JP4914136B2

JP4914136B2 - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置

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Publication number: JP4914136B2
Application number: JP2006192904A
Authority: JP
Inventors: 則廣難波
Original assignee: Canon Inc
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Priority date: 2005-09-06
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Also published as: US7283314B2; JP2007102182A; US20070053072A1

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、このタイプの３群ズームレンズにおいて、ズーミングに際し、全てのレンズ群が移動し、第２レンズ群に接合レンズを使用して色収差を補正した３群ズームレンズが知られている（例えば特許文献３〜５）。

又、３群ズームレンズにおいて第１レンズ群中の負の屈折力のレンズの物体側と像側の面を非球面形状とすることで、構成レンズ枚数の減少を狙った３群ズームレンズが知られている（例えば特許文献６）。
特開２００１−６６５０３号公報特開２００１−２８１５４５号公報特開２００３−５０７２号公報特開２００３−１４９５５５号公報特開２００３−１４９５５６号公報特開２００２−５５２７８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。

前述した３群ズームレンズでは第２レンズ群が主変倍レンズ群である。このため高ズーム化を図るには、ズーミング時の収差変動を第２レンズ群中で低減する必要がある。このためある程度のレンズ枚数が必要となり、この結果第２レンズ群が大型化してくる。

このため３群ズームレンズにおいて高ズーム化と、レンズ系全体の薄型化の両立を図るには第２レンズ群の構成を適切に設定することが重要になっている。

本発明は、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、前記第１レンズ群及び前記第２レンズ群が移動してズーミングを行うズームレンズにおいて、前記第２レンズ群は正レンズと負レンズからなる正の屈折力の接合レンズを１以上有し、前記第２レンズ群の接合レンズのうち最も屈折力の大きい接合レンズの焦点距離をｆ２ｃ、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、前記第２レンズ群の接合レンズのうち最も屈折力の大きい接合レンズを構成する正レンズと負レンズの材料の屈折率を各々Ｎ２ｐ、Ｎ２ｎ、前記第２レンズ群の接合レンズのうち最も屈折力の大きい接合レンズを構成する正レンズと負レンズの材料のアッベ数を各々ν２ｐ、ν２ｎ、前記第２レンズ群の接合レンズのうち最も屈折力の大きい接合レンズの中心厚みをＤ２ｃ、望遠端における全系の焦点距離をｆｔとするとき、
０．９＜ｆ２ｃ／ｆ２＜１．５
１．８＜（Ｎ２ｐ＋Ｎ２ｎ）／２
１５＜ν２ｎ−ν２ｐ＜３０
０．０３＜Ｄ２ｃ／｛（（Ｎ２ｐ＋Ｎ２ｎ）／２）・ｆｔ｝＜０．０６
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。

（実施例１）
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。

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（第１レンズ群、第２レンズ群のみでも構わない）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Ｇ２１ａと、レンズＧ２１の物体側の面Ｓ６と外周部（コバ部）Ｐ６との交点Ｇ２１ｂ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、そして望遠側の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。

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の実施例１，２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。

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等倍としている。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は像側の面が凹形状としている。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を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の間隔を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る代わりに、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く、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、次の構成のうちの１つ以上を満足するようにしている。これにより各構成に相当する効果を得ている。

