JP2004004765A

JP2004004765A - ズームレンズ系

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Publication number: JP2004004765A
Application number: JP2003111307A
Authority: JP
Inventors: Masaru Eguchi; 江口　勝
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 2002-04-19
Filing date: 2003-04-16
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2023-04-16
Also published as: JP4189257B2

Abstract

【目的】テレフォトタイプの３群ズームレンズであって、ズーム比が２〜３倍程度の小型のデジタルカメラ用ズームレンズ系を得る。
【構成】物体側から順に、負、正、正の３群構成で、短焦点距離端から長焦点距離端へのズーミングに際し、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔は減少し、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔は増大するように移動し、次の条件式（１）ないし（３）を満足するズームレンズ系。
（１）０．４＜（ｆｗ・ｆｔ）^１／２／｜ｆ１｜＜０．８　（ｆ１＜０）
（２）０．７＜（ｆｗ・ｆｔ）^１／２／ｆ２＜１．４
（３）０．４＜（ｆｗ・ｆｔ）^１／２／ｆ３＜０．９
但し、
ｆｗ：短焦点距離端での全系焦点距離、
ｆｔ：長焦点距離端での全系焦点距離、
ｆｉ：第ｉレンズ群の焦点距離（ｉ＝１〜３）。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、主に電子スチルカメラ（デジタルカメラ）に用いられる、ズーム比（変倍比）２〜３倍程度で広角域（半画角３０°以上）を含むズームレンズ系に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
近年、デジタルカメラの小型化と高精細化のニーズが高まり、ＣＣＤ撮像素子の画素が微細化されている。そのためデジタルカメラの撮影レンズは、高解像度であることが要求される。さらにフィルター類を配置するために長いバックフォーカスも必要とされる。また、カラーＣＣＤ用の光学系は、シェーディングや色ずれ防止のために、レンズ最終面からの射出光が撮像面にできるだけ垂直に入射する、いわゆるテレセントリック性の良いことが求められる。
【０００３】
コンパクトタイプのデジカメ用小型ズームレンズ系として、ズーム比２〜３倍程度のものは、負レンズ先行型（ネガティブリード型）のレンズ系（テレフォトタイプ）が良く用いられる。これらのレンズ系では短焦点距離端の広角化とレンズ系の小型化、特に前玉（最も物体側のレンズ）の小径化ができるため、収納時にレンズ群の間隔を圧縮して収納するいわゆる沈胴ズーム用に適している。また、射出瞳位置を像面より十分遠方にする必要から、物体側から順に負正正の３成分からなるいわゆる３群ズームレンズ系がよく用いられる。このような３群ズームレンズ系は、例えば、特開平１０‐２１３７４５号公報、同１０‐１７０８２６号公報等で提案されている。
【０００４】
しかし、特開平１０‐２１３７４５号公報では、レンズ枚数を削減し小型化を図っているが、焦点距離に対して前玉径やレンズ全長が大きく、小型化が十分達成されているとは言えない。また、同１０‐１７０８２６号公報では、小型化を達成したテレセントリック光学系が提案されているが、構成枚数が７枚と多いため、レンズ系の沈胴収納長が長くなり、カメラが大型化してしまう問題がある。小型沈胴式カメラ用のズームレンズ系は、カメラ本体の小型化のために前玉径とレンズ全長が小さいことに加えて、各レンズ群の厚さも小さいことが求められている。一般的にレンズ系の小型化や群厚を小さくするために構成枚数を削減すると、収差補正の難易度が増す。小型化を図りながら全変倍範囲に渡り諸収差を良好に補正するためには、適切な各レンズ群の屈折力配置やレンズ構成が必要となる。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は、テレフォトタイプの３群ズームレンズ系であって、ズーム比が２〜３倍程度の広角域（半画角３０°以上）を含む小型のデジタルカメラ用ズームレンズ系を得ることを目的とする。また、本発明は、３群ズームレンズ系の２群レンズ中に両面非球面の正単レンズを含む構成において、該第２レンズ群の偏芯に起因する収差劣化の感度を低減することができるズームレンズ系を得ることを目的とする。
【０００６】
【発明の概要】
本発明のズームレンズ系は、その第一の態様によると、物体側から順に、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レンズ群とからなり、短焦点距離端から長焦点距離端へのズーミングに際し、前記第１レンズ群と第２レンズ群の間隔は減少し、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔は増大するように移動し、次の条件式（１）ないし（３）を満足することを特徴としている。
（１）０．４＜（ｆｗ・ｆｔ）^１／２／｜ｆ１｜＜０．８　（ｆ１＜０）
（２）０．７＜（ｆｗ・ｆｔ）^１／２／ｆ２＜１．４
（３）０．４＜（ｆｗ・ｆｔ）^１／２／ｆ３＜０．９
但し、
ｆｗ：短焦点距離端での全系焦点距離、
ｆｔ：長焦点距離端での全系焦点距離、
ｆｉ：第ｉレンズ群の焦点距離（ｉ＝１〜３）、
である。
【０００７】
第２レンズ群の最も像側のレンズは、像側に凹面を向けたレンズから構成するのが好ましく、さらに次の条件式（４）を満足させるのが好ましい。
（４）０．４＜｜Ｒｓ｜／ｆｗ＜０．８
但し、
Ｒｓ：上記像側に凹面を有するレンズの像側の面の曲率半径、
である。
【０００８】
