JP4902179B2 - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

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等の撮像装置に好適なものである。

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（カメラ）には小型で高ズーム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、レンズ最後部と固体撮像素子との間に、ローパスフィルターや色補正フィルターなどの各種の光学部材が配置される。

このため、これらのカメラに用いるズームレンズには、比較的バックフォーカスが長いことが要望されている。

バックフォーカスが長くとれる光学系としては、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がある。

一方、カラー画像用の固体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、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。

従来、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、および正の屈折力の第３レンズ群より成り、前玉径が小さく、像側がテレセントリックである３群ズームレンズが知られている（特許文献１，２）。

又、３群ズームレンズにおいて、第１レンズ群を負レンズと正レンズの２枚で構成するとともに、負レンズの材料に高屈折率硝材を用い、かつ１つの面を非球面形状とした３群ズームレンズが知られている（特許文献３）。
特開２００１−６６５０３号公報 特開２００１−２８１５４５号公報 特開２００５−１３４７４６号公報

近年、ビデオカメラやデジタルカメラ等に用いるズームレンズには、小型でかつ高いズーム比を有することが強く要望されている。

前述した負、正、正、の屈折力のレンズ群より成る３群ズームレンズにおいて、高いズーム比を得ようとすると第２レンズ群の移動ストロークが増大してくる。この結果レンズ全長が長くなり小型化と高ズーム化を両立することが難しくなってくる。このため３群ズームレンズではズーム比が３倍程度のものが多い。

また非撮影時にレンズ群間隔を詰める所謂沈胴式を用いて撮像装置の薄型化を図ることが行われている。

このとき、薄型化を図るにはレンズ群の厚みを薄くすることが必要となってくる。

先の特許文献３では、第１レンズ群を負レンズと正レンズで構成して、薄型化と収差補正を良好に行った３群ズームレンズを開示している。

３群ズームレンズでは、負の屈折力の第１レンズ群のレンズ構成がズーミングに伴う収差変動を良好に補正すること、そしてレンズ系全体の小型化を図るのに重要になっている。

本発明は、３群ズームレンズにおいて、各レンズ群の構成、特に第１レンズ群のレンズ構成を適切に構成することによって高い光学性能を維持しつつ、レンズ系全体がコンパクトで、高ズーム比であ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、正の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群より構成され、広角端に比べて望遠端において、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が小さくなり、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が大きくなるように各レンズ群を移動させてズーミングを行うズームレンズにおいて、前記第１レンズ群は、物体側より像側へ順に、像側の面が凹形状の負レンズ、物体側の面が凸形状の正レンズからなり、前記負レンズの少なくとも１面は非球面形状であり、前記負レンズの物体側のレンズ面と像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ１１ａ、Ｒ１１ｂ、前記負レンズの材料の屈折率をＮ１１、中心肉厚をＤＣ、物体側のレンズ面および像側のレンズ面における面頂点から各々の光学有効径までの光軸方向の距離を各々ＳＧ１、ＳＧ２、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、望遠端における全系の焦点距離をｆｔとするとき、
１．８４＜Ｎ１１＜２．００
２．２＜（ＤＣ−ＳＧ１＋ＳＧ２）／ＤＣ＜３．２
０．５＜｜ｆ１｜／ｆｔ＜０．８
１．０＜（Ｒ１１ａ＋Ｒ１１ｂ）／（Ｒ１１ａ−Ｒ１１ｂ）＜１．３
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、レンズ系全体がコンパクトで、高ズーム比の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。

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。実施例１はズーム比３．８１、開口比２．８３〜５．６７程度のズームレンズである。

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。実施例２はズーム比３．９９、開口比２．８７〜５．８６程度のズームレンズである。

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。実施例３はズーム比３．８３、開口比２．８５〜５．７３程度のズームレンズである。

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。実施例４はズーム比３．８１、開口比２．８６〜５．６７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スチル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、左方が被写体側（前方）で、右方が像側（後方）である。

図１、図５、図９、図１３の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は正の屈折力の第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。

Ｇは光学フィルター、フェースプレート、水晶ローパスフィルター、赤外カットフィルター等に相当する光学ブロックである。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、Ｍ、Ｓ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。

ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角である。

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２レンズ群Ｌ２）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、広角端から望遠端のズーム位置へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｌ１が像側に凸状の軌跡で略往復移動、第２レンズ群Ｌ２が物体側に移動し、第３レンズ群Ｌ３は像側に移動している。

