JP5347337B2

JP5347337B2 - ズームレンズ及び撮像装置

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Publication number: JP5347337B2
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Inventors: 康山本
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Description

本発明はズームレンズ及び撮像装置に関するものであり、例えば被写体の映像を撮像素子で取り込むためのオプティカルユニット等に用いられるズームレンズと、それを備えた撮像装置(特にデジタルカメラ，パーソナルコンピュータ，モバイルコンピュータ，携帯電話，情報携帯端末等に内蔵又は外付けされるカメラの主たる構成要素である撮像装置)に関するものである。

近年、デジタルカメラが急速に普及し、単に画像をコンピュータに取り込むための手段にとどまらず、従来の銀塩カメラと同様に写真を残すための道具として広く用いられるようになってきている。また、撮像素子の小型化に伴ってカメラユニットの小型化も進展し、携帯電話等へのマイクロカメラユニットの搭載が一般的になっている。そして、写真を残す目的等から、撮像光学系の仕様としては高画素化への対応やズーム領域の拡大といった要求が高くなっている。

これらの要求を満足する手段の１つとして、物体側より順に、負のパワーを有する第１レンズ群と、負のパワーを有する第２レンズ群と、正のパワーを有する第３レンズ群と、を配置して小型化を図ったズームレンズが、特許文献１〜３で提案されている。
特開２００１−３４３５８８号公報特開２００４−３４８０８２号公報特開２００５−２６６１７５号公報

特許文献１及び３で提案されているズームレンズは、比較的広い画角を変倍領域に含み、変倍比３倍程度を有している。また、特許文献２で提案されているズームレンズは、比較的少ない枚数で２倍程度の変倍比を達成している。しかし、いずれにも光学系のサイズが比較的大きいという問題がある。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、小型化を達成しつつ３倍程度の変倍比を有するズームレンズと、それを備えた撮像装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、第１の発明のズームレンズは、物体側から順に、負の光学的パワーを有する第１レンズ群と、負の光学的パワーを有する第２レンズ群と、正の光学的パワーを有する第３レンズ群と、を含み、複数のレンズ群が光軸に沿って移動し、各レンズ群間隔を変化させることによりズーミングを行うズームレンズであって、広角端から望遠端へのズーミングにおいて、前記第１レンズ群が位置固定であり、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群とが第２，第３レンズ群間隔を減少させるように移動し、前記第３レンズ群が、物体側から順に、正の光学的パワーを有する単レンズと、負の光学的パワーを有する単レンズと、正の光学的パワーを有する単レンズと、の３枚で構成されており、前記第３レンズ群を構成している３枚の単レンズを、物体側から順に、第３１レンズ、第３２レンズ、第３３レンズとするとき、以下の条件式(1)を満たすことを特徴とする。
0.35＜L3／f3＜1.5 …(1)
ただし、
L3：第３２レンズと第３３レンズとの間の軸上空気間隔、
f3：第３レンズ群の焦点距離、
である。

第２の発明のズームレンズは、上記第１の発明において、以下の条件式(2)を満たすことを特徴とする。
0.5＜f3／fw＜1.5 …(2)
ただし、
f3：第３レンズ群の焦点距離、
fw：広角端における全系の焦点距離、
である。

第３の発明のズームレンズは、上記第１又は第２の発明において、以下の条件式(3)を満たすことを特徴とする。
3＜f33／f3＜15 …(3)
ただし、
f33：第３３レンズの焦点距離、
f3：第３レンズ群の焦点距離、
である。

第４の発明のズームレンズは、上記第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記第３３レンズが非球面を少なくとも１面有することを特徴とする。

第５の発明のズームレンズは、上記第１〜第４のいずれか１つの発明において、以下の条件式(5)を満たすことを特徴とする。
0.2＜(CR1−CR2)／(CR1＋CR2)＜1.8 …(5)
ただし、
CR1：第３２レンズの物体側面の曲率半径、
CR2：第３２レンズの像側面の曲率半径、
である。

第６の発明のズームレンズは、上記第１〜第５のいずれか１つの発明において、以下の条件式(6)を満たすことを特徴とする。
-3.7＜f1／fw＜-2 …(6)
ただし、
f1：第１レンズ群の焦点距離、
fw：広角端における全系の焦点距離、
である。

第７の発明のズームレンズは、上記第１〜第６のいずれか１つの発明において、以下の条件式(7)を満たすことを特徴とする。
0.5＜f1／f2＜1.5 …(7)
ただし、
f1：第１レンズ群の焦点距離、
f2：第２レンズ群の焦点距離、
である。

第８の発明のズームレンズは、上記第１〜第７のいずれか１つの発明において、さらに前記第３レンズ群内に光量調整装置を有することを特徴とする。

第９の発明の撮像装置は、上記第１〜第８のいずれか１つの発明に係るズームレンズと、受光面上に形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備え、前記撮像素子の受光面上に被写体の光学像が形成されるように前記ズームレンズが設けられていることを特徴とする。

本発明で規定される特性を保持することによって、非点収差と球面収差が良好に補正された３倍程度の変倍比を有する小型で高性能のズームレンズと、それを備えた撮像装置を実現することができる。そして、本発明に係る撮像装置をデジタルカメラ等のデジタル機器に用いることによって、デジタル機器の薄型・軽量・コンパクト化，低コスト化，高性能化，高機能化等に寄与することができる。

以下、本発明に係るズームレンズ，撮像装置等を、図面を参照しつつ説明する。本発明に係るズームレンズは、物体側から順に、負の光学的パワーを有する第１レンズ群と、負の光学的パワーを有する第２レンズ群と、正の光学的パワーを有する第３レンズ群と、を含むズームレンズであって、前記第１レンズ群がズーミング中に位置固定であり、前記第３レンズ群が、物体側から順に、正の光学的パワーを有する単レンズと、負の光学的パワーを有する単レンズと、正の光学的パワーを有する単レンズと、の３枚で構成されている。そして、第３レンズ群を構成している３枚の単レンズを、物体側から順に、第３１レンズ、第３２レンズ、第３３レンズとするとき、以下の条件式(1)を満たすことを特徴としている。
0.35＜L3／f3＜1.5 …(1)
ただし、
L3：第３２レンズと第３３レンズとの間の軸上空気間隔、
f3：第３レンズ群の焦点距離、
である。

レンズ全長を変倍時不変にするため、上記のように第１レンズ群はズーミング中に位置固定となっている。第２レンズ群はコンペンセーターの役割を持っており、第３レンズ群が主な変倍を担っている。また第３レンズ群は、物体側から順に正・負・正の単レンズ３枚で構成されており、条件式(1)を満たすことにより、第３２レンズと第３３レンズとの空気間隔が適切な大きさに設定されている。