各レンズ群の具体的な構成としては、第１レンズ群は、物体側から順に、負レンズ１枚と正レンズ１枚で構成し、第２レンズ群は、物体側から順に、正レンズ２枚と負レンズ１枚で構成し、第３レンズ群は正レンズ１枚で構成することができる。
【０００９】
あるいは、第２レンズ群については、上の３枚構成を正レンズ１枚と負レン　ズ１枚の２枚構成とすることも可能であるが、この構成では、次の条件式（５）を満足することが好ましい。
（５）νｓ＜２３
但し、
νｓ：第２レンズ群の像側のレンズのアッベ数、
である。
【００１０】
本発明によるズームレンズ系は、第二の態様では、物体側から順に、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レンズ群とからなり、短焦点距離端から長焦点距離端へのズーミングに際し、前記第１レンズ群と第２レンズ群の間隔は減少し、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔は増大するように移動し、前記第２レンズ群の最も像側のレンズは、像側に凹面を有するレンズであり、次の条件式（４）を満足することを特徴としている。
（４）０．４＜｜Ｒｓ｜／ｆｗ＜０．８
但し、
Ｒｓ：上記像側に凹面を有するレンズの像側の面の曲率半径、
である。
【００１１】
本発明によるズームレンズ系は、第三の態様では、物体側から順に、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レンズ群とからなり、短焦点距離端から長焦点距離端へのズーミングに際し、前記第１レンズ群と第２レンズ群の間隔は減少し、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔は増大するように移動し、第２レンズ群は、物体側から順に、正の単レンズと、負の単レンズまたは全体として負の接合レンズとから成り、前記正単レンズは両面とも非球面であり、次の条件式（６）と（７）を満足することを特徴としている。
（６）０．６＜｜ΔＩ_Ｒ１／Ｉ_Ｒ１｜＜１．４
（ΔＩ_Ｒ１／Ｉ_Ｒ１＜０）
（７）０．６＜｜ΔＩ_Ｒ２／Ｉ_Ｒ２｜＜１．４
（ΔＩ_Ｒ２／Ｉ_Ｒ２＜０）
但し、
ΔＩ_Ｒ１：長焦点距離端の焦点距離を１．０に換算したときの前記両面非球面正単レンズの物体側非球面による３次の球面収差係数の変化量、
Ｉ_Ｒ１：長焦点距離端の焦点距離を１．０に換算したときの前記両面非球面正単レンズの物体側近軸球面成分による３次の球面収差係数、
ΔＩ_Ｒ２：長焦点距離端の焦点距離を１．０に換算したときの前記両面非球面正単レンズの像側非球面による３次の球面収差係数の変化量、
Ｉ_Ｒ２：長焦点距離端の焦点距離を１．０に換算したときの前記両面非球面正単レンズの像側近軸球面成分による３次の球面収差係数。
である。
【００１２】
本発明によるズームレンズ系は、次の条件式（８）を満足することを特徴としている。
（８）０．３＜ＬＤ_２Ｇ／ＬＤ_{３Ｇ−ｉｍ}　＜１．２
但し、
ＬＤ_２Ｇ：第２レンズ群の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上の距離、
ＬＤ_{３Ｇ−ｉｍ}　：全ズーム域における第３レンズ群の最も物体側の面から像面までの光軸上の最小の距離、
である。
【００１３】
条件式（８）は、第三の態様においても、満足することが好ましい。
【００１４】
また、第三、第四の態様のいずれにおいても、第１レンズ群は、物体側から順に、負レンズ１枚と正レンズ１枚により構成し、最も像側のレンズは少なくとも片面を非球面とし、次の条件式（９）と（１０）を満足させることが好ましい。（９）０．５＜ＬＤ_１Ｇ／ｆｗ＜１．０
（１０）１．７５＜Ｎ_ａｓｐ（１Ｇ）
但し、
ＬＤ_１Ｇ：第１レンズ群の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上の距離、ｆｗ：短焦点距離端での全系の焦点距離、
Ｎ_ａｓｐ（１Ｇ）：第１レンズ群の最も像側の非球面レンズのｄ線に対する屈折率、
である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明のズームレンズ系は、図３７の簡易移動図に示すように、物体側から順に、負の第１レンズ群１０と、絞りＳと、正の第２レンズ群２０と、正の第３レンズ群３０とからなっている。この３群ズームレンズは、短焦点距離端（Ｗ）から長焦点距離端（Ｔ）へのズーミングに際し、前記第１レンズ群１０と第２レンズ群２０の間隔は減少し、第２レンズ群２０と第３レンズ群３０の間隔は増大するように移動する。絞りＳは、第２レンズ群２０と一緒に移動する。フォーカシングは第１レンズ群１０で行う。ＣＧは、撮像素子の前方に位置する赤外カットフィルタ等のカバーガラス（平行平面板）である。
【００１６】
条件式（１）は、中間焦点距離（（ｆｗ・ｆｔ）^１／２）に対する第１レンズ群の焦点距離の範囲を規定している。
条件式（１）の下限を超えると、第１レンズ群１０の負の屈折力が小さくなり、短焦点距離端でのバックフォーカスが不足する。また、広角化も困難となる。
条件式（１）の上限を超えて第１レンズ群１０の負の屈折力が大きくなると、各群の屈折力が強くなり、収差補正が困難となり、良好な結像性能が得られなくなる。また、バックフォーカスが長くなるため、レンズ全長の増大を招く。
【００１７】
条件式（２）は、中間焦点距離に対する第２レンズ群２０の焦点距離の範囲を規定している。正の第２レンズ群２０は、本ズームレンズ系の主な変倍作用を担っており、適切な屈折力を設定する必要がある。
条件式（２）の下限を超えて第２レンズ群２０の正の屈折力が小さくなると、３倍程度の変倍比を得るときの移動量が増えるため、長焦点距離端でのレンズ全長が長くなってしまう。
条件式（２）の上限を超えて第２レンズ群２０の正の屈折力が大きくなると、各群の屈折力が強くなり、収差補正が困難となり、良好な結像性能が得られなくなる。
【００１８】
条件式（３）は、中間焦点距離に対する第３レンズ群３０の焦点距離の範囲を規定している。正の第３レンズ群３０は、主に射出瞳位置を像面より遠くにしテレセントリック性を確保する役割を担っている。
