JPWO2013084495A1 - ズームレンズおよび撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ズームレンズにおいて、広角であるとともに、小さなＦｎｏ．とズームレンズ全長の短縮化を実現する高い光学性能を実現する。【解決手段】物体側から順に、負、正、正の屈折力をそれぞれ有する第１レンズ群（Ｇ１）と、第２レンズ群（Ｇ２）と、第３レンズ群（Ｇ３）とからなり、広角端から望遠端への変倍において、少なくとも第１レンズ群（Ｇ１）および第２レンズ群（Ｇ２）が光軸に沿って移動するズームレンズであって、第１レンズ群（Ｇ１）が、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズよりなる第１１レンズ（Ｌ１１）、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズよりなる第１２レンズ（Ｌ１２）、物体側に凸面を向けた正の第１３レンズ（Ｌ１３）からなり、第２レンズ群（Ｇ２）が、物体側から順に、正レンズ、正レンズおよび負レンズからなる接合レンズ、正レンズ、負レンズからなり、所定の条件式を満たす。【選択図】図１

Description

本発明は、ズームレンズおよび撮像装置に関し、より詳しくは、デジタルカメラやビデオカメラ等に使用されるのに好適なズームレンズおよび該ズームレンズを備えた撮像装置に関するものである。

近年、パーソナルコンピュータの一般家庭への普及に伴い、撮影した風景や人物像等の画像情報をパーソナルコンピュータに入力することができるデジタルカメラが広く普及している。そして最近では、デジタルカメラの高機能化が進み、それに従い、広角域まで良好に撮影可能なズームレンズを搭載したデジタルカメラが要望されている。

このため、例えば、特許文献１および特許文献２に記載のズームレンズのように、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レンズ群からなり、各群の間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズが用いられている。また、特許文献１および２と類似の基本構成を有するズームレンズとして、特許文献３には、広角端において小さなＦｎｏ．を有するものが開示されている。

特開２００３−１０７３４８号公報 特開２００９−１５６９０５号公報 特開２０１１−８１１８５号公報

しかしながら、近年では、広角であるとともに、小さなＦｎｏ．とズームレンズの全長の短縮化を実現可能なズームレンズへの要求も高まってきている。特許文献１および特許文献２に記載のものは、広角端のＦｎｏ．が大きいため、さらに小さなＦｎｏ．を有するレンズが求められる。また、特許文献３に記載のものは、イメージサイズに対するレンズ全長の長さの割合が大きいため、よりレンズ全長の短縮化が求められる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、広角であるとともに、小さなＦｎｏ．とズームレンズの全長の短縮化を実現する高い光学性能を保持するズームレンズおよび該ズームレンズを備えた撮像装置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レンズ群とから構成される実質的に３個のレンズ群からなり、広角端から望遠端への変倍において、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が狭まるとともに前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が広がるように少なくとも第１レンズ群および第２レンズ群が光軸に沿って移動するズームレンズであって、前記第１レンズ群が、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズよりなる第１１レンズ、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズよりなる第１２レンズ、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第１３レンズからなるものであり、前記第２レンズ群が、物体側から順に、正の屈折力を有する第２１レンズ、正の屈折力を有する第２２レンズおよび負の屈折力を有する第２３レンズからなる接合レンズ、正の屈折力を有する第２４レンズ、負の屈折力を有する第２５レンズからなるものであり、下記条件式（１）および（２）を満たすように構成されている。
１．７５＜（Ｎｄ１＋Ｎｄ２）／２… （１）
１．９＜Ｎｄ３ … （２）
ただし、
Ｎｄ１：前記第１１レンズのｄ線における屈折率
Ｎｄ２：前記第１２レンズのｄ線における屈折率
Ｎｄ３：前記第１３レンズのｄ線における屈折率
とする。

なお、本発明において、各「レンズ群」は、複数のレンズから構成されるものだけでなく、１枚のレンズのみで構成されるものも含むものとする。

なお、上記「実質的に３個のレンズ群からなり、」とは、本発明の撮像レンズが、３個のレンズ群以外に、実質的にパワーを有さないレンズ、絞りやカバーガラス等レンズ以外の光学要素、レンズフランジ、レンズバレル、撮像素子、手振れ補正機構等の機構部分、等を持つものも含むことを意味する。

また、本実施形態のズームレンズにおいては、下記条件式（１−１）および（２−１）を満たすことがさらに好ましい。
１．８０＜（Ｎｄ１＋Ｎｄ２）／２ … （１−１）
１．９５＜Ｎｄ３ … （２−１）
ただし、
Ｎｄ１：前記第１１レンズのｄ線における屈折率
Ｎｄ２：前記第１２レンズのｄ線における屈折率
Ｎｄ３：前記第１３レンズのｄ線における屈折率
とする。