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との間隔が大きくなるように各レンズ群が移動してズーミングを行っている。

各実施例のズームレンズは、第２レンズ群Ｌ２の移動により主な変倍を行い、第１レンズ群Ｌ１の往復移動によって変倍に伴う像点の移動を補正している。

Ｆナンバー決定部材ＳＰは、光軸方向に関して、第２レンズ群Ｌ２の最も物体側に配置されたレンズＧ２１の物体側頂点と、レンズＧ２１の物体側の面と外周部（コバ部）との交点の間に配置している。

このように、Ｆナンバー決定部材ＳＰを第２レンズ群Ｌ２中に置き、ズーミングに際して第２レンズ群Ｌ２と共に移動させて広角側での入射瞳と第１レンズ群Ｌ１との距離を縮めている。

開口絞りＳＰをこのように配置することにより望遠端における第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間隔が詰められるため、ズーミングのための第２レンズ群Ｌ２の物体側への移動量を十分確保することができる。これにより高ズーム化としながら望遠端におけるレンズ全長の増大を防いでいる。

なお光量調節を行うためには第２レンズ群Ｌ２の像側に小絞り可能な絞りユニットもしくはＮＤフィルターの挿脱手段等を設けるのが良い。

次に、レンズ構成の具体的な特徴について説明する。

第１レンズ群Ｌ１は物体側より像側へ順に、像側の面が凹形状の負レンズＧ１１、物体側の面が凸でメニスカス形状の正レンズＧ１２で構成している。このような構成により少ないレンズ枚数としてレンズ系全体の小型化を図りながら諸収差を良好に補正している。

又、１以上の非球面を用いている。これにより広角側のズーム領域において歪曲収差、像面彎曲、そして望遠側において球面収差等を良好に補正している。非球面は負レンズＧ１１の像側のレンズ面に設けている。このときの非球面形状は周辺に向かって曲率が緩くなるような形状であり、これによって諸収差の補正を行っている。

なお、負レンズＧ１１に設ける非球面は物体側のレンズ面であってもよい。この場合の非球面形状はレンズ中心からレンズ周辺に向かって徐々に曲率がきつくなる形状とすればよい。

更に負レンズＧ１１の両面を非球面形状としても良い。

負レンズＧ１１の材料に屈折率1.84を越える高屈折率材料を用いている。高屈折率材料を用いることによりレンズの周辺部の厚みを薄型化でき第１レンズ群の小型化・薄型化を図っている。

またこれによって広角側の像面特性を良好に補正している。

正レンズＧ１２はメニスカスの度合いが強すぎると望遠端にて像側レンズ面の外周部と第２レンズ群Ｌ２の鏡筒が干渉しやすくなる。

一方、このときの干渉を避けるために望遠端における第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との間隔を広げるとレンズ全長が増大し小型化が難しくなる。そこで正レンズＧ１２のメニスカスの度合いを後述する条件式（６）を満足するように最適に設定することで小型化を図りつつ収差を良好に補正している。

第２レンズ群は正レンズと負レンズから成る正の屈折力の接合レンズを１以上有している。

具体的には、第２レンズ群Ｌ２は図１、図５、図１３の実施例１，２，４では、物体側より像側へ順に、正レンズＧ２１と負レンズＧ２２からなる正の接合レンズＧ２５、負レンズＧ２３と正レンズＧ２４からなる正の接合レンズＧ２６で構成している。

図９の実施例３では、物体側より像側へ順に、正レンズＧ２１、負レンズＧ２２、負レンズＧ２３と正レンズＧ２４から成る正の接合レンズＧ２６と、で構成している。

尚、図９の実施例３では、正レンズＧ２１と負レンズＧ２２は分離しているが接合レンズとしてもよい。

第２レンズ群Ｌ２は変倍に伴う収差変動が起こりやすいので比較的対称なレンズ構成とすることで変倍時の収差変動を低減している。第２レンズ群Ｌ２は中間のズーム位置で結像倍率が等倍となるようにしている。第２レンズ群Ｌ２はトリプレットの発展形である正、負、負、正レンズの構成とし、諸収差を良好に補正しつつ、変倍による収差変動を小さくしている。特に高変倍とする場合には第２レンズ群Ｌ２をこのようなレンズ構成とするのが収差補正上有効である。