通常、光学全長の小型化を図った場合、撮像素子への射出瞳位置の変動が大きくなる。その変動を抑えることが、ズームレンズの高性能化を達成する上での課題となる。ＣＣＤ(Charge Coupled Device)やＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサー等の撮像素子の特性上、撮像素子に射出する光線に関してテレセントリックであることが光学系の必要条件となるからである。近年の撮像素子の小型化に伴い、撮像素子に入射する光線を効率良く集光するため、撮像素子の物体側面にマイクロレンズを各受光素子毎に設置して効率を上げることが一般的になっている。また、携帯電話等に用いられる単焦点レンズ等の光学系では、光学系の全長の小型化に伴い、射出光線のテレセントリック性を確保することが難しくなっているため、マイクロレンズの配置を工夫して射出瞳位置を撮像素子側により一層近づけることが従来より行われている。しかし、そのように射出瞳位置を調整した場合でも、光学系への必要条件として、撮像素子への射出瞳位置の変動は少ないことが求められる。射出瞳位置の変動が大きくなると、マイクロレンズでのケラレの発生等が生じてしまい、最終的な画質に悪影響を及ぼすことになるからである。

本発明に係るズームレンズでは、第３レンズ群Ｇｒ３を物体側から順に、正パワーの第３１レンズと、負パワーの第３２レンズと、正パワーの第３３レンズと、の単レンズ３枚で構成し、第３２レンズと第３３レンズとの間隔を比較的長くすることによって、広角側と望遠側とで第３３レンズを通る光線高さの違いを利用し、第３レンズ群内で射出瞳位置の変動を抑えている。具体的には、第３２レンズと第３３レンズとの間隔を適切に設定することにより、広角端で軸外光束が第３３レンズの有効径の高い所を通り、望遠端で軸外光束が第３３レンズの有効径の低い所を通るようにしている(後述する光路図(図１４，図１５)参照。)。また、第３３レンズに適切な正のパワーを設けることにより、第３３レンズの有効径による正パワーの差を利用すると、広角側でより強く射出瞳位置を物体側に補正することが可能となり、広角端と望遠端とで射出瞳位置の変動を少なくすることが可能となる。

条件式(1)の上限を越えると、長い空気間隔L3によって第３レンズ群全体が長くなりすぎてしまう。その結果、光学系の全長が長くなるため、光学系の小型化を達成する上で望ましくない。逆に、条件式(1)の下限を越えると、第３３レンズでの射出瞳位置の補正効果が弱くなるため、望ましくない。

第３レンズ群のパワーは、以下の条件式(2)を満足することが望ましい。
0.5＜f3／fw＜1.5 …(2)
ただし、
f3：第３レンズ群の焦点距離、
fw：広角端における全系の焦点距離、
である。

条件式(2)は、第３レンズ群のズームレンズ全系に対するパワー比を適切にし、ズームレンズ系を小型化するための条件式である。また、ズームレンズ系が条件式(2)を満たすときに、特に条件式(1)の効果が顕著となる。条件式(2)の下限値は、第３レンズ群のパワーを抑えることで、第３レンズ群で発生する球面収差を補正するために好適な範囲を定めており、条件式(2)の上限値は、ズーム時の第３レンズ群の移動量を適切にし、小型化を行うために好適な範囲を定めている。

また、以下の条件式(2a)を満たすことが更に望ましい。
0.7＜f3／fw＜1.25 …(2a)
この条件式(2a)は、上記条件式(2)が規定している条件範囲のなかでも、上記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定しており、条件式(2a)を満たすことにより上記の効果が更に発揮される。

第３３レンズのパワーに関しては、以下の条件式(3)を満足することが望ましい。
3＜f33／f3＜15 …(3)
ただし、
f33：第３３レンズの焦点距離、
f3：第３レンズ群の焦点距離、
である。

条件式(3)は、正の光学的パワーを有する第３３レンズのパワーを適切に設定するための好ましい条件範囲を規定している。条件式(3)の上限を越えると、第３３レンズのパワーが弱くなりすぎるため、射出瞳位置の補正効果が弱くなり望ましくない。逆に、条件式(3)の下限を越えると、第３３レンズのパワーが強くなり過ぎるため、第３３レンズで発生する非点収差の補正が困難になる。

また、第３３レンズは樹脂レンズで構成することが可能である。第３３レンズは比較的像面に近いため軸上光線高さが低く、樹脂材料で構成したとしても、樹脂材料を用いた場合に問題となる温度変化による結像位置の変動や、面精度誤差による性能劣化が生じにくい。したがって、コストや重量の点で第３３レンズは樹脂材料で構成することが望ましい。

第３３レンズは非球面を少なくとも１面有することが望ましい。第３３レンズに少なくとも１面非球面を用いることで、非点収差の補正を良好に行うことが可能となる。また、第３３レンズの像側の面は、光軸高さが高くなるほど面のパワーを強める非球面から成ることが、射出瞳位置を補正する上で望ましい。

第３３レンズの像側面を構成する非球面に関しては、以下の条件式(4)を満足することが望ましい。
-80＜f33／Dev33r＜-20 …(4)
ただし、
f33：第３３レンズの焦点距離、
Dev33r：第３３レンズの最大有効径での参照球面形状Xoと非球面形状Xとの光軸方向の高さの差(Dev33r＝X-Xo)、
である。

条件式(4)は、第３３レンズの像側面を構成する非球面の形状について、それを適切に設定するための好ましい条件範囲を規定している。条件式(4)の上限を越えると、非球面による効果が弱くなり、射出瞳位置の補正が十分でなくなる。条件式(4)の下限を越えると、非球面が強くなり過ぎて、その面で発生する球面収差の補正が困難になる。

ＣＣＤやＣＭＯＳセンサー等の撮像素子を用いたカメラユニットでは、シャッターやＮＤフィルター等の光量調整装置が用いられる。光量調整装置は高輝度時の露出調整のために用いられ、いわゆる光学絞り面以外の場所でも用いられる。例えば、特許文献３に記載のズームレンズでは、物体側から、負のパワーを有する第１レンズ群、負のパワーを有する第２レンズ群、正のパワーを有する第３レンズ群、光量調整装置、正のパワーを有する第４レンズ群、という順に配置されており、光学絞り面以外での光量調整を行う構成になっている。特許文献３の構成では、主たる変倍群である第３レンズ群の後方に光量調整装置が配置されているため、第４レンズ群との干渉を避けようとすれば、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔を十分に確保しておく必要がある。結果として第３レンズ群の移動量が制限されるので、光学系の小型化に関しては不利になる。

上記観点から、第３レンズ群内に光量調整装置を有することが望ましい。第３レンズ群内に光量調整装置を配置すれば、他のズーム群との干渉を避けて、第３レンズ群の移動量を十分に確保することができる。移動量を確保することができるため、第３レンズ群のパワーの増大を低減することができ、良好な収差性能を確保しつつ光学系の小型化を図ることが可能となる。

第３２レンズと第３３レンズとの間に光量調整装置を有することが更に望ましい。光量調整装置は、そのカメラユニットに要求される仕様によって異なるが、遮光用のシャッター板，光量減衰用ＮＤフィルター等、複数の板材によって構成されるため、光軸方向の厚みが必要となる。第３２レンズと第３３レンズとの間には、光量調整装置を十分構成できるだけの間隔が確保されているため、その間隔に光量調整装置を配置することは、他のズーム間隔等に影響を与えることがないため好ましい。

