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JP6149405B2 - ズームレンズ、光学機器、およびズームレンズの変倍方法 - Google Patents

ズームレンズ、光学機器、およびズームレンズの変倍方法 Download PDF

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Description

本発明は、デジタルスチルカメラ等に好適なズームレンズ、光学機器、およびズームレンズの変倍方法に関する。
近年、固体撮像素子を用いたデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮影装置（カメラ）の高性能化、コンパクト化が急速に進行している。これらの撮影装置では、撮影用レンズとしてズームレンズが用いられることが一般的である。ズームレンズによって、撮影者は撮影条件に最適な画角での撮影を手軽に行うことが可能となる。また、これらのズームレンズでは、カメラの撮影領域を拡大するために、レンズの広画角化、大口径比化、高変倍比化が強く求められている。これに対し、広角端状態において広画角かつ十分な明るさを備え、望遠撮影が可能なズームレンズとして、種々のズームレンズが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２０１１−１０７３１２号公報
しかしながら、このような従来のズームレンズでは、良好な光学性能を満足していなかった。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、広画角、大口径比、高変倍比を有しながら、良好な光学性能を有するズームレンズ、光学機器、およびズームレンズの変倍方法を提供することを目的とする。
このような目的達成のため、本発明に係る第１のズームレンズは、光軸に沿って物体側から順に並んだ、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レンズ群とにより実質的に３個のレンズ群からなるズームレンズであって、広角端状態から望遠端状態への変倍の際、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が減少し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が増加するように、少なくとも前記第１レンズ群および前記第２レンズ群が光軸に沿って移動し、前記第２レンズ群の物体側近傍にＦナンバーを決定する可変絞りが配置され、前記第１レンズ群は、正レンズが実質的に１枚からなり、前記第２レンズ群は、負レンズを１枚以上有し、以下の条件式を満足している。
２．０５＜Ｎｄ１＜２．５０
２．００＜Ｎｄ２＜２．５０
１７．０＜νｄ１＜２０．０
但し、
Ｎｄ１：前記第１レンズ群の正レンズのｄ線に対する屈折率、
Ｎｄ２：前記第２レンズ群の負レンズにおける少なくとも１枚のｄ線に対する屈折率、
νｄ１：前記第１レンズ群の正レンズのｄ線に対するアッベ数。

また、本発明に係る第２のズームレンズは、光軸に沿って物体側から順に並んだ、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レンズ群とにより実質的に３個のレンズ群からなるズームレンズであって、広角端状態から望遠端状態への変倍の際、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が減少し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が増加するように、少なくとも前記第１レンズ群および前記第２レンズ群が光軸に沿って移動し、前記第２レンズ群の物体側近傍にＦナンバーを決定する可変絞りが配置され、前記第１レンズ群は、正レンズが実質的に１枚からなり、前記第２レンズ群は、負レンズを１枚以上有し、以下の条件式を満足することを特徴とするものである。
２．００＜Ｎｄ１＜２．５０
２．０５＜Ｎｄ２＜２．５０
１６．０＜νｄ１＜２０．０
但し、
Ｎｄ１：前記第１レンズ群の正レンズのｄ線に対する屈折率、
Ｎｄ２：前記第２レンズ群の負レンズにおける少なくとも１枚のｄ線に対する屈折率、
νｄ１：前記第１レンズ群の正レンズのｄ線に対するアッベ数。

また、本発明に係る第３のズームレンズは、光軸に沿って物体側から順に並んだ、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レンズ群とにより実質的に３個のレンズ群からなるズームレンズであって、広角端状態から望遠端状態への変倍の際、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が減少し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が増加するように、少なくとも前記第１レンズ群および前記第２レンズ群が光軸に沿って移動し、前記第２レンズ群の物体側近傍にＦナンバーを決定する可変絞りが配置され、前記第１レンズ群は、正レンズが実質的に１枚からなり、前記第２レンズ群は、負レンズを１枚以上有するとともに、前記第２レンズ群の最も物体側に配置された正レンズを有し、以下の条件式を満足することを特徴とするものである。
２．００＜Ｎｄ１＜２．５０
２．００＜Ｎｄ２＜２．５０
１６．０＜νｄ１＜２０．０
２．６０＜Ｎｄ２Ｆ＋（０．０２×νｄ２Ｆ）＜２．８５
１．６５＜Ｎｄ２Ｆ＜１．８５
但し、
Ｎｄ１：前記第１レンズ群の正レンズのｄ線に対する屈折率、
Ｎｄ２：前記第２レンズ群の負レンズにおける少なくとも１枚のｄ線に対する屈折率、
νｄ１：前記第１レンズ群の正レンズのｄ線に対するアッベ数、
Ｎｄ２Ｆ：前記第２レンズ群の最も物体側に配置された正レンズのｄ線に対する屈折率、
νｄ２Ｆ：前記第２レンズ群の最も物体側に配置された正レンズのｄ線に対するアッベ数。
また、本発明に係る光学機器は、物体の像を所定の面上に結像させるズームレンズを備えた光学機器であって、前記ズームレンズとして本発明に係るズームレンズを用いている。
また、本発明に係るズームレンズの変倍方法は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、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レンズ群とにより実質的に３個のレンズ群からなるズームレンズの変倍方法であって、広角端状態から望遠端状態への変倍の際、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が減少し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が増加するように、少なくとも前記第１レンズ群および前記第２レンズ群を光軸に沿って移動させ、前記第２レンズ群の物体側近傍にＦナンバーを決定する可変絞りを配置し、前記第１レンズ群は、正レンズが実質的に１枚からなり、前記第２レンズ群は、負レンズを１枚以上有し、以下の条件式を満足するようにしている。
２．０５＜Ｎｄ１＜２．５０
２．００＜Ｎｄ２＜２．５０
１７．０＜νｄ１＜２０．０
但し、
Ｎｄ１：前記第１レンズ群の正レンズのｄ線に対する屈折率、
Ｎｄ２：前記第２レンズ群の負レンズにおける少なくとも１枚のｄ線に対する屈折率、
νｄ１：前記第１レンズ群の正レンズのｄ線に対するアッベ数。
本発明によれば、広画角、大口径比、高変倍比を有しながら、良好な光学性能を得ることができる。
（ａ）は第１実施例に係るズームレンズの広角端状態におけるレンズ構成図であり、（ｂ）は中間焦点距離状態におけるレンズ構成図であり、（ｃ）は望遠端状態におけるレンズ構成図である。 （ａ）は第１実施例に係るズームレンズの広角端状態における無限遠合焦時の諸収差図であり、（ｂ）は中間焦点距離状態における無限遠合焦時の諸収差図であり、（ｃ）は望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図である。 （ａ）は第２実施例に係るズームレンズの広角端状態におけるレンズ構成図であり、（ｂ）は中間焦点距離状態におけるレンズ構成図であり、（ｃ）は望遠端状態におけるレンズ構成図である。 （ａ）は第２実施例に係るズームレンズの広角端状態における無限遠合焦時の諸収差図であり、（ｂ）は中間焦点距離状態における無限遠合焦時の諸収差図であり、（ｃ）は望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図である。 （ａ）は第３実施例に係るズームレンズの広角端状態におけるレンズ構成図であり、（ｂ）は中間焦点距離状態におけるレンズ構成図であり、（ｃ）は望遠端状態におけるレンズ構成図である。 （ａ）は第３実施例に係るズームレンズの広角端状態における無限遠合焦時の諸収差図であり、（ｂ）は中間焦点距離状態における無限遠合焦時の諸収差図であり、（ｃ）は望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図である。 （ａ）はデジタルスチルカメラの正面図であり、（ｂ）はデジタルスチルカメラの背面図である。 図７（ａ）中の矢印Ａ−Ａ´に沿った断面図である。
