JP5340459B2 - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

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。長いバックフォーカスを確保しやすい光学系として、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１〜７）。

特開２００１−６６５０３号公報 特開２００１−２８１５４５号公報 特開２００４−６１６７５号公報 特開２００５−３３１６４１号公報 特開２００６−８４８２９号公報 特開２００１−２９６４７５号公報 特開２００７−１４０３５９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、広画角、高ズーム比で、しかも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。前述した３群ズームレンズにおいて、全系の小型化を図りつつ、全ズーム範囲中で高い光学性能を得るには、各レンズ群のレンズ構成を適切に設定することが重要になってくる。

特に第１レンズ群を構成する各レンズのレンズ形状や各レンズの材料を適切に設定してズーミングに伴う諸収差の変動を小さくすることが重要になってくる。第１レンズ群のレンズ構成が不適切であると、全系の小型化を図りつつ、ズーミングに伴う諸収差の変動を少なくして全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得るのが困難になってくる。

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、各レンズ群を移動させてズーミングを行うズームレンズにおいて、第１レンズ群は、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１１レンズと正の屈折力の第１２レンズより構成され、前記第１１レンズの材料の屈折率をＮ１１、前記第１２レンズの材料のアッベ数をν１２、前記第１１レンズの物体側および像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ１１ａ、Ｒ１１ｂ、前記第１２レンズの物体側のレンズ面の曲率半径をＲ１２ａ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、望遠端における全系の焦点距離をｆｔとするとき
１．８１＜Ｎ１１
ν１２＜１９
０＜（Ｒ１１ａ＋Ｒ１１ｂ）／（Ｒ１１ａ−Ｒ１１ｂ）≦１．０
−７．０＜（Ｒ１１ｂ＋Ｒ１２ａ）／（Ｒ１１ｂ−Ｒ１２ａ）＜−３．０
０．３＜｜ｆ１｜／ｆｔ＜０．６
なる条件を満足することを特徴としている。

この他、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、各レンズ群を移動させてズーミングを行うズームレンズにおいて、前記第１レンズ群は、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１１レンズと正の屈折力の第１２レンズより構成され、前記第３レンズ群は、両凸形状の正レンズより構成され、前記第１１レンズの材料の屈折率をＮ１１、前記第１２レンズの材料のアッベ数をν１２、前記第１１レンズの物体側および像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ１１ａ、Ｒ１１ｂ、広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第２レンズ群の光軸方向の移動距離をＭ２、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき
１．８１＜Ｎ１１
ν１２＜１９
０＜（Ｒ１１ａ＋Ｒ１１ｂ）／（Ｒ１１ａ−Ｒ１１ｂ）≦１．０
３．５＜Ｍ２／ｆｗ＜５．０
なる条件を満足することを特徴としている。

この他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、各レンズ群を移動させてズーミングを行うズームレンズにおいて、第１レンズ群は、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１１レンズと正の屈折力の第１２レンズより構成され、前記第１１レンズの材料の屈折率をＮ１１、前記第１２レンズの材料のアッベ数をν１２、前記第１１レンズの物体側および像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ１１ａ、Ｒ１１ｂ、前記第１２レンズの物体側のレンズ面の曲率半径をＲ１２ａとするとき
１．８１＜Ｎ１１
ν１２＜１９
０＜（Ｒ１１ａ＋Ｒ１１ｂ）／（Ｒ１１ａ−Ｒ１１ｂ）≦１．０
−６．０＜（Ｒ１１ｂ＋Ｒ１２ａ）／（Ｒ１１ｂ−Ｒ１２ａ）＜−３．５
なる条件を満足することを特徴としている。

この他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、各レンズ群を移動させてズーミングを行うズームレンズにおいて、第１レンズ群は、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１１レンズと正の屈折力の第１２レンズより構成され、前記第２レンズ群は、最も物体側に、物体側の面が凸形状の正の屈折力の第２１レンズを有し、前記第１１レンズの材料の屈折率をＮ１１、前記第１２レンズの材料のアッベ数をν１２、前記第１１レンズの物体側および像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ１１ａ、Ｒ１１ｂ、前記第２１レンズの材料の屈折率をＮ２１とするとき
１．８１＜Ｎ１１
ν１２＜１９
０＜（Ｒ１１ａ＋Ｒ１１ｂ）／（Ｒ１１ａ−Ｒ１１ｂ）≦１．０
１．８２＜Ｎ２１
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。

