(57)【特許請求の範囲】
【請求項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レンズ群より構成され、ズーミングに際して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、物体側から像側へ順に、１枚の負レンズ１１と１枚の正レンズ１２からなり、前記第２レンズ群は、物体側より像側へ順に、正レンズ２１、正レンズ２２、負レンズ２３、正レンズ２４からなり、広角端から望遠端へのズーミングに際して前記第３レンズ群は像側に移動し、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、ズームレンズ全系の広角端における焦点距離をｆＷとしたとき、
４．０＜ｆ３／ｆＷ＜５．０
なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】
前記正レンズ２２と負レンズ２３とが接合された接合レンズであることを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項３】
広角端から望遠端のズーミングに際して、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することを特徴とする請求項１又は２に記載のズームレンズ。
【請求項４】
前記負レンズ１１は、像側の面が非球面であって像側に凹面を向けた負メニスカスレンズであり、前記正レンズ１２は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項５】
前記正レンズ２１は両凸レンズであり、前記正レンズ２２は両凸レンズであり、前記負レンズ２３は両凹レンズであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項６】
前記正レンズ２２と前記負レンズ２３の光軸上の厚さの合計をｄ、前記第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間隔をＤとしたとき、
０．３５＜ｄ／Ｄ＜０．６０
なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項７】
前記第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間隔をＤとしたとき、
１．４５＜Ｄ／ｆＷ＜１．８０
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項に記載のズームレンズ。
【請求項８】
前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１としたとき、
−２．８＜ｆ１／ｆＷ＜−２．０
なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項９】
前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２としたとき、
２．０＜ｆ２／ｆＷ＜２．７
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項に記載のズームレンズ。
【請求項１０】
前記第３レンズ群は１枚の正の単レンズからなることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項１１】
光電変換素子上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項に記載のズームレンズ。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のズームレンズと、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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
従来より、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画角の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レンズ群を移動する事で変倍を行い、負の屈折力の第１レンズ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。
【０００５】
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、２群ズームレンズの像側に負または正の屈折力の第３レンズ群を配置し、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（例えば特許文献１、２）。
【０００６】
３群ズームレンズとして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知られている（例えば特許文献３、４）。
【０００７】
又３群ズームレンズにおいて、負の屈折力の第１レンズ群を固定とし、正の屈折力の第２レンズ群と正の屈折力の第３レンズ群を移動させてズーミングを行うズームレンズが知られている（例えば特許文献５）。
【０００８】
又、負の屈折力の第１レンズ群、物体側より正群、正群、負群、正群からなる正の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群からなる３群ズームレンズが知られている（例えば特許文献６〜１３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特公平７−３５０７号公報
【特許文献２】特公平６−４０１７０号公報
【特許文献３】特開昭６３−１３５９１３号公報
【特許文献４】特開平７−２６１０８３号公報
【特許文献５】特開平３−２８８１１３号公報
【特許文献６】特開平９−２５８１０３号公報
【特許文献７】特開平１１−５２２４６号公報
【特許文献８】特開平１１−１７４３２２号公報
【特許文献９】特開平１１−１７４３２２号公報
【特許文献１０】特開平１１−１９４２７４号公報
【特許文献１１】特許第３４６６３８５号
【特許文献１２】特開２００２−２３０５３号公報
【特許文献１３】特開２００２−１９６２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
３５ｍｍフィルム写真用に設計されている３群ズームレンズは、固体撮像素子を用いる光学機器には、バックフォーカスが長すぎ、又テレセントリック特性が良くない為、固体撮像素子を用いる光学機器に、そのまま用いることが難しい。
【００１１】
一方近年、カメラのコンパクト化とズーム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式のズームレンズが広く用いられている。
【００１２】
