JP4960713B2 - ズームレンズ系、撮像装置及びカメラ - Google Patents

Description

本発明はズームレンズ系、撮像装置及びカメラに関する。特に本発明は、解像度が高いのは勿論のこと、３倍以上のズーム比を有し、かつ像面湾曲を補正する能力が高く、非使用時の光学全長が短いズームレンズ系、該ズームレンズ系を用いた撮像装置及び該撮像装置を備えたカメラに関する。

従来より、レンズを介して撮像素子上に被写体の像を形成し、像を画像として取り込む光学機器が多く開発されている。最近ではデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラといった製品が普及し、使用者数の増大とともに、これら製品への要望も大きくなってきている。各種製品形態のうち３倍程度のズーム比を有する光学機器は、比較的小型でありながら、光学ズーム機能も持ち合わせており、コンパクトタイプ、スタイリッシュタイプという区分のデジタルカメラとして、特に普及度が高い。

前記コンパクトタイプのデジタルカメラに対しては、持ち運びを容易にするために、機器のさらなる小型化が求められる。デジタルカメラのさらなる小型化を実現するためには、非使用時の光学全長（レンズ系全体の最も物体側のレンズ面の頂点から像面までの距離）を短くし、使用時に多段鏡筒で本体よりも前に飛び出したレンズ素子を本体に収納し得るレンズ配置とすることが必要である。

ところで、コンパクトタイプのデジタルスチルカメラに適したズームレンズ系としては、例えば、物体側から像側へと順に、負パワーの第１レンズ群と、正パワーの第２レンズ群と、正パワーの第３レンズ群とが配置された３群構成のズームレンズ系が数多く提案されている。

前記のごとき３群構成のズームレンズ系は、広角端から望遠端へのズーミング（変倍）に際して、第１レンズ群と第２レンズ群との間の空気間隔が単調減少し、第２レンズ群と第３レンズ群との間の空気間隔が変化し、第３レンズ群は固定又は移動するように構成されている。

３群構成のズームレンズ系におけるフォーカス調整は、第１レンズ群又は第３レンズ群を光軸方向に移動させて行う。特に光学機器全体の小型化を図るために、フォーカス調整は軽量な第３レンズ群で行われることが多く、無限から近距離の被写体にフォーカスを合わせる。一方第１レンズ群にてフォーカス調整を行う場合には、かかる第１レンズ群は第３レンズ群よりも大きいため、大型モータが必要とされ、光学機器全体も大型化する傾向がある。

前記正パワーの第３レンズ群は、通常像面湾曲を補正したり、撮像面への入射光をテレセントリックにする作用を呈する。また第３レンズ群は、外径が小さい１〜２枚のレンズ素子によって構成されていることが多く、小型モータを用いて高速駆動させることが可能である。したがって、第３レンズ群をフォーカス調整用のレンズ群とすると、小型で短時間の合焦が可能な光学機器とすることができる。

第１レンズ群及び第２レンズ群は、円筒カムに切られたカム溝に沿って、いずれも光軸を平行に移動する。カム溝に、ズーミングのための溝と非使用時のための溝とを繋げ、非使用時の溝は各レンズ群同士の間隔を狭め、かつ３つのレンズ群すべてを撮像素子側に寄せる構成をとることで、非使用時の光学全長を短くすることが可能となる。この場合、各レンズ群の厚みが小さければ、非使用時の光学全長をさらに短くすることができる。

このように、従来はズームレンズ系を前記のごとき構成とし、フォーカス調整に携わる部分や非使用時のレンズ系全体の小型化を図り、デジタルスチルカメラの光学全長を短くする工夫がなされていた。

例えば特許文献１に開示の変倍光学系では、第１レンズ群に少なくとも１つの非球面を備えることで、第１レンズ群の負の光学的パワーを増大させたときに発生する非点収差と歪曲収差とを補正し、コンパクト化を図っている。また第１レンズ群において、レンズの屈折率差の絶対値に下限値を設けることで、ペッツバール和を小さくし、非点収差と像面湾曲とを補正している。

さらに、特許文献１に開示の変倍光学系では、最も物体側の第１レンズ群を負リードの構成とし、物体側からレンズ面に対して大きな角度で入射する光線を大きく屈折させることで、小型化を図っている。また第１レンズ群内のレンズの屈折率最大値に下限値を設けることで、レンズの曲率半径を小さくし、発生する収差の増大を抑制している。さらに第２レンズ群のパワーに制限を持たせることで、変倍比とコンパクト性を維持しつつ、第２レンズ群に生じる偏芯誤差感度や製造難易度の増大も抑制している。

また、例えば特許文献２に開示のズームレンズでは、第１レンズ群を２枚レンズ構成にすることでその沈胴状態での寸法を薄くし、全体での薄型化を図っている。また薄型化の際に第１レンズ群内で発生する諸収差を、各レンズの屈折率を高くし、レンズ面の曲率を大きくすることで抑制している。特に、軸上色収差及び倍率色収差は、第１レンズ群内の第２レンズと第１レンズとの屈折率差、また第２レンズのアッベ数に上下限値を設けることで抑制している。
特開２００６−１１０９６号公報 特開２００６−１９４９７４号公報

しかしながら、前記特許文献１に開示された３群構成の変倍光学系は、コンパクト性を重要視しているため、像面湾曲の補正が不充分であるという問題がある。また第２レンズ群のパワーも低く、３倍以上のズーム比を得ることは困難である。

