JP5142902B2 - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

Description

本発明はズームレンズに関し、例えばデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、ＴＶカメラ等の撮像装置に好適なものである。

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の撮像装置（カメラ）は、高機能化及び小型化されている。そして撮像装置の高機能化及び小型化にともない、それに用いる光学系には広い画角（撮影画角）を包含した大口径比で高い光学性能を有した小型のズームレンズであることが求められている。

また、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の光学部材が配置される。この為、それに用いるズームレンズには、比較的バックフォーカスの長いことが要求される。

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には、色シェーディングを避けるため、像側のテレセントリック特性の良いことが望まれている。

全系が小型でバックフォーカスが長く、しかも像側のテレセントリック特性の良いズームレンズとして、負の屈折力のレンズ群が先行する（最も物体側に位置する）ネガティブリード型のズームレンズが知られている。

ネガティブリード型のズームレンズとして、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、および正の屈折力の第３レンズ群より成る３群ズームレンズが知られている（特許文献１〜５）。

この３群ズームレンズにおいて、負の屈折力の第１レンズ群を物体側から像側へ順に正レンズ、負レンズ、正レンズで構成し、良好なる光学性能を得たズームレンズが知られている（特許文献６〜８）。

一方、近年、撮像装置においてはズームレンズの諸収差のうち歪曲収差の補正を光学的に行わずに電気的に画像処理で補正することが行われている。これによって、広画角化を図ったときに多く生ずる歪曲収差を軽減している。
特開２００４−０６１６７５号公報 特開２００４−０９４２８３号公報 特開２００４−２３９９７４号公報 特開２００４−３１８１０４号公報 特開２００５−３３１６４１号公報 特開２００２−０２３０５３号公報 特開２００２−０９０６２５号公報 特開２０００−１３７１６４号公報

近年、ビデオカメラやデジタルカメラ等に用いるズームレンズには、撮像素子の高性能化に伴って小型でかつ高い光学性能を有することが強く要望されている。

また、近年多くのカメラには、カメラのコンパクト化とそれに用いるズームレンズの高ズーム比化を図るため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する所謂沈胴式が用いられている。

このときズームレンズを構成する各レンズ群のレンズ枚数が多いと、各レンズ群の光軸上の長さが長くなる（レンズ全長が長くなる）。この結果、所望の沈胴長が得られず、沈胴式を利用するのが難しくなってくる。この傾向はズームレンズのズーム比が大きくなるほどレンズ全長が長くなり、沈胴式の適用が難しくなる。

前述したネガティブリード型の３群ズームレンズにおいて全系の小型化及び沈胴の際の小型化、更に高ズーム比化を図るにはズームレンズを構成する各レンズ群のレンズ枚数を少なくし、かつ各レンズ群の屈折力を強めるのが有効である。

しかしながら、例えば、高ズーム比化を図るため、各レンズ群の屈折力を単に強めると、ズーミングに伴う収差変動が増大し、全ズーム範囲において高い光学性能を得るのが困難になってくる。

このため、ネガティブリード型の３群ズームレンズにおいて、全系の小型化、広画角化かつ高ズーム比化を達成するためには、各レンズ群のレンズ構成や屈折力配置とズーミングの際の各レンズ群の移動軌跡等を適切に設定することが重要となってくる。

例えば、第１レンズ群のレンズ構成や第２、第３レンズ群の広角端と望遠端における結像倍率等を適切に設定しないと全系の小型化および広画角化を図りつつ、高い光学性能を得るのが大変困難になってくる。

本発明は、レンズ系全体がコンパクトで、全ズーム範囲中で高い光学性能が得られるズームレンズ及びそれを有する撮像装置の提供を目的とする。

本発明のズームレンズは、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群と、正の屈折力の第２レンズ群と、正の屈折力の第３レンズ群から構成され、ズーミングに際し、各レンズ群の間隔が変化するズームレンズにおいて、前記第１レンズ群は、物体側より像側へ順に、正の第１１レンズ、負の第１２レンズ、正の第１３レンズからなり、前記第１１レンズの物体側の面の曲率半径をＲ１、像側の面の曲率半径をＲ２、広角端と望遠端における前記第２レンズ群の結像倍率を各々β２Ｗ、β２Ｔ、広角端と望遠端における前記第３レンズ群の結像倍率を各々β３Ｗ、β３Ｔとするとき、
０ ＜ （Ｒ１−Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２） ＜ ５．５
２．５５ ＜ （β２Ｔ・β３Ｗ）/（β２Ｗ・β３Ｔ） ＜ ３．５０
なる条件を満足することを特徴としている。