以下、本願の好ましい実施形態について図を参照しながら説明する。本願に係るズームレンズを備えたデジタルスチルカメラＣＡＭが図７および図８に示されている。図７において、（ａ）はデジタルスチルカメラＣＡＭの正面図を、（ｂ）はデジタルスチルカメラＣＡＭの背面図をそれぞれ示す。図８は図７（ａ）中の矢印Ａ−Ａ´に沿った断面図を示す。
図７に示すデジタルスチルカメラＣＡＭは、不図示の電源釦を押すと、撮影レンズ（ＺＬ）の不図示のシャッタが開放されて、撮影レンズ（ＺＬ）で被写体（物体）からの光が集光され、図８に示す像面Ｉに配置された撮像素子Ｃ（例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等）に結像される。撮像素子Ｃに結像された被写体像は、デジタルスチルカメラＣＡＭの背後に配置された液晶モニターＭに表示される。撮影者は、液晶モニターＭを見ながら被写体像の構図を決めた後、レリーズ釦Ｂ１を押し下げて被写体像を撮像素子で撮影し、不図示のメモリーに記録保存する。
撮影レンズは、後述の実施形態に係るズームレンズＺＬで構成されている。また、デジタルスチルカメラＣＡＭには、被写体が暗い場合に補助光を発光する補助光発光部ＤＬ、撮影レンズ（ズームレンズＺＬ）を広角端状態（Ｗ）から望遠端状態（Ｔ）にズーミング（変倍）する際のワイド（Ｗ）−テレ（Ｔ）釦Ｂ２、およびデジタルスチルカメラＣＡＭの種々の条件設定等に使用するファンクション釦Ｂ３等が配置されている。
ズームレンズＺＬは、例えば図１に示すように、光軸に沿って物体側から順に並んだ、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、全体として正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とを備えた負先行型ズームレンズである。第２レンズ群Ｇ２が変倍部かつマスターレンズ群であり、第１レンズ群Ｇ１がコンペンセータ群である。第３レンズ群Ｇ３は、ズームレンズ全系の射出瞳位置を撮像素子に対して最適化するとともに、第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２で補正しきれずに残った収差の補正を行う。また、広角端状態から望遠端状態への変倍（ズーミング）の際、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が減少し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が増加するように、少なくとも第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２が光軸に沿って移動するようになっている。
Ｆナンバーを決定するための可変絞り（虹彩絞り）Ｓ１は、第２レンズ群Ｇ２の物体側近傍に配置されていることが望ましい。可変絞りを第２レンズ群Ｇ２の物体側近傍に配置することにより、入射瞳位置が物体側に移動し、レンズの前玉径を小型化することができる。
また、第１レンズ群Ｇ１は、正レンズを１枚有していることが望ましい。第１レンズ群Ｇ１は全体として負の屈折力を有するが、この第１レンズ群Ｇ１内に１枚の正レンズを配置することにより、第１レンズ群Ｇ１内の収差を良好に補正することが可能となる。
また、第２レンズ群Ｇ２は、負レンズを１枚以上有していることが望ましい。第２レンズ群Ｇ２は全体として正の屈折力を有するが、この第２レンズ群Ｇ２内に１枚以上の負レンズを配置することにより、第２レンズ群Ｇ２内の収差を良好に補正することが可能となる。
このような構成のズームレンズＺＬにおいて、ズームレンズの広画角化、大口径比化、高変倍比化を行いつつ、良好な収差補正を行うためには、次の条件式（１）で表される条件を満足することが好ましい。
２．００＜Ｎｄ１＜２．５０ …（１）
但し、
Ｎｄ１：第１レンズ群Ｇ１の正レンズのｄ線に対する屈折率。
条件式（１）は、第１レンズ群Ｇ１で発生する球面収差を良好に補正するために必要な条件式である。条件式（１）の下限値を下回る条件である場合、望遠端状態における球面収差の補正が困難となるため好ましくない。一方、条件式（１）の上限値を上回る条件である場合、ペッツバール和が小さくなりすぎるため、非点隔差と像面湾曲を同時に補正することができなくなり好ましくない。
本実施形態の効果を良好に発揮するために、条件式（１）の下限値を２．０５にすることが望ましい。また、本実施形態の効果をより良好に発揮するために、条件式（１）の下限値を２．１０にすることが望ましい。一方、本実施形態の効果を良好に発揮するために、条件式（１）の上限値を２．４０にすることが望ましい。また、本実施形態の効果をより良好に発揮するために、条件式（１）の上限値を２．３０にすることが望ましい。
またこのとき、次の条件式（２）で表される条件を満足することが好ましい。
２．００＜Ｎｄ２＜２．５０ …（２）
但し、
Ｎｄ２：第２レンズ群Ｇ２の負レンズにおける少なくとも１枚のｄ線に対する屈折率。
条件式（２）は、第２レンズ群Ｇ２で発生する球面収差、コマ収差、および像面湾曲を良好に補正するための条件式である。条件式（２）の下限値を下回る条件である場合、球面収差、コマ収差、および像面湾曲が大きくなるため好ましくない。一方、条件式（２）の上限値を上回る条件である場合、ペッツバール和が大きくなりすぎるため、非点隔差と像面湾曲を同時に補正することができなくなり好ましくない。
本実施形態の効果を良好に発揮するために、条件式（２）の下限値を２．０５にすることが望ましい。また、本実施形態の効果をより良好に発揮するために、条件式（２）の下限値を２．１０にすることが望ましい。一方、本実施形態の効果を良好に発揮するために、条件式（２）の上限値を２．４０にすることが望ましい。また、本実施形態の効果をより良好に発揮するために、条件式（２）の上限値を２．３０にすることが望ましい。
またこのとき、次の条件式（３）で表される条件を満足することが好ましい。
１６．０＜νｄ１＜２０．０ …（３）
但し、
νｄ１：第１レンズ群Ｇ１の正レンズのｄ線に対するアッベ数。
条件式（３）は、第１レンズ群Ｇ１の色収差を良好に補正するための条件式である。条件式（３）の上限値を上回る条件である場合、色収差が補正不足となりやすい。これを強引に補正した場合には、第１レンズ群Ｇ１に含まれる正レンズの屈折力が大きくなりすぎるので、広角端状態における倍率色収差の補正が困難になるため好ましくない。一方、条件式（３）の下限値を下回る条件である場合、色収差が補正過剰になるため好ましくない。
本実施形態の効果を良好に発揮するために、条件式（３）の下限値を１７．０にすることが望ましい。また、本実施形態の効果をより良好に発揮するために、条件式（３）の下限値を１７．５にすることが望ましい。一方、本実施形態の効果を良好に発揮するために、条件式（３）の上限値を１９．５にすることが望ましい。
このような構成のズームレンズＺＬにおいて、第２レンズ群Ｇ２は、上述した１枚以上の負レンズとして、負レンズを１枚有していることが好ましい。このような構成とすることにより、組立調整が容易になり、組立調整の誤差による光学性能の劣化を防げるので好ましい。
このような構成のズームレンズＺＬにおいて、次の条件式（４）で表される条件を満足することが好ましい。
３．２０＜Ｎｄ２＋（０．０５×νｄ２）＜３．７０ …（４）
但し、
νｄ２：第２レンズ群Ｇ２の負レンズにおける少なくとも１枚のｄ線に対するアッベ数。
条件式（４）は、軸上色収差と像面湾曲をバランスよく補正するための条件式である。条件式（４）の上限値を上回る条件である場合、広角端状態における像面湾曲の補正が困難となるため好ましくない。一方、条件式（４）の下限値を下回る条件である場合、望遠端状態における軸上色収差の補正が困難になるため好ましくない。
