JP2001066503A - ズームレンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レンズ全長の短縮化を図った携帯性に優れた
電子スチルカメラに好適な３群より成る色収差が良好に
補正されたズームレンズを得ること。 【解決手段】 物体側より順に負の屈折力の第１群、正
の屈折力の第２群、そして正の屈折力の第３群を有し、
広角端から望遠端への変倍時に第１群と第２群との間隔
が縮まり、第２群と第３群との間隔が広がるズームレン
ズにおいて、該第１群は像面側に凹面を向けたメニスカ
ス状の負レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス状の
正レンズを有し、該第２群は最も像面側に負レンズと正
レンズより構成され全体として正の屈折力の接合レンズ
Ａと、該接合レンズＡより物体側のレンズ中最も像面側
のレンズＢは像面側のレンズ面が像面側に凹面を向けた
形状であること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ズームレンズに関
し、特に負の屈折力のレンズ群が先行する全体として３
つのレンズ群を有し、これらの各レンズ群のレンズ構成
を適切に設定することにより、レンズ系全体の小型化を
図ったフィルム用のスチルカメラやビデオカメラ、そし
てデジタルスチルカメラ等に好適な広画角のズームレン
ズに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】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高性能で小
型の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
為、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。さらに、カラー画像用の
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、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。

【０００３】従来より、負の屈折力の第１群と正の屈折
力の第２群の２つのレンズ群より成り、双方のレンズ間
隔を変えて変倍を行う。所謂ショートズームタイプの広
角の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
群を移動することで変倍を行い、負の屈折力の第１群を
移動することで変倍に伴う像点位置の補正を行ってい
る。

【０００４】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、ズーム倍率は２倍程度である。さらに２
倍以上の高い変倍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、例えば特公平7-3507号公報や、
特公平6-40170 号公報等には２群ズームレンズの像側に
負または正の屈折力の第３群を配置し、高倍化に伴って
発生する諸収差の補正を行っている、所謂３群ズームレ
ンズが提案されている。

【０００５】しかしながら、これらの３群ズームレンズ
は主として３５ｍｍフィルム写真用に設計されているた
め、固体撮像素子を用いた光学系に求められるバックフ
ォーカスの長さと、良好なテレセントリック特性を両立
したものとは言い難かった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】バックフォーカスとテ
レセントリック特性を満足する広角の３群ズームレンズ
系が、例えば、特開昭63-135913 号公報や、特開平7-26
1083号公報等で提案されている。また、特開平3-288113
号公報には、３群ズームレンズにおいて負の屈折力の第
１群を固定とし、正の屈折力の第２群と正の屈折力の第
３群を移動させて変倍を行う光学系も開示されている。
ところが、これらの従来例においては、各レンズ群の構
成枚数が比較的多く、レンズ全長が長い、製造コストが
高いなどの欠点を有していた。

【０００７】また、特開平7-261083号公報に記載される
例では、負の屈折力の第１群のもっとも物体側に凸レン
ズ（正レンズ）が配置されており、特に広角化した場合
のレンズ外径の増大が避けられない欠点を有していた。
さらに、この例では負の屈折力の第１群を移動させて近
距離物体へのフォーカシングを行うため、ズーミングで
の移動とあいまってメカ構造の複雑化する欠点があっ
た。

【０００８】また、米国特許第4,999,007 号公報には、
３群ズームレンズにおいて、第１レンズ群、第２レンズ
群をそれぞれ１枚の単レンズで構成したものも開示され
ている。ところが、広角端でのレンズ全長が比較的大き
く、さらに広角端での第1 群と絞りが大きく離れている
ため軸外光線の入射高が大きく第１群を構成するレンズ
の径が増大してしまうため、レンズ系全体が大きくなっ
てしまう欠点を有していた。

【０００９】また、第１群、第２群は構成枚数が１枚の
ため群内における収差補正が不十分であった。特に変倍
時の倍率色収差の変動は軸外光線の光軸の高さの変動が
大きい第１群内にて発生しやすいが、第１群を凹レンズ
の１枚としているので群内での補正がされておらず、全
系においても倍率色収差変動が大きいという課題を有す
る。

【００１０】さらに、ズーム広角端での画角を大きくし
た場合の特有な問題として歪曲収差の補正不足の問題が
ある。また、 比較的感度の低い高画素の撮影素子で用い
るためには更なる大口径比化が求められる。

【００１１】さらに、本出願人は特願平10-301684号公
報において負−正−正の屈折力の３つのレンズ群より成
る３群構成の撮影レンズを開示している。この撮影レン
ズではフィルター等を挿入するために必要なレンズバッ
クの確保と、固体撮像素子用として必要なテレセントリ
ック特性を両立した上で、極力全長を短縮しコンパクト
なズームレンズを達成している。

