JP5245738B2 - ズームレンズおよび光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、ズームレンズおよび光学機器に関する。

近年、固体撮像素子を用いたデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮影装置（カメラ）において、装置の高性能化、コンパクト化が急速に進行している。これらの撮影装置では、撮像用レンズとしてズームレンズが用いられることが一般的であり、ズームレンズによって、撮影者は撮影条件に最適な画角での撮影を手軽に行うことができる。現在、これらのズームレンズでは、レンズの広角化、高変倍化が強く求められている。例えば、広角端状態において７０〜８０度以上の画角を有し、かつ十分な望遠撮影が可能なズームレンズを達成した例が、特開２００６−２０８８９０号公報の実施例２に記載されている。
特開２００６−２０８８９０号公報

しかしながら、これら従来のズームレンズは、収差補正が不十分であり、良好な結像性能が得られないという問題があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、コンパクトで高い光学性能を有するズームレンズおよび光学機器を提供することを目的とする。

このような目的達成のため、本発明に係るズームレンズは、光軸に沿って物体側から順に並んだ、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とにより実質的に３個のレンズ群からなり、広角端状態から望遠端状態への変倍時に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔および前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が変化するように構成されたズームレンズにおいて、前記第１レンズ群は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、１枚の負レンズと、１枚の正レンズとからなり、前記ズームレンズの広角端状態における焦点距離をｆｗとし、広角端状態における前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との光軸上の間隔をＤｗ23とし、前記ズームレンズの望遠端状態における焦点距離をｆｔとし、前記ズームレンズの広角端状態における全長をＴＬｗとしたとき、次式
２．７０＜（ｆｔ²×Ｄｗ23）／（ｆｗ²×ＴＬｗ）＜４．０
の条件を満足している。

なお、上述のズームレンズにおいて、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１としたとき、次式
１．９＜ｆｔ／（−ｆ１）＜２．３
の条件を満足することが好ましい。

また、上述のズームレンズにおいて、前記ズームレンズの最大像高をＹmaxとしたとき、次式
１．７＜（ｆｗ×ＴＬｗ）／（ｆｔ×Ｙmax）＜２．０
の条件を満足することが好ましい。

また、上述のズームレンズにおいて、前記第２レンズ群においてｄ線に対する屈折率が最も高い負レンズの前記ｄ線に対する屈折率をＮｄｎとし、前記負レンズのアッベ数をνｄｎとしたとき、次式
３．１５＜Ｎｄｎ＋（０．０５×νｄｎ）＜３．６０
の条件を満足するとともに、次式
１．８＜Ｎｄｎ＜２．５
の条件を満足することが好ましい。

また、上述のズームレンズにおいて、前記第３レンズ群は１枚の正レンズからなり、前記正レンズにおける物体側のレンズ面の近軸曲率半径をＲａとし、前記正レンズにおける像側のレンズ面の近軸曲率半径をＲｂとしたとき、次式
−０．４＜（Ｒｂ＋Ｒａ）／（Ｒｂ−Ｒａ）＜１．０
の条件を満足することが好ましい。

また、上述のズームレンズにおいて、広角端状態から望遠端状態への変倍時に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が減少するとともに、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が増加するように、少なくとも前記第１レンズ群および前記第２レンズ群が移動することが好ましい。

また、上述のズームレンズにおいて、前記第１レンズ群において最も物体側に位置するレンズが物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有することが好ましい。

また、上述のズームレンズにおいて、前記第１レンズ群において最も物体側に位置するレンズが非球面を有することが好ましい。

また、上述のズームレンズにおいて、前記第２レンズ群は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、２枚の正レンズと、１枚の負レンズとを有することが好ましい。

また、上述のズームレンズにおいて、前記第２レンズ群には、光軸に沿って像側から順に、１枚の正レンズと、１枚の負レンズとが配置されることが好ましい。

また、上述のズームレンズにおいて、前記第２レンズ群は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、２枚の正レンズと、１枚の負レンズと、１枚の正レンズとからなることが好ましい。

また、上述のズームレンズにおいて、前記第２レンズ群において最も物体側に位置するレンズが非球面を有することが好ましい。

また、上述のズームレンズにおいて、広角端状態から望遠端状態への変倍時に、前記第３レンズ群が光軸上に固定されていることが好ましい。

また、本発明に係る光学機器は、物体の像を所定の面上に結像させるズームレンズを備えた光学機器において、前記ズームレンズが本発明に係るズームレンズであることを特徴とする。

本発明によれば、コンパクトで高い光学性能を得ることができる。

以下、本願の好ましい実施形態について図を参照しながら説明する。本願に係るズームレンズを備えたデジタルスチルカメラＣＡＭが図７に示されている。なお図７において、（ａ）はデジタルスチルカメラＣＡＭの正面図を、（ｂ）はデジタルスチルカメラＣＡＭの背面図を、（ｃ）は図７（ａ）中の矢印Ａ−Ａ′に沿った断面図をそれぞれ示す。

図７に示すデジタルスチルカメラＣＡＭは、不図示の電源釦を押すと、撮影レンズ（ＺＬ）の不図示のシャッタが開放されて、撮影レンズ（ＺＬ）で被写体（物体）からの光が集光され、像面Ｉに配置された撮像素子Ｃ（例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等）に結像される。撮像素子Ｃに結像された被写体像は、デジタルスチルカメラＣＡＭの背後に配置された液晶モニターＭに表示される。撮影者は、液晶モニターＭを見ながら被写体像の構図を決めた後、レリーズ釦Ｂ１を押し下げて被写体像を撮像素子Ｃで撮影し、不図示のメモリーに記録保存する。