本発明によれば、レンズ系全体がコンパクトで、全ズーム範囲中で高い光学性能が得られるズームレンズが得られる。

次に本発明のズームレンズ及びそれを有する撮像装置について説明する。

本発明のズームレンズは、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群と、正の屈折力の第２レンズ群と、正の屈折力の第３レンズ群から構成されている。そして、ズーミングに際し、各レンズ群の間隔が変化する。

具体的には、広角端から望遠端のズーミングに際し、第１レンズ群は像側に凸形状の軌跡で移動し、第２レンズ群は物体側に単調に移動し、第３レンズ群は像側へ単調移動する。

図１は本発明の実施例１のズームレンズの広角端（短焦点距離端）におけるレンズ断面図である。図２、図３、図４はそれぞれ実施例１のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端（長焦点距離端）における収差図である。

実施例１はズーム比（変倍比）２．９、開口比３．０〜５．０程度のズームレンズである。

図５は本発明の実施例２のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図６、図７、図８はそれぞれ実施例２のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。

実施例２はズーム比２．９、開口比２．９〜５．０程度のズームレンズである。

図９は本発明の実施例３のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図１０、図１１、図１２はそれぞれ実施例３のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。

実施例３はズーム比３．１、開口比２．９〜５．０程度のズームレンズである。

図１３は本発明の実施例４のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図１４、図１５、図１６はそれぞれ実施例４のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。

実施例４はズーム比３．５、開口比２．７〜５．０程度のズームレンズである。

図１７は本発明の実施例５のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図１８、図１９、図２０はそれぞれ実施例５のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。

実施例５はズーム比３．１、開口比２．９〜５．０程度のズームレンズである。

図２１は本発明のズームレンズを備えるデジタルスチルカメラ（撮像装置）の要部概略図である。

各実施例のズームレンズは撮像装置に用いられる撮影レンズ系である。各実施例のズームレンズを、ビデオカメラやデジタルスチルカメラの撮影光学系として使用する際にはＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面に被写体像を形成する。

各レンズ断面図において、左方が被写体（物体）側（前方）で、右方が像側（後方）である。レンズ断面図において、Ｌ１は負の屈折力（光学的パワー＝焦点距離の逆数）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レンズ群である。

ＳＰは開口絞りであり、第２レンズ群Ｌ２の物体側に位置している。Ｇは光学フィルター、フェースプレート等に相当するガラスブロック、ＩＰは像面である。

矢印は広角端から望遠端へのズーミングに際して各レンズ群の移動軌跡を示している。

収差図において、ｄ、ｇは各々ｄ線、ｇ線、ΔＭ、ΔＳはメリディオナル像面、サジタル像面を表している。倍率色収差はｇ線によって表している。ＦｎｏはＦナンバー、ωは
半画角である。

尚、各実施例において広角端と望遠端とは変倍用レンズ群が機構上光軸上移動可能な範囲の両端に位置したときのズーム位置をいう。

各実施例のズームレンズは、物体側より像側へ順に、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、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３からなる。そして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Ｌ１が像側に凸の軌跡で移動、第２レンズ群Ｌ２が物体側に単調に移動、第３レンズ群Ｌ３が像側に移動している。

各実施例のズームレンズは、第２レンズ群Ｌ２の移動により主な変倍を行っている。第１レンズ群Ｌ１の凸状の軌跡の移動及び第３レンズ群Ｌ３による像側方向への移動によって、変倍に伴う像面変動を補正している。

無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングは第３レンズ群Ｌ３を物体側へ移動させて行っている。

各実施例において、第１レンズ群Ｌ１は物体側より、像側へ順に正の第１１レンズＧ１１、負の第１２レンズＧ１２、正の第１３レンズＧ１３からなっている。

第１１レンズＧ１１の物体側の面の曲率半径をＲ１、像側の面の曲率半径をＲ２とする。広角端と望遠端における第２レンズ群Ｌ２の結像倍率を各々β２Ｗ、β２Ｔとする。広角端と望遠端における第３レンズ群の結像倍率を各々β３Ｗ、β３Ｔとする。このとき、
０＜（Ｒ１−Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２） ＜ ５．５ ‥‥‥（１）
２．５５＜（β２Ｔ・β３Ｗ）/（β２Ｗ・β３Ｔ）＜３．５０ ‥‥‥（２）
なる条件を満足している。

