JPWO2012066735A1 - ズームレンズ - Google Patents

Abstract

【課題】３群からなるズームレンズにおいて、ズーム全域に亘って収差の発生を抑制しつつ小型化する。【解決手段】物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群（Ｇ１）、正の屈折力を有する第２レンズ群（Ｇ２）、正の屈折力を有する第３レンズ群（Ｇ３）を配置してなり、第２レンズ群（Ｇ２）と一体的に移動させる絞り（Ｓｔ）を有し、第１レンズ群（Ｇ１）と第２レンズ群（Ｇ２）との間隔、および第２レンズ群（Ｇ２）と第３レンズ群（Ｇ３）との間隔を変化させることにより変倍を行うズームレンズにおいて、第２レンズ群（Ｇ２）を、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第２群第１レンズ（Ｌ２１）、全体として正の屈折力を有する接合レンズ（Ｌｃ）、像側に凹面を向けた少なくとも１面が非球面の負の屈折力を有する第２群第４レンズ（Ｌ２４）を配してなるものとする。【選択図】図１

Description

本発明はズームレンズに関し、詳しくは、３つの群からなるズームレンズに関するものである。

従来より、小型化、および高変倍比化が要求されるデジタルカメラ等の撮影光学系において、５倍程度の比較的高い変倍比を有する４つの群からなるズームレンズが知られている。

また、変倍比が３倍程度でありながら、使用するレンズ枚数をさらに減らして、より小型化しようとする３つの群からなるズームレンズも知られている（特許文献１、２、３参照）。

特許第３４３３７３４号公報 特許第４２４５７８３号公報 特開２００３−３０７６７７号公報

ところで、特許文献１のズームレンズは、負の屈折力を有する第１レンズ群（以後、省略して負の第１レンズ群ともいう）、正の第２レンズ群、正の第３レンズ群を配置してなるものである。上記第１レンズ群は物体側から順に負の屈折力を有するレンズ（以後、負レンズともいう）、負レンズ、正レンズを配してなり、上記第２レンズ群は物体側から順に正レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズを配してなり、上記第３レンズ群は正レンズを配してなるものである。このズームレンズは、第２レンズ群の最も像側のレンズが正レンズなので、この第２レンズ群中の物体側に位置する正レンズの屈折力が弱くなるように構成されており上記他の正レンズの有効径の拡大が必要となるため、第２レンズ群の外径が大きくなるという問題がある。

また、特許文献２のズームレンズは、負の第１レンズ群、正の第２レンズ群、正の第３レンズ群を配置してなるものである。上記第１レンズ群は物体側から順に負レンズ、負レンズ、正レンズを配してなり、第２レンズ群は物体側から順に正レンズ、正レンズ、負レンズ、負レンズを配してなり、第３レンズ群は正レンズを配してなるものである。このように第２レンズ群の最も像側のレンズを負レンズとしたこのズームレンズは、第１レンズ群の屈折力を強くした為、ズーム比を５倍へ拡大した場合ズーム全域に亘って収差を抑制することが難しいという問題がある。

また、特許文献３のズームレンズは、負の第１レンズ群、正の第２レンズ群、正の第３レンズ群を配置してなるものである。上記第１レンズ群は物体側から順に負レンズ、負レンズ、正レンズを配してなり、上記第２レンズ群は物体側から順に正レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズを配してなり、第３レンズ群は正レンズを配してなるものである。このズームレンズは、上記特許文献１のズームレンズと同様に、第２レンズ群の最も像側のレンズが正レンズなので、この第２レンズ群中の他の正レンズの屈折力が弱くなるように構成されており上記他の正レンズの有効径の拡大が必要となるため、第２レンズ群の外径が大きくなるという問題がある。

上記のようなことにより、変倍比が５倍程度の３群からなるズームレンズについて、ズーム全域に亘る収差の発生の抑制と、第２レンズ群の外径拡大の抑制とを両立させたいという要請がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、３群からなるズームレンズに関し、ズーム全域に亘って収差の発生を抑制しつつ小型化することができるズームレンズを提供することを目的とするものである。

本発明のズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群を配置してなり、第２レンズ群と一体的に移動させる絞りを有し、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔、および第２レンズ群と第３レンズ群との間隔を変化させることにより変倍を行うズームレンズであって、第１レンズ群は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第１群第１レンズ、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第１群第２レンズ、物体側に凸面を向けた少なくとも１面が非球面である正の屈折力を有する第１群第３レンズを配してなるものであり、第２レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第２群第１レンズ、全体として正の屈折力を有する接合レンズ、像側に凹面を向けた少なくとも１面が非球面の負の屈折力を有する第２群第４レンズを配してなるものであり、前記接合レンズは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第２群第２レンズ、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第２群第３レンズを配してなるものであり、第３レンズ群は、正の屈折力を有する第３群第１レンズを配してなるものである。

