JP5500415B2

JP5500415B2 - ズームレンズ、光学機器

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Publication number: JP5500415B2
Application number: JP2009184935A
Authority: JP
Inventors: 俊之嶋田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2009-08-07
Filing date: 2009-08-07
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2029-08-07
Also published as: JP2011039184A

Description

本発明は、ズームレンズ、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像装置（カメラ）の高性能化、コンパクト化が急速に進行している。これらの撮像装置では、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る。ズームレンズによって、撮影者は最適な画角での撮影を手軽に行うことが可能となる。現在、このようなズームレンズでは、レンズの広角化、高変倍化が強く求められている。広角端状態において７０〜８５度程度の画角を有し、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として、文献１に記載の実施例２がある。

特開２００６−２０８８９０号公報

従来のズームレンズでは、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。また、ズームレンズ全体の寸法が大きく、コンパクトとは言い難いものであった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、広画角かつ高変倍比でありながら優れた性能を有し、前玉径が小さなズームレンズ、光学機器を提供することを目的とする。

このような目的を達成するため、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、全体として負の屈折力を持つ第１レンズ群と、全体として正の屈折力を持つ第２レンズ群と、全体として正の屈折力を持つ第３レンズ群とからなり、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が変化し、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、少なくとも前記第１レンズ群と前記第２レンズ群とが移動し、前記第３レンズ群は１枚の正レンズからなり、前記ズームレンズの最大像高をＹmax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焦点距離をｆｗとし、前記ズームレンズの第１レンズ群の焦点距離をｆ１とし、前記第３レンズ群を構成する前記正レンズの物体側の近軸曲率半径をＲａとし、前記第３レンズ群を構成する前記正レンズの像側の近軸曲率半径をＲｂとしたとき、次式１．７＜Ｙmax×ｆｔ／（ｆｗ×｜ｆ１｜）＜２．３及び−０．２＜（Ｒｂ＋Ｒａ）／（Ｒｂ−Ｒａ）＜１．２の条件を満足する。

なお、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、前記第２レンズ群において、ｄ線（波長587.6nm）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Ｎとし、前記第１レンズ群の正レンズの焦点距離をｆＬ２としたとき、次式４．６＜（Ｎ−１．４）×ｆＬ２×ｆｔ／（ｆｗ×|ｆ１|）＜６．７の条件を満足することが好ましい。

また、前記ズームレンズの望遠端状態における全長をＴＬｔ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０．４５＜Ｙmax×（ＴＬｔ−ＴＬｗ）／（ｆｗ×|ｆ１|）＜１．１０の条件を満足することが好ましい。

また、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が減少し、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ことが好ましい。

また、前記第２レンズ群は、物体側から光軸に沿って順に並んだ、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、前記第２レンズ群は、像側から光軸に沿って順に並んだ、１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、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、前記第３レンズ群は光軸上に固定されていることが好ましい。

また、本発明の光学機器（例えば、本実施形態におけるデジタルスチルカメラ１）は、上記いずれかのズームレンズを搭載する。

本発明によれば、広画角かつ高変倍比でありながら優れた性能を有し、前玉径が小さなズームレンズ、光学機器を提供することができる。

本発明の第１実施例に係るズームレンズの構成を示す図である。（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ、本発明の第１実施例に係るズームレンズの無限遠合焦状態での広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における諸収差図である。本発明の第２実施例に係るズームレンズの構成を示す図である。（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ、本発明の第２実施例に係るズームレンズの無限遠合焦状態での広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における諸収差図である。本発明の第３実施例に係るズームレンズの構成を示す図である。（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ、本発明の第３実施例に係るズームレンズの無限遠合焦状態での広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における諸収差図である。（ａ）はデジタルスチルカメラの正面図であり、（ｂ）はデジタルスチルカメラの背面図である。本実施形態に係るズームレンズの製造方法を説明するためのフローチャートである。

以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態のズームレンズは、図１に示すように、光軸に沿って物体側から順に並んだ、全体として負の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１と、全体として正の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２と、全体として正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３とを有し、第３レンズ群Ｇ３は１枚の正レンズからなり、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が変化し、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、少なくとも第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とが移動するように構成される。

