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JP4669294B2 - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

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JP4669294B2 JP2005022561A JP2005022561A JP4669294B2 JP 4669294 B2 JP4669294 B2 JP 4669294B2 JP 2005022561 A JP2005022561 A JP 2005022561A JP 2005022561 A JP2005022561 A JP 2005022561A JP 4669294 B2 JP4669294 B2 JP 4669294B2
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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等の撮影光学系に好適なズームレンズに関するものである。
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、撮像装置（カメラ）の高機能化にともない、それに用いる光学系には広い撮影画角を包含した大口径比のズームレンズが求められている。
更にこの種のカメラには、レンズ最後部と撮像素子との間に、ローパスフィルターや色補正フィルターなどの各種光学部材を配置するため、それに用いる光学系には、比較的バックフォーカスの長いレンズ系が要求される。この他、カラー画像用の撮像素子を用いたカメラの場合、色シェーディングを避けるため、それに用いる光学系には像側のテレセントリック特性の良いものが望まれている。
従来、負の屈折力の第１レンズ群と正の屈折力の第２レンズ群の２つのレンズ群より成り、双方のレンズ間隔を変えてズーミングを行う、所謂ショートズームタイプの２群ズームレンズが種々提案されている。これらのショートズームタイプの光学系では、正の屈折力の第２レンズ群を移動することで変倍を行い、負の屈折力の第１レンズ群を移動することで変倍に伴って変動する像位置の補償を行っている。これらの２つのレンズ群よりなるレンズ構成においては、ズーム比は２倍程度である。
２倍以上のズーム比を有しつつ、レンズ全体をコンパクトな形状にまとめるため、２群ズームレンズの像側に負または正の屈折力の第３レンズ群を配置し、高ズーム比化を図った、所謂３群ズームレンズも提案されている（例えば特許文献１、２）。
また、３群ズームレンズとして長いバックフォーカスを有し、かつテレセントリック特性を満足する３群ズームレンズ系も知られている（例えば特許文献３、４）。
又、負、正、正の屈折力のレンズ群より成る３群ズームレンズにおいて、負の屈折力の第１レンズ群をズーミングに際して、固定とし、正の屈折力の第２レンズ群と正の屈折力の第３レンズ群を移動させてズーミングを行う３群ズームレンズが知られている（例えば特許文献５）。
又、負、正、正の屈折力のレンズ群より成る３群ズームレンズにおいて、第２レンズ群を正レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズより構成した３群ズームレンズが知られている（例えば特許文献６〜１３）。
又、負、正、正の屈折力のレンズ群より成る３群ズームレンズにおいて、ズーム比が３以上の高ズーム比のズームレンズが知られている（例えば特許文献１４〜２３）。
特公平７−３５０７号公報 特公平６−４０１７０号公報 特開昭６３−１３５９１３号公報 特開平７−２６１０８３号公報 特開平３−２８８１１３号公報 特開平９−２５８１０３号公報 特開平１１−５２２４６号公報 特開平１１−１７４３２２号公報 特開平１１−１７４３２２号公報 特開平１１−１９４２７４号公報 特許第３４６６３８５号 特開２００２−２３０５３号公報 特開２００２−１９６２４０号公報 特開平４−２１７２１９号公報 特開平１０−０３９２１４号公報 特許平１０−２１３７４５号公報 特開平１１−１１９１０１号公報 特開平１１−１７４３２２号公報 特開２００１−４２２１８号公報 特許２００２−３６５５５４５号公報 特開２００２−２６７９３０号公報 特開２００３−１５６６８６号公報 特許第２８９５８４３号
３５ｍｍフィルム写真用に設計されている３群ズームレンズは、固体撮像素子を用いる撮像装置に使用するには、バックフォーカスが長すぎ、またテレセントリック特性が良くないため、固体撮像素子を用いる撮像装置にそのまま用いることが難しい。
一方、カメラのコンパクト化とズームレンズの高ズーム比化（高倍化）を両立するために、非撮影時に各レンズ群の間隔を撮影状態と異なる間隔まで縮小し、カメラ本体からのレンズの突出量を少なくした所謂沈胴式のズームレンズが広く用いられている。
一般に、ズームレンズを構成する各レンズ群のレンズ枚数が多いと、各レンズ群の光軸上の長さが長くなり、また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るため、所望の沈胴長が達成できなくなり、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。
本発明は、構成レンズ枚数が比較的少なく、広角端で所望の画角で且つ、所望のズーム比を実現した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レンズ群からなり、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レンズ群の移動量をΔ２Ｘ、広角端における前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔をＤ２３ｗ、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の焦点距離を各々ｆ１，ｆ２、広角端での全系の焦点距離をｆｗ、前記第１レンズ群を構成するレンズの材料の屈折率の平均値をｎ１ａとするとき、
