JP2012113106A - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構成レンズ枚数の少なく、広画角でありながら前玉径の小型化を実現した、コンパクトなズームレンズを提供する。
【解決手段】物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群からなり、ズーミングに際して各レンズ群の間隔が変化するズームレンズにおいて、該第１レンズ群は物体側より像側へ順に負レンズ、正レンズの２枚からなり、広角端での全系の焦点距離をｆW、第１レンズ群の焦点距離をｆ１、第２レンズ群の焦点距離をｆ２、望遠端での第２レンズ群の結像倍率をβ２T、望遠端での第３レンズ群の結像倍率をβ３T、広角端での第２レンズ群の結像倍率をβ２W、広角端での第３レンズ群の結像倍率をβ３Wとするとき、｜ｆ１／ｆ２｜＜１．０、１．５０＜｜ｆ２／ｆW｜＜２．１５、３．２＜（β２T・β３W）／（β２W・β３T）＜４．０を満足する。
【選択図】図１

Description

本発明はスチルカメラやビデオカメラ、そしてデジタルスチルカメラ等に好適なズームレンズ及びそれを有する撮像装置に関するものである。

近年では画像処理の進歩により、歪曲収差の補正可能な技術が出現してきている。本発明はこうした画像処理技術の進歩を見越し、少ないレンズ枚数で、小型化、ローコスト化を狙った、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯端末用のレンズに関するものである。また、画像処理を行わなくとも、ある程度歪曲収差が許されるレンズ、例えば監視用カメラ用のレンズにも関するものである。

最近、固体撮像素子を用いたビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等、撮像装置（カメラ）の高機能化にともない、それに用いる光学系には広い画角を包含した大口径比のズームレンズが求められている。

この種のカメラには、レンズ最後部と撮像素子との間に、ローパスフィルターや色補正フィルターなどの各種光学部材を配置する為、それに用いる光学系には、比較的バックフォーカスの長いレンズ系が要求される。

さらに、カラー画像用の撮像素子を用いたカラーカメラの場合、色シェーディングを避けるため、それに用いる光学系には像側のテレセントリック特性の良いものが望まれている。

また、最近のコンパクトカメラのスペックとしては広角で高倍化のものが主流となってきている。

従来より、負の屈折力の第１レンズ群と正の屈折力の第２レンズ群の２つのレンズ群より成り、双方のレンズ間隔を変えて変倍を行う、所謂ショートズームタイプの広画角の２群ズームレンズが種々提案されている。

これらのショートズームタイプの光学系では、正の屈折力の第２レンズ群を移動する事で変倍を行い、負の屈折力の第１レンズ群を移動する事で変倍に伴う像点位置の補正を行っている。これらの２つのレンズ群よりなるレンズ構成においては、ズーム倍率は２倍程度である。

さらに２倍以上の高い変倍比を有しつつレンズ全体をコンパクトな形状にまとめるため、２群ズームレンズの像側に負または正の屈折力の第３レンズ群を配置し、高倍化に伴って発生する諸収差の補正を行っている所謂３群ズームレンズが提案されている（例えば特許文献１）。

３群ズームレンズとしてバックフォーカスとテレセントリック特性を満足する３群ズームレンズ系が知られている（例えば特許文献２）。

又、負の屈折率の第１レンズ群、正の屈折率の第２レンズ群、正の屈折率の第３レンズ群からなり、広画角で３倍以上の高変倍ズームレンズが知られているが、第２レンズ群の焦点距離が大きく、前玉径を小型化するには不十分である。（例えば特許文献３〜４）

特公平７−３５０７号公報 特開昭６３−１３５９１３号公報 特開２００５−８４６４８号公報 特開２００５−８４６４７号公報

３５ｍｍフィルム写真用に設計されている３群ズームレンズは、固体撮像素子を用いる光学機器には、バックフォーカスが長すぎ、又テレセントリック特性が良くない為、固体撮像素子を用いる光学機器に、そのまま用いることが難しい。

一方近年、カメラのコンパクト化とズームレンズの高倍化を両立する為に、非撮影時に各レンズ群の間隔を撮影状態と異なる間隔まで縮小し、カメラ本体からのレンズの突出量を少なくした所謂沈胴式のズームレンズが広く用いられている。

一般に、ズームレンズを構成する各レンズ群のレンズ枚数が多いと、各レンズ群の光軸上の長さが長くなる。

又、各レンズ群のズーミング及びフォーカシングにおける移動量が大きいとレンズ全長が長くなり、所望の沈胴長が達成出来ず、沈胴式のズームレンズに用いるのが難しくなる。

この傾向は、ズームレンズの変倍比が大きくなるほど顕著になる。

又、近年、広画角化が主流になってきており、従来の銀塩換算３５ｍｍタイプのレンズと比較して、前玉レンズが大型化する傾向にある。

大型撮像素子に対応する広画角レンズにおいては、前玉径の大きさがローコストで製造可能な限界を超えてしまうため、コストアップとなるという問題がある。

本発明は構成レンズ枚数の少なく、広画角でありながら前玉径の小型化を実現した、コンパクトで優れた光学性能を有するズームレンズ及びそれを有する光学機器の提供を目的とする。

