JP2013109179A - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】負群先行型の３群ズームレンズにおいて、広角端の広画角化と沈胴時の薄型化を両立し、像面彎曲、色収差などの諸収差をズーム全域で良好に補正する。
【解決手段】物体側から順に、負の第１レンズ群Ｌ１、正の第２レンズ群Ｌ２、正の第３レンズ群Ｌ３より構成され、各群間隔を変化させて変倍する変倍光学系において、第２レンズ群は物体側から順に、第２レンズ群内における最大の空気間隔を隔てて負レンズを有し正の屈折力の前部分群Ｌ２ａ、１つのレンズ成分よりなり負の屈折力の後部分群Ｌ２ｂからなり以下の条件式を満足する。０．５＜ｄ２ａ／ｆｗ＜１．０・・・（１）１．０＜｜ｆ２ｂ／ｆ２｜＜５．０・・・（２）１０．０＜ν１ｄｐ＜２３．０・・・（３）
【選択図】図１

Description

本発明は、ズームレンズ及びそれを有する撮像装置に関し、特にデジタルカメラ、ビデオカメラ、銀塩写真用カメラなどに好適なズームレンズに関するものである。

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の撮像装置は、全体が小型で高性能であることが求められている。

撮像装置を小型化する手段として、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、全体としての厚み（光軸方向の長さ）を薄くする、所謂、沈胴式鏡筒がある。これらの撮像装置に用いられるレンズは、装置の小型化のために沈胴状態で小型であることはもとより、撮像素子の高画素化に対応した高性能なレンズであることが求められている。

また、撮影領域拡大のため、より広画角での撮影が可能なズームレンズを有することが求められている。

光学系全体が小型で広画角化が可能なズームレンズとして、物体側から像側へ順に、負の第１レンズ群、正の第２レンズ群、正の第３レンズ群により構成され、群間の空気間隔を変化させて変倍する負群先行型の３群ズームレンズが知られている。

例えば、特許文献１では３倍程度の変倍比を有し、広角端の半画角が４０度程度と広角な負群先行型の３群ズームレンズが開示されている。

また、特許文献２では、３倍程度の変倍比を有し、広角端の半画角が３５度程であり、第１レンズ群を２枚で構成した負群先行型の３群ズームレンズが開示されている。

特開２００７−２５６３２５号公報 特開２００３−１０７３５０号公報

負群先行型の３群ズームレンズを広画角化する場合、像面彎曲と色収差の補正が重要となる。

特許文献１に開示されているズームレンズは、第１レンズ群を負レンズ２枚、正レンズ１枚の３枚構成とすることで、広角化に伴う像面湾曲と倍率色収差を良好に補正している。しかし、１群が３枚構成となることで群厚が増加し、沈胴時における光軸方向の厚みが増大してしまう。

また、特許文献２に開示されているズームレンズは１群を負レンズ１枚、正レンズ１枚の２枚構成とすることで、沈胴時における光軸方向の厚みの薄型化を実現している。しかし、広角端の半画角が３５度程度に留まっている。

そこで、本発明の目的は、負群先行型の３群ズームレンズにおいて、広角端の広画角化と沈胴時の薄型化を両立し、像面彎曲、色収差などの諸収差を良好に補正することを可能とした、ズーム全域で良好な光学特性を有するズームレンズを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は、
物体側から順に
負の第１レンズ群、
正の第２レンズ群、
正の第３レンズ群
より構成され、
各群間隔を変化させて変倍する変倍光学系において
前記第１レンズ群は物体側から順に、負レンズと物体側に強い凸面を有する正レンズの２枚からなり、
前記第２レンズ群は物体側から順に、第２レンズ群内における最大の空気間隔を隔てて
負レンズを有し正の屈折力の前部分群、１つのレンズ成分よりなり負の屈折力の後部分群からなり
前記第２レンズ群内での最大空気間隔をｄ２ａ、
レンズ全系の広角端における焦点距離をｆｗ、
前記２ｂ群の焦点距離をｆ２ｂ、
前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、
前記第１レンズ群の正レンズのアッベ数をνｄ１ｐ、
とするとき、以下の条件式を満足すること
を特徴とする。

０．５ ＜ ｄ２ａ／ｆｗ ＜ １．０ ・・・（１）
１．０ ＜ ｜ｆ２ｂ／ｆ２｜ ＜ ５．０ ・・・（２）
１０．０ ＜ ν１ｄｐ ＜ ２３．０ ・・・（３）

本発明によれば、沈胴時に薄型で、広画角を有し、像面彎曲、色収差などの諸収差が良好に補正された、ズーム全域で良好な光学特性を有する負群先行型の３群ズームレンズ、及びそれを用いた撮像装置を提供することができる。

実施例１の広角端におけるレンズ断面図 実施例１の広角端における収差図 実施例１の中間のズーム位置における収差図 実施例１の望遠端における収差図 実施例２の広角端におけるレンズ断面図 実施例２の広角端における収差図 実施例２の中間のズーム位置における収差図 実施例２の望遠端における収差図 実施例３の広角端におけるレンズ断面図 実施例３の広角端における収差図 実施例３の中間のズーム位置における収差図 実施例３の望遠端における収差図 実施例４の広角端におけるレンズ断面図 実施例４の広角端における収差図 実施例４の中間のズーム位置における収差図 実施例４の望遠端における収差図 実施例５の広角端におけるレンズ断面図 実施例５の広角端における収差図 実施例５の中間のズーム位置における収差図 実施例５の望遠端における収差図 本発明の撮像装置の要部概略図

