JP4928288B2

JP4928288B2 - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置

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Publication number: JP4928288B2
Application number: JP2007019134A
Authority: JP
Inventors: 大介伊藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2007-01-30
Filing date: 2007-01-30
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2027-01-30
Also published as: US7460310B2; US20080180810A1; JP2008185783A

Description

本発明はズームレンズに関し、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置に好適なものである。

最近、固体撮像素子を用いたビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等の撮像装置（カメラ）にはレンズ系全体が小型で高い光学性能を有するズームレンズが求められている。

この種のカメラには、レンズ最後部と固体撮像素子との間に、ローパスフィルターや色補正フィルターなどの各種の光学部材が配置される。

このため、これらのカメラに用いるズームレンズには、比較的バックフォーカスが長いことが要望されている。

バックフォーカスが長くとれるズームレンズとしては、負の屈折力のレンズ群が先行するネガティブリード型のズームレンズがある。

一方、カラー画像用の固体撮像素子を用いたカラーカメラの場合、色シェーディングを避けるため、像側のテレセントリック特性の良いズームレンズであることが望まれている。

従来、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、および正の屈折力の第３レンズ群より成り、小型で、しかも像側がテレセントリックである３群ズームレンズが知られている（特許文献１，２）。

又、このタイプの３群ズームレンズにおいて、ズーミングに際し、全てのレンズ群が移動して、ズーム比３倍以上の高ズーム比化を図った３群ズームレンズが知られている（例えば特許文献３〜５）。

又、このタイプの３群ズームレンズにおいて長いバックフォーカスと像側がテレセントリックである広画角の３群ズームレンズ系が知られている（例えば特許文献６、７）。
特開２００１−６６５０３号公報特開２００１−２８１５４５号公報特開２００５−３４５８９１号公報特開２００６−６５０３４号公報特開２００６−８４８２９号公報特開昭６３−１３５９１３号公報特開平７−２６１０８３号公報

近年、ビデオカメラやデジタルカメラ等に用いるズームレンズには、撮像素子の高性能化に伴い小型でかつ高い光学性能を有することが強く要望されている。

またこれらに用いられるズームレンズは、非撮影時にレンズ群間隔を詰めて、カメラ本体からのレンズ群の突出を少なくした所謂沈胴式を用いて撮像装置の薄型化を図ることが行われている。

このとき、薄型化を効率的に行うには、各レンズ群の構成レンズ枚数を少なくし、その厚みを薄くすることが必要となってくる。

又、各レンズ群のズーミング及びフォーカシングにおける移動量が大きいとレンズ全長が長くなり、沈胴長を短くするのが難しくなり、沈胴式のズームレンズに用いるのが難しくなる。

この傾向は、ズームレンズのズーム比が大きくなるほど顕著になる。

前述した３群ズームレンズでは第２レンズ群が主変倍のレンズ群である。このためレンズ系全体の小型を図りつつ全ズーム範囲中で高い光学性能を得るには、ズーミング時の収差変動を第２レンズ群中で低減しておく必要がある。このため３群ズームレンズにおいて、レンズ系全体の小型化と、全ズーム範囲で高い光学性能を得るには、主変倍の第２レンズ群の屈折力や倍率、そしてレンズ構成等を適切に設定することが重要となってくる。

更に、高ズーム比化を図るには、第３レンズ群の結像倍率等も適切に設定することが重要になってくる。

本発明は、レンズ系全体がコンパクトで、全ズーム範囲中で高い光学性能が得られるズームレンズ及びそれを有する撮像装置の提供を目的とする。

本発明のズームレンズは、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群より構成され、ズーミングに際して各レンズ群の間隔が変化するズームレンズにおいて、広角端と望遠端における全系の焦点距離をそれぞれｆＷ、ｆＴ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、広角端と望遠端における前記第２レンズ群の結像倍率をそれぞれβ２Ｗ、β２Ｔ、広角端と望遠端における前記第３レンズ群の結像倍率をそれぞれβ３Ｗ、β３Ｔとするとき、
０．７０＜ｆ２／√（ｆＷ・ｆＴ）＜０．９５
２．９＜（β２Ｔ・β３Ｗ）／（β２Ｗ・β３Ｔ）＜３．７
１．２＜｜ｆ１｜／ｆ２＜１．３７
なる条件を満足することを特徴としている。

２．９＜（β２Ｔ・β３Ｗ）／（β２Ｗ・β３Ｔ）＜３．７
なる条件を満足することを特徴としている。

本発明によれば、レンズ系全体がコンパクトで、全ズーム範囲中で高い光学性能が得られるズームレンズ及びそれを有する撮像装置が得られる。

以下、本発明のズームレンズ及びそれを有する撮像装置の実施例について説明する。

各実施例は、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群を有し、ズーミングに際して各レンズ群の間隔が変化するズームレンズである。

各実施例では、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群が像側に凸の軌跡を描いて移動、第２レンズ群が物体側に移動し、第３レンズ群は像側に移動している。