また、前記特許文献２に開示された３群構成のズームレンズでは、倍率色収差の補正は、第１レンズ群内レンズの屈折率及びアッベ数を調整するほかに、第２レンズ群を接合レンズにすることで重点的に行っているが、３倍以上のズーム比を得るには、諸収差の補正が充分ではなく、また広角化も困難である。

本発明は、背景技術における前記課題を解決するためになされたものであり、解像度が高いのは勿論のこと、３倍以上のズーム比を有し、かつ像面湾曲を補正する能力が高く、非使用時の光学全長が短いズームレンズ系、該ズームレンズ系を用いた撮像装置及び該撮像装置を備えたカメラを提供することを目的とする。

前記目的は、以下のズームレンズ系により達成される。すなわち本発明のズームレンズ系は、
物体の光学的な像を３倍以上に変倍可能に形成するためのズームレンズ系であって、
物体側から像側へと順に、負パワーの第１レンズ群と、正パワーの第２レンズ群と、正パワーの第３レンズ群とからなり、
広角端から望遠端へのズーミングに際し、前記第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が減少し、かつ第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が変化するように各レンズ群を光軸に沿ってそれぞれ移動させて変倍を行い、
前記第１レンズ群が、１枚の物体側レンズ素子と１枚の像側レンズ素子とで構成され、
前記第１レンズ群において、物体側レンズ素子が負パワーを有し、かつ像側レンズ素子が正パワーを有し、
前記第２レンズ群を構成する最物体側レンズ素子の物体側面が非球面であり、かつ該第２レンズ群が、物体側から像側へと順に、１枚の正レンズ素子と１組の接合レンズ素子と１枚の正レンズ素子とからなり、
以下の条件（１）：
１．５＜ｆ₂／ｆ_W＜２．８ ・・・（１）
（ただし、ω_W＞３６である）
（ここで、
ｆ₂：第２レンズ群の合成焦点距離、
ｆ_W：広角端における全系の焦点距離、
ω_W：広角端における半画角
である）
を満足することを特徴とする。

また前記目的は、以下の撮像装置により達成される。すなわち本発明の撮像装置は、
被写体の光学的な像を電気的な画像信号に変換して出力可能な撮像装置であって、
前記被写体の光学的な像を３倍以上に変倍可能に形成するズームレンズ系と、
前記ズームレンズ系が形成した被写体の光学的な像を、電気的な画像信号に変換する撮像素子とを備え、
前記ズームレンズ系が、被写体側である物体側から像側へと順に、負パワーの第１レンズ群と、正パワーの第２レンズ群と、正パワーの第３レンズ群とからなり、
広角端から望遠端へのズーミングに際し、前記第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が減少し、かつ第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が変化するように各レンズ群を光軸に沿ってそれぞれ移動させて変倍を行い、
前記第１レンズ群が、１枚の物体側レンズ素子と１枚の像側レンズ素子とで構成され、
前記第１レンズ群において、物体側レンズ素子が負パワーを有し、かつ像側レンズ素子が正パワーを有し、
前記第２レンズ群を構成する最物体側レンズ素子の物体側面が非球面であり、かつ該第２レンズ群が、物体側から像側へと順に、１枚の正レンズ素子と１組の接合レンズ素子と１枚の正レンズ素子とからなり、
以下の条件（１）：
１．５＜ｆ₂／ｆ_W＜２．８ ・・・（１）
（ただし、ω_W＞３６である）
（ここで、
ｆ₂：第２レンズ群の合成焦点距離、
ｆ_W：広角端における全系の焦点距離、
ω_W：広角端における半画角
である）
を満足することを特徴とする。

さらに前記目的は、以下のカメラにより達成される。すなわち本発明のカメラは、
被写体を撮影して、電気的な画像信号として出力可能なカメラであって、
前記被写体の光学的な像を３倍以上に変倍可能に形成するズームレンズ系と、該ズームレンズ系が形成した被写体の光学的な像を、電気的な画像信号に変換する撮像素子とを含む撮像装置を備え、
前記ズームレンズ系が、被写体側である物体側から像側へと順に、負パワーの第１レンズ群と、正パワーの第２レンズ群と、正パワーの第３レンズ群とからなり、
広角端から望遠端へのズーミングに際し、前記第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が減少し、かつ第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が変化するように各レンズ群を光軸に沿ってそれぞれ移動させて変倍を行い、
前記第１レンズ群が、１枚の物体側レンズ素子と１枚の像側レンズ素子とで構成され、
前記第１レンズ群において、物体側レンズ素子が負パワーを有し、かつ像側レンズ素子が正パワーを有し、
前記第２レンズ群を構成する最物体側レンズ素子の物体側面が非球面であり、かつ該第２レンズ群が、物体側から像側へと順に、１枚の正レンズ素子と１組の接合レンズ素子と１枚の正レンズ素子とからなり、
以下の条件（１）：
１．５＜ｆ₂／ｆ_W＜２．８ ・・・（１）
（ただし、ω_W＞３６である）
（ここで、
ｆ₂：第２レンズ群の合成焦点距離、
ｆ_W：広角端における全系の焦点距離、
ω_W：広角端における半画角
である）
を満足することを特徴とする。

