   ｆｔ：前記ズームレンズの望遠端状態における焦点距離
   Ｙｍａｘ：前記ズームレンズの最大像高
   ｆ１：前記ズームレンズの前記第１レンズ群の焦点距離
2. 以下の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
   ０．８５＜ｆ２／（ｆｗ・ｆｔ）^１／２＜０．９５
   但し、
   ｆｗ：前記ズームレンズの広角端状態における焦点距離
3. 以下の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。
   ０．０５５＜（Ｎnav−１．５０）ｆｗ／ＴＬｗ＜０．１５０
   但し、
   Ｎnav：前記ズームレンズに含まれる全ての負レンズの材質のｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率の平均値
   ｆｗ：前記ズームレンズの広角端状態における焦点距離
   ＴＬｗ：前記ズームレンズの広角端状態における全長
4. 前記第３レンズ群は１枚の正レンズのみからなり、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
   −０．３０＜（Ｒ３２＋Ｒ３１）／（Ｒ３２−Ｒ３１）＜１．１０
   但し、
   Ｒ３１：前記第３レンズ群の前記正レンズの物体側のレンズ面の近軸曲率半径
   Ｒ３２：前記第３レンズ群の前記正レンズの像側のレンズ面の近軸曲率半径
5. 前記第１レンズ群は、光軸に沿って物体側から順に、少なくとも１枚の負レンズと、１枚の正レンズとを有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
6. 前記第１レンズ群の最も物体側のレンズは非球面を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
7. 前記第２レンズ群は、光軸に沿って物体側から順に、２枚の正レンズと１枚の負レンズとを有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
8. 前記第２レンズ群の最も物体側のレンズ面は非球面であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のズームレンズ。
9. 広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、前記第３レンズ群は光軸上に固定されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のズームレンズ。
10. 広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が減少し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が増加するように、少なくとも前記第１レンズ群と前記第２レンズ群とが移動することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のズームレンズ。
11. 請求項１から１０のいずれか１項に記載のズームレンズを搭載することを特徴とする光学機器。
12. 光軸に沿って物体側から順に、負屈折力を有する第１レンズ群と、正屈折力を有する第２レンズ群と、正屈折力を有する第３レンズ群とを有し、
    以下の条件を満足するズームレンズの変倍方法であって、
    各レンズ群の間隔を変化させて広角端状態から望遠端状態への変倍を行うことを特徴とする変倍方法。
    ０．６５＜ｆ２・ＴＬｔ／ｆｔ^２＜０．９２
    ０．６３＜ｆｔ・Ｙｍａｘ／ｆ１^２＜０．８０
    但し、
    ｆ２：前記ズームレンズの前記第２レンズ群の焦点距離
    ＴＬｔ：前記ズームレンズの望遠端状態における全長
    ｆｔ：前記ズームレンズの望遠端状態における焦点距離
    Ｙｍａｘ：前記ズームレンズの最大像高
    ｆ１：前記ズームレンズの前記第１レンズ群の焦点距離

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