JP2003057547A - ズームレンズ及びそれを有する光学機器 - 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群よりなるズームレンズ及
びそれを有する光学機器を得ること。 【解決手段】 物体側より順に、負の屈折力の第１レン
ズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、そして正の
屈折力の第３レンズ群Ｌ３を有し、各レンズ群の間隔を
変化させて変倍を行うズームレンズにおいて、第１レン
ズ群Ｌ２は１枚の負レンズと１枚の正レンズを有し、第
２レンズ群Ｌ２は、物体側より順に、正レンズと負レン
ズを接合した全体として正の屈折力の接合レンズ、負レ
ンズ、正レンズを有し、第３レンズ群Ｌ３は１枚の正レ
ンズを有するように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は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ズー
ムレンズ及びそれを有する光学機器に関するものであ
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広い画角を
包含した大口径比のズームレンズが求められている。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
群を移動する事で変倍を行い、負の屈折力の第１群を移
動する事で変倍に伴う像点位置の補正を行っている。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、
ズーム倍率は２倍程度である。

【０００４】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フィルム写真用のカメラに設計され
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画角の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７−２６１０８３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。

【０００７】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、レンズ全長が長くな
る傾向があった。

【０００８】さらに近年、カメラのコンパクト化とズー
ムレンズの高変倍化を両立する為に、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（カメラ前面）からのレンズ系の突出量を少なくし
た所謂沈胴ズームレンズが広く用いられているが、上記
従来例の様に各レンズ群の構成レンズ枚数が多く、結果
的に各レンズ群の光軸上の長さが長くなる場合や、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
が大きく、レンズ全長が長くなる場合においては、所望
の沈胴長が達成出来ない場合がある。

【０００９】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群の最も物体側に凸
レンズ（正レンズ）が配置されており、特に広画角化し
た場合、レンズ外径が増大する傾向があった。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が複雑化する傾向があった。

【００１０】また、米国特許第４９９９００７号には、
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が開示され
ている。

【００１１】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
なってしまう傾向があった。

【００１２】この他、広画角のズームレンズに対する広
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。

【００１３】本発明は構成レンズ枚数の少ない、コンパ
クトで、優れた光学性能を有するズームレンズ及びそれ
を有する光学機器の提供を目的とする。

【００１４】この他本発明は、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、
高変倍比で、優れた光学性能を有するズームレンズ及び
それを有する光学機器の提供を目的とする。

【００１５】

【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レンズ群、
正の屈折力の第２レンズ群、そして正の屈折力の第３レ
ンズ群を有し、各レンズ群の間隔を変化させて変倍を行
うズームレンズにおいて、該第１レンズ群は負レンズと
正レンズを有し、該第２レンズ群は物体側より順に、正
レンズと負レンズを接合した全体として正の屈折力の接
合レンズと負レンズと正レンズを有し、該第３レンズ群
は１枚の正レンズを有する事を特徴としている。

【００１６】請求項２の発明は請求項１の発明において
前記第１レンズ群は、物体側より順に、負レンズと正レ
ンズより成る事を特徴としている。

【００１７】請求項３の発明は請求項２の発明において
前記第１レンズ群中の負レンズの材質の屈折率をｎｄ１
１、アッベ数をνｄ１１とするとき、 ｎｄ１１＞１．７０ νｄ１１＞３５．０ なる条件を満足する事を特徴としている。

【００１８】請求項４の発明は請求項１，２又は３の発
明において前記第２レンズ群中の最も物体側に配置した
正レンズの材質の屈折率をｎｄ２１、アッベ数をνｄ２
１とするとき、 ｎｄ２１＞１．７０ νｄ２１＞３５．０ なる条件を満足する事を特徴としている。

【００１９】請求項５の発明は請求項１〜４のいずれか
１項の発明において前記第２レンズ群の接合レンズは、
物体側に凸面を向けた正レンズと像側に凹面を向けた負
レンズより成り、該正レンズの物体側のレンズ面は非球
面であり、該正レンズの物体側のレンズ面の近軸曲率半
径をＲ２１、該負レンズの像側のレンズ面の曲率半径を
Ｒ２３とするとき、 −０．１＜（Ｒ２１−Ｒ２３）／（Ｒ２１＋Ｒ２３）＜
０．１ なる条件を満足する事を特徴としている。