本実施形態の効果を良好に発揮するために、条件式（４）の下限値を３．３にすることが望ましい。また、本実施形態の効果をより良好に発揮するために、条件式（４）の下限値を３．４にすることが望ましい。一方、本実施形態の効果を良好に発揮するために、条件式（４）の上限値を３．６にすることが望ましい。また、本実施形態の効果をより良好に発揮するために、条件式（４）の上限値を３．５にすることが望ましい。
このような構成のズームレンズＺＬにおいて、第２レンズ群Ｇ２は、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に配置された正レンズを有し、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に配置された正レンズにおける物体側のレンズ面が非球面であることが好ましい。このような構成とすることにより、球面収差を良好に補正することができる。
なお、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に配置された正レンズにおける物体側のレンズ面が、光軸からレンズ外周部へ向かうにしたがって曲率半径が大きくなる非球面であることが好ましい。このような構成とすることにより、球面収差をより良好に補正することができる。
またこのとき、次の条件式（５）で表される条件を満足することが好ましい。
０．０１８＜Ｘ×Ｙmax／（ｆｗ×ＴＬｗ）＜０．０４０ …（５）
但し、
Ｘ：第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に配置された正レンズにおける物体側のレンズ面の有効径内での最大サグ量、
Ｙmax：ズームレンズＺＬの広角端状態における最大像高、
ｆｗ：ズームレンズＺＬの広角端状態における焦点距離、
ＴＬｗ：ズームレンズＺＬの広角端状態における全長。
条件式（５）は、光学系の大口径比化に伴って増大する球面収差を良好に補正するための条件式である。本実施形態では、光軸に沿って物体側から順に並んだ、負、正、正の少なくとも３つのレンズ群を有するズームレンズの構成となっている。この構成では、第２レンズ群Ｇ２に第１レンズ群Ｇ１で発散した光束が入射するため、一般に球面収差の補正が難しくなる。そこで、上述したように、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に、第１レンズ群Ｇ１で発散した光束を収斂させるための正レンズを配置し、さらにその物体側のレンズ面をレンズ外周部へ向かうにしたがって曲率半径が大きくなる非球面とすることで、球面収差を効果的に補正することが可能となる。
そして、条件式（５）は、この非球面レンズのサグ量の適切な範囲を規定するものである。条件式（５）の上限値を上回る条件である場合、広角端状態における球面収差の補正が困難になるため好ましくない。一方、条件式（５）の下限値を下回る条件である場合、レンズの大口径比化を図る際、球面収差およびコマ収差の補正が困難になるため好ましくない。
本実施形態の効果を良好に発揮するために、条件式（５）の下限値を０．０２０にすることが望ましい。また、本実施形態の効果をより良好に発揮するために、条件式（５）の下限値を０．０２２にすることが望ましい。一方、本実施形態の効果を良好に発揮するために、条件式（５）の上限値を０．０３６にすることが望ましい。また、本実施形態の効果をより良好に発揮するために、条件式（５）の上限値を０．０３２にすることが望ましい。
このような構成のズームレンズＺＬにおいて、第２レンズ群Ｇ２は、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に配置された正レンズを有し、次の条件式（６）で表される条件を満足することが好ましい。
０．６０＜ｆ２Ｆ／ｆ２＜１．１０ …（６）
但し、
ｆ２Ｆ：第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に配置された正レンズの焦点距離、
ｆ２：第２レンズ群Ｇ２の焦点距離。
条件式（６）は、条件式（５）と同様に、光学系の大口径比化に伴って増大する球面収差を良好に補正するための条件式である。上述したように、第１レンズ群Ｇ１で発散した光束が入射する第２レンズ群Ｇ２で過剰な球面収差を発生させないために、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に配置された正レンズに適切な屈折力を与え、発散光束を収斂させることが必要である。
条件式（６）の上限値を上回る条件である場合、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に配置された正レンズの屈折力が弱くなりすぎるので、第１レンズ群Ｇ１で発散した光束を十分に収斂させることができなくなる。この結果、第２レンズ群Ｇ２における当該正レンズより後続のレンズで発生する球面収差が増大するため、好ましくない。一方、条件式（６）の下限値を下回る条件である場合、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に配置された正レンズの屈折力が強くなりすぎるので、この正レンズ自身で発生する球面収差が増大する。また、製造時の偏芯等による性能低下も生じやすくなるため、好ましくない。
本実施形態の効果を良好に発揮するために、条件式（６）の下限値を０．６５にすることが望ましい。また、本実施形態の効果をより良好に発揮するために、条件式（６）の下限値を０．７０にすることが望ましい。一方、本実施形態の効果を良好に発揮するために、条件式（６）の上限値を１．００にすることが望ましい。また、本実施形態の効果をより良好に発揮するために、条件式（６）の上限値を０．９０にすることが望ましい。
このような構成のズームレンズＺＬにおいて、第２レンズ群Ｇ２は、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に配置された正レンズを有し、次の条件式（７）で表される条件を満足することが好ましい。
２．６０＜Ｎｄ２Ｆ＋（０．０２×νｄ２Ｆ）＜３．００ …（７）
但し、
Ｎｄ２Ｆ：第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に配置された正レンズのｄ線に対する屈折率、
νｄ２Ｆ：第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に配置された正レンズのｄ線に対するアッベ数。
条件式（７）は、軸上色収差を良好に補正するための条件式である。条件式（７）の上限値を上回る条件である場合、望遠端状態における球面収差の波長による差が補正困難となるため好ましくない。一方、条件式（７）の下限値を下回る条件である場合、軸上色収差が補正不足となるため好ましくない。
本実施形態の効果を良好に発揮するために、条件式（７）の下限値を２．７０にすることが望ましい。また、本実施形態の効果をより良好に発揮するために、条件式（７）の下限値を２．７５にすることが望ましい。一方、本実施形態の効果を良好に発揮するために、条件式（７）の上限値を２．９０にすることが望ましい。また、本実施形態の効果をより良好に発揮するために、条件式（７）の上限値を２．８５にすることが望ましい。
またこのとき、次の条件式（８）で表される条件を満足することが好ましい。
１．６５＜Ｎｄ２Ｆ＜１．８５ …（８）
但し、
Ｎｄ２Ｆ：第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に配置された正レンズのｄ線に対する屈折率。
条件式（８）は、軸上色収差を良好に補正するための条件式である。条件式（８）の上限値を上回る条件である場合、ガラスの部分分散比が悪化し、軸上色収差の補正が困難になるため好ましくない。一方、条件式（８）の下限値を下回る条件である場合、球面収差およびコマ収差の補正が困難になるため好ましくない。
本実施形態の効果を良好に発揮するために、条件式（８）の下限値を１．６８にすることが望ましい。また、本実施形態の効果をより良好に発揮するために、条件式（８）の下限値を１．７０にすることが望ましい。一方、本実施形態の効果を良好に発揮するために、条件式（８）の上限値を１．８０にすることが望ましい。また、本実施形態の効果をより良好に発揮するために、条件式（８）の上限値を１．７７にすることが望ましい。
このような構成のズームレンズＺＬにおいて、次の条件式（９）で表される条件を満足することが好ましい。
１．８０＜ｆｔ／（−ｆ１）＜２．４０ …（９）
但し、
ｆｔ：ズームレンズＺＬの望遠端状態における焦点距離、