第３２レンズは少なくとも１面の非球面を有することが望ましい。第３１レンズは第３レンズ群の正パワーの大部分を負担するため、第３１レンズでは強い球面収差が発生する。第３２レンズに非球面を少なくとも１面設けることにより、第３１レンズで発生した球面収差を効果的に補正することができる。

第３２レンズの面形状に関しては、以下の条件式(5)を満足することが望ましい。
0.2＜(CR1−CR2)／(CR1＋CR2)＜1.8 …(5)
ただし、
CR1：第３２レンズの物体側面の曲率半径、
CR2：第３２レンズの像側面の曲率半径、
である。

条件式(5)は、第３２レンズの物体側と像側の面の曲率を適切に設定するための好ましい条件範囲を規定している。条件式(5)の上限を越えると、第３２レンズの像側面の曲率半径が大きくなり、主点位置が物体側に寄り過ぎるため第３レンズ群内での光束が大きくなる。結果的に光束規制の径が大きくなるため、望ましくない。逆に、条件式(5)の下限を越えると、第３２レンズの像側面の曲率半径が小さくなり過ぎて、像側の面で発生する非点収差が大きくなり、その補正が困難になる。

第１レンズ群のパワーに関しては、以下の条件式(6)を満足することが望ましい。
-3.7＜f1／fw＜-2 …(6)
ただし、
f1：第１レンズ群の焦点距離、
fw：広角端における全系の焦点距離、
である。

条件式(6)は、第１レンズ群のパワーを適切に設定するための好ましい条件範囲を規定している。条件式(6)の上限を越えると、第１レンズ群のパワーが強くなり過ぎて、第１レンズ群で発生する負の歪曲を補正することが困難になる。逆に、条件式(6)の下限を越えると、第１レンズ群のパワーが弱くなり過ぎて、第１レンズ群の有効径が増大してしまうため、光学系の小型化という点で望ましくない。

第１レンズ群は少なくとも１面の非球面を有することが望ましい。第１レンズ群に少なくとも１面の非球面を設けることにより、第１レンズ群で発生する負の歪曲収差を良好に補正することが可能となる。また、第１レンズ群はレンズ１枚で構成されることが望ましい。第１レンズ群をレンズ１枚で構成することは、全長の小型化に寄与し、低コスト化を達成する上でも好ましい。

また、第１レンズ群と第２レンズ群とのパワーバランスに関しては、以下の条件式(7)を満足することが望ましい。
0.5＜f1／f2＜1.5 …(7)
ただし、
f1：第１レンズ群の焦点距離、
f2：第２レンズ群の焦点距離、
である。

条件式(7)は、第１レンズ群と第２レンズ群とのパワー比を適切に設定するための好ましい条件範囲を規定している。条件式(7)の下限を越えると、第１レンズ群のパワーが強くなり過ぎて、第１レンズ群で発生する負の歪曲を補正することが困難になる。逆に、条件式(7)の上限を越えると、第１レンズ群のパワーが弱くなり過ぎて、第１レンズ群の有効径が増大してしまうため、光学系の小型化という点で望ましくない。

本発明に係るズームレンズは、画像入力機能付きデジタル機器(例えば、デジタルカメラ，ビデオカメラ等)用の撮像光学系としての使用に適しており、これを撮像素子等と組み合わせることにより、被写体の映像を光学的に取り込んで電気的な信号として出力する撮像装置を構成することができる。撮像装置は、被写体の静止画撮影や動画撮影に用いられるカメラの主たる構成要素を成す光学装置であり、例えば、物体(すなわち被写体)側から順に、物体の光学像を形成する撮像光学系と、撮像光学系により形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備えることにより構成される。

カメラの例としては、デジタルカメラ，ビデオカメラ，監視カメラ，車載カメラ，テレビ電話用カメラ等が挙げられ、また、パーソナルコンピュータ，携帯情報機器(例えば、モバイルコンピュータ，携帯電話，携帯情報端末等の小型で携帯可能な情報機器端末)，これらの周辺機器(スキャナー，プリンター等)，その他のデジタル機器等に内蔵又は外付けされるカメラが挙げられる。これらの例から分かるように、撮像装置を用いることによりカメラを構成することができるだけでなく、各種機器に撮像装置を搭載することによりカメラ機能を付加することが可能である。例えば、カメラ付き携帯電話等の画像入力機能付きデジタル機器を構成することが可能である。

図１３に、デジタル機器ＣＵ(デジタルカメラ等の画像入力機能付きデジタル機器に相当する。)の概略構成例を模式的断面で示す。図１３に示すデジタル機器ＣＵに搭載されている撮像装置ＬＵは、物体(すなわち被写体)側から順に、物体の光学像(像面)ＩＭを変倍可能に形成するズームレンズＺＬ(撮像光学系に相当する。)と、平行平面板ＰＴ(必要に応じて配置される光学的ローパスフィルター，赤外カットフィルター等の光学フィルター；撮像素子ＳＲのカバーガラス等に相当する。)と、ズームレンズＺＬにより受光面ＳＳ上に形成された光学像ＩＭを電気的な信号に変換する撮像素子ＳＲと、を備えている。この撮像装置ＬＵで画像入力機能付きデジタル機器ＣＵを構成する場合、通常そのボディ内部に撮像装置ＬＵを配置することになるが、カメラ機能を実現する際には必要に応じた形態を採用することが可能である。例えば、ユニット化した撮像装置ＬＵをデジタル機器ＣＵの本体に対して着脱自在又は回動自在に構成することが可能である。

撮像素子ＳＲとしては、例えば複数の画素を有するＣＣＤやＣＭＯＳセンサー等の固体撮像素子が用いられる。ズームレンズＺＬは、撮像素子ＳＲの受光面ＳＳ上に被写体の光学像ＩＭが形成されるように設けられているので、ズームレンズＺＬによって形成された光学像ＩＭは、撮像素子ＳＲによって電気的な信号に変換される。

デジタル機器ＣＵは、撮像装置ＬＵの他に、信号処理部１，制御部２，メモリ３，操作部４，表示部５等を備えている。撮像素子ＳＲで生成した信号は、信号処理部１で所定のデジタル画像処理や画像圧縮処理等が必要に応じて施され、デジタル映像信号としてメモリ３(半導体メモリ，光ディスク等)に記録されたり、場合によってはケーブルを介したり赤外線信号に変換されたりして他の機器に伝送される。制御部２はマイクロコンピュータから成っており、撮影機能，画像再生機能，並びにズーミング及びフォーカシングのためのレンズ移動機構等を集中的に制御する。例えば、被写体の静止画撮影，動画撮影のうちの少なくとも一方を行うように、制御部２により撮像装置ＬＵに対する制御が行われる。表示部５は液晶モニター等のディスプレイを含む部分であり、撮像素子ＳＲによって変換された画像信号あるいはメモリ３に記録されている画像情報を用いて画像表示を行う。操作部４は、操作ボタン(例えばレリーズボタン)，操作ダイヤル(例えば撮影モードダイヤル)等の操作部材を含む部分であり、操作者が操作入力した情報を制御部２に伝達する。

