(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より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レンズ群とからなり、前記各レンズ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、
前記第３レンズ群は、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して固定であり、
前記第１レンズ群は像面側に凹面を向けたメニスカス形状の第１負レンズ成分と、第２負レンズ成分と、物体側へ凸面を向けたメニスカス形状の正レンズ成分とから成り、
前記第２レンズ群は物体側より順に第１正レンズ成分と、両凸形状の第２正レンズ成分と負レンズ成分との接合レンズとから成り、
前記第３レンズ群は１枚の正レンズからなり、
前記ズームレンズの最物体側レンズ面から像面までの距離をＴＬ、
前記ズームレンズの広角端状態の焦点距離をｆｗ、
前記ズームレンズの望遠端状態の焦点距離をｆｔとそれぞれした時、以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
2.5＜ＴＬ／（ｆｔ×ｆｗ）1/2＜4.2
【請求項２】
前記第３レンズ群の１枚の正レンズは、両凸形状を有す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】
前記第２レンズ群は少なくとも１つの非球面を有することを特徴とする請求項１または２に記載のズームレンズ。
【請求項４】
前記第２レンズ群中の最も物体側のレンズ面は物体側に凸面を向けた形状を有し、前記第２レンズ群中の最も像側のレンズ面は像側に凹面を向けた形状を有する構成であって、
前記第２レンズ群中の最も物体側の前記レンズ面の曲率半径をG2r1、
前記第２レンズ群中の最も像側の前記レンズ面の曲率半径G2r2とそれぞれしたとき、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
−3.0＜（G2r1＋G2r2）/（G2r2−G2r1）＜−1.8
【請求項５】
前記第３レンズ群の最も物体側のレンズ面の曲率半径をG3r1、
前記第３レンズ群の最も像側のレンズ面の曲率半径をG3r2とそれぞれした時、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
−2.0＜（G3r1＋G3r2）/（G3r2−G3r1）＜−0.1
【請求項６】
前記第３レンズ群の１枚の正レンズは、少なくとも１つの非球面を有することを特徴とする請求項１から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３レンズ群を物体側に移動させて近距離物体へのフォーカシングを行うことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型なズームレンズ、特にレンズ系全体の小型化を図った、例えば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】
従来より固体撮像素子を用いた撮像装置には、ローパスフィルターや色補正フィルターなどを配置する為、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、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光学系が望まれている。近年は、これらの要求を満足しつつ、撮影レンズの小型軽量化、低コスト化が要求されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
例えば特開平10-293253号公報で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、正の屈折力の第３レンズ群の３つのレンズ群を有し、広角端状態から望遠端状態への変倍を第１レンズ群と第２レンズ群を移動させて行う３群ズームレンズが提案されている。しかしながら、特開平10-293253号公報に提案された光学系は、各レンズ群の構成枚数が比較的多いこと、レンズ全長が長いこと、製造コストが高いことなどの欠点を有している。
【０００４】
また、第１レンズ群のレンズ枚数を減らした光学系が特開2001-13408号公報で提案されている。しかしながら、負の屈折力の第１レンズ群のもっと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る。
【０００５】
更には、広角端状態での第１レンズ群と絞りと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レンズ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る。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、固体撮像素子を用いた撮影系に好適な、３倍程度の変倍比を有し、全長が短く、かつ優れた光学性能を有するズームレンズを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明にかかるズームレンズは、物体側より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レンズ群とからなり、前記各レンズ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、前記第３レンズ群は、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して固定であり、前記第１レンズ群は像面側に凹面を向けたメニスカス形状の第１負レンズ成分と、第２負レンズ成分と、物体側へ凸面を向けたメニスカス形状の正レンズ成分とから成り、前記第２レンズ群は物体側より順に第１正レンズ成分と、両凸形状の第２正レンズ成分と負レンズ成分との接合レンズとから成り、前記第３レンズ群は１枚の正レンズからなる構成であって、さらに以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
【０００８】
（１）        2.5＜ＴＬ／（ｆｔ×ｆｗ）1/2＜4.2
但し、
ＴＬ：前記ズームレンズの最物体側レンズ面から像面までの距離、
ｆｗ：前記ズームレンズの広角端状態の焦点距離、
ｆｔ：前記ズームレンズの望遠端状態の焦点距離とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。上記条件式（１）は、焦点距離に対するズームレンズ全系の大きさを規定したものである。条件式（１）の上限値を上回るとズームレンズの全長が長くなりすぎるため全系が大きくなり小型化が出来なくなる。逆に、下限値を下回ると本発明のレンズ構成を構成するレンズ枚数を配置することが出来なくなる。なお、条件式（１）は広角端状態から望遠端状態の全領域で満足することが望ましい。