条件式（１）の下限値を超えて第１１レンズＧ１１のレンズ形状が変化すると、それにともない、第１２レンズＧ１２の像側の面の曲率が大きく変化する。この結果、広角端において、画面周辺での下方光線によるフレアーが大きくなり、光学性能が低下してくる。

また、条件式（１）の上限値を超えて第１２レンズＧ１２のレンズ形状が変化すると、第１１レンズＧ１１の物体側の面の曲率が物体側に凹面を向けて強くなる。このため、レンズ全系が大型化するとともに、望遠端において短波長側の球面収差が大きくなり、光学性能が低下してくる。

条件式（２）は所定のズーム比を確保しつつ、良好な光学性能を維持するためのものである。

条件式（２）の上限値を超えると、第２レンズ群Ｌ２の変倍分担が大きくなりすぎて、所定のズーム比を確保することが困難になる。また、各レンズ群のレンズ枚数を増やし、収差を分担させなければならなくなり、レンズ系全体が大型化してくるため好ましくない。

条件式（２）の下限値を超えると、第３レンズ群Ｌ３の変倍分担が大きくなり、ズーミングにおける移動量が大きくなる。このため、レンズ全系が大型化してくるため好ましくない。

以上の条件式（１）、（２）を同時に満足することにより、ズーム倍率２．８倍〜４．０倍程度を確保しつつ、歪曲収差以外の諸収差を良好に抑え、高性能でコンパクトなズームレンズを実現してくる。

歪曲収差は撮像装置に用いたときに公知の電子的処理によって補正している。歪曲収差の補正を除外することにより、他の諸収差の補正を容易にしている。

各実施例において、さらに収差補正を良好にしつつ、レンズ全体の小型化を図るためには条件式（１）、（２）を次のごとくするのが良い。

０．０５＜（Ｒ１−Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２） ＜ ５．２‥‥‥（１ａ）
２．５７＜（β２Ｔ・β３Ｗ）／（β２Ｗ・β３Ｔ）＜３．２０ ‥‥‥（２ａ）
以上のように各実施例によれば、第１レンズ群Ｌ１のレンズ構成や第２、第３レンズ群Ｌ２、Ｌ３の広角端と望遠端における結像倍率を適切に設定することにより、全系の小型化を図りつつ、諸収差を良好に補正した広画角のズームレンズを得ている。

各実施例において、更に好ましくは次の諸条件のうちの１以上を満足するのが良い。

広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々ｆＷ、ｆＴとする。第１レンズ群の焦点距離をｆ１とする。第２レンズ群の焦点距離をｆ２とする。

第２３レンズＧ２３の像側の面から第２４レンズＧ２４の物体側の面までの光軸上の間隔をＤとする。

このとき、
−３．５０ ＜ ｆ１／ｆＷ ＜ −２．４０ ‥‥‥（３）

１．１５＜ｆ２／√（ｆＷ・ｆＴ）＜１．３５ ・・・・・（４）

０．１０ ＜ Ｄ／ｆ２ ＜ ０．２０ ‥‥‥（５）
１．０１ ＜ β３Ｔ／β３Ｗ ＜ １．３０ ‥‥‥（６）
なる条件のうち１以上を満足するのが良い。

条件式（３）は、コマ収差と歪曲収差をバランス良く補正するためのものである。条件式（３）の上限値を超えると、歪曲収差が大きく発生してくるので良くない。条件式（３）の下限値を超えると、歪曲収差の発生は少なくなるが、コマ収差が多く発生してくるため好ましくない。

条件式（４）は全系のコンパクト化と光学性能を良好に維持するためのものである。条件式（４）の上限値を超えて第２レンズ群Ｌ２の焦点距離が長くなると第２レンズ群Ｌ２の屈折力が緩くなり、所定の倍率（ズーム比）を確保するために、各レンズ群のズーミングにおける移動量を増加させる必要がある。この結果、全系が大型化してくるので良くない。

また、条件式（４）の下限値を超えて第２レンズ群Ｌ２の焦点距離が短くなると、第２レンズ群Ｌ２のパワーが強くなり、所定のズーム比を確保するための移動量は減少し、全系のコンパクト化に有利となる。しかしながら、第２レンズ群Ｌ２のパワーが強くなりすぎて非点収差、コマ収差などの諸収差の発生が多くなり、これらの補正が困難となる。

