(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より順に、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レンズ群とよりなり、広角端から望遠端に変倍する際に前記第３レンズ群と像面との間隔が大になるように第３レンズ群を移動するレンズ系で、第３レンズ群が正レンズ１枚よりなり、下記条件（１）、（２）、（３）、（４）を満足するズームレンズ。
（１）    ｜ｆＷ／ｆ２Ｒ｜≦０．０５５
（２）    ０．８９＜ｆ３／ｆＴ＜２．８
（３）    １．１＜｜β２３Ｔ｜＜２
（４）    １／β２Ｔ＜０．２５
ただし、ｆ２Ｒは第２レンズ群の最も像側のレンズの焦点距離、ｆ３は第３レンズ群の焦点距離、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、β２Ｔは望遠端における第２レンズ群の倍率、ｆＷは広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離、ｆＴは望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離である。
【請求項２】
条件（１）、（２）、（３）、（４）の代りに下記条件（１−１）、（２−１）、（３−１）、（４−１）を満足する請求項１のズームレンズ。
（１−１）    ｜ｆＷ／ｆ２Ｒ｜＜０．０５
（２−１）    １．１＜ｆ３／ｆＴ＜２
（３−１）    １．２＜｜β２３Ｔ｜＜１．８
（４−１）    １／β２Ｔ＜０．１
【請求項３】
ズームレンズと撮像手段とを備え、前記ズームレンズが物体側より順に、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レンズ群とよりなり、広角端から望遠端に変倍する際に前記第３レンズ群と像面との間隔が大になるように第３レンズ群を移動するレンズ系で、第３レンズ群が正レンズ１枚よりなり、下記条件（１）、（２）、（３）、（４）を満足する撮像装置。
（１）    ｜ｆＷ／ｆ２Ｒ｜≦０．０５５
（２）    ０．８９＜ｆ３／ｆＴ＜２．８
（３）    １．１＜｜β２３Ｔ｜＜２
（４）    １／β２Ｔ＜０．２５
ただし、ｆ２Ｒは第２レンズ群の最も像側のレンズの焦点距離、ｆ３は第３レンズ群の焦点距離、β２３Ｔは望遠端における第２レンズ群と第３レンズ群の合成の倍率、β２Ｔは望遠端における第２レンズ群の倍率、ｆＷは広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離、ｆＴは望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離である。
【請求項４】
物体側より順に、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レンズ群とよりなり、広角端から望遠端に変倍する際に前記第３レンズ群と像面との間隔が大になるように第３レンズ群を移動するレンズ系で、前記第２レンズ群が、物体側より順に、単レンズと接合レンズと単レンズとにて構成され、最も物体側の単レンズが非球面を有し、前記第３レンズ群が正レンズ１枚よりなり、下記条件（１）、（２）、（３）、（４）を満足するズームレンズ。
（１）    ｜ｆＷ／ｆ２Ｒ｜＜０．１
（２）    ０．８９＜ｆ３／ｆＴ＜２．８
（３）    １．１＜｜β２３Ｔ｜＜２
（４）    １／β２Ｔ＜０．２５
ただし、ｆ２Ｒは第２レンズ群の最も像側のレンズの焦点距離、ｆ３は第３レンズ群の焦点距離、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、β２Ｔは望遠端における第２レンズ群の倍率、ｆＷは広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離、ｆＴは望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離である。
【請求項５】
前記第２レンズ群中の接合レンズが物体側に凸面を向けたメニスカス形状であり、下記の条件を満足することを特徴とする請求項４のズームレンズ。
｜ｆＷ／ｆ２１｜＜０．１
ただし、ｆ２１は第２レンズ群の最も物体側の単レンズの焦点距離である。
【請求項６】
物体側より順に、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レンズ群とよりなり、広角端から望遠端に変倍する際に前記第３レンズ群と像面との間隔が大になるように第３レンズ群を移動するレンズ系で、前記第２レンズ群が、物体側より順に、接合レンズと単レンズとよりなり、接合レンズの最も物体側の面が非球面であり、前記第３レンズ群が正レンズ１枚よりなり、下記条件（１）、（２）、（３）、（４）を満足するズームレンズ。
（１）    ｜ｆＷ／ｆ２Ｒ｜＜０．１
（２）    ０．８９＜ｆ３／ｆＴ＜２．８
（３）    １．１＜｜β２３Ｔ｜＜２
（４）    １／β２Ｔ＜０．２５
ただし、ｆ２Ｒは第２レンズ群の最も像側のレンズの焦点距離、ｆ３は第３レンズ群の焦点距離、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、β２Ｔは望遠端における第２レンズ群の倍率、ｆＷは広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離、ｆＴは望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離である。
【請求項７】