１．７＜Δ２Ｘ／√｜ｆ１・ｆ２｜＜２．３
０．５＜Ｄ２３ｗ／ｆｗ＜１．２
１．８８＜ｎ１ａ
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レンズ群からなり、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、前記第１レンズ群は２枚のレンズより成り、広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第２レンズ群の移動量をΔ２Ｘ、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の焦点距離を各々ｆ１，ｆ２、前記第１レンズ群を構成するレンズの材料の屈折率の平均値をｎ１ａとするとき、
１．７＜Δ２Ｘ／√｜ｆ１・ｆ２｜＜２．３
１．８８＜ｎ１ａ
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レンズ群からなり、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レンズ群の移動量をΔ２Ｘ、広角端における前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔をＤ２３ｗ、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の焦点距離を各々ｆ１，ｆ２、広角端での全系の焦点距離をｆｗ、前記第２レンズ群を構成する負レンズの材料の屈折率をｎ２ｂとするとき、
１．７＜Δ２Ｘ／√｜ｆ１・ｆ２｜＜２．３
０．５＜Ｄ２３ｗ／ｆｗ＜１．２
１．８５＜ｎ２ｂ
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レンズ群からなり、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、前記第１レンズ群は２枚のレンズより成り、広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第２レンズ群の移動量をΔ２Ｘ、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の焦点距離を各々ｆ１，ｆ２、前記第２レンズ群を構成する負レンズの材料の屈折率をｎ２ｂとするとき、
１．７＜Δ２Ｘ／√｜ｆ１・ｆ２｜＜２．３
１．８５＜ｎ２ｂ
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、構成レンズ枚数が比較的少なく、広画角でかつ高いズーム比のズームレンズが得られる。
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。
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４．６、開口比２．６〜６．０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５．４、開口比２．７〜７．０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５．９、開口比２．５〜６．９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４．６、開口比２．５〜６．０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４．６、開口比２．５〜６．０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（撮像装置）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、ＳＰは開口絞りであり、第２レンズ群Ｌ２の物体側に配置している。
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）の撮像面に相当する感光面が置かれる。
収差図において、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。
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し、第２レンズ群Ｌ２が物体側に移動し、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、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の往復移動及び第３レンズ群Ｌ３による像側方向への移動によって変倍に伴う像の移動を補正している。
次に、レンズ構成の具体的な特徴について説明する。
第１レンズ群Ｌ１は、物体側から像側へ順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＧ１１と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＧ１２の２枚のレンズで構成している。
第１レンズ群Ｌ１は、軸外主光線を開口絞り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、通常の広角レンズと同様、最も物体側のレンズ径の増大が抑えられる負レンズと正レンズのレンズ構成としている。