図１は本発明の実施例１のズームレンズの広角端（短焦点距離端）におけるレンズ断面図、図２、図３、図４はそれぞれ実施例１のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端（長焦点距離端）における収差図である。実施例１はズーム比３．６、開口比２．９〜６．０程度のズームレンズである。

図５は本発明の実施例２のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図６、図７、図８はそれぞれ実施例２のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。実施例２はズーム比３．６、開口比２．９〜５．９程度のズームレンズである。

図９は本発明の実施例３のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図１０、図１１、図１２はそれぞれ実施例３のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。実施例３はズーム比３．５、開口比２．９〜５．９程度のズームレンズである。

図１３は本発明の実施例４のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図１４、図１５、図１６はそれぞれ実施例４のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。実施例４はズーム比３．８、開口比２．８〜６．０程度のズームレンズである。

図１７は本発明の実施例５のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図１８、図１９、図２０はそれぞれ実施例５のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。実施例５はズーム比３．９、開口比２．８〜６．０程度のズームレンズである。

図２１は本発明のズームレンズを備えるデジタルスチルカメラの要部概略図である。

各実施例のズームレンズは撮像装置に用いられる撮影レンズ系であり、レンズ断面図において、左方が物体側（前方）で、右方が像側（後方）である。

図１、図５、図９、図１３、図１７のレンズ断面図において、Ｌ１は負の屈折力（光学的パワー＝焦点距離の逆数）の第１レンズ群、Ｌ２は正の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は正の屈折力の第３レンズ群である。

ＳＰは開放Ｆナンバー（Ｆｎｏ）光束を決定（制限）する開口絞りの作用をするＦナンバー決定部材（以下「開口絞り」ともいう。）である。

Ｇは光学フィルター、フェースプレート、水晶ローパスフィルター、赤外カットフィルター等に相当する光学ブロックである。ＩＰは像面であり、ビデオカメラやデジタルスチルカメラの撮影光学系として使用する際にはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面が置かれる。

収差図において、ｄ、ｇは各々ｄ線及びｇ線、ＦｎｏはＦナンバーである。ΔＭ、ΔＳはメリディオナル像面、サジタル像面、倍率色収差はｇ線によって表している。ωは半画角である。

尚、以下の各実施例において広角端と望遠端は変倍用レンズ群（第２レンズ群Ｌ２）が機構上、光軸上移動可能な範囲の両端に位置したときのズーム位置をいう。

各実施例では広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｌ１は像側に凸状の軌跡を描いて移動し、第２レンズ群Ｌ２は物体側に単調に移動し、第３レンズ群Ｌ３は像側に移動している。

各実施例のズームレンズは、広角端から望遠端への変倍に際して第２レンズ群Ｌ２を物体側に移動させて主な変倍を行っている。また、広角端から望遠端への変倍に際して第１レンズ群Ｌ１を往復移動（像側に凸の軌跡を描く運動）、第３レンズ群Ｌ３の像側に移動させることによって変倍に伴う像点の移動を補正している。

第３レンズ群Ｌ３は、レンズ系全体の小型化に伴う各レンズ群の屈折力の増大を分担し、第１、第２レンズ群Ｌ１、Ｌ２で構成される所謂２群ショートズーム系の屈折力を減らしている。これにより、第１レンズ群Ｌ１を構成する各レンズでの収差の発生を抑え良好な光学性能を得ている。

また、固体撮像素子等を用いた撮影装置において像側がテレセントリックであることの要望に対して第３レンズ群にフィールドレンズの役割を持たせる事でこれを達成している。

図２２はＦナンバー決定部材（開口絞り）ＳＰの配置を示す説明図である。

Ｆナンバー決定部材ＳＰは、図２２に示すように光軸方向に関して、第２レンズ群Ｌ２の最も物体側に配置されたレンズＧ２１の物体側頂点Ｇ２１ａと、レンズＧ２１の物体側の面Ｓ６と外周部（コバ部）Ｐ６との交点Ｇ２１ｂの間に配置している。

このように、Ｆナンバー決定部材ＳＰを第２レンズ群Ｌ２中に置き、ズーミングに際して第２レンズ群Ｌ２と共に移動させて広角側での入射瞳と第１レンズ群Ｌ１との距離を縮めている。

これにより、第１レンズ群Ｌ１を構成するレンズの有効径の増大を抑えている。

Ｆナンバー決定部材ＳＰを挟んで第１レンズ群Ｌ１と第３レンズ群Ｌ３とで軸外の諸収差を互いに打ち消させることで、全体的に良好な光学性能を得ている。

Ｆナンバー決定部材ＳＰをこのように第２レンズ群Ｌ２の最も物体側配置されたレンズＧ１の物体側頂点Ｇ２１ａよりも像側に配置することで、各レンズ群を沈胴させたときのレンズ沈胴長の短縮化を図っている。