条件式（５）は全系のコンパクト化と光学性能を良好に維持するためのものである。条件式（５）の上限値を超えて第２３レンズＧ２３と第２４レンズＧ２４の光軸上の間隔が長くなると、第２レンズ群Ｌ２が厚くなりすぎてくるので良くない。

また、条件式（５）の上限値を超えて第２３レンズＧ２３と第２４レンズＧ２４の光軸上の間隔が短くなると、広角端と望遠端においてコマ収差を良好に補正するのが難しくなってくる。

条件式（６）は第３レンズ群Ｌ３の結像倍率β３Ｗ、β３Ｔに関し、所定のズーム比を
確保しつつ、全系の小型化を図るためのものである。条件式（６）の上限値を超えると、第３レンズ群Ｌ３の変倍分担が大きくなり、ズーミングにおける移動量が大きくなる。このため、レンズ全系が大型化してくるため好ましくない。

条件式（６）の下限値を超えると、第３レンズ群Ｌ３の変倍分担が小さくなり、これにつれて第２レンズ群Ｌ２の変倍分担が大きくなり、所定のズーム比を確保することが困難になる。また、各レンズ群のレンズ枚数を増やし、収差を分担させなければならなくなり、レンズ系が大型化してくるので良くない。

各実施例において、さらに収差補正を良好にしつつ、レンズ全体の小型化を図るためには条件式（３）〜（６）の数値範囲を次のごとく設定するのが良い。

−３．３０ ＜ ｆ１／ｆＷ ＜ −２．４５ ‥‥‥（３ａ）

１．１６＜ｆ２／√（ｆＷ・ｆＴ）＜１．３４ ・・・・・（４ａ）

０．１０２ ＜ Ｄ／ｆ２ ＜ ０．１９７ ‥‥‥（５ａ）
１．０２ ＜ β３Ｔ／β３Ｗ ＜ １．１０ ‥‥‥（６ａ）
次に各レンズ群のレンズ構成の特徴について説明する。第１１レンズＧ１１は像側の面が凸形状より成り、第１２レンズＧ１２は両凹形状より成り、第１３レンズＧ１３は物体側の面が凸でメニスカス形状より成る。

第１レンズ群Ｌ１をこのように構成することにより、各実施例では有効径の最も大きな第１レンズ群Ｌ１に非球面を使用せず、良好なる光学性能のズームレンズを実現している。

第１レンズ群は、軸外主光線を絞り中心（入射瞳）に結像（入射）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。

そこで各実施例では、通常の広画角のズームレンズと同様、レンズ径の増大が抑えられる第１２レンズＧ１２と第１３レンズＧ１３のレンズ形状を特定し、歪曲収差をある程度抑えるために形状とした第１１レンズＧ１１を配置している。

また、第１レンズ群Ｌ１を構成する第１２レンズＧ１２の像側の面以降の面形状は、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開口絞りＳＰと光軸が交差する点を中心とする同心球面に近いレンズ形状としている。

また、第１２レンズＧ１２の物体側の面形状は主に像面彎曲の発生を抑えるために物体側に凹面を向けたレンズ形状としている。

また、第１１レンズＧ１１、第１２レンズＧ１２、第１３レンズＧ１３に適切な屈折率の材料を用い、レンズ間隔を適切に設定することにより、歪曲収差以外の諸収差の発生を抑えている。

第２レンズ群Ｌ２は、物体側より像側へ順に、正の第２１レンズＧ２１、正の第２２レンズＧ２２、負の第２３レンズＧ２３、正の第２４レンズＧ２４よりなる。

第２１レンズＧ２１と、第２２レンズＧ２２はいずれも両凸形状であり、第２３レンズＧ２３は両凹形状である。又、第２４レンズＧ２４は物体側の面が凸形状である。

第２レンズ群Ｌ２の各レンズは、第１レンズ群Ｌ１を射出した軸外光線の屈折角を少なくし、軸外諸収差の発生が少なくなるようなレンズ形状としている。

また、第２１レンズＧ２１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。

次に第２２レンズＧ２２と接合した第２３レンズＧ２３のレンズ形状を、像側面に凹を向けたレンズ形状とすることで、第２１レンズＧ２１と第２２レンズＧ２２で発生した収差を補正している。さらに、所定の間隔（Ｄ）を離して、第２４レンズＧ２４を配置することにより、コマ収差を良好に補正している。