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態１のズームレンズの広角端（短焦点距離端）における断面図である。図２、３、４はそれぞれ実施形態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、本発明の実施形態２のズームレンズの広角端（短焦点距離端）における断面図である。図６、７、８はそれぞれ実施形態２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９は、本発明の実施形態３のズームレンズの広角端（短焦点距離端）における断面図である。図１０、１１、１２はそれぞれ実施形態３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１３は、本発明の実施形態４のズームレンズの広角端（短焦点距離端）における断面図である。図１４、１５、１６はそれぞれ実施形態４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１７は、本発明の実施形態５のズームレンズの広角端（短焦点距離端）における断面図である。図１８、１９、２０はそれぞれ実施形態５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２１は、本発明のズームレンズを備えるカメラ（撮像装置）の要部概略図である。

各実施例のズームレンズはビデオカメラやデジタルカメラ、銀塩フィルムカメラなどの撮像装置に用いられる撮影レンズ系である。

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。また、レンズ断面図において、ｉを物体側からのレンズ群の順番とすると、Ｌｉは第ｉレンズ群を示す。ＳＰは開口絞りであり、Ｇは光学フィルター、フェースプレート、ローパスフィルター、赤外カットフィルターなどに相当する光学ブロックである。

ＩＰは像面である。ＩＰは、ビデオカメラやデジタルカメラの撮影光学系としてズームレンズを使用する際には、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面に相当する。銀塩フィルムカメラの撮影光学系としてズームレンズを使用する際には、フィルム面に相当する。

矢印は広角端から望遠端への変倍に際して、各レンズ群の移動軌跡を示している。

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、サジタル像面である。倍率色収差はｇ線によって表している。ωは半画角、ＦｎｏはＦナンバーである。

なお、各実施例において広角端と望遠端は変倍用のレンズ群が機構上、光軸上を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。

各実施例はいずれも、物体側から像側へ順に、負の屈折力の第１群Ｌ１、正の屈折力の第２群Ｌ２、正の屈折力の第３群Ｌ３で構成している。そして変倍に際し、各レンズ群の間隔が変化している。

前記第１レンズ群Ｌ１は、物体側から像側へ順に、負レンズＧ１１と物体側に強い凸面を有する正レンズＧ１２の合計２枚のレンズで構成している。

前記第２レンズ群Ｌ２は、物体側から順に、第２レンズ群内における最大の空気間隔を隔てて、負レンズを有し正の屈折力の前部分群Ｌ２ａ、１つのレンズ成分よりなり負の屈折力の後部分群Ｌ２ｂで構成している。ここで、レンズ成分とは、単レンズ若しくは、接合レンズである。

前記第２レンズ群内での最大空気間隔をｄ２ａ、レンズ全系の広角端における焦点距離をｆｗ、前記Ｌ２ｂ群の焦点距離をｆ２ｂ、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、前記第１レンズ群の正レンズのアッベ数をνｄ１ｐとするとき、以下の条件式を満足している。

０．５ ＜ ｄ２ａ／ｆｗ ＜ １．０ ・・・（１）
１．０ ＜ ｜ｆ２ｂ／ｆ２｜ ＜ ５．０ ・・・（２）
１０．０ ＜ ν１ｄｐ ＜ ２３．０ ・・・（３）
物体側から順に負群、正群、正群よりなる３群ズームレンズにおいて、広角端の画角を広角化するためには、１群の屈折力（焦点距離の逆数）を大きくする必要がある。

ここで、各群の群内の色収差を充分に補正することでズームレンズ全系の色収差を良好に補正する場合を考える。このとき、第１群内での色消しのため群内の各単レンズのアッベ数の比を大きくすることで、群内の負レンズの屈折力を緩め、像面湾曲と色収差の補正を両立することができる。しかし、更なる広角化を進めた場合、群内での色収差を充分に補正しようとすると、群内で対となる正レンズのアッベ数には限界があるため、１群内の負レンズの屈折力が大きくなりすぎ、負レンズを１枚で構成しようとすると像面湾曲の補正が困難となる。

そこで、１群内の色消しを補正不足の状態として、残存した色収差を他の群で補償する手法をとることとする。つまり、第１群の群内での色消しをあえて補正不足として第１群内の負レンズの屈折力を像面湾曲が良好に補正できる程度まで緩め、残存した色収差は第２群内の負の屈折力の部分群で補償することで、ズーム全域で像面湾曲と色収差の補正の両立を実現できる。

色収差のズーム全域での補正に関し、まず、広角端における倍率色収差の補正原理を述べる。前述のように第１群で群内の色収差が補正不足状態なのに対し、広角端における最軸外画角の主光線と光軸の交差する位置より像面側の位置に配置された、前記負の部分群を部分群内の色収差が補正不足の状態で配置する。この構成をとることで光学系の対象性を利用し、光学系全系において倍率色収差が補正できる。

つぎに、望遠端における軸上色収差の補正原理を述べる。前述のように第１群は負群であり、色収差が補正不足の状態で配置されている。つまり、光学系全系における軸上色収差を補正するためには、第２乃至第３群の合成群において色収差を補正過剰な状態とする必要がある。そこで、前記合成群を構成する、前記負の部分群を部分群内の色収差が補正不足の状態で配置することにより前述の状態を実現すると、光学系全系において軸上色収差が補正できる。

以上のように、第１群内の色消し補正不足分は、第２群内に負の部分群を部分群内の色収差が補正不足の状態で適切な位置に配置することで、ズーム全域にわたり補償することが可能となる。

条件式（１）は、第２レンズ群Ｌ２を構成する負の部分群Ｌ２ｂの配置について規定した条件式である。条件式（１）を満足する構成とすることで、広角端における倍率色収差と望遠端における軸上色収差をバランスよく補正している。