第２レンズ群Ｌ２中の最も物体側の正レンズＧ２１は、第１レンズ群Ｌ１を射出した軸外主光線が大きく屈折しても軸外諸収差が多く発生しないように物体側の面を凸形状にしている。

また、第１レンズ群Ｌ１を発散状態で射出した軸上光束に対して球面収差の発生量を抑えるためにも正レンズＧ２１の物体側の面を凸形状としている。更に物体側のレンズ面を非球面形状とするのが良く、これによれば大口径化した際の球面収差を良好に補正することができる。

さらに負レンズＧ２２は像側の面を凹形状としている。これにより正レンズＧ２１の物体側のレンズ面で発生するコマ収差を負レンズＧ２２の像側のレンズ面で補正している。

正レンズＧ２１と負レンズＧ２２を以上の形状とすることで球面収差とコマ収差をともに良好に補正している。

なお正レンズＧ２１と負レンズＧ２２で構成される接合レンズＧ２５は全体としてメニスカス形状となるため屈折力をあまり強められない。そこで各実施例では第２レンズ群Ｌ２の正の屈折力を主に像側の接合レンズＧ２６に分担させている。このような屈折力の強い接合レンズＧ２６を薄型化するには高屈折率の硝材を用いることが有効である。但し接合レンズとしての色消しを維持することも必要である。そこで各実施例では接合レンズＧ２６を構成する負レンズＧ２３、正レンズＧ２４の硝材としてはともに高い屈折率でありながら互いのアッベ数がある程度の差を有する組み合わせとしている。更に接合レンズＧ２６を適切な屈折力配置とすることで色消しと薄型化を両立している。

以上のような構成とすることで高ズーム比化に伴う第２レンズ群Ｌ２からの収差の発生を全ズーム域で低減するとともにレンズ構成の薄型化を図っている。

なお正レンズＧ２１と負レンズＧ２２は必ずしも接合レンズで構成する必要はなく、球面収差、コマ収差が良好に補正される範囲内で分離してもよい。また物体側の面が凸でメニスカス形状のレンズ１枚で置き換えても構わない。このとき色収差を接合レンズＧ２６で補正するようにすればよい。

第３レンズ群Ｌ３は正の屈折力を有しており、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Ｌ３にフィールドレンズの役割を持たせることで達成している。

なお第３レンズ群Ｌ３は広角端から望遠端へのズーミングに際して像側に移動させているが、各実施例のズームレンズとしてはズーミングのためには不動としても良い。不動とすると駆動のために必要なメカ部材、アクチュエーター等が不要となる。またズーミング中移動する場合は広角端から望遠端に向かって極端に物体側に移動させない方がよい。第３レンズ群Ｌ３が物体側へ移動すると第３レンズ群Ｌ３の倍率が低下するため全系のズーム比を低下させてしまう。よって高ズーム化を図るためには広角端から望遠端に向かって第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間隔が広がるように構成するのが良い。さらに第３レンズ群Ｌ３を広角端から望遠端に向かって像側に移動させると変倍作用がより高まるという効果がある。

また、各実施例のズームレンズでは、フォーカシングを構成レンズ枚数が少ない第３レンズ群Ｌ３で行うのが良い。これによればフォーカスレンズユニットが小型化され好ましい。

尚、以上の各実施例においては、ズーミングに際して３つのレンズ群を移動させていた。この代わりに、各レンズ群の間隔が変化するように２つのレンズ群（例えば第１と第２レンズ群、又は第１と第３レンズ群又は第２と第３レンズ群）を移動させるズームタイプにも適用できる。

又、第１レンズ群Ｌ１の物体側又は／及び第３レンズ群Ｌ３の像側に屈折力の小さなレンズ群を付加しても良い。

又、各実施例のズームレンズは、負、正、正の屈折力のレンズ群より成る３群構成に限定されるものではない。第２レンズ群を正、正のレンズ群に分割した負、正、正、正の屈折力のレンズ群より成る４群構成や、第２レンズ群を正、負のレンズ群構成に分割した負、正、負、正の屈折力のレンズ群より成る４群構成にも適用される。

以上のように、各実施例では、負の屈折力のレンズ群より先行するズームレンズにおいて前述の如くレンズ群を構成することによりズーム比４程度の高ズーム比とレンズ群の薄型化を両立した高性能なズームレンズを得ている。

