(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１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からなり、
前記第２レンズ群Ｇ２の最も像面側のレンズは、前記物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり、
広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第１レンズ群Ｇ１と前記第２レンズ群Ｇ２の間隔が縮小し、かつ前記第２レンズ群Ｇ２と前記第３レンズ群Ｇ３の間隔が拡大するように、前記第１レンズ群Ｇ１と前記第２レンズ群Ｇ２が移動し、前記第３レンズ群Ｇ３が固定され、
前記正メニスカスレンズの前記物体側の面の近軸曲率半径をｒＦ、前記正メニスカスレンズの像側の面の近軸曲率半径をｒＲ、前記正メニスカスレンズの焦点距離をｆＰ、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、ズームレンズの広角端の焦点距離をｆｗとしたとき、
１＜（ｒＲ＋ｒＦ）／（ｒＲ−ｒＦ）＜２    （１）
０．８＜ｆＰ／ｆ２＜１．６                （２）
１．５＜ｆ２／ｆｗ＜３．０                （４）
の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】
前記第２レンズ群Ｇ２の最も像側に位置する前記正メニスカスレンズの前記物体側の面が、周辺部で正の屈折力が小さくなる非球面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】
広角端における最大画角の主光線が前記第３レンズ群Ｇ３の前記正メニスカスレンズの像側の面に入射する光軸からの高さをｈＲ、ｆｗを前記ズームレンズの広角端における焦点距離としたとき、
０．３＜ｈＲ／ｆｗ＜０．５                （３）
の条件を満足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３レンズ群Ｇ３は、少なくとも１つの面が非球面の正の単レンズからなる請求項１から３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項５】
前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３としたとき、
１．５＜ｆ３／ｆ２＜４．０ （５）
の条件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。
【請求項６】
前記第２レンズ群Ｇ２は、前記物体側から順に、第１の正レンズと、第２の正レンズと、第１の負レンズと、１枚の物体側に凸面を向けた前記正メニスカスレンズと、からな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２レンズ群Ｇ２の前記第２の正レンズと前記第１の負レンズは接合されていることを特徴とする請求項６に記載のズームレンズ。
【請求項８】
前記第２レンズ群Ｇ２は、前記物体側から順に、第１の正レンズと、第２の正レンズと、第１の負レンズと、第３の正レンズと、１枚の物体側に凸面を向けた前記正メニスカスレンズと、からなることを特徴とする請求項１から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Ｇ２の前記第２の正レンズと前記第１の負レンズは接合されていることを特徴とする請求項８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】
本発明は固体撮像素子等を用いたビデオカメラ、電子スチルカメラ等に適したズームレンズ、特にズーム比が２．５倍以上で、広角端で６０度程度の画角を有し、画素数の多い固体撮像素子を用いた場合でも優れた結像性能を有するズームレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、固体撮像素子に適したズームレンズとして特開平６−９４９９６号公報、特開平７−２６１０８３号公報などに開示されたズームレンズが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平６−９４９９６号公報に開示されたズームレンズは、ズーム比が２倍程度と小さく不十分であり問題である。また、特開平７−２６１０８３号公報に開示されたズームレンズにおいても、ズーム比は２．３倍程度で不十分である。さらに、該公報に記載されている収差図から明らかなようにズーミングに伴う球面収差の変動が大きく、画素数の多い固体撮像素子に用いるには結像性能が不十分であり問題である。
【０００４】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、固体撮像素子等を用いたビデオカメラ、電子スチルカメラ等に好適な、小型で、ズーム比が２．５倍以上で、広角端で６０度程度の画角を有し、画素数の多い固体撮像素子を用いた場合でも優れた結像性能を有するズームレンズを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によるズームレンズでは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１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からなり、前記第２レンズ群Ｇ２の最も像面側のレンズは、前記物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり、広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第１レンズ群Ｇ１と前記第２レンズ群Ｇ２の間隔が縮小し、かつ前記第２レンズ群Ｇ２と前記第３レンズ群Ｇ３の間隔が拡大するように、前記第１レンズ群Ｇ１と前記第２レンズ群Ｇ２が移動し、前記第３レンズ群Ｇ３が固定され、以下の条件式、