【００２０】請求項６の発明は請求項１〜５のいずれか
１項の発明において前記第２レンズ群は物体側より順
に、物体側に凸面を向けた正レンズと像側に凹面を向け
た負レンズを接合した接合レンズと、物体側に凸面を向
けたメニスカス状の負レンズと、両レンズ面が凸面の正
レンズより成る事を特徴としている。

【００２１】請求項７の発明は請求項１〜６のいずれか
１項の発明において前記第３レンズ群は単一の正レンズ
より成る事を特徴としている。

【００２２】請求項８の発明は請求項１〜７のいずれか
１項の発明において広角端から望遠端への変倍動作に際
して、前記第１レンズ群は像側に凸状の一部の軌跡で移
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レンズ群は物体側へ移動した後像側に移動する事を
特徴としている。

【００２３】請求項９の発明は請求項１〜８のいずれか
１項の発明において広角端から望遠端への変倍に際し
て、広角端を基準にしたときの前記第３レンズ群の望遠
端への移動量をＸ３とするとき、 ０．１＜｜Ｘ１／Ｘ３｜＜７．０ なる条件を満足する事を特徴としている。

【００２４】請求項１０の発明は請求項１〜９のいずれ
か１項の発明において望遠端において、前記第１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から像
面までの距離をＤＬ、前記第１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から、該第１レンズ群の
最も像側に配置されたレンズの像側頂点までの距離をＤ
Ｌ１、前記第２レンズ群の最も物体側に配置されたレン
ズの物体側頂点から、該第２レンズ群の最も像側に配置
されたレンズの像側頂点までの距離をＤＬ２、前記第３
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
から、該第３レンズ群の最も像側に配置されたレンズの
像側頂点までの距離をＤＬ３とするとき、 ０．２５＜（ＤＬ１＋ＤＬ２＋ＤＬ３）／ＤＬ＜０．５ なる条件を満足する事を特徴としている。

【００２５】請求項１１の発明は請求項１〜１０のいず
れか１項の発明において前記第２レンズ群を構成する各
レンズの光軸上の厚みの合計をΣＤ２、該第２レンズ群
中の各レンズ間の空気間隔の合計をΣＡ２とするとき、 ０．０５＜ΣＡ２／ΣＤ２＜０．３ なる条件を満足する事を特徴としている。

【００２６】請求項１２の発明は請求項１〜１１のいず
れか１項の発明において前記第１レンズ群と前記第２レ
ンズ群は各々非球面を有する事を特徴としている。

【００２７】請求項１３の発明は請求項１〜１２のいず
れか１項の発明において前記第３レンズ群を構成する正
レンズは非球面を有する事を特徴としている。

【００２８】請求項１４の発明は請求項１〜１３のいず
れか１項の発明において前記第３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
事を特徴としている。

【００２９】請求項１５の発明は請求項１又は３から１
４のいずれか１項の発明において前記第１レンズ群は、
２つの負レンズと１つの正レンズから成る事を特徴とす
るズームレンズ。

【００３０】請求項１６の発明は請求項１から１５の発
明において撮像素子上に像を形成するための光学系であ
る事を特徴としている。

【００３１】請求項１７の発明のカメラは、請求項１か
ら１６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撮像素子を有してい
ることを特徴としている。

【００３２】

【発明の実施の形態】図１は本発明の後述する実施形態
１のズームレンズの広角端のレンズ断面図である。図２
〜図４は本発明の実施形態１のズームレンズの広角端、
中間のズーム位置、望遠端の収差図である。

【００３３】図５は本発明の後述する実施形態２のズー
ムレンズの広角端のレンズ断面図である。図６〜図８は
本発明の実施形態２のズームレンズの広角端、中間のズ
ーム位置、望遠端の収差図である。

【００３４】図９は本発明の後述する実施形態３のズー
ムレンズのレンズ断面図である。図１０〜図１２は本発
明の実施形態３のズームレンズの広角端、中間のズーム
位置、望遠端の収差図である。

【００３５】レンズ断面図においてＬ１は負の屈折力の
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、ＩＰは
像面である。Ｇはフィルターや色分解プリズム等に相当
するガラスブロックである。