条件式（３）の下限を超えると、第３レンズ群３０の正の屈折力が小さくなるため、短焦点距離端において射出瞳位置が像面に近づき、テレセントリック性が保てなくなる。
条件式（３）の上限を超えて第３レンズ群３０の正の屈折力が大きくなると、相対的に第２レンズ群２０の正の屈折力が小さくなるため、長焦点距離端でのレンズ全長が増大してしまう。また、長焦点距離端での像面湾曲収差と非点収差が悪化し、良好な結像性能が得られなくなる。
【００１９】
第２レンズ群２０の最も像側のレンズは、像側に凹面の強い発散作用を有するレンズから構成することが望ましく、この凹レンズは、条件式（４）を満足することが好ましい。
条件式（４）は、短焦点距離端の全系焦点距離に対する第２レンズ群２０の最も像側の凹面の曲率半径の範囲を規定したもので、短焦点距離端における、レンズ系の小型化とテレセントリック性の確保の両立を図るためのものである。
条件式（４）の下限を超えてこの面の曲率半径が小さくなると、レンズ全長は短くできるが、射出瞳位置が像面に近くなりすぎてしまい、テレセントリック性が失われる。
条件式（４）の上限を超えてこの面の曲率半径が大きくなると、テレセントリック性を保つために第２レンズ群２０と第３レンズ群３０の間隔が増大し、レンズ全長が増大してしまう。
【００２０】
沈胴収納時の長さを短くするためには、各レンズ群の構成枚数を減らす必要がある。具体的には、第１レンズ群１０を負正の２枚で構成し、主なる変倍作用を担う第２レンズ群２０は正レンズ２枚と負レンズ１枚で構成し、テレセントリック性を確保する役割の第３レンズ群３０は正レンズ１枚で構成することが可能である。
【００２１】
さらに、第１レンズ群中の正の屈折力の第２レンズは少なくとも１面を非球面とすると、短焦点距離端での歪曲収差やコマ収差・非点収差等の軸外収差を良好に補正することが可能となる。また上記非球面レンズは、ガラスまたはプラスチックで作製されるが、プラスチックレンズとするとコスト低減が可能となる。
【００２２】
さらに収納時の長さを短くするためには、上記第２レンズ群２０は、３枚構成に代えて、正負の２枚で構成することも可能である。この構成では、１枚の正レンズの屈折力が強くなるため、変倍に伴う球面収差等の収差変動を抑えるのが難しくなる。このとき、正レンズは少なくとも１面を非球面とすることが好ましく、両面を非球面とすると、変倍による変動する球面収差、コマ収差を小さくすることができる。さらに、条件式（５）を満足させることが好ましい。条件式（５）の下限を超えると、変倍に伴う軸上・倍率色収差の変動が大きくなり、良好な結像性能が保てなくなる。
【００２３】
第２レンズ群２０の最も物体側の正レンズは、非球面を設けるとさらに良好な結像性能となる。物体側面または像側面の少なくともいずれか一方を周辺に向かうに従って正の屈折力が弱くなる非球面にすることにより、全焦点距離範囲において球面収差の変動を小さくでき、また長焦点距離側でのコマ収差をさらに良好に補正することが可能となる。この非球面レンズはガラスまたはプラスチックのどちらでも作製可能であるが、屈折力が強いためにガラスレンズとすることが好ましい。
【００２４】
第２レンズ群２０の最も物体側の正レンズ２１は、両面非球面レンズとするのがより好ましい。すなわち、第２レンズ群２０は、物体側から順に、正の単レンズ２１と、負の単レンズまたは全体として負の接合レンズ（２２、２３）とから構成し、正単レンズ２１を両面とも非球面とする。そして、この両面非球面正単レンズに、条件式（６）と（７）を満足させる。
【００２５】
すなわち、条件式（６）と（７）は、正の屈折力を有する第２レンズ群の、その屈折力を負担する正の両面非球面レンズの偏芯に起因する収差劣化の感度を低減するための条件である。この条件を満たすことにより、両面非球面レンズを、球面による球面収差コントロール量と、非球面による球面収差コントロール量により、各面毎に球面収差を打ち消すような効果を有する形状にすることができる。
【００２６】
レンズ群の屈折力の多くを負担するレンズを両面非球面とし、非球面に単に光学系全系の収差補正のためだけでなく、偏芯による収差劣化を抑える効果を持たせるという思想は従来全く無い。
【００２７】
条件式（６）、（７）の上限あるいは下限を超えると、従来の光学系全系の収差を補正することを目的としていた非球面レンズ同様、設計上は光学系全系の球面収差は小さくすることが可能であるが、各面毎の球面収差コントロールのバランスが崩れるので、偏芯による収差劣化を抑えることが困難となり、機械精度で偏芯を小さく制御しなければならず、コストアップ要因となる。
【００２８】
また、第２レンズ群２０を、物体側から順に、正の単レンズ２１と、負の単レンズまたは全体として負の接合レンズ（２２、２３）とから構成し、正単レンズ２１を両面とも非球面とする場合には、条件式（６）、（７）に加えて、あるいは単独で、条件式（８）を満足させるのがよい。
【００２９】
条件式（８）は、ＬＤ_２Ｇ（第２レンズ群の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上の距離）と、ＬＤ_{３Ｇ−ｉｍ}（全ズーム域における第３レンズ群の物体側の面から像面までの光軸上の最小の距離）の比を規定する。収納長を短縮するため撮影時のレンズ群の位置関係を収納状態では崩す機構を採用するカメラでは、ズーミングに際して間隔が変化する箇所（レンズ群間）の空気間隔に比べ、ズーミングに際しても間隔が変化しない箇所（レンズ群内）の空気間隔は、僅かな間隔誤差が大きな収差変化をもたらすので、収納状態（非撮影状態）から撮影状態へ移行するとき、高い精度でレンズ位置を制御しなければならず、その機構を実現することが困難である。したがって、撮影状態において、群間の空気間隔は、収納状態においては比較的容易に短縮できるので、大きくても良いが、各レンズ厚および群内の空気間隔は、収納状態において短縮することが不可能または困難なので、できるだけ小さくすることが好ましい。
【００３０】