そして、負レンズＧ１１の像側のレンズ面をレンズ周辺で負の屈折力が弱くなる非球面形状とすることにより、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、レンズ全体のコンパクト化を図っている。
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開口絞り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、物体側から像側へ順に、物体側の面が凸形状の正レンズＧ２１、両レンズ面が凸形状の正レンズＧ２２と両レンズ面が凹形状の負レンズＧ２３とを接合した接合レンズ、正レンズＧ２４より構成している。
第２レンズ群Ｌ２は、物体側に正レンズＧ２１と正レンズＧ２２を配置し、第１レンズ群Ｌ１を射出した軸外主光線の屈折角を少なくし、軸外諸収差が発生しない様なレンズ形状としている。
また、正レンズＧ２１は、最も軸上光線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レンズである。そこで各実施例においては、正レンズＧ２１と正レンズＧ２２を配置して、光束を徐々に屈折させることにより球面収差、コマ収差を良好に補正している。
そして、正レンズＧ２２と接合した負レンズＧ２３の像側の面を、凹形状とするこ
とで、正レンズＧ２１と正レンズＧ２２で発生した収差をキャンセルさせている。
第３レンズ群Ｌ３は、少なくとも１枚の物体側の面が凸形状の正レンズＧ３１より構成している。各実施例では、単一の正レンズより成っている。
第３レンズ群Ｌ３は、撮像素子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で構成されるショートズーム系の屈折力を減らすことで、特に第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達成している。 また、特に固体撮像素子等を用いた撮影装置に必要な像側のテレセントリックな結像を第３レンズ群Ｌ３にフィールドレンズの役割を持たせることで達成している。
ここで、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とすると、
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’が減少することになり、第３レンズ群Ｌ３の結像倍率β３は望遠側のズーム領域で増大する。すると、結果的に第３レンズ群Ｌ３で変倍を分担することになり、第２レンズ群Ｌ２の移動量が減少し、そのためのスペースが節約できるためにレンズ系の小型化に寄与する。
各実施例のズームレンズを用いて無限遠物体から近距離物体への撮影をする場合には、第１レンズ群Ｌ１を物体側へ移動することで良好な性能を得ることもできるが、さらに望ましくは、第３レンズ群Ｌ３を物体側に移動させてフォーカスを行った方が良い。
これは、最も物体側に配置した第１レンズ群Ｌ１をフォーカシングで移動させた場合に生じる、前玉径の増大や、レンズ重量が最も重い第１レンズ群Ｌ１を移動させることによるアクチュエーターの負荷の増大を防ぐことができるからである。また、フォーカスのために第１レンズ群Ｌ１を移動させないことで、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２とをカム等で単純に連携してズーミング時に移動させることが可能となり、メカ構造の簡素化及び精度向上を達成できる。
また、第３レンズ群Ｌ３にてフォーカシングを行う場合、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を像側に移動させることにより、フォーカシング移動量の大きい望遠端での第３レンズ群Ｌ３の位置を広角端に比して像側に配置することができるため、ズーミング及びフォーカシングで必要となる第３レンズ群Ｌ３の移動量の総和を最小とすることが可能となり、レンズ系のコンパクト化が容易になる。
以上のように、各レンズ群を所望の屈折力配置と収差補正とを両立するレンズ構成とすることにより、良好な光学性能を保ちつつ、レンズ系全体のコンパクト化、高ズーム比化、そして沈胴長の短縮を達成している。
尚、各実施例のズームレンズにおいて、良好なる光学性能を得るため、又はレンズ系全体の小型化を図るには、次の諸条件のうちの少なくとも１つ以上を満足させるようにしている。これによって、各条件式に相当する効果を得ている。
広角端から望遠端へのズーミングにおける第２レンズ群Ｌ２の移動量をΔ２Ｘ（移動量Δ２Ｘの符号は、物体側への移動を正、その逆を負としている）、広角端における第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ４との間隔をＤ２３Ｗ、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、広角端での全系の焦点距離をｆｗ，第２レンズ群Ｌ２の広角端と、望遠端での結像倍率を各々β２ｗ、β２ｔ、第３レンズ群Ｌ３の広角端と、望遠端での結像倍率を各々β３ｗ、β３ｔ，第１レンズ群Ｌ１を構成するレンズの材料の屈折率の平均値をｎ１ａ，第２レンズ群Ｌ２は、負レンズを有し、該負レンズの材料屈折率をｎ２ｂとするとき、
Figure 0004669294
０．５＜Ｄ２３ｗ／ｆｗ＜１．２・・・・（２）
３．８＜（β２ｔ・β３ｗ）／（β２ｗ・β３ｔ）＞５．２・・・・（３）
１．８８＜ｎ１ａ・・・・（４）
１．８５＜ｎ２ｂ・・・・（５）
１．９＜ｆ３／ｆ２＜２．５・・・・（６）
５．２＜ｆ３／ｆｗ＜６．４・・・・（７）
なる条件を満足している。