【００３６】各実施形態のズームレンズは、物体側より
順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第
２レンズ群Ｌ２、そして正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３
の３つのレンズ群を有しており、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状の軌跡
の一部を移動、第２レンズ群が物体側に移動し、第３レ
ンズ群は一旦物体側に移動した後像側に移動している。

【００３７】各実施形態のズームレンズでは、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Ｌ
１の略往復移動及び第３レンズ群の一旦物体側へ移動し
た後の像側方向への凸状の移動によって変倍に伴う像点
の移動を補正している。

【００３８】第３レンズ群Ｌ３は、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
力を減らす事で特に第１レンズ群Ｌ１を構成するレンズ
での収差の発生を抑え良好な光学性能を達成する為に用
いている。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事で達成して
いる。

【００３９】また、絞りＳＰを第２レンズ群Ｌ２の最も
物体側に置き、広角側での入射瞳と第１レンズ群Ｌ１と
の距離を縮める事で第１レンズ群Ｌ１を構成するレンズ
の外径の増大を抑えると共に、第２レンズ群Ｌ２の物体
側に配置した絞りを挟んで第１レンズ群Ｌ１と第３レン
ズ群Ｌ３とで軸外の諸収差を打ち消す事で構成レンズ枚
数を増やさずに良好な光学性能を得ている。

【００４０】各実施形態のズームレンズは、第１レンズ
群Ｌ１が少なくとも１枚の負レンズと１枚の正レンズを
有し、第２レンズ群Ｌ２が、物体側より順に、正レンズ
と負レンズを接合した全体として正の屈折力の接合レン
ズ、負レンズ、そして正レンズを有し、第３レンズ群が
少なくとも１枚の正レンズを有している。

【００４１】次に各実施形態の具体的なレンズ構成につ
いて説明する。

【００４２】図１、図５の実施形態１、２のズームレン
ズは、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１を、物体側から順
に、像側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズ１１、
物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズ１２の２
枚のレンズで構成している。そして、正の屈折力の第２
レンズ群Ｌ２を、物体側から順に、像側に凹面を向けた
メニスカス状の正レンズ２１、物体側に凸面を向けたメ
ニスカス状の負レンズ２２、物体側に凸面を向けたメニ
スカス状の負レンズ２３、両レンズ面が凸面の正レンズ
２４の４枚のレンズで構成し、正レンズ２１と負レンズ
２２とを接合レンズとしている。又、正の屈折力の第３
レンズ群Ｌ３を両レンズ面が凸面の正レンズ３１で構成
している。

【００４３】図９の実施形態３のズームレンズは、負の
屈折力の第１レンズ群Ｌ１を、物体側から順に、像側に
凹面を向けたメニスカス状の負レンズ１１、同じく像面
側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズ１２、そして
物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズ１３の３
枚のレンズで構成している。そして正の屈折力の第２レ
ンズ群Ｌ２を、物体側から順に、像側に凹面を向けたメ
ニスカス状の正レンズ２１、物体側に凸面を向けたメニ
スカス状の負レンズ２２、物体側に凸面を向けたメニス
カス状の負レンズ２３、両レンズ面が凸面の正レンズ２
４の４枚のレンズで構成し、正レンズ２１と負レンズ２
２とを接合レンズとしている。又、正の屈折力の第３レ
ンズ群Ｌ３を両レンズ面が凸面の正レンズ３１で構成し
ている。

【００４４】以上のように、各実施形態のズームレンズ
においては、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事により、良好な性能を
保ちつつ、レンズ系全体のコンパクト化を達成してい
る。

【００４５】次に各実施形態全体にわたる一般的な特徴
について説明する。

【００４６】第１レンズ群Ｌ１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易い。

【００４７】各実施形態のうち実施形態１，２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構成としている。

【００４８】そして必要に応じてメニスカス状の負レン
ズ１１の像側のレンズ面をレンズ周辺で負の屈折力が弱
くなる形状の非球面とする事により、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レンズ群を構成し、レンズ全体のコンパ
クト化に寄与している。

【００４９】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
抑えるために絞りと光軸が交差する点を中心とする同心
球面に近い形状をとっている。

【００５０】次に第２レンズ群Ｌ２は、そのレンズ群中
の最も物体側に物体側に、像面側に比べて強い凸面を向
けた正レンズ２１を配置し、第１レンズ群を射出した軸
外主光線の屈折角を少なくし、軸外諸収差の発生が少な
いレンズ形状としている。