前記ズームレンズは、第１群第３レンズと第２群第４レンズとを両方共にプラスチックレンズとし、条件式（１）：−０．２＜ｆｗ／ｆ１３＋ｆｗ／ｆ２４＜０．２を満足するものであることが望ましい。ただし、ｆｗ：広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離、ｆ１３：第１群第３レンズの焦点距離、ｆ２４：第２群第４レンズの焦点距離である。

前記第３群第１レンズは、少なくとも１面が非球面からなるプラスチックレンズであることが望ましい。

前記ズームレンズは、条件式（２）：０＜ｆｗ／ｆ１３＋ｆｗ／ｆ２４＋ｆｗ／ｆ３１＜０．４を満足するものであることが望ましい。ただし、ｆ３１：第３群第１レンズの焦点距離とする。

前記ズームレンズは、条件式（３）：−３．０＜ｆ１／ｆｗ＜−２．３を満足するものであることが望ましい。ただし、ｆ１：第１レンズ群の焦点距離である。

前記ズームレンズは、条件式（４）：１．８＜ＬＴ／（ｆｗ×Ｕ×ｔａｎω）＜２．３を満足するものであることが望ましい。ただし、ＬＴ：光学全長、Ｕ：変倍比、ω：広角端における最大像高での半画角とする。

前記ズームレンズは、第３レンズ群を移動させて合焦を行うものとすることができる。

前記第２群第４レンズは、物体側のレンズ面のみを非球面としたり、像側のレンズ面のみを非球面としたり、あるいは両面非球面とすることができる。

前記ズームレンズの変倍比は４倍を超え６倍未満であることが望ましい。

本発明の撮像装置は、前記ズームレンズと、このズームレンズによって形成された光学像を撮像する撮像素子とを備えたものであることを特徴するものである。

各レンズの焦点距離、および組み合わされた複数のレンズの焦点距離（合成焦点距離）は、正負を区別しており、レンズに光線を通したときの焦点が、このレンズの射出側にある場合を正とし、このレンズの入射側にある場合を負とする。

レンズ面の曲率半径の符号は、物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負とする。

レンズ面が非球面の場合、レンズ面の凹凸、レンズ面の屈折力の正負、レンズ面の曲率半径の正負等は近軸領域で規定するものとする。

光学全長ＬＴは、ズーム設定を望遠端に定めたときにおける第１群第１レンズの物体側のレンズ面と、このズームレンズを通して無限遠被写体を結像させたときの結像面との光軸上における間隔である。なお、この間隔は、バックフォーカス分も含めて実際の距離（実長）で示されるものあり、空気換算した距離ではない。

本発明のズームレンズによれば、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群を配置し、第２レンズ群と一体的に移動させる絞りを備え、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔、および第２レンズ群と第３レンズ群との間隔を変化させることにより変倍を行うようにしたズームレンズであって、第１レンズ群を、物体側から順に、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第１群第１レンズ、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第１群第２レンズ、物体側に凸面を向けた少なくとも１面が非球面である正の屈折力を有する第１群第３レンズを配してなるものとし、第２レンズ群を、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第２群第１レンズ、全体として正の屈折力を有する接合レンズ、像側に凹面を向けた少なくとも１面が非球面の負の屈折力を有する第２群第４レンズを配してなるものとし、前記接合レンズを、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第２群第２レンズ、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第２群第３レンズを配してなるものとし、第３レンズ群を、正の屈折力を有する第３群第１レンズを配してなるものとしたので、ズーム全域に亘って収差の発生を抑制しつつ小型化することができる。

すなわち、第２群中の最も像側に位置するレンズを負レンズとしたので、この第２レンズ群中の物体側に位置する正レンズの屈折力をより強くするように構成することができ、これにより、上記第２レンズ群中のレンズの有効径を小さくすることができるので、第２レンズ群全体の外径を小さくすることができる。これとともに、上記第２レンズ群中の最も像側に位置するレンズの少なくとも１面を非球面レンズとしたので、ズーム全域に亘って収差の発生をより確実に抑制することができる。

なお、本発明のズームレンズを、このズームレンズの第２レンズ群を光軸直交方向へ移動させるとともにズームレンズの全体を光軸方向へ移動させて撮影装置内に沈胴させるものとすれば、沈胴させたときのこのズームレンズの光軸方向における厚みをより小さくすることができる。