撮影レンズは、後述の実施形態に係るズームレンズＺＬで構成されている。また、デジタルスチルカメラＣＡＭには、被写体が暗い場合に補助光を発光する補助光発光部Ｄ、撮影レンズ（ズームレンズＺＬ）を広角端状態（Ｗ）から望遠端状態（Ｔ）にズーミング（変倍）する際のワイド（Ｗ）−テレ（Ｔ）釦Ｂ２、およびデジタルスチルカメラＣＡＭの種々の条件設定等に使用するファンクション釦Ｂ３等が配置されている。

ズームレンズＺＬは、光軸に沿って物体側から順に並んだ、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とを有して構成される負先行型ズームレンズである。また、ズームレンズＺＬは、広角端状態から望遠端状態への変倍（ズーミング）の際、第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２がそれぞれ光軸に沿って移動することで（例えば、図１を参照）、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が減少するとともに、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が増加するようになっている。なお、ズームレンズＺＬと像面Ｉとの間には、ローパスフィルタや赤外カットフィルタ等から構成されるフィルタ群ＦＬが配設される。

また、第２レンズ群Ｇ２は変倍部かつマスターレンズ群であり、第１レンズ群Ｇ１はコンペンセータ群である。第３レンズ群Ｇ３は、ズームレンズ全系の射出瞳位置を撮像素子Ｃに対して最適化するとともに、第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２で補正しきれずに残った収差の補正を行う。

このような構成のズームレンズＺＬを用いて、広角化と高変倍化を同時に行うためには、種々の条件を満足する必要がある。特に、各レンズ群の構成、各レンズの屈折力、非球面レンズの位置等を適切に設定しなければ、良好な収差補正を行うことは困難である。一方、ズームレンズの実用的な観点から考えるならば、ズームレンズ全体の寸法も十分に小型化する必要がある。

そこで、ズームレンズＺＬの小型化と高性能化を達成するために、ズームレンズＺＬの広角端状態における焦点距離をｆｗとし、広角端状態における第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との光軸上の間隔をＤｗ23とし、ズームレンズＺＬの望遠端状態における焦点距離をｆｔとし、ズームレンズＺＬの広角端状態における全長をＴＬｗとしたとき、次の条件式（１）で表される条件を満足することが好ましい。このようにすれば、ズームレンズＺＬの全長を小さくすることができるとともに、各収差を良好に補正することができるため、コンパクトで高い光学性能を有するズームレンズＺＬおよび、これを備えた光学機器（デジタルスチルカメラＣＡＭ）を得ることが可能になる。

２．４＜（ｆｔ²×Ｄｗ23）／（ｆｗ²×ＴＬｗ）＜４．０ …（１）

条件式（１）は、ズーム比に対して適切な第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔を規定するための条件式である。条件式（１）の下限値を下回る条件である場合、広角端状態における像面湾曲の補正が困難となるため好ましくない。一方、条件式（１）の上限値を上回る条件である場合、望遠端状態における球面収差の補正が困難となるため好ましくない。

なお、条件式（１）の下限値を２．５５、または条件式（１）の上限値を３．８０とすることにより、本願の効果をより良好に発揮することができる。さらに、条件式（１）の下限値を２．７０、または条件式（１）の上限値を３．６０とすることにより、本願の効果を最大限に発揮することができる。

また、このようなズームレンズＺＬにおいて、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離をｆ１としたとき、次の条件式（２）で表される条件を満足することが好ましい。

１．９＜ｆｔ／（−ｆ１）＜２．３ …（２）

条件式（２）は、第１レンズ群Ｇ１の適切な屈折力を規定するための条件式である。条件式（２）の下限値を下回る条件である場合、広角端状態における前玉径が増大するとともに、広角端状態における歪曲収差、像面湾曲の補正が困難となるため好ましくない。一方、条件式（２）の上限値を上回る条件である場合、望遠端状態における球面収差の補正が困難となるため好ましくない。

なお、条件式（２）の下限値を１．９４、または条件式（２）の上限値を２．２３とすることにより、本願の効果をより良好に発揮することができる。さらに、条件式（２）の下限値を１．９８、または条件式（２）の上限値を２．１７とすることにより、本願の効果を最大限に発揮することができる。

また、このようなズームレンズＺＬにおいて、ズームレンズＺＬの最大像高をＹmaxとしたとき、次の条件式（３）で表される条件を満足することが好ましい。

１．７＜（ｆｗ×ＴＬｗ）／（ｆｔ×Ｙmax）＜２．０ …（３）

条件式（３）は、ズーム比に対して適切なズームレンズの全長を規定するための条件式である。条件式（３）の下限値を下回る条件である場合、望遠端状態における球面収差の補正が困難となるため好ましくない。一方、条件式（３）の上限値を上回る条件である場合、中間焦点距離状態におけるコマ収差の補正が困難となるため好ましくない。

なお、条件式（３）の下限値を１．７５、または条件式（３）の上限値を１．９５とすることにより、本願の効果をより良好に発揮することができる。さらに、条件式（３）の下限値を１．８０、または条件式（３）の上限値を１．９３とすることにより、本願の効果を最大限に発揮することができる。

また、このようなズームレンズＺＬにおいて、第２レンズ群Ｇ２においてｄ線に対する屈折率が最も高い負レンズのｄ線に対する屈折率をＮｄｎとし、当該負レンズのアッベ数をνｄｎとしたとき、次の条件式（４）および条件式（５）で表される条件を満足することが好ましい。