条件式（１）の下限を超えてズーミングにおける第２レンズ群Ｌ２の移動量Δ２Ｘが小さくなると、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２のパワーが緩くなり、所定のズーム比を確保するために各レンズ群の移動量が増し、全系のコンパクト化が難しくなってくる。
また、条件式（１）の上限値を超えると、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２のパワーが強くなり、所定のズーム比を確保するための各レンズ群の移動量は減少するため全系のコンパクト化には有利ではあるが、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２のパワーが強くなることにより非点収差、コマ収差等の諸収差の補正が困難になる。
条件式（２）の上限を越えて間隔Ｄ２３Ｗが大きくなると、第３レンズ群Ｌ３でフォーカスするときの広角端における至近物体へのフォーカシングは容易となるがレンズ全長が増大するため全系のコンパクト化が難しくなる。
条件式（２）の下限を越えて間隔Ｄ２３Ｗが小さくなると、広角端において至近物体へのフォーカシングを第３レンズ群Ｌ３のみで行うのが難しくなり、例えば更に第１レンズ群Ｌ１をフォーカシングの為に移動させることとなり、メカ構造が複雑化し、又、第１レンズ群Ｌ１の移動による第１レンズ群の有効径が増大してくるので良くない。
条件式（３）の下限を超えると、第２レンズ群Ｌ２の変倍分担が不十分となり、４を越えるズーム比の実現が難しくなり、又、ズーミングにおける第３レンズ群Ｌ３の移動量が大きくなり、全長が拡大してくるので良くない。
また、条件式（３）の上限を超えると第２レンズ群Ｌ２の変倍分担が大きくなりすぎるため、第２レンズ群Ｌ２を構成するレンズの枚数を増やし、第２レンズ群Ｌ２内での収差の負荷を分散させなければならず、第２レンズ群Ｌ２の全長が長くなり好ましくない。
条件式（４）の下限値を超えると、所定のズーム比を得るための第１レンズ群Ｌ１を構成する各レンズのパワーを大きくしなければならないためレンズ面の曲率、特に像側のレンズ面の曲率半径が小さくなり、レンズ成形が困難となること、また、曲率を緩くして所定のズーム比を得るためには第１レンズ群Ｌ１のレンズ枚数が増大し、全系が大型化してくるため好ましくない。
また、条件式（５）の下限値を超えると、所定のズーム比を得るために第２レンズ群Ｌ２のレンズ構成枚数を増加、あるいは負レンズの肉厚を増大しなければならないため全系のコンパクト化が難しくなる。
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、所定のズーム比を確保するために第２レンズ群Ｌ２の移動量が増大し、コンパクト化には不利になる。
又、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を増大せねばならず全系のコンパクト化が難しくなる。
条件式（６）の下限値を越えて第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の枚数を増大せねばならず全系のコンパクト化が難しくなる。
条件式（７）の上限値を超えると、射出瞳距離が像面から近くなり、テレセントリック性が悪くなるため好ましくない。
また、条件式（７）の下限を超えて第３レンズ群Ｌ３のパワーが強くなると、テレセントリック性は良好になるが非点収差が増大し、これを補正するのが困難となる。
収差補正上、及びレンズ系全体の小型化の為に更に好ましくは、前述の各条件式の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
Figure 0004669294
０．６＜Ｄ２３ｗ／ｆｗ＜１．１・・・・（２ａ）
３．９＜（β２ｔ・β３ｗ）／（β２ｗ・β３ｔ）＜５．１・・・・（３ａ）
１．９０＜ｎ１ａ・・・・（４ａ）
１．９０＜ｎ２ｂ・・・・（５ａ）
２．０＜ｆ３／ｆ２＜２．４・・・・（６ａ）
５．３＜ｆ３／ｆｗ＜６．３５・・・・（７ａ）
なる条件を満足することである。
各実施例は以上の様に各要素を設定する事により、特に、固体撮像素子を用いた撮影系に好適な、構成レンズ枚数が少なくコンパクトで、特に沈胴式に適した、ズーム比が４〜６倍程度の優れた光学性能を有するズームレンズが達成出来る。
又、各実施例によれば第１レンズ群Ｌ１中に効果的に非球面を導入することによって、特に第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が効果的に行える。
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る代わ
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
ンズ群を付加しても本発明で得られる効果には変わりがない。
次に、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）面との間の間隔、Ｎｉ
，νｉはそれぞれｄ線を基準とした屈折率、アッベ数を示す。
また、最も像側の２つの面はフェースプレート等のガラス材である。
また、非球面形状は、光の進行方向を正とし、ｘを光軸方向の面頂点からの変位量、ｈ
を光軸と垂直な方向の光軸からの高さ、Ｒを近軸曲率半径、ｋを円錐定数、Ｂ〜Ｅを非球
面係数とするとき、
ｘ＝（ｈ2／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋ｋ）（ｈ／Ｒ）2｝1/2］
＋Ｂｈ4＋Ｃｈ6＋Ｄｈ8＋Ｅｈ１０
なる式で表している。
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。又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