次にこのようなＦナンバー決定部材ＳＰの配置により、レンズ沈胴長が短縮される理由について説明する。

負、正、正の屈折力の第１、第２、第３レンズ群より成るショートズームタイプの３群ズームレンズにおいては、第１レンズ群と第２レンズ群の間に開放Ｆナンバーを決定するための開口絞りを配置することが一般的である。

また、一般的にこのようなショートズームタイプの３群ズームレンズでは、第１レンズ群の最も像側には像側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズが配置されている。

レンズ沈胴時に第１レンズ群と第２レンズ群の間隔を撮影状態よりも縮小しようとした場合、第１レンズ群の最も像側のメニスカス形状の正レンズは、像側に凹面を向けている関係で、このメニスカス形状の正レンズのレンズ外周部と絞り部材が干渉してしまう。

このためメニスカス形状の正レンズの像側頂点からレンズ外周部までの光軸方向の間隔分はレンズ沈胴長を短くすることができない。

また、開口絞りと第２レンズ群の最も物体側に配されたレンズの物体側頂点との間隔も、開口絞りを第１レンズ群と第２レンズ群の間に配置する場合は、両レンズ群に対し、ある程度の間隔を確保しなければならない。このこともレンズ沈胴長さを短くすることができない要因の一つとなっている。

各実施例においては、開口絞りとしてのＦナンバー決定部材ＳＰを、上述したように第２レンズ群Ｌ２の最も物体側に配置されたレンズ物体頂点Ｇ２１ａと、このレンズＧ２１の物体側の面Ｓ６とレンズ端面との交点Ｇ２１ｂの間に配置している。

これにより、レンズ沈胴時に機械的に干渉が生じる部材を第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間からなくし、レンズ沈胴時に第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との間隔を極限まで近づけている。

各レンズ群のレンズ構成について詳しく説明する。

第１レンズ群Ｌ１は負レンズＧ１１と正レンズＧ１２からなり、２つのレンズの各面のうち少なくとも１面は非球面形状である。

具体的には第１レンズ群Ｌ１は、物体側から像側へ順に、像側が凹面のメニスカス形状の負レンズＧ１１、物体側が凸面のメニスカス形状の正レンズＧ１２より成り、負レンズＧ１１の像側の面は非球面形状である。

第１レンズ群Ｌ１は、軸外主光線をＦナンバー決定部材ＳＰ中心に瞳結像させる役割を持っており、特に広角側においては軸外主光線の屈折量が大きいために軸外諸収差、特に非点収差と歪曲収差が発生し易い。

そこで各実施例では、通常の広角レンズ系と同様、最も物体側のレンズ径の増大が抑えられるように負レンズＧ１１と正レンズＧ１２の構成としている。

そして負レンズＧ１１の物体側のレンズ面をレンズ周辺で正の屈折率が強くなる非球面形状とし、像側のレンズ面を、レンズ周辺で負の屈折力が弱くなる形状としている。このとき非球面の両面の非球面形状、或いは像側のレンズ面の非球面形状を、レンズ周辺で負の屈折力が弱くなる非球面形状としている。

これにより、非点収差と歪曲収差をバランス良く補正すると共に、２枚と言う少ないレンズ枚数で第１レンズ群Ｌ１を構成し、レンズ全体をコンパクトにしている。

また第１レンズ群Ｌ１を構成する各レンズは、軸外主光線の屈折によって生じる軸外収差の発生を抑えるために、Ｆナンバー決定部材ＳＰと光軸が交差する点を中心とする同心球面に近いレンズ形状としている。

第２レンズ群Ｌ２は物体側より像側へ順に、正レンズＧ２１、負レンズＧ２２、負レンズＧ２３、正レンズＧ２４からなっている。

具体的には第２レンズ群Ｌ２は物体側より像側へ順に、物体側の面が凸形状の正レンズＧ２１、像側の面が凹形状の負レンズＧ２２、物体側の面が凸形状の負レンズＧ２３と両凸形状の正レンズＧ２４とを接合した接合レンズからなっている。

第２レンズ群Ｌ２は、最も物体側に正レンズＧ２１を配置し、第１レンズ群Ｌ１を射出した軸外光線の屈折角を少なくし、軸外収差が発生しないような形状としている。

また、最も物体側に配された正レンズＧ２１は最も軸上光束の通る高さが高いレンズであり、主に球面収差、コマ収差の補正に関与している。

そこで各実施例においては、最も物体側に配された正レンズＧ２１の物体側のレンズ面をレンズ周辺で正の屈折率が弱くなる非球面形状とすることにより、球面収差とコマ収差を良好に補正している。

また、負レンズＧ２２の像側の面形状を、像側に凹面を向けた形状にすることで、最も物体側に配置された正レンズＧ２１の物体側の面で発生する収差とキャンセルするようにしている。

