JP5040289B2 - ズームレンズ及びカメラ - Google Patents

Description

本発明は、主にデジタルスチルカメラなどに搭載するためのＣＣＤ（charged coupled device）などのイメージセンサを使用した小型の撮像装置に用いられる高性能な広角端に広角域を含む３乃至４倍程度の標準系ズームレンズに関する。

近年異常なまでのスピードで繰り広げられていたデジタルスチルカメラに使用されているイメージセンサのいわゆる画素数競争が一段落して、ここ数年デジタルスチルカメラでは、画素数以外での差別化、個性化の流れが生じている。その中でいちばん大きな流れともいえるのがカメラの小型化であり、中でも普及タイプのいわゆるコンパクトカメラタイプの小型カメラには、「カードサイズ」を謳った製品も多く発売されている。カードサイズを仕様としたカメラでは、正面から見たときの大きさが概ねクレジットカードなどの大きさであることは当然の事ながらカメラ本体の厚さ（薄さ）に関してもインパクトのある薄さにすることが、製品そのものが市場に受け入れられるか否かを左右する重要な要素となる。多くの場合、カメラ本体を薄く設計するために一番の障害となるのが、撮影レンズの光軸方向の寸法である。つまり一般的なカメラの構成要素の配置を取る以上、製品の正面と撮影レンズの光軸とが直交するため、この光軸方向の寸法がカメラ本体の厚さを左右する要素となってしまい、製品厚を薄くすることは直接撮影レンズの光軸方向の寸法の縮小を意味し困難を伴うのである。このため、カードサイズのデジタルスチルカメラの当初の段階では、光軸方向の寸法が少しでも小さくすることが可能である単焦点レンズが採用され、しかもこの問題を解決する手段として、例えば特開２００２−２２８９２２号公報に開示されているようなＣＣＤ等のイメージセンサ特有のテレセントリック性の見直しを含めた独自のレンズタイプの創出などの工夫がされて製品化された。しかしながら、カメラへのズームレンズ搭載の要望は強く、その結果として現在では、カードサイズのデジタルスチルカメラにおいても製品の主流はズームレンズ搭載のカメラとなっている。

この流れは、カメラ機能付の携帯電話でも同様である、多くの場合、撮影レンズの寸法が製品の厚さを決めてしまい、単焦点レンズを採用しており、光学式ズームレンズ採用の携帯電話が普及せずコンパクトな製品では２倍ズームに止まっているのが現状である。ただ、携帯電話に搭載される撮影レンズは同様のイメージセンサを使用しているが、デジタルスチルカメラほどの画質へ要望がないため、性能面での割り切りを含めた解決方法が考案されると予測されている。

カードサイズのデジタルスチルカメラにおいて、構成的にあるいは構造的に、光学系の全長が単焦点レンズに対して、どうしても長くなってしまいがちなズームレンズを搭載しても尚カメラ全体を薄く維持していく技術としては、現在のところ２つの技術に分類が出来ると考えられる。第１の技術は、例えば特開２００４−０５６３６２号公報（特許文献１）として開示されているものを代表とするもので、いわゆる屈曲式と呼ばれている技術である。屈曲式は光学系の前玉の前後の近傍にミラー或いはプリズムのような反射要素を設けて、光軸を９０度折り曲げることによってレンズ部分が大きく（厚く）なることを防いでいる。屈曲式の反射要素に関しては、カメラの薄さへの貢献度、光学系としてのスペースのロス、敏感度の問題などから、前述のように、前玉の前後に配置されることが多く、このことは広角系には向いていない欠点が指摘される一方、沈胴動作などの複雑な構造や、外力が加わる鏡筒が無いため、外部強度に対する機構的な考慮を必要とせず、光学設計的にも光軸方向の全長制限が緩和されるなどの特徴を有している。また、ズーム比が大きくなるほど有効な手段ということも言える。しかしながら屈曲式は技術的には前述のように優れた特徴を有しているが、カメラという製品として評価をすると、外観には鏡筒部分がなく、前玉近傍のレンズしか見ることができず、カメラ用レンズとしての価値観を表現することが難しいという商品企画上での問題点が指摘されている。

第２の技術は、例えば特開２００４−００４７６５号公報（特許文献２）として開示されているものを代表とするもので、いわゆるスライディング式と呼ばれる技術である。スライディング式は従来のフィルム使用のコンパクトカメラで採用されて来たズームレンズの沈胴収納方式の発展した技術と言える。この方式は、ズームレンズを構成するレンズ群の一部をレンズ収納時に光軸上よりスライド（シフト）退避し、他の光学素子と干渉しない位置に移動して収納することにより、光軸から移動したレンズ群の厚さの分、収納時の全長を短縮させようとするものである。通常、前群や後群ではなく、中程にあるレンズ群で、機構上有利なレンズ群、或いは光軸方向の寸法が大きいレンズ群を退避させることが多い。この方法での問題点は、複雑な沈胴構造が根本にあり、必要精度の確保や、外力への対応などの従来の沈胴方式の問題点をそのまま受け継ぐ他、特に退避するレンズ群の敏感度を低く設定する必要があり、このことが製造を安定して行うためには重要な要素となる。また、原理的には複数のスライディングを行えば、より製品厚さを薄くすることが出来るように考えがちであるが、じつは次に述べる理由により、あまり意味がないことがわかる。