また、本実施形態のズームレンズにおいては、下記条件式（３）を満たすことが好ましく、下記条件式（３−１）を満たすことがさらに好ましい。
０．１＜Ｄ４／ｆｗ＜０．５ … （３）
０．２０＜Ｄ４／ｆｗ＜０．４４ … （３−１）
ただし、
Ｄ４：前記第１２レンズと前記第１３レンズの軸上の間隔
ｆｗ：レンズ系全体の広角端での焦点距離
とする。

また、本実施形態のズームレンズにおいては、下記条件式（４）を満たすことが好ましく、下記条件式（４−１）を満たすことがさらに好ましい。
−１．６＜（Ｒ５＋Ｒ６）／（Ｒ５−Ｒ６）＜−１．０ … （４）
−１．４５＜（Ｒ５＋Ｒ６）／（Ｒ５−Ｒ６）＜−１．１０ … （４−１）
ただし、
Ｒ５：前記第１３レンズの物体側の面の近軸曲率半径
Ｒ６：前記第１３レンズの像側の面の近軸曲率半径
とする。

また、本実施形態のズームレンズにおいては、前記第１３レンズは、少なくとも１面が非球面であることが好適である。

また、本実施形態のズームレンズにおいては、下記条件式（５）を満たすことが好ましい。
ω＞３８ … （５）
ただし、
ω：広角端における半画角
とする。

本発明の撮像装置は、上記記載の本発明のズームレンズを備えたことを特徴とするものである。

本発明のズームレンズによれば、物体側から順に、それぞれ負、正、正の屈折力を有する第１乃至第３レンズ群から構成され、広角端から望遠端への変倍において、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が狭まるとともに第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が広がるように少なくとも第１レンズ群および第２レンズ群が光軸に沿って移動するズームレンズであって、第１レンズ群を、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズよりなる第１１レンズ、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズよりなる第１２レンズ、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第１３レンズから構成し、第２レンズ群を、物体側から順に、正の屈折力を有する第２１レンズ、正の屈折力を有する第２２レンズおよび負の屈折力を有する第２３レンズからなる接合レンズ、正の屈折力を有する第２４レンズ、負の屈折力を有する第２５レンズから構成することで、広角であるとともに、小さなＦｎｏ．とズームレンズの全長の短縮化を実現する高い光学性能を実現することができる。この結果、ズームレンズの全長の短縮化を図りつつ、ズームレンズの全長に対して従来よりも大きいイメージサイズを実現可能なズームレンズを提供することができる。

また、本発明のズームレンズによれば、条件式（１）を満たすことにより、第１１レンズと第１２レンズの厚みの増大を抑制しつつ、第１１レンズと第１２レンズのパワーを良好に維持することができるため、ズームレンズの全長の短縮化を実現できる。なお、本発明のズームレンズが、さらに条件式（１−１）を満たす場合には、より顕著にかかる効果を得ることができる。

また、本発明のズームレンズが、条件式（２）を満たすことで、第１３レンズの厚みの増大を抑制しつつ第１３レンズのパワーを良好に維持することができるため、ズームレンズ全長の短縮化を実現できる。また、本発明のズームレンズが、さらに条件式（２−１）を満たす場合には、より顕著にかかる効果を得ることができる。

また、第１３レンズの少なくとも１面が非球面である場合には、ズーム全域における非点収差や広角端における歪曲収差を良好に補正することができる。

さらに、本発明において、条件式（３）を満たす場合には、球面収差と像面湾曲の発生を抑制しつつ良好に第１レンズ群の長さを短縮化することができるため、ズームレンズ全長の短縮化を実現でき、さらに、条件式（３−１）を満たす場合には、より顕著に同効果を得られる。また、本発明において、条件式（４）を満たす場合には、像面湾曲の発生を抑制しつつ良好に第１レンズ群の長さを短縮化することができるため、ズームレンズ全長の短縮化を実現でき、さらに、条件式（４−１）を満たす場合には、より顕著に同効果を得られる。またさらに、本発明において、条件式（５）を満たす場合には、広角域まで好適に撮影可能である。

また、本発明の撮像装置によれば、上記本発明の高性能の撮像レンズを備えるようにしたので、装置全体としての小型化を図ることができるとともに、より画質の高い撮影画像を得ることができる。