第３レンズ群Ｌ３は両凸形状の単一の正レンズ第３１レンズＧ３１から成っている。第３レンズ群Ｌ３はフィールドレンズの作用をし、テレセントリック性を良好に維持している。

各実施例は以上の様に各レンズのレンズ構成を設定する事により、固体撮像素子を用いた撮影光学系に好適な、構成レンズ枚数が少なくコンパクトで、特に沈胴式に好適なズームレンズを得ている。特にズーム比が２．８〜４．０倍程度の歪曲収差以外の諸収差を良好に補正した、高い光学性能を有するズームレンズが得られる。

又、各実施例によれば、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の屈折力を適切に設定することによって球面収差、軸外諸収差、特に像面彎曲、非点収差、コマ収差を良好に補正することができる大口径比化した際に好適なズームレンズが得られる。

尚、上述の各実施例のズームレンズは歪曲収差を画像処理で補正する撮像装置に好適に用いることができる。この他、例えば監視用カメラなど、歪曲収差を気にしないカメラにも同様に使用することができる。

以上のように各実施例によれば、固体撮像素子を用いた撮像装置に好適な構成レンズ枚数が少なく、全系がコンパクトで、且つ歪曲収差以外の諸収差を特に良好に補正した高い光学性能を有するズームレンズが得られる。

次に、本発明の実施例１〜５に対応する数値実施例１〜５を示す。数値実施例において、ｉは物体側からの面の順序を示し、ｒｉは第ｉ番目のレンズ面（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、ｎｄｉ、νｄｉはそれぞれ第ｉ番目の部材のｄ線に対する屈折率、アッベ数を示す。

また、最も像側の２面はフェースプレート等のガラス材である。ＢＦは空気換算でのバックフォーカスである。

又、前述の各条件式と各実施例との関係を表１に示す。

数値実施例１
単位mm

面データ
面番号 ｒ d nd νd 有効径
物面 ∞ ∞
1 = -279.045 1.50 1.772499 49.6 13.646
2 = -34.340 0.25 13.081
3 = -74.732 1.00 1.677900 55.3 11.845
4 = 6.513 2.47 9.285
5 = 7.423 1.80 1.846660 23.9 9.043
6 = 8.905 可変 8.142
7 = 絞り 0.70 4.450
8 = 21.770 1.30 1.834807 42.7 4.628
9 = -61.844 0.15 4.650
10 = 6.239 2.15 1.806100 33.3 4.632
11 = -7.521 1.45 1.846660 23.9 4.115
12 = 4.633 2.29 3.466
13 = 16.084 1.20 1.806100 33.3 4.760
14 = -291.896 可変 4.945
15 = 14.666 1.50 1.487490 70.2 6.891
16 = -41.513 可変 6.855
17 = ∞ 0.80 1.516330 64.1 20.000
18 = ∞ 20.000

各種データ
ズーム比 2.91520
広角 中間 望遠
焦点距離 5.65996 10.90317 16.49991
Fナンバー 2.98351 3.96090 5.00000
画角 27.78289 15.29624 10.24439
像高 2.982 2.982 2.982
レンズ全長 38.82047 33.55435 35.38590
BF 4.90333 4.39066 3.87800
D6 17.95180 6.72701 2.59998
D14 3.11364 9.07224 15.03084
D16 3.87574 3.36307 2.850407

入射瞳位置 10.95993 7.98033 3.87800
射出瞳位置 -19.18286 -57.51110 -1256.9517
前側主点位置 15.28987 16.96305 22.35505
後側主点位置 -0.75663 -6.51251 -12.62191

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 50.55562
2 3 -8.79391
3 5 33.82974
4 8 19.42538
5 10 4.54734
6 11 -3.21094
7 13 18.94339
8 15 22.42753

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 倍率 前側主点位置 後側主点位置
1 1 -15.39750 7.01623 2.14437 -2.67091
2 7 11.86452 9.23881 -0.01761 -6.75530
3 15 22.42753 1.50000 0.26559 -0.75173