ズームレンズＺＬは、前述したように負・負・正の３群を含むズーム構成になっており、複数のレンズ群が光軸ＡＸに沿って移動し、レンズ群間隔を変化させることにより変倍(すなわちズーミング)を行う構成になっている。ズームレンズＺＬで形成されるべき光学像は、撮像素子ＳＲの画素ピッチにより決定される所定の遮断周波数特性を有する光学的ローパスフィルター(図１３中の平行平面板ＰＴに相当する。)を通過することにより、電気的な信号に変換される際に発生するいわゆる折り返しノイズが最小化されるように、空間周波数特性が調整される。これにより、色モアレの発生を抑えることができる。ただし、解像限界周波数周辺の性能を抑えてやれば、光学的ローパスフィルターを用いなくてもノイズの発生を懸念する必要がなく、また、ノイズがあまり目立たない表示系(例えば、携帯電話の液晶画面等)を用いてユーザーが撮影や鑑賞を行う場合には、光学的ローパスフィルターを用いる必要がない。

次に、第１〜第６の実施の形態を挙げて、ズームレンズＺＬの具体的な光学構成を更に詳しく説明する。図１〜図６に、ズームレンズＺＬの第１〜第６の実施の形態を、広角端(Ｗ)でのレンズ配置で示す。第１〜第３の実施の形態のズームレンズＺＬは、撮像素子ＳＲに対して物体の光学像ＩＭを変倍可能に形成する負・負・正・正の４群ズームレンズである。また、第４〜第６の実施の形態のズームレンズＺＬは、撮像素子ＳＲに対して物体の光学像ＩＭを変倍可能に形成する負・負・正の３群ズームレンズである。そして、第１〜第６の実施の形態におけるズーミングは、各レンズ群間隔(つまり、面間隔ｄ２，ｄ６，ｄ１３である。)を変化させることにより行われる。

図１〜図３中に、第１〜第３の実施の形態におけるズーム移動の軌跡を矢印ｍ１〜ｍ４で模式的に示す。図１〜図３中の矢印ｍ１〜ｍ４は、広角端(Ｗ)から望遠端(Ｔ)へのズーミングにおける第１レンズ群Ｇｒ１〜第４レンズ群Ｇｒ４の移動(つまり像面ＩＭに対する相対的な位置の変化)をそれぞれ示している。ただし、矢印ｍ１，ｍ４は、第１レンズ群Ｇｒ１と第４レンズ群Ｇｒ４がズーミングにおいて位置固定であることを示している。つまり、第１レンズ群Ｇｒ１と第４レンズ群Ｇｒ４が固定群となっており、第２レンズ群Ｇｒ２と第３レンズ群Ｇｒ３が移動群となっている。図１４に、負・負・正・正の４群ズームレンズの一例として、第１の実施の形態のレンズ配置，光路等を、広角端(Ｗ)，中間(Ｍ)，望遠端(Ｔ)の３つのズームレンズポジションで示す。

図４〜図６中に、第４〜第６の実施の形態におけるズーム移動の軌跡を矢印ｍ１〜ｍ３，ｍＰで模式的に示す。図４〜図６中の矢印ｍ１〜ｍ３は、広角端(Ｗ)から望遠端(Ｔ)へのズーミングにおける第１レンズ群Ｇｒ１〜第３レンズ群Ｇｒ３の移動(つまり像面ＩＭに対する相対的な位置の変化)をそれぞれ示している。ただし、矢印ｍＰで示す位置固定の平行平面板ＰＴと同様、矢印ｍ１で示す第１レンズ群Ｇｒ１はズーミングにおいて位置固定になっている。つまり、第１レンズ群Ｇｒ１が固定群となっており、第２レンズ群Ｇｒ２と第３レンズ群Ｇｒ３が移動群となっている。図１５に、負・負・正の３群ズームレンズの一例として、第５の実施の形態のレンズ配置，光路等を、広角端(Ｗ)，中間(Ｍ)，望遠端(Ｔ)の３つのズームレンズポジションで示す。

いずれの実施の形態においても、第３レンズ群Ｇｒ３内には絞り(開口絞りに相当する。)ＳＡと光量調整装置ＳＴが配置されている。具体的には、第３１レンズＧ３１の物体側に隣り合うように絞りＳＡが配置されており、第３２レンズＧ３２と第３３レンズＧ３３との間に光量調整装置ＳＴが配置されている。絞りＳＡと光量調整装置ＳＴは第３レンズ群Ｇｒ３と一体にズーム移動する構成になっているので(図１〜図６中の矢印ｍ３，図１４，図１５参照。)、これらを第３レンズ群Ｇｒ３の一部として考えることができる。各実施の形態のレンズ構成を以下に詳しく説明する。

第１の実施の形態(図１)では、各レンズ群が以下のように構成されている。第１レンズ群Ｇｒ１は、像側面が非球面から成る像側に凹の負メニスカスレンズ１枚で構成されている。第２レンズ群Ｇｒ２は、物体側から順に、両面が非球面から成る像側に凹の負メニスカスレンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと、で構成されている。第３レンズ群Ｇｒ３は、物体側から順に、絞りＳＡと、両面が非球面から成る両凸の正レンズ(第３１レンズＧ３１)と、両面が非球面から成る両凹の負レンズ(第３２レンズＧ３２)と、光量調整装置ＳＴと、両面が非球面から成る像側に凸の正メニスカスレンズ(第３３レンズＧ３３)と、で構成されている。第４レンズ群Ｇｒ４は、両面が非球面から成る像側に凸の正メニスカスレンズ１枚で構成されている。

第２の実施の形態(図２)では、各レンズ群が以下のように構成されている。第１レンズ群Ｇｒ１は、像側面が非球面から成る像側に凹の負メニスカスレンズ１枚で構成されている。第２レンズ群Ｇｒ２は、物体側から順に、両面が非球面から成る像側に凹の負メニスカスレンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと、で構成されている。第３レンズ群Ｇｒ３は、物体側から順に、絞りＳＡと、両凸の正レンズ(第３１レンズＧ３１)と、両面が非球面から成る像側に凹の負メニスカスレンズ(第３２レンズＧ３２)と、光量調整装置ＳＴと、両面が非球面から成る物体側に凸の正メニスカスレンズ(第３３レンズＧ３３)と、で構成されている。第４レンズ群Ｇｒ４は、両面が非球面から成る両凸の正レンズ１枚で構成されている。