本発明によれば、解像度が高いのは勿論のこと、３倍以上のズーム比を有し、かつ像面湾曲を良好に補正しつつ、第１レンズ群の厚みが小さく、非使用時の光学全長が短いズームレンズ系及び該ズームレンズ系を用いた撮像装置を提供することができる。さらに本発明によれば、かかる撮像装置を備えた小型で高性能のカメラを提供することができる。

（実施の形態１〜２及び参考の実施の形態１〜２）
図１は、参考の実施の形態１に係るズームレンズ系の構成図である。図３は、実施の形態１に係るズームレンズ系の構成図である。図５は、参考の実施の形態２に係るズームレンズ系の構成図である。図７は、実施の形態２に係るズームレンズ系の構成図である。各図は、いずれも無限遠合焦状態にあるズームレンズ系を表している。各図において、（ａ）は、広角端（最短焦点距離状態：焦点距離ｆ_W）のレンズ構成、（ｂ）は略中間位置（中間焦点距離状態：焦点距離ｆ_M＝√（ｆ_W＊ｆ_T））、（ｃ）は望遠端（最長焦点距離状態：焦点距離ｆ_T）をそれぞれ表している。

実施の形態１〜２及び参考の実施の形態１〜２に係るズームレンズ系は、いずれも物体側から像側へと順に、負パワーの第１レンズ群Ｇ１と、絞りＡと、正パワーの第２レンズ群Ｇ２と、正パワーの第３レンズ群Ｇ３とを備える。実施の形態１〜２及び参考の実施の形態１〜２に係るズームレンズ系は、広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群Ｇ１は像側に凸の軌跡を描いて移動し、第２レンズ群Ｇ２及び絞りＡは単調に物体側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は第２レンズ群Ｇ２との間隔を変化させて移動している。すなわち実施の形態１〜２及び参考の実施の形態１〜２に係るズームレンズ系は、広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が減少し、かつ第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が変化するように各レンズ群が光軸に沿ってそれぞれ移動している。なお、各図において、図中最も右側に記載された直線は、像面Ｓの位置を表し、その物体側には光学的ローパスフィルタや撮像素子のフェースプレート等と等価な平行平板Ｐを設けている。

図１に示すように、参考の実施の形態１に係るズームレンズ系において、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へと順に、負パワーを有し、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の物体側レンズ素子Ｌ１と、正パワーを有し、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の像側レンズ素子Ｌ２との２枚で構成される。これら物体側レンズ素子Ｌ１及び像側レンズ素子Ｌ２は、いずれもその像側面が非球面である。

また参考の実施の形態１に係るズームレンズ系において、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第３レンズ素子Ｌ３と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第４レンズ素子Ｌ４と、両凸形状の第５レンズ素子Ｌ５とで構成される。これらのうち、第３レンズ素子Ｌ３と第４レンズ素子Ｌ４とは互いに接合された正接合レンズ素子である。また第２レンズ群Ｇ２の最物体側レンズ素子である第３レンズ素子Ｌ３は、その物体側面が非球面である。

また参考の実施の形態１に係るズームレンズ系において、第３レンズ群Ｇ３は、像側に凸面を向けた正メニスカス形状の第６レンズ素子Ｌ６のみで構成される。この第６レンズ素子Ｌ６は、その像側面が非球面である。

参考の実施の形態１に係るズームレンズ系は、後に表１３に示すように、特に第１レンズ群Ｇ１を構成する像側レンズ素子Ｌ２の屈折率が高く、物体側レンズ素子Ｌ１において光線高が高い部分の厚みを容易に確保しつつも、レンズ中心の厚みを小さくすることができる。したがって、参考の実施の形態１に係るズームレンズ系は、非使用時における光学全長が短いものである。

図３に示すように、実施の形態１に係るズームレンズ系において、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へと順に、負パワーを有し、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の物体側レンズ素子Ｌ１と、正パワーを有し、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の像側レンズ素子Ｌ２との２枚で構成される。この物体側レンズ素子Ｌ１は、その像側面が非球面であり、像側レンズ素子Ｌ２は、その物体側面が非球面である。

また実施の形態１に係るズームレンズ系において、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第３レンズ素子Ｌ３と、両凸形状の第４レンズ素子Ｌ４と、両凹形状の第５レンズ素子Ｌ５と、両凸形状の第６レンズ素子Ｌ６とで構成される。これらのうち、第４レンズ素子Ｌ４と第５レンズ素子Ｌ５とは互いに接合された接合レンズ素子である。また第２レンズ群Ｇ２の最物体側レンズ素子である第３レンズ素子Ｌ３及び最像側レンズ素子である第６レンズ素子Ｌ６は、いずれもその物体側面が非球面である。

また実施の形態１に係るズームレンズ系において、第３レンズ群Ｇ３は、両凸形状の第７レンズ素子Ｌ７のみで構成される。この第７レンズ素子Ｌ７は、その物体側面が非球面である。

実施の形態１に係るズームレンズ系は、後に表１３に示すように、特に第１レンズ群Ｇ１を構成する像側レンズ素子Ｌ２の屈折率が高く、物体側レンズ素子Ｌ１において光線高が高い部分の厚みを容易に確保しつつも、レンズ中心の厚みを小さくすることができる。したがって、実施の形態１に係るズームレンズ系は、非使用時における光学全長が短いものである。

図５に示すように、参考の実施の形態２に係るズームレンズ系において、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へと順に、負パワーを有し、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の物体側レンズ素子Ｌ１と、正パワーを有し、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の像側レンズ素子Ｌ２との２枚で構成される。この物体側レンズ素子Ｌ１は、その像側面が非球面であり、像側レンズ素子Ｌ２は、その物体側面が非球面である。