尚、各実施例のズームレンズにおいて、良好なる光学性能を得るため、又はレンズ系全体の小型化を図る為には、次の条件式のうちの１つ以上を満足するのが良い。これにより各条件に相当する効果を得ている。

負レンズＧ１１の材料の屈折率をＮ１１、中心肉厚をＤＣとする。負レンズＧ１１の物体側のレンズ面および像側のレンズ面における面頂点から各面の光学有効径までの光軸方向の距離を各々ＳＧ１、ＳＧ２、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離をｆ１、望遠端における全系の焦点距離をｆｔとする。

負レンズＧ１１の焦点距離をｆ１１とする。負レンズＧ１１の物体側のレンズ面および像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ１１ａ、Ｒ１１ｂとする。正レンズＧ１２の物体側のレンズ面および像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ１２ａ、Ｒ１２ｂとする。

第３レンズ群Ｌ３の焦点距離をｆ３とする。第２レンズ群Ｌ２の広角端から望遠端までのズーミングにおける光軸方向の最大移動量をＭ２（０＜Ｍ２）とする。第１レンズ群Ｌ１の負レンズの物体側のレンズ面から正レンズの像側のレンズ面までの距離をＤ１とする。

このとき、
１．８４＜Ｎ１１＜２．００・・・（１）
２．２＜（ＤＣ−ＳＧ１＋ＳＧ２）／ＤＣ＜３．２・・・（２）
０．５＜｜ｆ１｜／ｆｔ＜０．８・・・（３）
０．４０＜ｆ１１／ｆ１＜０．５５・・・（４）
１．０＜（Ｒ１１ａ＋Ｒ１１ｂ）／（Ｒ１１ａ−Ｒ１１ｂ）＜１．３・・・（５）
−２．５＜（Ｒ１２ａ＋Ｒ１２ｂ）／（Ｒ１２ａ−Ｒ１２ｂ）＜−１．０・・（６）
１．０＜ｆ３／ｆｔ＜１．５・・・（７）
０．６８＜Ｍ２／ｆｔ＜０．８・・・（８）
０．２０＜Ｄ１／ｆｔ＜０．２７・・・（９）
なる条件の１以上を満足するようにしている。

次に前述の条件式の技術的意味について説明する。

条件式（１）は第１レンズ群Ｌ１の負レンズＧ１１の材料の屈折率を規定するものであり、レンズをガラスモールドで製造するとき好適なものである。上限を超える高屈折率の材料としては例えば株式会社オハラの商品名Ｓ−ＬＡＨ７９、ＨＯＹＡ株式会社の商品名ＴＡＦＤ４０等がある。しかしながらこれらの材料は、転移点が高く、例えばガラスモールド成形が困難である。

下限を超えるガラスモールド用の材料は数多くある。しかしながら屈折率が低く負レンズにて所望の屈折力を得るにはレンズ周辺の厚みが増大するため小型化が難しい。また広角側の像特性を平坦化するのが困難となる。

条件式（２）は第１レンズ群Ｌ１の負レンズＧ１１の中心肉厚に対するレンズ周辺の厚み、すなわち偏肉比を規定したものである。上限を超えて偏肉比が大きくなるとガラスモールド成形にて離型性が悪化し融着、ワレ等の発生が生じてくる。また所望の屈折力としながら下限を超えて偏肉比が小さくなるのは中心肉厚が厚い場合である。この場合は負レンズＧ１１が大型化してくる。成形性と小型化を図るには条件式（２）を満足するのが好ましい。

条件式（３）は第１レンズ群Ｌ１の焦点距離を規定するものである。上限を超えて焦点距離が長すぎると、すなわち屈折力が小さすぎるとレトロフォーカスタイプの屈折力配置が弱まりすぎる。よって、広角端の焦点距離を短くするのが難しくなり、所望の仕様を満足できなくなる。また広角端においてレンズ群後方にフィルターを挿入するために必要な長さのバックフォーカスを得るのが難しくなる。下限を超えて焦点距離が短すぎると、すなわち屈折力が大きすぎるとレトロフォーカスタイプの屈折力配置が強まりすぎる。このときバックフォーカスが長くなりすぎレンズ全長が長くなるため小型化が難しくなる。

また非球面を用いても少ない構成レンズ枚数にて広角側の像面彎曲、歪曲収差等の補正が困難となる。よって第１レンズ群Ｌ１の薄型化と良好なる収差補正と両立のためには下限を超えないことが望ましい。