実施例１のズームレンズの光学断面図 実施例１のズームレンズの収差図 実施例２のズームレンズの光学断面図 実施例２のズームレンズの収差図 実施例３のズームレンズの光学断面図 実施例３のズームレンズの収差図 実施例４のズームレンズの光学断面図 実施例４のズームレンズの収差図 実施例５のズームレンズの光学断面図 実施例５のズームレンズの収差図 本発明の撮像装置の要部概略図

以下に本発明の好ましい実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。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、各レンズ群を移動させてズーミングを行うズームレンズである。

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である。図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）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４．７１、開口比２．９４〜６．００程度のズームレンズである。

図３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である。図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）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４．７２、開口比２．８８〜６．０５程度のズームレンズである。

図５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である。図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）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４．７５、開口比２．７３〜６．０６程度のズームレンズである。図７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である。図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）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６はズーム比４．４７、開口比２．８３〜６．１０程度のズームレンズである。

図９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である。図１０（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）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６はズーム比４．６３、開口比２．８８〜７．７８程度のズームレンズである。図１１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、左方が被写体側（前方）で、右方が像側（後方）である。レンズ断面図において、ｉは物体側から像側への各レンズ群の順序を示し、Ｌｉは第ｉレンズ群である。実施例１〜５のズームレンズの特徴について説明する。図１、図３、図５、図７、図９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。）であり、第２レンズ群Ｌ２の像側に配置されている。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。

又、銀塩フィルム用カメラの撮影光学系として使用する際にはフィルム面に相当する感光面が置かれている。収差図において、ＦｎｏはＦナンバー、ｄ、ｇは各々ｄ線及びｇ線、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。

各実施例のズームレンズでは、広角端から望遠端のズーム位置へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｌ１が像側に凸状の軌跡で略往復移動する。又、第２レンズ群Ｌ２が物体側に移動し、第３レンズ群Ｌ３が像側に移動している。このとき広角端に比べ望遠端での第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との間隔が小さく、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３との間隔が大きくなるように各レンズ群が移動してズーミングを行っている。各実施例のズームレンズは、第２レンズ群Ｌ２の移動により主な変倍を行い、第１レンズ群Ｌ１の往復移動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の移動により副変倍を行い、１つのレンズ群で変倍を行う場合に対し、各レンズ群の屈折力の増大を防いでいる。無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングは第３レンズ群Ｌ３を物体側へ移動させて行っている。Ｆナンバー決定部材ＳＰは、光軸方向に関して、第２レンズ群Ｌ２の像側に配置している。開口絞りＳＰをこのような位置に配置することにより望遠端における第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間隔が詰められる。

このため、ズーミングのための第２レンズ群Ｌ２の物体側への移動量を十分確保することができる。これにより高ズーム化としながら望遠端におけるレンズ全長の増大を防いでいる。なお各実施例では各ズーム位置においてＦナンバー決定部材ＳＰの開口寸法を変えて各ズーム位置の最小Ｆｎｏ（Ｆナンバー）を決定している。このようにすることで広角端と望遠端においてＦナンバーを個別に設定できるため広角端と望遠端のFナンバーの変化を低減するとともに第２レンズ群Ｌ２の有効径の増大を防いでいる。

各実施例において、第１レンズ群Ｌ１は物体側より順に負の第１１レンズＧ１１、正の第１２レンズＧ１２より構成している。これにより色収差を良好に補正しながら必要最低限のレンズ枚数として第１レンズ群Ｌ１の小型化を図っている。

更に第１レンズ群Ｌ１の負の第１１レンズＧ１１は低分散材料、正の第１２レンズＧ１２は高分散材料を用いることにより色収差の補正のために必要な負の第１１レンズＧ１１、正の第１２レンズＧ１２の屈折力を極力緩めて各レンズの厚みを薄型化している。更に負の第１１レンズＧ１１、正の第１２レンズＧ１２ともに高屈折率材料を用いて第１レンズ群Ｌ１の、より一層の薄型化を図っている。

各実施例において、負の第１１レンズＧ１１の材料の屈折率をＮ１１、正の第１２レンズＧ１２の材料のアッベ数をν１２、負の第１１レンズの物体側および像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ１１ａ、Ｒ１１ｂとする。このとき
１．８１＜Ｎ１１ ‥‥（１）
ν１２＜１９ ‥‥（２）
０＜（Ｒ１１ａ＋Ｒ１１ｂ）／（Ｒ１１ａ−Ｒ１１ｂ）≦１．０ ‥‥（３）
なる条件を満足している。

条件式（１）は第１レンズ群Ｌ１を構成する負の第１１レンズＧ１１の材料の屈折率を規定する式である。条件式（１）の下限を超えて屈折率が小さいと所望の屈折力とするためにはレンズ外周部が厚くなり第１レンズ群Ｌ１の薄型化が困難になる。また広角側において、像面湾曲が多く発生するので良くない。