この他本発明は、固体撮像素子を用いた撮影系に好適な、構成レンズ枚数の少なく、広画角でありながら前玉径の小さい、コンパクトで高変倍比、優れた光学性能を有するズームレンズ及びそれを有する撮像装置の提供を目的とする。

本発明に関わるズームレンズは、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群からなり、ズーミングに際して各レンズ群の間隔が変化するズームレンズにおいて、該第１レンズ群は物体側より像側へ順に負レンズ、正レンズの２枚からなり、広角端での全系の焦点距離をｆW、第１レンズ群の焦点距離をｆ１、第２レンズ群の焦点距離をｆ２、望遠端での第２レンズ群の結像倍率をβ２T、望遠端での第３レンズ群の結像倍率をβ３T、広角端での第２レンズ群の結像倍率をβ２W、広角端での第３レンズ群の結像倍率をβ３Wとするとき、
＜ ｜ｆ１／ｆ２｜ ＜ １．０
１．５０ ＜ ｜ｆ２／ｆW｜ ＜ ２．１５
３．２ ＜ （β２T・β３W）／（β２W・β３T） ＜ ４．０
を満足することを特徴としている。

この他、本発明に係る他の様々な形態は、後述する実施形態において述べる。

本発明によれば、歪曲収差以外の諸収差を良好に補正し、高性能で高変倍比、広画角でありながら前玉径を小型化した、コンパクトなズームレンズを実現することが可能となった。

数値実施例１のレンズ断面図 数値実施例１の広角端の収差図 数値実施例１の中間の収差図 数値実施例１の望遠端の収差図 数値実施例２のレンズ断面図 数値実施例２の広角端の収差図 数値実施例２の中間の収差図 数値実施例２の望遠端の収差図 数値実施例３のレンズ断面図 数値実施例３の広角端の収差図 数値実施例３の中間の収差図 数値実施例３の望遠端の収差図 数値実施例４のレンズ断面図 数値実施例４の広角端の収差図 数値実施例４の中間の収差図 数値実施例４の望遠端の収差図 数値実施例５のレンズ断面図 数値実施例５の広角端の収差図 数値実施例５の中間の収差図 数値実施例５の望遠端の収差図 本発明の光学機器の要部概略図

次に本発明のズームレンズを実施形態を交えて説明する。

＜数値実施例１＞
図１は数値実施例１のレンズ断面図である。図２〜図４は実施形態１の広角端，中間，望遠端の収差図である。

数値実施例１は変倍比３．６倍、開口比２．８〜５．７程度のズームレンズである。広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群が像側に凸の軌跡で移動、第２レンズ群が物体側に移動し、第３レンズ群は像側に移動している。

＜数値実施例２＞
図５は数値実施例２のレンズ断面図である。図６〜図８は実施形態２の広角端，中間，望遠端の収差図である。

数値実施形態２は変倍比３．７倍、開口比２．７〜５．７程度のズームレンズである。広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群が像側に凸の軌跡で移動、第２レンズ群が物体側に移動し、第３レンズ群は像側に移動している。

＜数値実施例３＞
図９は数値実施例３のレンズ断面図である。図１０〜図１２は実施形態３の広角端，中間，望遠端の収差図である。

数値実施例３は変倍比３．６倍、開口比２．７〜５．７程度のズームレンズである。広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群が像側に凸の軌跡で移動、第２レンズ群が物体側に移動し、第３レンズ群は像側に移動している。

＜数値実施例４＞
図１３は数値実施例４のレンズ断面図である。図１４〜図１６は実施形態４の広角端，中間，望遠端の収差図である。

数値実施例４は変倍比３．６倍、開口比２．６〜５．７程度のズームレンズである。広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群が像側に凸の軌跡で移動、第２レンズ群が物体側に移動し、第３レンズ群は像側に移動している。

＜数値実施例５＞
図１７は実施形態５のレンズ断面図である。図１８〜図２０は実施形態５の広角端，中間，望遠端の収差図である。

数値実施例５は変倍比３．６倍、開口比２．６〜５．７程度のズームレンズである。広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群が像側に凸の軌跡で移動、第２レンズ群が物体側に移動し、第３レンズ群は像側に移動している。

次に本発明のズームレンズを撮影光学系として用いたデジタルカメラ（光学機器）の実施形態を図２１を用いて説明する。

図２１において、２０はデジタルカメラ本体、２１は上述の実施形態のズームレンズによって構成された撮影光学系、２２は撮影光学系２１によって被写体像を受光するＣＣＤ等の撮像素子、２３は撮像素子２２が受光した被写体像を記録する記録手段、２４は不図示の表示素子に表示された被写体像を観察するためのファインダーである。