物体側より順に、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レンズ群とよりなり、広角端から望遠端に変倍する際に前記第３レンズ群と像面との間隔が大になるように第３レンズ群を移動するレンズ系で、前記第１レンズ群が、物体側から順に、非球面を有する単レンズと負の屈折力の単レンズと物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズとにて構成され下記の条件式を満足し、前記第３レンズ群が正レンズ１枚よりなり、下記条件（１）、（２）、（３）、（４）を満足するズームレンズ。
｜ｆ１／ｆ１１｜＜０．２
（１）    ｜ｆＷ／ｆ２Ｒ｜＜０．１
（２）    ０．８９＜ｆ３／ｆＴ＜２．８
（３）    １．１＜｜β２３Ｔ｜＜２
（４）    １／β２Ｔ＜０．２５
ただし、ｆ１１は第１レンズ群中の最も物体側のレンズの焦点距離、ｆ１は第１レンズ群の焦点距離、ｆ２Ｒは第２レンズ群の最も像側のレンズの焦点距離、ｆ３は第３レンズ群の焦点距離、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、β２Ｔは望遠端における第２レンズ群の倍率、ｆＷは広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離、ｆＴは望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離である。
【請求項８】
物体側より順に、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レンズ群とよりなり、広角端から望遠端に変倍する際に前記第３レンズ群と像面との間隔が大になるように第３レンズ群を移動するレンズ系で、前記第１レンズ群が、物体側から順に、両凸の単レンズと像側に強い凹面を向けた負の屈折力の単レンズと非球面を有する単レンズとにて構成されており、下記の条件式を満足し、前記第３レンズ群が正レンズ１枚よりなり、下記条件（１）、（２）、（３）、（４）を満足するズームレンズ。
｜ｆ１／ｆ１３｜＜０．２
（１）    ｜ｆＷ／ｆ２Ｒ｜＜０．１
（２）    ０．８９＜ｆ３／ｆＴ＜２．８
（３）    １．１＜｜β２３Ｔ｜＜２
（４）    １／β２Ｔ＜０．２５
ただし、ｆ１３は第１レンズ群の最も像側のレンズの焦点距離、ｆ１は第１レンズ群の焦点距離、ｆ２Ｒは第２レンズ群の最も像側のレンズの焦点距離、ｆ３は第３レンズ群の焦点距離、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、β２Ｔは望遠端における第２レンズ群の倍率、ｆＷは広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離、ｆＴは望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離である。
【請求項９】
物体側より順に、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レンズ群とよりなり、広角端から望遠端に変倍する際に前記第３レンズ群と像面との間隔が大になるように第３レンズ群を移動するレンズ系で、前記第１レンズ群が、非球面を有する単レンズと像側に強い凹面を向けた負の屈折力の単レンズと非球面を有する単レンズとにて構成されており、下記の条件式を満足し、前記第３レンズ群が正レンズ１枚よりなり、下記条件（１）、（２）、（３）、（４）を満足するズームレンズ。
｜ｆ１／ｆ１１｜＜０．２
｜ｆ１／ｆ１３｜＜０．２
（１）    ｜ｆＷ／ｆ２Ｒ｜＜０．１
（２）    ０．８９＜ｆ３／ｆＴ＜２．８
（３）    １．１＜｜β２３Ｔ｜＜２
（４）    １／β２Ｔ＜０．２５
ただし、ｆ１１は第１レンズ群中の最も物体側のレンズの焦点距離、ｆ１３は第１レンズ群の最も像側のレンズの焦点距離、ｆ１は第１レンズ群の焦点距離、ｆ２Ｒは第２レンズ群の最も像側のレンズの焦点距離、ｆ３は第３レンズ群の焦点距離、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、β２Ｔは望遠端における第２レンズ群の倍率、ｆＷは広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離、ｆＴは望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離である。
【請求項１０】
前記第１レンズ群が非球面を有し像側に強い凹面を向けた負の屈折力のレンズと像側に凸面を向けたメニスカスレンズにて構成されていることを特徴とする請求項１又は２のズームレンズ。
【請求項１１】
前記非球面レンズの少なくとも一つの非球面レンズがプラスチックレンズであり、前記プラスチックレンズが下記条件（１１）を満足することを特徴とする請求項７、８、９又は１０のズームレンズ。
（１１）    ｜ｆＷ／ｆｐ｜＜０．０５
ただし、ｆｐはプラスチックレンズの焦点距離、ｆＷは広角端における全系の焦点距離である。
【請求項１２】
前記第３レンズ群を物体側に繰り出すことにより近距離の被写体に合焦することを特徴とする請求項１又は２のズームレンズ。
【請求項１３】
前記第２レンズ群の最も像側のレンズが非球面を有することを特徴とする請求項１又は２のズームレンズ。
【請求項１４】
請求項４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２又は１３のいずれか一項記載のズームレンズと、前記ズームレンズの像側に配置された光学像を電気信号に変換する撮像素子とを備えたことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、奥行き方向が薄いズームレンズおよびこのズームレンズを備えたビデオカメラやデジタルカメラ等の撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、銀塩３５ｍｍフィルム（いわゆるライカ版）カメラに代る次世代のカメラとしてデジタルカメラ（電子カメラ）が注目されている。