第３の実施の形態(図３)では、各レンズ群が以下のように構成されている。第１レンズ群Ｇｒ１は、像側面が非球面から成る像側に凹の負メニスカスレンズ１枚で構成されている。第２レンズ群Ｇｒ２は、物体側から順に、両面が非球面から成る像側に凹の負メニスカスレンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと、で構成されている。第３レンズ群Ｇｒ３は、物体側から順に、絞りＳＡと、両面が非球面から成る両凸の正レンズ(第３１レンズＧ３１)と、像側に凹の負メニスカスレンズ(第３２レンズＧ３２)と、光量調整装置ＳＴと、両面が非球面から成る物体側に凸の正メニスカスレンズ(第３３レンズＧ３３)と、で構成されている。第４レンズ群Ｇｒ４は、両面が非球面から成る像側に凹の正メニスカスレンズ１枚で構成されている。

第４の実施の形態(図４)では、各レンズ群が以下のように構成されている。第１レンズ群Ｇｒ１は、像側面が非球面から成る像側に凹の負メニスカスレンズ１枚で構成されている。第２レンズ群Ｇｒ２は、物体側から順に、両面が非球面から成る像側に凹の負メニスカスレンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと、で構成されている。第３レンズ群Ｇｒ３は、物体側から順に、絞りＳＡと、両凸の正レンズ(第３１レンズＧ３１)と、両面が非球面から成る像側に凹の負メニスカスレンズ(第３２レンズＧ３２)と、光量調整装置ＳＴと、両面が非球面から成る物体側に凸の正メニスカスレンズ(第３３レンズＧ３３)と、で構成されている。

第５の実施の形態(図５)では、各レンズ群が以下のように構成されている。第１レンズ群Ｇｒ１は、像側面が非球面から成る像側に凹の負メニスカスレンズ１枚で構成されている。第２レンズ群Ｇｒ２は、物体側から順に、両面が非球面から成る像側に凹の負メニスカスレンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと、で構成されている。第３レンズ群Ｇｒ３は、物体側から順に、絞りＳＡと、物体側に凸の正メニスカスレンズ(第３１レンズＧ３１)と、両面が非球面から成る像側に凹の負メニスカスレンズ(第３２レンズＧ３２)と、光量調整装置ＳＴと、両面が非球面から成る像側に凸の正メニスカスレンズ(第３３レンズＧ３３)と、で構成されている。

第６の実施の形態(図６)では、各レンズ群が以下のように構成されている。第１レンズ群Ｇｒ１は、像側面が非球面から成る像側に凹の負メニスカスレンズ１枚で構成されている。第２レンズ群Ｇｒ２は、物体側から順に、両面が非球面から成る像側に凹の負メニスカスレンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと、で構成されている。第３レンズ群Ｇｒ３は、物体側から順に、絞りＳＡと、両凸の正レンズ(第３１レンズＧ３１)と、両面が非球面から成る像側に凹の負メニスカスレンズ(第３２レンズＧ３２)と、光量調整装置ＳＴと、両面が非球面から成る物体側に凸の正メニスカスレンズ(第３３レンズＧ３３)と、で構成されている。

各実施の形態では、３倍程度の変倍比を有するズームレンズが、例えばイメージサークルが対角長で７．２ｍｍ程度の場合、全ズーム領域で球面収差及び像面湾曲が１００μｍ程度以内、歪曲収差が最大５％程度の高い光学性能を有しつつ、最大全長２０ｍｍ以下の大きさで実現可能となる。

以下、本発明を実施したズームレンズの構成等を、コンストラクションデータ等を挙げて更に具体的に説明する。ここで挙げる実施例１〜６は、前述した第１〜第６の実施の形態にそれぞれ対応する数値実施例であり、第１〜第６の実施の形態を表すレンズ構成図(図１〜図６)は、対応する実施例１〜６のレンズ構成，ズーム移動等をそれぞれ示している。

各実施例のコンストラクションデータでは、左側の欄から順に、面番号，曲率半径r(mm)，軸上での面間隔d(mm)，ｄ線に関する屈折率nd，ｄ線に関するアッベ数νd，有効半径(mm)を示す。面番号に*が付された面は非球面であり、非球面の面形状を表わす以下の式(AS)で定義される。なお、各実施例の非球面データにおいて表記の無い項の係数は０であり、すべてのデータに関してE-n=×10^-nである。
X(H)＝(C0・H²)／{1＋√(1−ε・C0²・H²)}＋Σ(Aj・H^j) …(AS)
ただし、式(AS)中、
X(H)：高さHの位置での光軸ＡＸ方向の変位量(面頂点基準)、
H：光軸ＡＸに対して垂直な方向の高さ、
C0：近軸曲率(=1／r)、
ε：２次曲面パラメータ、
Aj：ｊ次の非球面係数、
である。

各種データとして、ズーム比，焦点距離(mm)，Ｆナンバー，画角(2ω，°)，像高(mm)，レンズ全長(mm)，ＢＦ(mm)，可変面間隔(mm)，射出瞳位置(mm)を示し、ズームレンズ群データとして、各レンズ群の焦点距離(mm)を示す。ただし、ここで使っているＢＦは、カバーガラス(平行平面板ＰＴに相当する。)の像側面から像面までの距離を表すものとし、射出瞳位置は像面からの距離で表すものとする。また、表１に各実施例の条件式対応値を示す。

図７〜図１２は、実施例１〜実施例６にそれぞれ対応する収差図であり、(Ｗ)は広角端，(Ｍ)は中間，(Ｔ)は望遠端における諸収差(左から順に、球面収差等，非点収差，歪曲収差である。)を示している。図７〜図１２中、FNOはＦナンバー、Y'(mm)は撮像素子ＳＲの受光面ＳＳ上での最大像高(光軸ＡＸからの距離に相当する。)である。球面収差図において、実線ｄはｄ線に対する球面収差(mm)を表しており、破線ＳＣは正弦条件不満足量(mm)を表している。非点収差図において、破線ＤＭはメリディオナル面、実線ＤＳはサジタル面でのｄ線に対する各非点収差(mm)を表している。また、歪曲収差図において実線はｄ線に対する歪曲(％)を表している。

実施例１
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効半径
物面 ∞ ∞
1 12.078 0.600 1.83500 42.98 4.68
2* 5.119 可変 4.09
3* 6.303 0.700 1.68863 52.90 2.76
4* 2.576 0.066 2.16
5 2.885 1.152 1.90366 31.32 2.18
6 3.704 可変 1.89
7(ＳＡ) ∞ 0.000 0.92
8* 1.727 1.094 1.66547 55.20 0.96
9* -28.863 0.576 1.1
10* -193.808 0.600 2.00170 20.60 0.92
11* 3.356 1.727 1.06
12* -41.208 1.321 1.80486 24.74 2.49
13* -10.951 可変 2.75
14* -25.763 0.700 1.63550 23.89 2.79
15* -11.132 0.200 3.19
16 ∞ 0.500 1.51680 64.20 5
17 ∞ ＢＦ 5
像面 ∞