【００１２】一方、近年の固体撮像素子は多画素化が進
んでおり、特定のイメージサイズにおける画素サイズは
小さくなる傾向にある。これに伴い撮影レンズには同じ
イメージサイズの従来のものに比べてより高い空間周波
数での解像力向上が求められている。特願平10-301684
号公報で開示しているレンズ構成においては全系の収斂
作用の大部分を担う第２群を物体側から順に正負正の所
謂トリプレットで構成しており、諸収差の補正と小型化
を両立している。

【００１３】本発明では、本出願人は先に提案した特開
平10-301684号公報で開示しているズームレンズを更に
改良し、固体撮像素子を用いた撮影系に好適な、構成レ
ンズ枚数の少ない、コンパクトで、小径化を達成した高
変倍比で、特に色収差が良好に補正され、優れた光学性
能を有するズームレンズの提供を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明のズーム
レンズは、物体側より順に負の屈折力の第１群、正の屈
折力の第２群、そして正の屈折力の第３群を有し、広角
端から望遠端への変倍時に第１群と第２群との間隔が縮
まり、第２群と第３群との間隔が広がるズームレンズに
おいて、該第１群は像面側に凹面を向けたメニスカス状
の負レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レ
ンズを有し、該第２群は最も像面側に負レンズと正レン
ズより構成され全体として正の屈折力の接合レンズＡ
と、該接合レンズＡより物体側のレンズ中最も像面側の
レンズＢは像面側のレンズ面が像面側に凹面を向けた形
状であることを特徴としている。

【００１５】請求項２の発明は請求項１の発明におい
て、前記第２群中の接合レンズＡの焦点距離をｆｃ、前
記第２群の焦点距離をｆ２、前記接合レンズＡの物体側
のレンズ面の曲率半径をＲａ、前記レンズＢの像面側の
レンズ面の曲率半径をＲｂとしたとき、 ０．５＜ｆｃ／ｆ２＜２．０ ０．５＜（Ｒａ＋Ｒｂ）／（Ｒａ−Ｒｂ）＜２．５ の条件式を満足することを特徴としている。

【００１６】請求項３の発明は請求項２の発明におい
て、前記第２群は物体側より順に物体側に凸面を向けた
正レンズ、像面側に凹面を向けた負レンズ、そして接合
レンズを有することを特徴としている。

【００１７】請求項４の発明のズームレンズは、物体側
より順に負の屈折力の第１群、正の屈折力の第２群、そ
して正の屈折力の第３群を有し、広角端から望遠端への
変倍時に第１群と第２群との間隔は縮まり、第２群と第
３群との間隔は広がるズームレンズにおいて、該第１群
は像面側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズ、物体
側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズを有し、該第
２群は両レンズ面が凹面の負レンズと、該負レンズより
物体側に配置され、物体側に凸面を向けた正レンズ、さ
らに該負レンズより像面側に配置され負レンズと正レン
ズより構成され、全体として正の屈折力の接合レンズを
有することを特徴としている。

【００１８】請求項５の発明は請求項４の発明におい
て、前記第２群中の負レンズの焦点距離をｆｎ、前記第
２群の焦点距離をｆ２、前記第２群中の最も物体側に配
置され物体側に凸面を向けた正レンズの物体側のレンズ
面の曲率半径をＲｃ、像面側のレンズ面の曲率半径をＲ
ｄとしたとき、 ０．３＜｜ｆｎ｜／ｆ２＜２．０ ０＜（Ｒｄ＋Ｒｃ）／（Ｒｄ−Ｒｃ）＜２．５ の条件式を満足することを特徴としている。

【００１９】請求項６の発明は請求項３又は５の発明に
おいて、前記第３群は正レンズ１枚、もしくは正レンズ
と負レンズで構成され全体として正の接合レンズで構成
されることを特徴としている。

【００２０】請求項７の発明は請求項３又は５の発明に
おいて、前記第１群中の負レンズの中の少なくとも１つ
のレンズ面は非球面であり、該非球面は光軸から周辺に
向かってしだいに発散作用が弱まる形状であることを特
徴としている。

【００２１】請求項８の発明は請求項３又は５の発明に
おいて、前記第２群中の正レンズ中の少なくとも１つの
レンズ面は非球面であり、該非球面は光軸から周辺に向
かってしだいに収斂作用が弱まる形状であることを特徴
としている。

【００２２】請求項９の発明は請求項３又は５の発明に
おいて、前記第３群は正レンズを有し、該正レンズの少
なくとも１つのレンズ面は非球面であり、該非球面は光
軸から周辺に向かってしだいに収斂作用が弱まる形状で
あることを特徴としている。