ｆ１：第１レンズ群Ｇ１の焦点距離。
条件式（９）は、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離の適切な範囲を規定するものである。条件式（９）の上限値を上回る条件である場合、望遠端状態における球面収差の補正が困難となるため好ましくない。一方、条件式（９）の下限値を下回る条件である場合、広角端状態におけるコマ収差の補正が困難となるため好ましくない。
本実施形態の効果を良好に発揮するために、条件式（９）の下限値を１．９０にすることが望ましい。また、本実施形態の効果をより良好に発揮するために、条件式（９）の下限値を１．９５にすることが望ましい。一方、本実施形態の効果を良好に発揮するために、条件式（９）の上限値を２．３０にすることが望ましい。また、本実施形態の効果をより良好に発揮するために、条件式（９）の上限値を２．２０にすることが望ましい。
このような構成のズームレンズＺＬにおいて、次の条件式（１０）で表される条件を満足することが好ましい。
０．９５＜ｆ２／（ｆｗ×ｆｔ）1/2＜１．２５ …（１０）
但し、
ｆ２：第２レンズ群Ｇ２の焦点距離、
ｆｗ：ズームレンズＺＬの広角端状態における焦点距離、
ｆｔ：ズームレンズＺＬの望遠端状態における焦点距離。
条件式（１０）は、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離の適切な範囲を規定するものである。条件式（１０）の上限値を上回る条件である場合、中間焦点距離状態におけるコマ収差の補正が困難になるため好ましくない。一方、条件式（１０）の下限値を下回る条件である場合、望遠端状態における球面収差の補正が困難になるため好ましくない。
本実施形態の効果を良好に発揮するために、条件式（１０）の下限値を１．００にすることが望ましい。また、本実施形態の効果をより良好に発揮するために、条件式（１０）の下限値を１．０５にすることが望ましい。一方、本実施形態の効果を良好に発揮するために、条件式（１０）の上限値を１．２０にすることが望ましい。また、本実施形態の効果をより良好に発揮するために、条件式（１０）の上限値を１．１５にすることが望ましい。
このような構成のズームレンズＺＬにおいて、第１レンズ群Ｇ１は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、１枚の負レンズと、１枚の正レンズとからなることが好ましい。この構成は、第１レンズ群Ｇ１の色収差、球面収差、コマ収差、非点隔差を補正可能な最小枚数のレンズ構成であり、レンズの小型化と高性能化を両立させる上で合理的である。
このような構成のズームレンズＺＬにおいて、第１レンズ群Ｇ１の最も物体側に配置されたレンズが非球面を有していることが好ましい。第１レンズ群Ｇ１における最も物体側のレンズを非球面レンズとすることにより、広角端状態におけるコマ収差および非点隔差、望遠端状態におけるコマ収差をより良好に補正することが可能となる。
このような構成のズームレンズＺＬにおいて、第１レンズ群Ｇ１の最も像側に配置されたレンズが非球面を有していることが好ましい。第１レンズ群Ｇ１における最も像側のレンズを非球面レンズとすることにより、望遠端状態における球面収差をより良好に補正することが可能となる。
このような構成のズームレンズＺＬにおいて、第２レンズ群Ｇ２は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、第１の正レンズと、第２の正レンズと、負レンズとを有していることが好ましい。このような構成とすることにより、第２レンズ群Ｇ２の主点を物体側に移動させることが可能となる。これにより望遠端状態において第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔を確保できることに加え、球面収差を良好に補正することができる。
またこのとき、第２レンズ群Ｇ２は、負レンズの像側に配置された第３の正レンズをさらに有していることが好ましい。このような構成とすることにより、広角端状態における像面湾曲を良好に補正することができる。
このような構成のズームレンズＺＬにおいて、第２レンズ群Ｇ２は、光軸に沿って像側から順に並んだ、正レンズと、負レンズとを有していることが好ましい。このような構成とすることにより、広角端状態における像面湾曲を良好に補正することができる。このように、本実施形態によれば、広画角、大口径比、高変倍比を有しながら、コンパクトで良好な光学性能を有するズームレンズＺＬ、光学機器（デジタルスチルカメラＣＡＭ）、およびズームレンズＺＬの変倍方法を得ることが可能になる。
なお、無限遠物体から至近距離物体（有限距離物体）へのフォーカシングは、第１レンズ群Ｇ１あるいは第３レンズ群Ｇ３を物体側に繰り出すことによって行うことが可能である。しかしながら、第１レンズ群Ｇ１を繰り出す方法では、至近撮影時に画面周辺部の光量低下を招きやすいため、第３レンズ群Ｇ３を物体側に繰り出すことによって行うことがより望ましい。
（第１実施例）
以下、本願の各実施例を添付図面に基づいて説明する。まず、本願の第１実施例について図１〜図２および表１を用いて説明する。図１（ａ）は第１実施例に係るズームレンズＺＬ（ＺＬ１）の広角端状態におけるレンズ構成図であり、図１（ｂ）は中間焦点距離状態におけるレンズ構成図であり、図１（ｃ）は望遠端状態におけるレンズ構成図である。第１実施例に係るズームレンズＺＬ１は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、全体として正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とを備えて構成される。そして、広角端状態から望遠端状態への変倍（ズーミング）の際、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が減少し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が増加するように、第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２がそれぞれ光軸に沿って移動し、第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２よりも少ない移動量で、第３レンズ群Ｇ３が単調に光軸に沿って像側に移動するようになっている。
第１レンズ群Ｇ１は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、両凹形状の負レンズＬ１１と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ１２とから構成される。第１レンズ群Ｇ１において、負レンズＬ１１における像面Ｉ側のレンズ面と正レンズＬ１２における両側のレンズ面とが非球面となっている。第２レンズ群Ｇ２は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、両凸形状の第１の正レンズＬ２１と、両凸形状の第２の正レンズＬ２２と、両凹形状の負レンズＬ２３と、両凸形状の第３の正レンズＬ２４とから構成される。第２レンズ群Ｇ２において、第１の正レンズＬ２１における両側のレンズ面が非球面となっている。また、第２の正レンズＬ２２と負レンズＬ２３は互いに接合された接合レンズとなっている。第３レンズ群Ｇ３は、両凸形状の正レンズＬ３１のみから構成される。なお、無限遠物体から至近距離物体（有限距離物体）へのフォーカシングは、第３レンズ群Ｇ３を光軸に沿って物体側へ移動させることにより行う。
Ｆナンバーを決定する可変絞りＳ１は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間（第２レンズ群Ｇ２の物体側近傍）に配置されており、広角端状態から望遠端状態への変倍（ズーミング）の際、第２レンズ群Ｇ２と同一軌道で移動するようになっている。本実施例では、可変絞りＳ１として絞り径を可変な虹彩絞りが用いられる。一方、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間（第２レンズ群Ｇ２の像面Ｉ側近傍）に固定絞りＳ２が配置されており、広角端状態から望遠端状態への変倍（ズーミング）の際、第２レンズ群Ｇ２と同一軌道で移動するようになっている。本実施例では、固定絞りＳ２としてフレアカット絞りが用いられる。また、第３レンズ群Ｇ３と像面Ｉとの間に配置されたフィルタ群ＦＬは、ローパスフィルタや赤外カットフィルタ等から構成されている。