f=4.69〜21.60 Fno=2.56〜5.97 2ω=65.5°〜15.9°

R 1 = 28.278 D 1 = 1.80 N 1 = 1.882997 ν 1 = 40.8
R 2 = 5.123 D 2 = 2.84
R 3 = 9.485 D 3 = 1.75 N 2 = 1.922860 ν 2 = 18.9
R 4 = 16.168 D 4 = 可変
R 5 = 絞り D 5 = 0.40
R 6 = 13.007 D 6 = 1.50 N 3 = 1.693501 ν 3 = 53.2
R 7 = 690.521 D 7 = 0.10
R 8 = 6.185 D 8 = 2.25 N 4 = 1.696797 ν 4 = 55.5
R 9 = -18.336 D 9 = 1.60 N 5 = 1.901355 ν 5 = 31.6
R10 = 5.092 D10 = 0.81
R11 = 23.853 D11 = 1.30 N 6 = 1.719995 ν 6 = 50.2
R12 = -17.457 D12 = 可変
R13 = 18.330 D13 = 1.60 N 7 = 1.487490 ν 7 = 70.2
R14 = -36.938 D14 = 可変
R15 = ∞ D15 = 1.00 N 8 = 1.516330 ν 8 = 64.1
R16 = ∞



焦点距離 4.69 12.90 21.60
可変間隔
D 4 20.33 5.16 1.80
D12 4.02 15.03 26.52
D14 4.33 4.08 3.36


非球面係数
R2 k=-1.57269e+00 B=9.31352e-04 C=-9.32116e-07 D=1.10249e-08
E=3.97985e-10
R8 k=-1.77870e-01 B=5.38565e-05 C=2.46566e-06