１＜（ｒＲ＋ｒＦ）／（ｒＲ−ｒＦ）＜２    （１）
０．８＜ｆＰ／ｆ２＜１．６                （２）
１．５＜ｆ２／ｆｗ＜３．０                （４）
を条件を満足することを特徴とする。
【０００６】
ここで、ｒＦは前記正メニスカスレンズの物体側の面の近軸曲率半径、ｒＲは前記正メニスカスレンズの像側の面の近軸曲率半径、ｆＰは前記正メニスカスレンズの焦点距離、ｆ２は前記第２レンズ群の焦点距離、ｆｗはズームレンズの広角端の焦点距離をそれぞれ表している。
【０００７】
かかる構成により、第１レンズ群Ｇ１を負屈折力、第２レンズ群Ｇ２を正屈折力のパワー配分としているので、広角端でほぼ６０度以上の画角を有し、かつ、広角端状態においても十分な周辺光量を得ることができる。
【０００８】
また、固体撮像素子を用いる場合には射出瞳位置を像面から遠く離すことが好ましい。本発明では、正屈折力の第３レンズ群を設けることにより、射出瞳を像面から遠く離すことに効果的に寄与している。
【０００９】
また、本発明によるズームレンズでは、第２レンズ群中の最も像面に近いレンズを物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズで構成しているので、射出瞳位置を像面から遠く離す場合においても、広角端から望遠端までにわたって球面収差およびコマ収差を良好に補正することができる。
【００１０】
条件式（１）は、前記正メニスカスレンズの適切な形状を規定しており、広角端から望遠端までにわたって球面収差およびコマ収差を良好に補正するために必要な条件である。条件式（１）の下限値を下回ると球面収差の良好な補正が困難となる。逆に、条件式（１）の上限値を超えると、コマ収差の良好な補正が困難となる。
【００１１】
条件式（２）は、前記正メニスカスレンズの焦点距離の適切な範囲を規定しており、ズームレンズの像面側にローパスフィルターなどを配置するために十分なバックフォーカスを確保し、かつ球面収差およびコマ収差を良好に補正するために必要な条件式である。条件式（２）の下限値を下回ると、球面収差およびコマ収差の良好な補正が困難となる。逆に、条件式（２）の上限値を超えると、十分なバックフォーカスの確保が困難となってしまう。
【００１２】
また、本発明によるズームレンズにおいては、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Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２が移動し、結像面に最も近い位置にある第３レンズ群Ｇ３が固定となるように構成することが望ましい。かかる構成により、ズーミング駆動機構を固体撮像素子や固体撮像素子に結合された電子回路から離して配置することが可能となる。
【００１３】
また、本発明によるズームレンズでは、上記構成の下で、以下の条件式、
０．３＜ｈＲ／ｆｗ＜０．５      （３）
を満足することが望ましい。ここで、ｈＲは広角端における最大画角の主光線が前記正メニスカスレンズの像側の面に入射する光軸からの高さ、ｆｗは広角端におけるズームレンズの焦点距離を表している。条件式（３）の下限値を下回ると射出瞳位置を像面から十分に離すことが困難となり問題である。逆に、条件式（３）の上限値を超えると、ズームレンズの小型化が困難となり好ましくない。
【００１４】
また、本発明によるズームレンズにおいては、前記第２レンズ群Ｇ２の最も像側に位置する前記正メニスカスレンズの物体側の面を、周辺部で正の屈折力が小さくなるような非球面とすることが好ましい。かかる非球面を導入することにより、球面収差とコマ収差をさらに良好に補正することができる。
【００１５】
また、本発明によるズームレンズでは、前記第２レンズ群を、物体側から順に、第１の正レンズと第２の正レンズと第１の負レンズと１枚の物体側に凸面を向けた前記正メニスカスレンズからなる構成とするのが好ましい。さらに、前記第２レンズ群Ｇ２の第２の正レンズと第１の負レンズを接合すると、組み立ての容易さや偏芯公差の緩和を図ることができるので、より一層好ましい。
【００１６】
また、本発明によるズームレンズでは、第２レンズ群Ｇ２を、物体側から順に、第１の正レンズと第２の正レンズと第１の負レンズと第３の正レンズと１枚の物体側に凸面を向けた前記正メニスカスレンズからなる構成とするのが好ましい。かかる構成により諸収差を良好に補正することができる。さらに、前記第２レンズ群の第２の正レンズと第１の負レンズを接合すると、組み立ての容易さや偏芯公差の緩和を図ることができ、より一層好ましい。
【００１７】
また、本発明によるズームレンズでは、前記第３レンズ群Ｇ３を少なくとも１つの面が非球面の正の単レンズから構成することが好ましい。かかる構成により、第３レンズ群Ｇ３の構成を複雑化させることなく、コマ収差の良好な補正ができ、ズームレンズの小型化と良好な収差補正の両立が可能となる。
【００１８】
また、本発明によるズームレンズでは、以下の条件式、
１．５＜ｆ２／ｆｗ＜３．０        （４）
を満足するようことが望ましい。ここで、但し、ｆｗはズームレンズの広角端の焦点距離である。かかる条件を満足することで、ズームレンズの小型化と結像性能の確保が容易となる。条件式（４）の下限値を下回ると良好な結像性能を得るのが難しくなる。逆に、条件式（４）の上限値を超えるとズームレンズの小型化が困難となる。