３．１５＜Ｎｄｎ＋（０．０５×νｄｎ）＜３．６０ …（４）
１．８＜Ｎｄｎ＜２．５ …（５）

条件式（４）は、望遠端状態における球面収差の波長による差を良好に補正するための条件式である。条件式（４）の下限値を下回る条件である場合、ｄ線に対して短波長側の球面収差が著しく補正不足となるため好ましくない。一方、条件式（４）の上限値を上回る条件である場合、ｄ線に対して短波長側の球面収差が著しく補正過剰となるため好ましくない。

また、条件式（５）は、第２レンズ群Ｇ２における負レンズの適切な屈折率を規定するための条件式である。条件式（５）の下限値を下回る条件である場合、広角端状態におけるサジタル像面湾曲の補正が困難となるため好ましくない。一方、条件式（５）の上限値を上回る条件である場合、ペッツバール和が著しく増大するため、中間焦点距離状態における像面湾曲の補正が困難となるため好ましくない。

なお、条件式（４）の下限値を３．２０、または条件式（４）の上限値を３．５５とすることにより、本願の効果をより良好に発揮することができる。さらに、条件式（４）の下限値を３．２５、または条件式（４）の上限値を３．５０とすることにより、本願の効果を最大限に発揮することができる。

また、条件式（５）の下限値を１．８５、または条件式（５）の上限値を２．３５とすることにより、本願の効果をより良好に発揮することができる。さらに、条件式（５）の下限値を１．９０、または条件式（５）の上限値を２．２０とすることにより、本願の効果を最大限に発揮することができる。

また、このようなズームレンズＺＬにおいて、第３レンズ群Ｇ３は１枚の正レンズからなり、当該正レンズにおける物体側のレンズ面の近軸曲率半径をＲａとし、当該正レンズにおける像側のレンズ面の近軸曲率半径をＲｂとしたとき、次の条件式（６）で表される条件を満足することが好ましい。

−０．４＜（Ｒｂ＋Ｒａ）／（Ｒｂ−Ｒａ）＜１．０ …（６）

条件式（６）は、第３レンズ群Ｇ３における正レンズの適切な形状を規定するための条件式である。条件式（６）の下限値を下回る条件である場合、広角端状態における歪曲収差と非点隔差を同時に補正することが困難となるため好ましくない。一方、条件式（６）の上限値を上回る条件である場合、広角端状態におけるコマ収差の補正が困難となるため好ましくない。

なお、条件式（６）の下限値を−０．２５、または条件式（６）の上限値を０．８とすることにより、本願の効果をより良好に発揮することができる。さらに、条件式（６）の下限値を−０．１、または条件式（６）の上限値を０．６とすることにより、本願の効果を最大限に発揮することができる。

また、このようなズームレンズＺＬにおいて、広角端状態から望遠端状態への変倍時に、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が減少するとともに、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が増加するように、少なくとも第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２が移動することが好ましい。

また、このようなズームレンズＺＬにおいて、第１レンズ群Ｇ１は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、１枚の負レンズと、１枚の正レンズとからなることが好ましい。第一レンズ群Ｇ１をこのような構成とすることにより、第１レンズ群Ｇ１の外径を小型化できるとともに、広角端状態における歪曲収差や非点隔差、望遠端状態における球面収差を良好に補正することができる。

また、このようなズームレンズＺＬにおいて、第１レンズ群Ｇ１において最も物体側に位置するレンズが非球面を有することが好ましい。第１レンズ群Ｇ１における最も物体側のレンズを非球面レンズとすることにより、広角端状態における歪曲収差やコマ収差、望遠端状態におけるコマ収差をより良好に補正することができる。

また、このようなズームレンズＺＬにおいて、第２レンズ群Ｇ２は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、２枚の正レンズと、１枚の負レンズとを有することが好ましい。このような構成とすることにより、第２レンズ群Ｇ２の主点を物体側に移動させることが可能となり、望遠端状態において第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とが接触することを回避できることに加え、球面収差を良好に補正することができる。

また、このようなズームレンズＺＬにおいて、第２レンズ群Ｇ２には、光軸に沿って像側から順に、１枚の正レンズと、１枚の負レンズとが配置されることが好ましい。このような構成とすることにより、広角端状態における像面湾曲を良好に補正することができる。

そのため、第２レンズ群Ｇ２は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、２枚の正レンズと、１枚の負レンズと、１枚の正レンズとからなるようにしてもよい。このような構成とすることにより、上述のように、望遠端状態において第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とが接触することを回避できることに加え、球面収差を良好に補正することができ、さらに、広角端状態における像面湾曲を良好に補正することができる。

また、このようなズームレンズＺＬにおいて、第２レンズ群Ｇ２において最も物体側に位置するレンズが非球面を有することが好ましい。第２レンズ群Ｇ２における最も物体側のレンズ面を非球面化することにより、球面収差をより良好に補正することができる。

また、このようなズームレンズＺＬにおいて、広角端状態から望遠端状態への変倍時に、第３レンズ群Ｇ３が光軸上に固定されていることが好ましい。第３レンズ群Ｇ３を固定とすることにより、望遠端状態における倍率色収差を良好に補正することができる。

なお、本実施形態の広角ズームレンズＺＬにおいて、無限遠物体から至近距離物体へのフォーカシングは、第１レンズ群Ｇ１あるいは第３レンズ群Ｇ３を物体側に繰り出すことによって行うことが可能である。しかしながら、第１レンズ群Ｇ１を繰り出す方法では、至近撮影時に画面周辺部の光量低下を招きやすいため、第３レンズ群Ｇ３を物体側に繰り出すことによって行うことがより望ましい。