なお、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が減少し、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と第２レンズ群Ｇ２とが移動することが好ましい。

このように本実施形態のズームレンズは、負先行型のズームレンズである。そして、第２レンズ群Ｇ２が変倍部かつマスターレンズ群であり、第１レンズ群Ｇ１がコンペンセータ群である。また、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に対して最適化するとともに、第１レンズ群Ｇ１及び第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。

本実施形態のような単純な構造のズームレンズにおいて、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。また、良好な収差補正のためには、各レンズ群の構成、屈折力等を適切に設定することが不可欠である。一般には、レンズの屈折力を弱めることにより、収差補正が容易になる。しかし、レンズの大型化を引き起こすため、実用性が損なわれてしまう欠点がある。本実施形態では、ズームレンズの広角化、高変倍化、高性能化、小型化といった相反する条件を、高い次元で両立させた点が特徴である。

以下、本実施形態のズームレンズに係る条件式について説明する。

本実施形態に係るズームレンズは、上記構成の基、ズームレンズの最大像高をＹmaxとし、ズームレンズの望遠端状態における焦点距離をｆｔとし、ズームレンズの広角端状態における焦点距離をｆｗとし、ズームレンズの第１レンズ群Ｇ１の焦点距離をｆ１としたとき、以下の条件式（１）を満足する。

１．７＜Ｙmax×ｆｔ／（ｆｗ×|ｆ１|）＜２．３ …（１）

上記条件式（１）は、ズームレンズの高変倍比化、小型化、高性能化を達成するための条件式である。この条件式（１）の下限値を下回った場合、中間焦点距離状態における上方コマ収差の補正が困難となるため好ましくない。また、条件式（１）の上限値を上回った場合、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、本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（１）の下限値を１．７５とすることが好ましい。さらに、本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（１）の下限値を１．８０とすることが好ましい。

また、本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（１）の上限値を２．２とすることが好ましい。さらに、本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（１）の上限値を２．１とすることが好ましい。

さらに、本実施形態に係るズームレンズは、第３レンズ群Ｇ３を構成する正レンズの物体側の近軸曲率半径をＲａとし、第３レンズ群Ｇ３を構成する正レンズの像側の近軸曲率半径をＲｂとしたとき、以下の条件式（２）を満足する。

−０．２＜（Ｒｂ＋Ｒａ）／（Ｒｂ−Ｒａ）＜１．２ …（２）

上記条件式（２）は、ズームレンズの高変倍比化、小型化、高性能化を達成するための条件式である。条件式（２）の下限値を下回った場合、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。条件式（２）の上限値を上回った場合、望遠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、本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（２）の上限値を１．０５とすることが好ましい。さらに、本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（２）の上限値を０．９０とすることが好ましい。

また、本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（２）の下限値を０．０とすることが好ましい。さらに、本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（２）の下限値を０．２とすることが好ましい。

また、本実施形態に係るズームレンズは、第１レンズ群Ｇ１が、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構成されるとともに、第２レンズ群において、ｄ線（波長587.6nm）に対す屈折率が最も高い負レンズのｄ線に対する屈折率をＮとし、前記第１レンズ群の正レンズの焦点距離をｆＬ２としたとき、以下の条件式（３）を満足することが好ましい。

４．６＜（Ｎ−１．４）×ｆＬ２×ｆｔ／（ｆｗ×|ｆ１|）＜６．７ …（３）

第１レンズ群Ｇ１を上記構成とすることにより、入射瞳が物体側に移動するため、第１レンズ群Ｇ１の外径を小型化することが可能となる。また、広角端状態における歪曲収差と非点隔差、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、上記条件式（３）は、ズームレンズの広角化、高性能化を達成するための条件式である。この条件式（３）の下限値を下回った場合、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。条件式（３）の上限を上回った場合、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、本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（３）の下限値を４．８とすることが好ましい。さらに、本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（３）の下限値を４．９とすることが好ましい。

また、本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（３）の上限値を６．４とすることが好ましい。さらに、本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（３）の上限値を６．１とすることが好ましい。