【００５１】また、正レンズ２１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。

【００５２】又、各実施形態においては、正レンズ２１
の物体側のレンズ面をレンズ周辺で正の屈折力が弱くな
る形状の非球面とするのが良い。これによれば、球面収
差、コマ収差を良好に補正するのが容易となる。

【００５３】次に、正レンズ２１の像面側に配置された
負レンズ２２には像側に凹面をもたせ、それに続く像側
の負レンズ２３の物体側のレンズ面を凸面とにより負の
空気レンズを形成し、大口径比化に伴って発生する球面
収差の補正を行っている。

【００５４】さらに各実施形態においては、ＣＣＤ等の
固体撮像素子の高画素化及びセルピッチの微細化に伴っ
て要求される、色収差量の縮小化に対応する為に、第２
レンズ群の物体側に接合レンズを配置する事により、軸
上色収差及び倍率色収差を良好に補正している。

【００５５】また、正レンズ２１と負レンズ２２を接合
した全体として正の屈折力を有する接合レンズと、負レ
ンズ２３と、正レンズ２４の４つのレンズより構成して
いる。この構成による利点は、所謂トリプレットタイプ
における負レンズ成分の屈折力を２成分に分離し、トリ
プレットタイプの様な単一の負レンズ成分による収差補
正方法に対して収差補正上の自由度を増やす事で、負レ
ンズ成分のガラス厚を増大させる事により補正していた
軸外フレアの補正や、負レンズ成分の前後に設けた２つ
の負の空気レンズによる球面収差補正を行う必要が無く
なり、トリプレットタイプに比較して第２レンズ群Ｌ２
の光軸上の厚みを小さくする事が可能となり、光学全長
の短縮及び沈胴時のレンズ全長短縮に寄与している。

【００５６】次に第３レンズ群Ｌ３は、物体側に凸面を
設けた形状の正レンズ３１より構成し、像側テレセント
リックにするためのフィールドレンズとしての役割をも
有している。各実施形態のうち実施形態２〜３では正レ
ンズ３１の物体側のレンズ面にレンズ周辺で正の屈折力
が弱くなる形状の非球面を設けており、ズーム全域での
軸外諸収差の補正に寄与している。

【００５７】いま、バックフォーカスをｓｋ'、第３レ
ンズ群の焦点距離をｆ３、第３レンズ群の結像倍率をβ
３とすると、 ｓｋ'＝ｆ３（１−β３） の関係が成り立っている。

【００５８】但し、 ０＜β３＜１．０ である。

【００５９】ここで、広角端から望遠端への変倍に際し
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'が減少する事になり、第３レンズ群Ｌ３の結像
倍率β３は望遠側で増大する。

【００６０】すると、結果的に第３レンズ群Ｌ３で変倍
を分担できて第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。

【００６１】各実施形態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事で良好な性能を得られる
が、さらに望ましくは、第３レンズ群Ｌ３を物体側に移
動させるようにしても良い。

【００６２】これは、最も物体側に配置した第１レンズ
群Ｌ１をフォーカシングさせた場合に生じる、前玉径の
増大、レンズ重量が最も重い第１レンズ群Ｌ１を移動さ
せる事によるアクチュエーターの負荷の増大を防ぎ、さ
らに第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事が可能とな
り、メカ構造の簡素化及び精度向上を達成できるためで
ある。

【００６３】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変倍に際して第３
レンズ群Ｌ３を像側に移動する事により、フォーカシン
グ移動量の大きい望遠端を像面側に配置する事が出来る
為、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の全ての移動量を最小とする事が可能とな
り、レンズ系のコンパクト化を達成している。

【００６４】尚、各実施形態のズームレンズは、良好な
る光学性能を得るため、又レンズ系全体の小型化を図る
ために次に示す諸条件を満足している。本発明のズーム
レンズにおいて、これらの諸条件の少なくとも１つを満
足することにより、それぞれの条件式を満足することに
よる光学性能の向上、又はレンズ系全体の小型化といっ
た効果が得られる。

【００６５】（ア−１）第２レンズ群Ｌ２中の最も物体
側に配置した正レンズ２１の材質の屈折率及びアッベ数
を各々ｎｄ２１，νｄ２１とするとき、以下の条件を満
足することである。