一般に、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り、又、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いとレンズ全長が長くなり、所望の沈胴長が達成出来なくなり、沈胴式のズームレンズに用いるのが難しくなる。この傾向は、ズームレンズの変倍比が大きくなるほど顕著になる。
【００１３】
一方、非球面レンズを使用するとレンズ枚数を減らすことができるが、非球面レンズは球面レンズに比して高価であるので、非球面レンズの枚数を増やすと、ズームレンズのコストアップを招くことになる。
【００１４】
本発明は構成レンズ枚数の少ないコンパクトでローコスト、且つ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】
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でローコスト、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撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係るズームレンズは、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レンズ群より構成され、ズーミングに際して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、物体側から像側へ順に、１枚の負レンズ１１と１枚の正レンズ１２からなり、前記第２レンズ群は、物体側より像側へ順に、正レンズ２１、正レンズ２２、負レンズ２３、正レンズ２４からなり、広角端から望遠端へのズーミングに際して前記第３レンズ群は像側に移動し、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、ズームレンズ全系の広角端における焦点距離をｆＷとしたとき、
４．０＜ｆ３／ｆＷ＜５．０
なる条件を満足することを特徴としている。
【００１７】
この他、本発明に係る他の様々な形態は、後述する実施形態において述べる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、高性能でコンパクトなズームレンズを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態１のレンズ断面図
【図２】実施形態１の広角端の収差図
【図３】実施形態１の中間の収差図
【図４】実施形態１の望遠端の収差図
【図５】実施形態２のレンズ断面図
【図６】実施形態２の広角端の収差図
【図７】実施形態２の中間の収差図
【図８】実施形態２の望遠端の収差図
【図９】実施形態３のレンズ断面図
【図１０】実施形態３の広角端の収差図
【図１１】実施形態３の中間の収差図
【図１２】実施形態３の望遠端の収差図
【図１３】実施形態４のレンズ断面図
【図１４】実施形態４の広角端の収差図
【図１５】実施形態４の中間の収差図
【図１６】実施形態４の望遠端の収差図
【図１７】実施形態５のレンズ断面図
【図１８】実施形態５の広角端の収差図
【図１９】実施形態５の中間の収差図
【図２０】実施形態５の望遠端の収差図
【図２１】実施形態６のレンズ断面図
【図２２】実施形態６の広角端の収差図
【図２３】実施形態６の中間の収差図
【図２４】実施形態６の望遠端の収差図
【図２５】実施形態７のレンズ断面図
【図２６】実施形態７の広角端の収差図
【図２７】実施形態７の中間の収差図
【図２８】実施形態７の望遠端の収差図
【図２９】実施形態８のレンズ断面図
【図３０】実施形態８の広角端の収差図
【図３１】実施形態８の中間の収差図
【図３２】実施形態８の望遠端の収差図
【図３３】実施形態９のレンズ断面図
【図３４】実施形態９の広角端の収差図
【図３５】実施形態９の中間の収差図
【図３６】実施形態９の望遠端の収差図
【図３７】光学機器の実施形態の要部概略図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に本発明のズームレンズを実施形態を交えて説明する。
【００２１】
図１は本発明の実施形態１のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図２、図３、図４はそれぞれ実施形態１のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。
【００２２】
図５は本発明の実施形態２のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図６、図７、図８はそれぞれ実施形態２のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。
【００２３】
図９は本発明の実施形態３のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図１０、図１１、図１２はそれぞれ実施形態３のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。
【００２４】
図１３は本発明の実施形態４のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図１４、図１５、図１６はそれぞれ実施形態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。
【００２５】
図１７は本発明の実施形態５のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図１８、図１９、図２０はそれぞれ実施形態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。
【００２６】
図２１は本発明の実施形態６のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図２２、図２３、図２４はそれぞれ実施形態６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。
【００２７】
図２５は本発明の実施形態７のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図２６、図２７、図２８はそれぞれ実施形態７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。
【００２８】
図２９は本発明の実施形態８のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図３０、図３１、図３２はそれぞれ実施形態８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。
【００２９】
図３３は本発明の実施形態９のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図３４、図３５、図３６はそれぞれ実施形態９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。
【００３０】