すなわち、例えば、近年のデジタルカメラでは、撮像装置内にズームレンズを収容するときに、特定のレンズ群を光軸直交方向にシフトさせるとともに各レンズ群を光軸方向へ移動させて、ズームレンズの全体を撮像装置内に沈胴させる方式を採用するものが多くなっている。その場合に、光軸直交方向にシフトさせるレンズ群と他のレンズ群とが光軸方向に重ならないように各レンズ群を光軸方向へ移動させ沈胴させる。このとき、ズームレンズ全体を沈胴させたときの光軸方向の厚みを小さくするとともに、光軸直交方向にシフトさせるレンズ群の外径を小さくしてズームレンズ全体を撮像装置内に沈胴させたときのレンズ鏡筒外径を小さくすることが求められる。

上記本発明のズームレンズの構成によれば、第２レンズ群中の最も像側に位置するレンズを負レンズとすることにより、絞り近傍であることにより他のレンズ群（第１レンズ群や第３レンズ群）より小さい第２レンズ群の外径をより小さくすることができるので、その第２レンズ群を光軸直交方向へ移動させるとともにズームレンズ全体を光軸方向へ移動させて沈胴させるようにすれば、上記のように、ズームレンズを沈胴させたときのこのズームレンズ全体の光軸方向の厚み、およびこのズームレンズ全体の鏡筒外径を小さくすることができるので、ズームレンズ全体を撮像装置内に沈胴させるのに必要なスペースを小さくすることができる。

本発明の実施の形態によるズームレンズおよび撮像装置の概略構成を示す断面図 ズームレンズを搭載した撮像装置全体を示す斜視図 ズームレンズを沈胴させる前の状態を示す図 ズームレンズを沈胴させた後の状態を示す図 実施例１〜７のズームレンズについてズーム設定を広角端に定めた状態を共通に示す断面図 実施例１のズームレンズについてズーム設定を広角端、中間、望遠端に定めた場合を比較して示す断面図 実施例２のズームレンズについてズーム設定を広角端、中間、望遠端に定めた場合を比較して示す断面図 実施例３のズームレンズについてズーム設定を広角端、中間、望遠端に定めた場合を比較して示す断面図 実施例４のズームレンズについてズーム設定を広角端、中間、望遠端に定めた場合を比較して示す断面図 実施例５のズームレンズについてズーム設定を広角端、中間、望遠端に定めた場合を比較して示す断面図 実施例６のズームレンズについてズーム設定を広角端、中間、望遠端に定めた場合を比較して示す断面図 実施例７のズームレンズについてズーム設定を広角端、中間、望遠端に定めた場合を比較して示す断面図 ズーム設定を広角端、中間、望遠端に定めた場合の実施例１のズームレンズの諸収差を示す図 ズーム設定を広角端、中間、望遠端に定めた場合の実施例２のズームレンズの諸収差を示す図 ズーム設定を広角端、中間、望遠端に定めた場合の実施例３のズームレンズの諸収差を示す図 ズーム設定を広角端、中間、望遠端に定めた場合の実施例４のズームレンズの諸収差を示す図 ズーム設定を広角端、中間、望遠端に定めた場合の実施例５のズームレンズの諸収差を示す図 ズーム設定を広角端、中間、望遠端に定めた場合の実施例６のズームレンズの諸収差を示す図 ズーム設定を広角端、中間、望遠端に定めた場合の実施例７のズームレンズの諸収差を示す図

以下、本発明のズームレンズおよびこのズームレンズを備えた撮像装置について図面を参照して説明する。

図１は、本発明のズームレンズおよびこのズームレンズを搭載した撮像装置の概略構成を示す断面図である。図２Ａは上記ズームレンズを搭載した撮像装置全体を示す斜視図である。図２Ｂ、２Ｃは上記ズームレンズを沈胴させるときの様子を示す図であり、図２Ｂは上記ズームレンズを沈胴させる前の状態を示す断面図、図２Ｃはズームレンズを沈胴させた後の状態を示す断面図である。

図示の撮像装置２００は、装置本体部２２０と、この装置本体部２２０に支持され沈胴可能な鏡筒１５０と、この鏡筒１５０内に配置されているズームレンズ１００と、このズームレンズ１００を通して形成される被写体Ｈを表す光学像Ｈｋを撮像する撮像素子２１０と、ズームレンズ１００と撮像素子２１０との間に配置された平行平面板からなるフィルタＬｆとを備えている。