条件式（４）は第１レンズ群Ｌ１の負レンズＧ１１の焦点距離を規定するものである。上限を超えて焦点距離が長くなりすぎる場合は、負レンズＧ１１と正レンズＧ１２がともに屈折力が弱い場合に相当する。この場合は第１レンズ群Ｌ１における色収差補正が不足する。下限を超えて焦点距離が短くなりすぎる場合は、負レンズＧ１１と正レンズＧ１２がともに屈折力が強い場合に相当する。この場合は望遠側において、高次の球面収差が多く発生してくる。

条件式（５）は第１レンズ群Ｌ１の負レンズＧ１１の形状因子を規定するものである。上限を超えて像側に凹面を向けたメニスカス形状の度合いが強すぎると、望遠側における球面収差の発生が多くなる。また下限を超えてメニスカス形状ではなく両レンズ面が凹形状となると広角側の軸外光線の入射角度がきつきなり像面湾曲の発生が多くなる。

条件式（６）は第１レンズ群Ｌ１の正レンズＧ１２の形状因子を規定するものである。下限を超えて物体側に凸面を向けたメニスカス形状の度合いが強まりすぎると、望遠側で球面収差、広角側でコマ収差が補正過剰となる。上限を超えてメニスカス形状ではなく、両レンズ面が凸形状となると広角側の軸外光線の入射角度がきつくなり像面湾曲の発生が多くなる。

条件式（７）は第３レンズ群Ｌ３の焦点距離を規定するものである。上限を超えて焦点距離が長すぎると、すなわち屈折力が小さすぎるとフィールドレンズとしての効果が薄れる。このため射出瞳を像面から遠ざけられない。よって固体撮像素子を用いた場合に両面周辺部の光量低下が多くなる。また第３レンズ群Ｌ３でフォーカシングを行う場合には繰出し量が増大するためフォーカスストロークが長くなり鏡筒構成含めた小型化が難しくなる。下限を超えて焦点距離が短すぎると、すなわち屈折力が大きすぎるとペッツバール和が正の方向に大きくなりアンダー側に像面彎曲が大きくなるため良くない。

また、ズーム領域全域に渡り倍率色収差の発生が顕著となる。これらはレンズ構成枚数を増やせば低減できるがこのときは全系の薄型化が難しくなる。

条件式（８）は第２レンズ群Ｌ２のズーミングに伴う移動量を規定するものである。上限を超えて移動量が大きすぎると、望遠端においてレンズ全長が長くなりすぎ小型化が難しくなる。また第２レンズ群Ｌ２に開口絞りＳＰを有する場合は広角端に対して望遠端のＦナンバーが暗くなりすぎる。特に画素ピッチの小さい固体撮像素子を用いる場合は高い空間周波数にて高いＭＴＦを必要とする。

しかしながらＦナンバーが暗いと収差補正を行っても回折の影響により高い空間周波数でのＭＴＦを高めることが難しくなる。下限を超えて移動量が小さすぎると所望のズーム比を得るために第２レンズ群Ｌ２の屈折力を強めなければならない。このとき球面収差、コマ収差等のズーミングに伴う変動量が大きくなりズーム全領域に渡り高い光学性能を得るのが難しくなる。

条件式（９）は第１レンズ群Ｌ１の光軸上の厚みを規定するものである。上限を超えて厚みが大きい場合は小型化が難しくなる。

特に沈胴式鏡筒の場合はレンズ群の厚みが大きいと沈胴時の全長短縮が図れないため好ましくない。下限を超えて厚みが小さい場合は負レンズＧ１１と正レンズＧ１２のレンズ厚みが薄くなり、各々の屈折力が弱くなる。

各レンズの屈折力が弱すぎると第１レンズ群Ｌ１における色収差の補正が不足する。

各実施例において、更に好ましくは条件式（１）〜（９）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

１．８４５＜Ｎ１１＜１．９５・・・（１ａ）
２．３＜（ＤＣ−ＳＧ１＋ＳＧ２）／ＤＣ＜３．１・・・（２ａ）
０．５５＜｜ｆ１｜／ｆｔ＜０．７５・・・（３ａ）
０．４３＜ｆ１１／ｆ１＜０．５３・・・（４ａ）
１．１＜（Ｒ１１ａ＋Ｒ１１ｂ）／（Ｒ１１ａ−Ｒ１１ｂ）＜１．３・・（５ａ）
−２．３＜（Ｒ１２ａ＋Ｒ１２ｂ）／（Ｒ１２ａ−Ｒ１２ｂ）＜−１．２・・（６ａ）
１．１＜ｆ３／ｆｔ＜１．４６・・・（７ａ）
０．６９＜Ｍ２／ｆｔ＜０．７８・・・（８ａ）
０．２１＜Ｄ１／ｆｔ＜０．２６・・・（９ａ）
以上のように各実施例によれば、高ズーム比でズーム領域全域に渡って諸収差が良好に補正されたズームレンズが得られる。