条件式（２）は第１レンズ群Ｌ１を構成する正の第１２レンズＧ１２の材料のアッベ数を規定する式である。条件式（２）の上限を超えてアッベ数が大きいと色収差補正のために必要となる正の第１２レンズＧ１２の屈折力が強まり正の第１２レンズＧ１２が厚くなるため第１レンズ群Ｌ１の薄型化が困難になる。

条件式（３）は第１レンズ群Ｌ１を構成する負の第１１レンズＧ１１のシェープファクター（レンズ形状）を規定する式である。前玉径を小型化するためには入射瞳位置を極力、物体側に位置するようにするのがよい。このためには負の第１１レンズＧ１１は物体側のレンズ面が物体側に凸形状とするよりも凹形状とする方がよい。条件式（３）の上限を超えて物体側に凸面を向けたメニスカス形状となりすぎると入射瞳位置が像側に大きく位置するようになり、前玉径が増大してくる。

又、下限を超えて物体側のレンズ面が物体側に凹面を向けた形状となり、その曲率が大きくなると、広角側において像面湾曲および望遠側において球面収差の発生が多くなってくるので良くない。更に好ましくは条件式（１），（３）の数値範囲を次の如く設定することが好ましい。

１．８２５＜Ｎ１１ ‥‥（１ａ）
０．３＜（Ｒ１１ａ＋Ｒ１１ｂ）／（Ｒ１１ａ−Ｒ１１ｂ）≦１．０ ‥‥（３ａ）
以上のように各実施例によればズーム比４倍以上の高ズーム比でかつ広角端の半画角が３７°以上の広画角でありながら前玉径の小型化を図ったコンパクトなズームレンズが得られる。各実施例において、更に好ましくは次の諸条件のうち１以上を満足するのが良い。

第１レンズ群Ｌ１の正の第１２レンズＧ１２の像側のレンズ面の曲率半径をＲ１２ｂとする。第１レンズ群Ｌ１の正の第１２レンズＧ１２の物体側のレンズ面の曲率半径をＲ１２ａとする。第１レンズ群Ｌ１の負の第１１レンズＧ１１の材料のアッベ数をν１１、正の第１２レンズＧ１２の材料の屈折率をＮ１２とする。第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離を順にｆ１、ｆ２、ｆ３とする。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２レンズ群Ｌ２の広角端から望遠端に至る光軸方向の移動距離（移動量）をＭ２とする。第１レンズ群Ｌ１の正の第１２レンズＧ１２の焦点距離をｆ１２とする。第２レンズ群Ｌ２は最も物体側に、物体側の面が凸形状の正の第２１レンズＧ２１を有し、正の第２１レンズＧ２１の材料の屈折率をＮ２１とする。このとき、次の条件式のうち１以上を満足するのが良い。

−０．５＜（Ｒ１１ａ＋Ｒ１２ｂ）／（Ｒ１１ａ−Ｒ１２ｂ）≦１．０ ‥‥（４）
−７．０＜（Ｒ１１ｂ＋Ｒ１２ａ）／（Ｒ１１ｂ−Ｒ１２ａ）＜−３．０ ‥‥（５）
３０＜ν１１＜５０ ‥‥（６）
１．９０＜Ｎ１２ ‥‥（７）
０．３＜｜ｆ１｜／ｆｔ＜０．６ ‥‥（８）
０．３＜ｆ２／ｆｔ＜０．６ ‥‥（９）
０．６＜ｆ３／ｆｔ＜１．２ ‥‥（１０）
３．５＜Ｍ２／ｆｗ＜５．０ ‥‥（１１）
１．４＜ｆ１２／｜ｆ１｜＜２．５ ‥‥（１２）
１．８＜Ｎ２１ ‥‥（１３）
条件式（４）は第１レンズ群Ｌ１を構成する最も物体側である負の第１１レンズＧ１１の物体側のレンズ面と第１レンズ群Ｌ１の最も像側である正の第１２レンズＧ１２の像側のレンズ面を規定する式である。

すなわち第１レンズ群Ｌ１の入射面と射出面の形状を規定する式である。条件式（４）の上限を超えて負の第１１レンズＧ１１の物体側のレンズ面と正の第１２レンズＧ１２の像側のレンズ面がともに物体側に凸形状となると望遠側において球面収差の高次成分が多く発生してくる。又、下限を超えて正の第１２レンズＧ１２の像側のレンズ面よりも負の第１１レンズＧ１１の物体側のレンズ面の曲率が大きくなりすぎると第１レンズ群Ｌ１の主点位置が物体側に偏りすぎる。これにより望遠端において第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間隔を十分取ることが難しくなり高ズーム比化（高変倍化）が困難になる。