【００２３】請求項１０の発明は請求項３又は５の発明
において、前記第３群は変倍に際して移動することを特
徴としている。

【００２４】請求項１１の発明のズームレンズは、物体
側より順に負の屈折力の第１群、正の屈折力の第２群、
そして正の屈折力の第３群を有し、広角端から望遠端へ
の変倍時に第１群と第２群との間隔は縮まり、第２群と
第３群との間隔は広がるズームレンズにおいて、第１群
は像面側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズ、物体
側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズを有し、該第
２群は物体側より順に１つ又は２つの正レンズと、両レ
ンズ面が凹面の負レンズＢ、そして負レンズと正レンズ
との接合レンズＡとを有し、前記第２群中の接合レンズ
Ａの焦点距離をｆｃ、前記第２群の焦点距離をｆ２、前
記接合レンズＡの物体側のレンズ面の曲率半径をＲａ、
前記レンズＢの像側面の曲率半径をＲｂ、前記第２群中
のレンズＢの焦点距離をｆｎ、前記第２群中の最も物体
側に配置され物体側に凸面を向けた正レンズの物体側面
の曲率半径をＲｃ、像面側のレンズ面の曲率半径をＲｄ
としたとき、 ０．５＜ｆｃ／ｆ２＜２．０ ０．５＜（Ｒａ＋Ｒｂ）／（Ｒａ−Ｒｂ）＜２．５ ０．３＜｜ｆｎ｜／ｆ２＜２．０ ０＜（Ｒｄ＋Ｒｃ）／（Ｒｄ−Ｒｃ）＜２．５ の条件式を満足するよう構成されたことを特徴としてい
る。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１は本発明の後述する数値実施
例１のレンズ断面図である。図２〜図４は本発明の数値
実施例の広角端，中間，望遠端の収差図である。

【００２６】図５は本発明の後述する数値実施例２のレ
ンズ断面図である。図６〜図８は本発明の数値実施例の
広角端，中間，望遠端の収差図である。

【００２７】図９は本発明の後述する数値実施例３のレ
ンズ断面図である。図１０〜図１２は本発明の数値実施
例の広角端，中間，望遠端の収差図である。

【００２８】図１３は本発明の後述する数値実施例４の
レンズ断面図である。図１４〜図１６は本発明の数値実
施例の広角端，中間，望遠端の収差図である。

【００２９】図１７は本発明の後述する数値実施例５の
レンズ断面図である。図１８〜図２０は本発明の数値実
施例の広角端，中間，望遠端の収差図である。

【００３０】レンズ断面図においてＬ１は負の屈折力の
第１群（第１レンズ群）、Ｌ２は正の屈折力の第２群
（第２レンズ群）、Ｌ３は正の屈折力の第３群（第３レ
ンズ群）、ＳＰは開口絞り、ＩＰは像面である。Ｇはフ
ィルターや色分解プリズム等のガラスブロックである。

【００３１】本発明のズームレンズの基本構成は、負の
屈折力の第１群と正の屈折力の第２群とで所謂広角ショ
ートズーム系を構成しており、正の屈折力の第２群の移
動により変倍を行い、負の屈折力の第１群を往復移動に
よって変倍に伴う像点の移動を補正している。正の屈折
力の第３群はズーミング中固定の場合、変倍には寄与し
ないが、撮像素子の小型化に伴う撮影レンズの屈折力の
増大を分担し、第１，第２群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群を構成する各
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正の屈折力の第
３群を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。また、第３群がズーミング中移動する場合は、
第３群に入射する軸外光線の光軸の高さをコントロール
できるため、軸外諸収差に対する補正能力が高まり、変
倍全域に渡ってさらに良好な性能を実現している。

【００３２】また、絞りＳＰを第２群内の物体側に置
き、広角側での入射瞳と第１群との距離を縮めること
で、第１群を構成するレンズの外径の増大をおさえると
ともに、正の屈折力の第２群の物体側に配置した絞りを
挟んで第１群と第３群とで軸外の諸収差を打ち消すこと
で構成レンズ枚数を増やさずに良好な光学性能を得てい
る。

【００３３】本発明は前述の基本構成の基で、 (1-1)第１発明は、該第１群は像面側に凹面を向けたメ
ニスカス状の負レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカ
ス状の正レンズを有し、該第２群は最も像面側に負レン
ズと正レンズより構成され全体として正の屈折力の接合
レンズＡと、該接合レンズＡより物体側のレンズ中最も
像面側のレンズＢは像面側のレンズ面が像面側に凹面を
向けた形状であることを特徴としている。

【００３４】尚、第１発明において更に好ましくは次の
条件のうち少なくとも１つを満足させるのが良い。

【００３５】(ア-1)前記第２群中の接合レンズＡの焦点
距離をｆｃ、前記第２群の焦点距離をｆ２、前記接合レ
ンズＡの物体側のレンズ面の曲率半径をＲａ、前記レン
ズＢの像面側のレンズ面の曲率半径をＲｂとしたとき、 ０．５＜ｆｃ／ｆ２＜２．０…（１） ０．５＜（Ｒａ＋Ｒｂ）／（Ｒａ−Ｒｂ）＜２．５…（２） の条件式を満足することである。

【００３６】(ア-2)前記第２群は物体側より順に物体側
に凸面を向けた正レンズ、像面側に凹面を向けた負レン
ズ、そして接合レンズを有することである。

【００３７】(1-2)第２発明は、該第１群は像面側に凹
面を向けたメニスカス状の負レンズ、物体側に凸面を向
けたメニスカス状の正レンズを有し、該第２群は両レン
ズ面が凹面の負レンズと、該負レンズより物体側に配置
され、物体側に凸面を向けた正レンズ、さらに該負レン
ズより像面側に配置され負レンズと正レンズより構成さ
れ、全体として正の屈折力の接合レンズを有することを
特徴としている。