このフィルタＬｆには、ローパスフィルタや赤外線カットフィルタ等を採用することができる。

この撮像装置２００は、図２Ａ〜図２Ｃに示すように、ズームレンズ１００が配置されている鏡筒１５０をこの装置本体部２２０内に沈胴させ収容するように構成されたものである。

ズームレンズ１００を通して撮像素子２１０の撮像面２１０Ｊ上に結像された被写体Ｈを表す光学像Ｈｋは、撮像素子２１０によって撮像される。その後、この撮像で得られた被写体Ｈを表する画像データＤ１が撮像素子２１０から出力される。撮像素子２１０から出力された画像データＤ１は、装置本体部２２０内に配置された記憶装置２３０に入力され記憶される。

なお、上記撮像素子２１０は、ＣＣＤ素子やＣＭＯＳ素子等とすることができる。

以下にズームレンズの基本構成について説明する。

＜ズームレンズの基本構成について＞
ズームレンズ１００は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３を配置してなる３つの群からなるものであり、さらに、第２レンズ群Ｇ２と一体的に移動される開口絞りＳｔを有するものである。

この３群構成のズームレンズ１００は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔、および第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔を変化させることにより変倍を行うものである。

なお、上記開口絞りＳｔは、変倍を行うときも含め、常に第２レンズ群Ｇ２との位置関係、すなわち第２レンズ群Ｇ２を構成するレンズとの位置関係が変化しないように設けられたものである。

なお、この開口絞りＳｔは、ここでは、第２レンズ群Ｇ２中の最も物体側に配されたレンズである第２群第１レンズＬ２１のさらに物体側に配置されたものとするが、第２レンズ群Ｇ２中の最も像側に配されたレンズである第２群第４レンズＬ２４のさらに像側に配置したり、あるいは上記第２群第１レンズＬ２１と第２群第４レンズＬ２４との間に配置したりするように設計することもできる。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負の第１群第１レンズＬ１１１、像側に凹面を向けた負の第１群第２レンズＬ１２、物体側に凸面を向けた少なくとも１面が非球面である正の第１群第３レンズを配してなるものである。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正の第２群第１レンズＬ２１、物体側に凸面を向けた正の第２群第２レンズＬ２２、像側に凹面を向けた負の第２群第３レンズＬ２３、像側に凹面を向けた少なくとも１面が非球面の負の第２群第４レンズＬ２４を配してなるものである。

なお、上記第２群第２レンズＬ２２と第２群第３レンズＬ２３とは、全体として正の屈折力を有する接合レンズＬｃを構成するものである。

第３レンズ群Ｇ３は、正の第３群第１レンズＬ３１を配してなるものである。

このようなズームレンズ１００の構成によれば、第２レンズ群Ｇ２中の最も像側に位置する第２群第４レンズＬ２４を負レンズとすることにより、開口絞りＳｔ近傍であることにより他のレンズ群（第１レンズ群や第３レンズ群）より小さい第２レンズ群の外径をより小さくすることができる。したがって、第２レンズ群Ｇ２を光軸直交方向（図中矢印Ｙ方向）へ移動させつつ、鏡筒１５０に保持されているズームレンズ１００の全体を光軸方向（図中矢印＋Ｚ方向）へ移動させて沈胴させることにより、沈胴時のズームレンズ１００全体の光軸Ｚ１方向における厚み、および鏡筒外径を小さくすることができる。これにより、デジタルカメラ本体内に撮影用レンズを沈胴させるための領域を小さくすることができる。

つづいて、ズームレンズ１００の基本構成をさらに限定する構成について説明する
＜ズームレンズの基本構成をさらに限定する構成について＞
次に、上記ズームレンズ１００の基本構成をさらに限定する構成要素およびその作用、効果について説明する。なお、基本構成をさらに限定するこれらの構成要素は本発明のズームレンズ１００にとって必須の構成ではない。

なお、本発明のズームレンズ１００は、これらの基本構成をさらに限定する構成要素のうち、１つのみを満足するものとしてもよいし、２つ以上を組合わせたものを満足するものとしてもよい。