第２レンズ群Ｌ２の接合レンズのうち最も屈折力の大きい接合レンズＧ２６の焦点距離をｆ２ｃ、第１、第２、第３レンズ群Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の焦点距離を順にｆ１、ｆ２、ｆ３、接合レンズＧ２６を構成する正レンズＧ２４と、負レンズＧ２３の材料の屈折率をＮ２ｐ、Ｎ２ｎ、接合レンズＧ２６を構成する正レンズＧ２４と、負レンズＧ２３の材料のアッベ数をν２ｐ、ν２ｎ、接合レンズＧ２６を構成する負レンズＧ２３の屈折力をｆ２ｎ、接合レンズＧ２６の中心厚みをＤ２ｃ、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、広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔ、望遠端において、第１レンズ群Ｌ１の最も像側のレンズ面から第２レンズ群Ｌ２の最も物体側レンズ面までの光軸上の距離をＬ１２ｔとするとき、
０．９＜ｆ２ｃ／ｆ２＜１．５・・・（１）
１．８＜（Ｎ２ｐ＋Ｎ２ｎ）／２・・・（２）
１５＜ν２ｎ−ν２ｐ＜３０・・・（３）
０．４０＜｜ｆ２ｎ｜／ｆ２＜１．３０・・・（４）
１．０［ｍｍ］＜Ｄ２ｃ／（（Ｎ２ｐ＋Ｎ２ｎ）／２）＜１．３［ｍｍ］・・・（５）
４．０［ｍｍ］＜Ｍ２／（ｆｔ／ｆｗ）＜５．０［ｍｍ］・・・（６）
０．０１＜Ｌ１２ｔ／ｆｔ＜０．０６・・・（７）
０．５＜｜ｆ１｜／ｆｔ＜０．８・・・（８）
１．０＜ｆ３／ｆｔ＜１．５・・・（９）
０．０３＜Ｄ２ｃ／｛（（Ｎ２ｐ＋Ｎ２ｎ）／２）・ｆｔ｝＜０．０６・・・（１０）
０．７＜Ｍ２／ｆｔ＜０．８・・・（１１）
なる条件の１以上を満足するようにしている。

尚、条件式（５）、（６）の数値範囲は後述する数値実施例を「ｍｍ」単位で表したときを示しており、単位が変われば、それに応じて数値範囲の単位も変わる。

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２レンズ群Ｌ２の最も屈折力の大きい接合レンズＧ２６の焦点距離、すなわち屈折力を規定する式である。上限を超えて焦点距離が長すぎると、すなわち屈折力が弱すぎるとその分、第２レンズ群Ｌ２の屈折力を他のレンズで分担しなければならない。この結果他のレンズにて第２レンズ群で発生する球面収差、コマ収差を補正しなければならない。更に屈折力の分担を高めようとすると構成レンズ枚数の増加を招き第２レンズ群の厚みが増すため薄型化が難しくなる。また下限を超えて焦点距離が短すぎると、すなわち屈折力が強すぎると接合レンズＧ２６で発生する球面収差、コマ収差が多くなり、これを第２レンズ群Ｌ２全体として補正するのが難しくなる。

条件式（２）は第２レンズ群Ｌ２の接合レンズＧ２６を構成する正レンズＧ２４と負レンズＧ２３の硝材の平均屈折率を規定する式である。

下限を超えて平均屈折率が低くなると所望の屈折力とするには接合レンズの各面の曲率をきつくしなければならない。このとき必要なコバ厚を確保するために正レンズが厚くなり薄型化を阻害する。

各実施例では平均屈折率が下限値より大きい硝材を用いることで第２レンズ群Ｌ２の薄型化を達成している。

条件式（３）は第２レンズ群Ｌ２の接合レンズＧ２６を構成する正レンズＧ２４と負レンズＧ２３の材料のアッベ数の差を規定する式である。

下限を超えてアッベ数の差が小さすぎる場合は色消しを行うために負レンズＧ２３と正レンズＧ２４の屈折力をともに強める必要がある。このようにすると特に正レンズＧ２４は必要なコバ厚を確保するために厚みが増大し薄型化が難しくなる。上限を超えてアッベ数の差が大きすぎる場合は各レンズの屈折力を強めなくても色消しができる。しかしながら実在のガラスにおいて上限を超えるようなアッベ数差としようとすると正レンズＧ２４は屈折率の高い硝材を選ぶことができない。よって高屈折率の硝材を用いた場合と比べレンズ厚を薄くすることができない。

条件式（４）は第２レンズ群Ｌ２の接合レンズＧ２６を構成する負レンズＧ２３の焦点距離を規定する式である。上限を超えて焦点距離が大きすぎる場合、すなわち屈折力が小さすぎる場合は接合レンズＧ２６としての色消しが不十分となり色収差が補正不足となる。下限を超えて焦点距離が小さすぎる場合、すなわち屈折力が大きすぎる場合は接合レンズ面の曲率がきつくなり正レンズＧ２４のレンズ厚みが増大し薄型化が難しくなる。