一方、本発明の対象とする物体側から負・正・正の３群構成のズームレンズ系をデジタルカメラ等の電子撮像素子に対して最適な光学系とする場合、像面に対してテレセントリック性をある程度確保するため、第３レンズ群の最も物体側の面と像面との間隔（ＬＤ_{３Ｇ−ｉｍ}）は原理的にあまり詰められない。また像面に近いレンズ群は外径が大きいため例えばレンズ収納時に光軸上から外して上下２段に収納するとカメラでは高さ方向の長さが大きくなってしまう問題が発生する。
【００３１】
そこで、第２レンズ群を正の単レンズ１枚と、負の単レンズまたは全体として負の接合レンズとから構成し、正単レンズは両面とも非球面で構成することにより、ＬＤ_２ＧをＬＤ_{３Ｇ−ｉｍ}に対してできるだけ短く、長くとも１．２倍程度に抑えることにより、収納長を短縮しながら、撮影状態においては第２レンズ群によって収差を十分補正することが可能となる。また比較的外径が小さいので、例えば上下２段に収納する場合カメラにおいても、高さ方向が大きくなるのを最小化できる。
【００３２】
条件式（８）の下限を越えると、第２レンズ群の枚数が事実上１ないし２枚に制限され、収差補正に必要なレンズ枚数を用いることが困難になる。もちろん非球面数を増やせば光学設計上は少ないレンズ枚数で収差補正が可能であるが、設計値を達成するには非常に高い加工精度が必要であり、量産には向かない。
【００３３】
条件式（８）の上限を越えると、逆に第２レンズ群のレンズ枚数を増加させることにより群内の収差補正は容易であるが、第２レンズ群のレンズ枚数が増え、非撮影時の空気間隔圧縮効果が期待できず、カメラを小型化できない。
【００３４】
収納長を短縮するためにはさらに第１レンズ群のレンズ枚数を収差補正に必要な最小限とすることが好ましい。少なくとも一面に非球面を導入して構成枚数を減らすことに加えて、さらに高屈折率硝種（１．７５以上、さらに好ましくは１．８以上）を用いることが好ましい。各面の曲率半径を大きくして１群の厚みと前玉径を小さくすることができる。
【００３５】
条件式（９）は第１レンズ群の最も物体側の面から像側の面までの距離を短焦点距離端での全系の焦点距離で規格化し、好ましい範囲を規定したものである。条件式（９）の下限を越えると、十分な収差補正をするにはレンズ枚数を減らして非球面数を増やす必要が生じる。しかし、光学設計上はともかく、光学系に多くの非球面を用いることは製造誤差感度が高くなり、実際上好ましい結果が得にくくなる。条件式（９）の上限を越えると収差補正は容易だが、充分な収納長の短縮ができない。
【００３６】
条件式（１０）は、第１レンズ群の最も像側のレンズを非球面レンズとする場合における該非球面レンズのｄ線に対する屈折率を規定したものである。条件式（１０）の下限を越えるとレンズの曲率半径が小さくなり、一面の非球面では第１レンズ群内の収差を補正しきれなくなる。
【００３７】
次に具体的な実施例を示す。諸収差図及び表中、球面収差で表される色収差（軸上色収差）図及び倍率色収差図中のｄ線、ｇ線、Ｃ線はそれぞれの波長に対する収差であり、Ｓはサジタル、Ｍはメリディオナル、ＦＮＯはＦナンバー、ｆは全系の焦点距離、Ｗは半画角（゜）、ｆＢはバックフォーカス、ｒは曲率半径、ｄはレンズ厚またはレンズ間隔、Ｎｄ　はｄ線の屈折率、νｄはアッベ数を示す。
実施例で最後の平行平面板（面番号１２及び１３）はカバーガラスやローパスフィルター等のフィルタ類を表しており、光学性能上は像側レンズと像面の間の任意の位置に配置できる。
また、回転対称非球面は次式で定義される。
ｘ＝ｃｙ２／［１＋［１−（１＋Ｋ）ｃ２ｙ２］１／２］＋Ａ４ｙ４＋Ａ６ｙ６＋Ａ８ｙ８＋Ａ１０ｙ１０＋Ａ１２ｙ１２・・・（但し、ｘは非球面形状、ｃは曲率、ｙは光軸からの高さ、Ｋは円錐係数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０・・・・・は各次数の非球面係数）
【００３８】
また、非球面係数と収差係数との間には、次の関係がある。
１．非球面形状を次式で定義する。
ｘ＝ｃｙ^２／［１＋［１−（１＋Ｋ）ｃ^２ｙ^２］^１／２］＋Ａ４ｙ^４＋Ａ６ｙ^６＋Ａ８ｙ^８＋Ａ１０ｙ^１０＋・・・
（但し、ｘ：非球面形状、ｃ：曲率、ｙ：光軸からの高さ、Ｋ：円錐係数）
２．この式において、収差係数を求めるため、Ｋ＝０　に変換する（Ｋ＝０　のときは、Ｂｉ＝Ａｉ）ため、
Ｂ４＝Ａ４＋Ｋｃ^３／８，
Ｂ６＝Ａ６＋（Ｋ^２＋２Ｋ）ｃ^５／１６，
Ｂ８＝Ａ８＋５（Ｋ^３＋３Ｋ^２＋３Ｋ）ｃ^７／１２８
Ｂ１０＝Ａ１０＋７（Ｋ^４＋４Ｋ^３＋６Ｋ^２＋４Ｋ）ｃ^９／２５６
とすると、
ｘ＝ｃｙ^２／［１＋［１−ｃ^２ｙ^２］^１／２］＋Ｂ４ｙ^４＋Ｂ６ｙ^６＋Ｂ８ｙ^８＋Ｂ１０ｙ^１０＋・・・
となる。
３．さらに、ｆ＝１．０　に変換するため、
Ｘ＝ｘ／ｆ，　Ｙ＝ｙ／ｆ，　Ｃ＝ｆ・ｃ，
α４＝ｆ^３Ｂ４，　α６＝ｆ^５Ｂ６，　α８＝ｆ^７Ｂ８，　α１０＝ｆ^９Ｂ１０
とすると、
Ｘ＝ＣＹ^２／［１＋［１−Ｃ^２Ｙ^２］^１／２］＋α４Ｙ^４＋α６Ｙ^６＋α８Ｙ^８＋α１０Ｙ^１０＋・・・
となる。
４．Φ＝８（Ｎ’−Ｎ）α４　で定義し、３次の収差係数を、
Ｉ　：　球面収差係数、
ＩＩ：　コマ収差係数、
ＩＩＩ：非点収差係数、
ＩＶ：　球欠像面湾曲係数、
Ｖ：歪曲収差係数、
とすると、各収差係数の４次の非球面係数（α４）の影響は、
ΔＩ＝ｈ^４Φ
ΔＩＩ＝ｈ^３ｋΦ
ΔＩＩＩ＝ｈ^２ｋ^２Φ
ΔＩＶ＝ｈ^２ｋ^２Φ
ΔＶ＝ｈｋ^３Φ
（但し、ｈ：近軸軸上光線の通る高さ、ｋ：瞳の中心を通る近軸軸外光線の高さＮ’：非球面の後側の屈折率、Ｎ：非球面の前側の屈折率）で与えられる。
【００３９】
［実施例１］
図１ないし図４は、本発明のズームレンズ系の実施例１を示す。図１はレンズ構成図であり、第１レンズ群１０は、物体側から順に、負レンズ１１と正レンズ１２とからなり、第２レンズ群２０は、物体側から順に、正レンズ２１と、正レンズ２２と負レンズ２３の貼合せレンズとからなり、第３レンズ群３０は、正の単レンズからなっている。ＣＧは、撮像素子の前に位置するカバーガラス（フィルター類）である。絞りは第５面の前方（物体側）０．７の位置に配置されていて、ズーミングに際し第２レンズ群２０と一体で移動する。図２、図３、図４はそれぞれ、このズームレンズ系の短焦点距離端、中間焦点距離、及び長焦点距離端における諸収差図、表１はその数値データである。
【００４０】
【表１】

