JP2004061675A - ズームレンズ - Google Patents
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Abstract
【課題】特に固体撮像素子を用いた撮影系に好適で、構成レンズ枚数の少なく、特に沈胴ズームレンズに適し、変倍比が３倍程度の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。
【解決手段】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レンズ群の３つのレンズ群を有し、各群の間隔を変化させて変倍を行なうズームレンズにおいて、該第１レンズ群は１枚の負レンズと１枚の正レンズの２枚のレンズで構成し、該第２レンズ群は物体側より順に、両レンズ面が凸面の正レンズ、正レンズと負レンズの接合レンズの３枚のレンズで構成し、該第３レンズ群は少なくとも１枚の正レンズを有すると共に、広角端の焦点距離をｆｗ、該第２レンズ群の焦点距離をｆ２としたときに、１．５＜ｆ２／ｆｗ＜２．５ なる条件を満足する事を特徴とするズームレンズ。
【選択図】 図１
【解決手段】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レンズ群の３つのレンズ群を有し、各群の間隔を変化させて変倍を行なうズームレンズにおいて、該第１レンズ群は１枚の負レンズと１枚の正レンズの２枚のレンズで構成し、該第２レンズ群は物体側より順に、両レンズ面が凸面の正レンズ、正レンズと負レンズの接合レンズの３枚のレンズで構成し、該第３レンズ群は少なくとも１枚の正レンズを有すると共に、広角端の焦点距離をｆｗ、該第２レンズ群の焦点距離をｆ２としたときに、１．５＜ｆ２／ｆｗ＜２．５ なる条件を満足する事を特徴とするズームレンズ。
【選択図】 図１
Description
【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７−２６１０８３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、レンズ全長が長い、製造コストが高いなどの欠点を有していた。
【０００８】
さらに近年、カメラのコンパクト化とレンズの高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、カメラ本体からのレンズ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群の構成枚数が多く、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レンズ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欠点があった。
【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も開示されている。
【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欠点を有していた。
【００１２】
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。
【００１３】
また本出願人提案の特開２００１−２７２６０２号公報の実施例３において、第１レンズ群を負レンズ・正レンズの２枚のレンズで構成し、第２レンズ群を正レンズと、正レンズと負レンズの接合レンズの３枚のレンズで構成し、第３レンズ群を正レンズ１枚で構成した、構成枚数の少ない３群構成のズームレンズが開示されているが、変倍比が２倍程度であり３倍程度の変倍比にて最適化されたものではなかった。
【００１４】
本発明では、これら従来例の欠点に鑑み、特に固体撮像素子を用いた撮影系に好適で、構成レンズ枚数の少なく、特に沈胴ズームレンズに適し、変倍比が３倍程度の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。
【００１５】
さらに、本発明では、次の事項のうち少なくとも１つを満足するズームレンズを得る事を目的としている。
【００１６】
即ち、
・広画端の画角を大きくしながら、高性能、コンパクト化を図る事。
【００１７】
・特に広角側での非点収差、歪曲収差を良好に補正する事。
【００１８】
・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事。
【００１９】
・感度の低い高画素撮像素子に好適な大口径比化を図る事。
【００２０】
・構成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をもたせる事。
【００２１】
・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。
【００２２】
・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事。
【００２３】
・像側テレセントリック結像のズームによる変動を小さくする事。
【００２４】
・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事。
【００２５】
・近距離物体へのフォーカシング機構を簡素化する事。
等である。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、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レンズ群の３つのレンズ群を有し、各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１枚の負レンズと１枚の正レンズの２枚のレンズで構成し、該第２レンズ群は物体側より順に、両レンズ面が凸面の正レンズ、正レンズと負レンズの接合レンズの３枚のレンズで構成し、該第３レンズ群は少なくとも１枚の正レンズを有すると共に、広角端の焦点距離をｆｗ、該第２レンズ群の焦点距離をｆ２としたときに、