収納状態を沈胴動作にて行うことを前提としたズームレンズ光学系では、各レンズ群の厚さの総和が小さくすることで収納時の全長を短縮する一方、レンズ群とレンズ群の間の空気間隔は広めに取ることで、いわゆる敏感度に配慮するといった設計手法を用いる。従って、スライディング方式のズームレンズでは、スライドする群をのぞいたレンズ群についての、厚さの総和を小さくする設計を行うこととなり、レンズ群間の空気間隔に関してはやはり広めに考慮しないと、生産上成立しないこととなる。従って、光学系の仕様にも関係するが、このような方針で設計された光学系では、収納時の大きさはコンパクトであるが、実際の使用時には収納時の大きさに対して何倍もの大きさになってしまう結果となる。通常このような光学系を実現するために、沈胴動作をする鏡筒を幾重にも重ねた構造を採用することになるが、段数を多くすればする程、ズームレンズの前方に配置されるレンズ群に対する機構構造上の配置精度を確保することが困難となる。現在実用上成立する沈胴の段数は概ね３段程度であり、それ以上の段数のものは、設計は可能であっても、前述の理由で実用上成立しない。したがって、実は、収納時の光学系の全長と、実際の使用時の全長との間には、実は密接な関係があって、沈胴機構の成立する範囲でしか採用することが出来ない。それゆえ、複数のスライディングで収納時の全長を小さくすることは、あまり意味をなさないことが解る。さらに、スライディング方式を採用した場合、薄型化を実現するためにはレンズの収納状態が製品厚さを決定するかの様に考えがちであるが、収納状態でいくら薄くなる光学系を設計することが出来ても、使用状態においての大きさによっては沈胴動作を行う鏡筒を何段も重ねた構造をとることが必須となってしまい、光学系の配置精度を確保することが出来なくなってしまう。すなわち、薄型化の製品厚を達成するためには収納時の光軸方向の寸法が重要であることはもちろんではあるが、このことはズームレンズのレンズ群の一群をスライド移動することで対処できることが多く、むしろ光学設計的な障害となるのは、実使用時の光軸方向の大きさであると言うことが出来るのである。

しかしながら、最新のデジタルスチルカメラの製品では、大きさや薄さを優先しつつ、またレンズの商品的価値観を表現するために、沈胴方式で、収納時長や、特に使用時長を小さく出来るといった仕様だけでなく、より高倍率、より広角化などの他社との差別化としての要望が加わった高仕様を実現可能な光学設計解が切望されている。

現状で、従来のレンズ構成を元にレンズの設計を行うとすれば、前述の例えば特開２００４−００４７６５号公報（特許文献２）として開示されているもの等を代表とするもとなり、ズームレンズ全体を物体側より順に負、正、正のパワーを有する３つのレンズ群に配置するのが一般的である。これは、水晶光学フィルターやＣＣＤのカバーガラスなどの光学素子を配置するためのバックフォーカスの確保や、ＣＣＤの特性から要求されるテレセントリック性を十分確保する上では、この上ないレンズタイプの選択であるが、差別化を考えて高倍率、広角化の仕様を要望された場合、これらの特性が逆に弊害となって、これから先インパクトのある小型化は不可能である。
特開２００４−０５６３６２号公報 特開２００４−００４７６５号公報

本発明は、前述した事情に鑑み、広角端において広角域を含み、ズーム比が３倍を超えるような仕様のズームレンズにおいて、光学系全体を３つのレンズ群で構成し各々のレンズ群に物体側より順に負、正、負のパワーを付与することにより、使用時における光軸方向の全長を短縮することを可能とし、また群構成として対称構成とすることで、広角化により発生し易い、歪曲収差や非点収差などの軸外収差の発生を根本的に少なくし、コンパクトなズームレンズ系を実現し、それを用いたカメラを提供することを目的とする。