【００４１】
［実施例２］
図５は、本発明のズームレンズ系の実施例２のレンズ構成図を示し、図６、図７、図８はそれぞれ、このズームレンズ系の短焦点距離端、中間焦点距離、及び長焦点距離端における諸収差図、表２はその数値データである。基本的なレンズ構成は、実施例１と同様である。絞りは第５面の前方（物体側）０．６７の位置に配置されていて、ズーミングに際し第２レンズ群２０と一体で移動する。
【００４２】
【表２】
Ｆ_ＮＯ．＝１：２．８‐３．２‐４．３　ｆ＝５．４０‐７．００‐１０．８０（ズーム比＝２．００）Ｗ＝３２．７‐２５．５‐１６．８

【００４３】
［実施例３］
図９は、本発明のズームレンズ系の実施例３のレンズ構成図を示し、図１０、図１１及び図１２は、それぞれ、このズームレンズ系の短焦点距離端、中間焦点距離、及び長焦点距離端における諸収差図、表３はその数値データである。基本的なレンズ構成は、第２レンズ群２０が、物体側から順に、正レンズ２１と、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズ２２との２枚構成である点を除き、実施例１と同様である。絞りは第５面の前方（物体側）０．７の位置に配置されていて、ズーミングに際し第２レンズ群と一体で移動する。
【００４４】
【表３】