さらに、負レンズＧ２３と、正レンズＧ２４とを接合した接合レンズとすることにより、軸上色収差、倍率色収差を良好に補正している。

尚、正レンズＧ２１と負レンズＧ２２を接合した接合レンズより構成しても良い。又、負レンズＧ２３と正レンズＧ２４を独立に構成しても良い。

第３レンズ群Ｌ３は、物体側の面が凸面の正レンズＧ３１より構成している。そして全系の像側がテレセントリックとなるようにフィールドレンズとしての役割をも持たせている。

いま、バックフォーカスをｓｋ’、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離をｆ３、第３レンズ群Ｌ３の結像倍率をβ３とする。

このとき
ｓｋ’＝ｆ３（１−β３）
の関係が成り立っている。

但し、
０＜β３＜１．０
である。

ここで、広角端から望遠端へのズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３を像側に移動するとバックフォーカスｓｋ’が減少し、第３レンズ群Ｌ３の結像倍率β３は望遠側で増大する。

結果的に第３レンズ群Ｌ３は変倍を分担することができる。このため、第２レンズ群Ｌ２のズーミングによる移動量を減少させることができる。

このように、第２レンズ群Ｌ２のズーミングによる移動量が減少するようにし、スペースを節約してズームレンズ全系の小型化を図っている。

無限遠物体から近距離物体へのフォーカスに際しては、第１レンズ群Ｌ１を物体側へ移動する事で良好な光学性能が得られる。この他、第３レンズ群Ｌ３を物体側に移動してフォーカスを行っても良い。

第３レンズ群Ｌ３でフォーカスを行う場合は、第１レンズ群Ｌ１でフォーカスを行う場合に比べて、重量が軽くなるためアクチュエーターの負荷を少なくすることができる。

さらに、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２とをカム等で連携してズーミングを行う事が可能となり、メカ構造の簡素化及び精度を向上させることが容易となる。

広角端から望遠端へのズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３を像側に移動している。このため、第３レンズ群Ｌ３にてフォーカシングを行う場合、フォーカシングの際の物体側への移動量の大きい望遠端を像面側に配置する事が出来るため、空間を有効利用することができる。

特に、ズーミング及びフォーカシングの際に必要となる第３レンズ群の全ての移動量を最小とする事が容易となり、レンズ系全体のコンパクト化が容易になる。

尚、以上の各実施例においては、ズーミングに際して３つのレンズ群を移動させていた。この代わりに、各レンズ群の間隔が変化するように２つのレンズ群（例えば第１と第２レンズ群、又は第１と第３レンズ群又は第２と第３レンズ群）を移動させるズームタイプにも適用できる。

又、第１レンズ群Ｌ１の物体側又は／及び第３レンズ群Ｌ３の像側に屈折力の小さなレンズ群や、コンバーターレンズ群等を付加しても良い。

以上のように各実施例によれば、負、正、正の屈折力のレンズ群を有する３群構成において全ズーム領域に渡って諸収差が良好に補正され、高い光学性能を有するズームレンズが得られる。更にレンズ群を薄型としてコンパクトでありながらテレセントリック性が良く固体撮像素子を用いたカメラ（撮像装置）に好適なズームレンズが得られる。

また、各実施例によれば、レンズ群中に効果的に非球面を導入することによって軸外諸収差、特に非点収差・歪曲収差および大口径比化した際の球面収差の補正を効果的に行うことができる。

特に、各実施例では第１レンズ群Ｌ１と、第２レンズ群Ｌ２中に非球面を効果的に導入し、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の屈折力を適切に設定している。これによって軸外諸収差、特に非点収差・歪曲収差および大口径比化した際の球面収差の補正を効果的に行っている。

各実施例によれば、固体撮像素子を用いた撮影装置に好適な、構成レンズ枚数が少なく全系がコンパクトで、特に沈胴式のズームレンズに適した、変倍比が３．５〜４倍程度の優れた光学性能を有するズームレンズを達成している。

尚、各実施例のズームレンズにおいて、更に好ましくは次の条件式のうちの１つ以上を満足するのが良い。これによれば各条件式に相当する効果が得られる。

広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々ｆＷ、ｆＴとする。

第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離をｆ１、ｆ２、ｆ３とする。

広角端と望遠端における第２レンズ群Ｌ２の結像倍率を各々β２Ｗ、β２Ｔ、広角端と望遠端における第３レンズ群Ｌ３の結像倍率を各々β３Ｗ、β３Ｔとする。

第２レンズ群Ｌ２の最も物体側の面から最も像側の面までの長さをＤ２ｎｄとする。

第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の望遠端における間隔をＬ１Ｔとする。

このとき

２．９＜（β２Ｔ・β３Ｗ）／（β２Ｗ・β３Ｔ）＜３．７・・・（２）
０．１８＜Ｄ２ｎｄ／ｆＴ＜０．２５・・・（３）
０＜Ｌ１Ｔ／ｆＴ＜０．０２５・・・（４）
１．２＜｜ｆ１｜／ｆ２＜１．３７・・・（５）
０．１５＜ｆ２／ｆ３＜０．４５・・・（６）
なる条件の１以上を満足している。