ここで、上述のような構成のズームレンズＺＬの製造方法について、図８を参照しながら説明する。まず、円筒状の鏡筒内に、本実施形態の第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、および第３レンズ群Ｇ３を組み込む（ステップＳ１）。各レンズを鏡筒内に組み込む際、光軸に沿った順にレンズ群を１つずつ鏡筒内に組み込んでもよく、一部または全てのレンズ群を保持部材で一体保持してから鏡筒部材と組み立ててもよい。鏡筒内に各レンズ群を組み込んだ後、鏡筒内に各レンズ群が組み込まれた状態で物体の像が形成されるか、すなわち各レンズ群の中心が揃っているかを確認する（ステップＳ２）。そして、像が形成されるか確認した後、ズームレンズＺＬの各種動作を確認する（ステップＳ３）。

各種動作の一例としては、変倍を行うためのレンズ群（本実施形態では、第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２）が光軸方向に沿って移動する変倍動作、遠距離物体から近距離物体への合焦を行うレンズ群（本実施形態では、第３レンズ群Ｇ３）が光軸方向に沿って移動する合焦動作、少なくとも一部のレンズが光軸と直交方向の成分を持つように移動する手ブレ補正動作などが挙げられる。なお、本実施形態においては、広角端状態から望遠端状態への変倍の際、第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２がそれぞれ光軸に沿って移動することで、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が減少するとともに、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が増加するようになっている。また、各種動作の確認順番は任意である。このような製造方法によれば、コンパクトで高い光学性能を有するズームレンズＺＬを得ることができる。

（第１実施例）
以下、本願の各実施例を添付図面に基づいて説明する。まず、本願の第１実施例について図１〜図２および表１を用いて説明する。図１は、第１実施例に係るズームレンズの構成およびズーム軌道を示す図である。第１実施例に係るズームレンズＺＬは、前述したように、光軸に沿って物体側から順に並んだ、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とから構成される。そして、広角端状態から望遠端状態への変倍（ズーミング）の際、第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２がそれぞれ光軸に沿って移動することで、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が減少するとともに、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が増加するようになっている。このとき、第１レンズ群Ｇ１は一旦像側へ移動した後に物体側へ移動し、第２レンズ群Ｇ２は単調に物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３は固定となる。

第１レンズ群Ｇ１は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２とから構成され、負メニスカスレンズＬ１１における像側のレンズ面が非球面となっている。第２レンズ群Ｇ２は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２１と、両凸形状の正レンズＬ２２と、両凹形状の負レンズＬ２３と、両凸形状の正レンズＬ２４とから構成され、正メニスカスレンズＬ２１における物体側のレンズ面が非球面となっている。なお、両凸形状の正レンズＬ２２および両凹形状の負レンズＬ２３は、接合レンズであることが好ましい。第３レンズ群Ｇ３は、１枚の正レンズＬ３１から構成され、無限遠物体から有限距離物体へのフォーカシングは、第３レンズ群Ｇ３を光軸に沿って移動させることにより行う。

第２レンズ群Ｇ２の正メニスカスレンズＬ２１における光軸上の頂点より像側には、シート材やレンズ枠等から構成されるＦナンバー決定部材Ｓが設けられ、広角端状態から望遠端状態への変倍（ズーミング）の際、第２レンズ群Ｇ２と一体になって移動するようになっている。ズームレンズＺＬと像面Ｉとの間に配設されたフィルタ群ＦＬは、ローパスフィルタや赤外カットフィルタ等から構成されている。

以下に、表１〜表３を示すが、これらは第１〜第３実施例に係るズームレンズの諸元の値をそれぞれ掲げた表である。各表の［全体諸元］において、ｆは焦点距離を、ＦＮＯはＦナンバーを、２ωは画角（単位は「°」）を、Ｙmaxは最大像高をそれぞれ示す。また、［レンズデータ］において、面番号は物体側から数えたレンズ面の順番を、ｒはレンズ面の曲率半径を、ｄはレンズ面の光軸上の間隔を、ｎｄはｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を、νｄはｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数をそれぞれ示す。なお、面番号の右に付した*は、そのレンズ面が非球面であることを示す。また、空気の屈折率である「1.00000」の記載は省略し、曲率半径「∞」は平面を示している。

また、［非球面データ］において示す非球面係数は、光軸に垂直な方向の高さをｙとし、高さｙにおける各非球面の頂点の接平面から各非球面までの光軸に沿った距離（サグ量）をＳ（ｙ）とし、近軸曲率半径（基準球面の曲率半径）をＲとし、円錐定数をκとし、ｎ次（ｎ＝４，６，８，１０）の非球面係数をＡnとしたとき、次の条件式（７）で表される。なお、各実施例において、２次の非球面係数Ａ2は０であり、記載を省略している。また、［非球面データ］において、「E-n」は「×１０^−ｎ」を示す。