【００４５】
［実施例４］
図１３は、本発明のズームレンズ系の実施例４のレンズ構成図を示し、図１４、図１５及び図１６は、それぞれ、このズームレンズ系の短焦点距離端、中間焦点距離、及び長焦点距離端における諸収差図、表４はその数値データである。基本的なレンズ構成は、実施例３と同様である。絞りは第５面の前方（物体側）０．７の位置に配置されていて、ズーミングに際し第２レンズ群２０と一体で移動する。
【００４６】
【表４】

【００４７】
［実施例５］
図１７は、本発明のズームレンズ系の実施例５のレンズ構成図を示し、図１８、図１９及び図２０は、それぞれ、このズームレンズ系の短焦点距離端、中間焦点距離、及び長焦点距離端における諸収差図、表５はその数値データである。基本的なレンズ構成は、実施例３と同様である。絞りは第５面の前方（物体側）０．６７の位置に配置されていて、ズーミングに際し第２レンズ群２０と一体で移動する。
【００４８】
【表５】

【００４９】
［実施例６］
図２１は、本発明のズームレンズ系の実施例６のレンズ構成図を示し、図２２、図２３及び図２４は、それぞれ、このズームレンズ系の短焦点距離端、中間焦点距離、及び長焦点距離端における諸収差図、表６はその数値データである。基本的なレンズ構成は、実施例１と同様である。絞りは第５面の前方（物体側）０．５０の位置に配置されていて、ズーミングに際し第２レンズ群２０と一体で移動する。
【００５０】
【表６】

【００５１】
［実施例７］
図２５は、本発明のズームレンズ系の実施例６のレンズ構成図を示し、図２６、図２７及び図２８は、それぞれ、このズームレンズ系の短焦点距離端、中間焦点距離、及び長焦点距離端における諸収差図、表７はその数値データである。基本的なレンズ構成は、実施例１と同様である。絞りは第５面の前方（物体側）０．５０の位置に配置されていて、ズーミングに際し第２レンズ群２０と一体で移動する。
【００５２】
【表７】

【００５３】
［実施例８］
図２９は、本発明のズームレンズ系の実施例６のレンズ構成図を示し、図３０、図３１及び図３２は、それぞれ、このズームレンズ系の短焦点距離端、中間焦点距離、及び長焦点距離端における諸収差図、表８はその数値データである。基本的なレンズ構成は、実施例１と同様である。絞りは第５面の前方（物体側）０．５０の位置に配置されていて、ズーミングに際し第２レンズ群２０と一体で移動する。
【００５４】
【表８】

【００５５】
［実施例９］
図３３は、本発明のズームレンズ系の実施例６のレンズ構成図を示し、図３４、図３５及び図３６は、それぞれ、このズームレンズ系の短焦点距離端、中間焦点距離、及び長焦点距離端における諸収差図、表９はその数値データである。基本的なレンズ構成は、実施例１と同様である。絞りは第５面の前方（物体側）０．５０の位置に配置されていて、ズーミングに際し第２レンズ群２０と一体で移動する。
【００５６】
【表９】