また参考の実施の形態２に係るズームレンズ系において、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へと順に、両凸形状の第３レンズ素子Ｌ３と、両凹形状の第４レンズ素子Ｌ４と、両凸形状の第５レンズ素子Ｌ５とで構成される。これらのうち、第３レンズ素子Ｌ３と第４レンズ素子Ｌ４とは互いに接合された正接合レンズ素子である。また第２レンズ群Ｇ２の最物体側レンズ素子である第３レンズ素子Ｌ３及び最像側レンズ素子である第５レンズ素子Ｌ５は、いずれもその物体側面が非球面である。

また参考の実施の形態２に係るズームレンズ系において、第３レンズ群Ｇ３は、両凸形状の第６レンズ素子Ｌ６のみで構成される。この第６レンズ素子Ｌ６は、その両側面が非球面である。

参考の実施の形態２に係るズームレンズ系は、後に表１３に示すように、特に第１レンズ群Ｇ１を構成する像側レンズ素子Ｌ２の屈折率が高く、物体側レンズ素子Ｌ１において光線高が高い部分の厚みを容易に確保しつつも、レンズ中心の厚みを小さくすることができる。したがって、参考の実施の形態２に係るズームレンズ系は、非使用時における光学全長が短いものである。

図７に示すように、実施の形態２に係るズームレンズ系において、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へと順に、負パワーを有し、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の物体側レンズ素子Ｌ１と、正パワーを有し、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の像側レンズ素子Ｌ２との２枚で構成される。この物体側レンズ素子Ｌ１は、その像側面が非球面であり、像側レンズ素子Ｌ２は、その物体側面が非球面である。

また実施の形態２に係るズームレンズ系において、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へと順に、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第３レンズ素子Ｌ３と、両凸形状の第４レンズ素子Ｌ４と、両凹形状の第５レンズ素子Ｌ５と、両凸形状の第６レンズ素子Ｌ６とで構成される。これらのうち、第４レンズ素子Ｌ４と第５レンズ素子Ｌ５とは互いに接合された接合レンズ素子である。また第２レンズ群Ｇ２の最物体側レンズ素子である第３レンズ素子Ｌ３及び最像側レンズ素子である第６レンズ素子Ｌ６は、いずれもその物体側面が非球面である。

また実施の形態２に係るズームレンズ系において、第３レンズ群Ｇ３は、両凸形状の第７レンズ素子Ｌ７のみで構成される。この第７レンズ素子Ｌ７は、その両側面が非球面である。

実施の形態２に係るズームレンズ系は、後に表１３に示すように、特に第１レンズ群Ｇ１を構成する像側レンズ素子Ｌ２の屈折率が高く、物体側レンズ素子Ｌ１において光線高が高い部分の厚みを容易に確保しつつも、レンズ中心の厚みを小さくすることができる。したがって、実施の形態２に係るズームレンズ系は、非使用時における光学全長が短いものである。

このように実施の形態１〜２及び参考の実施の形態１〜２に係るズームレンズ系は、各レンズ群Ｇ１〜Ｇ３を所望のパワー配置にすることにより、優れた光学性能を保持しつつ、レンズ系全体の小型化を可能にしている。

特に、実施の形態１〜２に係るズームレンズ系では、第１レンズ群Ｇ１を、負パワーを有する１枚の物体側レンズ素子と正パワーを有する１枚の像側レンズ素子とから構成し、第２レンズ群Ｇ２を、１組の接合レンズ素子を物体側及び像側から各々１枚の正レンズ素子で挟んだ構成とし、第３レンズ群Ｇ３を１枚のレンズ素子から構成している。このように、実施の形態１〜２に係るズームレンズ系は、各レンズ群を構成しているレンズ素子の枚数が少なく、非使用時の光学全長が短いレンズ系となっている。

さらに、実施の形態１〜２及び参考の実施の形態１〜２に係るズームレンズ系では、第１レンズ群Ｇ１を構成する２枚の物体側レンズ素子及び像側レンズ素子が、いずれも非球面を有する。したがって、実施の形態１〜２及び参考の実施の形態１〜２に係るズームレンズ系は、特に像面湾曲の補正能力といった光学性能に優れる。

以下、例えば実施の形態１〜２に係るズームレンズ系のように、物体側から像側へと順に、負パワーの第１レンズ群と、正パワーの第２レンズ群と、正パワーの第３レンズ群とを備え、該第１レンズ群が、１枚の物体側レンズ素子と１枚の像側レンズ素子とで構成され、該物体側レンズ素子が負パワーを、像側レンズ素子が正パワーを有し、第２レンズ群を構成する最物体側レンズ素子の物体側面が非球面であり、該第２レンズ群が、物体側から像側へと順に、１枚の正レンズ素子と１組の接合レンズ素子と１枚の正レンズ素子とからなる、物体の光学的な像を３倍以上に変倍可能に形成するズームレンズ系が満足すべき条件を説明する。なお、各実施の形態に係るズームレンズ系において、複数の満足すべき条件が規定されるが、各条件すべてを満足するズームレンズ系の構成が最も望ましい。しかしながら、個別の条件を満足することにより、それぞれ対応する効果を奏するズームレンズ系を得ることが可能である。