条件式（２）は、第２レンズ群Ｌ２を構成する負の部分群Ｌ２ｂの屈折力を規定した条件式である。条件式（２）を満足する構成とすることで、単色収差の補正と色収差の補正をバランスよく両立している。

条件式（３）は、第１レンズ群Ｌ１に含まれる正レンズＧ１２のアッベ数を規定した条件式である。第１レンズ群Ｌ１に含まれる正レンズＧ１２のアッベ数を高分散とすることで、対となる負レンズＧ１１とのアッベ数の比を大きくとり、各単レンズの屈折力を小さくすることで、広角端における像面湾曲を良好に補正している。

条件式（１）の上限を超えると、第２群を構成する部分群の群間が大きくなりすぎ、望遠端における軸上色収差が補正不足となる、更に光学系が大型化するので良くない。一方、下限を超えると、部分群間隔が小さくなりすぎ、広角端における倍率色収差が補正不足となるのでよくない。

条件式（２）の上限を超えると、第２群を構成する負の部分群の屈折力が小さくなりすぎ、球面収差と光学系全系での色収差が補正不足となる。一方、下限を超えると、第２群の屈折力が大きくなりすぎ、球面収差と光学系全系の色収差が補正過剰となるのでよくない。

条件式（３）の上限を超えると、第１群内の正レンズのアッベ数が大きくなりすぎ、第１群内の各単レンズのアッベ数の比が小さくなることで、第１群内の各単レンズの屈折力が大きくなり像面彎曲の補正が困難となる。一方、下限を超えると、第１群内の正レンズのアッベ数が小さくなりすぎ、第１群内での色消しが強まり、光学系全系における色収差が補正過剰となるのでよくない。

各実施例において、より好ましくは、条件式（１）〜（３）を以下の数値範囲とするとよい。

０．５ ＜ ｄ２ａ／ｆｗ ＜ ０．８５ ・・・（１ａ）
１．０ ＜ ｜ｆ２ｂ／ｆ２｜ ＜ ４．８ ・・・（２ａ）
１３．０ ＜ ν１ｄｐ ＜ ２２．０ ・・・（３ａ）
各実施例において、更に好ましくは、条件式（１ａ）〜（３ａ）を以下の数値範囲とするとよい。

０．５ ＜ ｄ２ａ／ｆｗ ＜ ０．７ ・・・（１ｂ）
１．１ ＜ ｜ｆ２ｂ／ｆ２｜ ＜ ４．５ ・・・（２ｂ）
１５．０ ＜ ν１ｄｐ ＜ ２１．０ ・・・（３ｂ）
以上、負群先行型の３群ズームレンズにおいて、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２を構成する部分群Ｌ２ｂの構成を最適化することで、広画角を有し、沈胴時に薄型で、像面彎曲、色収差をズーム全域で補正した良好な光学特性を有するズームレンズを得ている。

また各実施例では、前記第２レンズ群を構成する負の部分群Ｌ２ｂに含まれる第ｉ番目の単レンズの空気中における焦点距離をｆ２ｂｉ、アッベ数をν２ｂｉ、記負の部分群Ｌ２ｂに含まれる全ての単レンズに対する和をΣとする。また、記負の部分群Ｌ２ｂの焦点距離をｆ２ｂとするとき以下の条件式を満足している。

１．３ ＜ ｆ２ｂ＊Σ(１００／ｆ２ｂｉ＊νｄ２ｂｉ) ＜ ５．０ ・・・（４）
条件式（４）は、第２レンズ群を構成する負の部分群Ｌ２ｂの群内における色消し状態を規定した条件式である。負の部分群Ｌ２ｂの群内色消しをあえて補正不足とすることで、第１群で残存する色収差を補償し、ズーム全域での色収差を良好に補正している。条件式（４）の上限を超えると、第２ｂ群内で発生する色収差が、第１群で残存する色収差の補償に必要な量に対して大きくなりすぎる。一方、下限を超えると、第２ｂ群内で発生する色収差が、第１群で残存する色収差の補償に必要な量に対し不足しすぎるのでよくない。

また各実施例では、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、光学系全系の広角端における焦点距離をｆｗ、とするとき以下の条件式を満足している。

２．０ ＜ ｜ｆ１／ｆｗ｜ ＜ ３．０ ・・・（５）
条件式（５）は、前記第１レンズ群Ｌ１の焦点距離を規定する条件式である。前記第１レンズ群Ｌ１を、条件式（５）を満足する屈折力配置とすることで、広画角化と像面湾曲の補正を両立している。

条件式（５）の上限を超えると、第１群の屈折力が小さくなりすぎ、光学系の広画角化が困難となる。一方、下限を超えると、第１群の屈折力が大きくなりすぎ、像面湾曲の補正が困難となるのでよくない。

また各実施例では、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、光学系全系の広角端における焦点距離をｆｗ、とするとき以下の条件式を満足している。

２．０ ＜ ｜ｆ２／ｆｗ｜ ＜ ３．０ ・・・（６）
条件式（６）は、前記第２レンズ群Ｌ２の焦点距離を規定する条件式である。前記第２レンズ群Ｌ２を、条件式（６）を満足する屈折力配置とすることで、像面湾曲のズーム変動の補正と光学系の小型化を両立している。

条件式（６）の上限を超えると、第２群の屈折力が小さくなりすぎ、所望の変倍比を得るために第２群のストロークが増大し光学系が大型化してしまう。一方、下限を超えると、第２群の屈折力が大きくなりすぎ、像面湾曲のズーム変動の補正が困難となるのでよくない。