各実施形態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り、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し、銀塩フィルム用のカメラの撮影光学系として使用する際にはフィルム面に被写体像を形成する。
【００３１】
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である。
【００３２】
収差図において、ｄ、ｇは各々ｄ線、ｇ線、Ｍ、Ｓ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。
【００３３】
尚、各実施形態において広角端と望遠端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。
【００３４】
各実施形態のズームレンズは、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、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軌跡で移動、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。
【００３５】
各実施形態のズームレンズは、第２レンズ群の移動により主な変倍を行い、第１レンズ群の凸軌跡の移動及び第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面の移動を補正している。
【００３６】
特に、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。
【００３７】
また、第１レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス負レンズ１１と、像側に凹面を向けたメニスカス正レンズ１２の２枚のレンズで構成されている。尚、負レンズ１１の像側の面は非球面である。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２１、両レンズ面が凸面の正レンズ２２と両レンズ面が凹面の負レンズ２３の接合レンズと正レンズ２４で構成されている。第３レンズ群は少なくとも１枚の正の単レンズを有している。
【００３８】
以上の様に各レンズ群を構成することにより、適切な屈折力配置と収差補正とを両立させ、良好な性能を保ちつつ、レンズ系のコンパクト化、高倍化と沈胴長の短縮を達成している。
【００３９】
また、各実施形態では非球面レンズが第１レンズ群の負レンズ１１の１枚のみと少ないので、ローコストなズームレンズを実現できる。
【００４０】
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。
【００４１】
そこで各実施形態では、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。
【００４２】
そして負レンズ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。
【００４３】
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。
【００４４】
次に第２レンズ群は、両凸面である正レンズと２１と両凸面である正レンズ２２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。
【００４５】
また、両凸の正レンズ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、コマ収差の補正に寄与しているレンズである。
【００４６】
そこで各実施形態においては、両凸の正レンズ２１と両凸の正レンズ２２において光線を除々に屈折させることにより球面収差、コマ収差を良好に補正している。
【００４７】
次に、両凸正レンズ２２と接合した両凹負レンズ２３の形状を、像面側に凹面を向けた形状とすることで、両凸正レンズ２１と両凸正レンズ２２で発生した収差をキャンセルさせている。
【００４８】
各実施形態では、第２レンズ群は非球面を使用しないことにより、ローコストなズームレンズを実現している。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
但し、
０＜β３＜１．０
である。
【００５１】
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。
【００５２】
すると、結果的に第３レンズ群で変倍を分担できるため、第２レンズ群の移動量が減少させることができる。そして、第２レンズ群の移動量が減少することにより、スペースが節約できるためにズームレンズ全系の小型化に寄与する。
【００５３】
各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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
尚、各実施形態のズームレンズにおいて、高倍率で良好なる光学性能を得るためには、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。
【００５７】
（１−１）高倍率で良好な光学性能を得る為に、以下の条件を満足するのが好ましい。
１．２＜｜β２３Ｔ｜＜１．９・・・（１）
ここで、β２３Ｔは望遠端における第２レンズ群と第３レンズ群の合成倍率である。
β２３Ｔの値はレンズ系の望遠端の焦点距離を左右する値である。
【００５８】
条件式（１）の下限を超えて小さくなると、望遠端を決める焦点距離が短くなるため、所定の倍率確保するために１群のパワーが強くなると共に１群の外径が大きくなるため、非点収差、コマ収差等の諸収差の補正が困難になるばかりでなく、１群の外径アップによるコストアップにつながるため好ましくない。
【００５９】
また、条件式（１）の上限値を超えると、望遠端の焦点距離が長くなるため、所定の倍率を確保するためには１群のパワーが弱くなり、１群の外径を小さくするには有利であるが１群の厚さが増大するためレンズ系のコンパクト化には不利であるため好ましくない。
【００６０】
更に好ましくは、条件式（１）の数値範囲を次の如くするのが良い。
１．２５＜｜β２３Ｔ｜＜１．８５・・・（１ａ）
【００６１】
（１−２）レンズ全長短縮、良好な光学性能を得る為に、以下の条件を満足するのが好ましい。
０．３５＜ｄ／Ｄ＜０．６０・・・  （２−１）
１．４５＜Ｄ／ｆＷ＜１．８０・・・（２−２）
ここでｄは正レンズ２２と負レンズ２３の光軸上の合計肉厚、Ｄは該第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間隔、ｆＷは広角端での焦点距離である。
【００６２】
条件式（２−１）の上限を越えて大きくなると、望遠端での球面収差の補正が困難なため好ましくない。
【００６３】
条件式（２−１）の下限を越えて小さくなると、望遠端での収差補正が困難となると共に、コンパクト化が図れないため好ましくない。
【００６４】