また、本実施形態において、ズームレンズの望遠端状態における全長をＴＬｔとし、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、以下の条件式（４）を満足することが好ましい。

０．４５＜Ｙmax×（ＴＬｔ−ＴＬｗ）／（ｆｗ×|ｆ１|）＜１．１０ …（４）

上記条件式（４）は、ズームレンズの広角化、高性能化を達成するための条件式である。この条件式（４）の下限値を下回った場合、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。また、条件式（４）の上限値を上回った場合、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、本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（４）の下限値を０．４８とすることが好ましい。さらに、本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（４）の下限値を０．５０とすることが好ましい。

また、本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（４）の上限値を１．００とすることが好ましい。さらに、本実施形態の効果を確実なものとするためには、条件式（４）の上限値を０．９０とすることが好ましい。

また、本実施形態のズームレンズにおいて、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から光軸に沿って順に並んだ、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る。その結果、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うえ、球面収差を良好に補正することができる。

また、本実施形態のズームレンズにおいて、第２レンズ群Ｇ２は、像側から光軸に沿って順に並んだ、１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、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、本実施形態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に際し、前記第３レンズ群は光軸上に固定されていることが好ましい。このように第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。

また、本実施形態のズームレンズにおいて、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方法によって行うことがより望ましい。

図７に、撮影レンズＺＬとして上記ズームレンズを備えたデジタルスチルカメラ１（光学機器）を示す。このデジタルスチルカメラ１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（例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等からなる）撮像素子Ｃ（図１参照）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１の背後に配置された液晶モニター２に表示される。撮影者は、液晶モニター２を見ながら被写体像の構図を決めた後、レリーズ釦３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。

なお、このカメラ１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４、撮影レンズＺＬを広角端状態（Ｗ）から望遠端状態（Ｔ）にズーミングする際のワイド（Ｗ）−テレ（Ｔ）ボタン５、及び、デジタルスチルカメラ１の種々の条件設定等に使用するファンクションボタン６等が配置されている。

続いて、図８を参照しながら、上記構成のズームレンズの製造方法について説明する。まず、鏡筒内に各レンズ（図１ではレンズＬ１１〜Ｌ３１）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。次に、鏡筒内に各レンズが組み込まれた後、鏡筒内に各レンズが組み込まれた状態で物体の像が形成されるか、すなわち各レンズの中心が揃っているかを確認する（ステップＳ２）。続いて、ズームレンズ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、広角端状態から望遠端状態への変倍を行う変倍動作、遠距離物体から近距離物体への合焦を行うレンズが光軸方向に沿って移動する合焦動作などが挙げられる。なお、各種動作の確認順番は任意である。

以下、本実施形態に係る各実施例について、図面に基づいて説明する。以下に、表１〜表３を示すが、これらは第１実施例〜第３実施例における各諸元の表である。［全体諸元］において、ｆは本ズームレンズの焦点距離を、ＦＮＯはＦナンバーを、２ωは画角を、Ｙmaxは最大像高を示す。［レンズ諸元］においては、面番号は光線の進行する方向に沿った物体側からのレンズ面の順序を、ｒは各レンズ面の曲率半径を、ｄは各光学面から次の光学面（又は像面）までの光軸上の距離である面間隔を、ｎはｄ線（波長587.6nm）に対する屈折率を、νはｄ線に対するアッベ数を、ＢＦはバックフォーカスを示す。レンズ面が非球面である場合には、面番号の左に＊印を付し、曲率半径ｒの欄には近軸曲率半径を示す。なお、空気の屈折率は「1.00000」であるが、表中においてはこの記載を省略している。また、曲率半径の「∞」は平面又は開口を示す。

［非球面係数データ］には、［レンズ諸元］に示した非球面について、その形状を次式（ａ）で示す。すなわち、光軸に垂直な方向の高さをｙとし、非球面の頂点における接平面から高さｙにおける非球面上の位置までの光軸に沿った距離（サグ量）をＳ（ｙ）とし、基準球面の曲率半径（近軸曲率半径）をｒとし、円錐係数をκとし、ｎ次の非球面係数をＣｎとしたとき、以下の式（ａ）で示している。なお、各実施例において、２次の非球面係数Ｃ2は０であり、その記載を省略している。また、Ｅ-nは、×１０^-nを表す。例えば、1.234E-05＝1.234×10^-5である。