本発明のズームレンズは、物体側より順に、全体で負の屈折力を有する第１レンズ群、全体で正の屈折力を有する第２レンズ群及び全体で負の屈折力を有する第３レンズ群から構成され、前記第２レンズ群が物体側より順に、正の屈折力を有するレンズ（以下、正レンズ）、負の屈折力を有するレンズ（以下、負レンズ）、正レンズ及び正レンズを配して構成されるズームレンズであって、変倍に関して前記第１レンズ群及び前記第２レンズ群の位置を光軸方向に移動することにより、または前記第１レンズ群及び前記第２レンズ群に加えて前記第３レンズ群の位置を移動することにより成しており、前記第１レンズ群の有するパワーに関して下記条件式（１）を満足しており、レンズ全系の大きさに関して下記条件式（２）を満足しており、また前記第３レンズ群の有するパワーに関して下記条件式（３）を満足していることを特徴とする。（請求項１）
（１） −０．７５ ≦ ｆ_w ／ｆ_I ≦ −０．５
（２） ５．５ ≦ ＴＬ_w ／ｆ_w ≦ ７．２
（３） −０．２５ ≦ ｆ_w ／ｆ_III ≦ −０．０５
ただし、
ｆ_w ：広角端におけるレンズ全系の合成焦点距離
ｆ_I ：第１レンズ群の合成焦点距離
ｆ_III ：第３レンズ群の合成焦点距離
ＴＬ_w ：広角端における第１レンズ群を構成する第１レンズの物体側面から像面までの距離（ただし、平行平面ガラス部分は空気換算距離）

条件式（１）は、負のパワーを有する第１レンズ群へのパワーの適切な配分に関するものである。光学系全体の大きさと諸収差を適正に補正するための条件のバランスとなる。下限を超えると、第１レンズ群の負のパワーが大きいことになり、これに伴い第２レンズ群の正のパワーを強めなければならず諸収差のバランスを取るのが困難となり性能が低下する。逆に上限を超えると、正パワーの第２レンズ群との空気間隔を大きくとらねばならず光学系全体の大きさが大型化する事となりコンパクト性を損なう結果となる。条件式（２）は、広角端におけるレンズ全長を規定するものである。すなわち本発明のレンズの小型化に関する尺度となる条件である。上限を超えると収差補正という面では有利である反面、本発明の目的であるコンパクトなズームレンズを提供することが出来なくなる。また、逆に下限を超えると、各レンズのパワーを大きくしなければならず、諸収差の悪化、敏感度の悪化を招き、製造することが事実上困難となる。条件式（３）は、第３レンズ群の有するパワーに関する条件式である。負の範囲にあることが最大の特長で、これによって光学系の射出瞳を像面側に近づける作用を持つ。一般的に、射出瞳の位置が像面に近い事は、全長を短縮する様なコンパクト化に有効である半面、画面周辺のテレセントリック性が崩れてくる事であり、すなわち画面周辺像点の主光線が角度を持ってくる事であって、ＣＣＤのようなイメージセンサを用いた光学系では好ましくない。通常、３倍程度のズームレンズでは、変倍動作によって、この画面周辺像点の主光線の角度は変化する。この変化量は、当然設計によって異なってくるが、最大像高の像点で大体１０°程度かそれ以上の事が多い（例えば、広角端で１０°、望遠端で０°など）。しかしながら、主光線の角度に変化のない単焦点レンズの場合、ＣＣＤのマイクロレンズの構造を適応させることで、２０°を超えることも可能である。本発明のズームレンズでは、第３レンズ群に負のパワーを付与した事で、変倍時の主光線の角度の変化が約３．９°〜４．４°と、通常のズームレンズタイプの変化量に比べて、極めて小さいため、主光線の角度を大きくとる事に何ら問題はない。後出の実施例では、画面最大像点での主光線（上光線と下光線でなす角の２等分線を主光線と定義した場合）角度が最大で１５°となるように制限をしており、条件式（３）の条件式で規定する下限値は、その状態での第３レンズ群の負のパワーの取りうる範囲ということであり、下限を超えると、コンパクト化には有効であるが、主光線の角度が１５°を超えてしまい、シェーディングや周辺光量不足などの問題が発生しデジタルスチルカメラ等で要求される高度な画像品質が維持出来なくなる。一方で、上限を超える場合は、本発明によるコンパクト化が必要のない大きさの光学系である。

また、前記第１レンズ群が物体側より順に、負レンズである第１レンズ、正レンズである第２レンズ及び負レンズである第３レンズを配して構成され、前記第２レンズの有するパワーに関して下記条件式（４）を満足しており、前記第１レンズ群の各レンズに配分される分散特性に関して下記条件式（５）を満足しており、また前記第２レンズの屈折率に関して下記条件式（６）を満足していることが好ましい。（請求項２）
（４） ０．３ ≦ ｆ_w ／ｆ_２ ≦ ０．５
（５） ２０ ≦（ν_１ ＋ν_３ ）／２−ν_２
（６） １．７ ≦ ｎ_２
ただし、
ｆ_２ ：第１レンズ群を構成する第２レンズの焦点距離
ν_１ ：第１レンズ群を構成する第１レンズのアッベ数
ν_２ ：第１レンズ群を構成する第２レンズのアッベ数
ν_３ ：第１レンズ群を構成する第３レンズのアッベ数
ｎ_２ ：第１レンズ群を構成する第２レンズのｄ線に対する屈折率