【００５７】
各実施例の各条件式に対する値を表１０に示す。
【表１０】

【００５８】
条件式（５）は、レンズ構成からして、第２レンズ群が２枚構成の実施例３、４、５のみが満足する（これ以外の実施例は対応レンズが存在しない）。
表１０から明らかなように、実施例１、２、４を除く全ての実施例は、条件式（１）ないし（１０）の全てを満足するグループであり、実施例３、５、６、７、８、９は、条件式（６）ないし（９）の全てを満足するグループである。これは、実施例１、２、４では、第２レンズ群の物体側の正レンズは両面非球面レンズではないことによる。
なお、各実施例においては、第３レンズ群３０は１枚のレンズからなるが、複数枚のレンズから構成することも可能である。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、テレフォトタイプの３群ズームレンズであって、ズーム比が２〜３倍程度の小型のデジタルカメラ用ズームレンズ系を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるズームレンズ系の実施例１のレンズ構成図である。
【図２】図１のレンズ構成の短焦点距離端における諸収差図である。
【図３】図１のレンズ構成の中間焦点距離における諸収差図である。
【図４】図１のレンズ構成の長焦点距離端における諸収差図である。
【図５】本発明によるズームレンズ系の実施例２のレンズ構成図である。
【図６】図５のレンズ構成の短焦点距離端における諸収差図である。
【図７】図５のレンズ構成の中間焦点距離における諸収差図である。
【図８】図５のレンズ構成の長焦点距離端における諸収差図である。
【図９】本発明によるズームレンズ系の実施例３のレンズ構成図である。
【図１０】図９のレンズ構成の短焦点距離端における諸収差図である。
【図１１】図９のレンズ構成の中間焦点距離における諸収差図である。
【図１２】図９のレンズ構成の長焦点距離端における諸収差図である。
【図１３】本発明によるズームレンズ系の実施例４のレンズ構成図である。
【図１４】図１３のレンズ構成の短焦点距離端における諸収差図である。
【図１５】図１３のレンズ構成の中間焦点距離における諸収差図である。
【図１６】図１３のレンズ構成の長焦点距離端における諸収差図である。
【図１７】本発明によるズームレンズ系の実施例５のレンズ構成図である。
【図１８】図１７のレンズ構成の短焦点距離端における諸収差図である。
【図１９】図１７のレンズ構成の中間焦点距離における諸収差図である。
【図２０】図１７のレンズ構成の長焦点距離端における諸収差図である。
【図２１】本発明によるズームレンズ系の実施例６のレンズ構成図である。
【図２２】図２１のレンズ構成の短焦点距離端における諸収差図である。
【図２３】図２１のレンズ構成の中間焦点距離における諸収差図である。
【図２４】図２１のレンズ構成の長焦点距離端における諸収差図である。
【図２５】本発明によるズームレンズ系の実施例７のレンズ構成図である。
【図２６】図２５のレンズ構成の短焦点距離端における諸収差図である。
【図２７】図２５のレンズ構成の中間焦点距離における諸収差図である。
【図２８】図２５のレンズ構成の長焦点距離端における諸収差図である。
【図２９】本発明によるズームレンズ系の実施例８のレンズ構成図である。
【図３０】図２９のレンズ構成の短焦点距離端における諸収差図である。
【図３１】図２９のレンズ構成の中間焦点距離における諸収差図である。
【図３２】図２９のレンズ構成の長焦点距離端における諸収差図である。
【図３３】本発明によるズームレンズ系の実施例９のレンズ構成図である。
【図３４】図３３のレンズ構成の短焦点距離端における諸収差図である。
【図３５】図３３のレンズ構成の中間焦点距離における諸収差図である。
【図３６】図３３のレンズ構成の長焦点距離端における諸収差図である。
【図３７】本発明によるズームレンズ系の簡易移動図である。