例えば実施の形態１〜２に係るズームレンズ系のごときズームレンズ系は、以下の条件（１）を満足することを特徴とする。
１．５＜ｆ₂／ｆ_W＜２．８ ・・・（１）
（ただし、ω_W＞３６である）
ここで、
ｆ₂：第２レンズ群の合成焦点距離、
ｆ_W：広角端における全系の焦点距離、
ω_W：広角端における半画角
である。

前記条件（１）は、第２レンズ群の適正な焦点距離を規定する条件である。かかる条件（１）の下限を下回ると、第２レンズ群のパワーが小さくなり、３倍以上のズーム比を得るためには、第２レンズ群の移動距離を増やさなければならず、コンパクト化が困難になる。またかかる条件（１）の上限を上回ると、第２レンズ群のパワーが大きくなり、第１レンズ群及び第３レンズ群において、第２レンズ群で発生する収差を良好に補正することが困難になる。

なお、さらに以下の条件（１）’及び（１）’’の少なくとも１つを満足することにより、前記効果をさらに奏功させることができる。
２．０＜ｆ₂／ｆ_W ・・・（１）’
ｆ₂／ｆ_W＜２．７ ・・・（１）’’
（ただし、ω_W＞３６である）

また、例えば実施の形態１〜２に係るズームレンズ系のごときズームレンズ系は、以下の条件（２）、（３）、（４）、（５）及び（６）を満足することが好ましい。
ｎ１２＞１．９１ ・・・（２）
ν１２＜２９ ・・・（３）
ｎ１１＞１．５０ ・・・（４）
ν１１＞３５ ・・・（５）
ｎ１２−ｎ１１＞０．１０ ・・・（６）
ここで、
ｎ１２：第１レンズ群の像側レンズ素子の屈折率、
ν１２：第１レンズ群の像側レンズ素子のアッベ数
ｎ１１：第１レンズ群の物体側レンズ素子の屈折率、
ν１１：第１レンズ群の物体側レンズ素子のアッベ数
である。

前記条件（２）及び（３）は、第１レンズ群を構成する像側レンズ素子の屈折率及びアッベ数を規定する条件である。これら条件（２）及び（３）を満足することにより、該像側レンズ素子の中心厚みが小さくなり、さらに曲率、特に像側面の曲率を大きくとらなくとも広角端側の像面湾曲が抑制され、コバ厚の確保も容易となるので、第１レンズ群の厚みを小さくすることができる。したがって、ズームレンズ系全体の厚みも小さくなり、非使用時の光学全長を短くすることができる。

前記条件（４）及び（５）は、第１レンズ群を構成する物体側レンズ素子の屈折率及びアッベ数を規定する条件であり、条件（６）は、第１レンズ群が負パワーを有するマイナスリードであって、該第１レンズ群が負パワーを有する物体側レンズ素子及び正パワーを有する像側レンズ素子で構成されるズームレンズ系の色収差を良好に補正する条件である。これら条件（４）、（５）及び（６）を満足することにより、光線高が高くなるにつれてレンズ素子の光軸方向の厚みが大きくなり、さらに製造性を高めるために中心厚みを大きくすると第１レンズ群全体の厚みがより一層大きくなるといった恐れをなくし、しかも色収差を良好に補正することができる。

なお、さらに以下の条件（２）’、（３）’、（４）’、（５）’及び（６）’の少なくとも１つを満足することにより、前記効果をさらに奏功させることができる。特に以下の条件（２）’を満足する場合には、第１レンズ群の像側レンズ素子のＺ値（物体側面の曲率と像側面の曲率との差）を大きくとることができ、レンズの心出しがさらに容易になる。また特に以下の条件（３）’を満足する場合には、第１レンズ群で発生する色収差をさらに良好に補正することができる。また以下の条件（５）’’を満足することにより、第１レンズ群で発生する色収差をさらに良好に補正することができる。
ｎ１２＞１．９５ ・・・（２）’
ν１２＜２３ ・・・（３）’
ｎ１１＞１．７０ ・・・（４）’
ν１１＞３８ ・・・（５）’
４２＞ν１１ ・・・（５）’’
ｎ１２−ｎ１１＞０．１８ ・・・（６）’

また、例えば実施の形態１〜２に係るズームレンズ系のごときズームレンズ系は、以下の条件（７）を満足することが好ましい。
Ｔ１／ｄ１２＞２．０ ・・・（７）
ここで、
Ｔ１：第１レンズ群の中心厚み、
ｄ１２：第１レンズ群の物体側レンズ素子と像側レンズ素子との中心間隔
である。

前記条件（７）は、第１レンズ群の中心厚みを規定する条件である。かかる条件（７）を満足することにより、像面湾曲が良好に補正され、第１レンズ群の物体側レンズ素子のＺ値が大きくなりすぎるのを抑制することができ、像側レンズ素子のＺ値を大きく確保しつつ、第１レンズ群の厚みが大きくなりすぎて非使用時の光学全長が長くなる恐れをなくすことができる。

なお、さらに以下の条件（７）’を満足することにより、前記効果をさらに奏功させることができる。また以下の条件（７）’’を満足することにより、第１レンズ群の厚みが大きくなりすぎるのを防ぎ、非使用時におけるコンパクト化を追行することができる。
Ｔ１／ｄ１２＞２．３ ・・・（７）’
３．３＞Ｔ１／ｄ１２ ・・・（７）’’