条件式（５）は第２レンズ群Ｌ２の接合レンズＧ２６の厚みとこれを構成するレンズの材料の平均屈折率との関係を規定する式である。

上限を超えて平均屈折率に対してレンズ厚みが大きい場合は接合レンズＧ２６の薄型化が不十分となる。正レンズＧ２４のコバ厚に余裕がある場合はよりレンズ厚を薄くした方が小型化の点で好ましい。正レンズＧ２４のコバ厚に余裕がない場合は正レンズＧ２４の屈折力がきつすぎる場合であるが、このときは負レンズＧ２３とのアッベ数差をとることで屈折力を弱め薄型化を図ることが好ましい。

下限を超えて平均屈折率に対してレンズ厚みが小さすぎる場合は正レンズＧ２４において加工上必要なコバ厚が確保されない場合があるので良くない。また、正レンズＧ２４の屈折力が弱くて下限を超える場合には接合レンズＧ２６の屈折力自体が小さすぎる状態である。このときは第２レンズ群Ｌ２の屈折力を他のレンズで分担する必要がある。他のレンズにて第２レンズ群Ｌ２で発生する球面収差、コマ収差を補正しながら屈折力分担を高めようとすると構成レンズ枚数の増加を招き第２レンズ群Ｌ２の厚みが増すため薄型化が難しくなる。

条件式（６）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式である。上限を超えて移動量が大きすぎる場合は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変倍比を得るために第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、コマ収差等において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（７）は望遠端における第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間隔を規定する式である。上限を超えて間隔が大きすぎると望遠端のレンズ全長が長くなり小型化が難しくなる。

又、下限を超えて間隔が小さすぎると製造誤差を考慮した時の間隔余裕が不足する。製造誤差が大きい場合には、レンズ面が接触するときがあるのでよくない。

条件式（８）は第１レンズ群Ｌ１の焦点距離を規定する式である。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、広角端の焦点距離が広画角化できなくなる。

また広角端において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が確保できなくなる。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。また非球面レンズ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、歪曲収差の補正が困難となる。よって第１レンズ群Ｌ１の薄型化と収差補正の両立のためには下限を超えないことが望ましい。

条件式（９）は第３レンズ群Ｌ３の焦点距離を規定する式である。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ため射出瞳を像面から遠ざけるのが難しくなる。よって固体撮像素子を用いた場合に周辺部の光量が低下してくる。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、全ズーム領域に渡り倍率色収差の発生が顕著となる。これらはレンズ枚数を増やせば低減できるがこのときは薄型化が難しくなる。

条件式（１０）は第２レンズ群Ｌ２の接合レンズＧ２６の厚みとこれを構成するレンズの材料の平均屈折率と全系の望遠端での焦点距離との関係を規定する式である。

条件式（１１）は第２レンズ群Ｌ２のズーミングに伴う移動量と、全系の望遠端での焦点距離との関係を規定する式である。上限を超えて移動量が大きすぎる場合は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変倍比を得るために第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、コマ収差等において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。

各実施例において、更に好ましくは、条件式（１）〜（１１）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

０．９５＜ｆ２ｃ／ｆ２＜１．３・・・（１ａ）
１．８５＜（Ｎ２ｐ＋Ｎ２ｎ）／２・・・（２ａ）
１８＜ν２ｎ−ν２ｐ＜２７・・・（３ａ）
０．４５＜｜ｆ２ｎ｜／ｆ２＜１．２０・・・（４ａ）
１．１０［ｍｍ］＜Ｄ２ｃ／（（Ｎ２ｐ＋Ｎ２ｎ）／２）＜１．２５［ｍｍ］・・（５ａ）
４．２［ｍｍ］＜Ｍ２／（ｆｔ／ｆｗ）＜４．８［ｍｍ］・・・（６ａ）
０．０２＜Ｌ１２ｔ／ｆｔ＜０．０５・・・（７ａ）
０．５５＜｜ｆ１｜／ｆｔ＜０．７・・・（８ａ）
１．１＜ｆ３／ｆｔ＜１．４７・・・（９ａ）
０．０４＜Ｄ２ｃ／｛（（Ｎ２ｐ＋Ｎ２ｎ）／２）・ｆｔ｝＜０．０５５・・・（１０ａ）
０．７１＜Ｍ２／ｆｔ＜０．７８・・・（１１ａ）
以上のように各実施例によれば、負、正、正の屈折力のレンズ群を有する３群構成において高ズーム比で全ズーム領域に渡って諸収差が良好に補正され、レンズ群を薄型として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を得ている。