本発明の実施例１にかかるズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例２にかかるズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例３にかかるズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例４にかかるズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例５にかかるズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例６にかかるズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例７にかかるズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例８にかかるズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例９にかかるズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例１０にかかるズームレンズのレンズ構成を示す断面図 図１１（Ａ）〜図１１（Ｌ）は本発明の実施例１にかかるズームレンズの各収差図 図１２（Ａ）〜図１２（Ｌ）は本発明の実施例２にかかるズームレンズの各収差図 図１３（Ａ）〜図１３（Ｌ）は本発明の実施例３にかかるズームレンズの各収差図 図１４（Ａ）〜図１４（Ｌ）は本発明の実施例４にかかるズームレンズの各収差図 図１５（Ａ）〜図１５（Ｌ）は本発明の実施例５にかかるズームレンズの各収差図 図１６（Ａ）〜図１６（Ｌ）は本発明の実施例６にかかるズームレンズの各収差図 図１７（Ａ）〜図１７（Ｌ）は本発明の実施例７にかかるズームレンズの各収差図 図１８（Ａ）〜図１８（Ｌ）は本発明の実施例８にかかるズームレンズの各収差図 図１９（Ａ）〜図１９（Ｌ）は本発明の実施例９にかかるズームレンズの各収差図 図２０（Ａ）〜図２０（Ｌ）は本発明の実施例１０にかかるズームレンズの各収差図 本発明の実施形態にかかる撮像装置の正面側斜視図 本発明の実施形態にかかる撮像装置の背面側斜視図

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態にかかるズームレンズの構成を示す断面図であり、後述の実施例１のズームレンズに対応している。また、図２〜図１０はそれぞれ、後述の実施例２〜実施例１０のズームレンズの構成を示す断面図である。図１〜図１０に示すズームレンズの基本的な構成は同様であり、図示方法も同様であるため、以下では主に図１に示すズームレンズを例にとり説明する。

ここでは、図１の左側を物体側、右側を像側としている。そして、図１では、上段に広角端における無限遠合焦時のレンズ配置を示し、中段に中間位置における無限遠合焦時のレンズ配置を示し、下段に望遠端における無限遠合焦時のレンズ配置を示し、変倍時の各レンズ群の概略的な移動軌跡を上段と中断の間、および、中断と下段の間に実線の曲線で示している。

図１に示すズームレンズは、光軸Ｚに沿って、物体側から順に、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とから構成される実質的に３個のレンズ群からなり、広角端から望遠端への変倍において、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔が狭まるとともに第２レンズ群と第３レンズ群Ｇ３の間隔が広が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が光軸Ｚに沿って移動するように構成されている。すなわち、本ズームレンズは、広角端から望遠端への変倍において、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔が変化する。また、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間に開口絞りＳｔが配置されている。

例えば図１に示す例のズームレンズでは、広角端から望遠端への変倍時に、図に矢印で示した軌跡を描くように移動する。また、変倍時に第３レンズ群Ｇ３と結像面１００の間隔も変化する。なお、図１に示す例のズームレンズでは、開口絞りＳｔは変倍時には第２レンズ群Ｇ２と一体的に移動するように構成されている。

また、図１に示す開口絞りＳｔは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸Ｚ上の位置を示すものである。

ズームレンズを撮像装置に適用する際には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、最も像側のレンズと結像面（撮像面）１００の間にカバーガラスや、赤外線カットフィルタ、ローパスフィルタなどの各種フィルタ等を配置することが好ましく、図１には、第３レンズ群Ｇ３の像側に、これらを想定した平行平板状の光学部材ＰＰが配置された例を示している。

なお、図１に示す例では、例えばこのズームレンズを撮像装置に適用する際には、この結像面１００に撮像素子の撮像面が位置するように配置される。

図１に示すズームレンズの各レンズ群の構成を以下に詳細に説明する。

第１レンズ群Ｇ１は、全体として負の屈折力を有している。ここでは、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズよりなる第１１レンズＬ１１と物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズよりなる第１２レンズＬ１２と物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第１３レンズＬ１３から構成されている。ここでは、第１３レンズＬ１３の両面が非球面とされている。

第２レンズ群Ｇ２は、全体として正の屈折力を有している。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、正の屈折力を有する第２１レンズＬ２１、正の屈折力を有する第２２レンズＬ２２および負の屈折力を有する第２３レンズＬ２３からなる接合レンズ、正の屈折力を有する第２４レンズＬ２４、負の屈折力を有する第２５レンズＬ２５から構成されている。また、第２レンズ群Ｇ２においては、第２１レンズＬ２１と第２４レンズＬ２４のそれぞれの少なくとも１面を非球面レンズとすることが好ましい。ここでは、第２１レンズＬ２１および第２４レンズＬ２４の両面が非球面とされている。

第３レンズ群Ｇ３は、全体として正の屈折力を有している。第３レンズ群Ｇ３は、正の屈折力を有する第３１レンズＬ３１から構成されている。

また、このズームレンズは、下記条件式（１）および（２）を満たすように構成されている。
１．７５＜（Ｎｄ１＋Ｎｄ２）／２… （１）
１．９＜Ｎｄ３ … （２）
ただし、
Ｎｄ１：第１１レンズのｄ線における屈折率
Ｎｄ２：第１２レンズのｄ線における屈折率
Ｎｄ３：第１３レンズのｄ線における屈折率