上記表示素子は液晶パネル等によって構成され、撮像素子２２上に形成された被写体像が表示される。２５は、前記ファインダーと同等の機能を有する液晶表示パネルである。

このように本発明のズームレンズをデジタルカメラ等の光学機器に適用することにより、小型で高い光学性能を有する光学機器を実現している。

本実施形態のズームレンズは、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮影光学系として用いられるものである。

本実施形態のズームレンズは、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、そして、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３の３つのレンズ群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て、第１レンズ群が像側に凸の軌跡で移動、第２レンズ群が物体側に移動し、第３レンズ群は像側に移動している。

本実施形態のズームレンズは、第２レンズ群の移動により主な変倍を行い、第１レンズ群の凸軌跡の移動及び第３レンズ群による像側方向への移動によって変倍に伴う像面の移動を補正している。

特に、第３レンズ群は、撮影レンズの小型化に伴う撮影レンズの屈折力の増大を分担し、第１、第２レンズ群で構成されるショートズーム系の屈折力を減らす事で、特に第１レンズ群を構成するレンズでの収差の発生を抑え良好な光学性能を達成している。

また、特に固体撮像素子等を用いた撮影装置に必要な像側のテレセントリックな結像を第３レンズ群にフィールドレンズの役割を持たせる事で達成している。

本実施形態ではＦナンバー決定部材としての開口絞りＳＰを第２レンズ群Ｌ２の物体側に配置し、広角端での入射瞳と第１レンズ群Ｌ１との距離を縮めることにより、第１レンズ群Ｌ１を構成するレンズの外径の増大を抑える。

開口絞りＳＰを挟んで第１レンズ群Ｌ１と第３レンズ群Ｌ３とで軸外の諸収差を打ち消させることで、レンズ枚数を増やさずに良好な光学性能を得ている。

各レンズ群の構成について詳しく説明する。

第１レンズ群Ｌ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス負レンズ１１と、像側に凹面を向けたメニスカス正レンズ１２の２枚のレンズで構成されている。

第１レンズ群は、軸外主光線を絞り中心に結像させる役割を持っており、特に広角側においては軸外主光線の屈折量が大きいために軸外諸収差、特に非点収差と歪曲収差が発生し易い。

そこで本実施例では、通常の広角レンズと同様、最も物体側のレンズ径の増大が抑えられる負レンズと正レンズの構成としている。

そして負レンズ１１の物体側のレンズ面を周辺で正の屈折率が強くなる非球面とし、像側のレンズ面を、周辺で負の屈折力が弱くなる非球面の両面非球面形状としている。

これにより、非点収差を良好に補正し、歪曲収差を電子補正対応可能な量に抑えると共に、２枚と言う少ない枚数で第１レンズ群を構成し、レンズ全体のコンパクト化に寄与している。

また第１レンズ群を構成する各レンズは、軸外主光線の屈折によって生じる軸外収差の発生を抑えるために、絞りと光軸が交差する点を中心とする同心球面に近い形状をとっている。

第２レンズ群Ｌ２は物体側から順に物体側に凸面を向けた正レンズ２１、像側に凹面を向けた負レンズ２２、物体側に凸面を向けたメニスカス負レンズ２３と両面が凸形状の正レンズ２４との接合レンズで構成された合計４枚で構成されている。

第２レンズ群Ｌ２は、最も物体側に正レンズを配置し、第１レンズ群Ｌ１を射出した軸外光線の屈折角を少なくし、軸外収差が発生しないような形状としている。

また、最も物体側に配された正レンズは最も軸上光束の通る高さが高いレンズであり、主に球面収差、コマ収差の補正に関与しているレンズである。

そこで、本実施形態においては、最も物体側に配された正レンズ２１の物体側面を周辺で正の屈折率が弱くなる非球面とすることにより、球面収差、コマ収差を良好に補正している。

また、負レンズ２２の像側の面形状を、像側に凹を向けた形状にすることで、最も物体側に配置された正レンズの物体側の面で発生した収差をキャンセルしている。

さらに、負レンズ２３、正レンズ２４の接合レンズを配置することにより、軸上色収差、倍率色収差を良好に補正している。

次に第３レンズ群は、物体側面が凸面の正レンズ３１より構成し、像側テレセントリックにするためのフィールドレンズとしての役割をも有している。

いま、バックフォーカスをｓｋ’、第３レンズ群の焦点距離をｆ３、第３レンズ群の結像倍率をβ３とすると、
ｓｋ’＝ｆ３（１−β３）
の関係が成り立っている。

但し、
０＜β３＜１．０
である。

ここで、広角端から望遠端への変倍に際して第３レンズ群を像側に移動するとバックフォーカスｓｋ’が減少する事になり、第３レンズ群の結像倍率β３は望遠側で増大する。

すると、結果的に第３レンズ群で変倍を分担できるため、第２レンズ群の移動量が減少させることができる。

そして、第２レンズ群の移動量が減少することにより、スペースが節約できるためにズームレンズ全系の小型化に寄与する。

本実施形態のズームレンズを用いて近距離物体を撮影する場合には、第１レンズ群を物体側へ移動する事で良好な性能を得られるが、さらに望ましくは、第３レンズ群を物体側に移動した方が良い。