以下に、表１〜表３を示すが、これらは第１〜第３実施例に係るズームレンズの諸元の値をそれぞれ掲げた表である。各表の［全体諸元］には、広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態の各状態におけるズームレンズＺＬの焦点距離ｆ、ＦナンバーＦｎｏ、画角２ω、可変絞り径φ、最大像高Ｙmaxの値をそれぞれ示す。また、［レンズ諸元］において、第１カラム（面番号）は物体側から数えた際のレンズ面の番号を、第２カラムＲはレンズ面の曲率半径を、第３カラムＤはレンズ面の光軸上の間隔を、第４カラムｎｄはｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を、第５カラムνｄはｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数をそれぞれ示している。なお、第１カラム（面番号）の右に付した*は、そのレンズ面が非球面であることを示す。また、曲率半径「∞」は平面を示し、空気の屈折率ｎｄ＝1.000000はその記載を省略している。
［非球面データ］において示す非球面係数は、光軸に垂直な方向の高さをｙとし、高さｙにおける各非球面の頂点の接平面から各非球面までの光軸に沿った距離（サグ量）をＸ（ｙ）とし、近軸曲率半径（基準球面の曲率半径）をＲとし、円錐定数をκとし、ｎ次（ｎ＝４，６，８，１０）の非球面係数をＡnとしたとき、次式（Ａ）で表される。なお、各実施例において、２次の非球面係数Ａ2は０であり、記載を省略している。また、［非球面データ］において、「E-n」は「×１０-n」を示す。
Ｘ（ｙ）＝（ｙ2／Ｒ）／｛１＋（１−κ×ｙ2／Ｒ2）1/2｝
＋Ａ4×ｙ4＋Ａ6×ｙ6＋Ａ8×ｙ8＋Ａ10×ｙ10 …（Ａ）
［可変間隔データ］には、広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態の各状態（無限遠合焦時）におけるズームレンズＺＬの焦点距離ｆ、可変間隔、全長ＴＬ（ズームレンズＺＬの最初の光学面から最終の光学面（像面Ｉ）までの長さ）の値をそれぞれ示す。また、空気換算値としたバックフォーカスＢＦａと全長ＴＬａの値も併せて示す。［レンズ群焦点距離］には、各レンズ群の焦点距離の値をそれぞれ示す。［非球面サグ量］には、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の正レンズにおける物体側のレンズ面の有効径内での最大サグ量Ｘの値を示す。［条件式対応値］には、各条件式の対応値を示す。
なお、以下の全ての諸元値において掲載されている焦点距離ｆ、曲率半径Ｒ、その他の長さの単位は一般に「mm」が使われるが、光学系は、比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。また、後述の第２〜第３実施例の諸元値においても、本実施例と同様の符号を用いる。
下の表１に、第１実施例における各諸元を示す。なお、表１における第１面〜第１９面の曲率半径Ｒは、図１（ｃ）における第１面〜第１９面に付した符号Ｒ１〜Ｒ１９に対応している。また、表１における群番号Ｇ１〜Ｇ３は、図１における各レンズ群Ｇ１〜Ｇ３に対応している。また、第１実施例において、第２面、第３面、第４面、第６面、および第７面の各レンズ面は非球面形状に形成されている。
（表１）
［全体諸元］
ズーム比＝4.744
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
ｆ 5.25 11.65 24.91
Ｆｎｏ 1.86 3.50 5.88
２ω 89.91° 46.47° 22.12°
φ 8.80 6.98 6.98
Ｙmax 4.30 4.85 4.85
［レンズ諸元］
面番号 Ｒ Ｄ ｎｄ νｄ
1 -325.2300 0.7000 1.81000 40.99
2* 6.4609 3.6126
3* 14.8609 1.5500 2.14780 17.34
4* 25.2256 D4
5 ∞ 0.3500 （可変絞り）
6* 7.9487 2.5500 1.72903 54.04
7* -103.5336 0.1000
8 9.3639 2.6000 1.77250 49.62
9 -25.2879 0.6000 2.00100 29.14
10 5.2126 1.0513
11 20.5000 1.9000 1.57957 53.74
12 -23.1490 0.3000
13 ∞ D13 （固定絞り）
14 24.8104 2.0000 1.60300 65.44
15 -35.7710 D15
16 ∞ 0.4000 1.51680 64.12
17 ∞ 0.3000
18 ∞ 0.5000 1.51680 64.12
19 ∞ 0.5300
［非球面データ］
第２面
κ=0.2618,A4=1.17435E-05,A6=1.31694E-06,A8=-4.48411E-08,A10=3.76222E-10
第３面
κ=1.0000,A4=-5.84911E-05,A6=-3.75428E-08,A8=4.84872E-10,A10=0.00000E+00
第４面
κ=1.0000,A4=-8.03957E-05,A6=0.00000E+00,A8=0.00000E+00,A10=0.00000E+00
第６面
κ=0.4297,A4=0.00000E+00,A6=2.50421E-09,A8=0.00000E+00,A10=0.00000E+00
第７面
κ=1.0000,A4=5.581669E-05,A6=-5.00534E-07,A8=0.00000E+00,A10=0.00000E+00
［可変間隔データ］
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
（無限遠） （無限遠） （無限遠）
ｆ 5.25 11.65 24.91
Ｄ４ 19.6486 7.2725 1.6300
Ｄ１３ 4.8443 13.5334 30.1052
Ｄ１５ 2.8508 2.2801 2.0561
ＴＬ 46.3876 42.1299 52.8363
ＢＦａ 4.2742 3.7035 3.4795
ＴＬａ 46.0810 41.8233 52.5286
［レンズ群焦点距離］
群番号 群初面 群焦点距離（ｆ１〜ｆ３）
G1 1 -12.19
G2 6 12.49
G3 14 24.60
［非球面サグ量］
Ｘ＝1.3827
［条件式対応値］
条件式（１） Ｎｄ１＝2.14780
条件式（２） Ｎｄ２＝2.00100
条件式（３） νｄ１＝17.34
条件式（４） Ｎｄ２＋（０．０５×νｄ２）＝3.45800
条件式（５） Ｘ×Ｙmax／（ｆｗ×ＴＬｗ）＝0.02441
条件式（６） ｆ２Ｆ／ｆ２＝0.81860
条件式（７） Ｎｄ２Ｆ＋（０．０２×νｄ２Ｆ）＝2.80983
条件式（８） Ｎｄ２Ｆ＝1.72903
条件式（９） ｆｔ／（−ｆ１）＝2.04269
条件式（１０） ｆ２／（ｆｗ×ｆｔ）1/2＝1.09236
このように本実施例では、上記条件式（１）〜（１０）が全て満たされていることが分かる。
図２（ａ）〜（ｃ）は、第１実施例に係るズームレンズＺＬ１の諸収差図である。ここで、図２（ａ）は広角端状態（ｆ＝５．２５ｍｍ）における無限遠合焦時の諸収差図であり、図２（ｂ）は中間焦点距離状態（ｆ＝１１．６５ｍｍ）における無限遠合焦時の諸収差図であり、図２（ｃ）は望遠端状態（ｆ＝２４．９１ｍｍ）における無限遠合焦時の諸収差図である。各収差図において、ＦＮＯはＦナンバーを、Ｙは像高を、ωは半画角をそれぞれ示す。また、各収差図において、ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）、ｇはｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）における収差をそれぞれ示す。また、非点収差を示す収差図において、実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示している。以上、収差図の説明は他の実施例においても同様である。
そして、各収差図より、第１実施例では、広角端状態から望遠端状態までの各焦点距離状態において諸収差が良好に補正され、優れた光学性能を有していることがわかる。その結果、第１実施例のズームレンズＺＬ１を搭載することにより、デジタルスチルカメラＣＡＭにおいても、優れた光学性能を確保することができる。
（第２実施例）