【００６６】ｎｄ２１＞１．７０ ‥‥‥（１） νｄ２１＞３５．０ ‥‥‥（２） 条件式（１）の下限値を超えるとペッツバール和が負の
方向に増大し像面湾曲補正が困難となる。

【００６７】また条件式（２）の下限値を超えると望遠
端での軸上色収差補正が困難となり好ましくない。

【００６８】条件式（１）、（２）は更に好ましくは次
の如く設定するのが良い。

【００６９】ｎｄ２１＞１．７２ ‥‥‥（１ａ） νｄ２１＞３８ ‥‥‥（２ａ） （ア−２）光学系の全長の短縮及び沈胴時のレンズ全長
短縮の為に、以下の条件を満足させるのが良い。

【００７０】 ０．１＜｜Ｘ１／Ｘ３｜＜７．０ ‥‥‥（３） ここで、Ｘ１は、広角端から望遠端への変倍に際して、
第１レンズ群Ｌ１の広角端を基準としたときの像面方向
への最大移動量、（ここで像面側への移動を正符号、物
体側を負符号とする。以下同様。）Ｘ３は、無限遠物体
に合焦時において、第３レンズ群Ｌ３の広角端を基準に
したときの望遠端への移動量である。

【００７１】条件式（３）の上限値を超えると、第３レ
ンズ群Ｌ３の光軸上の移動量が増大し、第３レンズ群Ｌ
３を移動させる為のモーターシャフト長が長く必要とな
り、沈胴全長を短くする事が難しくなり好ましくない。

【００７２】条件式（３）の下限値を超えると、変倍に
伴う第１レンズ群Ｌ１の像側に向けた凸の軌跡の移動条
件がきつくなり、第１レンズ群Ｌ１の広角端から望遠端
に至るカム軌跡の角度が大きくなる為、これも沈胴全長
を長くする要因となる為好ましくない。

【００７３】条件式（３）は更に好ましくは次の如く設
定するのが良い。

【００７４】 ０．１５＜｜Ｘ１／Ｘ３｜＜５ ‥‥‥（３ａ） （ア−３）光学系の全長の短縮及び沈胴時のレンズ全長
短縮の為には以下の条件を満足するのが良い。

【００７５】 ０．２５＜（ＤＬ１＋ＤＬ２＋ＤＬ３）／ＤＬ＜０．５ …（４） ここで、ＤＬは望遠端における第１レンズ群Ｌ１の最も
物体側に配置されたレンズの物体側頂点から像面までの
距離（最終レンズ面から像面までの間にフィルター等の
平行平面板があるときは、それを空気換算長とした長
さ）、ＤＬ１は第１レンズ群Ｌ１の最も物体側に配置さ
れたレンズの物体側頂点から、第１レンズ群Ｌ１の最も
像側に配置されたレンズの像側項点までの距離、ＤＬ２
は第２レンズ群Ｌ２の最も物体側に配置されたレンズの
物体側頂点から、第２レンズ群Ｌ２の最も像側に配置さ
れたレンズの像側頂点までの距離、ＤＬ３は第３レンズ
群Ｌ３の最も物体側に配置されたレンズの物体側頂点か
ら、第３レンズ群Ｌ３の最も像側に配置されたレンズの
像側頂点までの距離である。

【００７６】条件式（４）の上限値を超えると、望遠端
での光学全長は短くなるが各レンズ群の光軸上の長さの
合計が大きくなる為、沈胴全長が長くなり好ましくな
い。

【００７７】条件式（４）の下限値を超えると、各レン
ズ群の光軸上の長さの合計が小さくなるが、望遠端での
光学全長が長く、必然的に各レンズ群の光軸上の移動量
が増大する為、各レンズ群を移動させる為のカム環等の
長さが長くなり、結果的に沈胴全長が短くならず好まし
くない。

【００７８】条件式（４）は更に好ましくは次の如く設
定するのが良い。

【００７９】 ０．２８＜（ＤＬ１＋ＤＬ２＋ＤＬ３）／ＤＬ＜０．４８ …（４ａ） （ア−４）第２レンズ群を構成するレンズの光軸上の厚
みの合計をＤ２、第２レンズ群中の各レンズ間の空気間
隔の合計をＡ２とするとき、 ０．０５＜Ａ２／Ｄ２＜０．３ ‥‥‥（５） なる条件を満足する事が良い。これによれば、コンパク
ト化と良好な結像性能の達成を両立できる。