【００１０】
なお、より好ましくは、上限値を4.2、下限値を3.0のどちらか一方又は両方とすることが望ましい。
また、本発明は、前記第１レンズ群は像面側に凹面を向けたメニスカス形状の第１負レンズ成分と、第２負レンズ成分と、物体側へ凸面を向けたメニスカス形状の正レンズ成分より成り、前記第２レンズ群は第１正レンズ成分と、両凸形状の第２正レンズ成分と負レンズ成分との接合レンズより成り、前記第３レンズ群は１枚の正レンズ成分より構成されていることが望ましい。
【００１１】
そして、より好ましくは前記第２レンズ群中の最も物体側のレンズ面は物体側に凸面を向け、該第２レンズ群中の最も像側のレンズ面は像側に凹面を向けた構成であって、かつ以下の条件式（２）を満足する構成が望ましい。
【００１２】
（２）    −3.0＜（G2r1＋G2r2）/（G2r2−G2r1）＜−1.8
但し、
G2r1：前記第２レンズ群中の最も物体側のレンズ面の曲率半径,
G2r2：前記第２レンズ群中の最も像側のレンズ面の曲率半径とする。
【００１３】
条件式（２）は、第２レンズ群のレンズ形状を規定したものである。条件式（２）の下限値を下回ると最物体側に配置された正レンズで発生する球面収差がマイナスへ過大となり、ズームレンズ全体での球面収差補正が困難となる。逆に、条件式（２）の上限値を上回ると最像側に配置された負レンズで発生する球面収差がプラスへ過大となり、ズームレンズ全体での球面収差補正が困難となる。
【００１４】
また、本発明は、前記第３レンズ群の最も物体側のレンズ面の曲率半径をG3r1、最も像側のレンズ面の曲率半径をG3r2とした時、
（３）    −2.0＜（G3r1＋G3r2）/（G3r2−G3r1）＜−0.1
の条件式を満足することが望ましい。
【００１５】
条件式（３）は、第３レンズ群の形状を規定したものである。条件式（３）の上限値を上回ると非点収差と歪曲収差などの良好な補正が困難になる。逆に、条件式（３）の下限値を下回ると非点収差と歪曲収差の良好な補正が困難になり好ましくない。
また、前記第２レンズ群又は第３レンズ群は少なくとも１つの非球面を有することが好ましい。
【００１６】
なお、非球面は次式で表す。
【００１７】
【数１】
X(y)=y2/[r・[1+(1-κ・y2/r2)1/2]]+C4・y4+C6・y6+C8・y8+C10・y10
【００１８】
ここでX(y)は非球面の頂点における接平面から高さｙにおける非球面上の位置までの光軸方向に沿った距離、ｒは近軸の曲率半径、κは円錐定数、Ｃｉは第ｉ次の非球面係数を表している。
【００１９】
また、本発明では、広角端状態から望遠端状態への変倍に際しては、前記第1レンズ群が移動し、前記第２レンズ群が物体方向へ移動し、前記第３レンズ群は、固定であることが好ましい。
また、遠距離物体から近距離物体への合焦に際して前記第３レンズ群を物体側に移動させることが望ましい。これらの構成をとる事により、変倍機構が簡素化でき、コンパクトなズームレンズが達成できる。
【００２０】
【実施例】
以下、添付図面に基づいて本発明の数値実施例を説明する。
（第１実施例）
図１は、第１実施例にかかるズームレンズ構成を示す図である。物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、絞りＳＰと、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とから構成される。そして、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔が縮小し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔が拡大するように、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２が移動し、第３レンズ群Ｇ３が固定の構成である。
【００２１】
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、像面側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズ成分Ｌ１１と、両凹形状の負レンズ成分Ｌ１２と、物体側へ凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ１３成分とからなる。第２レンズ群Ｇ２は、両凸形状の正レンズ成分Ｌ２１と、両凸形状の正レンズ成分Ｌ２２と両凹形状の負レンズ成分Ｌ２３とからなり、正レンズ成分Ｌ２２と負レンズ成分Ｌ２３とは貼り合せ（接合レンズ）で構成される。また、両凸形状の正レンズ成分Ｌ２１の物体側面は非球面である。第３レンズ群Ｇ３は、１枚の両凸形状の正レンズ成分Ｌ３１のみからなり、その物体側面は非球面である。
そして、遠距離物体から近距離物体への合焦は第３レンズ群Ｇ３を物体方向に移動させて行う。
【００２２】
以下の表１に、第１実施例の諸元の値を掲げる。［全体諸元］中のｆは焦点距離、ＦNOはＦナンバー、2ωは画角をそれぞれ表している。［レンズ諸元］において、第１カラムは物体側からのレンズ面の番号、第２カラムｒはレンズ面の曲率半径、第３カラムｄはレンズ面間隔、第４カラムνはアッベ数、第５カラムｎはｄ線（λ=587.6nm）に対する屈折率をそれぞれ表している。また、［可変間隔データ］には、広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態の各状態での焦点距離、可変間隔の値を掲げる。［条件式対応数値］には、各条件式におけるパラメータの値を示す。なお、以下全ての実施例の諸元値において、本実施例と同様の符号を用いる。
【００２３】
また、諸元表の焦点距離、曲率半径、面間隔その他の長さの単位は一般に「mm」が使われるが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。
さらに、空気の屈折率は1.000であるが、表中においては省略する。加えて、曲率半径ｒ欄の「∞」は、平面を示す。また、非球面データ欄の「E-ｎ」（ｎは整数）は「×10-n」を示す。
【００２４】
【表１】
0004147786.tif 000002
0004147786.tif 000003
0004147786.tif 000004
【００２５】
図２〜図４はそれぞれ、第１実施例の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における諸収差図である。また、図６〜図８はそれぞれ、第２実施例の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における諸収差図である。また、図１０〜図１２はそれぞれ、第３実施例の広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における諸収差図である。
【００２６】