これは、最も物体側に配置した第１レンズ群をフォーカシングさせた場合に生じる、前玉径の増大、レンズ重量が最も重い第１レンズ群を移動させる事によるアクチュエーターの負荷の増大を防ぐことができる。

さらに、第１レンズ群と第２レンズ群とをカム等で単純に連携してズーミング時に移動させる事が可能となり、メカ構造の簡素化及び精度向上を達成できる。

また、第３レンズ群にてフォーカシングを行う場合、広角端から望遠端への変倍に際して第３レンズ群を像側に移動する事により、フォーカシング移動量の大きい望遠端を像面側に配置する事が出来る。

この為、ズーミング及びフォーカシングで必要となる第３レンズ群の全ての移動量を最小とする事が可能となり、レンズ系のコンパクト化を達成している。

尚、本実施例のズームレンズにおいて、前玉径を小型化しつつ、高倍率で良好なる光学性能を得るため、またはレンズ系全体の小型化を図るために、好ましい条件について説明する。

ｆWは広角端での全系の焦点距離、ｆ１は第１レンズ群の焦点距離、ｆ２は第２レンズ群の焦点距離、β２Tは望遠端での第２レンズ群の結像倍率、β３Tは望遠端での第３レンズ群の結像倍率、β２Wは広角端での第２レンズ群の結像倍率、β３Wは広角端での第３レンズ群の結像倍率をβ３Wとしている。
０．６ ＜ ｜ｆ１／ｆ２｜ ＜ １．０・・・（１）
１．５０ ＜ ｜ｆ２／ｆW｜ ＜ ２．１５・・・（２）
３．２ ＜ （β２T・β３W）／（β２W・β３T） ＜ ４．０・・・（３）
なる条件を満足することが好ましい。

負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群からなるレンズ系において、広角端において光線は最も広がり、前玉径の大きさが決まる。よって広角端において、結像面から前玉が遠くにあるほど前玉径は大きくなるため、広角端のレンズ全長が短いほど前玉径を小さくすることができる。レンズ全長が最も小さくなるところは、第２レンズ群Ｌ２の結像倍率がおよそ１．０となるところである。広角端での第２レンズ群の結像倍率はできる限り１．０に近いところがよい。

条件式（１）の上限値を超えて大きくなると、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２間隔が狭くなる。望遠端での第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間隔狭くなりすぎ、所定のズーム倍率を稼ぐためには、広角端での第２レンズ群の横倍率を１．０から横倍率が小さい方向に第２レンズ群に対して、第１レンズ群を物体側に遠ざける方向になる（レンズ全長が大きくなる方向）。レンズ全長が大きくなるため、前玉径が大型化してしまい好ましくない。

また、条件式（１）の下限値を超えて小さくなると、前玉径の小型化には有利であるが、第１レンズ群Ｌ１のパワーが強くなりすぎ、特にコマ収差の補正が困難になるため好ましくない。

条件式（２）の下限を超えて小さくなると、コンパクト化には有利であるが、コマ収差、非点収差の補正が困難となり、好ましくない。

また、条件式（２）の上限を超えて大きくなると諸収差を良好に補正するとことができるが、レンズ全長が大きくなり、コンパクト化には不利となるため好ましくない。

条件式（３）の上限値を超えて大きくなると、第２レンズ群Ｌ２の変倍分担が大きくなり、所定の倍率を確保するには十分であるが、群の枚数を増やし、収差の分担を分散させる必要があり、コンパクト化には不利であるため好ましくない。

条件式（３）の下限値を超えて小さくなると、第３レンズ群Ｌ３の変倍分担が大きくなり、第３レンズ群の移動量が大きくなるためコンパクト化には不利である。

さらに、本実施例のズームレンズにおいて、レンズ系全体の小型化を図りつつ良好な光学性能を得るために、満足しなければならない条件について説明する。

ｆ３は第３レンズ群の焦点距離としている。
２．０ ＜ ｜ｆ３／ｆ２｜ ＜ ４．０・・・（４）
なる条件式を満足するとこが好ましい。

条件式（４）の上限を超えて第２群レンズ群Ｌ２のパワーが弱くなると、所定の変倍比を確保するために第２レンズ群Ｌ２の移動量が増大しコンパクト化には不利である。

さらに、上限を超えて第３レンズ群Ｌ３のパワーが強くなると非点収差を補正するために枚数が増大し、コンパクト化には不利であるため好ましくない。

また、条件式（４）の下限値を越えて第２群レンズ群Ｌ２のパワーが強くなると、非点収差、コマ収差を補正するために２群の枚数が増大するためコンパクト化に不利であるため好ましくない。

β３Tは望遠端での第３レンズ群の結像倍率、β３Wは広角端での第３レンズ群の結像倍率としている。
１．００ ＜ β３T／β３W ＜ １．３０・・・（５）
なる条件を満足することが好ましい。