非球面データ
第2面
ε=0.7704,
A4=-0.14180629E-02,A6=-0.88398882E-04,A8= 0.19528470E-05
第3面
ε=1.0000,
A4=-0.33068375E-01,A6= 0.39398821E-02,A8=-0.18737833E-03,A10= 0.27058285E-05
第4面
ε=1.0000,
A4=-0.39039586E-01,A6= 0.73753286E-02,A8=-0.99058924E-03,A10= 0.81201667E-04
第8面
ε=1.0000,
A4=-0.20382164E-02,A6= 0.85187093E-03,A8=-0.16190564E-02,A10=-0.69350102E-03,
A12= 0.54582807E-04,A14=-0.17061284E-07
第9面
ε=1.0000,
A4= 0.19353064E-01,A6=-0.57162030E-02,A8=-0.88715230E-02,A10= 0.50202622E-03,
A12=-0.13585211E-11,A14=-0.68501054E-13
第10面
ε=1.0000,
A4=-0.15764910E-01,A6=-0.55730213E-01,A8= 0.84228132E-02,A10=-0.33655032E-01
第11面
ε=1.0000,
A4= 0.26179294E-01,A6=-0.23416204E-01,A8=-0.12747407E-01,A10= 0.97002005E-02
第12面
ε=1.0000,
A4=-0.23684219E-02,A6= 0.19953935E-02,A8=-0.26514878E-03,A10= 0.79490032E-05
第13面
ε=1.0000,
A4=-0.96175045E-02,A6= 0.67168016E-03,A8=-0.33624500E-04,A10= 0.52791264E-05,
A12=-0.81242087E-06
第14面
ε=1.0000,
A4= 0.21590674E-01,A6=-0.55448216E-02,A8= 0.23574508E-03,A10= 0.19682741E-05,
A12= 0.99803106E-09,A14=-0.30974020E-10
第15面
ε=1.0000,
A4= 0.36689323E-01,A6=-0.70023197E-02,A8= 0.46883628E-03,A10=-0.19551431E-04,
A12= 0.10730365E-05,A14=-0.34566514E-07

各種データ
ズーム比 2.749
(Ｗ)広角 (Ｍ)中間 (Ｔ)望遠
焦点距離 4.10 7.17 11.27
Ｆナンバー 3.80 5.13 6.63
画角(2ω) 81.89 52.31 33.86
像高 3.6 3.6 3.6
レンズ全長 15.9 15.9 15.9
ＢＦ 0.498 0.498 0.498
d2 2.995 3.027 0.989
d6 2.872 0.697 0.300
d13 0.300 2.444 4.878
射出瞳位置 -7.429 -10.96 -15.848

ズームレンズ群データ
群始面焦点距離
1 1 -11.076
2 3 -17.791
3 7 3.819
4 14 30.279

実施例２
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効半径
物面 ∞ ∞
1 10.000 0.686 1.83500 42.98 4.79
2* 5.173 可変 4.07
3* 9.129 0.700 1.68863 52.90 2.55
4* 2.426 0.332 2.05
5 3.411 1.087 1.90366 31.32 2.06
6 5.753 可変 1.85
7(ＳＡ) ∞ 0.000 1
8 2.032 1.317 1.58913 61.25 1.03
9 -10.399 0.520 1.1
10* 34.447 0.773 1.82114 24.06 1.07
11* 3.356 2.462 1.23
12* 8.000 0.876 1.63550 23.89 2.59
13* 12.260 可変 2.86
14* 16.604 0.992 1.60280 28.30 3.19
15* -28.191 0.332 3.38
16 ∞ 0.500 1.51680 64.20 5
17 ∞ ＢＦ 5
像面 ∞

非球面データ
第2面
ε=1.0000,
A4=-0.29370077E-03,A6=-0.80343960E-04,A8=-0.41136877E-06,A10= 0.12800373E-07
第3面
ε=1.0000,
A4=-0.22594324E-01,A6= 0.24739503E-02,A8=-0.12669775E-03,A10= 0.40498067E-05
第4面
ε=1.0000,
A4=-0.30896463E-01,A6= 0.43122999E-02,A8=-0.55251995E-03,A10= 0.27903852E-04
第10面
ε=1.0000,
A4=-0.58721609E-01,A6=-0.43188889E-02,A8=-0.59172132E-02,A10=-0.26875350E-04
第11面
ε=1.0000,
A4=-0.37652992E-01,A6= 0.66970583E-02,A8=-0.22896994E-02,A10= 0.10496439E-02
第12面
ε=1.0000,
A4=-0.97707578E-02,A6= 0.14926882E-02,A8=-0.10538676E-03,A10=-0.69045045E-05
第13面
ε=1.0000,
A4=-0.10616825E-01,A6= 0.10311490E-02,A8= 0.20933828E-04,A10=-0.17160857E-04,
A12= 0.66656467E-06
第14面
ε=1.0000,
A4= 0.62161473E-02,A6=-0.19063390E-02,A8= 0.20161095E-03,A10=-0.18340886E-04,
A12= 0.88854823E-06,A14=-0.67794090E-08
第15面
ε=1.0000,
A4= 0.18117772E-01,A6=-0.38092500E-02,A8= 0.39999905E-03,A10=-0.28170677E-04,
A12= 0.92269015E-06,A14=-0.15305826E-08

各種データ
ズーム比 2.749
(Ｗ)広角 (Ｍ)中間 (Ｔ)望遠
焦点距離 4.10 7.17 11.27
Ｆナンバー 3.80 5.23 6.78
画角(2ω) 84.5 52.27 34.07
像高 3.6 3.6 3.6
レンズ全長 17.8 17.8 17.8
ＢＦ 0.501 0.501 0.501
d2 3.493 3.128 0.997
d6 2.931 0.848 0.300
d13 0.300 2.748 5.426
射出瞳位置 -8.608 -14.607 -25.764

ズームレンズ群データ
群始面焦点距離
1 1 -13.722
2 3 -12.306
3 7 4.139
4 14 17.480

実施例３
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効半径
物面 ∞ ∞
1 11.022 0.600 1.77250 49.36 4.76
2* 5.166 可変 4.16
3* 5.362 0.577 1.85135 40.10 2.64
4* 2.885 0.100 2.29
5 4.286 1.022 1.94595 17.98 2.26
6 5.156 可変 1.99
7(ＳＡ) ∞ 0.000 1.03
8* 2.305 1.729 1.66547 55.20 1.04
9* -14.982 0.532 1.1
10 21.491 0.400 1.92286 20.88 1.21
11 4.186 2.783 1.25
12* 11.888 1.114 1.80486 24.74 2.56
13* 65.209 可変 2.86
14* 11.611 0.700 1.60280 28.30 2.91
15* 11.507 0.323 3.29
16 ∞ 0.500 1.51680 64.20 5
17 ∞ ＢＦ 5
像面 ∞