Ｓ（ｙ）＝（ｙ²／ｒ）／｛１＋（１−κ・y²／ｒ²）^1/2｝
＋Ｃ4×ｙ⁴＋Ｃ6×ｙ⁶＋Ｃ8×ｙ⁸＋Ｃ10×ｙ¹⁰ …（ａ）

［可変間隔データ］には、広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態の各状態における、焦点距離ｆ、第ｉ面と第（ｉ＋１）面の可変間隔ｄｉ（但し、ｉは整数）、バックフォーカスＢＦ、レンズ系全長ＴＬを示す。［レンズ群焦点距離］には、各群の初面及び焦点距離を示す。［レンズ焦点距離］には、第１レンズ群Ｇ１を構成する正レンズＬ１２の焦点距離を示す。［条件式］において、上記の条件式（１）〜（４）に対応する値を示す。

なお、表中において、焦点距離ｆ、曲率半径ｒ、面間隔ｄ、その他の長さの単位は、一般に「ｍｍ」が使われている。但し、光学系は、比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、単位は「ｍｍ」に限定されることなく、他の適当な単位を用いることが可能である。

以上の表の説明は、他の実施例においても同様とし、その説明を省略する。

（第１実施例）
第１実施例について、図１，図２及び表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を示す。第１実施例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、全体として負の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１と、全体として正の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２と、全体として正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３とを有する。

第１レンズ群Ｇ１は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、負レンズＬ１１と、正レンズＬ１２とを有して構成され、負レンズＬ１１の像側のレンズ面は非球面である。

第２レンズ群Ｇ２は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正レンズＬ２１と、正レンズＬ２２と、負レンズＬ２３と、正レンズＬ２４とを有して構成され、正レンズＬ２１の物体側のレンズ面は非球面である。

第３レンズ群Ｇ３は、正レンズＬ３１のみで構成されている。

Ｆナンバー決定部材Ｓは、第２レンズ群Ｇ２の正レンズＬ２１の光軸上の頂点より像側に配置されている。

フィルタ群ＦＬは、フィルタ群ＦＬは、固体撮像素子の限界解像以上の空間周波数をカットするためのローパスフィルタＬＰＦや、赤外カットフィルタ等で構成されており、第３レンズ群Ｇ３と像面Ｉとの間に配置されている。像面Ｉは、ＣＣＤやＣＭＯＳ等から構成された撮像素子Ｃ上に形成されている。

上記構成を有する本実施例のズームレンズでは、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が減少し、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、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とを移動させ、第３レンズ群Ｇ３を像面Ｉに対して固定とする。また、Ｆナンバー決定部材Ｓは、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第２レンズ群Ｇ２と一体となって移動する。

以下の表１に、第１実施例における各諸元の表を示す。なお、表１における面番号１〜１８は、図１に示す面１〜１８に対応している。なお、第１実施例では、第２面及び第６面が非球面形状に形成されている。