また、例えば実施の形態１〜２に係るズームレンズ系のごときズームレンズ系は、以下の条件（８）を満足することが好ましい。
Ｔ２／Ｙ＞０．８ ・・・（８）
ここで、
Ｔ２：第２レンズ群の中心厚み、
Ｙ：最大像高
である。

前記条件（８）は、第２レンズ群の中心厚みを規定する条件である。かかる条件（８）を満足することにより、第２レンズ群の厚みが小さくなりすぎることによって良好な収差補正ができなくなるのを防ぐことができる。

なお、さらに以下の条件（８）’を満足することにより、前記効果をさらに奏功させることができる。また以下の条件（８）’’を満足することにより、第２レンズ群の厚みが大きくなりすぎて、非使用時の光学全長が長くなる恐れをなくすことができる。
Ｔ２／Ｙ＞０．８２ ・・・（８）’
１．２５＞Ｔ２／Ｙ ・・・（８）’’

なお、実施の形態１〜２及び参考の実施の形態１〜２に係るズームレンズ系を構成している各レンズ群は、入射光線を屈折により偏向させる屈折型レンズ素子（すなわち、異なる屈折率を有する媒質同士の界面で偏向が行われるタイプのレンズ素子）のみで構成されているが、これに限らない。例えば、回折により入射光線を偏向させる回折型レンズ素子、回折作用と屈折作用との組み合わせで入射光線を偏向させる屈折・回折ハイブリッド型レンズ素子、入射光線を媒質内の屈折率分布により偏向させる屈折率分布型レンズ素子等で、各レンズ群を構成してもよい。

また実施の形態１〜２及び参考の実施の形態１〜２に係るズームレンズ系において、反射面を光路中に配置することにより、ズームレンズ系の前、後又は途中で光路を折り曲げてもよい。折り曲げ位置は必要に応じて設定すればよく、光路の適正な折り曲げにより、カメラの見かけ上の薄型化を達成することが可能である。

さらに実施の形態１〜２及び参考の実施の形態１〜２に係るズームレンズ系では、第３レンズ群Ｇ３の最像側面と像面Ｓとの間に光学的ローパスフィルタを含む平行平板Ｐを配置する構成を示したが、このローパスフィルタとしては、所定の結晶軸方向が調整された水晶等を材料とする複屈折型ローパスフィルタや、必要とされる光学的な遮断周波数の特性を回折効果により達成する位相型ローパスフィルタ等が適用可能である。またかかる平行平板Ｐは必要に応じて配置すればよい。

以上説明したように、本発明によれば、３倍以上のズーム比を有し、かつ像面湾曲を良好に補正しつつ、第１レンズ群の厚みが小さく、非使用時の光学全長が短いズームレンズ系を得ることができる。

（実施の形態３）
図９は、実施の形態３に係る、カメラの一例であるデジタルスチルカメラの概略斜視図である。図９において、デジタルスチルカメラは、本体９０１と、ズームレンズ系及びＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を備えた撮像装置９０２と、光学式別体ファインダー９０３と、ストロボ９０４と、レリースボタン９０５とから構成され、撮像装置９０２のズームレンズ系として、実施の形態１に係るズームレンズ系が用いられている。

このように、デジタルスチルカメラに実施の形態１に係るズームレンズ系を用いることにより、薄型で携帯性に優れ、高性能なデジタルスチルカメラを提供することができる。なお、図９に示したデジタルスチルカメラには、実施の形態１に係るズームレンズ系の替わりに実施の形態２に係るズームレンズ系を用いてもよい。また、図９に示したデジタルスチルカメラの光学系は、動画像を対象とするデジタルビデオカメラに用いることもできる。この場合、静止画像だけでなく、解像度の高い動画像を撮影することができる。

また、以上説明した実施の形態１〜２に係るズームレンズ系と、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子とから構成される撮像装置を、携帯電話機器、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）、監視システムにおける監視カメラ、Ｗｅｂカメラ、車載カメラ等に適用することもできる。

以下に、実施の形態１〜２及び参考の実施の形態１〜２に係るズームレンズ系を具体的に実施した数値実施例及び数値参考例を説明する。なお、各数値実施例及び数値参考例において、表中の長さの単位はすべてｍｍであり、ｒは曲率半径、ｄは面間隔、ｎｄはｄ線における屈折率、νｄはｄ線におけるアッベ数を示す。また、各数値実施例及び数値参考例において、＊印を付した面は非球面であり、非球面のサグｚは次式で定義している。

ここで、ｈは光軸からの高さ、ｃは曲率、ｋはコーニック定数、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ及びＦはそれぞれ４次、６次、８次、１０次、１２次及び１４次の非球面係数である。

（参考例１）
参考例１のズームレンズ系は、図１に示した参考の実施の形態１に対応する。参考例１のズームレンズ系のレンズデータを表１に、撮影距離が∞の場合の、焦点距離ｆ、Ｆナンバー、画角２ω、光学全長Ｌ及び可変面間隔データｄ４、ｄ１０、ｄ１２を表２に、非球面データを表３に示す。

（実施例１）
実施例１のズームレンズ系は、図３に示した実施の形態１に対応する。実施例１のズームレンズ系のレンズデータを表４に、撮影距離が∞の場合の、焦点距離ｆ、Ｆナンバー、画角２ω、光学全長Ｌ及び可変面間隔データｄ４、ｄ１２、ｄ１４を表５に、非球面データを表６に示す。