更に、各実施形態では、条件式（２−１）を満足することにより、第２レンズ群に非球面を使用しない状態で収差を良好に抑え、且つコンパクトなズームレンズを実現している。条件式（２−１）の下限を超える程接合レンズの肉厚を薄くすると、それに伴い第１レンズ群内のレンズ間隔を大きくしないと球面収差を抑えることができなくなり、ズームレンズ全系が大型化してしまう。また、条件式（２−１）の上限を超える程接合レンズの肉厚を厚くすると、第２レンズ群に球面レンズのみを用いたのでは球面収差抑えきれなくなり、好ましくない。
【００６５】
つまり、条件式（２−１）を満足することにより、収差を良好に抑え且つコンパクトなズームレンズを実現できるとともに、第２レンズ群に非球面を使用しない構成をとることが可能になる。故に、ズームレンズ全系の中の非球面レンズの枚数を減らすことができ、ローコスト化に貢献している。
【００６６】
条件式の（２−２）の上限を越えて大きくなるとレンズのコンパクト化に不利であるため好ましくない。
【００６７】
また条件式（２−２）の下限を超えて小さくなると、レンズのコンパクト化には有利であるが球面収差補正が困難であるため好ましくない。
【００６８】
更に好ましくは条件式（２−１）の数値範囲を次の如くするのが良い。
０．４＜ｄ／Ｄ＜０．５５・・・  （２−１ａ）
１．５＜Ｄ／ｆｗ＜１．７５・・・（２−２ｂ）
【００６９】
（１−３）光学系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。
−２．８＜ｆ１／ｆｗ＜−２．０・・・（３）
ここで、ｆ１は第１レンズ群の焦点距離、ｆｗは広角端の焦点距離である。
【００７０】
条件式（３）の上限値を超えると、光学系の全長は短くなるが、第１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、特に歪曲収差の補正が困難となり好ましくない。
【００７１】
また、条件式（３）の下限値を超えると、変倍時の第１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】
更に好ましくは、条件式（３）の数値範囲を次の如くするのが良い。
−２．７＜ｆ１／ｆｗ＜−２．１・・・（３ａ）
【００７３】
（１−４）（１−３）の条件に加え光学系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。
２．０＜ｆ２／ｆｗ＜２．７・・・（４）
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。
【００７４】
条件式（４）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。
【００７５】
また、条件式（４）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。
【００７６】
更に好ましくは、条件式（４）の数値範囲を次の如くするのが良い。
２．１＜ｆ２／ｆｗ＜２．６・・・（４ａ）
【００７７】
（１−５）光学系のテレセントリック性の為に以下の条件を満足するのが好ましい。
４．０＜ｆ３／ｆｗ＜５．０・・・（５）
ここで、ｆ３は第３レンズ群の焦点距離、ｆｗは広角端の焦点距離である。
【００７８】
条件式（５）の上限値を超えると、射出瞳距離が像面から近くなり、テレセントリック性が悪くなるため好ましくない。
【００７９】
また、条件式（５）の下限を超えて小さくなると第３群のパワーが強くなるため、テレセントリック性は良好になるが非点収差が増大し、補正困難となるため好ましくない。
【００８０】
更に好ましくは、条件式（５）の数値範囲を次の如くするのが良い。
４．１＜ｆ３／ｆｗ＜４．９・・・（５ａ）
【００８１】
次に、本発明の実施形態を示す。各実施形態において、ｉは物体側からの面の順序を示し、Ｒｉ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。
【００８２】
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。また、ｋ、Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ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
で表される。但しＲは近軸曲率半径である。
【００８３】
以下、本発明の実施形態１〜９及び各実施形態に対応する数値実施例１〜９を開示する。それに先立ち、各図面と数値実施例との対応関係を以下に記す。又、前述の各条件式と各実施形態との関係を表１に示す。
【００８４】
＜実施形態１＞
図１は実施形態１のレンズ断面図である。図２〜図４は実施形態１の広角端，中間，望遠端の収差図である。
【００８５】
実施形態１は変倍比３．１倍、開口比２．９〜５．２程度のズームレンズである。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軌跡で移動、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。本実施形態の数値実施例を以下に示す。
【００８６】
数値実施例１
f=5.50 〜17.28  Fno＝2.90〜5.24  2ω=29.7°〜10.0°
R 1 =   49.729      D 1 =  1.50      N 1 = 1.683430      ν 1 = 52.4
R 2 =    4.941      D 2 =  2.80
R 3 =    8.810      D 3 =  1.70      N 2 = 1.846660      ν 2 = 23.9
R 4 =   14.324      D 4 =  可変
R 5 =    絞り       D 5 =  0.70
R 6 =   14.614      D 6 =  1.75      N 3 = 1.696797      ν 3 = 55.5
R 7 =  -47.546      D 7 =  0.10
R 8 =    6.508      D 8 =  2.35      N 4 = 1.603112      ν 4 = 60.6
R 9 =  -14.435      D 9 =  1.85      N 5 = 1.806100      ν 5 = 33.3
R10 =    5.344      D10 =  1.36
R11 =   44.265      D11 =  1.50      N 6 = 1.772499      ν 6 = 49.6
R12 =  -20.712      D12 =  可変
R13 =   17.600      D13 =  1.50      N 7 = 1.487490      ν 7 = 70.2
R14 =  -37.974      D14 =  可変
R15 =    ∞         D15 =  0.81      N 8 = 1.516330      ν 8 = 64.1
R16 =    ∞