以下、本願の第２実施例について図３〜図４および表２を用いて説明する。図３（ａ）は第２実施例に係るズームレンズＺＬ（ＺＬ２）の広角端状態におけるレンズ構成図であり、図３（ｂ）は中間焦点距離状態におけるレンズ構成図であり、図３（ｃ）は望遠端状態におけるレンズ構成図である。第２実施例に係るズームレンズＺＬ２は、第１実施例に係るズームレンズＺＬ１と同様の構成であり、各部に第１実施例の場合と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
下の表２に、第２実施例における各諸元を示す。なお、表２における第１面〜第１９面の曲率半径Ｒは、図３（ｃ）における第１面〜第１９面に付した符号Ｒ１〜Ｒ１９に対応している。また、表２における群番号Ｇ１〜Ｇ３は、図３における各レンズ群Ｇ１〜Ｇ３に対応している。また、第２実施例において、第２面、第３面、第４面、第６面、および第７面の各レンズ面は非球面形状に形成されている。
（表２）
［全体諸元］
ズーム比＝4.744
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
ｆ 5.25 11.65 24.91
Ｆｎｏ 1.86 3.51 5.91
２ω 89.95° 46.54° 22.12°
φ 8.80 6.98 6.98
Ｙmax 4.30 4.85 4.85
［レンズ諸元］
面番号 Ｒ Ｄ ｎｄ νｄ
1 -3585.4492 0.8000 1.80139 45.46
2* 6.4743 3.8654
3* 13.7378 1.5500 2.14780 17.34
4* 20.3100 D4
5 ∞ 0.3500 （可変絞り）
6* 7.9337 2.5500 1.72903 54.04
7* -116.7893 0.1000
8 9.8020 2.6000 1.77250 49.62
9 -24.6683 0.6000 2.00100 29.14
10 5.3431 1.0513
11 20.0937 1.9000 1.65844 50.84
12 -27.3694 0.3000
13 ∞ D13 （固定絞り）
14 24.8104 2.0000 1.61800 63.34
15 -38.0505 D15
16 ∞ 0.4000 1.51680 64.12
17 ∞ 0.3000
18 ∞ 0.5000 1.51680 64.12
19 ∞ 0.5300
［非球面データ］
第２面
κ=0.2112,A4=6.53608E-05,A6=1.34649E-06,A8=-4.84488E-08,A10=3.84951E-10
第３面
κ=1.0000,A4=-4.00525E-05,A6=-1.07440E-07,A8=-2.66215E-09,A10=0.00000E+00
第４面
κ=1.0000,A4=-6.04984E-05,A6=0.00000E+00,A8=0.00000E+00,A10=0.00000E+00
第６面
κ=0.4152,A4=0.00000E+00,A6=-8.34308E-08,A8=0.00000E+00,A10=0.00000E+00
第７面
κ=1.0000,A4=4.49491E-05,A6=-4.78705E-07,A8=0.00000E+00,A10=0.00000E+00
［可変間隔データ］
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
（無限遠） （無限遠） （無限遠）
ｆ 5.25 11.65 24.91
Ｄ４ 19.0919 7.0988 1.6300
Ｄ１３ 5.0278 13.9771 31.0494
Ｄ１５ 2.9729 2.3943 2.1507
ＴＬ 46.4893 42.8670 54.2267
ＢＦａ 4.3962 3.8177 3.5740
ＴＬａ 46.1826 42.5603 53.9201
［レンズ群焦点距離］
群番号 群初面 群焦点距離（ｆ１〜ｆ３）
G1 1 -11.90
G2 6 12.49
G3 14 24.60
［非球面サグ量］
Ｘ＝1.3891
［条件式対応値］
条件式（１） Ｎｄ１＝2.14780
条件式（２） Ｎｄ２＝2.00100
条件式（３） νｄ１＝17.34
条件式（４） Ｎｄ２＋（０．０５×νｄ２）＝3.45800
条件式（５） Ｘ×Ｙmax／（ｆｗ×ＴＬｗ）＝0.02447
条件式（６） ｆ２Ｆ／ｆ２＝0.82297
条件式（７） Ｎｄ２Ｆ＋（０．０２×νｄ２Ｆ）＝2.80983
条件式（８） Ｎｄ２Ｆ＝1.72903
条件式（９） ｆｔ／（−ｆ１）＝2.09247
条件式（１０） ｆ２／（ｆｗ×ｆｔ）1/2＝1.09236
このように本実施例では、上記条件式（１）〜（１０）が全て満たされていることが分かる。
図４（ａ）〜（ｃ）は、第２実施例に係るズームレンズＺＬ２の諸収差図である。ここで、図４（ａ）は広角端状態（ｆ＝５．２５ｍｍ）における無限遠合焦時の諸収差図であり、図４（ｂ）は中間焦点距離状態（ｆ＝１１．６５ｍｍ）における無限遠合焦時の諸収差図であり、図４（ｃ）は望遠端状態（ｆ＝２４．９１ｍｍ）における無限遠合焦時の諸収差図である。そして、各収差図より、第２実施例では、広角端状態から望遠端状態までの各焦点距離状態において諸収差が良好に補正され、優れた光学性能を有していることがわかる。その結果、第２実施例のズームレンズＺＬ２を搭載することにより、デジタルスチルカメラＣＡＭにおいても、優れた光学性能を確保することができる。
（第３実施例）
以下、本願の第３実施例について図５〜図６および表３を用いて説明する。図５（ａ）は第３実施例に係るズームレンズＺＬ（ＺＬ３）の広角端状態におけるレンズ構成図であり、図５（ｂ）は中間焦点距離状態におけるレンズ構成図であり、図５（ｃ）は望遠端状態におけるレンズ構成図である。第３実施例に係るズームレンズＺＬ３は、第１実施例に係るズームレンズＺＬ１と同様の構成であり、各部に第１実施例の場合と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
下の表３に、第３実施例における各諸元を示す。なお、表３における第１面〜第１９面の曲率半径Ｒは、図５（ｃ）における第１面〜第１９面に付した符号Ｒ１〜Ｒ１９に対応している。また、表３における群番号Ｇ１〜Ｇ３は、図５における各レンズ群Ｇ１〜Ｇ３に対応している。また、第３実施例において、第２面、第３面、第４面、第６面、および第７面の各レンズ面は非球面形状に形成されている。
（表３）
［全体諸元］
ズーム比＝4.743
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
ｆ 5.25 11.73 24.90
Ｆｎｏ 1.85 3.48 5.79
２ω 89.91° 46.20° 22.13°
φ 8.80 6.98 6.98
Ｙmax 4.30 4.85 4.85
［レンズ諸元］
面番号 Ｒ Ｄ ｎｄ νｄ
1 -208.8710 1.0500 1.79050 44.98
2* 6.2592 3.3000
3* 13.5388 1.6500 2.00178 19.32
4* 25.5000 D4
5 ∞ 0.3500 （可変絞り）
6* 8.1028 2.5500 1.72903 54.04
7* -131.0540 0.1000
8 9.7200 2.6000 1.77250 49.62
9 -25.6683 0.6000 2.00100 29.14
10 5.4500 1.0519
11 23.6500 1.9000 1.65844 50.84
12 -23.6356 0.3000
13 ∞ D13 （固定絞り）
14 24.7993 1.9500 1.61800 63.34
15 -38.1072 D15
16 ∞ 0.4000 1.51680 64.12
17 ∞ 0.3000
18 ∞ 0.5000 1.51680 64.12
19 ∞ 0.5300
［非球面データ］
第２面
κ=0.1241,A4=8.50067E-05,A6=7.73935E-07,A8=-3.00859E-08,A10=2.12610E-10
第３面
κ=0.2904,A4=0.00000E+00,A6=0.00000E+00,A8=0.00000E+00,A10=0.00000E+00
第４面
κ=1.0000,A4=-5.48169E-05,A6=0.00000E+00,A8=0.00000E+00,A10=0.00000E+00
第６面
κ=0.4229,A4=0.00000E+00,A6=2.07774E-08,A8=-1.23835E-08,A10=3.32636E-10
第７面