（表１）
［全体諸元］
ｆ＝ 4.6〜21.8
ＦＮＯ＝ 2.67〜6.99
２ω ＝ 84.88°〜20.24°
Ｙmax ＝ 3.9
［レンズ諸元］
面番号ｒｄｎｄ νｄ
１ 42.8886 1.000 1.80139 45.46
＊２ 4.2958 2.480
３ 8.5058 1.500 1.92286 20.88
４ 14.6981 d4
５ ∞ -0.450 (FNO決定部材)
＊６ 5.6224 1.400 1.76802 49.23
７ 52.7112 0.100
８ 5.3506 1.650 1.71999 50.24
９ -55.9957 0.400 2.00330 28.27
10 3.4953 0.500
11 12.5500 1.350 1.51742 52.32
12 -12.5828 d12
13 18.7402 1.650 1.60300 65.47
14 -36.1401 d14
15 ∞ 0.210 1.51680 64.12
16 ∞ 0.290
17 ∞ 0.500 1.51680 64.12
18 ∞ (BF)
［非球面係数データ］
（第２面）
κ ＝ 0.1428
Ｃ４＝ 3.51880E-04
Ｃ６＝ 4.51290E-06
Ｃ８＝ -1.91480E-08
Ｃ10 ＝ 1.75610E-10
（第６面）
κ ＝ 0.2734
Ｃ４＝ 2.09070E-04
Ｃ６＝ 1.65260E-06
Ｃ８＝ 0.00000E+00
Ｃ10 ＝ 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
無限遠無限遠無限遠
ｆ 4.60 10.00 21.80
ｄ4 13.0006 4.6161 0.7500
ｄ12 4.3905 10.6514 24.3325
ｄ14 1.9828 1.9828 1.9828
ＢＦ 0.6000 0.6000 0.6000
ＴＬ 32.5641 30.4404 40.2556
［レンズ群焦点距離］
群番号群初面群焦点距離
Ｇ１１ -9.75
Ｇ２６ 9.10
Ｇ３ 13 20.70
［レンズ焦点距離］
ｆＬ２＝ 19.598
［条件式］
条件式（１）Ｙmax×ｆｔ／（ｆｗ×|ｆ１|）＝ 1.896
条件式（２）（Ｒｂ＋Ｒａ）／（Ｒｂ−Ｒａ）＝ 0.317
条件式（３）（Ｎ−１．４）×ｆＬ２×ｆｔ／（ｆｗ×|ｆ１|）＝ 5.789
条件式（４）Ｙmax×（ＴＬｔ−ＴＬｗ）／（ｆｗ×|ｆ１|）＝ 0.669

表１に示す諸元の表から、本実施例に係るズームレンズでは、上記条件式（１）〜（４）を全て満たすことが分かる。

図２は、第１実施例に係るズームレンズにおける無限遠合焦時の諸収差図であり、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態における諸収差図をそれぞれ示す。

なお、各収差図において、ＦＮＯはＦナンバーを、Ａは半画角を示す。また、非点収差図において、実線はサジタル像面を示し、破線はメリジオナル像面を示す。以上の収差図の説明は、他の実施例においても同様とし、その説明を省略する。

各収差図から明らかなように、第１実施例では、広角端状態から望遠端状態までの各焦点距離状態において諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有することが分かる。

（第２実施例）
第２実施例について、図３，図４及び表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を示す。第２実施例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、全体として負の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１と、全体として正の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２と、全体として正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３とを有する。

以下の表２に、第２実施例における各諸元の表を示す。なお、表２における面番号１〜１８は、図３に示す面１〜１８に対応している。なお、第２実施例では、第２面及び第６面が非球面形状に形成されている。

（表２）
［全体諸元］
ｆ＝ 4.6〜21.8
ＦＮＯ＝ 2.69〜7.11
２ω ＝ 84.84°〜20.16°
Ｙmax ＝ 3.9
［レンズ諸元］
面番号ｒｄｎｄ νｄ
１ 52.7084 1.000 1.80139 45.46
＊２ 4.1965 2.524
３ 8.9739 1.500 1.92286 20.88
４ 16.8770 d4
５ ∞ -0.450 (FNO決定部材)
＊６ 5.3664 1.450 1.77377 47.18
７ 43.1367 0.100
８ 5.7952 1.600 1.71999 50.24
９ -28.2580 0.400 2.00330 28.27
10 3.5851 0.500
11 11.5832 1.350 1.51742 52.32
12 -11.5916 d12
13 15.6980 1.650 1.60300 65.47
14 -67.8507 d14
15 ∞ 0.210 1.51680 64.12
16 ∞ 0.290
17 ∞ 0.500 1.51680 64.12
18 ∞ (BF)
［非球面係数データ］
（第２面）
κ ＝ 0.1235
Ｃ４＝ 2.82550E-04
Ｃ６＝ 4.30550E-06
Ｃ８＝ -1.01090E-07
Ｃ10 ＝ 1.42410E-09
（第６面）
κ ＝ 0.6150
Ｃ４＝ -2.82020E-05
Ｃ６＝ -8.44450E-07
Ｃ８＝ 0.00000E+00
Ｃ10 ＝ 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
無限遠無限遠無限遠
ｆ 4.60 10.00 21.80
ｄ4 12.6906 4.5182 0.7500
ｄ12 4.8018 11.3672 25.7137
ｄ14 1.9432 1.9432 1.9432
ＢＦ 0.9365 0.9364 0.9365
ＴＬ 32.6697 31.0627 41.6410
［レンズ群焦点距離］
群番号群初面群焦点距離
Ｇ１１ -9.40
Ｇ２６ 9.20
Ｇ３ 13 21.30
［レンズ焦点距離］
ｆＬ２＝ 19.032
［条件式］
条件式（１）Ｙmax×ｆｔ／（ｆｗ×|ｆ１|）＝ 1.966
条件式（２）（Ｒｂ＋Ｒａ）／（Ｒｂ−Ｒａ）＝ 0.624
条件式（３）（Ｎ−１．４）×ｆＬ２×ｆｔ／（ｆｗ×|ｆ１|）＝ 5.789
条件式（４）Ｙmax×（ＴＬｔ−ＴＬｗ）／（ｆｗ×|ｆ１|）＝ 0.809