焦点距離     5.50    12.95    17.28
可変間隔
D 4           19.11    3.20     3.22
D12           4.06    13.91     19.62
D14           4.71    4.36      3.92
非球面係数
R2 k=-1.57051e+00 B=1.00040e-03 C=2.52797e-06 D=-2.11744e-07 E=5.48035e-09 
【００８７】
＜実施形態２＞
図５は実施形態２のレンズ断面図である。図６〜図８は実施形態２の広角端，中間，望遠端の収差図である。
数値実施形態２は変倍比３．７倍、開口比３．４〜７．０程度のズームレンズである。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軌跡で移動、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。本実施形態の数値実施例を以下に示す。
【００８８】
数値実施例２
f=5.20〜19.40  Fno＝3.38〜3.98  2ω=29.7°〜8.5°
R 1 =   41.517      D 1 =  1.20      N 1 = 1.683430      ν 1 = 52.4
R 2 =    4.534      D 2 =  2.70
R 3 =    7.970      D 3 =  2.00      N 2 = 1.846660      ν 2 = 23.9
R 4 =   12.658      D 4 =  可変
R 5 =      絞り     D 5 =  0.70
R 6 =    7.558      D 6 =  1.95      N 3 = 1.487490      ν 3 = 70.2
R 7 =  -34.663      D 7 =  0.28
R 8 =    6.322      D 8 =  2.05      N 4 = 1.638539      ν 4 = 55.4
R 9 =   -7.499      D 9 =  1.50      N 5 = 1.834000      ν 5 = 37.2
R10 =    4.833      D10 =  0.83
R11 =   20.441      D11 =  1.50      N 6 = 1.696797      ν 6 = 55.5
R12 =  -21.202      D12 =  可変
R13 =   46.140      D13 =  1.25      N 7 = 1.834807      ν 7 = 42.7
R14 =  -35.618      D14 =  可変
R15 =    ∞         D15 =  0.81      N 8 = 1.516330      ν 8 = 64.1
R16 =    ∞
焦点距離    5.20    15.95    19.40
可変間隔
D 4           16.80    2.94     1.80
D12           3.12    17.24     21.45
D14           4.56     3.28     2.69
非球面係数
R2 k=-1.77797e+00 B=1.66314e-03 C=-1.23495e-05 D=3.81177e-07 E=-4.17703e-09 
【００８９】
＜実施形態３＞
図９は実施形態３のレンズ断面図である。図１０〜図１２は実施形態３の広角端，中間，望遠端の収差図である。
実施形態３は変倍比３．８倍、開口比３．１〜７．０程度のズームレンズである。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軌跡で移動、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。本実施形態の数値実施例を以下に示す。
【００９０】
数値実施例３
f=5.15〜19.40  Fno=3.14〜6.98  2ω=29.2°〜8.5°
R 1 =   37.036      D 1 =  1.20      N 1 = 1.683430      ν 1 = 52.4
R 2 =    4.500      D 2 =  3.26
R 3 =    8.896      D 3 =  2.00      N 2 = 1.846660      ν 2 = 23.9
R 4 =   14.947      D 4 =  可変
R 5 =    絞り       D 5 =  0.70
R 6 =    9.411      D 6 =  1.85      N 3 = 1.516330      ν 3 = 64.1
R 7 =  -41.935      D 7 =  0.28
R 8 =    6.373      D 8 =  2.05      N 4 = 1.603112      ν 4 = 60.6
R 9 =  -10.716      D 9 =  2.05      N 5 = 1.834000      ν 5 = 37.2
R10 =    5.161      D10 =  0.83
R11 =   28.615      D11 =  1.50      N 6 = 1.603112      ν 6 = 60.6
R12 =  -14.456      D12 =  可変
R13 =   31.147      D13 =  1.25      N 7 = 1.712995      ν 7 = 53.9
R14 =  -28.821      D14 =  可変
R15 =    ∞         D15 =  0.81      N 8 = 1.516330      ν 8 = 64.1
R16 =    ∞
焦点距離   5.15    15.75    19.40
可変間隔
D 4           17.24    3.68     2.41
D12           2.69    19.77     24.64
D14           5.54     3.42     2.76
非球面係数
R2  k=-1.61834e+00 B=1.40026e-03 C=-1.85711e-05 D=9.56155e-07 E=-2.06096e-08 
【００９１】
＜実施形態４＞
図１３は実施形態４のレンズ断面図である。図１４〜図１６は実施形態４の広角端，中間，望遠端の収差図である。
実施形態３は変倍比３．８倍、開口比３．３〜７．０程度のズームレンズである。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軌跡で移動、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。本実施形態の数値実施例を以下に示す。
【００９２】
数値実施例４
f=5.15〜19.40  Fno=3.26〜6.98  2w=29.9°〜8.5°
R 1 =   58.781      D 1 =  1.40      N 1 = 1.683430      ν 1 = 52.4