（参考例２）
参考例２のズームレンズ系は、図５に示した参考の実施の形態２に対応する。参考例２のズームレンズ系のレンズデータを表７に、撮影距離が∞の場合の、焦点距離ｆ、Ｆナンバー、画角２ω、光学全長Ｌ及び可変面間隔データｄ４、ｄ１０、ｄ１２を表８に、非球面データを表９に示す。

（実施例２）
実施例２のズームレンズ系は、図７に示した実施の形態２に対応する。実施例２のズームレンズ系のレンズデータを表１０に、撮影距離が∞の場合の、焦点距離ｆ、Ｆナンバー、画角２ω、光学全長Ｌ及び可変面間隔データｄ４、ｄ１２、ｄ１４を表１１に、非球面データを表１２に示す。

以下の表１３に、実施例１〜２及び参考例１〜２における各条件の対応値を示す。

図２は、参考例１のズームレンズ系の縦収差図である。図４は、実施例１のズームレンズ系の縦収差図である。図６は、参考例２のズームレンズ系の縦収差図である。図８は、実施例２のズームレンズ系の縦収差図である。

各縦収差図において、（ａ）は広角端、（ｂ）は略中間位置、（ｃ）は望遠端における各収差を表す。各縦収差図は、左側から順に、球面収差、非点収差、歪曲収差、軸上色収差、倍率色収差を示す。球面収差図において、縦軸はＦナンバーを表し、実線はｄ線の特性である。非点収差図において、縦軸は半画角ωを表し、実線はサジタル平面（図中、ｓで示す）、破線はメリディオナル平面（図中、ｍで示す）の特性である。歪曲収差図において、縦軸は半画角ωを表す。軸上色収差図において、縦軸はＦナンバーを表し、実線はｄ線、短破線はＦ線、長破線はＣ線の特性である。倍率色収差図において、縦軸は半画角ωを表し、短破線はＦ線、長破線はＣ線の特性である。

図４及び８の各縦収差図から、実施例１〜２のズームレンズ系は、高解像度を実現するのに充分な収差補正能力を有していることがわかる。

本発明に係るズームレンズ系は、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話機器、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）、監視システムにおける監視カメラ、Ｗｅｂカメラ、車載カメラ等のカメラに適用可能であり、特にデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等の高画質が要求されるカメラに好適である。

参考の実施の形態１（参考例１）に係るズームレンズ系の構成図 参考例１のズームレンズ系の縦収差図 実施の形態１（実施例１）に係るズームレンズ系の構成図 実施例１のズームレンズ系の縦収差図 参考の実施の形態２（参考例２）に係るズームレンズ系の構成図 参考例２のズームレンズ系の縦収差図 実施の形態２（実施例２）に係るズームレンズ系の構成図 実施例２のズームレンズ系の縦収差図 実施の形態３に係るデジタルスチルカメラの概略構成図

Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｌ１ 物体側レンズ素子
Ｌ２ 像側レンズ素子
Ｌ３ 第３レンズ素子
Ｌ４ 第４レンズ素子
Ｌ５ 第５レンズ素子
Ｌ６ 第６レンズ素子
Ｌ７ 第７レンズ素子
Ａ 絞り
Ｐ 平行平板
Ｓ 像面
９０１ 本体
９０２ 撮像装置
９０３ 光学式別体ファインダー
９０４ ストロボ
９０５ レリースボタン

Claims (13)