Ｓ（ｙ）＝（ｙ²／Ｒ）／｛１＋（１−κ×ｙ²／Ｒ²）^1/2｝
＋Ａ4×ｙ⁴＋Ａ6×ｙ⁶＋Ａ8×ｙ⁸＋Ａ10×ｙ¹⁰ …（７）

また、［可変間隔データ］において、ｄ４は第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２（Ｆナンバー決定部材Ｓ）との軸上空気間隔を、ｄ１２は第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との軸上空気間隔を、ｄ１４は第３レンズ群Ｇ３とフィルタ群ＦＬとの軸上空気間隔を、ｆは焦点距離を、ＴＬはレンズ全長を、Ｂｆはバックフォーカスをそれぞれ示す。これらの軸上空気間隔（ｄ４，ｄ１２，ｄ１４）、焦点距離ｆ、およびレンズ全長ＴＬ等は、ズーミングに際して変化する。なお、以下の全ての諸元値において掲載されている焦点距離ｆ、曲率半径ｒ、面間隔ｄ、その他長さの単位は一般に「ｍｍ」が使われるが、光学系は、比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。また、後述の第２〜第３実施例の諸元値においても、本実施例と同様の符号を用いる。

下の表１に、第１実施例における各諸元を示す。なお、表１における面番号１〜１８は、図１における面１〜１８と対応し、表１における群番号Ｇ１〜Ｇ３は、図１における各レンズ群Ｇ１〜Ｇ３と対応している。また、第１実施例において、第２面および第６面の各レンズ面は非球面形状に形成されている。

（表１）
［全体諸元］
ズーム比＝4.72
ｆ＝5.15〜24.30
ＦＮＯ＝2.74〜6.99
２ω＝77.14〜18.16
Ｙmax＝3.9
［レンズ諸元］
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
１ 35.1579 0.9500 1.84973 40.30
２* 4.8867 2.3000
３ 8.9145 1.5500 1.92286 20.88
４ 16.5874 （ｄ４）
５ ∞ -0.5000 Ｆナンバー決定部材Ｓ
６* 5.8500 1.4000 1.77377 47.18
７ 45.3904 0.1000
８ 5.2405 1.6000 1.71999 50.24
９ -113.6153 0.4000 2.00330 28.27
１０ 3.5525 0.5700
１１ 19.2838 1.1500 1.65844 50.88
１２ -20.0191 （ｄ１２）
１３ 19.0671 1.5000 1.60300 65.47
１４ -41.0965 （ｄ１４）
１５ ∞ 0.2100 1.51680 64.12
１６ ∞ 0.2900
１７ ∞ 0.5000 1.51680 64.12
１８ ∞ （Ｂｆ）
［非球面データ］
第２面
κ=0.1871,A4=2.54930E-04,A6=3.99050E-06,A8=-5.58790E-08,A10=7.87310E-10
第６面
κ=0.0734,A4=3.54380E-04,A6=3.04510E-06,A8=0.00000E+00,A10=0.00000E+00
［可変間隔データ］
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
無限遠合焦時 無限遠合焦時 無限遠合焦時
ｆ＝ 5.15 11.20 24.30
ｄ４＝ 15.3894 5.3891 0.8000
ｄ１２＝ 5.0523 11.3904 25.1141
ｄ１４＝ 2.2303 2.2303 2.2303
Ｂｆ＝ 0.6000 0.6000 0.6000
ＴＬ＝ 35.2920 31.6297 40.7643
［ズームレンズ群データ］
群番号 群初面 群焦点距離
Ｇ１ １ -11.84
Ｇ２ ６ 9.99
Ｇ３ １３ 21.80
［条件対応値］
条件式（１）（ｆｔ²×Ｄｗ23）／（ｆｗ²×ＴＬｗ）＝3.1872
条件式（２）ｆｔ／（−ｆ１）＝2.0526
条件式（３）（ｆｗ×ＴＬｗ）／（ｆｔ×Ｙmax）＝1.9178
条件式（４）Ｎｄｎ＋（０．０５×νｄｎ）＝3.417
条件式（５）Ｎｄｎ＝2.003
条件式（６）（Ｒｂ＋Ｒａ）／（Ｒｂ−Ｒａ）＝0.3662

このように本実施例では、上記条件式（１）〜（６）が全て満たされていることが分かる。

図２（ａ）〜（ｃ）は、第１実施例に係るズームレンズＺＬの諸収差図である。すなわち、図２（ａ）は広角端状態（ｆ＝５．１５ｍｍ）における無限遠合焦時の諸収差図であり、図２（ｂ）は中間焦点距離状態（ｆ＝１１．２０ｍｍ）における無限遠合焦時の諸収差図であり、図２（ｃ）は望遠端状態（ｆ＝２４．３０ｍｍ）における無限遠合焦時の諸収差図である。各収差図において、ＦＮＯはＦナンバーを、Ａは各像高に対する半画角をそれぞれ示す。また、各収差図において、ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）、ｇはｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）における収差をそれぞれ示す。また、非点収差を示す収差図において、実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示している。

そして、各収差図より、第１実施例では、広角端状態から望遠端状態にわたっての各焦点距離状態において諸収差が良好に補正され、優れた光学性能を有していることがわかる。その結果、第１実施例のズームレンズＺＬを搭載することにより、デジタルスチルカメラ１においても、優れた光学性能を確保することができる。

（第２実施例）
以下、本願の第２実施例について図３〜図４および表２を用いて説明する。図３は、第２実施例に係るズームレンズの構成およびズーム軌道を示す図である。なお、第２実施例のズームレンズは、非球面の位置を除いて第１実施例のズームレンズと同様の構成であり、各部に第１実施例の場合と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。なお、第２実施例において、第１レンズ群Ｇ１の負メニスカスレンズＬ１１における両側のレンズ面が非球面となっており、第２レンズ群Ｇ２の正メニスカスレンズＬ２１における物体側のレンズ面が非球面となっている。