はじめに、条件式（１）〜（４）において記号で示す各パラメータの意味をまとめて以下に示す。

ｆｗ：広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離（ズームレンズに光線を通したときに集光する点（集光点、あるいは焦点ともいう）がそのレンズの射出側にある場合を正、そのレンズの入射側にある場合を負とする）
ｆ１３：第１群第３レンズの焦点距離
ｆ２４：第２群第４レンズの焦点距離
ｆ３１：第３群第１レンズの焦点距離
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ＬＴ：ズーム設定を望遠端に定めて無限遠被写体を表す光学像を結像させるときの第１群第１レンズの物体側のレンズ面と光学像を結像させる結像面との光軸Ｚ１上における間隔
Ｕ：変倍比
ω：広角端における最大像高での半画角
上記ズームレンズ１００は、変倍比が５倍程度の３群からなるズームレンズとすることが望ましい。より具体的には、ズームレンズ１００は、変倍比が４倍を超え６倍未満である３群構成のズームレンズとすることが望ましい。

第１群第３レンズＬ１３と第２群第４レンズＬ２４には、両方共にプラスチックレンズを採用することができる。これにより、ズームレンズ１００の軽量化と低コスト化を実現することができる。

また、第３群第１レンズＬ３１には、少なくとも１面が非球面からなるプラスチックレンズを採用することができる。これにより、ズームレンズ１００の全長を短縮でき、ズームレンズ１００の小型化との低コスト化を実現することができる。

なお、第２群第４レンズＬ２４は、物体側のレンズ面のみを非球面としたり、像側のレンズ面のみを非球面としたり、あるいは両面非球面とすることができる。

◇条件式（１）による構成の限定
条件式（１）：−０．２＜ｆｗ／ｆ１３＋ｆｗ／ｆ２４＜０．２は、プラスチックレンズで構成された第１群第３レンズＬ１３の屈折力と第２群第４レンズＬ２４の屈折力に関するものである。

プラスチックレンズはガラスレンズと比べて温度変化による屈折率の変化が大きい為、プラスチックレンズの屈折力が大きい場合には温度変化時の焦点移動距離が増大するが、条件式（１）を満足するようにズームレンズ１００を構成することにより、温度変化によるズームレンズ１００の焦点移動を抑制することができる。

しかしながら、条件式（１）の上限および下限のいずれかを超えるようにズームレンズ１００を構成すると、第１群第３レンズＬ１３と第２群第４レンズＬ２４との合成屈折力が増大し、温度変化時の焦点移動距離が増大するため合焦が困難になるという問題が生じる。

◇条件式（２）による構成の限定
条件式（２）：０＜ｆｗ／ｆ１３＋ｆｗ／ｆ２４＋ｆｗ／ｆ３１＜０．４は、第１群第３レンズＬ１３の屈折力、第２群第４レンズＬ２４の屈折力、および第３群第１レンズＬ３１の屈折力に関するものである。

条件式（２）を満足するようにズームレンズ１００を構成することにより、温度変化によるズームレンズ１００の焦点移動を抑制することができる。

すなわち、鏡筒１５０が、金属よりも線膨張率の大きいプラスチック材料で形成されている場合には、温度上昇にともない、鏡筒１５０の膨張がより大きくなり光軸方向の長さが長くなるため、撮像面２１０Ｊとズームレンズ１００を構成するレンズとの間隔が増大する。また、プラスチック材料の屈折率は温度上昇にともない低下するため、プラスチックレンズの屈折力が低下する。

そのため、上記正のプラスチックレンズの温度上昇にともなうバックフォーカスの増大を、上記プラスチックレンズを保持する鏡筒１５０の膨張による光軸方向の長さの増大によって補償（相殺）することができる。したがって、第１群第３レンズＬ１３、第２群第４レンズＬ２４、および第３群第１レンズＬ３１をプラスチックレンズとしたときの３者の合成屈折力を、条件式（２）で規定する不等式の範囲内にすれば、温度変化による撮像面２１０の位置とズームレンズ１００を通して結像される光学像Ｈｋの位置（被写体の結像位置）とのズレを抑えることができる。

しかしながら、条件式（２）の下限を下回るようにズームレンズ１００を構成すると、温度上昇時の鏡筒１５０の膨張による焦点移動を補償することが困難となる。

また、これとは逆に、条件式（２）の上限を上回るようにズームレンズ１００を構成すると、温度上昇時の鏡筒１５０の膨張による焦点移動の補償が過剰になってしまい、撮像面２１０Jの位置とズームレンズ１００を通して結像される光学像Ｈｋの位置とのズレ、すなわち、温度変化による撮像装置のピント移動を抑えることが困難となる。

◇条件式（３）による構成の限定
条件式（３）：−３．０＜ｆ１／ｆｗ＜−２．３、およびより望ましい条件式（３Ａ）：−２．８＜ｆ１／ｆｗ＜−２．５は、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離に関するものである。