１．５ ＜ ｆ２／ｆｗ ＜ ２．５
なる条件を満足する事を特徴としている。
【００２７】
請求項２の発明は請求項１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レンズ群は像側に移動する事を特徴としている。
【００２８】
請求項３の発明は請求項１又は２項の発明において、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νｄ２１とした時に、
１．５５ ＜ ｎｄ２１ ＜ １．７５
νｄ２１ ＞ ４５．０
なる条件を満足する事を特徴としている。
【００２９】
請求項４の発明は請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記第２レンズ群中の接合レンズにて、正レンズの材質の屈折率をｎｄ２２、アッベ数をνｄ２２とした時に、
ｎｄ２２ ＞ １．７０
νｄ２２ ＞ ３５．０
なる条件を満足する事を特徴としている。
【００３０】
請求項５の発明は請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記第１レンズ群を構成する各レンズの光軸上の厚みの合計をΣＤ１、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、前記第３レンズ群を構成する各レンズの光軸上の厚みの合計をΣＤ３、広角端の焦点距離をｆｗとしたときに、
１．７ ＜（ΣＤ１＋ΣＤ２＋ΣＤ３）／ｆｗ ＜ ２．１
なる条件を満足する事を特徴としている。
【００３１】
請求項６の発明は請求項１〜５のいずれか１項に記載の発明において、前記第１レンズ群中に少なくとも非球面を１面有すると共に、前記第２レンズ群中にすくなくとも非球面を２面有する事を特徴としている。
【００３２】
請求項７の発明は請求項１〜６のいずれか１項に記載の発明において、前記第３レンズ群は単一の正レンズにて構成している事を特徴としている。
【００３３】
請求項８の発明は請求項１〜７のいずれか１項に記載の発明において、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。
【００３４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の後述する実施形態１のレンズ断面図である。図２〜図４は本発明の実施形態１の広角端，中間，望遠端の収差図である。
【００３５】
図５は本発明の後述する実施形態２のレンズ断面図である。図６〜図８は本発明の実施形態２の広角端，中間，望遠端の収差図である。
【００３６】
図９は本発明の後述する実施形態３のレンズ断面図である。図１０〜図１２は本発明の実施形態３の広角端，中間，望遠端の収差図である。
【００３７】
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は水晶ローパスフィルターや赤外カットフィルター等のガラスブロックである。
【００３８】
次に本発明のズームレンズのレンズ構成について説明する。
【００３９】
本発明のズームレンズでは、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の往復移動、第２レンズ群が物体側に移動し、第３レンズ群は像側に移動している。
【００４０】
本発明のズームレンズは、第２レンズ群の移動により主な変倍を行い、第１レンズ群の往復移動及び第３レンズ群による像側方向への移動によって変倍に伴う像点の移動を補正している。
【００４１】
第３レンズ群は、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。
【００４２】
また、絞りＳＰを第２レンズ群の最も物体側に置き、広角側での入射瞳と第１レンズ群との距離を縮める事で第１レンズ群を構成するレンズの外径の増大を抑えると共に、第２レンズ群の物体側に配置した絞りを挟んで第１レンズ群と第３レンズ群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。
【００４３】
本発明のズームレンズは、第１レンズ群は１枚の負レンズと１枚の正レンズの２枚のレンズで構成し、第２レンズ群は物体側より順に、両レンズ面が凸面の正レンズ、正レンズと負レンズの接合レンズの３枚のレンズで構成し、第３レンズ群は少なくとも１枚の正レンズを有する事を特徴としている。
【００４４】
次に各実施形態のレンズ構成について説明する。
【００４５】
本発明における各実施形態においては、負の屈折力の第１レンズ群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。
【００４６】
また、正の屈折力の第２レンズ群を物体側から順に、物体側に強い凸面を向けた正レンズ２１、像側に強い凸面を向けた正レンズ２２、両レンズ面が凹面の負レンズ２３の３枚のレンズで構成されている。
【００４７】
さらに、正の屈折力の第３レンズ群を両レンズ面が凸面の正レンズ３１で構成している。
【００４８】
図５の実施形態２においては、負の屈折力の第１レンズ群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。
【００４９】
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事により、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。