条件式（５）の範囲を超えて大きくなると、望遠端において、第３レンズ群と像側のフィルターまでの間隔が小さくなり、レンズの誤差により発生したピントずれを補正できず、フィルターと干渉してしまい、好ましくない。条件式（５）の範囲を超えて小さくなると、広角端から望遠端への第３レンズ群の変倍が小さくなり、その分、第２レンズ群で変倍比を稼がねばならなくなる。そうすると第２レンズ群のパワーが大きくなるか、ズーミングに際し、移動量が大きくなる必要があり、性能と大きさを満足することが困難となり好ましくない。

Ｎｄ１Ｎ、νｄ１Ｎはそれぞれ第１レンズ群の負レンズ１１の屈性率、アッベ数、Ｎｄ１Ｐ、νｄ１Ｐはそれぞれ第１レンズ群の正レンズ１２の屈折率、アッベ数としている。
８８ ＜ （Ｎｄ１Ｐ+Ｎｄ１Ｎ）／２ ＜ ２．００・・・（６）
３５ ＜ νｄ１Ｐ ＜ ６０・・・（７）
１６ ＜ νｄ１Ｐ ＜ ２０・・・（８）
なる条件を満足することが好ましい。

条件式（６）の範囲を超えて小さくなると、屈折率が低くなる分、レンズの曲率がきつくなる。負レンズ１１の偏肉比（中心肉厚と周辺肉厚の比）が大きくなりすぎ、製造限界を超えてしまうため好ましくない。また条件式（６）の範囲を超えて大きくなると（７）（８）を満たす範囲での存在するガラスの組み合わせが限られてしまい、倍率色収差が補正困難となる。

条件式（７）の範囲を超えて大きくなると、存在するガラスの屈折率が低くなりすぎ、偏肉比が大きくなり好ましくない。また、条件式（７）の範囲を超えて小さくなると、倍率色収差をアンダー側に補正する正レンズ１２の組み合わせがなくなるため、好ましくない。

条件式（８）の範囲を超えて大きくなると、条件式（６）を満たしつつ、倍率色収差を補正する負レンズ１１の組み合わせがなくなるため、好ましくない。また条件式（８）の範囲を超えて小さくなるとオーバー側の倍率色収差を補正困難であり、好ましくない。また、存在するレンズがない。

収差補正上、およびレンズ全体の小型化のために、更に好ましくは、条件式（１）〜条件式（８）の数値範囲を次の如くするのが良い。
０．７５ ＜ ｜ｆ１／ｆ２｜ ＜ ０．９９・・・（１a）
１．８５ ＜ ｜ｆ２／ｆW｜ ＜ ２．１１・・・（２a）
３．４ ＜ （β２T・β３W）／（β２W・β３T） ＜ ３．６・・・（３a）
２．４ ＜ ｜ｆ３／ｆ２｜ ＜ ３．５・・・（４a）
００５ ＜ β３T／β３W ＜ １．０３０・・・（５a）
８８４ ＜ （Ｎｄ１Ｐ+Ｎｄ１Ｎ）／２ ＜ 1．９００・・・（６a）
３９ ＜ νｄ１Ｐ ＜ ４５・・・（７a）
１７．５ ＜ νｄ１Ｐ ＜ １９．５・・・（８a）
次に、本発明の実施形態を示す。各実施形態において、ｉは物体側からの面の順序を示し、Ｒｉはレンズ面の曲率半径、Ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間のレンズ肉厚および空気間隔、Ｎｉ、νｉはそれぞれｄ線に対する屈折率、アッベ数を示す。

また、最も像側の２面はフエースプレート等のガラス材である。また、ｋ、Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは非球面係数である。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とするとき
ｘ＝（ｈ²／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋ｋ）（ｈ／Ｒ）²｝^1/2］＋Ｂｈ⁴＋Ｃｈ⁶＋Ｄｈ⁸＋Ｅｈ¹⁰＋Ｆｈ¹²で表される。但しＲは曲率半径である。

本実施形態は以上の様に各要素を設定する事により、特に、固体撮像素子を用いた撮影系に好適な、構成レンズ枚数が少なくコンパクトで、特に沈胴ズームレンズに適した、変倍比が３．５〜４倍程度の優れた光学性能を有するズームレンズが達成出来る。

又、本発明によれば第１レンズ群中、第２レンズ群中に効果的に非球面を導入し、特に第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の屈折力を適切に設定することによって軸外諸収差、特に非点収差・歪曲収差および大口径比化した際の球面収差の補正が効果的に行える。

以下、本実施形態の各数値実施例を開示する。それに先立ち、各図面と数値実施例との対応関係を以下に記す。又、前述の各条件式と各実施形態との関係を表１に示す。

各レンズ断面図において、左方が被写体側（前方）で、右方が像側（後方）である。

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（又は１群）、Ｌ２は正の屈折力の第２レンズ群（又は２群）、Ｌ３は正の屈折力の第３レンズ群（又は３群）である。ＳＰは絞り（Fナンバー決定部材）、Ｇは水晶ローパスフィルターや赤外カットフィルター等のガラスブロックである。

ＩＰはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの固体撮像素子（光電変換素子）の感光面が位置する像面である。開口絞りＳＰは開放時の軸上Ｆナンバー光速を決定する部材である。
数値実施例１
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1* 65.652 1.50 1.84954 40.1 13.18
2* 5.690 2.89 10.20
3 11.754 1.60 1.92286 18.9 10.20
4 24.075 (可変) 9.78
5(絞り) ∞ 0.00 6.17
6* 5.947 2.60 1.80604 40.8 6.46
7 84.680 0.50 1.60342 38.0 5.85
8 5.549 0.60 5.39
9 15.431 0.50 2.00330 28.3 5.40
10 4.185 2.80 1.77250 49.6 5.20
11 -25.081 (可変) 5.27
12 14.559 2.10 1.48749 70.2 10.53
13 266.931 (可変) 10.37
14 ∞ 0.80 1.51633 64.1 15.00
15 ∞ (可変) 15.00
像面 ∞

非球面データ
第1面
K =-5.07516e+002 A 4= 2.81604e-005 A 6= 2.46876e-007 A 8=-1.44831e-009 A10=-3.90894e-011
第2面
K =-2.31477e+000 A 4= 8.49633e-004 A 6=-5.68862e-006 A 8= 4.61213e-008 A10=-1.59069e-010
第6面
K =-7.65706e-001 A 4= 2.12892e-004 A 6= 2.90416e-006 A 8= 1.03289e-007

各種データ
ズーム比 3.64
広角 中間 望遠
焦点距離 6.18 14.25 22.48
Fナンバー 2.75 4.20 5.70
画角 35.48 18.03 11.65
像高 4.41 4.64 4.64
レンズ全長 44.75 43.44 50.48
BF 0.50 0.50 0.50

d 4 16.56 4.94 1.68
d11 8.06 18.61 29.16
d13 3.75 3.50 3.25
d15 0.50 0.50 0.50

入射瞳位置 7.70 5.33 4.15
射出瞳位置 -26.17 -89.88 525.70
前側主点位置 12.45 17.33 27.59
後側主点位置 -5.68 -13.75 -21.98

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 -12.46 5.99 -0.20 -4.99
2 5 12.80 7.00 -0.54 -4.93
3 12 31.50 2.10 -0.08 -1.49
4 14 ∞ 0.80 0.26 -0.26

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -7.42
2 3 23.43
3 6 7.82
4 7 -9.86
5 9 -5.85
6 10 4.84
7 12 31.50
8 14 0.00

数値実施例２
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1* 151.001 1.50 1.83481 42.7 12.52
2* 5.781 2.86 9.71
3 10.588 1.60 1.94595 18.0 9.65
4 16.868 (可変) 9.12
5(絞り) ∞ 0.00 6.54
6* 6.322 2.60 1.80604 40.8 6.91
7 29.030 0.50 1.54814 45.8 6.31
8 6.646 0.80 5.95
9 20.313 0.50 2.00330 28.3 5.95
10 4.357 2.80 1.77250 49.6 5.74
11 -19.040 (可変) 5.84
12 21.064 1.90 1.60311 60.6 10.24
13 114.237 (可変) 10.10
14 ∞ 0.80 1.51633 64.1 15.00
15 ∞ (可変) 15.00
像面 ∞

非球面データ
第1面
K =-2.84753e+003 A 4= 5.96214e-005 A 6=-6.08600e-007 A 8=-6.95791e-009 A10= 1.16055e-011
第2面
K =-2.08930e+000 A 4= 8.89735e-004 A 6=-4.97261e-006 A 8= 6.86183e-008 A10=-3.90997e-009
第6面
K =-7.71922e-001 A 4= 1.37528e-004 A 6= 2.93244e-006 A 8= 6.36244e-008

各種データ
ズーム比 3.67
広角 中間 望遠
焦点距離 6.13 14.23 22.50
Fナンバー 2.72 4.18 5.70
画角 35.69 18.05 11.65
像高 4.41 4.64 4.64
レンズ全長 45.12 45.47 53.46
BF 0.50 0.50 0.50

d 4 15.93 5.35 2.40
d11 9.00 20.31 31.62
d13 3.83 3.45 3.08
d15 0.50 0.50 0.50

入射瞳位置 7.26 5.32 4.36
射出瞳位置 -25.83 -65.72 -251.23
前側主点位置 11.96 16.49 24.85
後側主点位置 -5.63 -13.73 -22.00

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 -10.80 5.96 0.21 -4.35
2 5 12.50 7.20 0.17 -4.71
3 12 42.50 1.90 -0.27 -1.44
4 14 ∞ 0.80 0.26 -0.26

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -7.23
2 3 26.75
3 6 9.54
4 7 -15.85
5 9 -5.62
6 10 4.84
7 12 42.50
8 14 0.00