【００８０】条件式（５）の上限値を超えると、第２レ
ンズ群の光軸上の長さが長くなりコンパクト化が達成困
難となり好ましくない。

【００８１】条件式（５）の下限値を超えると、空気レ
ンズのパワーが小さくなり球面収差補正が困難となり好
ましくない。

【００８２】条件式（５）は更に好ましくは次の如く設
定するのが良い。

【００８３】 ０．１＜Ａ２／Ｄ２＜０．２ ‥‥‥（５ａ） （ア−５）第１レンズ群を２枚のレンズ構成とした際
の、第１レンズ群Ｌ１中の負レンズの材質の屈折率をｎ
ｄ１１、アッベ数をνｄ１１とした時に、以下の条件を
満足するのが好ましい。

【００８４】ｎｄ１１＞１．７０ ‥‥‥（６） νｄ１１＞３５．０ ‥‥‥（７） 条件式（６）の上限値を超えると、第１レンズ群Ｌ１の
ペッツバール和が正の方向に増大し、像面湾曲補正が困
難となる。

【００８５】また、条件式（７）の上限値を超えると、
特に広角端での倍率色収差補正が困難となり好ましくな
い。

【００８６】条件式（６）、（７）は更に好ましくは次
の如く設定するのが良い。

【００８７】ｎｄ１１＞１．７５ ‥‥‥（６ａ） νｄ１１＞３８ ‥‥‥（７ａ） （ア−６）第２レンズ群Ｌ２の最も物体側に配置した接
合レンズを以下の条件を満足する形状とするのが良い。

【００８８】 −０．１＜（Ｒ２１−Ｒ２３）／（Ｒ２１＋Ｒ２３）＜０．１ ‥‥‥（８） ここで、Ｒ２１は正レンズ２１の物体側のレンズ面の近
軸曲率半径、Ｒ２３は負レンズ２２の像側のレンズ面の
曲率半径である。

【００８９】条件式（８）の上限値を超えると第２レン
ズ群Ｌ２のペッツバール和が負の方向に増大し、像面湾
曲補正が困難となる。

【００９０】条件式（８）の下限値を超えると、球面収
差・コマ収差の補正困難となり好ましくない。

【００９１】条件式（８）は更に好ましくは次の如く設
定するのが良い。

【００９２】 −０．０８＜（Ｒ２１−Ｒ２３）／（Ｒ２１＋Ｒ２３）＜０．０９ ‥‥‥（８ａ） 次に、本発明の各実施形態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。

【００９３】また、最も像側の２面はフエースプレート
等に相当する平行平面板である。ｆは焦点距離、ｆｎｏ
はＦナンバー、ωは半画角である。また、ｋは離心率、
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＝（ｈ²／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋ｋ）（ｈ／
Ｒ）²｝^1/2］＋Ｂｈ⁴＋Ｃｈ⁶＋Ｄｈ⁸＋Ｅｈ¹⁰＋Ｆｈ¹² で表される。但しＲは曲率半径である。「Ｄ−Ｘ」は
「１０^-X」を意味している。

【００９４】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。

【００９５】

【外１】

【００９６】数値実施例１は変倍比２．９倍、開口比
２．８〜４．８程度のズームレンズである。

【００９７】

【外２】

【００９８】数値実施例２は変倍比２倍、開口比２．８
〜４．０程度のズームレンズである。

【００９９】本実施形態においては、広角端から望遠端
へのズーミングに際して、第１レンズ群は像側に凸状の
軌跡で往復移動、第２レンズ群は物体側に移動、第３レ
ンズ群は像側に移動している。

【０１００】

【外３】

【０１０１】数値実施例３は変倍比２倍、開口比２．９
〜４．０程度のズームレンズである。

【０１０２】本実施形態においては、広角端から望遠端
へのズーミングに際して、第１レンズ群は像側に凸状の
軌跡で往復移動、第２レンズ群は物体側に移動、第３レ
ンズ群は像側に移動している。