また各実施例では、前記第２レンズ群Ｌ２を構成する正の部分群Ｌ２ａを少なくとも３枚以上のレンズで構成している。

正の部分群Ｌ２ａを少なくとも３枚以上のレンズ構成とすることで、ズーム全域での収差変動を良好に補正している。

また各実施例では、前記第３レンズ群Ｌ３を１つのレンズ成分で構成している。

第３群を１つのレンズ成分で構成することで、沈胴厚の薄型化を実現している。また、第３群をフォーカス群として用いる場合には、軽量化を実現し迅速な合焦を容易にしている。

また各実施例では、前記第３レンズ群Ｌ３を変倍に際し可動としている。

第３群を可動の群とすることで、像面湾曲のズーム変動を良好に補正している。また、広角端から望遠端への変倍に際し、第３群が物体側に移動する構成をとれば、第３群に増倍機能を分担することもできる。

各実施例において、より好ましくは条件式（４）〜（６）を以下の範囲とするのがよい。

１．５ ＜ ｆ２ｂ＊Σ(１００／ｆ２ｂｉ＊νｄ２ｂｉ) ＜ ５．０ ・・・（４ａ）
２．２ ＜ ｜ｆ１／ｆｗ｜ ＜ ２．９ ・・・（５ａ）
２．２ ＜ ｜ｆ２／ｆｗ｜ ＜ ２．８ ・・・（６ａ）
各実施例において、更に好ましくは条件式（４ａ）〜（６ａ）を以下の範囲とするのがよい。

１．８ ＜ ｆ２ｂ＊Σ(１００／ｆ２ｂｉ＊νｄ２ｂｉ) ＜ ４．５ ・・・（４ｂ）
２．３ ＜ ｜ｆ１／ｆｗ｜ ＜ ２．８ ・・・（５ｂ）
２．４ ＜ ｜ｆ２／ｆｗ｜ ＜ ２．７ ・・・（６ｂ）
また、各実施例において、第１レンズ群Ｌ１を構成するレンズには非球面を用いているが、この非球面レンズは、研削非球面、グラスモールド非球面のほか、樹脂材料をレンズ母材に接合形成してなる、所謂複合型非球面であってもよい。この場合、非球面形状を形成してなる樹脂材料と、主たる屈折力を有するレンズ母材をあわせて１枚のレンズと数えることとする。

［実施例１］
以下、図１を参照して、本発明の第１の実施形態によるズームレンズについて説明する。

図１の実施例１では、広角端から望遠端への変倍に際し、矢印のように第１レンズ群Ｌ１は像側に凸の軌跡で移動し、変倍による像面の変動を補償している。また、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３は変倍群であり、それぞれ物体側に移動している。なお、第３レンズ群は物体側に凸の軌跡で移動している。

有限距離物体への合焦には、第３レンズ群Ｌ３を光軸上で移動させる、インナーフォーカス方式を採用している。軽量なレンズ群をフォーカス群とすることで、迅速な合焦を容易にしている。

以下、各レンズ群のレンズ構成は、物体側から像側の順とする。

第１レンズ群Ｌ１は、像側面が非球面でメニスカス形状の負レンズ、物体側面が非球面でメニスカス形状の正レンズの合計２枚のレンズで構成している。この構成により、群厚の薄型化を実現している。

第２レンズ群Ｌ２は、群内での最大空気間隔を隔てて、正の屈折力を有する部分群Ｌ２ａ、負の屈折力を有する部分群Ｌ２ｂで構成している。部分群Ｌ２ａは、物体側面が非球面で両凸形状の正レンズ、両凹形状の負レンズ、物体側面が非球面で両凸形状の正レンズの合計３枚のレンズで構成している。部分群Ｌ２ｂは、両凹形状の負レンズ１枚で構成している。この構成により、第１群で残存する色収差を補償し、ズーム全域において色収差を良好に補正している。

第３レンズ群Ｌ３は、物体側面が非球面でメニスカス形状の正レンズ１枚で構成している。

［実施例２］
以下、図５を参照して、本発明の第２の実施形態によるズームレンズについて説明する。

図５の実施例２では、広角端から望遠端への変倍に際し、矢印のように第１レンズ群Ｌ１は像側に凸の軌跡で移動し、変倍による像面の変動を補償している。また、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３は変倍群であり、それぞれ物体側、像側に移動している。

合焦方式は図１の実施例１と同じである。

以下、各レンズ群のレンズ構成は、物体側から像側の順とする。

第１レンズ群Ｌ１は、像側面が非球面でメニスカス形状の負レンズ、物体側面が非球面でメニスカス形状の正レンズの合計２枚のレンズで構成している。この構成により、群厚の薄型化を実現している。

第２レンズ群Ｌ２は、群内での最大空気間隔を隔てて、正の屈折力を有する部分群Ｌ２ａ、負の屈折力を有する部分群Ｌ２ｂで構成している。部分群Ｌ２ａは、物体側面が非球面でメニスカス形状の正レンズ、両凹形状の負レンズ、物体側面が非球面で両凸形状の正レンズの合計３枚のレンズで構成している。部分群Ｌ２ｂは、物体側面が非球面で両凹形状の負レンズ１枚で構成している。この構成により、第１群で残存する色収差を補償し、ズーム全域において色収差を良好に補正している。

第３レンズ群Ｌ３は、物体側面が非球面で両凸形状の正レンズ１枚で構成している。

［実施例３］
以下、図９を参照して、本発明の第３の実施形態によるズームレンズについて説明する。

図９の実施例３では、ズームタイプ、合焦方式は図５の実施例２と同じである。実施例２と比較して、各群内でのレンズ構成を変更した点が異なる。以下、各レンズ群のレンズ構成は、物体側から像側の順とする。