下の表２に、第２実施例における各諸元を示す。なお、表２における面番号１〜１８は、図３における面１〜１８と対応し、表２における群番号Ｇ１〜Ｇ３は、図３における各レンズ群Ｇ１〜Ｇ３と対応している。また、第２実施例において、第１面、第２面、および第６面の各レンズ面は非球面形状に形成されている。

（表２）
［全体諸元］
ズーム比＝4.72
ｆ＝5.15〜24.30
ＦＮＯ＝2.70〜6.96
２ω＝77.14〜18.16
Ｙmax＝3.9
［レンズ諸元］
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
１* 27.8720 0.9500 1.88300 40.77
２* 4.7990 2.3000
３ 8.6689 1.5000 2.00170 20.65
４ 14.5829 （ｄ４）
５ ∞ -0.5000 Ｆナンバー決定部材Ｓ
６* 6.1113 1.3500 1.77377 47.18
７ 45.9826 0.1000
８ 5.0297 1.7000 1.71999 50.24
９ -60.1923 0.4000 2.00330 28.27
１０ 3.5398 0.5700
１１ 17.9856 1.1500 1.65844 50.88
１２ -18.6844 （ｄ１２）
１３ 19.3972 1.5000 1.60300 65.47
１４ -40.7488 （ｄ１４）
１５ ∞ 0.2100 1.51680 64.12
１６ ∞ 0.2900
１７ ∞ 0.5000 1.51680 64.12
１８ ∞ （Ｂｆ）
［非球面データ］
第１面
κ=-2.0543,A4=-1.02800E-05,A6=2.65770E-07,A8=0.00000E+00,A10=0.00000E+00
第２面
κ=0.1671,A4=2.87890E-04,A6=5.79920E-06,A8=-1.23600E-07,A10=2.97850E-09
第６面
κ=0.1791,A4=2.76980E-04,A6=2.30580E-06,A8=0.00000E+00,A10=0.00000E+00
［可変間隔データ］
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
無限遠合焦時 無限遠合焦時 無限遠合焦時
ｆ＝ 5.15 11.20 24.30
ｄ４＝ 14.6119 5.1445 0.8000
ｄ１２＝ 4.8040 11.1758 24.9728
ｄ１４＝ 2.2919 2.2919 2.2919
Ｂｆ＝ 0.6000 0.6000 0.6000
ＴＬ＝ 34.3278 31.2323 40.6846
［ズームレンズ群データ］
群番号 群初面 群焦点距離
Ｇ１ １ -11.50
Ｇ２ ６ 9.75
Ｇ３ １３ 22.00
［条件対応値］
条件式（１）（ｆｔ²×Ｄｗ23）／（ｆｗ²×ＴＬｗ）＝3.1157
条件式（２）ｆｔ／（−ｆ１）＝2.1130
条件式（３）（ｆｗ×ＴＬｗ）／（ｆｔ×Ｙmax）＝1.8654
条件式（４）Ｎｄｎ＋（０．０５×νｄｎ）＝3.417
条件式（５）Ｎｄｎ＝2.003
条件式（６）（Ｒｂ＋Ｒａ）／（Ｒｂ−Ｒａ）＝0.3550

このように本実施例では、上記条件式（１）〜（６）が全て満たされていることが分かる。

図４（ａ）〜（ｃ）は、第２実施例に係るズームレンズＺＬの諸収差図である。すなわち、図４（ａ）は広角端状態（ｆ＝５．１５ｍｍ）における無限遠合焦時の諸収差図であり、図４（ｂ）は中間焦点距離状態（ｆ＝１１．２０ｍｍ）における無限遠合焦時の諸収差図であり、図４（ｃ）は望遠端状態（ｆ＝２４．３０ｍｍ）における無限遠合焦時の諸収差図である。そして、各収差図より、第２実施例では、広角端状態から望遠端状態にわたっての各焦点距離状態において諸収差が良好に補正され、優れた光学性能を有していることがわかる。その結果、第２実施例のズームレンズＺＬを搭載することにより、デジタルスチルカメラ１においても、優れた光学性能を確保することができる。

（第３実施例）
以下、本発明の第３実施例について図５〜図６および表３を用いて説明する。図５は、第３実施例に係るズームレンズの構成およびズーム軌道を示す図である。なお、第３実施例のズームレンズは、非球面の位置を除いて第１実施例のズームレンズと同様の構成であり、各部に第１実施例の場合と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。なお、第３実施例において、第１レンズ群Ｇ１の負メニスカスレンズＬ１１における両側のレンズ面が非球面となっており、第２レンズ群Ｇ２の正メニスカスレンズＬ２１における物体側のレンズ面が非球面となっている。

下の表３に、第３実施例における各諸元を示す。なお、表３における面番号１〜１８は、図５における面１〜１８と対応し、表３における群番号Ｇ１〜Ｇ３は、図５における各レンズ群Ｇ１〜Ｇ３と対応している。また、第３実施例において、第１面、第２面、および第６面の各レンズ面は非球面形状に形成されている。