【００３８】尚、第２発明において更に好ましくは次の
条件のうちの少なくとも１つを満足させるのが良い。

【００３９】(イ-1)前記第２群中の負レンズの焦点距離
をｆｎ、前記第２群の焦点距離をｆ２、前記第２群中の
最も物体側に配置され物体側に凸面を向けた正レンズの
物体側のレンズ面の曲率半径をＲｃ、像面側のレンズ面
の曲率半径をＲｄとしたとき、 ０．３＜｜ｆｎ｜／ｆ２＜２．０…（３） ０＜（Ｒｄ＋Ｒｃ）／（Ｒｄ−Ｒｃ）＜２．５…（４） の条件式を満足することである。

【００４０】(イ-2)前記第３群は正レンズ１枚、もしく
は正レンズと負レンズで構成され全体として正の接合レ
ンズで構成されることである。

【００４１】(1-3)第１群は像面側に凹面を向けたメニ
スカス状の負レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス
状の正レンズを有し、該第２群は物体側より順に１つ又
は２つの正レンズと、両レンズ面が凹面の負レンズＢ、
そして負レンズと正レンズとの接合レンズＡとを有し、
前記第２群中の接合レンズＡの焦点距離をｆｃ、前記第
２群の焦点距離をｆ２、前記接合レンズＡの物体側のレ
ンズ面の曲率半径をＲａ、前記レンズＢの像側面の曲率
半径をＲｂ、前記第２群中のレンズＢの焦点距離をｆ
ｎ、前記第２群中の最も物体側に配置され物体側に凸面
を向けた正レンズの物体側面の曲率半径をＲｃ、像面側
のレンズ面の曲率半径をＲｄとしたとき、 ０．５＜ｆｃ／ｆ２＜２．０…（１） ０．５＜（Ｒａ＋Ｒｂ）／（Ｒａ−Ｒｂ）＜２．５…（２） ０．３＜｜ｆｎ｜／ｆ２＜２．０…（３） ０＜（Ｒｄ＋Ｒｃ）／（Ｒｄ−Ｒｃ）＜２．５…（４） の条件式を満足するよう構成されたことである。

【００４２】次に各発明の特徴について説明する。尚、
第１，第２，第３発明を総称して「本発明」ともいう。

【００４３】本発明のズームレンズは、負の屈折力の第
１群を物体側から順に物体側に凸面を向けたメニスカス
状の負レンズと物体側に凸面を向けたメニスカス状の正
レンズの２つのレンズより構成し、または第１群を２枚
の像側に凹面を向けた凹レンズ（負レンズ）１１、凹レ
ンズ１２、そして物体側に凸面を向けた凸レンズ（正レ
ンズ）１３の３枚で構成している。また、正の屈折力の
第２群を物体側から順に物体側に凸面を向けた凸レンズ
２１、両レンズ面が凹面の凹レンズ２２、負レンズと正
レンズより成る接合レンズ２３の３群４枚構成で構成
し、または、第２群を物体側より順に２つの正レンズ、
両レンズ面が凹面の負レンズ２２、負レンズと正レンズ
より成る接合レンズ２３の４群５枚で構成している。

【００４４】正の屈折力の第３群を凸レンズ１枚または
正レンズと負レンズとの接合レンズで構成している。こ
のように各群を所望の屈折力配置を収差補正とを両立す
る構成とすることにより、良好な性能を保ちつつ、レン
ズ系のコンパクト化を達成している。

【００４５】負の屈折力の第１群は、軸外主光線を絞り
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やすい。そこで、通常
の広角レンズと同様に最も物体側のレンズ径の増大が抑
えられる凹−凸の構成とした上で、主に負の屈折力を分
担している２つの負レンズ１１，１２で屈折力の分担を
図っている。第１群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絞
り中心を中心とする同心球面に近い形状をとっている。
すなわち、負レンズ１１，１２は像面に凹面を向けたメ
ニスカス形状とし、正レンズ１３は物体側に凸面を向け
たメニスカス形状としている。

【００４６】正の屈折力の第２群は、両レンズ面が凹面
の凹レンズ２２の前後に正レンズを配置し、屈折力配置
上において対称的な構成としている。これは、変倍中大
きく移動する群であることから、製造誤差による群相互
の偏心等による製造劣化を未然に防ぐため、群単体で球
面収差、コマ収差等をある程度取り除いたものとするた
めである。

【００４７】第２群中のもっとも物体側の凸レンズ２１
は第１群を射出した軸外主光線が大きく屈折して軸外諸
収差が発生しないよう物体側に凸の形状にしている。ま
た、第１群を発散状態で射出した軸上光束に対して球面
収差の発生量を抑えるためにも凸レンズ２１は物体側に
凸の形状としている。