条件式（４）は第１レンズ群全体として基本的な収差を良好に補正するための要件である。すなわち第１レンズ群は、前述のように負、正、負のパワー構成であるが、条件式（４）で示される範囲で第２レンズに正のパワーを適切に与えること及び、条件式（５）及び条件式（６）による硝材の選択を併せることにより、色収差、像面湾曲を基本的に補正することが出来る。上限を超えると正レンズのパワーが過大となるが、必然的に負レンズのパワーも過大となり、高次諸収差が発生する。下限を超えるとパワーの小さな組み合わせが可能となるが、色収差、像面湾曲補正効果が小さく、この場合も諸収差の良好な補正が出来なくなってしまう。条件式（５）は、第１レンズ群を構成する負レンズと正レンズのアッベ数の配分に関するものである。第１レンズ群の色収差補正を良好に維持するための条件式であり、第１レンズ群を構成する負レンズと正レンズの硝材選択を条件式（５）の条件のもとでおこなうことにより、適切なパワー配分を実現することが出来、色収差の良好な補正が可能となる。下限を越えると色収差補正のために各レンズのパワーが過大となり、諸収差が悪化する。続く条件式（６）は、像面湾曲補正のための条件である。ペッツバール和を小さくするため第１レンズ群で唯一の正レンズである第２レンズの屈折率を大きくして対応しており、したがって下限を超えると像面湾曲が大きくなる。

また、前記第１レンズ群を構成する前記第１レンズが非球面レンズであり、像面側の面の形状に関して下記条件式（７）を満足し、また前記第１レンズ群を構成する前記第２レンズの物体側の面との形状の相対的な特徴に関して下記条件式（８）を満足していることが好ましい。（請求項３）
（７） ０．９５ ≦ｆ_w ／ｒ₂ ≦ １．２５
（８） ０．４４ ≦ｒ₂ ／ｒ₃ ≦ ０．６６
ただし、
ｒ₂ ：第１レンズ群を構成する第１レンズの像側の面の曲率半径
ｒ₃ ：第１レンズ群を構成する第２レンズの物体側の面の曲率半径

条件式（７）は第１レンズに付与される強い負パワーの条件の下で、入射瞳に対してコンセントリックな形状とすることによって、基本的にコマ収差、歪曲収差などの軸外収差の発生を抑えるための形状としており、その形状を実現するための条件である。すなわち第１レンズは強い負パワーのメニスカス形状となる。（ただし第１レンズの物体側面を非球面形状とした場合で、強く全長の短縮を行った場合、概略の形状ではメニスカス形状をしているが、近軸曲率半径を見ると両凹レンズとなっている場合もある）条件式（７）の下限を超えるとコマ収差、歪曲収差の発生を充分抑えることが出来ない。逆に上限を超えると収差発生を抑止するためには効果的であるが、メニスカス負レンズの湾曲形状が強くなりすぎ、製造上困難となる。また、歪曲収差や非点収差などの軸外収差を効果的に補正するためには第１レンズの像側面の形状を非球面形状とするのが良いが、非球面の製造方法としてはガラスモールド非球面、樹脂材料との複合非球面などが良好であるが、特に限定するものではない。続く条件式（８）は、前記負パワーの第１レンズの像側面において発生する強い発散作用による正の球面収差について良好に補正するための条件式である。上限を超えると第２レンズによる負の球面収差が過大となり、下限を超えると逆に第１レンズによる正の球面収差が過大となり何れも球面収差が良好に補正することが出来なくなる。

また、前記第２レンズ群が物体側より順に正レンズである第４レンズ、負レンズである第５レンズ、正レンズで第５レンズと接合して配置される第６レンズ及び正レンズである第７レンズを配して構成され、前記第４レンズの有する正パワーに関して下記条件式（９）を満足しており、前記第５レンズ及び前記第６レンズの接合系の有するパワーに関して下記条件式（１０）を満足しており、前記第２レンズ群を構成する各レンズに配分される分散特性に関して下記条件式（１１）を満足しており、また前記第５レンズ及び前記第６レンズの接合系に使用される各レンズの硝材の有する屈折率の関係において下記条件式（１２）を満足していることが好ましい。（請求項４）
（９） ０．６ ≦ｆ_w ／ｆ₄ ≦ １．２
（１０） −１．０ ≦ｆ_w ／ｆ_5,6 ≦ −０．４
（１１） １２ ≦（ν₄ ＋ν₆ ＋ν₇ ）／３−ν₅
（１２） ０．２５ ≦ｎ₅ −ｎ₆
ただし、
ｆ₄ ：第２レンズ群を構成する第４レンズの焦点距離
ｆ_5,6 ：第２レンズ群を構成する第５レンズ及び第６レンズの合成焦点距離
ν₄ ：第２レンズ群を構成する第４レンズのアッベ数
ν₅ ：第２レンズ群を構成する第５レンズのアッベ数
ν₆ ：第２レンズ群を構成する第６レンズのアッベ数
ν₇ ：第２レンズ群を構成する第７レンズのアッベ数
ｎ₅ ：第２レンズ群を構成する第５レンズのｄ線に対する屈折率
ｎ₆ ：第２レンズ群を構成する第６レンズのｄ線に対する屈折率