κ=1.0000,A4=4.45326E-05,A6=-4.23707E-07,A8=0.00000E+00,A10=0.00000E+00
［可変間隔データ］
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
（無限遠） （無限遠） （無限遠）
ｆ 5.25 11.73 24.90
Ｄ４ 19.8570 7.2657 1.6300
Ｄ１３ 5.0790 13.9789 30.6294
Ｄ１５ 3.0038 2.4268 2.1991
ＴＬ 47.0717 42.8032 53.5904
ＢＦａ 4.4272 3.8501 3.6225
ＴＬａ 46.7651 42.4966 53.2838
［レンズ群焦点距離］
群番号 群初面 群焦点距離（ｆ１〜ｆ３）
G1 1 -12.28
G2 6 12.64
G3 14 24.60
［非球面サグ量］
Ｘ＝1.3527
［条件式対応値］
条件式（１） Ｎｄ１＝2.00178
条件式（２） Ｎｄ２＝2.00100
条件式（３） νｄ１＝19.32
条件式（４） Ｎｄ２＋（０．０５×νｄ２）＝3.45800
条件式（５） Ｘ×Ｙmax／（ｆｗ×ＴＬｗ）＝0.02353
条件式（６） ｆ２Ｆ／ｆ２＝0.83456
条件式（７） Ｎｄ２Ｆ＋（０．０２×νｄ２Ｆ）＝2.80983
条件式（８） Ｎｄ２Ｆ＝1.72903
条件式（９） ｆｔ／（−ｆ１）＝2.02772
条件式（１０） ｆ２／（ｆｗ×ｆｔ）1/2＝1.10548
このように本実施例では、上記条件式（１）〜（１０）が全て満たされていることが分かる。
図６（ａ）〜（ｃ）は、第３実施例に係るズームレンズＺＬ３の諸収差図である。ここで、図６（ａ）は広角端状態（ｆ＝５．２５ｍｍ）における無限遠合焦時の諸収差図であり、図６（ｂ）は中間焦点距離状態（ｆ＝１１．７３ｍｍ）における無限遠合焦時の諸収差図であり、図６（ｃ）は望遠端状態（ｆ＝２４．９０ｍｍ）における無限遠合焦時の諸収差図である。そして、各収差図より、第３実施例では、広角端状態から望遠端状態までの各焦点距離状態において諸収差が良好に補正され、優れた光学性能を有していることがわかる。その結果、第３実施例のズームレンズＺＬ３を搭載することにより、デジタルスチルカメラＣＡＭにおいても、優れた光学性能を確保することができる。
以上、各実施例によれば、広画角、大口径比、高変倍比を有しながら、コンパクトで良好な光学性能を有するズームレンズ、光学機器（デジタルスチルカメラ）、およびズームレンズの変倍方法を実現することができる。
なお、上述の実施形態において、以下に記載の内容は、光学性能を損なわない範囲で適宜採用可能である。
上述の各実施例において、ズームレンズとして３群構成を示したが、４群、５群等の他の群構成にも適用可能である。また、最も物体側にレンズまたはレンズ群を追加した構成や、最も像側にレンズまたはレンズ群を追加した構成でも構わない。また、レンズ群とは、変倍時に変化する空気間隔で分離された、少なくとも１枚のレンズを有する部分を示す。
また、単独または複数のレンズ群、または部分レンズ群を光軸方向に移動させて、無限遠物体から近距離物体への合焦を行う合焦レンズ群としてもよい。この合焦レンズ群は、オートフォーカスにも適用することができ、オートフォーカス用の（超音波モーター等を用いた）モーター駆動にも適している。特に、第３レンズ群または第１レンズ群を合焦レンズ群とするのが好ましい。
また、レンズ群または部分レンズ群を光軸に垂直な方向の成分を持つように移動させ、または、光軸を含む面内方向に回転移動（揺動）させて、手ブレによって生じる像ブレを補正する防振レンズ群としてもよい。特に、第２レンズ群の少なくとも一部を防振レンズ群とするのが好ましい。
また、レンズ面は、球面または平面で形成されても、非球面で形成されても構わない。レンズ面が球面または平面の場合、レンズ加工および組立調整が容易になり、加工および組立調整の誤差による光学性能の劣化を防げるので好ましい。また、像面がずれた場合でも描写性能の劣化が少ないので好ましい。レンズ面が非球面の場合、非球面は、研削加工による非球面、ガラスを型で非球面形状に形成したガラスモールド非球面、ガラスの表面に樹脂を非球面形状に形成した複合型非球面のいずれの非球面でも構わない。また、レンズ面は回折面としてもよく、レンズを屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮレンズ）あるいはプラスチックレンズとしてもよい。
また、開口絞りは第２レンズ群近傍に配置されるのが好ましいが、開口絞りとしての部材を設けずに、レンズの枠でその役割を代用してもよい。
また、各レンズ面には、フレアやゴーストを軽減し高コントラストの高い光学性能を達成するために、広い波長域で高い透過率を有する反射防止膜を施してもよい。
また、本実施形態のズームレンズ（変倍光学系）は、変倍比が２．５〜１０程度である。
また、本実施形態のズームレンズ（変倍光学系）をデジタルスチルカメラに使用しているが、これに限られるものではなく、デジタルビデオカメラ等の光学機器にも使用することができる。
ＣＡＭ デジタルスチルカメラ（光学機器）
ＺＬ ズームレンズ
Ｇ１ 第１レンズ群 Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｓ１ 可変絞り Ｓ２ 固定絞り
Ｉ 像面

Claims (20)

  1. 光軸に沿って物体側から順に並んだ、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レンズ群とにより実質的に３個のレンズ群からなるズームレンズであって、
    広角端状態から望遠端状態への変倍の際、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が減少し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が増加するように、少なくとも前記第１レンズ群および前記第２レンズ群が光軸に沿って移動し、
    前記第２レンズ群の物体側近傍にＦナンバーを決定する可変絞りが配置され、
    前記第１レンズ群は、正レンズが実質的に１枚からなり、
    前記第２レンズ群は、負レンズを１枚以上有し、
    以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
    ２．０５＜Ｎｄ１＜２．５０
    ２．００＜Ｎｄ２＜２．５０
    １７．０＜νｄ１＜２０．０
    但し、
    Ｎｄ１：前記第１レンズ群の正レンズのｄ線に対する屈折率、
    Ｎｄ２：前記第２レンズ群の負レンズにおける少なくとも１枚のｄ線に対する屈折率、
    νｄ１：前記第１レンズ群の正レンズのｄ線に対するアッベ数。
  2. 光軸に沿って物体側から順に並んだ、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レンズ群とにより実質的に３個のレンズ群からなるズームレンズであって、
    広角端状態から望遠端状態への変倍の際、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が減少し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が増加するように、少なくとも前記第１レンズ群および前記第２レンズ群が光軸に沿って移動し、
    前記第２レンズ群の物体側近傍にＦナンバーを決定する可変絞りが配置され、
    前記第１レンズ群は、正レンズが実質的に１枚からなり、
    前記第２レンズ群は、負レンズを１枚以上有し、
    以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
    ２．００＜Ｎｄ１＜２．５０
    ２．０５＜Ｎｄ２＜２．５０
    １６．０＜νｄ１＜２０．０
    但し、
    Ｎｄ１：前記第１レンズ群の正レンズのｄ線に対する屈折率、
    Ｎｄ２：前記第２レンズ群の負レンズにおける少なくとも１枚のｄ線に対する屈折率、
    νｄ１：前記第１レンズ群の正レンズのｄ線に対するアッベ数。
  3. 光軸に沿って物体側から順に並んだ、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レンズ群とにより実質的に３個のレンズ群からなるズームレンズであって、