R 2 =    4.725      D 2 =  3.01
R 3 =    8.849      D 3 =  2.00      N 2 = 1.846660      ν 2 = 23.9
R 4 =   14.412      D 4 =  可変
R 5 =    絞り       D 5 =  0.70
R 6 =    8.077      D 6 =  2.20      N 3 = 1.487490      ν 3 = 70.2
R 7 =  -26.024      D 7 =  0.10
R 8 =    6.002      D 8 =  2.40      N 4 = 1.622992      ν 4 = 58.2
R 9 =   -7.902      D 9 =  1.50      N 5 = 1.834000      ν 5 = 37.2
R10 =    4.629      D10 =  0.55
R11 =   22.011      D11 =  1.50      N 6 = 1.712995      ν 6 = 53.9
R12 =  -24.802      D12 =  可変
R13 =   37.187      D13 =  1.30      N 7 = 1.772499      ν 7 = 49.6
R14 =  -28.934      D14 =  可変
R15 =    ∞         D15 =  0.81      N 8 = 1.516330      ν 8 = 64.1
R16 =     ∞
焦点距離     5.15    16.05    19.40
可変間隔
D 4           16.42    2.91     1.80
D12           3.45    17.45     21.41
D14           4.11     3.09     2.80
非球面係数
R2 k=-1.75960e+00 B=1.37386e-03 C=-6.07840e-06 D=-6.23270e-08 E=4.79777e-09 
【００９３】
＜実施形態５＞
図１７は実施形態５のレンズ断面図である。図１８〜図２０は実施形態５の広角端，中間，望遠端の収差図である。
実施形態３は変倍比３．８倍、開口比３．０〜６．０程度のズームレンズである。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軌跡で移動、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。本実施形態の数値実施例を以下に示す。
【００９４】
数値実施例５
ｆ=5.56〜21.00  Fno=2.99〜6.00  2ω=29.6°〜8.4°
R 1 =   45.108      D 1 =  1.55      N 1 = 1.683430      ν 1 = 52.4
R 2 =    5.063      D 2 =  2.92
R 3 =    8.903      D 3 =  1.65      N 2 = 1.846660      ν 2 = 23.9
R 4 =   14.057      D 4 =  可変
R 5 =    絞り       D 5 =  0.70
R 6 =   25.157      D 6 =  1.55      N 3 = 1.696797      ν 3 = 55.5
R 7 =  -25.157      D 7 =  0.10
R 8 =    6.523      D 8 =  3.30      N 4 = 1.603112      ν 4 = 60.6
R 9 =  -11.354      D 9 =  1.25      N 5 = 1.806100      ν 5 = 33.3
R10 =    5.778      D10 =  2.02
R11 =  354.322      D11 =  1.25      N 6 = 1.772499      ν 6 = 49.6
R12 =  -15.778      D12 =  可変
R13 =   17.868      D13 =  1.50      N 7 = 1.487490      ν 7 = 70.2
R14 =  -42.556      D14 =  可変
R15 =    ∞         D15 =  0.81      N 8 = 1.516330      ν 8 = 64.1
R16 =    ∞
焦点距離   5.56    17.43    21.00
可変間隔
D 4           20.48    3.38     2.03
D12           4.10    19.88     24.36
D14           4.77     3.89     3.61
非球面係数
R2 k=-1.32539e+00 B=7.16011e-04 C=5.94492e-06 D=-1.87944e-07 E=4.19999e-09 
【００９５】
＜実施形態６＞
図２１は実施形態６のレンズ断面図である。図２２〜図２４は実施形態６の広角端，中間，望遠端の収差図である。
実施形態３は変倍比３．８倍、開口比３．０〜６．０程度のズームレンズである。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軌跡で移動、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。本実施形態の数値実施例を以下に示す。
【００９６】
数値実施例６
f=5.56〜21.00  Fno=2.99〜6.00  2ω=29.6°〜8.4°
R 1 =   48.120      D 1 =  1.55      N 1 = 1.683430      ν 1 = 52.4
R 2 =    5.150      D 2 =  2.92
R 3 =    9.002      D 3 =  1.65      N 2 = 1.846660      ν 2 = 23.9
R 4 =   14.267      D 4 =  可変
R 5 =    絞り       D 5 =  0.70
R 6 =   24.053      D 6 =  1.70      N 3 = 1.696797      ν 3 = 55.5
R 7 =  -29.069      D 7 =  0.10
R 8 =    6.765      D 8 =  3.25      N 4 = 1.603112      ν 4 = 60.6
R 9 =  -11.281      D 9 =  1.60      N 5 = 1.806100      ν 5 = 33.3
R10 =    5.998      D10 =  1.63
R11 =  189.465      D11 =  1.25      N 6 = 1.772499      ν 6 = 49.6
R12 =  -15.275      D12 =  可変