次に、前述の条件式の技術的意味について説明する。

条件式（１）の上限値を超えて第２レンズ群Ｌ２の焦点距離が長くなると、第２レンズ群Ｌ２のパワー（屈折力）が緩くなり、所定の倍率（ズーム比）を確保するために各レンズ群のズーミングにおける移動量が増す。この結果、全系のコンパクト化が不利となる。

また、条件式（１）の下限値を超えて第２レンズ群Ｌ２の焦点距離が短くなると、第２レンズ群Ｌ２のパワーが強くなり、所定の倍率を確保するための移動量は減少し、コンパクト化には有利となる。しかしながら、第２レンズ群Ｌ２のパワーが強くなりすぎて非点収差、コマ収差等の諸収差の補正が困難になる。

条件式（２）の上限値を超えると、第２レンズ群Ｌ２の変倍分担が大きくなり、所定の倍率を確保するのが容易となる。しかしながら各レンズ群のレンズ枚数を増やし、収差の分担を分散させる必要があり、この結果、レンズ系全体のコンパクト化が難しくなる。

条件式（２）の下限値を超えると、第３レンズ群Ｌ３の変倍分担が大きくなり、第３レンズ群Ｌ３のズーミングにおける移動量が大きくなる。このためレンズ系全体のコンパクト化が難しくなる。

また、第２レンズ群Ｌ２の変倍分担が小さくなるため、所定の倍率を確保することが困難となる。

条件式（３）の下限を超えて長さＤ２ｎｄが小さくなると、レンズ系全体のコンパクト化には有利となるが、各レンズのコバ厚が小さくなり、製作が困難となる。

また、条件式（３）の上限を超えて長さＤ２ｎｄが大きくなるとレンズ系全体のコンパクト化が難しくなってくる。

条件式（４）の上限を超えて間隔Ｌ１Ｔが大きくなると、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間隔が広がりすぎて、レンズ全長が大きくなりコンパクト化が難しくなる。

また、条件式（４）の下限を超えて間隔Ｌ１Ｔが小さくなると、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２が機会的に干渉してくるため好ましくない。

条件式（５）の上限を超えて第１レンズ群Ｌ１のパワーが弱くなると、全系の焦点距離が望遠端にシフトするため、広画角を確保することが困難となるため好ましくない。

また、条件式（５）の上限値を超えて第２レンズ群Ｌ２のパワーが強くなると、非点収差、コマ収差を補正するために第２レンズ群Ｌ２のレンズ枚数が増大し、レンズ系全体のコンパクト化が難しくなってくる。

条件式（５）の下限を超えて第１レンズ群Ｌ１のパワーが強くなると望遠端で、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間隔が短くなり、機械的な干渉を起こす場合があるので良くない。

また、条件式（５）の下限を超えて第２レンズ群Ｌ２のパワーが弱くなると第２レンズ群Ｌ２のズーミングにおける移動量が増大しレンズ系全体のコンパクト化が難しくなってくる。

条件式（６）の上限を超えて第２レンズ群Ｌ２のパワーが弱くなると、所定の倍率を確保するために第２レンズ群Ｌ２のズーミングにおける移動量が増大し、レンズ系全体のコンパクト化が難しくなってくる。

さらに、上限を超えて第３レンズ群Ｌ３のパワーが強くなると非点収差を補正するためにレンズ枚数が増大し、レンズ系全体のコンパクト化が難しくなってくる。

また、条件式（６）の下限値を越えて第２群レンズ群Ｌ２のパワーが強くなると、非点収差、コマ収差を補正するために第２レンズ群のレンズ枚数が増大するためレンズ系全体のコンパクト化が難しくなってくる。

各実施例において、更に、収差補正を良好に行いつつ、レンズ全体の小型化を図るには、条件式（１）〜（６）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

３．０５＜（β２Ｔ・β３Ｗ）／（β２Ｗ・β３Ｔ）＜３．５０・・・（２ａ）
０．１９＜Ｄ２ｎｄ／ｆＴ＜０．２４・・・（３ａ）
０＜Ｌ１Ｔ／ｆＴ＜０．０２０・・・（４ａ）
１．２４＜｜ｆ１｜／ｆ２＜１．３７・・・（５ａ）
０．１７＜ｆ２／ｆ３＜０．４２・・・（６ａ）
尚、これら条件式（１ａ）〜（６ａ）までの上限値及び下限値の数値は、前述の条件式（１）〜（６）の数値範囲と任意に組み合わせて用いても構わない。

以下に、本発明の数値実施例を示す。各数値実施例において、ｉは物体側からの面の順序を示し、Ｒｉはレンズ面の曲率半径、Ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間のレンズ肉厚および空気間隔、Ｎｉ、νｉはそれぞれｄ線に対する屈折率、アッベ数を示す。