条件式（５）は負の第１１レンズＧ１１と正の第１２レンズＧ１２で構成される空気レンズのシェープファクターを規定する式である。条件式（５）を満たす空気レンズの形状は物体側に凸面を向けたメニスカス形状である。上限を超えてメニスカスの度合いが弱まりすぎると広角側において像面湾曲、非点収差等の発生が多くなる。又下限を超えてメニスカスの度合いが強まりすぎると望遠側において球面収差、軸上色収差の発生が多くなってくる。

条件式（６）は第１レンズ群Ｌ１の負の第１１レンズＧ１１の材料のアッベ数を規定する式である。条件式（６）の上限を超えてアッベ数が大きすぎると、すなわち低分散すぎると一般的な光学ガラスでは屈折率が低くなるため負の第１１レンズＧ１１の薄型化が困難になる。又、下限を超えてアッベ数が小さすぎるとすなわち高分散すぎると広角端において倍率色収差、望遠端において軸上色収差の発生が多くなってくる。

条件式（７）は第１レンズ群Ｌ１の正の第１２レンズＧ１２の材料の屈折率を規定する式である。条件式（７）の下限を超えて屈折率が小さすぎると正の第１２レンズＧ１２の薄型化が困難になる。また正の第１２レンズＧ１２が厚いと望遠端において第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間隔をとることが難しくなり高ズーム比化が困難になる。

条件式（８）は第１レンズ群Ｌ１の焦点距離を規定する式である。条件式（８）の上限を超えて第１レンズ群Ｌ１の焦点距離が長くなりすぎると広角端においてレンズ全長（第１レンズ面から像面までの距離）が増大してくる。又、下限を超えて第１レンズ群Ｌ１の焦点距離が短くなりすぎると第１レンズ群Ｌ１で諸収差が多く発生してくる。特に広角側において像面湾曲、倍率色収差、望遠側において球面収差、コマ収差の発生が多くなってくる。

条件式（９）は第２レンズ群Ｌ２の焦点距離を規定する式である。条件式（９）の上限を超えて第２レンズ群Ｌ２の焦点距離が長くなりすぎると所望のズーム比を得るために必要な第２レンズ群Ｌ２の移動量が長くなりすぎ、望遠端においてレンズ全長が増大してくる。

特にレンズを保持するレンズ鏡筒が沈胴する構成の場合には沈胴長を短縮しようとすると鏡筒構造が複雑になりユニットが大型化し、複雑化してくるので良くない。下限を超えて第２レンズ群Ｌ２の焦点距離が短くなりすぎると第２レンズ群Ｌ２より諸収差の発生が多くなってくる。特にズーム範囲全般（変倍全域）に渡って球面収差、コマ収差、軸上色収差が多く発生してくる。

条件式（１０）は第３レンズ群Ｌ３の焦点距離を規定する式である。条件式（１０）の上限を超えて第３レンズ群Ｌ３の焦点距離が長くなりすぎると軸外光束を屈曲させる作用が弱まるため像面への入射角度が大きくなりすぎる。そうすると固体撮像素子へ光の取り込み効率が悪化しシェーディングの発生が多くなってくる。下限を超えて第３レンズ群Ｌ３の焦点距離が短くなりすぎると第３レンズ群Ｌ３で発生する諸収差が多くなってくる。

特にズーム範囲全般（変倍全域）に渡り倍率色収差、像面湾曲が多く発生してくる。またバックフォーカスが短くなりすぎローパスフィルター、赤外カットフィルターなどの光学部材を挿入するスペースを確保するのが困難になってくる。

条件式（１１）は第２レンズ群Ｌ２のズーミングに伴う移動距離（移動量、符号は正）を規定する式である。条件式（１１）の上限を超えて第２レンズ群Ｌ２の移動距離が長すぎるとレンズを保持するレンズ鏡筒の光軸方向の厚みが増大する。特にレンズ鏡筒が沈胴する構成の場合は沈胴長が増大し薄い撮像装置を構成することが困難になってくる。又、下限を超えて第２レンズ群Ｌ２の移動距離が短すぎると所望のズーム比（変倍比）を得るためには第２レンズ群Ｌ２の屈折力を強めなくてはならない。この場合は少ないレンズ枚数で収差補正することが難しくなり小型化と高性能化が困難になる。