【００５０】
第１レンズ群は、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易い。
【００５１】
そこで本実施形態では、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。
【００５２】
そして、メニスカス状の負レンズ１１の像側のレンズ面を周辺で負の屈折力が弱くなる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。
【００５３】
また第１レンズ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。
【００５４】
次に第２レンズ群は、物体側に強い凸面を向けた両レンズ面が凸面の正レンズ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、軸外諸収差が発生しない様な形状としている。
【００５５】
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。
【００５６】
そこで本発明においては、正レンズ２１の物体側の面を周辺で正の屈折力が弱くなる非球面とすることにより球面収差、コマ収差を良好に補正している。
【００５７】
さらに実施形態１においては、正レンズ２１の両側のレンズ面を非球面とすることにより、球面収差、コマ収差をより良好に補正している。
【００５８】
次に、正レンズ２１の像面側に、正レンズ２２と負レンズ２３とを接合した接合レンズを配置する事で、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、色収差の縮小化に対応している。
【００５９】
さらに実施形態２及び３においては、正レンズ２２の物体側の面を周辺で正の屈折力が弱くなる非球面とすることにより、正レンズ２１と収差補正を分担することで、球面収差、コマ収差をより良好に補正している。
【００６０】
次に第３レンズ群は、両レンズ面が凸面の正レンズ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。
【００６１】
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β３とすると、
ｓｋ’＝ｆ３（１−β３）
の関係が成り立っている。
【００６２】
但し、
０ ＜ β３ ＜ １．０
である。
【００６３】
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レンズ群の結像倍率β３は望遠側で増大する。
【００６４】
すると、結果的に第３レンズ群で変倍を分担できて第２レンズ群の移動量が減少し、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。
【００６５】
本実施形態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レンズ群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レンズ群を物体側に移動した方が良い。
【００６６】
これは、最も物体側に配置した第１レンズ群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レンズ群と第２レンズ群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。
【００６７】
また、第３レンズ群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。
【００６８】
尚、本発明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つを満足させるのが良い。
【００６９】
（ア−１）光学系の全長短縮及び沈胴時のレンズ全長短縮の為に、以下の条件を満足するのが好ましい。
【００７０】
１．５ ＜ ｆ２／ｆｗ ＜ ２．５ ‥‥‥（１）
ここで、ｆ２は第２レンズ群の焦点距離、ｆｗは広角端の焦点距離である。
【００７１】
条件式（１）の上限値を超えると、変倍時の第２レンズ群の移動量が増大し、光学系の全長が長くなるので好ましくない。
【００７２】
また、条件式（１）の下限値を超えると、光学系の全長は短くなるが、第２レンズ群の焦点距離が短くなることで、変倍域全体の収差補正が困難となり好ましくない。
【００７３】
（ア−２）第２レンズ群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については、以下の条件を満足するのが好ましい。
【００７４】
１．５５ ＜ ｎｄ２１ ＜ １．７５ ‥‥‥（２）
νｄ２１ ＞ ４５．０ ‥‥‥（３）
条件式（２）の上限値を超えるとペッツバール和が正の方向に増大し像面彎曲補正が困難となる。
【００７５】
逆に、条件式（２）の下限値を超えると像面彎曲補正が困難になると共に、コマ収差の補正も困難となり好ましくない。
【００７６】
また条件式（３）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。
【００７７】
（ア−３）第２レンズ群中の接合レンズにて、正レンズ２２の材質の屈折率及びアッベ数については、以下の条件を満足するのが好ましい。
【００７８】
ｎｄ２２ ＞ １．７０ ‥‥‥（４）
νｄ２２ ＞ ３５．０ ‥‥‥（５）
条件式（４）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彎曲補正が困難となる。
【００７９】
また条件式（５）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。