数値実施例２

f=4.50〜24.35 Fno=2.74〜7.00 2ω=67.7°〜14.1°

R 1 = 28.104 D 1 = 1.80 N 1 = 1.882997 ν1 = 40.8
R 2 = 5.326 D 2 = 2.67
R 3 = 9.520 D 3 = 1.75 N 2 = 1.922860 ν 2 = 18.9
R 4 = 16.301 D 4 = 可変
R 5 = 絞り D 5 = 0.20
R 6 = 10.497 D 6 = 1.50 N 3 = 1.620411 ν 3 = 60.3
R 7 = 91.154 D 7 = 0.10
R 8 = 6.413 D 8 = 2.05 N 4 = 1.788001 ν 4 = 47.4
R 9 = -27.354 D 9 = 1.50 N 5 = 2.003300 ν 5 = 28.3
R10 = 5.137 D10 = 0.50
R11 = 24.649 D11 = 1.20 N 6 = 1.834000 ν 6 = 37.2
R12 = -22.165 D12 = 可変
R13 = 15.118 D13 = 1.60 N 7 = 1.516330 ν 7 = 64.1
R14 = -112.010 D14 = 可変
R15 = ∞ D15 = 1.00 N 8 = 1.516330 ν 8 = 64.1
R16 = ∞



焦点距離 4.50 14.14 24.35
可変間隔
D 4 23.38 5.25 1.80
D12 3.95 16.12 28.69
D14 4.25 3.96 3.25


非球面係数
R2 k=-1.31424e+00 B=6.16883e-04 C=3.16840e-06 D=1.01182e-08
E=-3.58477e-10
R8 k=-2.76663e+00 B=1.25488e-03 C=-1.10959e-05 D=3.02464e-07







数値実施例３

f=4.29〜25.30 Fno=2.50〜6.90 2ω=70.2°〜13.6°

R 1 = 33.847 D 1 = 1.80 N 1 = 1.882997 ν 1 = 40.8
R 2 = 5.319 D 2 = 2.49
R 3 = 9.526 D 3 = 1.75 N 2 = 1.922860 ν 2 = 18.9
R 4 = 16.478 D 4 = 可変
R 5 = 絞り D 5 = 0.20
R 6 = 10.394 D 6 = 1.45 N 3 = 1.639999 ν 3 = 60.1
R 7 = 62.083 D 7 = 0.10
R 8 = 6.334 D 8 = 2.10 N 4 = 1.772499 ν 4 = 49.6
R 9 = -51.827 D 9 = 1.55 N 5 = 2.003300 ν 5 = 28.3
R10 = 5.096 D10 = 0.55
R11 = 22.577 D11 = 1.20 N 6 = 1.834000 ν 6 = 37.2
R12 = -21.511 D12 = 可変
R13 = 12.440 D13 = 1.60 N 7 = 1.516330 ν 7 = 64.1
R14 = 110.419 D14 = 可変
R15 = ∞ D15 = 1.00 N 8 = 1.516330 ν 8 = 64.1
R16 = ∞



焦点距離 4.29 14.31 25.30
可変間隔
D 4 22.31 4.94 1.78
D12 3.54 16.87 30.62
D14 4.16 3.50 2.42


非球面係数
R1 k=1.66792e+01 B=3.29890e-05 C=-3.75031e-06 D=7.54949e-08
E=-8.64945e-10
R2 k=-1.28756e+00 B=6.38450e-04 C=5.28748e-06 D=-1.07260e-07
E=7.71211e-10
R8 k=-3.00310e+00 B=1.38557e-03 C=-1.77869e-05 D=5.11304e-07