更にレンズ群を薄型として全系がコンパクトでありながら射出瞳を像面から十分離して固体撮像素子を用いたカメラに好適なズームレンズが得られる。

以下に、本発明の数値実施例を示す。各数値実施例において、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、もっとも像側の２面は水晶ローパスフィルター、赤外カットフィルター等のフィルター部材である。また、B,C,D,E,F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

で表される。但しＲは曲率半径、Ｋは円錐定数である。

又、「ｅ−０Ｘ」は「×１０^−ｘ」を意味している。ｆは焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角を示す。また前述の各条件式と各数値実施例との関係を表１に示す。

数値実施例１〜４においてＤ５の値が負となっているが、これが物体側から順に、ナンバー決定部材、第２レンズ群Ｌ２のレンズＧ２１と数えた為である。具体的な構成としては図１、図５、図９、１３に示すように、Ｆナンバー決定部材（開口絞り）ＳＰが第２レンズ群Ｌ２の物体側のレンズＧ２１のレンズ面の物体側頂点よりも絶対値Ｄ５だけ像側に位置していることを示している。
（数値実施例１）
ｆ＝5.96〜 22.74 Ｆｎｏ＝ 2.83 〜 5.67 ２ω＝58.7゜ 〜 16.8゜

R 1 = 70.717 D 1 = 1.60 N 1 = 1.859600 ν 1 = 40.4
R 2 = 5.697 D 2 = 1.80
R 3 = 9.942 D 3 = 2.15 N 2 = 1.846660 ν 2 = 23.9
R 4 = 31.390 D 4 = 可変
R 5 = 絞り D 5 = -0.50
R 6 = 4.649 D 6 = 1.94 N 3 = 1.804470 ν 3 = 40.9
R 7 = 13.609 D 7 = 0.50 N 4 = 1.728250 ν 4 = 28.5
R 8 = 3.922 D 8 = 0.83
R 9 = 10.518 D 9 = 0.50 N 5 = 2.003300 ν 5 = 28.3
R10 = 5.308 D10 = 1.80 N 6 = 1.772499 ν 6 = 49.6
R11 = -37.360 D11 = 可変
R12 = 12.648 D12 = 1.50 N 7 = 1.487490 ν 7 = 70.2
R13 = 113.450 D13 = 可変
R14 = ∞ D14 = 1.40 N 8 = 1.516330 ν 8 = 64.1
R15 = ∞

＼焦点距離 5.96 14.33 22.74
可変間隔＼
D 4 20.50 5.43 1.47
D11 7.62 16.28 24.93
D13 2.58 2.53 2.48

非球面係数
R2 ｋ=-2.11620e+00 Ｂ=9.84449e-04 Ｃ=-1.16189e-05 Ｄ=1.96807e-07
Ｅ=-1.99226e-09
R6 ｋ=-4.32438e-01 Ｂ=2.01382e-04 Ｃ=5.92409e-06 Ｄ=4.04660e-07
Ｅ=0.00000e+00


（数値実施例２）
ｆ＝5.97〜 23.80 Ｆｎｏ＝ 2.87 〜 5.86 ２ω＝58.6゜ 〜 16.0゜

R 1 = 74.124 D 1 = 1.20 N 1 = 1.851350 ν 1 = 40.1
R 2 = 5.717 D 2 = 1.80
R 3 = 9.882 D 3 = 2.15 N 2 = 1.846660 ν 2 = 23.9
R 4 = 29.414 D 4 = 可変
R 5 = 絞り D 5 = -0.50
R 6 = 4.513 D 6 = 1.94 N 3 = 1.804470 ν 3 = 40.9
R 7 = 7.214 D 7 = 0.50 N 4 = 1.805181 ν 4 = 25.4
R 8 = 3.854 D 8 = 0.83
R 9 = 9.715 D 9 = 0.50 N 5 = 2.000690 ν 5 = 25.5
R10 = 5.594 D10 = 1.80 N 6 = 1.772499 ν 6 = 49.6
R11 = -36.753 D11 = 可変
R12 = 11.371 D12 = 1.50 N 7 = 1.487490 ν 7 = 70.2
R13 = 50.010 D13 = 可変
R14 = ∞ D14 = 1.40 N 8 = 1.516330 ν 8 = 64.1
R15 = ∞