条件式（１２）は第１レンズ群Ｌ１の正の第１２レンズＧ１２の焦点距離を規定する式である。条件式（１２）の上限を超えて正の第１２レンズＧ１２の焦点距離が長すぎると第１レンズ群Ｌ１としての色収差の補正が不足し、ズーム範囲全域に渡り、軸上色収差、倍率色収差が補正不足となる。又、下限を超えて正の第１２レンズＧ１２の焦点距離が短すぎると望遠側において球面収差、コマ収差の発生が多くなってくる。

条件式（１３）は第２レンズ群Ｌ２の最も物体側に配置された正の第２１レンズＧ２１の材料の屈折率を規定する式である。条件式（１３）の下限を超えて屈折率が低いとズーム範囲全域における球面収差、コマ収差の発生が多くなる。この結果、非球面を用いても良好なる補正が困難となる。更に好ましくは条件式（４）〜（１３）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

−０．４＜（Ｒ１１ａ＋Ｒ１２ｂ）／（Ｒ１１ａ−Ｒ１２ｂ）≦１．０ ‥‥（４ａ）
−６．０＜（Ｒ１１ｂ＋Ｒ１２ａ）／（Ｒ１１ｂ−Ｒ１２ａ）＜−３．５‥‥（５ａ）
３５＜ν１１＜４９ ‥‥（６ａ）
１．９２＜Ｎ１２ ‥‥（７ａ）
０．４０＜｜ｆ１｜／ｆｔ＜０．５５ ‥‥（８ａ）
０．４＜ｆ２／ｆｔ＜０．５ ‥‥（９ａ）
０．７＜ｆ３／ｆｔ＜１．１ ‥‥（１０ａ）
３．７＜Ｍ２／ｆｗ＜４．８ ‥‥（１１ａ）
１．４５＜ｆ１２／｜ｆ１｜＜２．３ ‥‥（１２ａ）
１．８２＜Ｎ２１ ‥‥（１３ａ）
次に、各レンズ群のレンズ構成の具体的な特徴について説明する。実施例１乃至５において第１レンズ群Ｌ１は物体側より像側へ順に、像側の面が凹形状の負の屈折力の（負の）第１１レンズＧ１１、物体側の面が凸でメニスカス形状の正の屈折力の（正の）第１２レンズＧ１２で構成している。このような構成により第１レンズ群Ｌ１を２枚のレンズとしてレンズ系全体の小型化を図りながら諸収差を良好に補正している。

第２レンズ群Ｌ２は物体側より像側へ順に、実施例１では物体側が凸面でメニスカス形状の正の第２１レンズＧ２１と、物体側が凸面でメニスカス形状の負の第２２レンズＧ２２とを接合した接合レンズより成っている。更に物体側が凸面でメニスカス形状の負の第２３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より成っている。実施例２、３、４では物体側が凸面の正の第２１レンズＧ２１、物体側が凸面の正の第２２レンズＧ２２と像側が凹面の負の第２３レンズＧ２３とを接合した接合レンズ、正の第２４レンズＧ２４より成っている。

実施例５では物体側が凸面の正の第２１レンズＧ２１と像側が凹面の負の第２２レンズＧ２２とを接合した接合レンズ、正の第２３レンズＧ２３より成っている。第２レンズ群Ｌ２を前述の如く構成することによって、色収差や軸外収差の発生を少なくし、かつ球面収差、コマ収差等を良好に補正している。第３レンズ群Ｌ３は、テレセントリック性を確保するためのフィールドレンズとしての役割を果たしており、軸上レンズ厚の短縮のため、１枚の両凸形状の正の第３１レンズＧ３１より構成している。

次に本発明の各実施例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す。数値実施例においてｒｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ面の曲率半径である。ｄｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ厚及び空気間隔である。ｎｄｉとνｄｉは各々物体側より順に第ｉ番目の材料のガラスのｄ線に対する屈折率、アッベ数である。又前述の各条件式と数値実施例の関係を表１に示す。非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＨ軸、光の進行方向を正としＲを近軸曲率半径、Kを円錐定数、A4，A6，A8，A10，A12を各々非球面係数としたとき

なる式で表している。また、［e+X］は［×10＋ｘ］を意味し、［e-X］は［×10-ｘ］を意味している。ＢＦはレンズ最終面から近軸像面までの距離（バックフォーカス）を空気換算したものである。レンズ全長はレンズ最前面からレンズ最終面までの距離にＢＦを加えたものである。非球面は面番号の後に*を付加して示す。