【０００３】
これらデジタルカメラは、業務用の高機能なものからポータブルな普及タイプまで幅広いものが知られている。
【０００４】
本発明において目的とする特にポータブルな普及タイプのビデオカメラあるいはデジタルカメラで、高画質で奥行きの薄いビデオカメラ、デジタルカメラを実現するためにネックになっているのは、光学系、特にズーム光学系の最も物体側の面から撮像面までの厚さを薄くすることである。
【０００５】
最近、撮影時に光学系をカメラボディー内からせり出し、一方携帯時には光学系をカメラボディー内に収納する沈胴式鏡筒を採用したものが知られている。
【０００６】
しかしながら、使用する光学系のタイプやフィルターによって光学系を沈銅させた時の厚さが大きく異なる。特にズーム比やＦナンバー等の仕様を高く設定するために好適な、光学系の最も物体側のレンズ群が正の屈折力を有するいわゆる正先行型ズームレンズは、各レンズの肉厚が大であり、デッドスペースが大になり、沈胴しても厚さをあまり小にすることができない（特開平１１−２５８５０７号公報）。
【０００７】
これに対し、負先行型の２群乃至３群ズームレンズは、沈胴式を採用する場合有利である。
【０００８】
また、特開平１１−５２２４６号公報に記載されているズームレンズは、各群の構成レンズ枚数が大であり、最も物体側のレンズが正レンズであるため沈胴させてもカメラの厚さを薄くすることはできない。
【０００９】
現在知られているズームレンズで、電子撮像素子を用いるカメラに適していて、かつズーム比、画角、Ｆナンバー等の結像性能が良好であって、沈胴厚を最も薄くし得る光学系の例として特開平１１−１９４２７４号、特開平１１−２８７９５３号、特開２０００−９９９７号の各公報に記載されたものがある。
【００１０】
これら従来例において、第１群を薄くするためには、入射瞳位置を浅くするのがよいが、そのためには第２群の倍率を高くせざるを得ない。しかし、第２群の倍率を高くして第２群の負担が大になると、第２群自身を薄くできなくなり、また収差補正が困難になり、製造誤差による影響が大になり好ましくない。
【００１１】
また、薄型化、小型化を達成するためには、撮像素子を小さくすればよいが、同じ画素数で撮像素子を小さくするためには画素ピッチを小さくする必要があり、感度不足を光学系でカバーする必要がある。また回折による影響もでるため好ましくない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、構成枚数が少なく、リアーフォーカスを採用し得る構成で、小型で簡単でしかもズーム全領域および無限遠から近距離まで安定した結像性能であり、更に各レンズを薄くして各レンズ群の厚さを薄くしレンズ系全体を薄型にした安価なズームレンズおよびこのズームレンズを備えた奥行きの薄い撮像装置を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明のズームレンズは、物体側より順に、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レンズ群とよりなり、広角端から望遠端に変倍する際に前記第３レンズ群と像面との間隔が大になるように第３レンズ群を移動するレンズ系で、第３レンズ群が正レンズ１枚よりなり、下記条件（１）、（２）、（３）、（４）を満足することを特徴とする。
（１）    ｜ｆＷ／ｆ２Ｒ｜＜０．１
（２）    ０．８９＜ｆ３／ｆＴ＜２．８
（３）    １．１＜｜β２３Ｔ｜＜２
（４）    １／β２Ｔ＜０．２５
ただし、ｆ２Ｒは第２レンズ群の最も像側のレンズの焦点距離、ｆ３は第３レンズ群の焦点距離、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、β２Ｔは望遠端における第２レンズ群の倍率、ｆＷは広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離、ｆＴは望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離である。
【００１４】
デジタルスチルカメラのような電子撮像装置は、電子撮像素子に入射する光線の角度を極力小さくする必要がある。
【００１５】
本発明のズームレンズは、負の第１レンズ群と正の第２レンズ群の２群ズームレンズのうちの第２レンズ群の最も像側の正レンズを第３レンズ群とし、電子撮像素子に入射する光線の角度が小さくなるように第３レンズ群を独立に移動するようにした。更に前記条件（１）、（２）、（３）、（４）を満足するようにして沈胴厚を薄くしつつ無限遠より近距離までの収差が良好になるようにした。
【００１６】
条件（１）は、第２レンズ群の最も像側のレンズの焦点距離（屈折力）を規制することによって沈胴厚を薄くするようにしたものである。
【００１７】
条件（１）の上限の０．１を超えるとレンズの厚さを薄くすることが困難になり、沈胴厚を薄くすることができない。
【００１８】
また、沈胴厚を更に薄くし、また色収差の発生を抑え、温度や湿度の変化による影響を受けないようにするためには、条件（１）の代りに下記条件（１−１）を満足することが望ましい。
（１−１）    ｜ｆＷ／ｆ２Ｒ｜＜０．０５
【００１９】
条件（２）は、第３レンズ群の移動量を制限することにより沈胴厚を薄くするために設けたものである。
【００２０】