数値実施例４

f=4.69〜21.60 Fno=2.52〜5.97 2ω=65.5°〜15.9°

R 1 = 27.781 D 1 = 1.80 N 1 = 1.882997 ν 1 = 40.8
R 2 = 5.112 D 2 = 2.87
R 3 = 9.459 D 3 = 1.75 N 2 = 1.922860 ν 2 = 18.9
R 4 = 16.081 D 4 = 可変
R 5 = 絞り D 5 = 0.40
R 6 = 12.693 D 6 = 1.50 N 3 = 1.693501 ν 3 = 53.2
R 7 = 748.560 D 7 = 0.10
R 8 = 6.188 D 8 = 2.25 N 4 = 1.696797 ν 4 = 55.5
R 9 = -17.856 D 9 = 1.60 N 5 = 1.901355 ν 5 = 31.6
R10 = 5.062 D10 = 0.90
R11 = 24.749 D11 = 1.30 N 6 = 1.719995 ν 6 = 50.2
R12 = -17.554 D12 = 可変
R13 = 20.052 D13 = 1.60 N 7 = 1.487490 ν 7 = 70.2
R14 = -32.668 D14 = 可変
R15 = ∞ D15 = 1.00 N 8 = 1.516330 ν 8 = 64.1
R16 = ∞



焦点距離 4.69 17.55 21.60
可変間隔
D 4 19.84 5.11 1.80
D12 3.00 14.28 26.27
D14 4.99 4.58 3.48


非球面係数
R2 k=-1.55604e+00 B=9.15097e-04 C=-5.65375e-08 D=7.02344e-09
E=2.63734e-10
R8 k=-2.86351e-01 B=1.03856e-04 C=4.26746e-06

数値実施例５

f=4.69〜21.60 Fno=2.58〜5.97 2ω=65.5°〜15.9°

R 1 = 28.388 D 1 = 1.80 N 1 = 1.882997 ν 1 = 40.8
R 2 = 5.087 D 2 = 2.90
R 3 = 9.529 D 3 = 1.75 N 2 = 1.922860 ν 2 = 18.9
R 4 = 16.168 D 4 = 可変
R 5 = 絞り D 5 = 0.10
R 6 = 13.199 D 6 = 1.50 N 3 = 1.693501 ν 3 = 53.2
R 7 = 554.461 D 7 = 0.10
R 8 = 6.184 D 8 = 2.25 N 4 = 1.696797 ν 4 = 55.5
R 9 = -18.358 D 9 = 1.60 N 5 = 1.901355 ν 5 = 31.6
R10 = 5.115 D10 = 0.81
R11 = 22.733 D11 = 1.30 N 6 = 1.719995 ν 6 = 50.2
R12 = -16.955 D12 = 可変
R13 = 16.884 D13 = 1.60 N 7 = 1.487490 ν 7 = 70.2
R14 = -49.680 D14 = 可変
R15 = ∞ D15 = 1.00 N 8 = 1.516330 ν 8 = 64.1
R16 = ∞



焦点距離 4.69 12.98 21.60
可変間隔
D 4 20.79 5.40 1.96
D12 5.06 15.84 26.79
D14 3.58 3.27 2.80

非球面係数
R2 k=-1.49618e+00 B=8.75196e-04 C=-3.59972e-07 D=1.41022e-08
E=3.46972e-10
R8 k=-4.33552e-01 B=1.86343e-04 C=5.39556e-06
Figure 0004669294
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２１を用いて説明する。
図２１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、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）、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、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。
実施例１のズームレンズの光学断面図 実施例１のズームレンズの広角端での収差図 実施例１のズームレンズの中間のズーム位置での収差図 実施例１のズームレンズの望遠端での収差図 実施例２のズームレンズの光学断面図 実施例２のズームレンズの広角端での収差図 実施例２のズームレンズの中間のズーム位置での収差図 実施例２のズームレンズの望遠端での収差図 実施例３のズームレンズの光学断面図 実施例３のズームレンズの広角端での収差図 実施例３のズームレンズの中間のズーム位置での収差図 実施例３のズームレンズの望遠端での収差図 実施例４のズームレンズの光学断面図 実施例４のズームレンズの広角端での収差図 実施例４のズームレンズの中間のズーム位置での収差図 実施例４のズームレンズの望遠端での収差図 実施例５のズームレンズの光学断面図 実施例５のズームレンズの広角端での収差図 実施例５のズームレンズの中間のズーム位置での収差図 実施例５のズームレンズの望遠端での収差図 本発明の撮像装置の要部概略図
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
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 (17)