［数値実施例１］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 1.05 1.84954 40.1
2* 5.155 1.23
3 7.963 1.70 1.94595 18.0
4 15.503 (可変)
5* 3.830 1.70 1.84954 40.1
6 35.088 0.50 1.80518 25.4
7 3.228 0.80
8 11.664 0.50 1.69895 30.1
9 5.759 2.00 1.77250 49.6
10 -22.085 0.50
11(絞り) ∞ (可変)
12 19.146 1.42 1.69680 55.5
13 -56.741 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第2面
K = -1.67969e+000 A 4= 9.52304e-004 A 6=-6.12005e-006
A 8= 1.59433e-007 A10=-1.36767e-009 A12=0
第5面
K = -1.15224e+000 A 4= 1.76183e-003 A 6= 3.52146e-005
A 8= 1.84936e-006 A10=-6.49465e-008 A12= 1.00000e-008

各種データ
ズーム比 4.71
広角 中間 望遠
焦点距離 4.43 10.97 20.85
Fナンバー 2.94 5.14 6.00
画角 37.59 19.46 10.53
像高 3.41 3.88 3.88
レンズ全長 32.07 29.88 37.59
BF 4.19 3.88 3.42

d 4 13.00 3.30 0.17
d11 3.47 11.31 22.59
d13 4.19 3.88 3.42

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -10.37
2 5 9.19
3 12 20.70

［数値実施例２］
面データ
面番号 r d nd νd
1* -80.129 1.05 1.84954 40.1
2* 5.455 1.84
3 9.481 1.70 1.92286 18.9
4 20.781 (可変)
5* 5.694 1.56 1.84954 40.1
6 72.752 0.20
7 7.145 1.10 1.69680 55.5
8 -39.682 0.40 1.80518 25.4
9 3.743 0.82
10 55.891 0.90 1.69680 55.5
11 -17.093 0.50
12(絞り) ∞ (可変)
13* 53.691 1.70 1.69350 53.2
14 -19.657 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第1面
K = -6.85575e+001 A 4= 3.78622e-005 A 6= 2.02360e-006
A 8=-4.70081e-008 A10= 2.52815e-010 A12=0

第2面
K = -2.49393e+000 A 4= 1.44227e-003 A 6=-1.94554e-005
A 8= 6.60863e-007 A10=-1.17492e-008 A12=0

第5面
K = -2.51823e-001 A 4=-2.88572e-004 A 6=-6.45912e-006
A 8= 2.41205e-007 A10=-1.45631e-008 A12=0

第13面
K = -8.66414e+002 A 4= 4.57251e-004 A 6=-3.29303e-005
A 8= 1.21213e-006 A10=-1.83080e-008 A12=0

各種データ
ズーム比 4.72
広角 中間 望遠
焦点距離 4.42 7.64 20.85
Fナンバー 2.88 3.98 6.05
画角 37.00 26.88 10.53
像高 3.33 3.88 3.88
レンズ全長 32.56 29.36 38.45
BF 4.17 4.12 3.93

d 4 13.34 6.39 0.35
d12 3.28 7.07 22.40
d14 4.17 4.12 3.93

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -10.07
2 5 9.22
3 13 20.95

［数値実施例３］
面データ
面番号 r d nd νd
1* -40.730 1.05 1.90000 48.0
2* 6.281 2.12
3 10.941 1.70 1.94595 18.0
4 22.988 (可変)
5* 5.891 1.56 1.90000 48.0
6 61.833 0.20
7 7.014 1.10 1.69680 55.5
8 376.377 0.40 1.80518 25.4
9 3.749 0.80
10 378.272 0.90 1.69680 55.5
11 -14.946 0.50
12(絞り) ∞ (可変)
13* 47.747 1.70 1.69350 53.2
14 -16.572 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第1面
K = -2.56017e+002 A 4= 9.66865e-005 A 6= 1.86470e-006
A 8=-5.59595e-008 A10= 3.31152e-010 A12=0

第2面
K = -2.50216e+000 A 4= 1.42822e-003 A 6=-2.45712e-005
A 8= 9.94260e-007 A10=-1.78646e-008 A12=0

第5面
K = -2.34319e-001 A 4=-3.16178e-004 A 6=-6.54470e-006
A 8= 7.77388e-007 A10=-4.10861e-008 A12=0

第13面
K = -6.59795e+002 A 4= 3.95186e-004 A 6=-3.30974e-005
A 8= 1.21213e-006 A10=-1.83080e-008 A12=0