本発明のズームレンズは、第２レンズ群と第３レンズ群との収差のバランスをとることにより収差を良好に補正するようにした。条件（２）の下限の０．８９を超えると第３レンズ群の屈折力が強くなり、第３レンズ群にて発生するコマ収差や非点収差の補正が困難になる。また、上限の２．８を超えると、第２レンズ群の屈折力が強くなり、球面収差の補正が困難になる。
【００２１】
また、沈胴厚をより小さくするためには、条件（２）の代りに下記条件（２−１）を満足することが望ましい。
（２−１）    １．１＜ｆ３／ｆＴ＜２
【００２２】
条件（３）は、望遠端における無限遠合焦時の第２レンズ群と第３レンズ群の合成の倍率β２３Ｔを規定するものである。このβ２３Ｔの絶対値は、出来る限り大きい方が広角端における入射瞳位置を浅く出来、第１レンズ群の径を小さくしやすく、ひいては第１レンズ群の厚さを小さくできる。この条件（３）の下限の１．１を超えると第１レンズ群の厚さを小さくすることが困難になり、また上限の２を超えると球面収差、コマ収差、非点収差等の補正が困難になる。
【００２３】
上記条件（３）の代りに下記条件（３−１）を満足すればより望ましい。
（３−１）    １．２＜｜β２３Ｔ｜＜１．８
【００２４】
条件（４）は、フォーカシングによる収差の変動を小さくするための条件であり、倍率０．０５倍までの撮影に対し、収差変動を小さく抑えるようにするための条件である。この条件（４）の上限の０．２５を超えると近距離撮影時の球面収差、コマ収差、非点収差等の補正が困難になる。
【００２５】
また、近距離の０．１倍の撮影において良好な像を得るためには、条件（４）の代りに下記条件（４−１）を満足することが望ましい。
（４−１）    １／β２Ｔ＜０．１
【００２６】
本発明のレンズ系は、沈胴厚を薄くするために第２レンズ群の曲率を出来るだけ緩くし、そのために第２レンズ群の屈折力が弱くなり、この屈折力の不足を第３レンズ群にて補うようにしたものである。そのため、第３レンズ群は、変倍時に第２レンズ群の移動について移動する。これら、第２レンズ群と第３レンズ群の広角端から望遠端にかけての移動量は、次の条件（５）を満足することが好ましい。
（５）    ０．６＜Δ２／Δ３＜３
ただし、Δ２、Δ３は夫々第２レンズ群、第３レンズ群の広角端から望遠端の移動量である。
【００２７】
この条件（５）において、下限の０．６を超えると第２レンズ群の屈折力が弱くなり、収差補正が困難になる。また撮影時の全長が長くなり沈胴状態から撮影状態への移行に時間がかかり、シャッターチャンスを逃す等の問題が生ずる。条件（５）の上限の３を超えると、沈胴厚が厚くなる。
【００２８】
電子撮像素子を用いたカメラにおいて、色分解プリズムの後に三つのＣＣＤを配置して撮影を行なう３板カメラの場合、色分解プリズムとして干渉膜を用いるために、光学系よりの光束が傾くと色シェーディングが発生する。これを回避するためには、主光線の光軸に対する傾きを５度以内にする必要がある。
【００２９】
そのために、前記構成の本発明のズームレンズは、下記条件（６）を満足することが望ましい。
（６）    ＤＷ／ｆＷ＞５
ただしＤＷは広角端での開口絞りから像面までの距離である。
【００３０】
条件（６）の下限の５を超えると撮像面に入射する主光線の傾き角が５度を超えるため色シェーディングが起きる。
【００３１】
また、光学系が一眼レフタイプのファインダーを備える場合、ハーフミラーやクイックリターンミラーをレンズと像面との間に入れる必要があり、レンズと像面との間隔をとる必要がある。そのためには、下記条件（７）を満足する必要がある。
（７）    ｆ２／ｆＷ＞３．６
ただし、ｆ２は第２レンズ群の焦点距離である。
【００３２】
この条件（７）の下限の３．６を超えると一眼レフ用の光分割部材を配置できなくなるか、第２レンズ群のレンズの枚数を増やす必要性が生じ第２レンズ群が厚くなり、レンズ系の全長が長くなり、沈胴厚を薄くできない。またクイックリターンミラーを配置する場合、レンズ系の全長は長くなるが、沈胴時はクイックリターンミラーを跳ね上げるので、沈胴厚を縮めることはできる。
【００３３】
本発明のズームレンズは、フォーカシングのために第３レンズ群を用いることが望ましい。第３レンズ群を物体側に繰り出すことにより近距離の被写体に合焦することができる。
【００３４】
第３レンズ群をフォーカシングのために移動すると、レンズの移動に伴う収差変動が問題になる。第３レンズ群に非球面を設けて第１レンズ群と第２レンズ群で残存する収差を補正する場合、第３レンズ群のフォーカシングのための移動により補正バランスが崩れる。そのために第３レンズ群をフォーカシングのために使用する場合は、変倍域全域にわたって第１レンズ群と第２レンズ群で非点収差を良好に補正し、第３レンズ群は球面系にすることが望ましい。
【００３５】
尚、条件式（２）を満足することは、第３レンズ群をフォーカシングレンズとして使用する場合にも有効である。条件式（２）を満足すると、第３レンズ群のフォーカシング時の移動が制限され、沈胴厚を薄くすることが可能になる。
【００３６】
条件（２）の下限を超えると望遠端での第３レンズ群の移動量が大になり、第３レンズ群を指示する機構が大になるため沈胴厚を小さくすることが困難になる。また第３レンズ群の径方向の長さが大になる。尚条件（２）の代りに条件（２−１）を満足すれば広角端における制限がより容易になり、かつ沈胴厚をより小さくすることが可能になる。
【００３７】
また、本発明のズームレンズにおいて、沈胴厚を出来る限り薄くするためには、第２レンズ群の厚さを出来る限り薄くする必要がある。そのためには第２レンズ群のレンズ枚数を少なくするか、レンズの曲率を緩くする必要がある。しかし、収差補正のためには屈折力が必要であるため、ある程度の曲率が必要である。そのためには次の条件（８）を満足することが望ましい。
（８）    ０．３＜Ｒ２ｂ／ｆ２＜０．６
ただし、Ｒ２ｂは第２レンズ群中の空気に接する凸面で最も小さい曲率半径（非球面の場合光軸付近の曲率半径）、ｆ２は第２レンズ群の焦点距離である。