1. 物体の光学的な像を３倍以上に変倍可能に形成するためのズームレンズ系であって、
   物体側から像側へと順に、負パワーの第１レンズ群と、正パワーの第２レンズ群と、正パワーの第３レンズ群とからなり、
   広角端から望遠端へのズーミングに際し、前記第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が減少し、かつ第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が変化するように各レンズ群を光軸に沿ってそれぞれ移動させて変倍を行い、
   前記第１レンズ群が、１枚の物体側レンズ素子と１枚の像側レンズ素子とで構成され、
   前記第１レンズ群において、物体側レンズ素子が負パワーを有し、かつ像側レンズ素子が正パワーを有し、
   前記第２レンズ群を構成する最物体側レンズ素子の物体側面が非球面であり、かつ該第２レンズ群が、物体側から像側へと順に、１枚の正レンズ素子と１組の接合レンズ素子と１枚の正レンズ素子とからなり、
   以下の条件（１）を満足することを特徴とする、ズームレンズ系：
   １．５＜ｆ₂／ｆ_W＜２．８ ・・・（１）
   （ただし、ω_W＞３６である）
   ここで、
   ｆ₂：第２レンズ群の合成焦点距離、
   ｆ_W：広角端における全系の焦点距離、
   ω_W：広角端における半画角
   である。
2. 以下の条件（２）、（３）、（４）、（５）及び（６）を満足する、請求項１に記載のズームレンズ系：
   ｎ１２＞１．９１ ・・・（２）
   ν１２＜２９ ・・・（３）
   ｎ１１＞１．５０ ・・・（４）
   ν１１＞３５ ・・・（５）
   ｎ１２−ｎ１１＞０．１０ ・・・（６）
   ここで、
   ｎ１２：第１レンズ群の像側レンズ素子の屈折率、
   ν１２：第１レンズ群の像側レンズ素子のアッベ数
   ｎ１１：第１レンズ群の物体側レンズ素子の屈折率、
   ν１１：第１レンズ群の物体側レンズ素子のアッベ数
   である。
3. 以下の条件（７）を満足する、請求項１に記載のズームレンズ系：
   Ｔ１／ｄ１２＞２．０ ・・・（７）
   ここで、
   Ｔ１：第１レンズ群の中心厚み、
   ｄ１２：第１レンズ群の物体側レンズ素子と像側レンズ素子との中心間隔
   である。
4. 以下の条件（８）を満足する、請求項１に記載のズームレンズ系：
   Ｔ２／Ｙ＞０．８ ・・・（８）
   ここで、
   Ｔ２：第２レンズ群の中心厚み、
   Ｙ：最大像高
   である。
5. 第３レンズ群が１枚のレンズ素子で構成される、請求項１に記載のズームレンズ系。
6. 被写体の光学的な像を電気的な画像信号に変換して出力可能な撮像装置であって、
   前記被写体の光学的な像を３倍以上に変倍可能に形成するズームレンズ系と、
   前記ズームレンズ系が形成した被写体の光学的な像を、電気的な画像信号に変換する撮像素子とを備え、
   前記ズームレンズ系が、被写体側である物体側から像側へと順に、負パワーの第１レンズ群と、正パワーの第２レンズ群と、正パワーの第３レンズ群とからなり、
   広角端から望遠端へのズーミングに際し、前記第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が減少し、かつ第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が変化するように各レンズ群を光軸に沿ってそれぞれ移動させて変倍を行い、
   前記第１レンズ群が、１枚の物体側レンズ素子と１枚の像側レンズ素子とで構成され、
   前記第１レンズ群において、物体側レンズ素子が負パワーを有し、かつ像側レンズ素子が正パワーを有し、
   前記第２レンズ群を構成する最物体側レンズ素子の物体側面が非球面であり、かつ該第２レンズ群が、物体側から像側へと順に、１枚の正レンズ素子と１組の接合レンズ素子と１枚の正レンズ素子とからなり、
   以下の条件（１）を満足することを特徴とする、撮像装置：
   １．５＜ｆ₂／ｆ_W＜２．８ ・・・（１）
   （ただし、ω_W＞３６である）
   ここで、
   ｆ₂：第２レンズ群の合成焦点距離、
   ｆ_W：広角端における全系の焦点距離、
   ω_W：広角端における半画角
   である。
7. ズームレンズ系が以下の条件（２）、（３）、（４）、（５）及び（６）を満足する、請求項６に記載の撮像装置：
   ｎ１２＞１．９１ ・・・（２）
   ν１２＜２９ ・・・（３）
   ｎ１１＞１．５０ ・・・（４）
   ν１１＞３５ ・・・（５）
   ｎ１２−ｎ１１＞０．１０ ・・・（６）
   ここで、
   ｎ１２：第１レンズ群の像側レンズ素子の屈折率、
   ν１２：第１レンズ群の像側レンズ素子のアッベ数
   ｎ１１：第１レンズ群の物体側レンズ素子の屈折率、
   ν１１：第１レンズ群の物体側レンズ素子のアッベ数
   である。
8. ズームレンズ系が以下の条件（７）を満足する、請求項６に記載の撮像装置：
   Ｔ１／ｄ１２＞２．０ ・・・（７）
   ここで、
   Ｔ１：第１レンズ群の中心厚み、
   ｄ１２：第１レンズ群の物体側レンズ素子と像側レンズ素子との中心間隔
   である。
9. ズームレンズ系が以下の条件（８）を満足する、請求項６に記載の撮像装置：
   Ｔ２／Ｙ＞０．８ ・・・（８）
   ここで、
   Ｔ２：第２レンズ群の中心厚み、
   Ｙ：最大像高
   である。
10. ズームレンズ系の第３レンズ群が１枚のレンズ素子で構成される、請求項６に記載の撮像装置。
11. 被写体を撮影して、電気的な画像信号として出力可能なカメラであって、
    前記被写体の光学的な像を３倍以上に変倍可能に形成するズームレンズ系と、該ズームレンズ系が形成した被写体の光学的な像を、電気的な画像信号に変換する撮像素子とを含む撮像装置を備え、
    前記ズームレンズ系が、被写体側である物体側から像側へと順に、負パワーの第１レンズ群と、正パワーの第２レンズ群と、正パワーの第３レンズ群とからなり、
    広角端から望遠端へのズーミングに際し、前記第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が減少し、かつ第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が変化するように各レンズ群を光軸に沿ってそれぞれ移動させて変倍を行い、
    前記第１レンズ群が、１枚の物体側レンズ素子と１枚の像側レンズ素子とで構成され、
    前記第１レンズ群において、物体側レンズ素子が負パワーを有し、かつ像側レンズ素子が正パワーを有し、
    前記第２レンズ群を構成する最物体側レンズ素子の物体側面が非球面であり、かつ該第２レンズ群が、物体側から像側へと順に、１枚の正レンズ素子と１組の接合レンズ素子と１枚の正レンズ素子とからなり、
    以下の条件（１）を満足することを特徴とする、カメラ：
    １．５＜ｆ₂／ｆ_W＜２．８ ・・・（１）
    （ただし、ω_W＞３６である）
    ここで、
    ｆ₂：第２レンズ群の合成焦点距離、
    ｆ_W：広角端における全系の焦点距離、
    ω_W：広角端における半画角
    である。
12. 被写体の静止画像を取得可能なデジタルスチルカメラである、請求項１１に記載のカメラ。
13. 被写体の動画像を取得可能なデジタルビデオカメラである、請求項１１に記載のカメラ。

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