第１レンズ群Ｌ１は、像側面が非球面でメニスカス形状の負レンズ、物体側面が非球面でメニスカス形状の正レンズの合計２枚のレンズで構成している。この構成により、群厚の薄型化を実現している。

第２レンズ群Ｌ２は、群内での最大空気間隔を隔てて、正の屈折力を有する部分群Ｌ２ａ、負の屈折力を有する部分群Ｌ２ｂで構成している。部分群Ｌ２ａは、物体側面が非球面で両凸形状の正レンズ、両凹形状の負レンズ、物体側面が非球面でメニスカス形状の正レンズの合計３枚のレンズで構成している。部分群Ｌ２ｂは、両凸形状の正レンズと両凹形状の正レンズを接合してなる接合レンズ１成分で構成している。この構成により、第１群で残存する色収差を補償し、ズーム全域において色収差を良好に補正している。

第３レンズ群Ｌ３は、物体側面が非球面でメニスカス形状の正レンズ１枚で構成している。

［実施例４］
以下、図１３を参照して、本発明の第４の実施形態によるズームレンズについて説明する。

図１３の実施例４では、ズームタイプ、合焦方式は図１の実施例１と同じである。実施例１と比較して、変倍比、各群内でのレンズ構成を変更した点が異なる。

以下、各レンズ群のレンズ構成は、物体側から像側の順とする。

第１レンズ群Ｌ１は、両面が非球面でメニスカス形状の負レンズ、物体側面が非球面でメニスカス形状の正レンズの合計２枚のレンズで構成している。この構成により、群厚の薄型化を実現している。

第２レンズ群Ｌ２は、群内での最大空気間隔を隔てて、正の屈折力を有する部分群Ｌ２ａ、負の屈折力を有する部分群Ｌ２ｂで構成している。部分群Ｌ２ａは、物体側面が非球面でメニスカス形状の正レンズ、両凸形状の正レンズ、像側が非球面でメニスカス形状の負レンズの合計３枚のレンズで構成している。部分群Ｌ２ｂは、メニスカス形状の負レンズ１枚で構成している。この構成により、第１群で残存する色収差を補償し、ズーム全域において色収差を良好に補正している。

第３レンズ群Ｌ３は、物体側面が非球面で両凸形状の正レンズ１枚で構成している。

［実施例５］
以下、図１７を参照して、本発明の第５の実施形態によるズームレンズについて説明する。

図１７の実施例５では、ズームタイプ、合焦方式は図５の実施例２と同じである。実施例５と比較して、変倍比、各群内でのレンズ構成を変更した点が異なる。

以下、各レンズ群のレンズ構成は、物体側から像側の順とする。

第１レンズ群Ｌ１は、像側面が非球面で両凹形状の負レンズ、物体側面が非球面でメニスカス形状の正レンズの合計２枚のレンズで構成している。この構成により、群厚の薄型化を実現している。

第２レンズ群Ｌ２は、群内での最大空気間隔を隔てて、正の屈折力を有する部分群Ｌ２ａ、負の屈折力を有する部分群Ｌ２ｂで構成している。部分群Ｌ２ａは、物体側面が非球面でメニスカス形状の正レンズ、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズ接合してなる接合レンズ、両凸形状の正レンズの合計４枚のレンズで構成している。部分群Ｌ２ｂは、像側面が非球面でメニスカス形状の負レンズ１枚で構成している。この構成により、第１群で残存する色収差を補償し、ズーム全域において色収差を良好に補正している。

第３レンズ群Ｌ３は、両凸形状の正レンズ１枚で構成している。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

以下、実施例１〜５に対応する数値実施例１〜５の具体的数値データを示す。各数値実施例において、ｉは物体側から数えた面の番号を示す。ｒｉは第ｉ番目の光学面（第ｉ面）の曲率半径である。ｄｉは第ｉ面と第（ｉ＋１）面との軸上間隔である。ｎｄｉ、ｖｄｉはそれぞれｄ線に対する第ｉ番目の光学部材の材料の屈折率、アッベ数である。ｆは焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角である。

非球面形状は、光の進行方向を正、ｘを光軸方向の面頂点からの変位量として、ｈを光軸と垂直な方向の光軸からの高さ、ｒを近軸曲率半径、Ｋを円錐定数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を非球面係数とするとき、
ｘ ＝ （ｈ^２／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）＊（ｈ／ｒ）^２｝^１／２］
＋Ａ４＊ｈ^４＋Ａ６＊ｈ^６＋Ａ８＊ｈ^８＋Ａ１０＊ｈ^１０
なる式で表している。

なお、各非球面係数における「Ｅ±ＸＸ」は「×１０±ＸＸ」を意味している。

また、前述の各条件式と数値実施例との関係を（表１）に示す。
（数値実施例１）
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 429.032 1.05 1.86400 40.6 13.36
2* 4.897 2.43 10.17
3* 10.658 1.50 2.00170 20.6 10.52
4 26.365 (可変) 10.26
5* 5.048 1.56 1.73077 40.5 4.34
6 -53.716 0.60 3.99
7 -7.559 0.80 1.84666 23.8 3.76
8 23.532 0.50 3.72
9(絞り) ∞ 0.50 3.75
10* 59.932 1.03 1.59201 67.0 3.79
11 -5.721 (可変) 3.85
12 -23.446 0.80 1.80610 33.3 4.06
13 40.431 (可変) 4.30
14* 13.686 1.40 1.77250 49.6 8.66
15 47.222 (可変) 8.55
16 ∞ 0.30 1.51633 64.1 15.00
17 ∞ 0.62 15.00
18 ∞ 0.50 1.51633 64.1 15.00
19 ∞ 15.00
像面 ∞