【０１０３】

【表１】

【０１０４】以上説明した各実地形態のズームレンズに
よれば、 ・広角端の画角を大きくしながら、高性能、コンパクト
化を図れる。

【０１０５】・特に広角側での非点収差や歪曲収差を良
好に補正することができる。

【０１０６】・最小のレンズ構成を取りつつ、移動する
レンズ群の収差分担を減らし、製造誤差によるレンズ群
相互の偏心等での性能劣化を少なくし、製造の容易なも
のとすることができる。

【０１０７】・感度の低い高画素撮像素子に好適な大口
径比化を図ることができる。

【０１０８】・構成レンズ枚数を最小としながら、固体
撮像素子を用いた撮影系に好適な良好な像側テレセント
リック結像とすることができる。

【０１０９】・沈胴ズームレンズに要求される各レンズ
群の光軸上の長さや各レンズ群のズーミング及びフォー
カシングによる光軸上の移動量を短くすることができ
る。

【０１１０】・広角端のみならずズーム全域で歪曲収差
を良好に補正することができる。

【０１１１】・像側テレセントリック結像の変倍による
変動を小さくすることができる。

【０１１２】・テレセントリック結像を保ったまま変倍
レンズ群の移動量を減らし、さらなる小型化を達成する
ことができる。

【０１１３】・近距離物体へのフォーカシング機構を簡
素化することができる。 といった種々の効果を得ることができる。 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（注：ＤＳＣ用レンズですので、変更しま
す。）（光学機器）の実施形態を図１３を用いて説明す
る。

【０１１４】図１３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たストロボ、２３は外
部式ファインダー、２４はシャッターボタンである。

【０１１５】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光学機器を実現している。

【０１１６】以上説明したように、ズームレンズを構成
する各要素を適切に設定する事により、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、特に色収差を良好に補正した優れた光学
性能を有するズームレンズ及びそれを有する光学機器が
達成出来る。

【０１１７】この他、各レンズ群中に効果的に非球面を
導入する事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
行えるズームレンズ及びそれを有する光学機器を達成す
ることができる。

【０１１８】

【発明の効果】本発明によれば構成レンズ枚数の少な
い、コンパクトで、優れた光学性能を有するズームレン
ズ及びそれを有する光学機器を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 数値実施例１の広角端のレンズ断面図

【図２】 数値実施例１の広角端の収差図

【図３】 数値実施例１の中間のズーム位置の収差図

【図４】 数値実施例１の望遠端の収差図

【図５】 数値実施例２の広角端のレンズ断面図

【図６】 数値実施例２の広角端の収差図

【図７】 数値実施例２の中間のズーム位置の収差図

【図８】 数値実施例２の望遠端の収差図

【図９】 数値実施例３の広角端のレンズ断面図

【図１０】 数値実施例３の広角端の収差図

【図１１】 数値実施例３の中間のズーム位置の収差図

【図１２】 数値実施例３の望遠端の収差図

【図１３】 本発明の光学機器の要部概略図

【符号の説明】

Ｌ１ 第１群 Ｌ２ 第２群 Ｌ３ 第３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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H087 KA02 KA03 MA14 PA06 PA07 PA18 PB07 PB08 QA02 QA07 QA17 QA21 QA22 QA25 QA34 QA41 QA46 RA05 RA12 RA36 RA42 SA14 SA16 SA19 SA62 SA63 SA64 SB03 SB04 SB15 SB22 2H101 BB07 5C022 AA00 AB21 AB66 AC54

Claims (17)