数値実施例２
単位mm

面データ
面番号 ｒ d nd νd 有効径
物面 ∞ ∞
1 = 200.000 1.20 1.772499 49.6 12.507
2 = -135.000 0.50 11.849
3 = -500.000 1.00 1.677900 55.3 10.931
4 = 6.729 3.04 8.869
5 = 7.233 1.80 1.846660 23.9 8.339
6 = 8.036 可変 7.359
7 = 絞り 0.70 4.715
8 = 19.176 1.30 1.834807 42.7 4.917
9 = -52.592 0.15 4.926
10 = 6.131 2.15 1.806100 33.3 4.882
11 = -7.981 1.60 1.846660 23.9 4.338
12 = 4.307 1.94 3.914
13 = 12.510 1.20 1.806100 33.3 4.935
14 = 44.116 可変 5.066
15 = 15.522 1.50 1.487490 70.2 6.840
16 = -32.782 可変 6.823
17 = ∞ 0.80 1.516330 64.1 20.000
18 = ∞ 20.000

各種データ
ズーム比 2.91456
広角 中間 望遠
焦点距離 5.66135 10.94315 16.50033
Fナンバー 2.86764 3.90738 5.00001
画角 27.7771 15.24296 10.24413
像高 2.982 2.982 2.982
レンズ全長 37.5896 33.58067 35.93823
BF 4.656957 4.25696 3.85696
D6 16.58873 6.61120 3.00017
D14 2.91628 8.88488 14.85349
D16 3.62937 3.22967 2.82937

入射瞳位置 10.61817 8.120124 6.60563
射出瞳位置 -15.97879 -48.21963 -506.63566
前側主点位置 14.72635 16.78126 22.57263
後側主点位置 -1.0043923 -6.68619 -12.64337

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 104.49599
2 3 -9.78613
3 5 42.15629
4 8 16.97293
5 10 4.61517
6 11 -3.11789
7 13 21.29964
8 15 21.83158

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 倍率 前側主点位置 後側主点位置
1 1 -14.15522 7.54071 2.40602 -2.97099
2 7 11.24283 9.04387 -1.24802 -6.87097
3 15 21.83158 1.50000 0.32738 -0.69140

数値実施例３
単位mm

面データ
面番号 ｒ d nd νd 有効径
物面 ∞ ∞
1 = -29.738 1.30 1.772499 49.6 13.673
2 = -25.108 0.25 13.168
3 = -500.000 1.00 1.677900 55.3 11.444
4 = 6.574 2.20 9.182
5 = 7.441 1.80 1.846660 23.9 8.969
6 = 9.187 可変 8.091
7 = 絞り 0.70 4.476
8 = 22.544 1.30 1.834807 42.7 4.668
9 = -48.495 0.15 4.704
10 = 6.018 2.15 1.806100 33.3 4.687
11 = -7.141 1.50 1.846660 23.9 4.166
12 = 4.393 2.03 3.755
13 = 13.925 1.20 1.806100 33.3 4.932
14 = 220.288 可変 5.101
15 = 16.585 1.50 1.487490 70.2 6.966
16 = -26.541 可変 6.955
17 = ∞ 0.80 1.516330 64.1 20.000
18 = ∞ 20.000

各種データ
ズーム比 3.11298
広角 中間 望遠
焦点距離 5.300319 10.79037 16.49978
Fナンバー 2.862001 3.91035 4.99999
画角 29.36244 15.44854 10.24447
像高 2.982 2.982 2.982
レンズ全長 37.10449 31.93262 34.27915
BF 4.69492 4.39437 4.093829
D6 17.24052 5.94217 2.16222
D14 2.78321 8.90968 15.03616
D16 3.66733 3.36678 3.06624
入射瞳位置 9.9178361 7.017039 5.283813
射出瞳位置 -17.54598 -58.87674 956.26864
前側主点位置 13.955014 15.96720 22.06950
後側主点位置 -0.60540 -6.39599 -12.40594

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 185.98617
2 3 -9.56454
3 6 31.39766
4 7 18.58985
5 9 4.37009
6 10 -3.03150
7 12 18.39230
21.17871

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 倍率 前側主点位置 後側主点位置
1 1 -14.21347 6.54813 1.60054 -2.80940
2 7 11.26686 9.03264 -0.37636 -6.59383
3 15 21.17871 1.50000 0.39228 -0.62776