【００４８】さらに、凹レンズ２２は物体側と像面とも
に凹面とし、前後の凸レンズ２１と正の接合レンズ２３
とともに負の空気レンズを形成し、大口径比化に伴って
発生する球面収差と、コマ収差の補正を良好に行ってい
る。

【００４９】さらに凹レンズ２２の像面側に接合レンズ
２３を配置して色収差を良好に補正している。本発明の
ズームレンズの構成では第１群にて軸外光束が屈曲する
高さは広角端で高く、望遠端で低くなるため、変倍に伴
う倍率色収差の変動は特に第１群にて発生する。そこ
で、第１群の屈折力配置および硝材選択は特に倍率色収
差の変動が最小となるように構成している。第１群をコ
ンパクトにするために前述のように凹−凸の構成とし
て、構成枚数を２から３枚程度とした場合、第１群内に
て軸上色収差の変動成分が残存しやすい。そこで第２群
内に接合レンズを用いることで軸上色収差を良好に補正
している。

【００５０】また、少しでも倍率色収差の補正を第２群
内にも分担させるには接合レンズを絞りより離れた位置
に配置するのが効果的であるため、本発明では凹レンズ
２２の像側に配置している。

【００５１】正の屈折力の第３群は、物体側に凸面を設
けた形状の凸レンズより構成し、または正レンズと負レ
ンズとの接合レンズより構成し、像側がテレセントリッ
ク系となるようにしている。また、フィールドレンズと
しての役割も有するようにしている。

【００５２】また、各レンズ群を少ない枚数で構成しつ
つ、更なる光学性能の向上を達成するため、本実施例で
は非球面を効果的に導入している。

【００５３】図１に示す数値実施例１においては、第１
群を構成する凹レンズ１１の像側面を周辺で発散作用が
弱くなる形状の非球面とし、特に広角側での像面彎曲、
非点収差および歪曲収差の補正を行い変倍に伴う収差変
動を低減している。

【００５４】また、第２群を構成する凸レンズ２１の物
体側のレンズ面を周辺で収斂作用が弱くなる非球面とし
ており、大口径化で顕著になる球面収差の補正を効果的
におこなっている。

【００５５】また、第３群を構成する凸レンズ３１の物
体側のレンズ面を周辺で収斂作用が弱くなる非球面とし
ており、変倍全域での像面彎曲、非点収差、歪曲収差の
補正を効果的におこなっている。

【００５６】本実施例のズームレンズを用いて近距離物
体を撮影する場合には、第１群を物体側へ移動すること
で良好な性能を得られるが、第３群を物体側に移動する
リアフォーカス式を用いても良い。これによれば、フォ
ーカシングによる前玉径の増大が防げる、また、最短撮
像距離が短縮でき、フォーカス群が軽量化できるといっ
たメリットが得られる。

【００５７】次に前述の各条件式の技術的意味について
説明する。

【００５８】条件式（１）は第２群の接合レンズの屈折
力を規定している式である。本発明の第２群は前述にあ
るように、正，負，正の屈折力の対称型な屈折力配置と
している。上記接合レンズの屈折力は第２群の像側の正
の屈折力を担っており、第２群の屈折力と比してある範
囲内にあるのが好ましい。

【００５９】条件式（１）の上限を越えて接合レンズの
屈折力が弱まると、第２群に必要な収斂作用をもたせる
には第２群中の物体側の正レンズの屈折力を強めなけれ
ばならず、過度の球面収差が発生し非球面を用いても補
正不足となるため良くない。また、物体側の正レンズの
屈折力を強めない場合は第２群の屈折力自体が弱まるた
め、変倍のための移動量が大きくなり、レンズ全長、前
玉径の増大を招きコンパクトなズームレンズが構成でき
なくなるためよくない。

【００６０】また、条件式（１）の下限を超えて接合レ
ンズの屈折力が強まると、第２群内のペッツバール和が
正方向に大きくなり、アンダーの像面彎曲が発生するた
め良くない。また、軸上色収差を補正するために接合レ
ンズ面の曲率をきつくしなければならず、接合レンズを
構成する正レンズのコバ厚を確保するために中心肉厚が
大きくなりコンパクト化の点で良くない。

【００６１】条件式（２）は第２群の像側に配置された
接合レンズとその直前の凹レンズとで構成される負の屈
折力の空気レンズの形状因子を規定している式である。

【００６２】第２群中の絞りを物体側に配置すると第２
群の物体側の正レンズの物体側のレンズ面と凹レンズの
物体側のレンズ面とで同符合のコマ収差が発生する。こ
れに対して空気レンズの物体側のレンズ面はこれらとは
異符号のコマ収差が、像側のレンズ面は同符合のコマ収
差が発生するため、空気レンズの物体側のレンズ面を像
側に凹面を向けた状態で曲率をある程度きつくし、これ
とは反対に空気レンズの像側のレンズ面は比較的緩い曲
率とするとコマ収差に対して補正効果がある。尚、形状
因子が１より大きいとメニスカス形状、１より小さいと
両凸レンズであり、像側のレンズ面の曲率半径は１より
大きくなるにつれ像側に曲率中心を持ちながら小さくな
り、反対に１より小さくなるにつれ物体側に曲率中心を
持ちながら曲率が小さくなる。