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は近軸曲率半径、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１〜３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（Ｓ６）の物体側頂点Ｇ２１ａ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 ν7 = 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

以上の実施例１、２、３においては、ズームレンズを構成する３つのレンズ群が変倍のために光軸方向に移動していた。しかしながら、その限りでは無く、第３レンズ群は変倍のために光軸方向に移動しなくても構わない。すなわち、第１、２レンズ群のみを光軸方向に移動させることによって、望遠端から広角端への変倍を行っても良い。

また、本実施例で言う「接合レンズ」とは、レンズの有効径内全面において（少なくとも光軸の位置において）複数のレンズを接着したレンズのことである。つまり、レンズの有効径外でのみ接着されている（密着している）レンズは、本実施例においての「接合レンズ」には該当しない。

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１３を用いて説明する。

図１３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）、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、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。

以上のように、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。

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
ＳＰＦナンバー決定部材（開口絞り）
ＩＰ像面
Ｇガラスブロック
ｄｄ線
ｇｇ線
△Ｓサジタル像面
△Ｍメリディオナル像面

Claims

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、前記第１レンズ群及び前記第２レンズ群が移動してズーミングを行うズームレンズにおいて、前記第２レンズ群は正レンズと負レンズからなる正の屈折力の接合レンズを１以上有し、前記第２レンズ群の接合レンズのうち最も屈折力の大きい接合レンズの焦点距離をｆ２ｃ、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、前記第２レンズ群の接合レンズのうち最も屈折力の大きい接合レンズを構成する正レンズと負レンズの材料の屈折率を各々Ｎ２ｐ、Ｎ２ｎ、前記第２レンズ群の接合レンズのうち最も屈折力の大きい接合レンズを構成する正レンズと負レンズの材料のアッベ数を各々ν２ｐ、ν２ｎ、前記第２レンズ群の接合レンズのうち最も屈折力の大きい接合レンズの中心厚みをＤ２ｃ、望遠端における全系の焦点距離をｆｔとするとき、
０．９＜ｆ２ｃ／ｆ２＜１．５
１．８＜（Ｎ２ｐ＋Ｎ２ｎ）／２
１５＜ν２ｎ−ν２ｐ＜３０
０．０３＜Ｄ２ｃ／｛（（Ｎ２ｐ＋Ｎ２ｎ）／２）・ｆｔ｝＜０．０６
を満足することを特徴とするズームレンズ。
前記第２レンズ群の接合レンズのうち最も屈折力の大きい接合レンズを構成する負レンズの屈折力をｆ２ｎとするとき、
０．４０＜｜ｆ２ｎ｜／ｆ２＜１．３０
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。
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、
０．７＜Ｍ２／ｆｔ＜０．８
を満足することを特徴とする請求項１または２に記載のズームレンズ。
望遠端において、前記第１レンズ群の最も像側のレンズ面から前記第２レンズ群の最も物体側のレンズ面までの光軸上の距離をＬ１２ｔとするとき、
０．０１＜Ｌ１２ｔ／ｆｔ＜０．０６
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。
前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき、
０．５＜｜ｆ１｜／ｆｔ＜０．８
１．０＜ｆ３／ｆｔ＜１．５
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。
前記第２レンズ群は、物体側より像側へ順に、物体側の面が凸形状の正レンズ、物体側の面が凸形状の負レンズ、物体側の面が凸形状の負レンズと物体側の面が凸形状の正レンズを接合した接合レンズから成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。
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項に記載のズームレンズ。
前記第３レンズ群が、変倍のために移動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。
請求項１乃至８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。