R13 =   19.279      D13 =  1.50      N 7 = 1.487490      ν 7 = 70.2
R14 =  -35.146      D14 =  可変
R15 =    ∞         D15 =  0.81      N 8 = 1.516330      ν 8 = 64.1
R16 =    ∞
焦点距離     5.56    17.39    21.00
可変間隔
D 4           20.31    3.26     1.90
D12           3.99    19.69     24.20
D14           4.94     3.99     3.63
非球面係数
R2 k=-1.47717e+00 B=8.18024e-04 C=3.91469e-06 D=-1.75977e-07 E=4.03752e-09 
【００９７】
＜実施形態７＞
図２５は実施形態７のレンズ断面図である。図２６〜図２８は実施形態７の広角端，中間，望遠端の収差図である。
実施形態３は変倍比３．８倍、開口比３．０〜６．０程度のズームレンズである。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軌跡で移動、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。本実施形態の数値実施例を以下に示す。
【００９８】
数値実施例７
f=5.56〜21.00  Fno=2.99〜6.00  2ω=29.6°〜8.4°
R 1 =   42.286      D 1 =  1.55      N 1 = 1.683430      ν 1 = 52.4
R 2 =    5.125      D 2 =  3.01
R 3 =    8.875      D 3 =  1.65      N 2 = 1.846660      ν 2 = 23.9
R 4 =   13.534      D 4 =  可変
R 5 =    絞り       D 5 =  0.70
R 6 =   20.648      D 6 =  1.45      N 3 = 1.696797      ν 3 = 55.5
R 7 =  -32.144      D 7 =  0.10
R 8 =    6.676      D 8 =  3.60      N 4 = 1.603112      ν 4 = 60.6
R 9 =   -9.670      D 9 =  0.70      N 5 = 1.806100      ν 5 = 33.3
R10 =    6.052      D10 =  1.61
R11 =  -60.080      D11 =  1.25      N 6 = 1.804000      ν 6 = 46.6
R12 =  -12.288      D12 =  可変
R13 =   20.874      D13 =  2.25      N 7 = 1.487490      ν 7 = 70.2
R14 =  -35.146      D14 =  可変
R15 =    ∞         D15 =  0.81      N 8 = 1.516330      ν 8 = 64.1
R16 =    ∞
焦点距離     5.56    17.39    21.00
可変間隔
D 4           20.51    3.27     1.96
D12           4.11    19.64     24.27
D14           4.77     4.06     3.62
非球面係数
R2 k=-1.62555e+00 B=9.93078e-04 C=2.60059e-07 D=-7.38079e-08 E=2.96694e-09 
【００９９】
＜実施形態８＞
図２９は実施形態８のレンズ断面図である。図３０〜図３２は実施形態８の広角端，中間，望遠端の収差図である。
実施形態８は変倍比３．８倍、開口比２．８〜６．０程度のズームレンズである。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軌跡で移動、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。本実施形態の数値実施例を以下に示す。
【０１００】
数値実施例８
f=5.60〜21.39  Fno=2.80〜6.01  2ω=29.4°〜8.1°
R 1 =   56.335      D 1 =  1.70      N 1 = 1.693500      ν 1 = 53.2
R 2 =    4.974      D 2 =  3.49
R 3 =    9.269      D 3 =  1.85      N 2 = 1.846660      ν 2 = 23.9
R 4 =   13.650      D 4 =  可変
R 5 =    絞り       D 5 =  0.70
R 6 =   14.159      D 6 =  2.15      N 3 = 1.719995      ν 3 = 50.2
R 7 =  -39.252      D 7 =  0.10
R 8 =    6.742      D 8 =  2.45      N 4 = 1.603112      ν 4 = 60.6
R 9 =  -13.884      D 9 =  1.90      N 5 = 1.806100      ν 5 = 33.3
R10 =    5.305      D10 =  1.60
R11 =   70.397      D11 =  1.60      N 6 = 1.772499      ν 6 = 49.6
R12 =  -21.912      D12 =  可変
R13 =   21.213      D13 =  1.60      N 7 = 1.487490      ν 7 = 70.2
R14 =  -35.146      D14 =  可変
R15 =    ∞         D15 =  0.81      N 8 = 1.516330      ν 8 = 64.1
R16 =    ∞
焦点距離     5.60    17.92    21.39
可変間隔
D 4           18.08    3.56     2.49
D12           4.02    21.78     26.79
D14           5.00     5.00     5.00
非球面係数
R2 k=-1.72660e+00 B=1.06844e-03 C=4.12539e-06 D=-4.57521e-07 E=1.16819e-08 
【０１０１】
＜実施形態９＞
図３３は実施形態９のレンズ断面図である。図３４〜図３６は実施形態９の広角端，中間，望遠端の収差図である。