数値実施例４
単位mm

面データ
面番号 ｒ d nd νd 有効径
物面 ∞ ∞
1 = -64.114 1.50 1.772499 49.6 14.303
2 = -28.093 0.25 13.725
3 = -52.787 1.00 1.677900 55.3 12.122
4 = 6.501 2.21 9.405
5 = 7.528 1.80 1.846660 23.9 9.243
6 = 9.579 可変 8.398
7 = 絞り 0.30 4.731
8 = 16.316 1.30 1.834807 42.7 4.852
9 = -185.199 0.15 4.849
10 = 6.157 2.15 1.806100 33.3 4.831
11 = -7.005 1.45 1.846660 23.9 4.323
12 = 4.366 2.02 3.538
13 = 13.810 1.20 1.806100 33.3 4.436
14 = -410.860 可変 4.655
15 = 17.490 1.50 1.487490 70.2 7.144
16 = -20.456 可変 7.132
17 = ∞ 0.80 1.516330 64.1 20.000
18 = ∞ 20.000

各種データ
ズーム比 3.46148
広角 中間 望遠
焦点距離 5.20008 11.39808 17.99999
Fナンバー 2.65381 3.78910 5.00000
画角 29.83221 14.66138 9.40657
像高 2.982 2.982 2.982
レンズ全長 37.06326 31.93265 35.22193
BF 4.701427 4.262659 3.82389
D6 17.54003 5.35824 1.59633
D14 2.69195 9.74314 16.79433
D16 3.67384 3.23507 2.79630
入射瞳位置 10.22429 6.99241 5.15099
射出瞳位置 -17.81586 -95.04054 123.22419
前側主点位置 14.22348 17.08216 25.86454
後側主点位置 -0.49866 -7.13536 -14.17610

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 63.57695
2 3 -8.48110
3 5 29.60565
4 8 18.01527
5 10 4.38473
6 11 -3.00103
7 13 16.59524
8 15 19.59500

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 倍率 前側主点位置 後側主点位置
1 1 -14.45691 6.76310 1.77118 -2.81471
2 7 11.29878 8.56818 -0.52038 -6.51283
3 15 19.59500 1.50000 0.47090 -0.55075

数値実施例５
単位mm

面データ
面番号 ｒ d nd νd 有効径

物面 ∞ ∞
1 = -85.461 D 1 = 1.80 1.772499 49.6 17.780
2 = -36.600 D 2 = 0.25 17.022
3 = -500.000 D 3 = 1.00 1.677900 55.3 14.203
4 = 6.671 D 4 = 3.53 10.566
5 = 7.676 D 5 = 1.80 1.846660 23.9 10.045
6 = 8.777 D 6 = 可変 9.060
7 = 絞り D 7 = 0.70 3.987
8 = 17.033 D 8 = 1.30 1.834807 42.7 4.149
9 = -106.282 D 9 = 0.15 4.142
10 = 6.079 D10 = 2.15 1.806100 33.3 4.119
11 = -6.471 D11 = 1.45 1.846660 23.9 3.597
12 = 4.327 D12 = 1.18 2.970
13 = 17.560 D13 = 1.20 1.806100 33.3 3.497
14 = -71.644 D14 = 可変 3.819
15 = 19.282 D15 = 1.80 1.487490 70.2 6.973
16 = -14.539 D16 = 可変 7.026
17 = ∞ D17 = 0.80 1.516330 64.1 20.000
18 = ∞ 20.000


各種データ
ズーム比 3.08472
広角 中間 望遠
焦点距離 4.70072 9.49873 14.50042
Fナンバー 2.93015 3.94302 5.00001
画角 32.38984 17.42899 11.62082
像高 2.982 2.982 2.982
レンズ全長 38.85923 31.70276 32.72078
BF 4.32358 4.07359 3.82359
D6 18.04184 5.68437 1.50139
D14 2.50394 7.70494 12.90594
D16 3.29600 3.04600 2.79600
入射瞳位置 10.84921 7.82733 5.97208
射出瞳位置 -16.01249 -59.37800 252.84313
前側主点位置 14.46335 15.90409 21.31686
後側主点位置 -0.377136 -5.42514 -10.67683
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 81.55780
2 3 -9.70272
3 5 41.31794
4 8 17.67011
5 10 4.21035
6 11 -2.88495
7 13 17.60168
8 15 17.30517

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 倍率 前側主点位置 後側主点位置
1 1 -14.86521 8.38204 1.97772 -3.96066
2 7 10.96697 8.13142 -0.94549 -5.83610
3 15 17.30517 1.80000 0.70215 -0.52942