さらにこのズームレンズは、下記条件式（３）〜（５）を満たすことが好ましい。なお、好ましい態様としては、条件式（３）〜（５）のいずれか一つを満たすものでもよく、あるいは任意の組合せを満たすものでもよい。
０．１＜Ｄ４／ｆｗ＜０．５ … （３）
−１．６＜（Ｒ５＋Ｒ６）／（Ｒ５−Ｒ６）＜−１．０ … （４）
ω＞３８ … （５）
ただし、
Ｄ４：第１２レンズと第１３レンズの軸上の間隔
ｆｗ：レンズ系全体の広角端での焦点距離
Ｒ５：第１３レンズの物体側の面の近軸曲率半径
Ｒ６：第１３レンズの像側の面の近軸曲率半径
ω：広角端における半画角

なお、本ズームレンズにおいて、最も物体側に配置される材料としては、具体的にはガラスを用いることが好ましく、あるいは透明なセラミックスを用いてもよい。

非球面形状が形成されるレンズの材料としては、ガラスを使用してもよいし、プラスチックを用いることも可能である。プラスチックを用いる場合には、軽量化および低コスト化を図ることが可能となる。

また、本ズームレンズには、保護用の多層膜コートが施されることが好ましい。さらに、保護用コート以外にも、使用時のゴースト光低減等のための反射防止コート膜を施すようにしてもよい。

図１に示す例では、レンズ系と結像面との間に光学部材ＰＰを配置した例を示したが、ローパスフィルタや特定の波長域をカットするような各種フィルタ等を配置する代わりに、各レンズの間にこれらの各種フィルタを配置してもよく、あるいは、いずれかのレンズのレンズ面に、各種フィルタと同様の作用を有するコートを施してもよい。

また、開口絞りＳｔは、第１レンズ群の最も像側の面と第２レンズ群の最も像側の面の間であれば、いかなる位置に配置してもよく、その移動の有無も上記例に限定されない。例えば開口絞りは変倍時に固定されていてもよく、あるいは、レンズ群とは個別に移動するものでもよい。

以上のように構成されたズームレンズの作用および効果を説明する。

以上、図１に示すズームレンズは、物体側から順に、負、正、正の第１乃至第３レンズ群から構成され、広角端から望遠端への変倍において、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が狭まるとともに第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が広がるように少なくとも第１レンズ群および第２レンズ群が光軸に沿って移動するように各レンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、第１レンズ群を、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズよりなる第１１レンズ、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズよりなる第１２レンズ、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第１３レンズから構成し、第２レンズ群を、物体側から順に、正の屈折力を有する第２１レンズ、正の屈折力を有する第２２レンズおよび負の屈折力を有する第２３レンズからなる接合レンズ、正の屈折力を有する第２４レンズ、負の屈折力を有する第２５レンズから構成することで、広角であるとともに、小さなＦｎｏ．とズームレンズの全長の短縮化を実現する高い光学性能を実現することができる。特に、第２レンズ群Ｇ２を５枚構成としたことで、小さなＦｎｏ．を好適に実現することができ、第２５レンズＬ２５を負の屈折力を有するレンズにすることにより、レンズ系の全長の短縮化を好適に実現している。これに対し、例えば、特許文献１および特許文献２においては、広角端におけるＦｎｏ．が大きいものとなっている。

さらに上記構成によれば、各レンズ群のパワーを最適化することができるため、ズームレンズの全長の短縮化を図りつつ、例えば２／３インチ型など、従来より大きいイメージサイズにも対応可能なズームレンズを実現することができる。これにより、デジタルカメラ等の高画質化のために、より大きいサイズのイメージセンサを適用したいという開発上の要求に応えることができる。これに対し、例えば、特許文献３に記載されたズームレンズでは、イメージサイズに対してズームレンズの全長が相対的に長すぎるため、ズームレンズの全長をコンパクトに維持したまま、２／３インチ型などの大きいイメージセンサに対応するイメージサイズを実現することはできない。

さらに、第１レンズ群Ｇ１を、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズよりなる第１１レンズＬ１１と、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズよりなる第１２レンズＬ１２と、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第１３レンズＬ１３により構成したことで、第１レンズ群Ｇ１の厚み（光軸方向の長さ）を小さくすることができ、ズームレンズ全長の短縮化を図ることができる。また、第１３レンズＬ１３の少なくとも一面を非球面としたため、ズーム全域における非点収差や広角端における歪曲収差を良好に補正することができる。また、図１に示すズームレンズは、第１３レンズＬ１３の両面を非球面としたため、より好適にズーム全域における非点収差や広角端における歪曲収差を補正することができる。