    広角端状態から望遠端状態への変倍の際、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が減少し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が増加するように、少なくとも前記第１レンズ群および前記第２レンズ群が光軸に沿って移動し、
    前記第２レンズ群の物体側近傍にＦナンバーを決定する可変絞りが配置され、
    前記第１レンズ群は、正レンズが実質的に１枚からなり、
    前記第２レンズ群は、負レンズを１枚以上有するとともに、前記第２レンズ群の最も物体側に配置された正レンズを有し、
    以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
    ２．００＜Ｎｄ１＜２．５０
    ２．００＜Ｎｄ２＜２．５０
    １６．０＜νｄ１＜２０．０
    ２．６０＜Ｎｄ２Ｆ＋（０．０２×νｄ２Ｆ）＜２．８５
    １．６５＜Ｎｄ２Ｆ＜１．８５
    但し、
    Ｎｄ１：前記第１レンズ群の正レンズのｄ線に対する屈折率、
    Ｎｄ２：前記第２レンズ群の負レンズにおける少なくとも１枚のｄ線に対する屈折率、
    νｄ１：前記第１レンズ群の正レンズのｄ線に対するアッベ数、
    Ｎｄ２Ｆ：前記第２レンズ群の最も物体側に配置された正レンズのｄ線に対する屈折率、
    νｄ２Ｆ：前記第２レンズ群の最も物体側に配置された正レンズのｄ線に対するアッベ数。
  4. 前記第２レンズ群は、前記第２レンズ群の最も物体側に配置された正レンズを有し、
    以下の条件式を満足する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。
    ２．６０＜Ｎｄ２Ｆ＋（０．０２×νｄ２Ｆ）＜３．００
    １．６５＜Ｎｄ２Ｆ＜１．８５
    但し、
    Ｎｄ２Ｆ：前記第２レンズ群の最も物体側に配置された正レンズのｄ線に対する屈折率、
    νｄ２Ｆ：前記第２レンズ群の最も物体側に配置された正レンズのｄ線に対するアッベ数。
  5. 前記第２レンズ群は、前記１枚以上の負レンズとして、前記負レンズが実質的に１枚からなる構成とされていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のズームレンズ。
  6. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のズームレンズ。
    ３．２０＜Ｎｄ２＋（０．０５×νｄ２）＜３．７０
    但し、
    νｄ２：前記第２レンズ群の負レンズにおける少なくとも１枚のｄ線に対するアッベ数。
  7. 前記第２レンズ群は、前記第２レンズ群の最も物体側に配置された正レンズを有し、
    前記第２レンズ群の最も物体側に配置された正レンズにおける物体側のレンズ面が非球面であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のズームレンズ。
  8. 前記第２レンズ群の最も物体側に配置された正レンズにおける物体側のレンズ面が、光軸からレンズ外周部へ向かうにしたがって曲率半径が大きくなる非球面であることを特徴とする請求項７に記載のズームレンズ。
  9. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項７または８に記載のズームレンズ。
    ０．０１８＜Ｘ×Ｙmax／（ｆｗ×ＴＬｗ）＜０．０４０
    但し、
    Ｘ：前記第２レンズ群の最も物体側に配置された正レンズにおける物体側のレンズ面の有効径内での最大サグ量、
    Ｙmax：前記ズームレンズの広角端状態における最大像高、
    ｆｗ：前記ズームレンズの広角端状態における焦点距離、
    ＴＬｗ：前記ズームレンズの広角端状態における全長。
  10. 前記第２レンズ群は、前記第２レンズ群の最も物体側に配置された正レンズを有し、
    以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のズームレンズ。
    ０．６０＜ｆ２Ｆ／ｆ２＜１．１０
    但し、
    ｆ２Ｆ：前記第２レンズ群の最も物体側に配置された正レンズの焦点距離、
    ｆ２：第２レンズ群の焦点距離。
  11. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のズームレンズ。
    １．８０＜ｆｔ／（−ｆ１）＜２．４０
    但し、
    ｆｔ：前記ズームレンズの望遠端状態における焦点距離、
    ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離。
  12. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載のズームレンズ。
    ０．９５＜ｆ２／（ｆｗ×ｆｔ）1/2＜１．２５
    但し、
    ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離、
    ｆｗ：前記ズームレンズの広角端状態における焦点距離、
    ｆｔ：前記ズームレンズの望遠端状態における焦点距離。
  13. 前記第１レンズ群は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、１枚の負レンズと、１枚の正レンズとからなることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載のズームレンズ。
  14. 前記第１レンズ群の最も物体側に配置されたレンズが非球面を有していることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載のズームレンズ。
  15. 前記第１レンズ群の最も像側に配置されたレンズが非球面を有していることを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載のズームレンズ。
  16. 前記第２レンズ群は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、第１の正レンズと、第２の正レンズと、負レンズとを有していることを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載のズームレンズ。
  17. 前記第２レンズ群は、前記負レンズの像側に配置された第３の正レンズをさらに有していることを特徴とする請求項１６に記載のズームレンズ。
  18. 前記第２レンズ群は、光軸に沿って像側から順に並んだ、正レンズと、負レンズとを有していることを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載のズームレンズ。
  19. 物体の像を所定の面上に結像させるズームレンズを備えた光学機器であって、
    前記ズームレンズが請求項１から１８のいずれか一項に記載のズームレンズであることを特徴とする光学機器。
  20. 光軸に沿って物体側から順に並んだ、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レンズ群とにより実質的に３個のレンズ群からなるズームレンズの変倍方法であって、
    広角端状態から望遠端状態への変倍の際、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が減少し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が増加するように、少なくとも前記第１レンズ群および前記第２レンズ群を光軸に沿って移動させ、
    前記第２レンズ群の物体側近傍にＦナンバーを決定する可変絞りを配置し、
    前記第１レンズ群は、正レンズが実質的に１枚からなり、
    前記第２レンズ群は、負レンズを１枚以上有し、
    以下の条件式を満足するようにしたことを特徴とするズームレンズの変倍方法。
    ２．０５＜Ｎｄ１＜２．５０
    ２．００＜Ｎｄ２＜２．５０
    １７．０＜νｄ１＜２０．０
    但し、
    Ｎｄ１：前記第１レンズ群の正レンズのｄ線に対する屈折率、
    Ｎｄ２：前記第２レンズ群の負レンズにおける少なくとも１枚のｄ線に対する屈折率、
    νｄ１：前記第１レンズ群の正レンズのｄ線に対するアッベ数。
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