【００８０】
（ア−４）光学系の全長短縮及び沈胴時のレンズ全長短縮の為に、さらに以下の条件を満足させるのが良い。
【００８１】
１．７ ＜（ΣＤ１＋ΣＤ２＋ΣＤ３）／ｆｗ ＜ ２．１ ‥‥‥（６）
ここで、ΣＤ１は第１レンズ群を構成する各レンズの光軸上の厚みの合計、ΣＤ２は第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、ΣＤ３は第３レンズ群を構成する各レンズの光軸上の厚みの合計、ｆｗは広角端の焦点距離である。
【００８２】
条件式（６）の上限値を超えると、各レンズの厚みが相対的に厚くなる為、レンズ沈胴全長を短くする事が難しくなるので好ましくない。
【００８３】
条件式（６）の下限値を超えると、各レンズの厚みが薄くなり沈胴時のレンズ全長を短くする事が可能になるが、各レンズの厚みを薄くする為には各レンズの曲率を緩くしなければならず、この為に各レンズ群の焦点距離が長くなる。各レンズ群の焦点距離が長くなると、必然的に各レンズ群の変倍に伴う移動量が大きくなることで、各レンズ群を移動させるカム筒が長くなり、レンズの厚みが薄くなっても逆に沈胴長時のレンズ全長が長くなってしまい好ましくない。
【００８４】
図１に本発明の実施形態２の光学断面図を示す。実施形態１は変倍比２．８倍、開口比２．９〜５．４程度のズームレンズである。図２〜図４に収差図を示す。
【００８５】
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レンズ群が像側に凸の往復移動、第２レンズ群が物体側に移動し、第３レンズ群は単調に像側に移動している。
【００８６】
図５に本発明の実施形態２の光学断面図を示す。実施形態２は変倍比２．８倍、開口比２．９〜５．４程度のズームレンズである。図６〜図８に収差図を示す。
【００８７】
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レンズ群が像側に凸の往復移動、第２レンズ群が物体側に移動し、第３レンズ群は物体側に移動している。
【００８８】
図９の実施形態３は変倍比２．９倍、開口比２．９〜５．５程度のズームレンズである。図１０〜図１２に収差図を示す。
【００８９】
本実施形態においては、実施形態１と同様に、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の往復移動、第２レンズ群が物体側に移動し、第３レンズ群は単調に像側に移動している。
【００９０】
（数値実施例）
次に、本発明の実施形態１〜３に各々対応する数値実施例１〜３を示す。各数値実施例においてｉは物体側からの光学面の順序を示し、ｒｉは第ｉ番目の光学面（第ｉ面）の曲率半径、ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間の間隔、ｎｉとνｉはそれぞれｄ線に対する第ｉ番目の光学部材の屈折率、アッベ数を示す。ｆは焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角である。また、最も像側の２面はフエースプレート等のガラス材である。またｋを離心率、Ｂ，Ｃ，Ｄを非球面係数、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、非球面形状は、
ｘ＝（ｈ２／Ｒ）／［１＋［１−（１＋ｋ）（ｈ／Ｒ）２］１／２］＋Ｂｈ４＋Ｃｈ６＋Ｄｈ８
で表示される。但しＲは曲率半径である。また、例えば「ｅ−Ｚ」の表示は「１０−Ｚ」を意味する。又、各数値実施例における上述した条件式との対応を表１に示す。
【００９１】
【外１】
【００９２】
【外２】
【００９３】
【外３】
【００９４】
【表１】
【００９５】
【発明の効果】
本発明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、特に沈胴ズームレンズに適した、変倍比が３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。
【００９６】
又、本発明によればレンズ群中に効果的に非球面を導入する事、特に第２レンズ群に２面以上の非球面レンズを導入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。
などの効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１のレンズ断面図
【図２】本発明の実施形態１の広角端の収差図
【図３】本発明の実施形態１の中間の収差図
【図４】本発明の実施形態１の望遠端の収差図
【図５】本発明の実施形態２のレンズ断面図
【図６】本発明の実施形態２の広角端の収差図
【図７】本発明の実施形態２の中間の収差図
【図８】本発明の実施形態２の望遠端の収差図
【図９】本発明の実施形態３のレンズ断面図
【図１０】本発明の実施形態３の広角端の収差図
【図１１】本発明の実施形態３の中間の収差図
【図１２】本発明の実施形態３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
【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７−２６１０８３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、レンズ全長が長い、製造コストが高いなどの欠点を有していた。
【０００８】