また、第２レンズ群Ｇ２において正の屈折力を有する第２２レンズＬ２２と負の屈折力を有する第２３レンズＬ２３とを接合レンズとすることで、第２２レンズＬ２２と第２３レンズＬ２３の間隔をほぼ０にすることができ、第２２レンズＬ２２と第２３レンズＬ２３が意図した位置からずれた位置に偏心して配置されることにより、撮影画像の一部において良好な結像特性が得られないという片ぼけの問題の発生を抑制することができる。また、正の屈折力を有する第２２レンズＬ２２と負の屈折力を有する第２３レンズＬ２３とを接合レンズとしたため、第２２レンズＬ２２と第２３レンズＬ２３を合計した接合レンズの厚さに対して最大許容寸法および最小許容寸法を満たせばよく、製造上の品質管理が容易である。これに対し、第２２レンズＬ２２と第２３レンズＬ２３を接合しない場合には、それぞれに対して個々に最大許容寸法および最小許容寸法を満たすよう各レンズを製造する必要がある。

また、第２１レンズと第２４レンズが各々、少なくとも１面が非球面である場合には、第２１レンズの少なくとも１面を非球面とすることにより特に球面収差をより好適に補正することができ、第２４レンズの少なくとも１面を非球面とすることにより特に非点収差をより好適に補正することができる。図１においては、第２１レンズと第２４レンズのそれぞれ両面を非球面としたため、球面収差および非点収差をより好適に補正することができる。

第３レンズ群Ｇ３を１枚構成とした場合には、ズームレンズ全体の全長の短縮化に寄与でき、好ましい。また、第３レンズ群Ｇ３のレンズ枚数を抑えることで、低コスト化を図ることもできる。

条件式（１）は、第１１レンズＬ１１のｄ線における屈折率Ｎｄ１および第１２レンズＬ１２のｄ線における屈折率Ｎｄ２の平均屈折率の好ましい範囲を規定するものである。条件式（１）の下限を下まわると、第１１レンズＬ１１および第１２レンズＬ１２のパワーが弱くなりやすい。このため、第１１レンズＬ１１および第１２レンズＬ１２のパワーを維持するために、第１１レンズＬ１１および第１２レンズＬ１２の少なくとも一方の曲率の絶対値を大きくすることが考えられるが、この場合、第１１レンズＬ１１および第１２レンズＬ１２を合わせた光軸上の長さ（厚み）が長くなってしまい、第１レンズ群Ｇ１の光軸上の長さおよびズームレンズの沈胴厚が増大するため好ましくない。このため、第１１レンズＬ１１および第１２レンズＬ１２のｄ線における平均屈折率が条件式（１）を満たすようにすることで、第１１レンズＬ１１と第１２レンズＬ１２の光軸上の長さの増大を抑制しつつ、第１１レンズＬ１１と第１２レンズＬ１２のパワーを良好に維持することができるため、ズームレンズの全長の短縮化を実現できる。この観点から、より良好な光学性能を得るために、条件式（１）の数値範囲は、
１．８０＜（Ｎｄ１＋Ｎｄ２）／２ … （１−１）
であることが好ましい。

なお、適切な硝材を選択して良好な光学性能を得るために、上記条件式（１）または（１−１）において、以下の条件式（１−２）をさらに満たすことが好ましく、条件式（１−３）をさらに満たすことがより好ましい。また、条件式（１−２）および／または（１−３）を満たす場合、色収差をより良好に補正可能である。
（Ｎｄ１＋Ｎｄ２）／２＜２．３ … （１−２）
（Ｎｄ１＋Ｎｄ２）／２＜２．０ … （１−３）

条件式（２）は、第１３レンズＬ１３のｄ線における屈折率Ｎｄ３の好適な範囲を規定するものである。条件式（２）の下限を下まわると、第１３レンズＬ１３のパワーが弱くなりやすい。このため、第１３レンズＬ１３のパワーを維持するために、第１３レンズＬ１３の曲率の絶対値を大きくすることが考えられるが、この場合、第１３レンズＬ１３の光軸上の長さ（厚み）が長くなってしまい、第１レンズ群Ｇ１の光軸上の長さおよびズームレンズの沈胴厚が増大するため好ましくない。このため、第１３レンズＬ１３のｄ線における屈折率が条件式（２）を満たすようにすることで、第１３レンズＬ１３の光軸上の長さの増大を抑制しつつ、第１３レンズＬ１３のパワーを良好に維持することができるため、ズームレンズの全長の短縮化を実現できる。この観点から、条件式（２）の数値範囲は、
１．９５＜Ｎｄ３ … （２−１）
であるとさらに好ましい。

なお、適切な硝材を選択して良好な光学性能を得るために、上記条件式（２）または（２−１）において、以下の条件式（２−２）をさらに満たすことが好ましく、条件式（２−３）をさらに満たすことがより好ましい。
Ｎｄ３＜２．３ … （２−２）
Ｎｄ３＜２．１ … （２−３）