（表３）
［全体諸元］
ズーム比＝4.72
ｆ＝5.15〜24.30
ＦＮＯ＝2.70〜6.99
２ω＝78.36〜18.30
Ｙmax＝3.9
［レンズ諸元］
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
１* 23.3678 0.9500 1.88300 40.77
２* 4.7898 2.3000
３ 8.9009 1.5000 2.00170 20.65
４ 14.7464 （ｄ４）
５ ∞ -0.5000 Ｆナンバー決定部材Ｓ
６* 5.7361 1.4500 1.77377 47.18
７ 443.6780 0.1000
８ 5.0767 1.5500 1.69350 53.22
９ -74.6228 0.4000 2.00330 28.27
１０ 3.4025 0.5700
１１ 22.3949 1.1000 1.63930 44.89
１２ -22.5014 （ｄ１２）
１３ 28.0674 1.5500 1.61800 63.38
１４ -23.7357 （ｄ１４）
１５ ∞ 0.2100 1.51680 64.12
１６ ∞ 0.2900
１７ ∞ 0.5000 1.51680 64.12
１８ ∞ （Ｂｆ）
［非球面データ］
第１面
κ=-99.0000,A4=2.90520E-05,A6=6.39520E-06,A8=-1.40940E-07,A10=9.87060E-10
第２面
κ=-2.1845,A4=1.86910E-03,A6=-2.40760E-05,A8=8.48860E-07,A10=-1.21150E-08
第６面
κ=-1.2760,A4=1.19920E-03,A6=-1.13680E-05,A8=0.00000E+00,A10=0.00000E+00
［可変間隔データ］
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
無限遠合焦時 無限遠合焦時 無限遠合焦時
ｆ＝ 5.15 11.20 24.30
ｄ４＝ 14.6976 5.1715 0.8000
ｄ１２＝ 4.1576 10.2330 23.3880
ｄ１４＝ 2.3545 2.3545 2.3545
Ｂｆ＝ 0.6000 0.6000 0.6000
ＴＬ＝ 33.7797 30.3290 39.1125
［ズームレンズ群データ］
群番号 群初面 群焦点距離
Ｇ１ １ -11.85
Ｇ２ ６ 9.55
Ｇ３ １３ 21.05
［条件対応値］
条件式（１）（ｆｔ²×Ｄｗ23）／（ｆｗ²×ＴＬｗ）＝2.7400
条件式（２）ｆｔ／（−ｆ１）＝2.0506
条件式（３）（ｆｗ×ＴＬｗ）／（ｆｔ×Ｙmax）＝1.8358
条件式（４）Ｎｄｎ＋（０．０５×νｄｎ）＝3.417
条件式（５）Ｎｄｎ＝2.003
条件式（６）（Ｒｂ＋Ｒａ）／（Ｒｂ−Ｒａ）＝-0.0836

このように本実施例では、上記条件式（１）〜（６）が全て満たされていることが分かる。

図６（ａ）〜（ｃ）は、第３実施例に係るズームレンズＺＬの諸収差図である。すなわち、図６（ａ）は広角端状態（ｆ＝５．１５ｍｍ）における無限遠合焦時の諸収差図であり、図６（ｂ）は中間焦点距離状態（ｆ＝１１．２０ｍｍ）における無限遠合焦時の諸収差図であり、図６（ｃ）は望遠端状態（ｆ＝２４．３０ｍｍ）における無限遠合焦時の諸収差図である。そして、各収差図より、第３実施例では、広角端状態から望遠端状態にわたっての各焦点距離状態において諸収差が良好に補正され、優れた光学性能を有していることがわかる。その結果、第３実施例のズームレンズＺＬを搭載することにより、デジタルスチルカメラ１においても、優れた光学性能を確保することができる。

以上、各実施例によれば、沈胴時の厚みを小さくしつつ、変倍比が５倍程度の優れた光学性能を有する広角のズームレンズおよび光学機器（デジタルスチルカメラ）を実現することができる。

なお、上述の実施形態において、以下に記載の内容は、光学性能を損なわない範囲で適宜採用可能である。

上述の各実施例において、ズームレンズとして３群構成を示したが、４群、５群等の他の群構成にも適用可能である。また、最も物体側にレンズまたはレンズ群を追加した構成や、最も像側にレンズまたはレンズ群を追加した構成でも構わない。また、レンズ群とは、変倍時に変化する空気間隔で分離された、少なくとも１枚のレンズを有する部分を示す。

また、単独または複数のレンズ群、または部分レンズ群を光軸方向に移動させて、無限遠物体から近距離物体への合焦を行う合焦レンズ群としてもよい。この合焦レンズ群は、オートフォーカスにも適用することができ、オートフォーカス用の（超音波モーター等を用いた）モーター駆動にも適している。特に、第３レンズ群を合焦レンズ群とするのが好ましい。

また、レンズ群または部分レンズ群を光軸に垂直な方向の成分を持つように移動させ、または、光軸を含む面内方向に回転移動（揺動）させて、手ブレによって生じる像ブレを補正する防振レンズ群としてもよい。特に、第２レンズ群の少なくとも一部を防振レンズ群とするのが好ましい。

また、レンズ面は、球面または平面で形成されても、非球面で形成されても構わない。レンズ面が球面または平面の場合、レンズ加工および組立調整が容易になり、加工および組立調整の誤差による光学性能の劣化を防げるので好ましい。また、像面がずれた場合でも描写性能の劣化が少ないので好ましい。レンズ面が非球面の場合、非球面は、研削加工による非球面、ガラスを型で非球面形状に形成したガラスモールド非球面、ガラスの表面に樹脂を非球面形状に形成した複合型非球面のいずれの非球面でも構わない。また、レンズ面は回折面としてもよく、レンズを屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮレンズ）あるいはプラスチックレンズとしてもよい。