さらに近年、カメラのコンパクト化とレンズの高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、カメラ本体からのレンズ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群の構成枚数が多く、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レンズ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欠点があった。
【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も開示されている。
【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欠点を有していた。
【００１２】
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。
【００１３】
また本出願人提案の特開２００１−２７２６０２号公報の実施例３において、第１レンズ群を負レンズ・正レンズの２枚のレンズで構成し、第２レンズ群を正レンズと、正レンズと負レンズの接合レンズの３枚のレンズで構成し、第３レンズ群を正レンズ１枚で構成した、構成枚数の少ない３群構成のズームレンズが開示されているが、変倍比が２倍程度であり３倍程度の変倍比にて最適化されたものではなかった。
【００１４】
本発明では、これら従来例の欠点に鑑み、特に固体撮像素子を用いた撮影系に好適で、構成レンズ枚数の少なく、特に沈胴ズームレンズに適し、変倍比が３倍程度の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。
【００１５】
さらに、本発明では、次の事項のうち少なくとも１つを満足するズームレンズを得る事を目的としている。
【００１６】
即ち、
・広画端の画角を大きくしながら、高性能、コンパクト化を図る事。
【００１７】
・特に広角側での非点収差、歪曲収差を良好に補正する事。
【００１８】
・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事。
【００１９】
・感度の低い高画素撮像素子に好適な大口径比化を図る事。
【００２０】
・構成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をもたせる事。
【００２１】
・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。
【００２２】
・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事。
【００２３】
・像側テレセントリック結像のズームによる変動を小さくする事。
【００２４】
・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事。
【００２５】
・近距離物体へのフォーカシング機構を簡素化する事。
等である。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、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レンズ群の３つのレンズ群を有し、各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１枚の負レンズと１枚の正レンズの２枚のレンズで構成し、該第２レンズ群は物体側より順に、両レンズ面が凸面の正レンズ、正レンズと負レンズの接合レンズの３枚のレンズで構成し、該第３レンズ群は少なくとも１枚の正レンズを有すると共に、広角端の焦点距離をｆｗ、該第２レンズ群の焦点距離をｆ２としたときに、
１．５ ＜ ｆ２／ｆｗ ＜ ２．５
なる条件を満足する事を特徴としている。
【００２７】
請求項２の発明は請求項１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レンズ群は像側に移動する事を特徴としている。
【００２８】
請求項３の発明は請求項１又は２項の発明において、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νｄ２１とした時に、
１．５５ ＜ ｎｄ２１ ＜ １．７５
νｄ２１ ＞ ４５．０
なる条件を満足する事を特徴としている。
【００２９】
請求項４の発明は請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記第２レンズ群中の接合レンズにて、正レンズの材質の屈折率をｎｄ２２、アッベ数をνｄ２２とした時に、
ｎｄ２２ ＞ １．７０
νｄ２２ ＞ ３５．０
なる条件を満足する事を特徴としている。
【００３０】
請求項５の発明は請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記第１レンズ群を構成する各レンズの光軸上の厚みの合計をΣＤ１、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、前記第３レンズ群を構成する各レンズの光軸上の厚みの合計をΣＤ３、広角端の焦点距離をｆｗとしたときに、
１．７ ＜（ΣＤ１＋ΣＤ２＋ΣＤ３）／ｆｗ ＜ ２．１
なる条件を満足する事を特徴としている。
【００３１】
請求項６の発明は請求項１〜５のいずれか１項に記載の発明において、前記第１レンズ群中に少なくとも非球面を１面有すると共に、前記第２レンズ群中にすくなくとも非球面を２面有する事を特徴としている。
【００３２】
請求項７の発明は請求項１〜６のいずれか１項に記載の発明において、前記第３レンズ群は単一の正レンズにて構成している事を特徴としている。
【００３３】
請求項８の発明は請求項１〜７のいずれか１項に記載の発明において、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。