非球面データ
第2面
K =-1.26721e+000 A 4= 3.44545e-004 A 6= 1.30104e-005 A 8=-4.32024e-007 A10=6.68521e-009

第3面
K =-7.33255e-001 A 4= 1.51547e-005 A 6= 6.15845e-006 A 8=-1.81513e-007 A10=3.12594e-009

第5面
K = 1.88003e-001 A 4= 1.13749e-004 A 6= 6.05054e-005 A 8=-7.62781e-006 A10=1.11763e-006

第10面
K =-2.01364e+002 A 4=-2.57658e-003 A 6=-1.22736e-004 A 8= 1.42318e-005A10=-2.63086e-006

第14面
K = 0.00000e+000 A 4=-4.23570e-005 A 6= 5.85192e-006 A 8=-1.95168e-007 A10=3.20457e-009

各種データ
ズーム比 3.80
広角 中間 望遠
焦点距離 4.12 10.11 15.65
Fナンバー 2.88 4.34 5.96
画角 43.24 20.98 13.91
像高 3.88 3.88 3.88
レンズ全長 36.92 31.80 36.83
BF 0.49 0.49 0.49

d 4 15.89 3.41 1.10
d11 2.30 2.30 2.30
d13 1.81 7.48 15.89
d15 2.85 4.53 3.47
d19 0.49 0.49 0.49

入射瞳位置 6.68 4.91 4.34
射出瞳位置 -11.21 -25.35 -89.94
前側主点位置 9.35 11.06 17.28
後側主点位置 -3.63 -9.62 -15.16

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 -10.44 4.98 -0.62 -4.72
2 5 8.39 4.99 1.83 -2.77
3 12 -18.31 0.80 0.16 -0.28
4 14 24.50 1.40 -0.32 -1.09
5 16 ∞ 1.42 0.57 -0.57

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -5.74
2 3 17.04
3 5 6.39
4 7 -6.68
5 10 8.87
6 12 -18.31
7 14 24.50

（数値実施例２）
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 116.073 1.25 1.85135 40.1 14.31
2* 4.733 2.50 10.38
3* 10.242 1.60 2.10205 16.8 10.62
4 18.332 (可変) 10.18
5* 5.098 1.40 1.81000 41.0 3.78
6 48.433 0.61 3.52
7 -8.972 0.60 1.80518 25.4 3.37
8 11.040 0.60 3.36
9* 22.104 1.30 1.59201 67.0 3.47
10 -5.281 2.00 3.58
11 -14.996 0.80 1.58307 30.2 4.00
12 -121.545 (可変) 4.32
13* 15.204 1.40 1.77250 49.6 8.73
14 -726.925 (可変) 8.67
15 ∞ 0.30 1.51633 64.1 15.00
16 ∞ 0.62 15.00
17 ∞ 0.50 1.51633 64.1 15.00
18 ∞ 15.00
像面 ∞

非球面データ
第2面
K =-1.04677e+000 A 4= 3.33907e-004 A 6= 2.71664e-006 A 8=-2.11058e-007 A10=7.80431e-009

第3面
K =-2.42151e+000 A 4= 2.97256e-004 A 6= 4.30251e-007 A 8=-8.55766e-008 A10=3.38032e-009

第5面
K = 2.44942e-001 A 4=-3.85248e-005 A 6= 3.67462e-005 A 8=-7.32345e-006 A10=1.09531e-006

第9面
K =-7.10886e+001 A 4=-1.90173e-003 A 6=-1.42763e-004 A 8= 1.93101e-005A10=-2.92291e-006

第13面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.80993e-004 A 6= 1.24436e-005 A 8=-6.79397e-007 A10=1.43847e-008

各種データ
ズーム比 3.80
広角 中間 望遠
焦点距離 3.73 8.75 14.16
Fナンバー 2.88 4.37 5.96
画角 46.09 23.88 15.30
像高 3.88 3.88 3.88
レンズ全長 34.58 31.96 36.34
BF 0.45 0.45 0.45

d 4 13.66 3.77 0.89
d12 1.78 9.64 17.31
d14 3.21 2.62 2.21
d18 0.45 0.45 0.45

入射瞳位置 6.12 4.25 3.22
射出瞳位置 -17.54 -81.12 113.48
前側主点位置 9.08 12.06 19.16
後側主点位置 -3.28 -8.30 -13.71

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 -9.54 5.35 -0.09 -4.18
2 5 9.79 7.31 0.22 -5.54
3 13 19.29 1.40 0.02 -0.77
4 15 ∞ 1.42 0.57 -0.57

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -5.83
2 3 19.08
3 5 6.93
4 7 -6.07
5 9 7.33
6 11 -29.42
7 13 19.29

（数値実施例３）
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 54.561 1.05 1.86400 40.6 14.97
2* 4.338 2.61 10.45
3* 8.683 1.50 2.10205 16.8 10.87
4 13.104 (可変) 10.45
5* 5.291 1.60 1.73077 40.5 4.52
6 -37.349 0.59 3.91
7 -7.337 0.80 1.84666 23.8 3.72
8 24.031 0.85 3.72
9* -1412.742 1.05 1.59201 67.0 3.82
10 -5.930 0.30 3.92
11(絞り) ∞ 2.20 3.79
12 8.975 1.05 1.48749 70.2 3.59
13 -6.736 0.50 1.69680 55.5 3.72
14 13.679 (可変) 3.94
15* 12.892 1.20 1.77250 49.6 8.68
16 63.922 (可変) 8.61
17 ∞ 0.30 1.51633 64.1 15.00
18 ∞ 0.62 15.00
19 ∞ 0.50 1.51633 64.1 15.00
20 ∞ 15.00
像面 ∞