また、もっとも像側の２面は水晶ローパスフィルター、赤外カットフィルター等のフィルター部材である。また、Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは非球面係数である。非球面形状は光軸からの高さＨの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にしてｘとするとき

で表される。但しＲは近軸曲率半径、Ｋは円錐定数である。

又、「ｅ−０Ｘ」は「×１０^−ｘ」を意味している。ｆは焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角を示す。また前述の各条件式と各数値実施例との関係を表１に示す。

数値実施例１〜５においてＤ５の値が負となっているが、これが物体側から順に、Ｆナンバー決定部材、第２レンズ群Ｌ２の第２１レンズ２１と数えた為である。具体的な構成としては図２２に示すように、Ｆナンバー決定部材（開口絞り）ＳＰが第２レンズ群Ｌ２の物体側の第レンズＧ２１のレンズ面（Ｓ６）の物体側頂点Ｇ２１ａよりも絶対値Ｄ５だけ像側に位置していることを示している。

数値実施例１
f= 7.93 - 28.48 Fno= 2.87 - 5.97 2ω＝30.26°- 9.22°

R 1 = 49.423 D 1 = 1.55 N 1 = 1.88300 ν 1 = 40.8
R 2 = 6.314 D 2 = 1.85
R 3 = 10.326 D 3 = 2.00 N 2 = 1.84666 ν 2 = 23.9
R 4 = 28.197 D 4 = 可変
R 5 = 絞り D 5 = -0.50
R 6 = 5.330 D 6 = 2.50 N 3 = 1.80447 ν 3 = 40.9
R 7 = 222.954 D 7 = 0.60 N 4 = 1.72825 ν 4 = 28.5
R 8 = 4.325 D 8 = 0.85
R 9 = 12.141 D 9 = 0.55 N 5 = 1.76182 ν 5 = 26.5
R10 = 7.382 D10 = 1.85 N 6 = 1.63854 ν 6 = 55.4
R11 = -30.790 D11 = 可変
R12 = 18.849 D12 = 1.75 N 7 = 1.48749 ν 7 = 70.2
R13 = -144.718 D13 = 可変
R14 = ∞ D14 = 1.00 N 8 = 1.51633 ν 8 = 64.1
R15 = ∞

焦点距離 7.93 17.86 28.48
可変間隔
D 4 17.54 4.77 1.00
D11 7.04 17.85 28.84
D13 5.25 4.50 3.57

非球面係数
R1 k=-1.63030e+01 B= 1.86896e-06 C=-2.36716e-07 D=1.22911e-08
E=-9.31092e-11
R2 k=-1.04870e+00 B= 2.13256e-04 C= 3.10874e-07 D=1.71783e-08
E= 3.75653e-10
R6 k=-2.92226e-01 B=-2.16462e-05 C= 1.48039e-07 D=2.80255e-09

数値実施例２
f= 7.52 - 27.00 Fno= 2.88 - 5.90 2ω＝30.96°-9.49°

R 1 = 59.516 D 1 = 1.55 N 1 = 1.80220 ν 1 = 40.6
R 2 = 5.926 D 2 = 1.95
R 3 = 10.004 D 3 = 1.90 N 2 = 1.84666 ν 2 = 23.9
R 4 = 24.105 D 4 = 可変
R 5 = 絞り D 5 = -0.50
R 6 = 5.188 D 6 = 2.30 N 3 = 1.80447 ν 3 = 40.9
R 7 = 80.183 D 7 = 0.55 N 4 = 1.69895 ν 4 = 30.1
R 8 = 4.276 D 8 = 0.92
R 9 = 13.601 D 9 = 0.50 N 5 = 1.69895 ν 5 = 30.1
R10 = 6.217 D10 = 2.00 N 6 = 1.60311 ν 6 = 60.6
R11 = -21.549 D11 = 絞り
R12 = 15.730 D12 = 1.54 N 7 = 1.48749 ν 7 = 70.2
R13 = 163.816 D13 = 絞り
R14 = ∞ D14 = 1.00 N 8 = 1.51633 ν 8 = 64.1
R15 = ∞

焦点距離 7.52 16.99 27.00
可変間隔
D 4 17.25 4.47 0.70
D11 7.12 17.37 27.62
D13 4.88 4.13 3.38

非球面係数
R2 k=-9.83319e-01 B= 2.18697e-04 C= 2.13996e-06 D=-4.99114e-08
E= 8.16788e-10
R6 k=-2.71398e-01 B=-6.70237e-05 C=-3.21350e-07 D=-4.99742e-08