条件式（３）を満足するようにズームレンズ１００を構成すれば、ズーム全域での収差発生を抑制するとともに小型化を実現することができる。

しかしながら、条件式（３）の下限を下回るようにズームレンズ１００を構成すると、第１レンズ群Ｇ１の屈折力が弱くなりすぎて、レンズ全長が増大してしまい小型化が困難となる。

また、これとは逆に、条件式（３）の上限を上回るようにズームレンズ１００を構成すると、第１レンズ群Ｇ１の屈折力が強くなりすぎて、ズーム全域での収差補正が困難となる。

なお、条件式（３Ａ）を満足するようにズームレンズ１００を構成すれば、より高度なズーム全域での収差補正と更なるレンズの小型化を達成することができる。

◇条件式（４）による構成の限定
条件式（４）：１．８＜ＬＴ／（ｆｗ×Ｕ×ｔａｎω）＜２．２、およびより望ましい条件式（４Ａ）：１．９＜ＬＴ／（ｆｗ×Ｕ×ｔａｎω）＜２．１は、ズーム設定を望遠端に定めたときのズームレンズの光学全長に関する式である。

条件式（４）を満足するようにズームレンズ１００を構成すれば、５倍程度の比較的大きなズーム比（変倍比）を実現しながらも小型化とズーム全域での収差の抑制を達成することができる。

しかしながら、条件式（４）の下限を下回るようにズームレンズ１００を構成すると、比較的大きなズーム比（変倍比）を実現しながら小型化することはより容易となるが、像面湾曲等の収差補正が困難となるという問題が生じる。

また、これとは逆に、条件式（４）の上限を上回るようにズームレンズ１００を構成すると、像面湾曲等の収差補正は容易となるが、５倍程度の比較的大きなズーム比を持つズームレンズの小型化の達成が困難になるという問題が生じる。

なお、条件式（４Ａ）を満足するようにズームレンズ１００を構成すれば、より高度なズーム全域での収差補正と更なるレンズの小型化を達成することができる。

なお、デジタルカメラ２００を用いた撮影においては高速な合焦が求められるが、第３レンズ群を１枚の正レンズとし、第３レンズ群を合焦時に移動させるように構成することにより、軽量のレンズ群移動による高速な合焦が可能となる。さらに、第３レンズ群を軽量のプラスチックレンズとすることにより、さらに高速の合焦が可能となる。

＜具体的な実施例＞
以下、図３〜１７、表１〜８を参照し、本発明のズームレンズの実施例１〜７それぞれの数値データ等についてまとめて説明する。

図３は、実施例１〜７のズームレンズにおいてズーム設定を広角端に定めたときの概略構成を共通に示す断面図である。

また、図４〜図１０は、実施例１〜７のズームレンズそれぞれについてズーム設定を広角端、望遠端、およびその中間に定めた場合の概略構成を示す断面図であり、ズーム設定を広角端に定めた状態、ズーム設定を広角端と望遠端との中間に定めた状態、ズーム設定を望遠端に定めた状態をこの順に比較して示す図である。

図１１〜図１７は、実施例１〜７の各ズームレンズの諸収差を示す図であり、ズーム設定を広角端、中間、望遠端に定めた場合の収差をこの順に示す図である。

なお、上述の図１中のズームレンズ１００を示す符号と一致する図３〜１０中の符号は互に対応する構成を示している。

図３に示す符号Ｓ１〜Ｓ１８は、最も物体側から像側に向かうに従い順次増加するｉ番目（ｉ＝１、２、３、・・・）の光学面（レンズ面、開口絞りＳｔ、フィルタ面）を示す。ここで、開口絞りＳｔが符号Ｓ７に対応し、フィルタＬｆの物体側の面が符号Ｓ１７に対応し、フィルタＬｆの像側の面が符号Ｓ１８に対応し、さらに、符号Ｓ１〜Ｓ１８中の他の符号はレンズ面に対応している。

図３等に示す符号Ｌ１１、Ｌ１２・・・Ｌ３１は、ズームレンズ中に配された各レンズを指すものである。なお、符号Ｌcは、符号Ｌ２２と符号Ｌ２３とが指し示す２つのレンズを接合してなる接合レンズを指している。また、符号Ｌｆは、平行平面板からなるローパスフィルタや赤外線カットフィルタ等の光学部材を示している。この光学部材Ｌｆは、ズームレンズにおける必須の構成ではない。