【００６３】条件式（２）の上限を超えて空気レンズの
メニスカスの度合いが強まると空気レンズの像側のレン
ズ面の曲率が強くなりすぎ、空気レンズのコマ収差の補
正能力が弱まる。結果として第２群はコマ収差が補正不
足となるため良くない。

【００６４】空気レンズの形状因子が１より小さくなる
と空気レンズの像側のレンズ面は物体側に曲率中心を持
つため、空気レンズは両凸形状となる。これに伴い像側
の接合レンズはメニスカス形状となる。接合レンズが条
件式（１）を満足する屈折力を有するためには接合レン
ズの像側のレンズ面の曲率がきつくなってしまう。条件
式（２）の下限値を超えると、結果的に接合レンズの像
側のレンズ面の曲率がきつくなりすぎ、アンダーの球面
収差が発生し非球面を用いても補正不足となるため良く
ない。

【００６５】条件式（３）は第２群の両レンズ面が凹面
の負レンズの屈折力を規定している式である。

【００６６】条件式（３）の上限を超えて屈折力が弱ま
ると第２群内のペッツバール和が正方向に大きくなりア
ンダーの像面彎曲が発生するため良くない。また、フィ
ルター群を配置するための十分なバックフォーカスが得
られない。更に、射出瞳を像面から十分遠ざけることが
できないといった問題が発生する。

【００６７】条件式（３）の下限を超えて屈折力が強ま
ると球面収差が補正過剰となる、オーバーの像面彎曲が
発生する、バックフォーカスが長くなりすぎコンパクト
化が困難となるため良くない。

【００６８】条件式（４）は第２群中の物体側の正レン
ズの形状因子を規定した式である。

【００６９】条件式（４）の上限を超え、像側のレンズ
面の曲率が像側に曲率中心を有しながら状態できつくな
ると、特にコマ収差の発生が顕著になり、非球面を用い
ても補正困難となるため良くない。

【００７０】条件式（４）の下限を超え、像側のレンズ
面の曲率が物体側に曲率中心を有しながらきつくなると
軸上ランド光線の像側面への入射角がきつくなりすぎア
ンダーの球面収差が発生するため良くない。

【００７１】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、Ｒ
ｉは第ｉ面の曲率半径、Ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との
間のレンズ肉厚又は空気間隔、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，Ｆ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、 ｘ＝Ｒ｛１−（１−ｈ²／Ｒ²）^1/2｝＋Ｂｈ⁴＋Ｃｈ⁶＋
Ｄｈ⁸＋Ｅｈ¹⁰＋Ｆｈ¹²で表される。但しＲは曲率半径
である。「ｅ−０Ｘ」は「１０^-X」を意味している。ま
た、前述の各条件式と数値実施例における諸数値との関
係を表１に示す。

【００７２】［数値実施例１］本数値実施例の断面図を
図１に、広角端，中間位置，望遠端での収差図を図２，
３，４に示す。

【００７３】本実施例は物体側から順に正の屈折力の第
１群、負の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群で構成
され、広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１群
は像側に凸状の往復運動、第２群は物体側へ移動、第３
群は像側へ移動する。以下レンズデータを示す。

【００７４】

【外１】

【００７５】［数値実施例２］本実施例の断面図を図５
に、広角端，中間位置，望遠端での収差図を図６，７，
８に示す。

【００７６】本実施例は物体側から順に正の屈折力の第
１群、負の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群で構成
され、広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１群
は像側に凸状の往復運動、第２群は物体側へ移動、第３
群は像側へ移動する。以下レンズデータを示す。

【００７７】

【外２】

【００７８】［数値実施例３］本実施例の断面図を図９
に、広角端，中間位置，望遠端での収差図を図１０，１
１，１２に示す。

【００７９】本実施例は物体側から順に正の屈折力の第
１群、負の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群で構成
され、広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１群
は像側に凸状の往復運動、第２群は物体側へ移動、第３
群は像側へ移動する。

【００８０】本実施例が数値実施例１と異なるのは、第
１群の構成枚数を２枚とした点である。本実施例では像
側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズと、物体側に
凸面を向けたメニスカス状の正レンズで構成されてお
り、数値実施例１の２枚の凹レンズを１枚で構成してい
る。これにより、レンズ枚数が削減されコストダウンに
つながる、前玉が軽量化されるといったメリットがあ
る。以下レンズデータを示す。

【００８１】

【外３】

【００８２】［数値実施例４］本実施例の断面図を図１
３に、広角端，中間位置，望遠端での収差図を図１４，
１５，１６に示す。

【００８３】本実施例は物体側から順に正の屈折力の第
１群、負の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群で構成
され、広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１群
は像側に凸状の往復運動、第２群は物体側へ移動、第３
群は像側へ移動する。