＼焦点距離 5.97 14.87 23.80
可変間隔＼
D 4 20.83 5.18 1.23
D11 8.73 17.51 26.29
D13 1.53 1.48 1.43

非球面係数
R2 ｋ=-2.13650e+00 Ｂ=9.90788e-04 Ｃ=-1.06669e-05 Ｄ=1.25998e-07
Ｅ=-5.67618e-10
R6 ｋ=-4.23174e-01 Ｂ=2.28241e-04 Ｃ=6.49652e-06 Ｄ=5.91858e-07
Ｅ=0.00000e+00


（数値実施例３）
ｆ＝5.93〜 22.74 Ｆｎｏ＝ 2.85 〜 5.73 ２ω＝58.9゜ 〜 16.8゜

R 1 = 60.706 D 1 = 1.40 N 1 = 1.859600 ν 1 = 40.4
R 2 = 5.639 D 2 = 1.80
R 3 = 9.685 D 3 = 2.15 N 2 = 1.846660 ν 2 = 23.9
R 4 = 27.516 D 4 = 可変
R 5 = 絞り D 5 = -0.50
R 6 = 5.422 D 6 = 1.80 N 3 = 1.804470 ν 3 = 40.9
R 7 = 8.653 D 7 = 0.20
R 8 = 6.686 D 8 = 0.70 N 4 = 1.761821 ν 4 = 26.5
R 9 = 4.624 D 9 = 0.83
R10 = 15.406 D10 = 0.50 N 5 = 2.187000 ν 5 = 24.0
R11 = 6.370 D11 = 1.80 N 6 = 1.804000 ν 6 = 46.6
R12 = -18.670 D12 = 可変
R13 = 14.038 D13 = 1.50 N 7 = 1.487490 ν 7 = 70.2
R14 = 113.450 D14 = 可変
R15 = ∞ D15 = 1.40 N 8 = 1.516330 ν 8 = 64.1
R16 = ∞

＼焦点距離 5.93 14.32 22.74
可変間隔＼
D 4 20.07 5.07 1.14
D12 7.62 16.28 24.93
D14 2.78 2.73 2.68

非球面係数
R2 ｋ=-1.99863e+00 Ｂ=9.37155e-04 Ｃ=-6.39487e-06 Ｄ=8.78059e-09
Ｅ=7.48206e-10
R6 ｋ=-4.64253e-01 Ｂ=6.78602e-05 Ｃ=1.90961e-06 Ｄ=6.75275e-08
Ｅ=0.00000e+00

（数値実施例４）
ｆ＝5.97〜 22.74 Ｆｎｏ＝ 2.86 〜 5.67 ２ω＝58.6゜ 〜 16.8゜

R 1 = 71.446 D 1 = 1.10 N 1 = 1.848620 ν 1 = 40.0
R 2 = 5.767 D 2 = 1.80
R 3 = 9.925 D 3 = 2.15 N 2 = 1.846660 ν 2 = 23.9
R 4 = 29.579 D 4 = 可変
R 5 = 絞り D 5 = -0.50
R 6 = 4.514 D 6 = 1.94 N 3 = 1.804470 ν 3 = 40.9
R 7 = 7.346 D 7 = 0.50 N 4 = 1.805181 ν 4 = 25.4
R 8 = 3.862 D 8 = 0.83
R 9 = 9.830 D 9 = 0.50 N 5 = 2.000690 ν 5 = 25.5
R10 = 5.617 D10 = 1.80 N 6 = 1.772499 ν 6 = 49.6
R11 = -35.305 D11 = 可変
R12 = 11.291 D12 = 1.50 N 7 = 1.487490 ν 7 = 70.2
R13 = 41.848 D13 = 可変
R14 = ∞ D14 = 1.40 N 8 = 1.516330 ν 8 = 64.1
R15 = ∞