図３〜図１０等に示す符号Ｇ１〜Ｇ３は、ズームレンズ中に配された各レンズ群を指すものである。

表１〜７は、実施例１〜７のズームレンズそれぞれの基本的なデータを示す図である。

表１〜７の各表中の上部（図中符号（ａ）で示す欄）にレンズデータを示す。なお、レンズデータの面番号に付加した＊印は、その面が非球面であることを示している。

ここで用いられる非球面式を以下に示す。

また、表１〜７の各表中の中央部（図中符号（ｂ）で示す欄）に広角端、中間、望遠端における次に示す各値、すなわち、ｆ：レンズ全系の焦点距離（単位ｍｍ）、Ｆｎｏ：Ｆナンバー、２ω：全画角、Ｄ６、Ｄ１４、Ｄ１６：各レンズ群間の間隔（単位ｍｍ）を示す。

さらに、表１〜７の各表中の下部（図中符号（ｃ）で示す欄）に非球面係数を示す。

また、表８は、実施例１〜７のズームレンズに関し、条件式（１）〜(４)それぞれの不等式によって範囲が定められる各値（不等式中に記載された数式によって算出される値）を示すものである。

なお、実施例１〜７のズームレンズについては、いずれも条件式（１）〜(４)の全てを同時に満足している。

表１〜７の各レンズデータにおいて、面番号Ｓｉは、最も物体側から像側に向かうに従い順次増加するｉ番目（ｉ＝１、２、３、・・・）のレンズ面等の番号を示す。なお、これらのレンズデータには開口絞りＳｔも含めて記載している。面番号Ｓｉは図３に示す符号と対応している。

フィルターである光学部材Ｌｆは、レンズデータ上では平行平面板としてデータ化している。

曲率半径Ｒｉはｉ番目（ｉ＝１、２、３、・・・）の面の曲率半径を示し、面間隔Ｄｉ（ｉ＝１、２、３、・・・）はｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ１上における面間隔を示す。レンズデータの符号Ｒｉおよび符号Ｄｉは、レンズ面等を示す符号Ｓｉ（ｉ＝１、２、３、・・・）と対応している。

なお、面間隔Ｄｉ（ｉ＝１、２、３、・・・）の欄には面間隔を示す数字が記載されている場合と、符号Ｄｎ（ｎは数値）が記載されている場合があるが、符号Ｄｎが記載されているところはレンズ群間の面間隔（空気間隔）に対応しており、それらの面間隔（空気間隔）はズーム倍率の変更に応じて変化する。

Ｎｄｊは物体側から像側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１、２、３、・・・）のレンズまたはフィルタを構成する光学部材について波長５８７．６ｎｍ（ｄ線）に対する屈折率を示し、νｄｊはｊ番目の光学部材のｄ線を基準としたアッベ数を示す。

なお、ｄ線を基準とした光学部材のアッベ数νは、ν＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）の式で求められる値である。ただし、ＮＦ：Ｆ線（４８６．１ｎｍ）に対する光学部材の屈折率、Ｎｄ：ｄ線（５８７．６ｎｍ）に対する光学部材の屈折率、ＮＣ：Ｃ線（６５６．３ｎｍ）に対する光学部材の屈折率である。

ここで、第１群第１レンズＬ１１が１番目の光学部材に対応し、第１群第２レンズＬ１２が２番目の光学部材に対応し、第１群第３レンズＬ１３が３番目の光学部材に対応し、第２群第１レンズＬ２１が４番目の光学部材に対応し、第２群第２レンズＬ２２が５番目の光学部材に対応し、第２群第３レンズＬ２３が６番目の光学部材に対応し、第２群第４レンズＬ２４が７番目の光学部材に対応し、第３群第１レンズＬ３１が８番目の光学部材に対応し、フィルタＬｆが９番目の光学部材に対応する。

表１〜７のレンズデータにおいて、曲率半径および面間隔の単位はｍｍであり、曲率半径は物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負としている。

なお、実施例１〜７のズームレンズについて符号Ｌ１３、Ｌ２４、Ｌ３１に対応するレンズはプラスチックレンズからなるものとすることができる。

なお、表１〜８は「発明を実施するための形態」における説明の最後にまとめて示す。

上記実施例１〜実施例７の各ズームレンズの諸収差を示す図１１〜１７の各図中には、波長５８７．６ｎｍ、波長４６０．０ｎｍ、波長６１５．０ｎｍの各光に関する収差が示されている。

上記図１１〜図１７の各図中に示す符号（Ａ）〜（Ｄ）に対応する各収差図は広角端にズーム位置を定めたときのものであり、球面収差（Ａ）、非点収差（Ｂ）、ディストーション（歪曲収差）（Ｃ）、倍率色収差（倍率の色収差）（Ｄ）それぞれを示している。