非球面データ
第2面
K =-8.37203e-001 A 4= 1.62262e-004 A 6= 4.95099e-006 A 8= 6.91727e-008 A10=1.08202e-009

第3面
K =-4.61336e-001 A 4= 5.35438e-005 A 6= 3.57791e-006 A 8=-6.77279e-008 A10=2.24918e-009

第5面
K = 7.26317e-001 A 4=-3.41075e-004 A 6= 1.85489e-005 A 8=-5.90368e-006 A10=8.17185e-007

第9面
K = 2.38218e+005 A 4=-1.78108e-003 A 6=-1.30194e-004 A 8= 2.10192e-005A10=-3.01333e-006

第15面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.63099e-004 A 6= 1.06699e-005 A 8=-4.73528e-007 A10=9.22275e-009

各種データ
ズーム比 3.82
広角 中間 望遠
焦点距離 3.65 8.75 13.94
Fナンバー 2.79 4.31 5.96
画角 46.71 23.88 15.53
像高 3.88 3.88 3.88
レンズ全長 35.96 33.62 38.78
BF 0.50 0.50 0.50

d 4 14.37 4.46 2.05
d14 1.93 9.15 17.19
d16 2.44 2.79 2.32
d20 0.50 0.50 0.50

入射瞳位置 6.31 5.38 5.01
射出瞳位置 -10.21 -31.91 -454.85
前側主点位置 8.71 11.76 18.53
後側主点位置 -3.15 -8.26 -13.44

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 -8.43 5.16 0.03 -3.90
2 5 9.50 8.94 -0.46 -6.68
3 15 20.69 1.20 -0.17 -0.84
4 17 ∞ 1.42 0.57 -0.57

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -5.51
2 3 19.83
3 5 6.44
4 7 -6.56
5 9 10.06
6 12 8.07
7 13 -6.41
8 15 20.69

（数値実施例４）
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1* 29.208 1.10 1.85135 40.1 14.30
2* 4.413 3.00 10.37
3* 12.866 1.60 2.14352 17.8 10.55
4 23.958 (可変) 10.13
5* 5.756 1.40 1.58313 59.4 4.03
6 9.492 0.30 3.90
7 4.906 1.50 1.60311 60.6 3.95
8 -9.636 0.10 3.72
9 29.797 0.60 1.84666 23.8 3.59
10* 5.497 2.00 3.36
11 9.777 0.80 1.51742 52.4 4.05
12 5.723 (可変) 4.19
13* 16.208 1.40 1.60311 60.6 8.28
14 -35.057 (可変) 8.28
15 ∞ 0.30 1.51633 64.1 15.00
16 ∞ 0.62 15.00
17 ∞ 0.50 1.51633 64.1 15.00
18 ∞ 15.00
像面 ∞

非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.10829e-004 A 6= 1.23380e-006 A 8=-5.89622e-009 A10=5.13475e-011

第2面
K =-8.27301e-001 A 4= 2.73268e-004 A 6= 9.20496e-006 A 8=-9.70743e-007 A10=1.68533e-008

第3面
K =-1.16042e+000 A 4= 2.33995e-004 A 6= 4.94829e-007 A 8=-1.22841e-007 A10=2.94602e-009

第5面
K =-3.42841e-001 A 4=-2.83136e-004 A 6=-5.66921e-005 A 8=-1.93210e-006A10=-1.66786e-007

第10面
K =-8.06925e-002 A 4= 3.21118e-003 A 6= 1.45119e-004 A 8= 1.51081e-005 A10=1.75908e-006

第13面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.31393e-004 A 6= 3.34802e-005 A 8=-1.58262e-006 A10=3.23309e-008

各種データ
ズーム比 3.88
広角 中間 望遠
焦点距離 3.65 8.94 14.17
Fナンバー 2.83 4.36 5.96
画角 46.72 23.44 15.29
像高 3.88 3.88 3.88
レンズ全長 35.06 29.52 32.75
BF 0.50 0.50 0.50

d 4 15.75 4.25 1.52
d12 2.08 7.59 13.73
d14 1.51 1.96 1.78
d18 0.50 0.50 0.50

入射瞳位置 6.47 4.52 3.66
射出瞳位置 -12.58 -35.45 -467.89
前側主点位置 9.10 11.24 17.40
後側主点位置 -3.15 -8.44 -13.67

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 -9.88 5.70 -0.20 -4.81
2 5 8.82 6.70 -2.57 -5.84
3 13 18.57 1.40 0.28 -0.60
4 15 ∞ 1.42 0.57 -0.57

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -6.23
2 3 22.57
3 5 22.03
4 7 5.61
5 9 -8.05
6 11 -28.60
7 13 18.57

（数値実施例５）
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 93.695 1.20 1.86400 40.6 13.69
2* 4.881 3.00 10.12
3* 11.381 1.60 2.14352 17.8 10.48
4 19.930 (可変) 10.05
5* 10.424 1.40 1.81000 41.0 5.23
6 27.788 0.20 5.17
7 6.166 1.60 1.48749 70.2 5.22
8 -8.318 0.50 1.76182 26.5 5.06
9 16.254 0.60 4.94
10(絞り) ∞ 0.30 4.96
11 12.458 1.40 1.58144 40.8 4.98
12 -8.295 2.00 4.88
13 -7.207 0.80 1.81474 37.0 3.71
14* -44.152 (可変) 3.82
15 129.302 1.40 1.77250 49.6 8.01
16 -25.552 (可変) 8.11
17 ∞ 0.30 1.51633 64.1 15.00
18 ∞ 0.62 15.00
19 ∞ 0.50 1.51633 64.1 15.00
20 ∞ 15.00
像面 ∞