実施形態９は変倍比３．８倍、開口比３．０〜６．０程度のズームレンズである。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軌跡で移動、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。本実施形態の数値実施例を以下に示す。
【０１０２】
数値実施例９
f=5.60〜21.00  Fno=3.01〜6.00  2ω=29.4°〜8.2°
R 1 =   39.307      D 1 =  1.70      N 1 = 1.693500      ν 1 = 53.2
R 2 =    5.346      D 2 =  3.04
R 3 =    8.995      D 3 =  1.85      N 2 = 1.846660      ν 2 = 23.9
R 4 =   13.650      D 4 =  可変
R 5 =    絞り       D 5 =  0.70
R 6 =   14.756      D 6 =  2.15      N 3 = 1.712995      ν 3 = 53.9
R 7 =  -57.854      D 7 =  0.10
R 8 =    6.551      D 8 =  2.45      N 4 = 1.603112      ν 4 = 60.6
R 9 =  -15.543      D 9 =  1.65      N 5 = 1.806100      ν 5 = 33.3
R10 =    5.411      D10 =  1.62
R11 =   44.972      D11 =  1.60      N 6 = 1.772499      ν 6 = 49.6
R12 =  -22.392      D12 =  可変
R13 =   19.832      D13 =  1.60      N 7 = 1.517417      ν 7 = 52.4
R14 =  -35.146      D14 =  可変
R15 =    ∞         D15 =  0.81      N 8 = 1.516330      ν 8 = 64.1
R16 =    ∞
焦点距離   5.60    17.44    21.00
可変間隔
D 4           21.24    3.41     1.98
D12           3.87    18.96     23.22
D14           4.76     3.87     3.62
【０１０３】
前述の各条件式の値を実施例１〜９についてまとめたものを表１に示す。
【０１０４】
【表１】
0005284456.tif 000002
【０１０５】
各実施形態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３〜４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。
【０１０６】
又、本発明によれば第１レンズ群中に効果的に非球面を導入し、特に第１レンズ群と第２レンズ群の屈折力を適切に設定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。
【０１０７】
又、第２レンズ群に非球面を使用しないことにより、ズームレンズ全体として非球面の枚数を低減し、ローコスト化を実現している。
【０１０８】
尚、上述の各実施形態のズームレンズは全て３つのレンズ群で構成されているが、本発明のズームレンズのレンズ群の数はこれにとらわれるものではない。例えば、上述の各実施形態に、弱い正又は負の屈折力を有するレンズ群を加え、４群構成とすることも可能である。
【０１０９】
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）の実施形態を図３７を用いて説明する。
【０１１０】
図３７において、２０はデジタルカメラ本体、２１は上述の実施形態のズームレンズによって構成された撮影光学系、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、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。
【０１１１】
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。２５は、前記ファインダーと同等の機能を有する液晶表示パネルである。
【０１１２】
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光学機器を実現している。
【符号の説明】
【０１１３】
Ｌ１  第１群
Ｌ２  第２群
Ｌ３  第３群
ＳＰ  絞り
Ｇ  ガラスブロック
ｄ  ｄ線
ｇ  ｇ線
Ｓ  サジタル像面
Ｍ  メリディオナル像面
【図１】
0005284456.tif 000003
【図２】
0005284456.tif 000004
【図３】
0005284456.tif 000005
【図４】
0005284456.tif 000006
【図５】
0005284456.tif 000007
【図６】
0005284456.tif 000008
【図７】
0005284456.tif 000009
【図８】
0005284456.tif 000010
【図９】
0005284456.tif 000011
【図１０】
0005284456.tif 000012
【図１１】
0005284456.tif 000013
【図１２】
0005284456.tif 000014
【図１３】
0005284456.tif 000015
【図１４】
0005284456.tif 000016
【図１５】
0005284456.tif 000017
【図１６】
0005284456.tif 000018
【図１７】
0005284456.tif 000019
【図１８】
0005284456.tif 000020
【図１９】
0005284456.tif 000021
【図２０】
0005284456.tif 000022
【図２１】
0005284456.tif 000023
【図２２】
0005284456.tif 000024
【図２３】
0005284456.tif 000025
【図２４】
0005284456.tif 000026
【図２５】
0005284456.tif 000027
【図２６】
0005284456.tif 000028
【図２７】
0005284456.tif 000029
【図２８】
0005284456.tif 000030
【図２９】
0005284456.tif 000031
【図３０】
0005284456.tif 000032
【図３１】
0005284456.tif 000033
【図３２】
0005284456.tif 000034
【図３３】
0005284456.tif 000035
【図３４】
0005284456.tif 000036
【図３５】
0005284456.tif 000037
【図３６】
0005284456.tif 000038
【図３７】
0005284456.tif 000039