非球面データ
第2面
ε=1.0133,
A4=-0.12798913E-02,A6=-0.75209648E-04,A8= 0.24254458E-06
第3面
ε=1.0000,
A4=-0.34356379E-01,A6= 0.22880738E-02,A8= 0.12895678E-03,A10=-0.13520398E-04
第4面
ε=1.0000,
A4=-0.43903874E-01,A6= 0.54327089E-02,A8=-0.46233961E-03,A10= 0.29832492E-04
第8面
ε=1.0000,
A4= 0.16219018E-02,A6= 0.88195398E-03,A8= 0.11595472E-02,A10=-0.34777101E-03,
A12= 0.54633427E-04,A14=-0.10540766E-08
第9面
ε=1.0000,
A4= 0.25566404E-01,A6= 0.10175963E-01,A8=-0.27771762E-02,A10= 0.32488816E-02,
A12= 0.25040585E-12,A14=-0.42149118E-14
第12面
ε=1.0000,
A4=-0.69027480E-02,A6= 0.32563240E-03,A8= 0.15715609E-04,A10=-0.12079017E-04,
A12=-0.21238401E-07
第13面
ε=1.0000,
A4=-0.90047801E-02,A6= 0.45663126E-03,A8=-0.39476184E-04,A10=-0.83190524E-06,
A12=-0.24490316E-06
第14面
ε=1.0000,
A4= 0.19032711E-02,A6=-0.23941253E-02,A8= 0.11284297E-03
第15面
ε=1.0000,
A4= 0.11502774E-01,A6=-0.30580723E-02,A8= 0.17547531E-03,A10=-0.31676620E-05,
A12= 0.43843534E-07,A14=-0.16249613E-08

各種データ
ズーム比 2.748
(Ｗ)広角 (Ｍ)中間 (Ｔ)望遠
焦点距離 4.25 7.43 11.68
Ｆナンバー 3.65 4.88 6.19
画角(2ω) 78.33 50.77 33.02
像高 3.6 3.6 3.6
レンズ全長 17.8 17.8 17.8
ＢＦ 0.5 0.5 0.5
d2 3.541 3.208 1.003
d6 3.079 0.872 0.300
d13 0.300 2.840 5.617
射出瞳位置 -7.548 -10.014 -12.694

ズームレンズ群データ
群始面焦点距離
1 1 -13.175
2 3 -12.958
3 7 4.322
4 14 1388.651

実施例４
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効半径
物面 ∞ ∞
1 10.474 0.600 1.83500 42.98 4.77
2* 5.383 可変 4.15
3* 9.920 0.700 1.68863 52.90 2.77
4* 2.463 0.543 2.14
5 3.663 1.058 1.90366 31.32 2.17
6 6.037 可変 1.97
7(ＳＡ) ∞ 0.000 1.09
8 2.051 1.296 1.58913 61.25 1.13
9 -11.153 0.497 1.1
10* 19.223 0.600 1.82114 24.06 1.07
11* 3.356 3.673 1.14
12* 10.067 1.011 1.63550 23.89 2.8
13* 17.593 可変 3.15
14 ∞ 0.500 1.51680 64.20 5
15 ∞ ＢＦ 5
像面 ∞

非球面データ
第2面
ε=1.0000,
A4=-0.70426056E-03,A6=-0.30370419E-04,A8=-0.47132945E-05,A10= 0.15600053E-06
第3面
ε=1.0000,
A4=-0.19613766E-01,A6= 0.17819890E-02,A8=-0.37463960E-04,A10=-0.62704124E-06
第4面
ε=1.0000,
A4=-0.25713971E-01,A6= 0.23763132E-02,A8=-0.12930227E-03,A10=-0.85015617E-06
第10面
ε=1.0000,
A4=-0.55180613E-01,A6=-0.41424526E-02,A8=-0.18918343E-02,A10=-0.77829178E-03
第11面
ε=1.0000,
A4=-0.33285243E-01,A6= 0.69990542E-02,A8=-0.71703704E-03,A10= 0.74880062E-03
第12面
ε=1.0000,
A4=-0.22428581E-02,A6=-0.13244587E-02,A8= 0.27960189E-03,A10=-0.26197977E-04
第13面
ε=1.0000,
A4=-0.27167725E-02,A6=-0.13090248E-02,A8= 0.26248529E-03,A10=-0.25941349E-04,
A12= 0.66608040E-06

各種データ
ズーム比 2.749
(Ｗ)広角 (Ｍ)中間 (Ｔ)望遠
焦点距離 4.10 7.17 11.27
Ｆナンバー 3.80 5.18 6.67
画角(2ω) 85.15 56.38 37.31
像高 3.6 3.6 3.6
レンズ全長 17.8 17.8 17.8
ＢＦ 0.5 0.5 0.5
d2 3.101 2.991 1.009
d6 3.424 1.021 0.300
d13 0.322 2.810 5.514
射出瞳位置 -7.188 -9.677 -12.38

ズームレンズ群データ
群始面焦点距離
1 1 -14.013
2 3 -10.888
3 7 4.367

実施例５
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効半径
物面 ∞ ∞
1 10.812 0.600 1.83500 42.98 4.94
2* 5.234 可変 4.26
3* 12.041 0.700 1.68863 52.90 2.67
4* 2.443 0.443 2.08
5 3.392 1.108 1.90366 31.32 2.12
6 5.926 可変 1.92
7(ＳＡ) ∞ 0.000 1.09
8 1.908 1.168 1.58913 61.25 1.13
9 221.641 0.608 1.1
10* 6.911 0.748 2.14320 17.80 1.05
11* 3.356 3.238 1.13
12* -24.056 1.063 1.63550 23.89 2.57
13* -12.673 可変 2.96
14 ∞ 0.500 1.51680 64.20 5
15 ∞ ＢＦ 5
像面 ∞

非球面データ
第2面
ε=1.0000,
A4=-0.62536340E-03,A6=-0.33695166E-04,A8=-0.34100536E-05,A10= 0.68273258E-07
第3面
ε=1.0000,
A4=-0.16960420E-01,A6= 0.17395425E-02,A8=-0.86374650E-04,A10= 0.28568998E-05
第4面
ε=1.0000,
A4=-0.20781483E-01,A6= 0.16388120E-02,A8=-0.36006151E-05,A10=-0.15769827E-04
第10面
ε=1.0000,
A4=-0.37811882E-01,A6=-0.13971980E-01,A8= 0.70186936E-03,A10=-0.47278021E-02
第11面
ε=1.0000,
A4=-0.19864193E-01,A6=-0.40114258E-02,A8=-0.23150668E-02,A10= 0.19433645E-02
第12面
ε=1.0000,
A4=-0.50559468E-03,A6=-0.97306772E-03,A8= 0.25475576E-03,A10=-0.35438590E-04
第13面
ε=1.0000,
A4=-0.17545214E-02,A6=-0.98584846E-03,A8= 0.21707893E-03,A10=-0.26205990E-04,
A12= 0.66608040E-06

各種データ
ズーム比 2.749
(Ｗ)広角 (Ｍ)中間 (Ｔ)望遠
焦点距離 4.10 7.17 11.27
Ｆナンバー 3.80 5.19 6.67
画角(2ω) 84.29 56.33 37.08
像高 3.6 3.6 3.6
レンズ全長 17.5 17.5 17.5
ＢＦ 0.5 0.5 0.5
d2 3.491 3.119 1.012
d6 3.038 0.884 0.300
d13 0.300 2.827 5.517
射出瞳位置 -7.186 -9.687 -12.379