非球面データ
第2面
K =-8.94960e-001 A 4= 2.15841e-004 A 6=-9.49623e-006 A 8= 7.69807e-007A10=-1.12391e-008

第3面
K =-1.36463e+000 A 4= 1.24455e-004 A 6=-9.84242e-007 A 8= 1.26630e-007A10=-1.36860e-009

第5面
K = 2.81783e-001 A 4=-1.49479e-004 A 6= 3.18786e-007 A 8=-8.00122e-007 A10=6.93195e-009

第14面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.51761e-003 A 6=-1.31698e-005 A 8= 1.89621e-005A10=-1.59246e-006

各種データ
ズーム比 4.76
広角 中間 望遠
焦点距離 3.91 11.08 18.62
Fナンバー 2.88 4.42 5.96
画角 44.74 19.28 11.76
像高 3.88 3.88 3.88
レンズ全長 38.72 34.12 39.98
BF 0.30 0.30 0.30

d 4 16.56 3.53 0.94
d14 1.60 9.52 19.06
d16 2.83 3.36 2.26
d20 0.30 0.30 0.30

入射瞳位置 6.77 5.19 4.63
射出瞳位置 -10.61 -29.75 -129.33
前側主点位置 9.27 12.19 20.58
後側主点位置 -3.61 -10.78 -18.32

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 -9.70 5.80 -0.26 -4.92
2 5 9.54 8.80 -1.75 -6.60
3 15 27.73 1.40 0.66 -0.13
4 17 ∞ 1.42 0.57 -0.57

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -6.00
2 3 21.10
3 5 19.88
4 7 7.54
5 8 -7.16
6 11 8.78
7 13 -10.67
8 15 27.73

次に、各実施例に示したようなズームレンズを撮影光学系として用いた、デジタルカメラの実施形態を図２１を用いて説明する。

図２１において、２０はカメラ本体、２１は本発明のズームレンズによって構成された撮像光学系である。２２は撮像光学系２１によって形成された被写体像を受光するＣＣＤなどの撮像素子である。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などによって構成され、撮像素子２２上に形成された被写体像が表示される。

このように本発明のズームレンズをデジタルカメラなどの光学機器に適用することにより、高い光学性能を有する撮像装置を実現している。

なお、本発明のズームレンズを光電変換素子を用いた光学機器に適用する場合、歪曲収差については公知の手法を用いて補正してもよい。

Ｌ１ 第１レンズ群
Ｌ２ 第２レンズ群
Ｌ３ 第３レンズ群
Ｌ２ａ 正の部分群
Ｌ２ｂ 負の部分群
ＳＰ 開口絞り
ＩＰ 像面
Ｇ ガラスブロック
ｄ ｄ線
ｇ ｇ線
ΔＳ サジタル像面
ΔＭ メリディオナル像面

Claims (9)

1. 物体側から順に
   負の第１レンズ群、
   正の第２レンズ群、
   正の第３レンズ群
   より構成され、
   各群間隔を変化させて変倍する変倍光学系において
   前記第１レンズ群は物体側から順に、負レンズと物体側に強い凸面を有する正レンズの２枚からなり、
   前記第２レンズ群は物体側から順に、第２レンズ群内における最大の空気間隔を隔てて
   負レンズを有し正の屈折力の前部分群、１つのレンズ成分よりなり負の屈折力の後部分群からなり
   前記第２レンズ群内での最大空気間隔をｄ２ａ、
   レンズ全系の広角端における焦点距離をｆｗ、
   前記２ｂ群の焦点距離をｆ２ｂ、
   前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、
   前記第１レンズ群の正レンズのアッベ数をνｄ１ｐ、
   とするとき、以下の条件式を満足すること
   を特徴とするズームレンズ。
   ０．５ ＜ ｄ２ａ／ｆｗ ＜ １．０ ・・・（１）
   １．０ ＜ ｜ｆ２ｂ／ｆ２｜ ＜ ５．０ ・・・（２）
   １０．０ ＜ ν１ｄｐ ＜ ２３．０ ・・・（３）
2. 前記第２レンズ群を構成する負の屈折力の後部分群に含まれる第ｉ番目の単レンズの空気中での焦点距離をｆ２ｂｉ、アッベ数をν２ｂｉ、
   該２ｂ群に含まれる全ての単レンズに対する和をΣ、
   該２ｂ群の焦点距離をｆ２ｂ、
   とするとき、以下の条件式を満足すること
   を特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
   １．３ ＜ ｆ２ｂ＊Σ(１００／ｆ２ｂｉ＊νｄ２ｂｉ) ＜ ５．０ ・・・（４）
3. 前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、
   光学系全系の広角端における焦点距離をｆｗ、
   とするとき、以下の条件式を満足すること
   を特徴とする請求項２に記載のズームレンズ。
   ２．０ ＜ ｜ｆ１／ｆｗ｜ ＜ ３．０ ・・・（５）
4. 前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、
   光学系全系の広角端における焦点距離をｆｗ、
   とするとき、以下の条件式を満足すること
   を特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のズームレンズ。
   ２．０ ＜ ｆ２／ｆｗ ＜ ３．０ ・・・（６）
5. 前記第２レンズ群を構成する正の屈折力の前部分群は
   少なくとも３枚のレンズを有すること
   を特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のズームレンズ。
6. 前記第３レンズ群は
   １つのレンズ成分により構成されること
   を特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載のズームレンズ。
7. 前記第３レンズ群は
   変倍に際し移動すること
   を特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載のズームレンズ。
8. 光電変換素子上に像を形成すること
   を特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載のズームレンズ。
9. 請求項１乃至請求項８の何れか１項に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とを備えること
   を特徴とする撮像装置。