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カメラ（光学機器）の実施例を図２１を用いて説明する。

図２１において、２０はデジタルカメラ本体、２１は上述の実施例１〜５のズームレンズによって構成された撮影光学系である。２２は撮影光学系２１によって被写体像を受光するＣＣＤ等の撮像素子である。２３は撮像素子２２が受光した被写体像を記録する記録手段、２４は不図示の表示素子に表示された被写体像を観察するためのファインダーである。

上記表示素子は液晶パネル等によって構成され、撮像素子２２上に形成された被写体像が表示される。

このように本発明のズームレンズをデジタ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撮像装置を実現している。

実施例１のレンズ断面図 実施例１の広角端における収差図 実施例１の中間のズーム位置における収差図 実施例１の望遠端における収差図 実施例２のレンズ断面図 実施例２の広角端における収差図 実施例２の中間のズーム位置における収差図 実施例２の望遠端における収差図 実施例３のレンズ断面図 実施例３の広角端における収差図 実施例３の中間のズーム位置における収差図 実施例３の望遠端における収差図 実施例４のレンズ断面図 実施例４の広角端における収差図 実施例４の中間のズーム位置における収差図 実施例４の望遠端における収差図 実施例５のレンズ断面図 実施例５の広角端における収差図 実施例５の中間のズーム位置における収差図 実施例５の望遠端における収差図 本発明の撮像装置の要部概略図

Ｌ１ 第１レンズ群
Ｌ２ 第２レンズ群
Ｌ３ 第３レンズ群
ＳＰ Ｆナンバー決定部材（開口絞り）
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

Claims (12)

1. 物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群と、正の屈折力の第２レンズ群と、正の屈折力の第３レンズ群から構成され、ズーミングに際し、各レンズ群の間隔が変化するズームレンズにおいて、前記第１レンズ群は、物体側より像側へ順に、正の第１１レンズ、負の第１２レンズ、正の第１３レンズからなり、前記第１１レンズの物体側の面の曲率半径をＲ１、像側の面の曲率半径をＲ２、広角端と望遠端における前記第２レンズ群の結像倍率を各々β２Ｗ、β２Ｔ、広角端と望遠端における前記第３レンズ群の結像倍率を各々β３Ｗ、β３Ｔとするとき、
   ０ ＜ （Ｒ１−Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２） ＜ ５．５
   ２．５５ ＜ （β２Ｔ・β３Ｗ）/（β２Ｗ・β３Ｔ） ＜ ３．５０
   なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
2. 広角端から望遠端のズーミングに際し、前記第１レンズ群は像側に凸形状の軌跡で移動し、前記第２レンズ群は物体側に単調に移動し、前記第３レンズ群は像側へ単調に移動することを特徴とする請求項１のズームレンズ。
3. 前記第１２レンズは両凹形状より成り、前記第１３レンズは物体側の面が凸でメニスカス形状より成ることを特徴とする請求項１又は２のズームレンズ。
4. 広角端における全系の焦点距離をｆＷ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とするとき、
   −３．５０ ＜ ｆ１／ｆＷ ＜ −２．４０
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項のズームレンズ。
5. 前記第２レンズ群は、物体側より像側へ順に、正の第２１レンズ、正の第２２レンズ、負の第２３レンズ、正の第２４レンズよりなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項のズームレンズ。
6. 前記第２１レンズと、前記第２２レンズはいずれも両凸形状であり、前記第２３レンズは両凹形状であることを特徴とする請求項５のズームレンズ。
7. 広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々ｆＷ、ｆＴ、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき、
   １．１５＜ｆ２／√（ｆＷ・ｆＴ）＜１．３５
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項のズームレンズ。
8. 前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、前記第２３レンズの像側の面から前記第２４レンズの物体側の面までの光軸上の間隔をＤとするとき、
   ０．１０ ＜ Ｄ／ｆ２ ＜ ０．２０
   なる条件を満足することを特徴とする請求項５のズームレンズ。
9. 広角端と望遠端における前記第３レンズ群の結像倍率β３Ｗ、β３Ｔは、
   １．０１ ＜ β３Ｔ／β３Ｗ ＜ １．３０
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項のズームレンズ。
10. 無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して、前記第３レンズ群は物体側に移動することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項のズームレンズ。
11. 光電変換素子に像を形成することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項のズームレンズ。
12. 請求項１乃至１１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る像を受光する光電変換素子を有することを特徴とする撮像装置。