数値実施例３
f= 7.93 - 27.67 Fno= 2.89 - 5.92 2ω＝30.25°- 9.49°

R 1 = 54.006 D 1 = 1.55 N 1 = 1.84862 ν 1 = 40.0
R 2 = 6.174 D 2 = 1.88
R 3 = 10.342 D 3 = 2.05 N 2 = 1.84666 ν 2 = 23.9
R 4 = 28.454 D 4 = 可変
R 5 = 絞り D 5 = -0.80
R 6 = 5.425 D 6 = 2.55 N 3 = 1.80447 ν 3 = 40.9
R 7 = ∞ D 7 = 0.65 N 4 = 1.72825 ν 4 = 28.5
R 8 = 4.382 D 8 = 0.79
R 9 = 11.874 D 9 = 0.60 N 4 = 1.76182 ν 4 = 26.5
R10 = 7.859 D10 = 1.60 N 5 = 1.62299 ν 5 = 58.2
R11 = -29.448 D11 = 可変
R12 = 17.062 D12 = 1.80 N 6 = 1.48749 ν 6 = 70.2
R13 = 1266.784 D13 = 可変
R14 = ∞ D14 = 1.00 N 7 = 1.51633 ν 7 = 64.1
R15 = ∞

焦点距離 7.93 17.47 27.67
可変間隔
D 4 17.66 5.07 1.25
D11 6.91 17.18 27.65
D13 5.20 4.42 3.45

非球面係数
R1 k=-7.32833e+00 B= 8.15957e-07 C=-1.39267e-07 D= 5.85110e-09
E=-3.87833e-11
R2 k=-1.04126e+00 B= 2.25136e-04 C= 8.82013e-07 D= 2.07016e-09
E= 1.65137e-10
R6 k=-1.64642e-01 B=-1.31383e-04 C=-1.40227e-06 D=-1.30353e-07
E=-1.63698e-09 F= 7.71946e-12

数値実施例４
f= 7.85 - 30.00 Fno= 2.81 - 5.99 2ω＝30.50°- 8.76°

R 1 = 41.707 D 1 = 1.40 N 1 = 1.88300 ν 1 = 40.8
R 2 = 6.579 D 2 = 1.89
R 3 = 10.136 D 3 = 1.70 N 2 = 1.84666 ν 2 = 23.9
R 4 = 20.952 D 4 = 可変
R 5 = 絞り D 5 = -0.50
R 6 = 5.165 D 6 = 2.47 N 3 = 1.80610 ν 3 = 40.9
R 7 = -41.754 D 7 = 0.21
R 8 = -32.627 D 8 = 0.61 N 4 = 1.72825 ν 4 = 28.5
R 9 = 4.180 D 9 = 0.60
R10 = 11.169 D10 = 0.40 N 5 = 1.90136 ν 5 = 31.6
R11 = 7.312 D11 = 1.62 N 6 = 1.63854 ν 6 = 55.4
R12 = -22.186 D12 = 可変
R13 = 27.721 D13 = 1.45 N 7 = 1.48749 ν 7 = 70.2
R14 = 269.441 D14 = 可変
R15 = ∞ D15 = 1.00 N 8 = 1.51633 ν 8 = 64.1
R16 = ∞

焦点距離 7.85 18.39 30.00
可変間隔
D 4 17.64 4.18 0.61
D12 6.94 15.92 27.76
D14 3.97 3.57 0.31

非球面係数
R1 k= 1.68232e+00 B=-1.85834e-06 C=-8.50891e-08 D=-4.09423e-09
E=-5.70978e-12
R2 k=-1.04294e+00 B= 2.15754e-04 C= 3.22993e-06 D=-7.72372e-08
E= 4.18884e-10
R6 k=-3.97654e-01 B= 4.83993e-06 C= 2.44915e-06 D=-4.14938e-09

数値実施例５
f= 7.31 - 28.53 Fno= 2.78 - 6.01 2w＝32.31°- 9.21°

R 1 = 43.895 D 1 = 1.55 N 1 = 1.88300 ν 1 = 40.8
R 2 = 6.349 D 2 = 1.90
R 3 = 10.176 D 3 = 2.00 N 2 = 1.84666 ν 2 = 23.9
R 4 = 22.461 D 4 = 可変
R 5 = 絞り D 5 = -0.50
R 6 = 5.180 D 6 = 2.45 N 3 = 1.80610 ν 3 = 40.9
R 7 = -56.885 D 7 = 0.18
R 8 = -44.837 D 8 = 0.60 N 4 = 1.72825 ν 4 = 28.5
R 9 = 4.208 D 9 = 0.89
R10 = 11.309 D10 = 0.55 N 5 = 1.90136 ν 5 = 31.6
R11 = 7.419 D11 = 1.60 N 6 = 1.63854 ν 6 = 55.4
R12 = -22.348 D12 = 可変
R13 = 22.105 D13 = 1.75 N 7 = 1.48749 ν 7 = 70.2
R14 = 300.000 D14 = 可変
R15 = ∞ D15 = 1.00 N 8 = 1.51633 ν 8 = 64.1
R16 = ∞

焦点距離 7.31 17.44 28.53
可変間隔
D 4 18.36 4.57 0.93
D12 7.13 16.66 27.89
D14 3.59 3.05 0.81