【００３４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の後述する実施形態１のレンズ断面図である。図２〜図４は本発明の実施形態１の広角端，中間，望遠端の収差図である。
【００３５】
図５は本発明の後述する実施形態２のレンズ断面図である。図６〜図８は本発明の実施形態２の広角端，中間，望遠端の収差図である。
【００３６】
図９は本発明の後述する実施形態３のレンズ断面図である。図１０〜図１２は本発明の実施形態３の広角端，中間，望遠端の収差図である。
【００３７】
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は水晶ローパスフィルターや赤外カットフィルター等のガラスブロックである。
【００３８】
次に本発明のズームレンズのレンズ構成について説明する。
【００３９】
本発明のズームレンズでは、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の往復移動、第２レンズ群が物体側に移動し、第３レンズ群は像側に移動している。
【００４０】
本発明のズームレンズは、第２レンズ群の移動により主な変倍を行い、第１レンズ群の往復移動及び第３レンズ群による像側方向への移動によって変倍に伴う像点の移動を補正している。
【００４１】
第３レンズ群は、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。
【００４２】
また、絞りＳＰを第２レンズ群の最も物体側に置き、広角側での入射瞳と第１レンズ群との距離を縮める事で第１レンズ群を構成するレンズの外径の増大を抑えると共に、第２レンズ群の物体側に配置した絞りを挟んで第１レンズ群と第３レンズ群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。
【００４３】
本発明のズームレンズは、第１レンズ群は１枚の負レンズと１枚の正レンズの２枚のレンズで構成し、第２レンズ群は物体側より順に、両レンズ面が凸面の正レンズ、正レンズと負レンズの接合レンズの３枚のレンズで構成し、第３レンズ群は少なくとも１枚の正レンズを有する事を特徴としている。
【００４４】
次に各実施形態のレンズ構成について説明する。
【００４５】
本発明における各実施形態においては、負の屈折力の第１レンズ群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。
【００４６】
また、正の屈折力の第２レンズ群を物体側から順に、物体側に強い凸面を向けた正レンズ２１、像側に強い凸面を向けた正レンズ２２、両レンズ面が凹面の負レンズ２３の３枚のレンズで構成されている。
【００４７】
さらに、正の屈折力の第３レンズ群を両レンズ面が凸面の正レンズ３１で構成している。
【００４８】
図５の実施形態２においては、負の屈折力の第１レンズ群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。
【００４９】
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事により、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。
【００５０】
第１レンズ群は、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易い。
【００５１】
そこで本実施形態では、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。
【００５２】
そして、メニスカス状の負レンズ１１の像側のレンズ面を周辺で負の屈折力が弱くなる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。
【００５３】
また第１レンズ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。
【００５４】
次に第２レンズ群は、物体側に強い凸面を向けた両レンズ面が凸面の正レンズ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、軸外諸収差が発生しない様な形状としている。
【００５５】
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。
【００５６】
そこで本発明においては、正レンズ２１の物体側の面を周辺で正の屈折力が弱くなる非球面とすることにより球面収差、コマ収差を良好に補正している。
【００５７】
さらに実施形態１においては、正レンズ２１の両側のレンズ面を非球面とすることにより、球面収差、コマ収差をより良好に補正している。
【００５８】
次に、正レンズ２１の像面側に、正レンズ２２と負レンズ２３とを接合した接合レンズを配置する事で、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、色収差の縮小化に対応している。
【００５９】
さらに実施形態２及び３においては、正レンズ２２の物体側の面を周辺で正の屈折力が弱くなる非球面とすることにより、正レンズ２１と収差補正を分担することで、球面収差、コマ収差をより良好に補正している。
【００６０】
次に第３レンズ群は、両レンズ面が凸面の正レンズ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。
【００６１】
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β３とすると、
ｓｋ’＝ｆ３（１−β３）
の関係が成り立っている。
【００６２】
但し、
０ ＜ β３ ＜ １．０
である。
【００６３】