表２に示す諸元の表から、本実施例に係るズームレンズでは、上記条件式（１）〜（４）を全て満たすことが分かる。

図４は、第２実施例に係るズームレンズにおける無限遠合焦時の諸収差図であり、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態における諸収差図をそれぞれ示す。

各収差図から明らかなように、第２実施例では、広角端状態から望遠端状態までの各焦点距離状態において諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有することが分かる。

（第３実施例）
第３実施例について、図５，図６及び表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を示す。第３実施例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、全体として負の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１と、全体として正の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２と、全体として正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３とを有する。

以下の表３に、第３実施例における各諸元の表を示す。なお、表３における面番号１〜１８は、図５に示す面１〜１８に対応している。なお、第３実施例では、第２面及び第６面が非球面形状に形成されている。

（表３）
［全体諸元］
ｆ＝ 4.6〜21.8
ＦＮＯ＝ 2.69〜6.95
２ω ＝ 84.54°〜20.34°
Ｙmax ＝ 3.9
［レンズ諸元］
面番号ｒｄｎｄ νｄ
１ 44.5164 1.000 1.82080 42.71
＊２ 4.4040 2.239
３ 8.4719 1.650 2.00170 20.65
４ 14.7133 d4
５ ∞ -0.450 (FNO決定部材)
＊６ 5.7394 1.400 1.69350 53.22
７ 304.5899 0.100
８ 4.8060 1.650 1.71999 50.24
９ 451.6960 0.400 2.00330 28.27
10 3.3430 0.500
11 14.1429 1.350 1.51742 52.32
12 -14.2144 d12
13 23.2934 1.650 1.60300 65.47
14 -25.3726 d14
15 ∞ 0.210 1.51680 64.12
16 ∞ 0.290
17 ∞ 0.500 1.51680 64.12
18 ∞ (BF)
［非球面係数データ］
（第２面）
κ ＝ -0.2325
Ｃ４＝ 9.04930E-04
Ｃ６＝ 3.47210E-06
Ｃ８＝ -2.33760E-08
Ｃ10 ＝ -1.17030E-10
（第６面）
κ ＝ -1.0897
Ｃ４＝ 1.05150E-03
Ｃ６＝ -9.53230E-06
Ｃ８＝ 0.00000E+00
Ｃ10 ＝ 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
無限遠無限遠無限遠
ｆ 4.60 10.00 21.80
ｄ4 13.4614 4.7615 0.7500
ｄ12 3.9450 9.8469 22.7439
ｄ14 2.0193 2.0193 2.0193
ＢＦ 0.3809 0.3809 0.3809
ＴＬ 35.5246 29.7266 38.6121
［レンズ群焦点距離］
群番号群初面群焦点距離
Ｇ１１ -10.20
Ｇ２６ 9.00
Ｇ３ 13 20.40
［レンズ焦点距離］
ｆＬ２＝ 17.608
［条件式］
条件式（１）Ｙmax×ｆｔ／（ｆｗ×|ｆ１|）＝ 1.812
条件式（２）（Ｒｂ＋Ｒａ）／（Ｒｂ−Ｒａ）＝ 0.043
条件式（３）（Ｎ−１．４）×ｆＬ２×ｆｔ／（ｆｗ×|ｆ１|）＝ 4.936
条件式（４）Ｙmax×（ＴＬｔ−ＴＬｗ）／（ｆｗ×|ｆ１|）＝ 0.506