【００３８】
条件（８）の下限の０．３を超えると第２レンズ群の厚さが厚くなり沈胴厚が厚くなりすぎる。上限の０．６を超えると収差補正とくに球面収差の補正が困難になる。
【００３９】
また、本発明のズームレンズは、開口絞りを第２レンズ群の物体側に配置し、第２レンズ群中の特に軸外収差の補正にとって効果的である最も像側のレンズに非球面を設けることが好ましい。この第２レンズ群の最も像側のレンズに非球面を設けることによりコマ収差を良好に補正することができる。
【００４０】
一般に、非球面を設けるレンズの硝材は、アッベ数の小さいものが多い。
【００４１】
上記非球面を設けるレンズは、前記条件（１）を満足することにより肉厚を薄くすることができるだけでなく、アッベ数の小さいレンズを用いても色収差の発生を抑えることができる。また温度、湿度の変化に影響されにくい。
【００４２】
また、第２レンズ群の物体側の正レンズと負レンズは、これらレンズの相対的偏芯による収差の変動が大きいため、これら正レンズと負レンズを接合することが好ましい。更にこのような構成のレンズ群は、前玉径が大きくなりにくいので開口絞りを第２レンズ群と一体にし、つまり第２レンズ群の物体側に配置し、変倍の際に第２レンズ群と開口絞りとを一体で移動することが機構上単純な構成になり、また沈胴時にデットスペースが生じにくいので好ましい。また、広角端と望遠端におけるＦナンバーを小さくできる。
【００４３】
以上のことを考慮すると、第２レンズ群の構成は、単レンズ−接合レンズ−単レンズかあるいは接合レンズ−単レンズであることが好ましい。
ここで、第２レンズ群の物体側からｉ番目の単レンズの焦点距離をｆ２ｉとおき、下記の条件式（９）を満たす場合、その単レンズを屈折力の弱いレンズと呼ぶ。
（９）    ｜ｆＷ／ｆ２ｉ｜＜０．１
【００４４】
上記第２レンズ群の構成においては、いずれも単レンズは屈折力が弱く平面に近いため、収差補正能力が小である。この収差補正が十分でない分は非球面にて補う必要がある。
【００４５】
また、前記構成のうち、接合レンズ−単レンズの場合、最も物体側の面を非球面にすれば、単レンズ−接合レンズ−単レンズの物体側単レンズを除いても、単レンズ−接合レンズ−単レンズと同等の結像性能を得ることができる。この場合いずれも接合レンズは、物体側に凸面を向けたメニスカス形状である。また、この接合レンズの接合面を分離して僅かに空気間隔をおいて配置した２枚のレンズとし、両レンズの互いに向かい合う面の曲率がほぼ等しくなるようにすれば、接合レンズと同等の作用を有するレンズ成分にすることができる。
【００４６】
次に、本発明のズームレンズにおいて、第１レンズ群は、出来る限り薄くするためにレンズの枚数を少なく、各レンズの屈折力を弱くし、枚数を減らし、屈折力を弱くすることにより減少した収差補正作用を非球面を用いることにより補うようにすることが望ましい。
【００４７】
第１レンズ群中、物体側からｉ番目の単レンズの焦点距離をｆ１ｉ、第１群の焦点距離をｆ１としたとき、以下の式を満足する場合にそのレンズを屈折力の弱い単レンズと呼ぶ。
（１０）    ｜ｆ１／ｆ１ｉ｜＜０．２
第１レンズ群を薄くするためには２枚か３枚のレンズにて構成し、３枚にて構成する場合は、正レンズと負レンズと屈折力の弱い単レンズにて、または物体側から順に屈折力の弱い単レンズと負レンズと正レンズにて、または物体側から順に屈折力の弱い単レンズと負レンズと屈折力の弱い単レンズとにて構成し、いずれも屈折力の弱い単レンズに非球面を設けるとよい。２枚のレンズにて構成する場合は、負レンズと正レンズにて構成して負レンズに非球面を設ける構成にすることが望ましい。
【００４８】
上記第１レンズ群の構成のうち屈折力の弱い単レンズと負レンズと正レンズとにて構成する場合、最も物体側の直径の大きなレンズの屈折力を弱くすることにより第１レンズ群の厚さを薄くし、それにより生ずる収差補正の不足分を非球面により補うことができる。またこの構成の第１レンズ群の２番目のレンズである負レンズの像側の面を強い凹面にして３番目のレンズである正レンズを物体側に凸のメニスカスレンズにすればコマ収差や非点収差を良好に補正し得る。
【００４９】
また、第１レンズ群を物体側より順に屈折力の弱い単レンズと負レンズと屈折力の弱い単レンズにて構成した場合、最も像側の屈折力の弱い単レンズの屈折力を極端に弱くして平行平面板に近づけ、それにより発生する収差を非球面を設けることにより補正するようにすることが望ましい。
【００５０】
また第１レンズ群を前述のように、正レンズと負レンズと屈折力の弱い単レンズにて構成する場合について述べる。第１レンズ群を球面系の三つのレンズにて構成する場合は、両凸の正の第１レンズと、像側に強い凹面を向けた負の第２レンズと、物体側に強い凸面を向けた正のメニスカスレンズの第３レンズとにて構成するのが一般的である。しかし、第３レンズがメニスカスレンズであるために光軸方向にかなり厚くなる。第１レンズ群を薄くするためには、第３レンズの屈折力を弱くして光軸方向の厚さを薄くし、それにより発生する収差を非球面により補正するようにすることが好ましい。
【００５１】
そのために、第１レンズ群を３枚のレンズにて構成する場合には、物体側から順に、正レンズと負レンズと屈折力の弱い単レンズとにて構成するのが良い。
また、以下の条件（１０−１）を満足すれば更に望ましい。
（１０−１）    ｜ｆ１／ｆ１ｉ｜＜０．１３
【００５２】
更に、第１レンズ群を２枚のレンズにて構成する場合、負レンズと正レンズとにて構成し、負レンズの物体側の面を非球面にすることが好ましい。
【００５３】
非球面を有する屈折力の弱い単レンズと負レンズと正レンズの３枚のレンズにて構成されている第１レンズ群の屈折力の弱い非球面単レンズを除去して、負レンズと正レンズの２枚のレンズにて構成し、その時発生する収差を負レンズの物体側の面を非球面にして補正するようにすればよい。