数値実施例３
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1* 72.870 1.50 1.84954 40.1 12.45
2* 5.742 2.86 9.65
3 10.858 1.60 1.92286 18.9 9.54
4 18.893 (可変) 9.03
5(絞り) ∞ 0.00 6.13
6* 5.757 2.60 1.80604 40.8 6.45
7 -30.101 0.50 1.60342 38.0 5.91
8 5.134 0.60 5.32
9 13.211 0.50 2.00330 28.3 5.32
10 3.999 2.80 1.77250 49.6 5.09
11 -33.928 (可変) 5.26
12 16.602 2.10 1.48749 70.2 10.28
13 -367.284 (可変) 10.17
14 ∞ 0.80 1.51633 64.1 15.00
15 ∞ (可変) 15.00
像面 ∞

非球面データ
第1面
K =-5.64887e+002 A 4= 5.47568e-005 A 6=-4.86597e-007 A 8= 6.78675e-010 A10=-1.49147e-011
第2面
K =-2.34557e+000 A 4= 9.68199e-004 A 6=-7.03057e-006 A 8= 4.27829e-008 A10=-6.57866e-010
第6面
K =-7.88426e-001 A 4= 1.98646e-004 A 6= 3.36970e-006 A 8= 1.09396e-008

各種データ
ズーム比 3.64

焦点距離 6.18 14.28 22.53
Fナンバー 2.71 4.18 5.70
画角 35.48 17.99 11.63
像高 4.41 4.64 4.64
レンズ全長 42.03 41.38 48.26
BF 0.50 0.50 0.50

d 4 14.86 4.43 1.51
d11 7.76 17.80 27.84
d13 3.05 2.80 2.55
d15 0.50 0.50 0.50

入射瞳位置 7.36 5.15 4.06
射出瞳位置 -24.20 -73.65 -2367.14
前側主点位置 11.99 16.68 26.38
後側主点位置 -5.68 -13.78 -22.03

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 -11.64 5.96 0.08 -4.55
2 5 11.80 7.00 -0.73 -4.98
3 12 32.64 2.10 0.06 -1.35
4 14 ∞ 0.80 0.26 -0.26

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -7.41
2 3 25.25
3 6 6.20
4 7 -7.23
5 9 -5.88
6 10 4.79
7 12 32.64
8 14 0.00

数値実施例４
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1* 136.777 1.50 1.80400 46.6 11.95
2* 5.457 3.16 9.22
3 10.462 1.60 1.94595 18.0 9.04
4 15.659 (可変) 8.46
5(絞り) ∞ 0.00 6.82
6* 6.443 2.55 1.80604 40.8 7.24
7 25.694 0.50 1.54814 45.8 6.66
8 6.824 0.80 6.29
9 23.043 0.50 2.00330 28.3 6.29
10 4.594 2.80 1.77250 49.6 6.10
11 -17.538 (可変) 6.20
12 15.170 1.90 1.60311 60.6 10.84
13 68.746 (可変) 10.61
14 ∞ 0.80 1.51633 64.1 15.00
15 ∞ (可変) 15.00
像面 ∞

非球面データ
第1面
K =-1.93296e+003 A 4= 7.81335e-005 A 6=-1.27198e-006 A 8=-9.60147e-009 A10= 1.41550e-010
第2面
K =-1.90943e+000 A 4= 9.25343e-004 A 6=-5.81933e-006 A 8= 7.32531e-008 A10=-5.81800e-009
第6面
K =-6.94236e-001 A 4= 9.24080e-005 A 6= 1.92642e-006 A 8= 7.38332e-008

各種データ
ズーム比 3.65
広角 中間 望遠
焦点距離 6.18 14.33 22.55
Fナンバー 2.64 4.15 5.70
画角 35.48 17.94 11.62
像高 4.41 4.64 4.64
レンズ全長 45.49 48.48 58.45
BF 0.50 0.50 0.50

d 4 14.72 5.07 2.40
d11 10.52 23.28 36.04
d13 3.65 3.52 3.40
d15 0.50 0.50 0.50

入射瞳位置 6.95 5.23 4.42
射出瞳位置 -34.42 -228.58 141.94
前側主点位置 12.04 18.66 30.56
後側主点位置 -5.68 -13.83 -22.05

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 -10.20 6.26 0.28 -4.58
2 5 12.80 7.15 0.34 -4.58
3 12 31.85 1.90 -0.33 -1.50
4 14 ∞ 0.80 0.26 -0.26

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -7.11
2 3 28.98
3 6 10.07
4 7 -17.11
5 9 -5.80
6 10 4.99
7 12 31.85
8 14 0.00

数値実施例５
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1* 159.547 1.50 1.80400 46.6 11.86
2* 5.377 3.18 9.18
3 10.655 1.60 1.94595 18.0 9.02
4 16.281 (可変) 8.46
5(絞り) ∞ 0.00 7.02
6* 6.669 2.85 1.80604 40.8 7.46
7 12.822 0.50 1.54814 45.8 6.72
8 7.586 0.80 6.49
9 21.587 0.50 2.00330 28.3 6.51
10 4.743 2.80 1.77250 49.6 6.32
11 -17.074 (可変) 6.43
12 14.695 1.90 1.60311 60.6 10.70
13 45.507 (可変) 10.44
14 ∞ 0.80 1.51633 64.1 15.00
15 ∞ (可変) 15.00
像面 ∞