ズームレンズ群データ
群始面焦点距離
1 1 -12.777
2 3 -11.138
3 7 4.263

実施例６
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効半径
物面 ∞ ∞
1 10.041 0.600 1.83500 42.98 4.9
2* 5.365 可変 4.3
3* 11.834 0.700 1.77250 49.62 2.77
4* 2.473 0.402 2.14
5 3.510 1.127 1.90366 31.32 2.18
6 7.014 可変 2
7(ＳＡ) ∞ 0.000 1.08
8 1.920 1.366 1.56907 71.31 1.12
9 -23.930 0.533 1.1
10* 11.805 0.600 1.82114 24.06 1.05
11* 3.356 3.430 1.17
12* 19.637 1.021 1.63550 23.89 2.71
13* 137.394 可変 3.07
14 ∞ 0.500 1.51680 64.20 5
15 ∞ ＢＦ 5
像面 ∞

非球面データ
第2面
ε=1.0000,
A4=-0.73588752E-03,A6=-0.25002506E-04,A8=-0.41693939E-05,A10= 0.10875976E-06
第3面
ε=1.0000,
A4=-0.17776730E-01,A6= 0.19761935E-02,A8=-0.11718168E-03,A10= 0.44417424E-05
第4面
ε=1.0000,
A4=-0.22646699E-01,A6= 0.21910669E-02,A8=-0.10501010E-03,A10=-0.11144355E-04
第10面
ε=1.0000,
A4=-0.66731191E-01,A6=-0.12158538E-01,A8=-0.80277240E-03,A10=-0.38716198E-02
第11面
ε=1.0000,
A4=-0.42968482E-01,A6= 0.27638598E-02,A8=-0.24598678E-03,A10= 0.10190206E-02
第12面
ε=1.0000,
A4=-0.16815305E-02,A6=-0.12367925E-02,A8= 0.27107525E-03,A10=-0.28877120E-04
第13面
ε=1.0000,
A4=-0.24092228E-02,A6=-0.11680116E-02,A8= 0.23833357E-03,A10=-0.25420608E-04,
A12= 0.66608040E-06

各種データ
ズーム比 2.749
(Ｗ)広角 (Ｍ)中間 (Ｔ)望遠
焦点距離 4.10 7.17 11.27
Ｆナンバー 3.80 5.16 6.64
画角(2ω) 84.86 56.33 37.24
像高 3.6 3.6 3.6
レンズ全長 17.6 17.6 17.6
ＢＦ 0.5 0.5 0.5
d2 3.206 2.986 1.005
d6 3.318 1.024 0.300
d13 0.300 2.814 5.518
射出瞳位置 -7.196 -9.677 -12.383

ズームレンズ群データ
群始面焦点距離
1 1 -14.65
2 3 -10.143
3 7 4.304

第１の実施の形態(実施例１)のレンズ構成図。第２の実施の形態(実施例２)のレンズ構成図。第３の実施の形態(実施例３)のレンズ構成図。第４の実施の形態(実施例４)のレンズ構成図。第５の実施の形態(実施例５)のレンズ構成図。第６の実施の形態(実施例６)のレンズ構成図。実施例１の収差図。実施例２の収差図。実施例３の収差図。実施例４の収差図。実施例５の収差図。実施例６の収差図。撮像装置を搭載したデジタル機器の概略構成例を模式的断面で示す図。負・負・正・正の４群ズームレンズの一例として第１の実施の形態(実施例１)の光学構成を示す光路図。負・負・正の３群ズームレンズの一例として第５の実施の形態(実施例５)の光学構成を示す光路図。

符号の説明

ＣＵデジタル機器
ＬＵ撮像装置
ＺＬズームレンズ
Ｇｒ１第１レンズ群
Ｇｒ２第２レンズ群
Ｇｒ３第３レンズ群
Ｇｒ４第４レンズ群
Ｇ３１第３１レンズ
Ｇ３２第３２レンズ
Ｇ３３第３３レンズ
ＳＡ絞り
ＳＴ光量調整装置
ＰＴ平行平面板
ＳＲ撮像素子
ＳＳ受光面
ＩＭ像面(光学像)
ＡＸ光軸
１信号処理部
２制御部
３メモリ
４操作部
５表示部

Claims

物体側から順に、負の光学的パワーを有する第１レンズ群と、負の光学的パワーを有する第２レンズ群と、正の光学的パワーを有する第３レンズ群と、を含み、複数のレンズ群が光軸に沿って移動し、各レンズ群間隔を変化させることによりズーミングを行うズームレンズであって、
広角端から望遠端へのズーミングにおいて、前記第１レンズ群が位置固定であり、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群とが第２，第３レンズ群間隔を減少させるように移動し、
前記第３レンズ群が、物体側から順に、正の光学的パワーを有する単レンズと、負の光学的パワーを有する単レンズと、正の光学的パワーを有する単レンズと、の３枚で構成されており、前記第３レンズ群を構成している３枚の単レンズを、物体側から順に、第３１レンズ、第３２レンズ、第３３レンズとするとき、以下の条件式(1)を満たすことを特徴とするズームレンズ；
0.35＜L3／f3＜1.5 …(1)
ただし、
L3：第３２レンズと第３３レンズとの間の軸上空気間隔、
f3：第３レンズ群の焦点距離、
である。
以下の条件式(2)を満たすことを特徴とする請求項１記載のズームレンズ；
0.5＜f3／fw＜1.5 …(2)
ただし、
f3：第３レンズ群の焦点距離、
fw：広角端における全系の焦点距離、
である。
以下の条件式(3)を満たすことを特徴とする請求項１又は２記載のズームレンズ；
3＜f33／f3＜15 …(3)
ただし、
f33：第３３レンズの焦点距離、
f3：第３レンズ群の焦点距離、
である。
前記第３３レンズが非球面を少なくとも１面有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
以下の条件式(5)を満たすことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のズームレンズ；
0.2＜(CR1−CR2)／(CR1＋CR2)＜1.8 …(5)
ただし、
CR1：第３２レンズの物体側面の曲率半径、
CR2：第３２レンズの像側面の曲率半径、
である。
以下の条件式(6)を満たすことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のズームレンズ；
-3.7＜f1／fw＜-2 …(6)
ただし、
f1：第１レンズ群の焦点距離、
fw：広角端における全系の焦点距離、
である。
以下の条件式(7)を満たすことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のズームレンズ；
0.5＜f1／f2＜1.5 …(7)
ただし、
f1：第１レンズ群の焦点距離、
f2：第２レンズ群の焦点距離、
である。
さらに前記第３レンズ群内に光量調整装置を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のズームレンズ。
請求項１〜８のいずれか１項に記載のズームレンズと、受光面上に形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備え、前記撮像素子の受光面上に被写体の光学像が形成されるように前記ズームレンズが設けられていることを特徴とする撮像装置。