非球面係数
R2 k=-1.03494e+00 B=2.12749e-04 C=2.87627e-06 D=-5.79135e-08
E= 7.53642e-10
R6 k=-3.60747e-01 B=-2.17817e-05 C=1.52245e-06

次に本発明のズームレンズを撮影光学系として用いたデジタルカメラ（撮像装置）の実施形態を図２１を用いて説明する。

図２１において、２０はデジタルカメラ本体、２１は上述の各実施例のズームレンズによって構成された撮影光学系である。２２は撮影光学系２１によって被写体像を受光するＣＣＤ等の撮像素子である。２３は撮像素子２２が受光した被写体像を記録する記録手段である。２４は不図示の表示素子に表示された被写体像を観察するためのファインダーである。

上記表示素子は液晶パネル等によって構成され、撮像素子２２上に形成された被写体像が表示される。２５は、前記ファインダーと同等の機能を有する液晶表示パネルである。

このように本発明のズームレンズをデジタルカメラ等の光学機器に適用することにより、小型で高い光学性能を有する撮像装置を実現している。

数値実施例１のレンズ断面図数値実施例１の広角端の収差図数値実施例１の中間の収差図数値実施例１の望遠端の収差図数値実施例２のレンズ断面図数値実施例２の広角端の収差図数値実施例２の中間の収差図数値実施例２の望遠端の収差図数値実施例３のレンズ断面図数値実施例３の広角端の収差図数値実施例３の中間の収差図数値実施例３の望遠端の収差図数値実施例４のレンズ断面図数値実施例４の広角端の収差図数値実施例４の中間の収差図数値実施例４の望遠端の収差図数値実施例５のレンズ断面図数値実施例５の広角端の収差図数値実施例５の中間の収差図数値実施例５の望遠端の収差図本発明の撮像装置の要部概略図Ｆナンバー決定絞りの説明図

符号の説明

Ｌ１第１レンズ群
Ｌ２第２レンズ群
Ｌ３第３レンズ群
ＳＰ絞り（Ｆナンバー決定部材）
G ガラスブロック
ＩＰ像面
ｄｄ線
ｇｇ線
ΔＳサジタル像面
ΔＭメリディオナル像面

Claims

物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群より構成され、ズーミングに際して各レンズ群の間隔が変化するズームレンズにおいて、広角端と望遠端における全系の焦点距離をそれぞれｆＷ、ｆＴ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、広角端と望遠端における前記第２レンズ群の結像倍率をそれぞれβ２Ｗ、β２Ｔ、広角端と望遠端における前記第３レンズ群の結像倍率をそれぞれβ３Ｗ、β３Ｔとするとき、
０．７０＜ｆ２／√（ｆＷ・ｆＴ）＜０．９５
２．９＜（β２Ｔ・β３Ｗ）／（β２Ｗ・β３Ｔ）＜３．７
１．２＜｜ｆ１｜／ｆ２＜１．３７
なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第１レンズ群は像側に凸状の軌跡を描いて移動し、前記第２レンズ群は物体側に単調に移動し、前記第３レンズ群は像側に移動することを特徴とする請求項１のズームレンズ。
前記第２レンズ群の最も物体側に配置されたレンズの物体側頂点と、そのレンズの物体側のレンズ面と外周部との交点の間に、開放Ｆナンバーを決定するＦナンバー決定部材を有することを特徴とする請求項１又は２のズームレンズ。
前記第１レンズ群は負レンズと正レンズからなり、該第１レンズ群の負レンズと正レンズの各レンズ面のうち少なくとも１面は非球面形状であることを特徴する請求項１、２又は３のズームレンズ。
前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に、像側が凹面のメニスカス形状の負レンズ、物体側が凸面のメニスカス形状の正レンズより成り、該第１レンズ群の負レンズの像側のレンズ面は非球面形状であることを特徴とする請求項１、２又は３のズームレンズ。
前記第２レンズ群は、物体側より像側へ順に、正レンズ、負レンズ、負レンズ、正レンズからなることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項のズームレンズ。
前記第２レンズ群は、物体側より像側へ順に、物体側のレンズ面が凸形状の正レンズ、像側のレンズ面が凹形状の負レンズ、物体側のレンズ面が凸形状の負レンズと両凸形状の正レンズとを接合した接合レンズからなることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項のズームレンズ。
前記第２レンズ群の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの長さをＤ２ｎｄとするとき、
０．１８＜Ｄ２ｎｄ／ｆＴ＜０．２５
なる条件を満足することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項のズームレンズ。
前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の望遠端における間隔をＬ１Ｔとするとき、
０＜Ｌ１Ｔ／ｆＴ＜０．０２５
なる条件を満足することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項のズームレンズ。
前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき、
０．１５＜ｆ２／ｆ３＜０．４５
なる条件を満足することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項のズームレンズ。
前記第３レンズ群は無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して物体側に移動することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項のズームレンズ。
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り形成される像を受光する光電変換素子を有することを特徴とする撮像装置。