各収差図において、FNOはＦナンバー、Ｙは像高を示し、ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）およびｇはｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）をそれぞれ示す。また、球面収差図では最大口径に対応するＦナンバーの値、非点収差図、歪曲収差図では像高の最大値をそれぞれ示し、コマ収差図では各像高の値を示す。さらに、非点収差図において、実線はサジタル像面を、破線はメリジオナル像面をそれぞれ示す。
【００２７】
各収差図より、各実施例にかかるズームレンズは、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有することが明らかである。
【００２８】
（第２実施例）
図５は、第２実施例にかかるズームレンズ構成を示す図である。物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、絞りＳＰと、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とから構成される。そして、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔が縮小し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔が拡大するように、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２が移動し、第３レンズ群Ｇ３が固定の構成である。
【００２９】
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、像面側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズ成分Ｌ１１と、像面側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズ成分Ｌ１２と、物体側へ凸面を向けたメニスカス形状の正レンズ成分Ｌ１３とからなる。第２レンズ群Ｇ２は、両凸形状の正レンズ成分Ｌ２１と、両凸形状の正レンズ成分Ｌ２２と、両凹形状の負レンズ成分Ｌ２３とからなる。正レンズ成分Ｌ２２と負レンズＬ２３は貼り合せ（接合レンズ）で構成される。また、前記両凸形状の正レンズ成分Ｌ２１の物体側面は非球面である。第３レンズ群Ｇ３は１枚の像面側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズ成分Ｌ３１のみからなり、物体側面は非球面である。
【００３０】
そして、遠距離物体から近距離物体への合焦は第３レンズ群Ｇ３を物体方向に移動させて行う。
表２に第２実施例の諸元の値を掲げる。
【００３１】
【表２】
0004147786.tif 000005
0004147786.tif 000006
【００３２】
（第３実施例）
図９は、第３実施例にかかるズームレンズ構成を示す図である。物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、絞りＳＰと、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とから構成される。そして、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔が縮小し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔が拡大するように、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２が移動し、第３レンズ群Ｇ３が固定の構成である。
【００３３】
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、像面側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズ成分Ｌ１１と、像面側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズ成分Ｌ１２と、物体側へ凸面を向けたメニスカス形状の正レンズ成分Ｌ１３とからなる。第２レンズ群Ｇ２は、両凸形状の正レンズ成分Ｌ２１と、両凸形状の正レンズ成分Ｌ２２と、両凹形状の負レンズ成分Ｌ２３とからなる。正レンズ成分Ｌ２２と負レンズ成分Ｌ２３は貼り合せ（接合レンズ）で構成される。また、両凸形状の正レンズ成分Ｌ２１の物体側面は非球面である。第３レンズ群Ｇ３は１枚の像側に凸面を向けた正レンズ成分Ｌ３１のみからなり、物体側面は非球面である。
【００３４】
そして、遠距離物体から近距離物体への合焦は第３レンズ群Ｇ３を物体方向に移動させて行う。
表３に第３実施例の諸元の値を掲げる。
【００３５】
【表３】
0004147786.tif 000007
0004147786.tif 000008
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、固体撮像素子を用いた撮影系に好適な、３倍程度の変倍比を有し、全長が短く、かつ優れた光学性能を有するズームレンズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例にかかるズームレンズの断面図である。
【図２】上記第１実施例の広角端状態での収差図である。
【図３】上記第１実施例の中間焦点距離状態での収差図である。
【図４】上記第１実施例の望遠端状態の収差図である。
【図５】本発明の第２実施例にかかるズームレンズの断面図である。
【図６】上記第２実施例の広角端状態の収差図である。
【図７】上記第２実施例の中間焦点距離状態での収差図である。
【図８】上記第２実施例の望遠端状態の収差図である。
【図９】本発明の第３実施例にかかるズームレンズの断面図である。
【図１０】上記第３実施例の広角端状態の収差図である。
【図１１】上記第３実施例の中間焦点距離状態での収差図である。
【図１２】上記第３実施例の望遠端状態の収差図である。
【符号の説明】
Ｇ１    第１レンズ群
Ｇ２    第２レンズ群
Ｇ３    第３レンズ群
ＳＰ    絞り
ＩＰ    像面
Ｌ１１〜Ｌ３１  各レンズ成分
【図１】
0004147786.tif 000009
【図２】
0004147786.tif 000010
【図３】
0004147786.tif 000011
【図４】
0004147786.tif 000012
【図５】
0004147786.tif 000013
【図６】
0004147786.tif 000014
【図７】
0004147786.tif 000015
【図８】
0004147786.tif 000016
【図９】
0004147786.tif 000017
【図１０】
0004147786.tif 000018
【図１１】
0004147786.tif 000019
【図１２】
0004147786.tif 000020