【００５４】
これにより、第１レンズ群は２枚のレンズのみからなり薄くすることができ、又、沈胴厚を薄くできる。
【００５５】
以上述べた屈折力の弱い非球面レンズは、温度や湿度の変化により屈折率が変化する材料を使用することも可能である。したがって、材料として例えばプラスチックを使用すれば大量かつ安価に生産することができ、コストを低減させ得る。特にオートフォーカス機能を有する場合、温度や湿度の変化による同焦点ずれを自動的に補正でき、収差変動を小さくし得る。
【００５６】
また、下記条件（１１）を満足するようにすれば、温度湿度による合焦ずれによる収差変動は、実用上問題にならないレベルになし得る。
（１１）    ｜ｆＷ／ｆｐ｜＜０．１
ただし、ｆｐはプラスチックレンズの焦点距離、ｆＷは広角端における全系の焦点距離である。
【００５７】
また下記条件（１１−１）を満足すればより望ましい。
（１１−１）    ｜ｆＷ／ｆｐ｜＜０．０５
【００５８】
更に下記条件（１１−２）を満足すれば最も望ましい。
（１１−２）    ｜ｆＷ／ｆｐ｜＜０．０２
【００５９】
以上述べた本発明のズームレンズの像位置に電子撮像素子を配置することにより本発明の撮像装置を構成し得る。
【００６０】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態について述べる。
【００６１】
まず、本発明のズームレンズの実施の形態を下記データを有する実施例をもとに述べる。
0004503886.tif 000002
0004503886.tif 000003
【００６２】
0004503886.tif 000004
0004503886.tif 000005
【００６３】
0004503886.tif 000006
0004503886.tif 000007
【００６４】
0004503886.tif 000008
0004503886.tif 000009
【００６５】
0004503886.tif 000010
0004503886.tif 000011
【００６６】
0004503886.tif 000012
0004503886.tif 000013
【００６７】
ただしｒ1 ，ｒ2 ，・・・ はレンズ各面の曲率半径、ｄ1 ，ｄ2 ，・・・ は各レンズの肉厚および面間隔、ｎ1 ，ｎ2 ，・・・ は各レンズの屈折率、ν1 ，ν2 ，・・・ は各レンズのアッベ数である。尚ｆ、ｒ1 ，ｒ2 ，・・・ 、ｄ1 ，ｄ2 ・・・ 等の長さの単位はmmである。
【００６８】
本発明のズームレンズの実施例１は、図１に示す通りの構成で、負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と正の屈折力の第３レンズ群Ｇ３とよりなり、広角端から望遠端にかけての変倍の際にすべてのレンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３および明るさ絞りＳが光軸上を図示するように移動する。そのうち第３レンズ群Ｇ３は、像面Ｉとの距離が増大するように移動する。
【００６９】
また、第１レンズ群Ｇ１は３枚のレンズよりなる。つまり物体側より順に、正レンズと負レンズと屈折力の弱い単レンズとよりなり、屈折力の弱い単レンズの物体側の面（ｒ5 ）が非球面である。第２レンズ群Ｇ２は単レンズと接合レンズと単レンズとよりなり、最も像側の単レンズは平面に近い形状の屈折力の弱いレンズであり、このレンズの像側の面（ｒ14）は非球面である。第３レンズ群は両凸レンズである。
【００７０】
この実施例１のズームレンズは、前述のように第１レンズ群Ｇ１の最も像側のレンズと第２レンズ群Ｇ２の最も像側のレンズを非球面レンズにし、これらレンズの屈折力を弱くしてレンズの厚さを薄くして沈胴厚を薄くした。
【００７１】
実施例２は、図２に示す通りの構成であって、負の第１レンズ群Ｇ１と正の第２レンズ群Ｇ２と正の第３レンズ群Ｇ３とよりなる。
【００７２】
この実施例２は、実施例１と類似の構成であるが、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の面（ｒ8 ）も非球面である点で実施例１と相違する。
【００７３】
この実施例２のズームレンズは、第１レンズ群Ｇ１の像側のレンズと第２レンズ群Ｇ２の像側のレンズを非球面レンズとし、更に第２レンズ群Ｇ２の物体側のレンズも非球面レンズにし、これらレンズの屈折力を弱くすると共にその光学系材料をプラスチックにした。また、第３レンズ群Ｇ３と像面Ｉとの間隔を大にしてクイックリターンミラーを配置し得るようにした。
【００７４】
実施例３は、図３に示すようなズームレンズであって実施例１、２と類似の構成である。
【００７５】
この実施例３は、第１レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズの像側の面（ｒ2 ）と第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の面（ｒ8 ）と第２レンズ群の最も像側のレンズの物体側の面である面（ｒ13）が非球面である。つまり、第１レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズ、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側のレンズと最も像側のレンズが非球面レンズでこれらはプラスチックレンズである。
【００７６】
実施例４は図４に示す通り実施例１、２、３のズームレンズと類似の構成である。
【００７７】