条件式（９）は、第２レンズ群の最も物体側に配置され、強い正パワーを有する第４レンズに関するものである。第１レンズ群からの発散する光線束を集束するための大きな正パワーの付与と、適切に諸収差を補正するための条件となる。上限を超えると、正パワーが過大となり同時に球面収差が補正不足、下限を超えると逆に集束するための正パワーが不足することになり、球面収差が補正過剰となるが、いずれの場合も球面収差以外にも、コマ収差などの軸外の収差や色収差にも大きな悪影響を及ぼすこととなる。条件式（１０）は、接合され全体として負のパワーを有する第５、第６レンズに関する制約条件である。上限を超えると、負パワーが減少し第２レンズ群内の色収差が悪化する。下限を超えると、逆に色収差の補正には有利となるが、第２レンズ群内の正及び負パワーが共に増大するため、球面収差及びコマ収差が著しく発生して補正困難となる。条件式（１１）は、第２レンズ群における正レンズと負レンズのアッベ数の配分に関するものである。レンズ全系の色収差を良好に補正しつつ各収差とのバランスを保持するための条件となる。下限を設けているのは、この値を超えてしまうと色収差の補正のため各レンズのパワーを大きくしなければならず、球面収差及びコマ収差の補正が不十分となるためである。条件式（１２）は、像面湾曲補正に関する条件となっており、負パワーの第１レンズ群で発生する負のペッツバール和をに対して、第２レンズ群では逆の正のペッツバール和をもたせてこれをキャンセルし、全体として最適化することが必要となる。そのため負パワーの第５レンズに高屈折率材料、正の第６レンズに低屈折率材料を使用するのが良い。このため下限を超えるとレンズ全系のペッツバール和が過小となり像面の平坦性が得られない。

また、前記第２レンズ群を構成する各レンズの屈折面のうち、少なくとも１つの屈折面が非球面形状であり、前記第４レンズの物体側の面の形状に関して下記条件式（１３）を満足しており、また前記第７レンズの像側の面の形状に関して下記条件式（１４）を満足していることが好ましい。（請求項５）
（１３） １．０ ≦ｆ_w ／ｒ₇ ≦ １．５
（１４） １．２５ ≦ｆ_w ／ｒ₁₃ ≦ ２．３５
ただし、
ｒ₇ ：第２レンズ群を構成する第４レンズの物体側の面の曲率半径
ｒ₁₃ ：第２レンズ群を構成する第７レンズの像側の面の曲率半径

条件式（１３）は、第４レンズ物体側面の形状に関する条件式である。第４レンズ物体側面は開口絞りの直後に配置されるため、球面収差の補正に関して重要な役割を受け持つ。第１レンズ群の負のパワーとも関連して、球面収差を良好に補正するための条件となる。条件式（１３）で上限を越えると、コマ収差や非点収差などの軸外の収差に関しては補正し易くなるが、球面収差が補正不足となる。逆に下限を越えると、球面収差は補正過剰となり、同時に軸外の収差も良好な補正が困難となる。同様に条件式（１４）も、主に球面収差及びコマ収差を補正するための制約条件である。したがって下限を超えると、球面収差はオーバーになると共に軸外光束についてのコマ収差の補正が出来なくなり、逆に上限を超えると、球面収差が大きくアンダーとなってしまう。

さらに、前記第３レンズ群が負レンズである第８レンズのみで構成され、前記第８レンズの物体側の面の形状に関して下記条件式（１５）を満足していることが好ましい。（請求項６）
（１５） −１．２５ ≦ｆ_w ／ｒ₁₄ ≦ −０．４
ただし、
ｒ₁₄ ：第３レンズ群を構成する第８レンズの物体側の面の曲率半径