条件式（３）は、第１２レンズＬ１２と第１３レンズＬ１３との光軸上の間隔Ｄ４と、ズームレンズ全体の広角端における焦点距離ｆｗとの比の好ましい範囲を規定するものである。条件式（３）の下限を下まわると、第１レンズ群Ｇ１の光軸上の長さを短縮化できるものの、球面収差と像面湾曲が発生しやすくなるため好ましくない。また、条件式（３）の上限を上まわると、第１レンズ群Ｇ１の光軸上の長さおよびズームレンズの沈胴厚が増大するため好ましくない。このため、条件式（３）を満たすように、第１２レンズＬ１２と第１３レンズＬ１３との光軸上の間隔と、ズームレンズ全体の広角端における焦点距離を構成することで、第１レンズ群のパワーを好適に維持して、ズームレンズの全長の短縮化を図りつつ、像面湾曲の発生を良好に抑制することができる。この観点から、より良好な光学性能を得るために、条件式（３）の数値範囲は、
０．２０＜Ｄ４／ｆｗ＜０．４４ … （３−１）
であることが好ましい。

条件式（４）は、第１３レンズＬ１３における物体側の面の近軸曲率半径Ｒ５と第１３レンズＬ１３における像側の面の近軸曲率半径Ｒ６の関係を規定するものである。条件式（４）の下限を下まわると、像面湾曲がアンダー側に発生しやすくなるため好ましくない。また、条件式（４）の上限を上まわると、像面湾曲がオーバー側に発生しやすくなるため好ましくない。このため、条件式（４）を満たすように、第１３レンズＬ１３における物体側の面の近軸曲率半径と第１３レンズＬ１３における像側の面の近軸曲率半径を構成することで、像面湾曲を良好に抑制することができる。この観点から、より良好な光学性能を得るために、条件式（４）の数値範囲は、
−１．４５＜（Ｒ５＋Ｒ６）／（Ｒ５−Ｒ６）＜−１．１０ … （４−１）
であることが好ましい。

条件式（５）は、広角端における半画角ωの好ましい範囲を規定するものである。条件式（５）の下限を下まわると、広角域まで撮影することが困難である。このため、条件式（５）を満たすことにより、広角域まで撮影可能なズームレンズを実現することができる。

以上説明したように、本実施形態のズームレンズによれば、３群構成のズームレンズのレンズ構成の最適化を図り、適切な条件式を適宜満足することで、広角であるとともに、小さなＦｎｏ．とズームレンズの全長の短縮化を実現する高い光学性能を実現することができる。この結果、ズームレンズの全長の短縮化を図りつつ、ズームレンズの全長に対して従来よりも大きいイメージサイズを実現可能なズームレンズを提供することができる。また、本実施の形態に係るズームレンズを搭載した撮像装置によれば、広角域まで撮影可能な良好な撮像性能を維持しつつ、装置全体としての小型化を図ることができる。

次に、本発明のズームレンズの数値実施例について説明する。実施例１〜１０のズームレンズのレンズ断面図はそれぞれ図１〜図１０に示したものである。

後掲の表１乃至表３は、図１に示した撮像レンズの構成に対応する具体的なレンズデータを示している。具体的には、実施例１にかかるズームレンズのレンズデータを表１に、非球面データを表２に、変倍データおよび諸元データを表３に示す。同様に、実施例２〜１０にかかるズームレンズのレンズデータ、非球面データ、変倍データを表４〜表３０に示す。以下では、表中の記号の意味について、実施例１を例にとり説明するが、実施例２〜１０のものについても基本的に同様である。

表１のレンズデータにおいて、Ｓｉは最も物体側の構成要素の面を１番目として像側に向かうに従い順次増加するｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）の面番号を示し、Ｒｉはｉ番目の面の曲率半径を示し、Ｄｉはｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ上の面間隔を示している。なお、面間隔の最下欄は表中の最終面と結像面との面間隔を示している。また、表１のレンズデータにおいて、Ｎｄｊは最も物体側のレンズを１番目として像側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１、２、３、…）の光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄｊはｊ番目の光学要素のｄ線に対するアッベ数を示している。なお、レンズデータには、開口絞りＳｔおよび光学部材ＰＰも含めて示している。開口絞りＳｔに相当する面の曲率半径の欄には（開口絞り）と記載している。レンズデータの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。

表１のレンズデータにおいて、変倍時に間隔が変化する、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔、第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＳｔの間隔、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔、第３レンズ群Ｇ３と光学部材ＰＰの間隔、光学部材ＰＰの間隔と結像面との間隔に相当する面間隔の欄にはそれぞれ、ＤＤ［６］（可変）、ＤＤ［１６］（可変）、ＤＤ［１８］（可変）、ＤＤ［２０］（可変）と記載している。なお、実施例３においては、ＤＤ［６］（可変）、ＤＤ［１６］（可変）のみが可変となっている。

