JP2010122458A - ズームレンズ及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型化、高性能化及び量産性の向上を図る。
【解決手段】 負、正、正の三つのレンズ群によって構成し、第１レンズ群を、負レンズである第１レンズＬ１と、負レンズである第２レンズＬ２と、正レンズである第３レンズＬ３とによって構成し、第２レンズ群を、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズとが接合されて成る接合レンズを有すると共に４枚のレンズによって構成し、以下の条件式（１）及び条件式（２）を満足するように構成した。
（１）０．２＜ｆ１１／ｆ１２＜０．５
（２）０．１５＜Ｄ１／Ｄｗ＜０．２
但し、ｆ１１：第１レンズ群の第１レンズの焦点距離、ｆ１２：第１レンズ群の第２レンズの焦点距離、Ｄ１：第１レンズ群の光軸上の厚さ、Ｄｗ：広角端における光学全長とする。
【選択図】 図１

Description

本発明はズームレンズ及び撮像装置に関する。詳しくは、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等のデジタル入出力機器の撮影光学系に好適であり小型化及び高性能化されると共に量産性に優れたズームレンズ及びこれを用いた撮像装置に関する技術分野に関する。

近年、デジタルスチルカメラ等の固体撮像素子を用いた撮像装置が普及している。このようなデジタルスチルカメラ等の撮像装置の普及に伴い、一層の高画質化が要求されている。特に、デジタルスチルカメラ等においては、画素数の多い固体撮像素子に対応した結像性能に優れた撮影用レンズ、特に、ズームレンズが要求されている。

また、上記した高画質化に加えて小型化への要求も高くなっており、さらには偏芯敏感度が低い量産性に優れたズームレンズが要求されている。

デジタルスチルカメラ用のズームレンズには多くの種類が存在するが、小型化かつ広画角化に適したレンズタイプとして、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レンズ群とが物体側より像側へ順に配置されて構成された３群ズームレンズが知られている（例えば、特許文献１乃至特許文献５参照）。

特許文献１に記載されたズームレンズにあっては、第１レンズ群が物体側から像側へ順に配置された負レンズと正レンズの２枚のレンズによって構成されている。

特許文献２乃至特許文献５に記載されたズームレンズにあっては、第１レンズ群が物体側から像側へ順に配置された２枚の負レンズと１枚の正レンズの３枚のレンズによって構成されている。

特開２００２−２４４０４３号公報 特開２００４−１３１６９号公報 特開２００７−２８６５７７号公報 特開２００５−３７７２７号公報 特開２００４−１９１５９９号公報

ところが、特許文献１に記載されたズームレンズにあっては、第１レンズ群が２枚のレンズによって構成されているため、広画角化を図ろうとしたときに収差補正が不十分になってしまう。

特許文献２に記載されたズームレンズにあっては、第１レンズ群の第１レンズの屈折力が第２レンズの屈折力より小さいため、第１レンズの径が大きくなり、小型化に支障を来たしてしまう。

特許文献３に記載されたズームレンズにあっては、第１レンズ群の全長が長く、特に、ズームレンズを、レンズ鏡筒が伸縮するタイプの沈胴式の撮像装置に用いたときの収納時における全長が長くなり、小型化に支障を来たしてしまう。

特許文献４に記載されたズームレンズにあっては、第２レンズ群を３枚のレンズによって構成し小型化を図っているが、第２レンズ群を構成する各レンズで分担する収差補正量が非常に大きくなるため、第２レンズ群における偏芯敏感度が高くなり、製造難易度が高くなってしまう。

特許文献５に記載されたズームレンズにあっては、第２レンズ群を構成するレンズの枚数が５枚と多く、光学全長が長くなり小型化の要求を満足しない。特に、ズームレンズを、レンズ鏡筒が伸縮するタイプの沈胴式の撮像装置に用いたときの収納時における全長が長くなり、小型化に支障を来たしてしまう。

そこで、本発明ズームレンズ及び撮像装置は、上記した問題点を克服し、小型化、高性能化及び量産性の向上を図ることを課題とする。

ズームレンズは、上記した課題を解決するために、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レンズ群とが物体側より像側へ順に配置されて構成され、広角端から望遠端への変倍時に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の空気間隔が減少し前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気間隔が増大するように、前記第１レンズ群が移動され前記第２レンズ群が物体側へ移動され前記第３レンズ群が像側へ移動され、前記第１レンズ群は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズである第１レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズである第２レンズと、正レンズである第３レンズとが物体側より像側へ順に配置されて構成され、前記第２レンズ群は、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズとが接合されて成る接合レンズを有すると共に４枚のレンズによって構成され、以下の条件式（１）及び条件式（２）を満足するように構成したものである。
（１）０．２＜ｆ１１／ｆ１２＜０．５
（２）０．１５＜Ｄ１／Ｄｗ＜０．２
但し、
ｆ１１：前記第１レンズ群の第１レンズの焦点距離
ｆ１２：前記第１レンズ群の第２レンズの焦点距離
Ｄ１：前記第１レンズ群の光軸上の厚さ
Ｄｗ：広角端における光学全長
とする。