非球面データ
第1面
K =-2.54156e+003 A 4= 1.15462e-004 A 6=-3.03387e-006 A 8=-6.21119e-009 A10= 4.25701e-010
第2面
K =-1.86729e+000 A 4= 9.82948e-004 A 6=-7.10095e-006 A 8=-1.74345e-007 A10=-2.81571e-011
第6面
K =-7.58112e-001 A 4= 9.78563e-005 A 6= 2.16094e-006 A 8= 5.77872e-008

各種データ
ズーム比 3.65
広角 中間 望遠
焦点距離 6.18 14.29 22.54
Fナンバー 2.64 4.15 5.70
画角 35.48 17.98 11.62
像高 4.41 4.64 4.64
レンズ全長 46.47 49.65 59.81
BF 0.50 0.50 0.50

d 4 15.02 5.35 2.65
d11 10.77 23.87 36.97
d13 3.75 3.50 3.25
d15 0.50 0.50 0.50

入射瞳位置 6.87 5.24 4.46
射出瞳位置 -33.35 -155.80 222.20

前側主点位置 11.92 18.23 29.30
後側主点位置 -5.68 -13.79 -22.04

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 -10.00 6.28 0.24 -4.65
2 5 13.00 7.45 0.48 -4.68
3 12 35.17 1.90 -0.55 -1.71
4 14 ∞ 0.80 0.26 -0.26

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -6.95
2 3 28.64
3 6 14.29
4 7 -35.08
5 9 -6.15
6 10 5.09
7 12 35.17
8 14 0.00

Ｌ１ 第１レンズ群
Ｌ２ 第２レンズ群
Ｌ３ 第３レンズ群
ＳＰ 絞り（Ｆナンバー決定部材）
G ガラスブロック
ＩＰ 像面
ｄ ｄ線
ｇ ｇ線
Ｓ サジタル像面
Ｍ メリディオナル像面

Claims (10)

1. 物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群からなり、
   ズーミングに際して各レンズ群の間隔が変化するズームレンズにおいて、
   該第１レンズ群は物体側より像側へ順に負レンズ、正レンズの２枚からなり、
   広角端での全系の焦点距離をｆW、第１レンズ群の焦点距離をｆ１、第２レンズ群の焦点距離をｆ２、望遠端での第２レンズ群の結像倍率をβ２T、望遠端での第３レンズ群の結像倍率をβ３T、広角端での第２レンズ群の結像倍率をβ２W、広角端での第３レンズ群の結像倍率をβ３Wとするとき下記条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
   ＜ ｜ｆ１／ｆ２｜ ＜ １．０
   １．５０ ＜ ｜ｆ２／ｆW｜ ＜ ２．１５
   ３．２ ＜ （β２T・β３W）／（β２W・β３T） ＜ ４．０
2. A．広角端から望遠端への変倍動作に際して、前記第１レンズ群は像側に凸状の軌跡で移動し、第２レンズ群は物体側に単調に移動し、第３レンズ群は像側に移動することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
3. A．前記負レンズ１１は両面が非球面である像側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、前記正レンズ１２は物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズであ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。
4. A．前記第２レンズ群は物体側より像側へ順に正レンズ２１、負レンズ２２、負レンズ２３、正レンズ２４からなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
5. A．前記第２レンズ群は物体側より像側へ順に物体側が凸形状の正レンズ２１と像側が凹形状の負レンズ２２の接合レンズ、物体側が凸形状の負レンズ２３と両凸形状の正レンズ２４との接合レンズからなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
6. A．前記ズームレンズにおいて、第３レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき下記条件を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
   ２．０ ＜ ｜ｆ３／ｆ２｜ ＜ ４．０
7. A．前記ズームレンズにおいて、下記条件を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
   １．００ ＜ β３T／β３W ＜ １．３０
8. A．前記ズームレンズにおいて、第１レンズ群の負レンズ１１の屈性率をＮｄ１Ｎ、アッベ数をνｄ１Ｎ、正レンズ１２の屈折率をＮｄ１Ｐ、アッベ数をνｄ１Ｐとしたとき、下記条件を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のズームレンズ。
   ８８ ＜ （Ｎｄ１Ｐ+Ｎｄ１Ｎ）／２ ＜ ２．００
   ３５ ＜ νｄ１Ｐ ＜ ６０
   １６ ＜ νｄ１Ｐ ＜ ２０
9. A．前記第３レンズ群を物体側に移動させて無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行うことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のズームレンズ。
10. A．請求項１〜９のいずれか１項記載のズームレンズと、該ズームレンズによって形成される像を受光する光電変換素子を有していることを特徴とする撮像装置。