条件式（１５）で示されるように、基本的に第２レンズ群からの集光する光束を収差の発生を少なく像面に結像させるため、第８レンズの物体側面の形状は第２レンズ群に対して同心的形状が好ましい。したがって、条件式（１５）の値は基本的には負の値となる。上限を超えると、好ましい同心形状から逸脱し、バランスを崩すことによりコマ、歪曲などの収差が発生する。下限を超えると、第８レンズの物体側面によるペッツバール和が負で大きく成り過ぎ、また射出光線角度も過大となる。

このように本発明によるズームレンズをカメラの撮影レンズとして搭載することにより、常に携帯しても苦にならない薄型あるいは小型のいわゆるカードサイズのカメラでズームレンズの変倍比が大きく、広角撮影が可能とすることが出来る。（請求項７）

本発明によれば、従来ズーム比が３程度の標準系ズームレンズ光学系と同様な大きさやコストを維持しつつ、全体を３つのレンズ群で構成し各々のレンズ群に物体側より順に負、正、負のパワーを付与したことを特徴とするレンズタイプを採用することにより、ズーム比が３乃至４倍に拡大し、広角端の画角を広角域に広げた仕様の高性能ズームレンズを実現したカメラを提供する事が出来る。

以下、本発明に関する具体的な数値実施例について、実施例１から実施例８として説明する。以下の実施例１から実施例８では、物体側より順に、第１レンズ群ＬＧ１、第２レンズ群ＬＧ２及び第３レンズ群ＬＧ３から構成され、前記第１レンズ群ＬＧ１は全体で負の屈折力を有し、負の屈折力を有するレンズ（以下負レンズ）である第１レンズＬ１（第１レンズＬ１の物体側面を１面、像側面を２面とする）、正の屈折力を有するレンズ（以下正レンズ）である第２レンズＬ２（第２レンズＬ２の物体側面を３面、像側面を４面とする）及び負レンズである第３レンズＬ３（第３レンズＬ３の物体側面を５面、像側面を６面とする）を配して構成され、前記第２レンズ群ＬＧ２は全体で正の屈折力を有し、正レンズである第４レンズＬ４（第４レンズＬ４の物体側面を７面、像側面を８面とする）、負レンズである第５レンズＬ５（第５レンズＬ５の物体側面を９面、像側接合面を１０面とする）、正レンズで第５レンズＬ５と接合して配置される第６レンズＬ６（第６レンズＬ６の像側面を１１面とする）及び正レンズである第７レンズＬ７（第７レンズＬ７の物体側面を１２面、像側面を１３面とする）を配して構成され、前記第３レンズ群ＬＧ３は全体で負の屈折力を有し、負レンズである第８レンズＬ８（第８レンズＬ８の物体側面を１４面、像側面を１５面とする）を配して構成される。また、前記第２レンズ群ＬＧ２の物体側には開口絞りＳＰを配置しており、前記第３レンズ群ＬＧ３を構成する前記第８レンズＬ８の像側面１５面と像面の間には空気間隔をおいて水晶光学フィルターＬＰＦ（水晶光学フィルターＬＰＦの物体側面を１６面、像側面を１７面とする）及びＣＣＤの撮像部分の保護用としてのカバーガラスＣＧ（カバーガラスＣＧの物体側面を１８面、像側面を１９面とする）が配されている。通常ＣＣＤなどのイメージセンサを扱う上で必要とされる赤外光のカットは前記水晶光学フィルターＬＰＦの屈折面の一面に赤外反射コーティングを施すことにより対処しているものとして図示しない。変倍に関しては前記第１レンズ群ＬＧ１及び前記第２レンズ群ＬＧ２の位置を光軸方向に移動することにより、または前記第１レンズ群ＬＧ１及び前記第２レンズ群ＬＧ２に加えて前記第３レンズ群ＬＧ３の位置を移動することにより成している。また各実施例において、有限距離の物体に対する焦点調節に関しては前記第１レンズ群ＬＧ１または前記第３レンズ群ＬＧ３の位置を光軸方向に移動することにより成すことが可能であるが、これらの方法に限定するものではない。

さらに、各実施例において使用している非球面については、周知のごとく、光軸方向にＺ軸、光軸と直交する方向にＹ軸をとるとき、非球面式：
Ｚ＝（Ｙ² ／ｒ）／〔１＋√｛１−（１＋Ｋ）（Ｙ／ｒ）² ｝〕
＋Ａ・Ｙ⁴ ＋Ｂ・Ｙ⁶ ＋Ｃ・Ｙ⁸ ＋Ｄ・Ｙ¹⁰＋‥‥
で与えられる曲線を光軸の回りに回転して得られる曲面で、近軸曲率半径：ｒ、円錐定数：Ｋ、高次の非球面係数：Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ‥‥を与えて形状を定義する。尚表中の円錐定数及び高次の非球面係数の表記において「Ｅとそれに続く数字」は「１０の累乗」を表している。例えば、「Ｅ−０４」は１０^-4を意味し、この数値が直前の数値に掛かる。