表３に示す諸元の表から、本実施例に係るズームレンズでは、上記条件式（１）〜（４）を全て満たすことが分かる。

図６は、第３実施例に係るズームレンズにおける無限遠合焦時の諸収差図であり、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態における諸収差図をそれぞれ示す。

各収差図から明らかなように、第３実施例では、広角端状態から望遠端状態までの各焦点距離状態において諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有することが分かる。

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。

各実施例では、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いう。

また、本実施形態においては、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。

また、本実施形態において、レンズ群または部分レンズ群を光軸に垂直な方向に振動させ、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レンズ群又は第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、本実施形態において、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、レンズ加工及び組立調整が容易になり、加工及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。また、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。なお、本実施形態では、非球面を２面以上用いるのが好ましい。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、本実施形態において、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枠でその役割を代用してもよい。

また、本実施形態において、各レンズ面には、フレアやゴーストを軽減して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（変倍光学系）は、変倍比が４．０〜６．０程度である。

また、本実施形態のズームレンズ（変倍光学系）は、第２レンズ群が、正レンズ成分を２つと、負レンズ成分を１つ有するのが好ましい。また、第２レンズ群は、物体側から順に、２つの正レンズ成分と１つの負レンズ成分を配置するか、又は、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、空気間隔を介在させて配置するのが好ましい。

なお、本発明を分かりやすくするために、実施形態の構成要件を付して説明したが、本発明がこれに限定されるものではないことは言うまでもない。

Ｇ１第１レンズ群
Ｇ２第２レンズ群
Ｇ３第３レンズ群
ＳＦＮＯ決定部材
Ｉ像面
ＦＬフィルタ群
１デジタルスチルカメラ（光学機器）
ＺＬ撮影レンズ（ズームレンズ）

Claims

光軸に沿って物体側から順に並んだ、全体として負の屈折力を持つ第１レンズ群と、全体として正の屈折力を持つ第２レンズ群と、全体として正の屈折力を持つ第３レンズ群とからなり、
広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が変化し、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、少なくとも前記第１レンズ群と前記第２レンズ群とが移動し、
前記第３レンズ群は１枚の正レンズからなり、
前記ズームレンズの最大像高をＹmax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焦点距離をｆｗとし、前記ズームレンズの第１レンズ群の焦点距離をｆ１とし、前記第３レンズ群を構成する前記正レンズの物体側の近軸曲率半径をＲａとし、前記第３レンズ群を構成する前記正レンズの像側の近軸曲率半径をＲｂとしたとき、次式
１．７＜Ｙmax×ｆｔ／（ｆｗ×｜ｆ１｜）＜２．３
−０．２＜（Ｒｂ＋Ｒａ）／（Ｒｂ−Ｒａ）＜１．２
の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
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、
前記第２レンズ群において、ｄ線（波長587.6nm）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Ｎとし、前記第１レンズ群の正レンズの焦点距離をｆＬ２としたとき、次式
４．６＜（Ｎ−１．４）×ｆＬ２×ｆｔ／（ｆｗ×｜ｆ１｜）＜６．７
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。
前記ズームレンズの望遠端状態における全長をＴＬｔ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
０．４５＜Ｙmax×（ＴＬｔ−ＴＬｗ）／（ｆｗ×｜ｆ１｜）＜１．１０
の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。
広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が減少し、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ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のズームレンズ。
前記第２レンズ群は、物体側から光軸に沿って順に並んだ、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１〜４のいずれか一項に記載のズームレンズ。
前記第２レンズ群は、像側から光軸に沿って順に並んだ、１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１〜５のいずれか一項に記載のズームレンズ。
広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、前記第３レンズ群は光軸上に固定されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のズームレンズ。
請求項１〜７のいずれか一項に記載のズームレンズを搭載することを特徴とする光学機器。