この実施例４は、第１レンズ群Ｇ１が正レンズと負レンズと正レンズよりなり、第２レンズ群Ｇ２が両凸レンズと両凹レンズの接合レンズと負のメニスカスレンズよりなり、第３レンズ群Ｇ３が正レンズ１枚よりなる。つまり、第２レンズ群Ｇ２の構成が実施例１〜３と相違する。
【００７８】
この実施例４は、第１レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズの像側の面である面（ｒ2 ）と、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側のレンズの像側の面（ｒ8 ）と、第２レンズ群Ｇ２の最も像側のレンズの物体側の面（ｒ11）が非球面である。このように実施例４は実施例３の第２レンズ群Ｇ２の最も物体側のプラスチック非球面レンズをなくし、接合レンズの物体側の面を非球面にして収差補正を行なうようにした。これにより第２レンズ群Ｇ２を薄くし、沈胴厚を薄くした。
【００７９】
実施例５は、図５に示す通りで、第１レンズ群Ｇ１が負レンズと正レンズの２枚のレンズにて構成した点で他の実施例１〜４と相違する。
【００８０】
この実施例５は、第１レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズの物体側の面（ｒ1 ）と、第２レンズ群Ｇ２の最も像側のレンズの像側の面（ｒ12）が非球面である。
【００８１】
この実施例５は、第１レンズ群Ｇ１を負レンズと正レンズの２枚のレンズにすることによりこの第１レンズ群Ｇ１を薄くして沈胴厚を薄くした。
【００８２】
実施例６は、図６に示す通りの構成で、実施例１等と類似の構成のズームレンズである。
【００８３】
この実施例６は、第１レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズの像側の面（ｒ2 ）と最も像側のレンズの物体側の面（ｒ5 ）と、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側のレンズの物体側の面（ｒ8 ）と最も像側のレンズの像側の面（ｒ14）が非球
面である。
【００８４】
この実施例６のズームレンズは、第１レンズ群Ｇ１の物体側および像側、第２レンズ群Ｇ２の物体側および像側にプラスチック非球面レンズを配置して安価なレンズ系にした。
【００８５】
実施例１のズームレンズの無限遠合焦時の広角端、中間焦点距離及び望遠端における収差状況は、夫々図７、図８、図９に示す通りであり、収差は良好に補正されている。
【００８６】
他の実施例２〜６のズームレンズの収差状況も、実施例１と同様に良好に補正されている。
【００８７】
また、図１〜図６において、Ｓは明るさ絞り、Ｆ１、Ｆ２等は赤外カットフィルター、ローパスフィルター等のフィルター類、Ｉは像面である。
【００８８】
各実施例にて用いられている非球面の形状は、光軸上の光が進む方向をｘ軸、光軸と直交する方向をｙ軸とした時、次の式にて表わされる。
【００８９】
ｘ＝（ｙ2／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｙ／ｒ）2｝1/2］＋Ａ2ｙ2＋Ａ4ｙ4＋Ａ6ｙ6＋Ａ8ｙ8＋・・・
ただし、ｒは基準球面の曲率半径、Ｋは円錐係数、Ａ2、Ａ4、Ａ6、Ａ8、・・・は非球面係数である。
【００９０】
図１０〜図１２は本発明の撮像装置の実施の形態であるデジタルカメラの概念図を示す。図１０はデジタルカメラ１０の外観を示す前方斜視図、図１１は同後方斜視図、図１２はデジタルカメラ１０の構成を示す断面図である。この図示するデジタルカメラ１０は、撮影用光路１２を有する撮影光学系１１と、ファインダー用光路１４を有するファインダー光学系１３と、シャッターボタン１５と、フラッシュ１６と、液晶表示モニター１７を含み、カメラ１０の上部に配置されたシャッターボタン１５を押圧すると、それに連動して撮影光学系１１、例えば図１に示す本発明の実施例１のズームレンズを通して撮影が行なわれる。撮影光学系１１によって形成された物体像が、ローパスフィルター、赤外カットフィルター等のフィルターＦ１、Ｆ２を介して電子撮像素子（ＣＣＤ）１９の撮像面上に形成される。このＣＣＤ１９で受光された物体像は、処理手段２１を介し、電子画像としてカメラ背面に設けられた液晶表示モニター１７に表示される。また、この処理手段２１には記録手段２２が接続され、撮影された電子画像を記録することもできる。なおこの記録手段２２は処理手段２１と別体に設けてもよいし、フロッピーディスクやメモリーカード、ＭＯ等により電子的に記録書き込みを行なうように構成してもよい。また、ＣＣＤ１９に代わって銀塩フィルムを配置した銀塩カメラとして構成してもよい。
【００９１】
更に、ファインダー用光路１４上にはファインダー用対物光学系２３が配置してある。このファインダー用対物光学系２３によって形成された物体像は、像正立部材であるポロプリズム２５の視野枠２７上に形成される。このポロプリズム２５の後方には、正立正像にされた像を観察者眼球Ｅに導く接眼光学系２９が配置されている。なお、撮影光学系１１及びファインダー用対物光学系２３の入射側、接眼光学系２９の射出側にそれぞれカバー部材２０が配置されている。
【００９２】
このように構成されたデジタルカメラ１０は、撮影光学系１１が広画角で高変倍比であり、収差が良好で、明るく、フィルター等が配置できるバックフォーカスの大きなズームレンズであるので、高性能・低コスト化が実現できる。つまり、前述のように図１２に示す撮影光学系は、本発明の実施例１のズームレンズであって、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３とよりなる。またＳは明るさ絞り、Ｆ１、Ｆ２はフィルターである。
【００９３】