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レンズ群の結像倍率β３は望遠側で増大する。
【００６４】
すると、結果的に第３レンズ群で変倍を分担できて第２レンズ群の移動量が減少し、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。
【００６５】
本実施形態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レンズ群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レンズ群を物体側に移動した方が良い。
【００６６】
これは、最も物体側に配置した第１レンズ群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レンズ群と第２レンズ群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。
【００６７】
また、第３レンズ群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。
【００６８】
尚、本発明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つを満足させるのが良い。
【００６９】
（ア−１）光学系の全長短縮及び沈胴時のレンズ全長短縮の為に、以下の条件を満足するのが好ましい。
【００７０】
１．５ ＜ ｆ２／ｆｗ ＜ ２．５ ‥‥‥（１）
ここで、ｆ２は第２レンズ群の焦点距離、ｆｗは広角端の焦点距離である。
【００７１】
条件式（１）の上限値を超えると、変倍時の第２レンズ群の移動量が増大し、光学系の全長が長くなるので好ましくない。
【００７２】
また、条件式（１）の下限値を超えると、光学系の全長は短くなるが、第２レンズ群の焦点距離が短くなることで、変倍域全体の収差補正が困難となり好ましくない。
【００７３】
（ア−２）第２レンズ群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については、以下の条件を満足するのが好ましい。
【００７４】
１．５５ ＜ ｎｄ２１ ＜ １．７５ ‥‥‥（２）
νｄ２１ ＞ ４５．０ ‥‥‥（３）
条件式（２）の上限値を超えるとペッツバール和が正の方向に増大し像面彎曲補正が困難となる。
【００７５】
逆に、条件式（２）の下限値を超えると像面彎曲補正が困難になると共に、コマ収差の補正も困難となり好ましくない。
【００７６】
また条件式（３）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。
【００７７】
（ア−３）第２レンズ群中の接合レンズにて、正レンズ２２の材質の屈折率及びアッベ数については、以下の条件を満足するのが好ましい。
【００７８】
ｎｄ２２ ＞ １．７０ ‥‥‥（４）
νｄ２２ ＞ ３５．０ ‥‥‥（５）
条件式（４）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彎曲補正が困難となる。
【００７９】
また条件式（５）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。
【００８０】
（ア−４）光学系の全長短縮及び沈胴時のレンズ全長短縮の為に、さらに以下の条件を満足させるのが良い。
【００８１】
１．７ ＜（ΣＤ１＋ΣＤ２＋ΣＤ３）／ｆｗ ＜ ２．１ ‥‥‥（６）
ここで、ΣＤ１は第１レンズ群を構成する各レンズの光軸上の厚みの合計、ΣＤ２は第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、ΣＤ３は第３レンズ群を構成する各レンズの光軸上の厚みの合計、ｆｗは広角端の焦点距離である。
【００８２】
条件式（６）の上限値を超えると、各レンズの厚みが相対的に厚くなる為、レンズ沈胴全長を短くする事が難しくなるので好ましくない。
【００８３】
条件式（６）の下限値を超えると、各レンズの厚みが薄くなり沈胴時のレンズ全長を短くする事が可能になるが、各レンズの厚みを薄くする為には各レンズの曲率を緩くしなければならず、この為に各レンズ群の焦点距離が長くなる。各レンズ群の焦点距離が長くなると、必然的に各レンズ群の変倍に伴う移動量が大きくなることで、各レンズ群を移動させるカム筒が長くなり、レンズの厚みが薄くなっても逆に沈胴長時のレンズ全長が長くなってしまい好ましくない。
【００８４】
図１に本発明の実施形態２の光学断面図を示す。実施形態１は変倍比２．８倍、開口比２．９〜５．４程度のズームレンズである。図２〜図４に収差図を示す。
【００８５】
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レンズ群が像側に凸の往復移動、第２レンズ群が物体側に移動し、第３レンズ群は単調に像側に移動している。
【００８６】
図５に本発明の実施形態２の光学断面図を示す。実施形態２は変倍比２．８倍、開口比２．９〜５．４程度のズームレンズである。図６〜図８に収差図を示す。
【００８７】
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レンズ群が像側に凸の往復移動、第２レンズ群が物体側に移動し、第３レンズ群は物体側に移動している。
【００８８】
図９の実施形態３は変倍比２．９倍、開口比２．９〜５．５程度のズームレンズである。図１０〜図１２に収差図を示す。
【００８９】
本実施形態においては、実施形態１と同様に、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の往復移動、第２レンズ群が物体側に移動し、第３レンズ群は単調に像側に移動している。