また、各図中に示す符号（Ｅ）〜（Ｈ）に対応する各収差図は広角端と望遠端との中間にズーム位置を定めたときのものであり、球面収差（Ｅ）、非点収差（Ｆ）、ディストーション（歪曲収差）（Ｇ）、倍率色収差（倍率の色収差）（Ｈ）それぞれを示している。

また、各図中に示す符号（Ｉ）〜（Ｌ）に対応する各収差図は望遠端にズーム位置を定めたときのものであり、球面収差（Ｉ）、非点収差（Ｊ）、ディストーション（歪曲収差）（Ｋ）、倍率色収差（倍率の色収差）（Ｌ）それぞれを示している。

なお、ディストーションの図は、レンズ全系の焦点距離ｆ、半画角θ（変数扱い、０≦θ≦ω）を用いて、理想像高をｆ×ｔａｎθとし、それからのずれ量を示す。

実施例１〜７に関する数値データおよび収差図等からわかるように、本発明のズームレンズは、ズーム全域に亘って収差の発生を抑制しつつ小型化することができるものである。

なお、本発明は、上記各実施例に限定されず、発明の要旨を変更しない限りにおいて種々の変形実施が可能である。例えば、各レンズの曲率半径、面間隔、および屈折率の値などは、上記各表中に示した数値に限定されず、他の値を取り得る。

Claims (12)

1. 物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群を配置してなり、前記第２レンズ群と一体的に移動させる絞りを有し、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レンズ群との間隔を変化させることにより変倍を行うズームレンズであって、
   前記第１レンズ群は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第１群第１レンズ、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第１群第２レンズ、物体側に凸面を向けた少なくとも１面が非球面である正の屈折力を有する第１群第３レンズを配してなるものであり、
   前記第２レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第２群第１レンズ、全体として正の屈折力を有する接合レンズ、像側に凹面を向けた少なくとも１面が非球面の負の屈折力を有する第２群第４レンズを配してなるものであり、
   前記接合レンズは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第２群第２レンズ、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第２群第３レンズを配してなるものであり、
   前記第３レンズ群は、正の屈折力を有する第３群第１レンズを配してなるものであることを特徴とするズームレンズ。
2. 前記第１群第３レンズと第２群第４レンズとが両方共にプラスチックレンズであり、以下の条件式（１）を満足するものであることを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
   −０．２＜ｆｗ／ｆ１３＋ｆｗ／ｆ２４＜０．２ ・・・（１）
   ただし、
   ｆｗ：広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離
   ｆ１３：第１群第３レンズの焦点距離
   ｆ２４：第２群第４レンズの焦点距離
3. 前記第３群第１レンズが、少なくとも１面が非球面からなるプラスチックレンズであることを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
4. 以下の条件式（２）を満足するものであることを特徴とする請求項３記載のズームレンズ。
   ０＜ｆｗ／ｆ１３＋ｆｗ／ｆ２４＋ｆｗ／ｆ３１＜０．４・・・（２）
   ただし、
   ｆ３１：第３群第１レンズの焦点距離
5. 以下の条件式（３）を満足するものであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のズームレンズ。
   −３．０＜ｆ１／ｆｗ＜−２．３・・・（３）
   ただし、
   ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
6. 以下の条件式（３Ａ）を満足するものであることを特徴とする請求項５記載のズームレンズ。
   −２．８＜ｆ１／ｆｗ＜−２．５・・・（３Ａ）
7. 以下の条件式（４）を満足するものであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載のズームレンズ。
   １．８＜ＬＴ／（ｆｗ×Ｕ×ｔａｎω）＜２．３・・・（４）
   ただし、
   ＬＴ：光学全長
   Ｕ：変倍比
   ω：広角端における最大像高での半画角
8. 以下の条件式（４Ａ）を満足するものであることを特徴とする請求項７記載のズームレンズ。
   １．９＜ＬＴ／（ｆｗ×Ｕ×ｔａｎω）＜２．１・・・（４Ａ）
9. 前記第３レンズ群を移動させて合焦を行うものであることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載のズームレンズ。
10. 前記第２群第４レンズが両面非球面レンズであることを特徴とする請求項３から９のいずれか１項記載のズームレンズ。
11. 前記ズームレンズの変倍比が、４倍を超え６倍未満であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項記載のズームレンズ。
12. 請求項１から１１のいずれか１項記載のズームレンズと、該ズームレンズによって形成された光学像を撮像する撮像素子とを備えたことを特徴する撮像装置。

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