【００８４】本実施例が数値実施例１と異なるのは、第
２群の構成枚数４群５枚とした点である。本実施例の第
２群は物体側より順に、物体側に凸面を向けたメニスカ
ス状の正レンズ、両レンズ面が凸面の凸レンズ、両レン
ズ面が凹面の凹レンズ、凹レンズと凸レンズで構成され
全体として正の接合レンズで構成されており、数値実施
例１の物体側の正レンズ１枚を２枚で構成している。こ
れにより、第１群を発散状態で発した軸上光束を収斂さ
せる作用をレンズ２枚で分担させることができるため、
球面収差の発生を低減でき、より大口径な撮影レンズを
構成できるというメリットがある。以下レンズデータを
示す。

【００８５】

【外４】

【００８６】［数値実施例５］本実施例の断面図を図１
７に、広角端，中間位置，望遠端での収差図を図１８，
１９，２０に示す。

【００８７】本実施例は物体側から順に正の屈折力の第
１群、負の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群で構成
され、広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１群
は像側に凸状の往復運動、第２群は物体側へ移動、第３
群は固定である。

【００８８】本実施例が数値実施例１と異なるのは、第
３群の構成枚数を１群２枚とした点である。本実施例の
第３群は凹レンズと凸レンズで構成され全体として正の
接合レンズで構成されており、数値実施例１の単レンズ
１枚を接合で構成している。これにより、第３群にて特
に倍率色収差の補正が可能となる。倍率色収差は前述の
ように第１群にてズーム変動が大きいが、本実施例の場
合は返変動成分を第１群で補正し、絶対量を第３群にて
補正分担することができる。これにより、ズーム比を上
げた場合にも変倍全域に渡って倍率色収差が良好に補正
できるというメリットがある。

【００８９】また、変倍に際して第３群を固定としてい
る点が数値実施例１と異なる。第３群を固定とすること
により移動機構が必要なく、鏡筒構成が簡素化されると
いうメリットがある。以下レンズデータを示す。

【００９０】

【外５】

【００９１】以下、本発明の実施例における各条件式の
値を示す。

【００９２】

【表１】

【００９３】

【発明の効果】本発明によれば、固体撮像素子を用いた
撮影系に好適な、構成レンズ枚数の少ない、コンパクト
で、小径化を達成した高変倍比で、特に色収差が良好に
補正され、優れた光学性能を有するズームレンズを達成
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の数値実施例１のレンズ断面図

【図２】本発明の数値実施例１の広角端の収差図

【図３】本発明の数値実施例１の中間の収差図

【図４】本発明の数値実施例１の望遠端の収差図

【図５】本発明の数値実施例２のレンズ断面図

【図６】本発明の数値実施例２の広角端の収差図

【図７】本発明の数値実施例２の中間の収差図

【図８】本発明の数値実施例２の望遠端の収差図

【図９】本発明の数値実施例３のレンズ断面図

【図１０】本発明の数値実施例３の広角端の収差図

【図１１】本発明の数値実施例３の中間の収差図

【図１２】本発明の数値実施例３の望遠端の収差図

【図１３】本発明の数値実施例４のレンズ断面図

【図１４】本発明の数値実施例４の広角端の収差図

【図１５】本発明の数値実施例４の中間の収差図

【図１６】本発明の数値実施例４の望遠端の収差図

【図１７】本発明の数値実施例５のレンズ断面図

【図１８】本発明の数値実施例５の広角端の収差図

【図１９】本発明の数値実施例５の中間の収差図

【図２０】本発明の数値実施例５の望遠端の収差図

【符号の説明】 Ｌ１ 第１群 Ｌ２ 第２群 Ｌ３ 第３群 ＳＰ 絞り ＩＰ 像面 ｄ ｄ線 ｇ ｇ線 Ｓ サジタル像面 Ｍ メリディオナル像面

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H087 KA02 KA03 MA12 MA14 NA02 PA06 PA07 PA08 PA18 PA19 PB07 PB08 PB09 QA02 QA07 QA17 QA21 QA22 QA25 QA34 QA37 QA41 QA45 QA46 RA05 RA12 RA36 RA41 RA43 SA14 SA16 SA19 SA62 SA63 SA64 SB03 SB04 SB15 SB16 SB22 SB23