＼焦点距離 5.97 14.34 22.74
可変間隔＼
D 4 21.09 5.42 1.29
D11 8.43 16.48 24.54
D13 1.66 1.61 1.56

非球面係数
R2 ｋ=-2.16490e+00 Ｂ=9.93336e-04 Ｃ=-1.17902e-05 Ｄ=1.90740e-07
Ｅ=-1.73113e-09
R6 ｋ=-4.23647e-01 Ｂ=2.25574e-04 Ｃ=6.70937e-06 Ｄ=5.69112e-07
Ｅ=0.00000e+00

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スチルカメラ（撮像装置）の実施例を図１７を用いて説明する。

図１７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影光学系、２２はカメラ本体に内蔵され、撮影光学系２１によって形成された被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）である。２３は撮像素子２２によって光電変換された被写体像に対応する情報を記録するメモリである。２４は液晶ディスプレイパネル等によって構成され、固体撮像素子２２上に形成された被写体像を観察するためのファインダーである。

このように本発明のズームレンズをデジタルスチルカメラ等の撮像装置に適用することにより、小型で高い光学性能を有する撮像装置を実現している。

実施例１のズームレンズの光学断面図 実施例１のズームレンズの広角端での収差図 実施例１のズームレンズの中間のズーム位置での収差図 実施例１のズームレンズ望遠端での収差図 実施例２のズームレンズの光学断面図 実施例２のズームレンズの広角端での収差図 実施例２のズームレンズの中間のズーム位置での収差図 実施例２のズームレンズ望遠端での収差図 実施例３のズームレンズの光学断面図 実施例３のズームレンズの広角端での収差図 実施例３のズームレンズの中間のズーム位置での収差図 実施例３のズームレンズ望遠端での収差図 実施例４のズームレンズの光学断面図 実施例４のズームレンズの広角端での収差図 実施例４のズームレンズの中間のズーム位置での収差図 実施例４のズームレンズ望遠端での収差図 本発明の撮像装置の要部概略図

符号の説明

Ｌ１ 第１レンズ群
Ｌ２ 第２レンズ群
Ｌ３ 第３レンズ群
Ｌ４ 第４レンズ群
ＳＰ Ｆナンバー決定部材（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 (8)

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レンズ群より構成され、広角端に比べて望遠端において、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が小さくなり、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が大きくなるように各レンズ群を移動させてズーミングを行うズームレンズにおいて、前記第１レンズ群は、物体側より像側へ順に、像側の面が凹形状の負レンズ、物体側の面が凸形状の正レンズからなり、前記負レンズの少なくとも１面は非球面形状であり、前記負レンズの物体側のレンズ面と像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ１１ａ、Ｒ１１ｂ、前記負レンズの材料の屈折率をＮ１１、中心肉厚をＤＣ、物体側のレンズ面および像側のレンズ面における面頂点から各々の光学有効径までの光軸方向の距離を各々ＳＧ１、ＳＧ２、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、望遠端における全系の焦点距離をｆｔとするとき、
   １．８４＜Ｎ１１＜２．００
   ２．２＜（ＤＣ−ＳＧ１＋ＳＧ２）／ＤＣ＜３．２
   ０．５＜｜ｆ１｜／ｆｔ＜０．８
   １．０＜（Ｒ１１ａ＋Ｒ１１ｂ）／（Ｒ１１ａ−Ｒ１１ｂ）＜１．３
   なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
2. 前記負レンズの焦点距離をｆ１１とするとき、
   ０．４０＜ｆ１１／ｆ１＜０．５５
   なる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。
3. 前記正レンズの物体側のレンズ面と像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ１２ａ、Ｒ１２
   ｂとするとき、
   −２．５＜（Ｒ１２ａ＋Ｒ１２ｂ）／（Ｒ１２ａ−Ｒ１２ｂ）＜−１．０
   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. 前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき、
   １．０＜ｆ３／ｆｔ＜１．５
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
5. 前記第２レンズ群の広角端から望遠端までのズーミングにおける光軸方向の最大移動量をＭ２とするとき、
   ０．６８＜Ｍ２／ｆｔ＜０．８
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
6. 前記負レンズの物体側のレンズ面から前記正レンズの像側のレンズ面までの距離をＤ１とするとき、
   ０．２０＜Ｄ１／ｆｔ＜０．２７
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
7. 固体撮像素子に像を形成することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項のズームレンズ。
8. 請求項１乃至７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することを特徴とする撮像装置。