Claims

物体側から順に、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レンズ群とからなり、短焦点距離端から長焦点距離端へのズーミングに際し、前記第１レンズ群と第２レンズ群の間隔は減少し、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔は増大するように移動し、
次の条件式（１）ないし（３）を満足することを特徴とするズームレンズ系。
（１）０．４＜（ｆｗ・ｆｔ）^１／２／｜ｆ１｜＜０．８　（ｆ１＜０）
（２）０．７＜（ｆｗ・ｆｔ）^１／２／ｆ２＜１．４
（３）０．４＜（ｆｗ・ｆｔ）^１／２／ｆ３＜０．９
但し、
ｆｗ：短焦点距離端での全系焦点距離、
ｆｔ：長焦点距離端での全系焦点距離、
ｆｉ：第ｉレンズ群の焦点距離（ｉ＝１〜３）。
請求項１記載のズームレンズ系において、前記第２レンズ群の最も像側のレンズは、像側に凹面を向けたレンズであり、次の条件式（４）を満足するズームレンズ系。
（４）０．４＜｜Ｒｓ｜／ｆｗ＜０．８
但し、
Ｒｓ：上記メニスカスレンズの像側の面の曲率半径。
請求項１または２記載のズームレンズ系において、第１レンズ群は、物体側から順に、負レンズ１枚と正レンズ１枚で構成され、第２レンズ群は、物体側から順に、正レンズ２枚と負レンズ１枚で構成され、第３レンズ群は正レンズ１枚で構成されているズームレンズ系。
請求項１または２記載のズームレンズ系において、第１レンズ群は、物体側から順に、負レンズ１枚と正レンズ１枚で構成され、第２レンズ群は、物体側から順に、正レンズ１枚と負レンズ１枚で構成され、第３レンズ群は正レンズ１枚で構成され、次の条件式（５）を満足するズームレンズ系。
（５）νｓ＜２３
但し、
νｓ：第２レンズ群の像側のレンズのアッベ数。
物体側から順に、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レンズ群とからなり、短焦点距離端から長焦点距離端へのズーミングに際し、前記第１レンズ群と第２レンズ群の間隔は減少し、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔は増大するように移動し、
前記第２レンズ群の最も像側のレンズは、像側に凹のメニスカスレンズであり、次の条件式（４）を満足することを特徴とするズームレンズ系。
（４）０．４＜｜Ｒｓ｜／ｆｗ＜０．８
但し、
Ｒｓ：上記メニスカスレンズの像側の面の曲率半径。
物体側から順に、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レンズ群とからなり、短焦点距離端から長焦点距離端へのズーミングに際し、前記第１レンズ群と第２レンズ群の間隔は減少し、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔は増大するように移動し、
前記第２レンズ群は、物体側から順に、正の単レンズと、負の単レンズまたは全体として負の接合レンズとから成り、前記正単レンズは両面とも非球面であり、
次の条件式（６）と（７）を満足することを特徴とするズームレンズ系。
（６）０．６＜｜ΔＩ_Ｒ１／Ｉ_Ｒ１｜＜１．４　（ΔＩ_Ｒ１／Ｉ_Ｒ１＜０）
（７）０．６＜｜ΔＩ_Ｒ２／Ｉ_Ｒ２｜＜１．４　（ΔＩ_Ｒ２／Ｉ_Ｒ２＜０）
但し、
ΔＩ_Ｒ１：長焦点距離端の焦点距離を１．０に換算したときの前記両面非球面正単レンズの物体側非球面による３次の球面収差係数の変化量、
Ｉ_Ｒ１：長焦点距離端の焦点距離を１．０に換算したときの前記両面非球面正単レンズの物体側近軸球面成分による３次の球面収差係数、
ΔＩ_Ｒ２：長焦点距離端の焦点距離を１．０に換算したときの前記両面非球面正単レンズの像側非球面による３次の球面収差係数の変化量、
Ｉ_Ｒ２：長焦点距離端の焦点距離を１．０に換算したときの前記両面非球面正単レンズの像側近軸球面成分による３次の球面収差係数。
請求項６記載のズームレンズ系において、次の条件式（８）を満足するズームレンズ系。
（８）０．３＜ＬＤ_２Ｇ／ＬＤ_{３Ｇ−ｉｍ}　＜１．２
但し、
ＬＤ_２Ｇ：第２レンズ群の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上の距離、ＬＤ_{３Ｇ−ｉｍ}：全ズーム域における第３レンズ群の最も物体側の面から像面までの光軸上の最小の距離。
物体側から順に、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レンズ群とからなり、短焦点距離端から長焦点距離端へのズーミングに際し、前記第１レンズ群と第２レンズ群の間隔は減少し、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔は増大するように移動し、
前記第２レンズ群は、物体側から順に、正の単レンズと、負の単レンズまたは全体として負の接合レンズとから成り、前記正単レンズは両面とも非球面であり、
次の条件式（８）を満足することを特徴とするズームレンズ系。
（８）０．３＜ＬＤ_２Ｇ／ＬＤ_{３Ｇ−ｉｍ}　＜１．２
但し、
ＬＤ_２Ｇ：第２レンズ群の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上の距離、ＬＤ_{３Ｇ−ｉｍ}：全ズーム域における第３レンズ群の最も物体側の面から像面までの光軸上の最小の距離。
請求項６ないし８のいずれか１項記載のズームレンズ系において、前記第１レンズ群は、物体側から順に、負レンズ１枚と正レンズ１枚から構成され、最も像側のレンズは少なくとも片面が非球面であり、
次の条件式（９）と（１０）を満足するズームレンズ系。
（９）０．５＜ＬＤ_１Ｇ／ｆｗ＜１．０
（１０）１．７５＜Ｎ_ａｓｐ（１Ｇ）
但し、
ＬＤ_１Ｇ：第１レンズ群の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上の距離、ｆｗ：短焦点距離端での全系の焦点距離、
Ｎ_ａｓｐ（１Ｇ）：第１レンズ群の最も像側の非球面レンズのｄ線に対する屈折率。