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体側より順に負の屈折力の第１群、正
   の屈折力の第２群、そして正の屈折力の第３群を有し、
   広角端から望遠端への変倍時に第１群と第２群との間隔
   が縮まり、第２群と第３群との間隔が広がるズームレン
   ズにおいて、該第１群は像面側に凹面を向けたメニスカ
   ス状の負レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス状の
   正レンズを有し、該第２群は最も像面側に負レンズと正
   レンズより構成され全体として正の屈折力の接合レンズ
   Ａと、該接合レンズＡより物体側のレンズ中最も像面側
   のレンズＢは像面側のレンズ面が像面側に凹面を向けた
   形状であることを特徴とするズームレンズ。
2. 【請求項２】 前記第２群中の接合レンズＡの焦点距離
   をｆｃ、前記第２群の焦点距離をｆ２、前記接合レンズ
   Ａの物体側のレンズ面の曲率半径をＲａ、前記レンズＢ
   の像面側のレンズ面の曲率半径をＲｂとしたとき、 ０．５＜ｆｃ／ｆ２＜２．０ ０．５＜（Ｒａ＋Ｒｂ）／（Ｒａ−Ｒｂ）＜２．５ の条件式を満足することを特徴とする請求項１記載のズ
   ームレンズ。
3. 【請求項３】 前記第２群は物体側より順に物体側に凸
   面を向けた正レンズ、像面側に凹面を向けた負レンズ、
   そして接合レンズを有することを特徴とする請求項２記
   載のズームレンズ。
4. 【請求項４】 物体側より順に負の屈折力の第１群、正
   の屈折力の第２群、そして正の屈折力の第３群を有し、
   広角端から望遠端への変倍時に第１群と第２群との間隔
   は縮まり、第２群と第３群との間隔は広がるズームレン
   ズにおいて、該第１群は像面側に凹面を向けたメニスカ
   ス状の負レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス状の
   正レンズを有し、該第２群は両レンズ面が凹面の負レン
   ズと、該負レンズより物体側に配置され、物体側に凸面
   を向けた正レンズ、さらに該負レンズより像面側に配置
   され負レンズと正レンズより構成され、全体として正の
   屈折力の接合レンズを有することを特徴とするズームレ
   ンズ。
5. 【請求項５】 前記第２群中の負レンズの焦点距離をｆ
   ｎ、前記第２群の焦点距離をｆ２、前記第２群中の最も
   物体側に配置され物体側に凸面を向けた正レンズの物体
   側のレンズ面の曲率半径をＲｃ、像面側のレンズ面の曲
   率半径をＲｄとしたとき、 ０．３＜｜ｆｎ｜／ｆ２＜２．０ ０＜（Ｒｄ＋Ｒｃ）／（Ｒｄ−Ｒｃ）＜２．５ の条件式を満足することを特徴とする請求項４記載のズ
   ームレンズ。
6. 【請求項６】 前記第３群は正レンズ１枚、もしくは正
   レンズと負レンズで構成され全体として正の接合レンズ
   で構成されることを特徴とする請求項３又は５記載のズ
   ームレンズ。
7. 【請求項７】 前記第１群中の負レンズの中の少なくと
   も１つのレンズ面は非球面であり、該非球面は光軸から
   周辺に向かってしだいに発散作用が弱まる形状であるこ
   とを特徴とする請求項３又は５記載のズームレンズ。
8. 【請求項８】 前記第２群中の正レンズ中の少なくとも
   １つのレンズ面は非球面であり、該非球面は光軸から周
   辺に向かってしだいに収斂作用が弱まる形状であること
   を特徴とする請求項３又は５記載のズームレンズ。
9. 【請求項９】 前記第３群は正レンズを有し、該正レン
   ズの少なくとも１つのレンズ面は非球面であり、該非球
   面は光軸から周辺に向かってしだいに収斂作用が弱まる
   形状であることを特徴とする請求項３又は５記載のズー
   ムレンズ。
10. 【請求項１０】 前記第３群は変倍に際して移動するこ
    とを特徴とする請求項３または５記載のズームレンズ。
11. 【請求項１１】 物体側より順に負の屈折力の第１群、
    正の屈折力の第２群、そして正の屈折力の第３群を有
    し、広角端から望遠端への変倍時に第１群と第２群との
    間隔は縮まり、第２群と第３群との間隔は広がるズーム
    レンズにおいて、第１群は像面側に凹面を向けたメニス
    カス状の負レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス状
    の正レンズを有し、該第２群は物体側より順に１つ又は
    ２つの正レンズと、両レンズ面が凹面の負レンズＢ、そ
    して負レンズと正レンズとの接合レンズＡとを有し、前
    記第２群中の接合レンズＡの焦点距離をｆｃ、前記第２
    群の焦点距離をｆ２、前記接合レンズＡの物体側のレン
    ズ面の曲率半径をＲａ、前記レンズＢの像側面の曲率半
    径をＲｂ、前記第２群中のレンズＢの焦点距離をｆｎ、
    前記第２群中の最も物体側に配置され物体側に凸面を向
    けた正レンズの物体側面の曲率半径をＲｃ、像面側のレ
    ンズ面の曲率半径をＲｄとしたとき、 ０．５＜ｆｃ／ｆ２＜２．０ ０．５＜（Ｒａ＋Ｒｂ）／（Ｒａ−Ｒｂ）＜２．５ ０．３＜｜ｆｎ｜／ｆ２＜２．０ ０＜（Ｒｄ＋Ｒｃ）／（Ｒｄ−Ｒｃ）＜２．５ の条件式を満足するよう構成されたことを特徴とするズ
    ームレンズ。