【００９０】
（数値実施例）
次に、本発明の実施形態１〜３に各々対応する数値実施例１〜３を示す。各数値実施例においてｉは物体側からの光学面の順序を示し、ｒｉは第ｉ番目の光学面（第ｉ面）の曲率半径、ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間の間隔、ｎｉとνｉはそれぞれｄ線に対する第ｉ番目の光学部材の屈折率、アッベ数を示す。ｆは焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角である。また、最も像側の２面はフエースプレート等のガラス材である。またｋを離心率、Ｂ，Ｃ，Ｄを非球面係数、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、非球面形状は、
ｘ＝（ｈ２／Ｒ）／［１＋［１−（１＋ｋ）（ｈ／Ｒ）２］１／２］＋Ｂｈ４＋Ｃｈ６＋Ｄｈ８
で表示される。但しＲは曲率半径である。また、例えば「ｅ−Ｚ」の表示は「１０−Ｚ」を意味する。又、各数値実施例における上述した条件式との対応を表１に示す。
【００９１】
【外１】
【外２】
【外３】
【表１】
【発明の効果】
本発明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、特に沈胴ズームレンズに適した、変倍比が３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。
【００９６】
又、本発明によればレンズ群中に効果的に非球面を導入する事、特に第２レンズ群に２面以上の非球面レンズを導入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。
などの効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１のレンズ断面図
【図２】本発明の実施形態１の広角端の収差図
【図３】本発明の実施形態１の中間の収差図
【図４】本発明の実施形態１の望遠端の収差図
【図５】本発明の実施形態２のレンズ断面図
【図６】本発明の実施形態２の広角端の収差図
【図７】本発明の実施形態２の中間の収差図
【図８】本発明の実施形態２の望遠端の収差図
【図９】本発明の実施形態３のレンズ断面図
【図１０】本発明の実施形態３の広角端の収差図
【図１１】本発明の実施形態３の中間の収差図
【図１２】本発明の実施形態３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
Claims (8)
- 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レンズ群の３つのレンズ群を有し、各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１枚の負レンズと１枚の正レンズの２枚のレンズで構成し、該第２レンズ群は物体側より順に、両レンズ面が凸面の正レンズ、正レンズと負レンズの接合レンズの３枚のレンズで構成し、該第３レンズ群は少なくとも１枚の正レンズを有すると共に、広角端の焦点距離をｆｗ、該第２レンズ群の焦点距離をｆ２としたときに、
１．５ ＜ ｆ２／ｆｗ ＜ ２．５
なる条件を満足する事を特徴とするズームレンズ。 - 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レンズ群は像側に移動する事を特徴とする請求項１のズームレンズ。
- 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νｄ２１とした時に、
１．５５ ＜ ｎｄ２１ ＜ １．７５
νｄ２１ ＞ ４５．０
なる条件を満足する事を特徴とする請求項１又は２に記載のズームレンズ。 - 前記第２レンズ群中の接合レンズにて、正レンズの材質の屈折率をｎｄ２２、アッベ数をνｄ２２とした時に、
ｎｄ２２ ＞ １．７０
νｄ２２ ＞ ３５．０
なる条件を満足する事を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のズームレンズ。 - 前記第１レンズ群を構成する各レンズの光軸上の厚みの合計をΣＤ１、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、前記第３レンズ群を構成する各レンズの光軸上の厚みの合計をΣＤ３、広角端の焦点距離をｆｗとしたときに、
１．７ ＜（ΣＤ１＋ΣＤ２＋ΣＤ３）／ｆｗ ＜ ２．１
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項に記載のズームレンズ。 - 前記第１レンズ群中に少なくとも非球面を１面有すると共に、前記第２レンズ群中にすくなくとも非球面を２面有する事を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
- 前記第３レンズ群は単一の正レンズにて構成している事を特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
- 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１〜７のいずれか１項に記載のズームレンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002217410A JP2004061675A (ja) | 2002-07-26 | 2002-07-26 | ズームレンズ |
Applications Claiming Priority (1)
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