【００１９】
また、本発明によるズームレンズでは、以下の条件式、
１．５＜ｆ３／ｆ２＜４．０        （５）
を満足することが望ましい。ここで、ｆ３は前記第３レンズ群の焦点距離である。かかる条件を満足することで、ズームレンズの射出位置を像面から遠く離すように構成することが容易となる。条件式（５）の上限値を越えると、ズームレンズの射出位置を像面から遠く離すように構成することが困難となる。逆に、条件式（５）の下限値を下回ると、ズームレンズの良好な収差補正が困難となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下，添付図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の第１実施例にかかるズームレンズの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Ｓ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から構成され、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】
表１に第１実施例にかかるズームレンズの諸元値を掲げる。全体諸元中のｆは焦点距離、Ｂ．ｆ．はバックフォーカス、ＦＮＯはＦナンバー、  ２ωは画角をそれぞれ示している。焦点距離ｆ、ＦナンバーＦＮＯ及び画角２ωは、広角端、中間焦点距離、望遠端の３状態についての値を掲げている。また、レンズ諸元中、面番号は物体側からのレンズ面の番号、ｒはレンズ面の曲率半径、ｄはレンズ面間隔、νはアッベ数、ｎはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率をそれぞれ示している。さらに、非球面データには、次式で非球面を表現した場合の非球面係数を示している。
【００２２】
【数１】
0003845967.tif 000002
【００２３】
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、Ｋは円錐定数、Ｃｉは第ｉ次の非球面係数をそれぞれ示している。また、ズーミングデータには、広角端、中間焦点距離、望遠端の各状態における焦点距離、可変間隔の値を示す。以下、全ての実施例において表中の符号は第１実施例と同様である。
【００２４】
【表１】
0003845967.tif 000003
0003845967.tif 000004
【００２５】
図２乃至図４は、第１実施例にかかるズームレンズの諸収差を示す収差図である。図２は広角端状態、図３は中間焦点距離状態、図４は望遠端状態における諸収差をそれぞれ示している。
【００２６】
各収差図において、ＦＮＯはＦナンバー、ωは画角、ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）、ｇはｇ線（λ＝４３５．６ｎｍ）を示している。また、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している。以下、全ての実施例において、収差図中の符号は第１実施例と同様である。各収差図から明らかなように、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有している。
【００２７】
（第２実施例）
図５は、本発明の第２実施例にかかるズームレンズの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Ｓ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から構成され、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。
【００２８】
表２に第２実施例にかかるズームレンズの諸元値を掲げる。
【００２９】
【表２】
0003845967.tif 000005
0003845967.tif 000006
【００３０】
図６乃至図８は、第２実施例にかかるズームレンズの諸収差を示す収差図である。図６は広角端状態、図７は中間焦点距離状態、図８は望遠端状態における諸収差をそれぞれ示している。各収差図から明らかなように、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。
【００３１】
（第３実施例）
図９は、本発明の第３実施例にかかるズームレンズの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Ｓ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から構成され、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。
【００３２】
表３に第３実施例にかかるズームレンズの諸元値を掲げる。
【００３３】
【表３】
0003845967.tif 000007
0003845967.tif 000008
【００３４】
図１０乃至図１２は、第３実施例にかかるズームレンズの諸収差を示す収差図である。図１０は広角端状態、図１１は中間焦点距離状態、図１２は望遠端状態における諸収差をそれぞれ示している。各収差図から明らかなように、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。
【００３５】
（第４実施例）