表１のレンズデータでは、非球面の面番号に＊印を付しており、非球面の曲率半径として近軸の曲率半径の数値を示している。表２の非球面データには、非球面の面番号Ｓｉと、これら非球面に関する非球面係数を示す。非球面係数は、以下の式（６）で表される非球面式における各係数ＫＡ、Ａｍ（ｍ＝３、４、５、…２０）の値である。
Ｚｄ＝Ｃ・ｈ^２／｛１＋（１−ＫＡ・Ｃ^２・ｈ^２）^１/２｝＋ΣＡｍ・ｈ^ｍ … （６）
ただし、
Ｚｄ：非球面深さ（高さｈの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に下ろした垂線の長さ）
ｈ：高さ（光軸からのレンズ面までの距離）
Ｃ：近軸曲率半径の逆数
ＫＡ、Ａｍ：非球面係数（ｍ＝３、４、５、…２０）

表３には、変倍データおよび諸元データを示す。表３に示す変倍データには、広角端、中間、望遠端における全系の焦点距離ｆと、各面間隔ＤＤ［６］、ＤＤ［１６］、ＤＤ［１８］、ＤＤ［２０］の値を示す。また、表３に示す諸元データには、広角端、中間および望遠端の各位置におけるズーム倍率（変倍比）、焦点距離ｆ、バックフォーカスＢｆ（空気換算距離）、ＦナンバーＦｎｏ．および全画角２ωの値を示す。

表１のＲｉ、Ｄｉ、ｆの単位、表３のｆ、ＤＤ［６］、ＤＤ［１６］、ＤＤ［１８］、ＤＤ［２０］の単位、（Ａ）式のＺｄ、ｈの単位としては、「ｍｍ」を用いることができる。しかし、光学系は比例拡大又は比例縮小しても使用可能なので、単位は「ｍｍ」に限定されることはなく、他の適当な単位を用いることもできる。表１の全画角２ωの単位は度である。

表３１に、実施例１〜１０における条件式（１）〜（５）に対応する値を示す。表３１からわかるように、実施例１〜１０は全て条件式（１）〜（５）を満足している。

図１１（Ａ）〜図１１（Ｄ）に実施例１のズームレンズの広角端における、球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）、倍率収差（倍率色収差）の各収差図を示し、図１１（Ｅ）〜図１１（Ｈ）に実施例１のズームレンズの変倍の中間領域における、球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）、倍率収差の各収差図を示し、図１１（Ｉ）〜図１１（Ｌ）に実施例１のズームレンズの望遠端における、球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）、倍率収差の各収差図を示す。

球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）を表す各収差図には、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）を基準波長とした収差を示す。球面収差図にはｄ線、Ｃ線(６５６．３ｎｍ)、Ｆ線(波長４８６．１ｎｍ)についての収差をそれぞれ実線、破線、点線で示す。非点収差図にはサジタル方向、タンジェンシャル方向の収差をそれぞれ実線と点線で示す。倍率収差図にはＣ線(６５６．３ｎｍ)、Ｆ線(波長４８６．１ｎｍ)についての収差をそれぞれ破線、点線で示す。球面収差図のＦｎｏ．はＦナンバー、その他の収差図のωは半画角を意味する。

同様に、実施例２のズームレンズの広角端、中間、望遠端における各収差を図１２（Ａ）〜図１２（Ｌ）に示し、実施例３のズームレンズの広角端、中間、望遠端における各収差を図１３（Ａ）〜図１３（Ｌ）に示し、実施例４のズームレンズの広角端、中間、望遠端における各収差を図１４（Ａ）〜図１４（Ｌ）に示し、実施例５のズームレンズの広角端、中間、望遠端における各収差を図１５（Ａ）〜図１５（Ｌ）に示し、実施例６のズームレンズの広角端、中間、望遠端における各収差を図１６（Ａ）〜図１６（Ｌ）に示し、実施例７のズームレンズの広角端、中間、望遠端における各収差を図１７（Ａ）〜図１７（Ｌ）に示し、実施例８のズームレンズの広角端、中間、望遠端における各収差を図１８（Ａ）〜図１８（Ｌ）に示し、実施例９のズームレンズの広角端、中間、望遠端における各収差を図１９（Ａ）〜図１９（Ｌ）に示し、実施例１０のズームレンズの広角端、中間、望遠端における各収差を図２０（Ａ）〜図２０（Ｌ）に示す。

以上のデータから、実施例１〜１０のズームレンズは、小型かつ約３．８倍の高倍率を有し、小さなＦｎｏ．と高画質を実現する高い光学性能を有することがわかる。

次に、本発明の撮像装置の実施形態について説明する。図２１Ａ、図２１Ｂはそれぞれ、本発明の撮像装置の一実施形態であるデジタルカメラ１０の正面側斜視図、背面側斜視図である。

図２１Ａに示すように、デジタルカメラ１０は、カメラボディ１１の正面に、本発明の実施形態にかかるズームレンズ１２と、ファインダの対物窓１３ａと、被写体に閃光を発光するための閃光発光装置１４とが設けられている。また、カメラボディ１１の上面にはシャッタボタン１５が設けられ、カメラボディ１１の内部にはズームレンズ１２によって結像された被写体の像を撮像するＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子１６が設けられている。