【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レン
   ズ群、正の屈折力の第２レンズ群、そして正の屈折力の
   第３レンズ群を有し、各レンズ群の間隔を変化させて変
   倍を行うズームレンズにおいて、該第１レンズ群は負レ
   ンズと正レンズを有し、該第２レンズ群は、物体側より
   順に、正レンズと負レンズを接合した全体として正の屈
   折力の接合レンズ、負レンズ、正レンズを有し、該第３
   レンズ群は正レンズを有する事を特徴とするズームレン
   ズ。
2. 【請求項２】 前記第１レンズ群は、物体側より順に、
   負レンズ、正レンズより成る事を特徴とする請求項１の
   ズームレンズ。
3. 【請求項３】 前記第１レンズ群中の負レンズの材質の
   屈折率をｎｄ１１、アッベ数をνｄ１１とするとき、 ｎｄ１１＞１．７０ νｄ１１＞３５．０ なる条件を満足する事を特徴とする請求項２のズームレ
   ンズ。
4. 【請求項４】 前記第２レンズ群中の最も物体側に配置
   した正レンズの材質の屈折率をｎｄ２１、アッベ数をν
   ｄ２１とするとき、 ｎｄ２１＞１．７０ νｄ２１＞３５．０ なる条件を満足する事を特徴とする請求項１，２又は３
   のズームレンズ。
5. 【請求項５】 前記第２レンズ群の接合レンズは、物体
   側に凸面を向けた正レンズと像側に凹面を向けた負レン
   ズより成り、該正レンズの物体側のレンズ面は非球面で
   あり、該正レンズの物体側のレンズ面の近軸曲率半径を
   Ｒ２１、該負レンズの像側のレンズ面の曲率半径をＲ２
   ３とするとき、 −０．１＜（Ｒ２１−Ｒ２３）／（Ｒ２１＋Ｒ２３）＜
   ０．１ なる条件を満足する事を特徴とする請求項１〜４のいず
   れか１項のズームレンズ。
6. 【請求項６】 前記第２レンズ群は、物体側より順に、
   物体側に凸面を向けた正レンズと像側に凹面を向けた負
   レンズを接合した接合レンズ、物体側に凸面を向けたメ
   ニスカス状の負レンズ、両レンズ面が凸面の正レンズよ
   り成る事を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項のズ
   ームレンズ。
7. 【請求項７】 前記第３レンズ群は、単一の正レンズよ
   り成る事を特徴とする請求項１〜６のいずれか１項のズ
   ームレンズ。
8. 【請求項８】 広角端から望遠端への変倍に際し、前記
   第１レンズ群は像側に凸状の一部の軌跡で移動し、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
   群は物体側へ移動した後像側に移動する事を特徴とする
   請求項１〜７のいずれか１項のズームレンズ。
9. 【請求項９】 広角端から望遠端への変倍に際して、広
   角端を基準にしたときの前記第１レンズ群の像面方向へ
   の最大移動量をＸ１、広角端を基準にしたときの前記第
   ３レンズ群の望遠端への移動量をＸ３とするとき、 ０．１＜｜Ｘ１／Ｘ３｜＜７．０ なる条件を満足する事を特徴とする請求項１〜８のいず
   れか１項のズームレンズ。
10. 【請求項１０】 望遠端において、前記第１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から像面ま
    での距離をＤＬ、前記第１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から該第１レンズ群の最も像
    側に配置されたレンズの像側頂点までの距離をＤＬ１、
    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
    体側頂点から該第２レンズ群の最も像側に配置されたレ
    ンズの像側頂点までの距離をＤＬ２、前記第３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から該第
    ３レンズ群の最も像側に配置されたレンズの像側頂点ま
    での距離をＤＬ３とするとき、 ０．２５＜（ＤＬ１＋ＤＬ２＋ＤＬ３）／ＤＬ＜０．５ なる条件を満足する事を特徴とする請求項１〜９のいず
    れか１項のズームレンズ。
11. 【請求項１１】 前記第２レンズ群を構成する各レンズ
    の光軸上の厚みの合計をΣＤ２、該第２レンズ群中の各
    レンズ間の空気間隔の合計をΣＡ２とするとき、 ０．０５＜ΣＡ２／ΣＤ２＜０．３ なる条件を満足する事を特徴とする請求項１〜１０のい
    ずれか１項のズームレンズ。
12. 【請求項１２】 前記第１レンズ群と前記第２レンズ群
    は各々非球面を有する事を特徴とする請求項１〜１１の
    いずれか１項のズームレンズ。
13. 【請求項１３】 前記第３レンズ群を構成する正レンズ
    は非球面を有する事を特徴とする請求項１〜１２のいず
    れか１項のズームレンズ。
14. 【請求項１４】 前記第３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事を特
    徴とする請求項１〜１３のいずれか１項のズームレン
    ズ。
15. 【請求項１５】 前記第１レンズ群は、２つの負レンズ
    と１つの正レンズから成る事を特徴とする請求項１又は
    ３から１４のいずれか１項のズームレンズ。
16. 【請求項１６】 撮像素子上に像を形成するための光学
    系である事を特徴とする請求項１から１５のいずれか１
    項のズームレンズ。
17. 【請求項１７】 請求項１から１６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
    受光する撮像素子を有していることを特徴とするカメ
    ラ。