  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レンズ群からなり、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レンズ群の移動量をΔ２Ｘ、広角端における前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔をＤ２３ｗ、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の焦点距離を各々ｆ１，ｆ２、広角端での全系の焦点距離をｆｗ、前記第１レンズ群を構成するレンズの材料の屈折率の平均値をｎ１ａとするとき、
    １．７＜Δ２Ｘ／√｜ｆ１・ｆ２｜＜２．３
    ０．５＜Ｄ２３ｗ／ｆｗ＜１．２
    １．８８＜ｎ１ａ
    なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
  2. 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レンズ群からなり、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、前記第１レンズ群は２枚のレンズより成り、広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第２レンズ群の移動量をΔ２Ｘ、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の焦点距離を各々ｆ１，ｆ２、前記第１レンズ群を構成するレンズの材料の屈折率の平均値をｎ１ａとするとき、
    １．７＜Δ２Ｘ／√｜ｆ１・ｆ２｜＜２．３
    １．８８＜ｎ１ａ
    なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
  3. 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レンズ群からなり、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レンズ群の移動量をΔ２Ｘ、広角端における前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔をＤ２３ｗ、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の焦点距離を各々ｆ１，ｆ２、広角端での全系の焦点距離をｆｗ、前記第２レンズ群を構成する負レンズの材料の屈折率をｎ２ｂとするとき、
    １．７＜Δ２Ｘ／√｜ｆ１・ｆ２｜＜２．３
    ０．５＜Ｄ２３ｗ／ｆｗ＜１．２
    １．８５＜ｎ２ｂ
    なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
  4. 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レンズ群からなり、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、前記第１レンズ群は２枚のレンズより成り、広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第２レンズ群の移動量をΔ２Ｘ、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の焦点距離を各々ｆ１，ｆ２、前記第２レンズ群を構成する負レンズの材料の屈折率をｎ２ｂとするとき、
    １．７＜Δ２Ｘ／√｜ｆ１・ｆ２｜＜２．３
    １．８５＜ｎ２ｂ
    なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
  5. 前記第１レンズ群を構成するレンズの材料の屈折率の平均値をｎ１ａとするとき、
    １．８８＜ｎ１ａ
    なる条件を満足することを特徴とする請求項３または４に記載のズームレンズ。
  6. 前記第２レンズ群の広角端と望遠端での結像倍率を各々β２ｗ、β２ｔ、前記第３レンズ群の広角端と望遠端での結像倍率を各々β３ｗ、β３ｔとするとき、
    ３．８＜（β２ｔ・β３ｗ）／（β２ｗ・β３ｔ）＜５．２
    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. 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で移動し、前記第２レンズ群は物体側に移動し、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乃至６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  8. 前記第１レンズ群は負レンズと正レンズから成り、該負レンズの少なくとも１つの面は非球面形状であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  9. 前記第１レンズ群は、像側の面が凹形状でメニスカス形状の負レンズ、物体側の面が凸形状でメニスカス形状の正レンズより成り、前記負レンズの像側の面は非球面形状であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  10. 前記第２レンズ群は、物体側より像側へ順に、正レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズから成ることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  11. 前記第２レンズ群は、物体側より像側へ順に、物体側の面が凸形状の正レンズ、両レンズ面が凸形状の正レンズ、両レンズ面が凹形状の負レンズ、正レンズから成ることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  12. 前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき、
    １．９＜ｆ３／ｆ２＜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１１のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  13. 前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、広角端での全系の焦点距離をｆｗとするとき、
    ５．２＜ｆ３／ｆｗ＜６．４
    なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  14. 前記第３レンズ群は単一の正レンズより成ることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  15. 前記第３レンズ群を物体側に移動させて無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行うことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  16. 固体撮像素子に像を形成することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  17. 請求項１乃至１６のいずれか１項に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。
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