また、開口絞りは第２レンズ群近傍に配置されるのが好ましいが、開口絞りとしての部材を設けずに、レンズの枠でその役割を代用してもよい。

また、各レンズ面には、フレアやゴーストを軽減し高コントラストの高い光学性能を達成するために、広い波長域で高い透過率を有する反射防止膜を施してもよい。

また、本実施形態のズームレンズＺＬは、変倍比が４．５〜６．０程度である。

また、第１レンズ群Ｇ１は、正レンズ成分を１つと、負レンズ成分を１つ少なくとも有するのが好ましい。このとき、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、負レンズ成分と、正レンズ成分とを配置するのが好ましい。また、第２レンズ群Ｇ２は、正レンズ成分を２つと、負レンズ成分を１つ少なくとも有するのが好ましい。このとき、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、２つの正レンズ成分と、１つの負レンズ成分とを配置するか、または、２つの正レンズ成分と、１つの負レンズ成分と、１つの正レンズ成分とを配置するのが好ましい。また、第３レンズ群Ｇ３は、１つの正レンズ成分を少なくとも有するのが好ましい。

第１実施例に係るズームレンズの構成およびズーム軌道を示す図である。 （ａ）は第１実施例での広角端状態における無限遠合焦時の諸収差図であり、（ｂ）は中間焦点距離状態における無限遠合焦時の諸収差図であり、（ｃ）は望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図である。 第２実施例に係るズームレンズの構成およびズーム軌道を示す図である。 （ａ）は第２実施例での広角端状態における無限遠合焦時の諸収差図であり、（ｂ）は中間焦点距離状態における無限遠合焦時の諸収差図であり、（ｃ）は望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図である。 第３実施例に係るズームレンズの構成およびズーム軌道を示す図である。 （ａ）は第３実施例での広角端状態における無限遠合焦時の諸収差図であり、（ｂ）は中間焦点距離状態における無限遠合焦時の諸収差図であり、（ｃ）は望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図である。 （ａ）はデジタルスチルカメラの正面図であり、（ｂ）デジタルスチルカメラの背面図であり、（ｃ）は図７（ａ）中の矢印Ａ−Ａ′に沿った断面図である。 ズームレンズの製造方法を示すフローチャートである。

符号の説明

ＣＡＭ デジタルスチルカメラ（光学機器）
ＺＬ ズームレンズ
Ｇ１ 第１レンズ群 Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｓ Ｆナンバー決定部材 Ｉ 像面
Ｌ１１ 負メニスカスレンズ（負レンズ） Ｌ１２ 正メニスカスレンズ（正レンズ）
Ｌ２１ 正メニスカスレンズ（正レンズ） Ｌ２２ 正レンズ
Ｌ２３ 負レンズ Ｌ２４ 正レンズ
Ｌ３１ 正レンズ

Claims (14)

1. 光軸に沿って物体側から順に並んだ、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とにより実質的に３個のレンズ群からなり、広角端状態から望遠端状態への変倍時に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔および前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が変化するように構成されたズームレンズにおいて、
   前記第１レンズ群は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、１枚の負レンズと、１枚の正レンズとからなり、
   前記ズームレンズの広角端状態における焦点距離をｆｗとし、広角端状態における前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との光軸上の間隔をＤｗ23とし、前記ズームレンズの望遠端状態における焦点距離をｆｔとし、前記ズームレンズの広角端状態における全長をＴＬｗとしたとき、次式
   ２．７０＜（ｆｔ²×Ｄｗ23）／（ｆｗ²×ＴＬｗ）＜４．０
   の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
2. 前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１としたとき、次式
   １．９＜ｆｔ／（−ｆ１）＜２．３
   の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. 前記ズームレンズの最大像高をＹmaxとしたとき、次式
   １．７＜（ｆｗ×ＴＬｗ）／（ｆｔ×Ｙmax）＜２．０
   の条件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。
4. 前記第２レンズ群においてｄ線に対する屈折率が最も高い負レンズの前記ｄ線に対する屈折率をＮｄｎとし、前記負レンズのアッベ数をνｄｎとしたとき、次式
   ３．１５＜Ｎｄｎ＋（０．０５×νｄｎ）＜３．６０
   の条件を満足するとともに、次式
   １．８＜Ｎｄｎ＜２．５
   の条件を満足することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のズームレンズ。
5. 前記第３レンズ群は１枚の正レンズからなり、前記正レンズにおける物体側のレンズ面の近軸曲率半径をＲａとし、前記正レンズにおける像側のレンズ面の近軸曲率半径をＲｂとしたとき、次式
   −０．４＜（Ｒｂ＋Ｒａ）／（Ｒｂ−Ｒａ）＜１．０
   の条件を満足することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のズームレンズ。
6. 広角端状態から望遠端状態への変倍時に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が減少するとともに、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が増加するように、少なくとも前記第１レンズ群および前記第２レンズ群が移動することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のズームレンズ。
7. 前記第１レンズ群において最も物体側に位置するレンズが物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のズームレンズ。
8. 前記第１レンズ群において最も物体側に位置するレンズが非球面を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のズームレンズ。
9. 前記第２レンズ群は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、２枚の正レンズと、１枚の負レンズとを有することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のズームレンズ。
10. 前記第２レンズ群には、光軸に沿って像側から順に、１枚の正レンズと、１枚の負レンズとが配置されることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のズームレンズ。
11. 前記第２レンズ群は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、２枚の正レンズと、１枚の負レンズと、１枚の正レンズとからなることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のズームレンズ。
12. 前記第２レンズ群において最も物体側に位置するレンズが非球面を有することを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載のズームレンズ。
13. 広角端状態から望遠端状態への変倍時に、前記第３レンズ群が光軸上に固定されていることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載のズームレンズ。
14. 物体の像を所定の面上に結像させるズームレンズを備えた光学機器において、
    前記ズームレンズが請求項１から１３のいずれか一項に記載のズームレンズであることを特徴とする光学機器。

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