また、図２１Ｂに示すように、カメラボディ１１の背面には、画像や各種設定画面を表示するＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）１７と、ファインダの観察窓１３ｂと、ズームレンズ１２の変倍を行うためのズームレバー１８と、各種設定を行うための操作ボタン１９とが設けられている。なお、本デジタルカメラ１０では、正面側のファインダの対物窓１３ａを経由して導かれる被写体光が、背面側のファインダの観察窓１３ｂで視認可能な構成になっている。

ズームレンズ１２は、その光軸方向がカメラボディ１１の厚み方向に一致するように配設されている。上述したように、本実施形態のズームレンズ１２は十分なズームレンズ全長の短縮化を図っているため、カメラボディ１１本体にズームレンズ１２を沈胴収納したときの光学系の光軸方向の全長は短くなり、デジタルカメラ１０の厚みを薄く構成することができる。また、本実施形態のズームレンズ１２は広角で高い光学性能を有するものであるから、デジタルカメラ１０は広い画角での撮影が可能であり、良好な画像を得ることができる。

以上、実施形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数等の値は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得るものである。

また、本発明のズームレンズにおいては、変倍時に移動するレンズ群やその方向は必ずしも上記例に限定されるものではない。

また、上記実施形態では、撮像装置としてデジタルカメラを例にとり説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ビデオカメラや監視カメラ等の他の撮像装置にも適用可能である。

Claims (13)

1. 物体側から順に、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レンズ群とから構成される実質的に３個のレンズ群からなり、広角端から望遠端への変倍において、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が狭まるとともに前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が広がるように少なくとも第１レンズ群および第２レンズ群が光軸に沿って移動するズームレンズであって、
   前記第１レンズ群が、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズよりなる第１１レンズ、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズよりなる第１２レンズ、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有する第１３レンズからなるものであり、
   前記第２レンズ群が、物体側から順に、正の屈折力を有する第２１レンズ、正の屈折力を有する第２２レンズおよび負の屈折力を有する第２３レンズからなる接合レンズ、正の屈折力を有する第２４レンズ、負の屈折力を有する第２５レンズからなるものであり、
   下記条件式（１）および（２）を満たすことを特徴とするズームレンズ。
   １．７５＜（Ｎｄ１＋Ｎｄ２）／２… （１）
   １．９＜Ｎｄ３ … （２）
   ただし、
   Ｎｄ１：前記第１１レンズのｄ線における屈折率
   Ｎｄ２：前記第１２レンズのｄ線における屈折率
   Ｎｄ３：前記第１３レンズのｄ線における屈折率
   とする。
2. 下記条件式（１−１）および（２−１）を満たすことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
   １．８０＜（Ｎｄ１＋Ｎｄ２）／２ … （１−１）
   １．９５＜Ｎｄ３ … （２−１）
3. 下記条件式（３）を満たす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。
   ０．１＜Ｄ４／ｆｗ＜０．５ … （３）
   ただし、
   Ｄ４：前記第１２レンズと前記第１３レンズの軸上の間隔
   ｆｗ：レンズ系全体の広角端での焦点距離
   とする。
4. 下記条件式（３−１）を満たすことを特徴とする請求項３に記載のズームレンズ。
   ０．２０＜Ｄ４／ｆｗ＜０．４４ … （３−１）
5. 下記条件式（４）を満たすことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
   −１．６＜（Ｒ５＋Ｒ６）／（Ｒ５−Ｒ６）＜−１．０ … （４）
   ただし、
   Ｒ５：前記第１３レンズの物体側の面の近軸曲率半径
   Ｒ６：前記第１３レンズの像側の面の近軸曲率半径
   とする。
6. 下記条件式（４−１）を満たすことを特徴とする請求項５に記載のズームレンズ。
   −１．４５＜（Ｒ５＋Ｒ６）／（Ｒ５−Ｒ６）＜−１．１０ … （４−１）
7. 前記第１３レンズは、少なくとも１面が非球面であることを特徴とする第１から６のいずれか１項記載のズームレンズ。
8. 下記条件式（５）を満たすことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載のズームレンズ。
   ω＞３８ … （５）
   ただし、
   ω：広角端における半画角
   とする。
9. 下記条件式（１−２）をさらに満たすことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のズームレンズ。
   （Ｎｄ１＋Ｎｄ２）／２＜２．３ … （１−２）
10. 下記条件式（１−３）をさらに満たすことを特徴とする請求項９に記載のズームレンズ。
    （Ｎｄ１＋Ｎｄ２）／２＜２．０ … （１−３）
11. 下記条件式（２−２）をさらに満たすことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のズームレンズ。
    Ｎｄ３＜２．３ … （２−２）
12. 下記条件式（２−３）をさらに満たすことを特徴とする請求項１１に記載のズームレンズ。
    Ｎｄ３＜２．１ … （２−３）
13. 請求項１から１２のいずれか１項に記載のズームレンズを備えたことを特徴とする撮像装置。

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