［実施例１］
本発明のズームレンズの第１実施例について数値例を表１に示す。また図１は、そのレンズ構成図、図２はその諸収差図である。表及び図面中、ｆはレンズ全系の焦点距離（以下左側から広角端、中間域、望遠端における値を示す）、Ｆ_noはＦナンバー、２ωはレンズの全画角を表す。また、ｎは曲率半径、ｄはレンズ厚またはレンズ間隔、ｎ_d はｄ線の屈折率、ν_d はｄ線のアッベ数を示す。諸収差図中の球面収差図におけるｄ、ｇ、Ｃはそれぞれの波長における収差曲線である。またＳ．Ｃ．は正弦条件を示している。非点収差図におけるＳはサジタル、Ｍはメリディオナルを示している。

［実施例２］
本発明のズームレンズの第２実施例について数値例を表２に示す。また図３は、そのレンズ構成図、図４はその諸収差図である。

［実施例３］
本発明のズームレンズの第３実施例について数値例を表３に示す。また図５は、そのレンズ構成図、図６はその諸収差図である。

［実施例４］
本発明のズームレンズの第４実施例について数値例を表４に示す。また図７は、そのレンズ構成図、図８はその諸収差図である。

［実施例５］
本発明のズームレンズの第５実施例について数値例を表５に示す。また図９は、そのレンズ構成図、図１０はその諸収差図である。

［実施例６］
本発明のズームレンズの第６実施例について数値例を表６に示す。また図１１は、そのレンズ構成図、図１２はその諸収差図である。

［実施例７］
本発明のズームレンズの第７実施例について数値例を表７に示す。また図１３は、そのレンズ構成図、図１４はその諸収差図である。

［実施例８］
本発明のズームレンズの第８実施例について数値例を表８に示す。また図１５は、そのレンズ構成図、図１６はその諸収差図である。

次に実施例１から実施例８に関して条件式（１）から条件式（１５）に対応する値を、まとめて表９に示す。

表９から明らかなように、実施例１から実施例８の各実施例に関する数値は条件式（１）から（１５）を満足しているとともに、各実施例における収差図からも明らかなように、各収差とも良好に補正されている。

本発明によるズームレンズの第１実施例のレンズ構成図 第１実施例のレンズの諸収差図 本発明によるズームレンズの第２実施例のレンズ構成図 第２実施例のレンズの諸収差図 本発明によるズームレンズの第３実施例のレンズ構成図 第３実施例のレンズの諸収差図 本発明によるズームレンズの第４実施例のレンズ構成図 第４実施例のレンズの諸収差図 本発明によるズームレンズの第５実施例のレンズ構成図 第５実施例のレンズの諸収差図 本発明によるズームレンズの第６実施例のレンズ構成図 第６実施例のレンズの諸収差図 本発明によるズームレンズの第７実施例のレンズ構成図 第７実施例のレンズの諸収差図 本発明によるズームレンズの第８実施例のレンズ構成図 第８実施例のレンズの諸収差図

Claims (7)