図１３は、本発明の第４実施例にかかるズームレンズの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Ｓ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から構成され、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。
【００３６】
表４に第４実施例にかかるズームレンズの諸元値を掲げる。
【００３７】
【表４】
0003845967.tif 000009
0003845967.tif 000010
【００３８】
図１４乃至図１６は、第４実施例にかかるズームレンズの諸収差を示す収差図である。図１４は広角端状態、図１５は中間焦点距離状態、図１６は望遠端状態における諸収差をそれぞれ示している。各収差図から明らかなように、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。
【００３９】
（第５実施例）
図１７は、本発明の第５実施例にかかるズームレンズの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Ｓ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から構成され、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。
【００４０】
表５に第５実施例にかかるズームレンズの諸元値を掲げる。
【００４１】
【表５】
0003845967.tif 000011
0003845967.tif 000012
【００４２】
図１８乃至図２０は、第５実施例にかかるズームレンズの諸収差を示す収差図である。図１８は広角端状態、図１９は中間焦点距離状態、図２０は望遠端状態における諸収差をそれぞれ示している。各収差図から明らかなように、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、固体撮像素子等を用いたビデオカメラ、電子スチルカメラ等に好適な、小型で、ズーム比が２．５倍以上で、広角端で６０度程度の画角を有し、画素数の多い固体撮像素子を用いた場合でも優れた結像性能を有するズームレンズを得ることが出来る。
【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レンズ構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施例にかかるズームレンズの広角端状態での諸収差を示す図である。
【図３】本発明の第１実施例にかかるズームレンズの中間焦点距離状態での諸収差を示す図である。
【図４】本発明の第１実施例にかかるズームレンズの望遠端状態での諸収差を示す図である。
【図５】本発明の第２実施例にかかるズームレンズのレンズ構成を示す図である。
【図６】本発明の第２実施例にかかるズームレンズの広角端状態での諸収差を示す図である。
【図７】本発明の第２実施例にかかるズームレンズの中間焦点距離状態での諸収差を示す図である。
【図８】本発明の第２実施例にかかるズームレンズの望遠端状態での諸収差を示す図である。
【図９】本発明の第３実施例にかかるズームレンズのレンズ構成を示す図である。
【図１０】本発明の第３実施例にかかるズームレンズの広角端状態での諸収差を示す図である。
【図１１】本発明の第３実施例にかかるズームレンズの中間焦点距離状態での諸収差を示す図である。
【図１２】本発明の第３実施例にかかるズームレンズの望遠端状態での諸収差を示す図である。
【図１３】本発明の第４実施例にかかるズームレンズのレンズ構成を示す図である。
【図１４】本発明の第４実施例にかかるズームレンズの広角端状態での諸収差を示す図である。
【図１５】本発明の第４実施例にかかるズームレンズの中間焦点距離状態での諸収差を示す図である。
【図１６】本発明の第４実施例にかかるズームレンズの望遠端状態での諸収差を示す図である。
【図１７】本発明の第５実施例にかかるズームレンズのレンズ構成を示す図である。
【図１８】本発明の第５実施例にかかるズームレンズの広角端状態での諸収差を示す図である。
【図１９】本発明の第５実施例にかかるズームレンズの中間焦点距離状態での諸収差を示す図である。
【図２０】本発明の第５実施例にかかるズームレンズの望遠端状態での諸収差を示す図である。
【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
Ｓ    絞り
【図１】
0003845967.tif 000013
【図２】
0003845967.tif 000014
【図３】
0003845967.tif 000015
【図４】
0003845967.tif 000016
【図５】
0003845967.tif 000017
【図６】
0003845967.tif 000018
【図７】
0003845967.tif 000019
【図８】
0003845967.tif 000020
【図９】
0003845967.tif 000021
【図１０】
0003845967.tif 000022
【図１１】
0003845967.tif 000023
【図１２】
0003845967.tif 000024
【図１３】
0003845967.tif 000025
【図１４】
0003845967.tif 000026
【図１５】
0003845967.tif 000027
【図１６】
0003845967.tif 000028
【図１７】
0003845967.tif 000029
【図１８】
0003845967.tif 000030
【図１９】
0003845967.tif 000031
【図２０】
0003845967.tif 000032