各種データ
ズーム比 4.75
広角 中間 望遠
焦点距離 4.02 7.03 19.10
Fナンバー 2.73 3.81 6.06
画角 39.65 28.88 11.47
像高 3.33 3.88 3.88
レンズ全長 32.22 29.16 38.63
BF 4.00 4.02 3.92

d 4 13.05 6.19 0.42
d12 3.12 6.91 22.24
d14 4.00 4.02 3.92

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -9.35
2 5 9.04
3 13 17.93

［数値実施例４］
面データ
面番号 r d nd νd
1* -20.005 1.05 1.83000 42.0
2* 7.031 2.02
3 11.901 1.70 1.92286 18.9
4 35.445 (可変)
5* 5.460 1.56 1.83000 42.0
6 2137.403 0.20
7 7.682 1.10 1.69680 55.5
8 -41.260 0.40 1.80518 25.4
9 3.553 0.82
10 25.890 0.90 1.69680 55.5
11 -57.751 0.50
12(絞り) ∞ (可変)
13* 45.596 1.70 1.69350 53.2
14 -15.839 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第1面
K = -4.91130e+001 A 4= 9.27734e-005 A 6= 2.92261e-006
A 8=-8.67939e-008 A10= 5.40258e-010 A12=0

第2面
K = -2.36588e+000 A 4= 1.34626e-003 A 6=-2.27576e-005
A 8= 9.43910e-007 A10=-1.87509e-008 A12=0

第5面
K = -2.55556e-001 A 4=-3.61259e-004 A 6=-7.91650e-006
A 8= 4.71901e-007 A10=-3.04645e-008 A12=0

第13面
K = -4.08129e+002 A 4= 4.18136e-004 A 6=-3.33793e-005
A 8= 1.21214e-006 A10=-1.83080e-008 A12=0

各種データ
ズーム比 4.47
広角 中間 望遠
焦点距離 4.44 7.43 19.85
Fナンバー 2.83 3.86 6.10
画角 36.89 27.54 11.05
像高 3.33 3.88 3.88
レンズ全長 33.63 30.45 39.13
BF 4.22 4.15 3.92

d 4 14.12 7.23 0.80
d12 3.33 7.13 22.46
d14 4.22 4.15 3.92

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -10.64
2 5 9.77
3 13 17.15

［数値実施例５］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1* -51.347 1.05 1.84954 40.1
2* 6.285 1.61
3 9.383 1.90 2.20000 17.0
4 14.794 (可変)
5* 4.321 1.70 2.00000 40.0
6 26.092 0.50 1.80809 22.8
7 3.296 0.60
8* 13.224 1.30 1.77250 49.6
9* -22.061 0.50
10(絞り) ∞ (可変)
11 17.492 1.42 1.69680 55.5
12 -66.105 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第1面
K = -5.52558e+002 A 4= 1.17613e-004 A 6= 1.69941e-006
A 8=-6.18420e-008 A10= 4.01512e-010 A12=0

第2面
K = -1.68185e+000 A 4= 1.17631e-003 A 6=-1.82191e-005
A 8= 9.43969e-007 A10=-1.81545e-008 A12=0

第5面
K = -1.08494e+000 A 4= 1.06827e-003 A 6= 1.19765e-005
A 8= 7.99367e-007 A10=-3.06143e-009 A12= 1.00000e-008

第8面
K = 1.23124e+001 A 4= 4.58023e-009 A 6= 4.58023e-011
A 8= 4.58023e-013 A10= 4.58023e-015 A12=0

第9面
K = 1.56985e+001 A 4= 5.15497e-004 A 6=-4.33305e-005
A 8= 6.72224e-013 A10= 6.72224e-015 A12=0

各種データ
ズーム比 4.63
広角 中間 望遠
焦点距離 4.55 13.23 21.07
Fナンバー 2.88 5.46 7.78
画角 36.88 16.32 10.42
像高 3.41 3.88 3.88
レンズ全長 32.72 31.09 37.50
BF 3.60 3.58 3.56

d 4 13.64 2.46 0.29
d10 4.91 14.48 23.08
d12 3.60 3.58 3.56

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -10.67
2 5 9.23
3 11 19.99


前述の各条件式と数値実施例における諸数値の関係を表１に示す

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スチルカメラ（撮像装置）の実施例を図１１を用いて説明する。図１１において、２０はカメラ本体、２１は本発明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はカメラ本体に内蔵され、撮影光学系２１によって形成された被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）である。２３は撮像素子２２によって光電変換された被写体像に対応する情報を記録するメモリである。

２４は液晶ディスプレイパネル等によって構成され、固体撮像素子２２上に形成された被写体像を観察するためのファインダーである。このように本発明のズームレンズをデジタルスチルカメラ等の撮像装置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。