1. 物体側より順に、全体で負の屈折力を有する第１レンズ群、全体で正の屈折力を有する第２レンズ群及び全体で負の屈折力を有する第３レンズ群から構成され、前記第２レンズ群が物体側より順に、正の屈折力を有するレンズ（以下、正レンズ）、負の屈折力を有するレンズ（以下、負レンズ）、正レンズ及び正レンズを配して構成されるズームレンズであって、変倍に関して前記第１レンズ群及び前記第２レンズ群の位置を光軸方向に移動することにより、または前記第１レンズ群及び前記第２レンズ群に加えて前記第３レンズ群の位置を移動することにより成しており、前記第１レンズ群の有するパワーに関して下記条件式（１）を満足しており、レンズ全系の大きさに関して下記条件式（２）を満足しており、また前記第３レンズ群の有するパワーに関して下記条件式（３）を満足していることを特徴とするズームレンズ。
   （１） −０．７５ ≦ ｆ_w ／ｆ_I ≦ −０．５
   （２） ５．５ ≦ ＴＬ_w ／ｆ_w ≦ ７．２
   （３） −０．２５ ≦ ｆ_w ／ｆ_III ≦ −０．０５
   ただし、
   ｆ_w ：広角端におけるレンズ全系の合成焦点距離
   ｆ_I ：第１レンズ群の合成焦点距離
   ｆ_III ：第３レンズ群の合成焦点距離
   ＴＬ_w ：広角端における第１レンズ群を構成する第１レンズの物体側面から像面までの距離（ただし、平行平面ガラス部分は空気換算距離）
2. 前記第１レンズ群が物体側より順に、負レンズである第１レンズ、正レンズである第２レンズ及び負レンズである第３レンズを配して構成され、前記第２レンズの有するパワーに関して下記条件式（４）を満足しており、前記第１レンズ群の各レンズに配分される分散特性に関して下記条件式（５）を満足しており、また前記第２レンズの屈折率に関して下記条件式（６）を満足していることを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
   （４） ０．３ ≦ ｆ_w ／ｆ_２ ≦ ０．５
   （５） ２０ ≦（ν_１ ＋ν_３ ）／２−ν_２
   （６） １．７ ≦ ｎ_２
   ただし、
   ｆ_２ ：第１レンズ群を構成する第２レンズの焦点距離
   ν_１ ：第１レンズ群を構成する第１レンズのアッベ数
   ν_２ ：第１レンズ群を構成する第２レンズのアッベ数
   ν_３ ：第１レンズ群を構成する第３レンズのアッベ数
   ｎ_２ ：第１レンズ群を構成する第２レンズのｄ線に対する屈折率
3. 前記第１レンズ群を構成する前記第１レンズが非球面レンズであり、像面側の面の形状に関して下記条件式（７）を満足し、また前記第１レンズ群を構成する前記第２レンズの物体側の面との形状の相対的な特徴に関して下記条件式（８）を満足していることを特徴とする請求項２記載のズームレンズ。
   （７） ０．９５ ≦ ｆ_w ／ｒ_２ ≦ １．２５
   （８） ０．４４ ≦ ｒ_２ ／ｒ_３ ≦ ０．６６
   ただし、
   ｒ_２ ：第１レンズ群を構成する第１レンズの像側の面の曲率半径
   ｒ_３ ：第１レンズ群を構成する第２レンズの物体側の面の曲率半径
4. 前記第２レンズ群が物体側より順に正レンズである第４レンズ、負レンズである第５レンズ、正レンズで第５レンズと接合して配置される第６レンズ及び正レンズである第７レンズを配して構成され、前記第４レンズの有する正パワーに関して下記条件式（９）を満足しており、前記第５レンズ及び前記第６レンズの接合系の有するパワーに関して下記条件式（１０）を満足しており、前記第２レンズ群を構成する各レンズに配分される分散特性に関して下記条件式（１１）を満足しており、また前記第５レンズ及び前記第６レンズの接合系に使用される各レンズの硝材の有する屈折率の関係において下記条件式（１２）を満足していることを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
   （９） ０．６ ≦ ｆ_w ／ｆ_４ ≦ １．２
   （１０） −１．０ ≦ ｆ_w ／ ｆ_５,６ ≦ −０．４
   （１１） １２ ≦（ν_４ ＋ν_６ ＋ν_７ ）／３−ν_５
   （１２） ０．２５ ≦ ｎ_５ −ｎ_６
   ただし、
   ｆ_４ ：第２レンズ群を構成する第４レンズの焦点距離
   ｆ_５,６ ：第２レンズ群を構成する第５レンズ及び第６レンズの合成焦点距離
   ν_４ ：第２レンズ群を構成する第４レンズのアッベ数
   ν_５ ：第２レンズ群を構成する第５レンズのアッベ数
   ν_６ ：第２レンズ群を構成する第６レンズのアッベ数
   ν_７ ：第２レンズ群を構成する第７レンズのアッベ数
   ｎ_５ ：第２レンズ群を構成する第５レンズのｄ線に対する屈折率
   ｎ_６ ：第２レンズ群を構成する第６レンズのｄ線に対する屈折率
5. 前記第２レンズ群を構成する各レンズの屈折面のうち、少なくとも１つの屈折面が非球面形状であり、前記第４レンズの物体側の面の形状に関して下記条件式（１３）を満足しており、また前記第７レンズの像側の面の形状に関して下記条件式（１４）を満足していることを特徴とする請求項４記載のズームレンズ。
   （１３） １．０ ≦ ｆ_w ／ｒ_７ ≦ １．５
   （１４） １．２５ ≦ ｆ_w ／ｒ_１３ ≦ ２．３５
   ただし、
   ｒ_７ ：第２レンズ群を構成する第４レンズの物体側の面の曲率半径
   ｒ_１３ ：第２レンズ群を構成する第７レンズの像側の面の曲率半径
6. 前記第３レンズ群が負レンズである第８レンズのみで構成され、前記第８レンズの物体側の面の形状に関して下記条件式（１５）を満足していることを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
   （１５） −１．２５ ≦ ｆ_w ／ｒ_１４ ≦ −０．４
   ただし、
   ｒ_１４ ：第３レンズ群を構成する第８レンズの物体側の面の曲率半径
7. 前記請求項１から前記請求項６のいずれかの一項に記載されるズームレンズを搭載していることを特徴としたカメラ。

Images