図１０〜図１２で本発明の撮像装置の例としてデジタルカメラを示したが、その他の例としては本発明のズームレンズを備えたビデオカメラがある。また、パソコンのような情報処理装置に付属する画像入力手段や、電話、特に携帯電話のような通信装置に付属する画像入力手段として本発明の撮像装置を使用することができる。
【００９４】
以上述べたように、本発明のズームレンズは、特許請求の範囲に記載するもののほか下記の各項に記載するものも本発明の目的を達成し得るズームレンズである。
【００９５】
（１）特許請求の範囲の請求項１又は２に記載するレンズ系で、第２レンズ群が、物体側より順に、単レンズと接合レンズと単レンズとにて構成され、最も物体側の単レンズが非球面を有することを特徴とするズームレンズ。
【００９６】
（２）前記の（１）の項に記載するレンズ系で、第２群中の接合レンズが物体側に凸面を向けたメニスカス形状であり、下記の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
｜ｆＷ／ｆ２１｜＜０．１
ただし、ｆ２１は第２群の最も物体側の単レンズの焦点距離である。
【００９７】
（３）特許請求の範囲の請求項１又は２に記載するレンズ系で、第２レンズ群が、物体側より順に、接合レンズと単レンズとよりなり、接合レンズの最も物体側の面が非球面であることを特徴とするズームレンズ。
【００９８】
（４）特許請求の範囲の請求項１又は２に記載するレンズ系で、第１レンズ群が、物体側から順に、非球面を有する単レンズと負の屈折力の単レンズと物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズとにて構成され下記の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
｜ｆ１／ｆ１１｜＜０．２
ただし、ｆ１１は第１レンズ群中の最も物体側のレンズの焦点距離、ｆ１は第１レンズ群の焦点距離である。
【００９９】
（５）特許請求の範囲の請求項１又は２に記載するレンズ系で、第１レンズ群が、物体側から順に、両凸の単レンズと像側に強い凹面を向けた負の屈折力の単レンズと非球面を有する単レンズとにて構成されており、下記の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
｜ｆ１／ｆ１３｜＜０．２
ただし、ｆ１３は第１群の最も像側のレンズの焦点距離である。
【０１００】
（６）特許請求の範囲の請求項１又は２に記載するレンズ系で、第１レンズ群が、非球面を有する単レンズと像側に強い凹面を向けた負の屈折力の単レンズと非球面を有する単レンズとにて構成されており、下記の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
｜ｆ１／ｆ１１｜＜０．２
｜ｆ１／ｆ１３｜＜０．２
【０１０１】
（７）特許請求の範囲の請求項１又は２に記載するレンズ系で、第１レンズ群が非球面を有し像側に強い凹面を向けた負の屈折力のレンズと像側に凸面を向けたメニスカスレンズにて構成されていることを特徴とするズームレンズ。
【０１０２】
（８）前記の（２）、（４）、（５）、（６）又は（７）の項に記載するレンズ系で、下記条件（１１）を満足することを特徴とするズームレンズ。
（１１）    ｜ｆＷ／ｆｐ｜＜０．０５
ただし、ｆｐはプラスチックレンズの焦点距離、ｆＷは広角端における全系の焦点距離である。
【０１０３】
（９）特許請求の範囲の請求項１又は２に記載するレンズ系で、第３レンズ群を物体側に繰り出すことにより近距離の被写体に合焦することを特徴とするズームレンズ。
【０１０４】
（１０）特許請求の範囲の請求項１又は２に記載するレンズ系で、第２レンズ群の最も像側のレンズが非球面を有することを特徴とするズームレンズ。
【０１０５】
【発明の効果】
本発明によれば、沈胴厚が薄く収納性に優れかつ高倍率でリアーフォーカスにおいても高い結像性能を有するズームレンズを実現し得る。また本発明のズームレンズを備えることによりビデオカメラやデジタルカメラの薄型化を図ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のズームレンズの実施例１の断面図
【図２】本発明のズームレンズの実施例２の断面図
【図３】本発明のズームレンズの実施例３の断面図
【図４】本発明のズームレンズの実施例４の断面図
【図５】本発明のズームレンズの実施例５の断面図
【図６】本発明のズームレンズの実施例６の断面図
【図７】上記実施例１の無限遠合焦時の広角端における収差図
【図８】上記実施例１の無限遠合焦時の中間焦点距離における収差図
【図９】上記実施例１の無限遠合焦時の望遠端における収差図
【図１０】本発明の撮像装置の前方斜視図
【図１１】上記撮像装置の後方斜視図
【図１２】上記撮像装置の断面図
【図１】
0004503886.tif 000014
【図２】
0004503886.tif 000015
【図３】
0004503886.tif 000016
【図４】
0004503886.tif 000017
【図５】
0004503886.tif 000018
【図６】
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【図７】
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【図８】
0004503886.tif 000021
【図９】
0004503886.tif 000022
【図１０】
0004503886.tif 000023
【図１１】
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【図１２】
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