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

Claims (12)

1. 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、各レンズ群を移動させてズーミングを行うズームレンズにおいて、第１レンズ群は、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１１レンズと正の屈折力の第１２レンズより構成され、前記第１１レンズの材料の屈折率をＮ１１、前記第１２レンズの材料のアッベ数をν１２、前記第１１レンズの物体側および像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ１１ａ、Ｒ１１ｂ、前記第１２レンズの物体側のレンズ面の曲率半径をＲ１２ａ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、望遠端における全系の焦点距離をｆｔとするとき
   １．８１＜Ｎ１１
   ν１２＜１９
   ０＜（Ｒ１１ａ＋Ｒ１１ｂ）／（Ｒ１１ａ−Ｒ１１ｂ）≦１．０
   −７．０＜（Ｒ１１ｂ＋Ｒ１２ａ）／（Ｒ１１ｂ−Ｒ１２ａ）＜−３．０
   ０．３＜｜ｆ１｜／ｆｔ＜０．６
   なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
2. 前記第１１レンズの材料のアッベ数をν１１、前記第１２レンズの材料の屈折率をＮ１２とするとき
   ３０＜ν１１＜５０
   １．９０＜Ｎ１２
   なる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。
3. 前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき
   ０．３＜ｆ２／ｆｔ＜０．６
   なる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。
4. 前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき
   ０．６＜ｆ３／ｆｔ＜１．２
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
5. 広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第２レンズ群の光軸方向の移動距離をＭ２、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき
   ３．５＜Ｍ２／ｆｗ＜５．０
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
6. 前記第１２レンズの焦点距離をｆ１２とするとき
   １．４＜ｆ１２／｜ｆ１｜＜２．５
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
7. 前記第２レンズ群は、最も物体側に、物体側の面が凸形状の正の屈折力の第２１レンズを有し、前記第２１レンズの材料の屈折率をＮ２１とするとき
   １．８＜Ｎ２１
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
8. 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、物体側へ移動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。
9. 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、各レンズ群を移動させてズーミングを行うズームレンズにおいて、前記第１レンズ群は、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１１レンズと正の屈折力の第１２レンズより構成され、前記第３レンズ群は、両凸形状の正レンズより構成され、前記第１１レンズの材料の屈折率をＮ１１、前記第１２レンズの材料のアッベ数をν１２、前記第１１レンズの物体側および像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ１１ａ、Ｒ１１ｂ、広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第２レンズ群の光軸方向の移動距離をＭ２、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき
   １．８１＜Ｎ１１
   ν１２＜１９
   ０＜（Ｒ１１ａ＋Ｒ１１ｂ）／（Ｒ１１ａ−Ｒ１１ｂ）≦１．０
   ３．５＜Ｍ２／ｆｗ＜５．０
   なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
10. 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、各レンズ群を移動させてズーミングを行うズームレンズにおいて、第１レンズ群は、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１１レンズと正の屈折力の第１２レンズより構成され、前記第１１レンズの材料の屈折率をＮ１１、前記第１２レンズの材料のアッベ数をν１２、前記第１１レンズの物体側および像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ１１ａ、Ｒ１１ｂ、前記第１２レンズの物体側のレンズ面の曲率半径をＲ１２ａとするとき
    １．８１＜Ｎ１１
    ν１２＜１９
    ０＜（Ｒ１１ａ＋Ｒ１１ｂ）／（Ｒ１１ａ−Ｒ１１ｂ）≦１．０
    −６．０＜（Ｒ１１ｂ＋Ｒ１２ａ）／（Ｒ１１ｂ−Ｒ１２ａ）＜−３．５
    なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
11. 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、各レンズ群を移動させてズーミングを行うズームレンズにおいて、第１レンズ群は、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１１レンズと正の屈折力の第１２レンズより構成され、前記第２レンズ群は、最も物体側に、物体側の面が凸形状の正の屈折力の第２１レンズを有し、前記第１１レンズの材料の屈折率をＮ１１、前記第１２レンズの材料のアッベ数をν１２、前記第１１レンズの物体側および像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ１１ａ、Ｒ１１ｂ、前記第２１レンズの材料の屈折率をＮ２１とするとき
    １．８１＜Ｎ１１
    ν１２＜１９
    ０＜（Ｒ１１ａ＋Ｒ１１ｂ）／（Ｒ１１ａ−Ｒ１１ｂ）≦１．０
    １．８２＜Ｎ２１
    なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
12. 請求項１乃至１１のいずれか１項のズームレンズと、該ズームレンズによって形成された像を受光する固体撮像素子とを有することを特徴とする撮像装置。