従って、広画角化を図ったときの十分な収差補正が行われると共に偏芯敏感度が低減し、かつ、倍率色収差の補正が良好に行われる。

上記したズームレンズにおいて、前記第１レンズ群の第２レンズの像側の面を非球面に形成することが好ましい。

第１レンズ群の第２レンズの像側の面を非球面に形成することにより、歪曲収差及びコマ収差の補正が良好に行われる。

上記したズームレンズにおいて、前記第１レンズ群の第２レンズの像側の面を、樹脂を薄く塗布することにより非球面に形成することが好ましい。

第１レンズ群の第２レンズの像側の面を、樹脂を薄く塗布することにより非球面に形成することにより、製造コストの高騰を来たすことなく非球面の形成が可能となる。

上記したズームレンズにおいて、前記第２レンズ群の最も物体側の面を非球面に形成することが好ましい。

第２レンズ群の最も物体側の面を非球面に形成することにより、コマ収差及び非点収差の補正が良好に行われる。

撮像装置は、ズームレンズと該ズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備え、前記ズームレンズは、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レンズ群とが物体側より像側へ順に配置されて構成され、広角端から望遠端への変倍時に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の空気間隔が減少し前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気間隔が増大するように、前記第１レンズ群が移動され前記第２レンズ群が物体側へ移動され前記第３レンズ群が像側へ移動され、前記第１レンズ群は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズである第１レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズである第２レンズと、正レンズである第３レンズとが物体側より像側へ順に配置されて構成され、前記第２レンズ群は、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズとが接合されて成る接合レンズを有すると共に４枚のレンズによって構成され、以下の条件式（１）及び条件式（２）を満足するように構成したものである。
（１）０．２＜ｆ１１／ｆ１２＜０．５
（２）０．１５＜Ｄ１／Ｄｗ＜０．２
但し、
ｆ１１：前記第１レンズ群の第１レンズの焦点距離
ｆ１２：前記第１レンズ群の第２レンズの焦点距離
Ｄ１：前記第１レンズ群の光軸上の厚さ
Ｄｗ：広角端における光学全長
とする。

従って、広画角化を図ったときの十分な収差補正が行われると共に偏芯敏感度が低減し、かつ、倍率色収差の補正が良好に行われる。

本発明ズームレンズは、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レンズ群とが物体側より像側へ順に配置されて構成され、広角端から望遠端への変倍時に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の空気間隔が減少し前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気間隔が増大するように、前記第１レンズ群が移動され前記第２レンズ群が物体側へ移動され前記第３レンズ群が像側へ移動され、前記第１レンズ群は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズである第１レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズである第２レンズと、正レンズである第３レンズとが物体側より像側へ順に配置されて構成され、前記第２レンズ群は、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズとが接合されて成る接合レンズを有すると共に４枚のレンズによって構成され、以下の条件式（１）及び条件式（２）を満足するように構成した。
（１）０．２＜ｆ１１／ｆ１２＜０．５
（２）０．１５＜Ｄ１／Ｄｗ＜０．２
但し、
ｆ１１：前記第１レンズ群の第１レンズの焦点距離
ｆ１２：前記第１レンズ群の第２レンズの焦点距離
Ｄ１：前記第１レンズ群の光軸上の厚さ
Ｄｗ：広角端における光学全長
とする。

従って、小型化、高性能化及び量産性の向上を図ることができる。

請求項２に記載した発明にあっては、前記第１レンズ群の第２レンズの像側の面を非球面に形成したので、歪曲収差及びコマ収差を良好に補正することができる。

請求項３に記載した発明にあっては、前記第１レンズ群の第２レンズの像側の面を、樹脂を薄く塗布することにより非球面に形成したので、製造コストを低減した上で良好な収差補正を行うことができる。

請求項４に記載した発明にあっては、前記第２レンズ群の最も物体側の面を非球面に形成したので、コマ収差及び非点収差を良好に補正することができる。

本発明撮像装置は、ズームレンズと該ズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備え、前記ズームレンズは、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レンズ群とが物体側より像側へ順に配置されて構成され、広角端から望遠端への変倍時に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の空気間隔が減少し前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気間隔が増大するように、前記第１レンズ群が移動され前記第２レンズ群が物体側へ移動され前記第３レンズ群が像側へ移動され、前記第１レンズ群は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズである第１レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズである第２レンズと、正レンズである第３レンズとが物体側より像側へ順に配置されて構成され、前記第２レンズ群は、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズとが接合されて成る接合レンズを有すると共に４枚のレンズによって構成され、以下の条件式（１）及び条件式（２）を満足するように構成した。
（１）０．２＜ｆ１１／ｆ１２＜０．５
（２）０．１５＜Ｄ１／Ｄｗ＜０．２
但し、
ｆ１１：前記第１レンズ群の第１レンズの焦点距離
ｆ１２：前記第１レンズ群の第２レンズの焦点距離
Ｄ１：前記第１レンズ群の光軸上の厚さ
Ｄｗ：広角端における光学全長
とする。

従って、小型化、高性能化及び量産性の向上を図ることができる。

以下に、本発明ズームレンズ及び撮像装置を実施するための最良の形態について説明する。

先ず、本発明ズームレンズについて説明する。

本発明ズームレンズは、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レンズ群とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。

ズームレンズにおいては、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群と第２レンズ群の空気間隔が減少し第２レンズ群と第３レンズ群の空気間隔が増大するように、第１レンズ群が移動され第２レンズ群が物体側へ移動され第３レンズ群が像側へ移動される。

第１レンズ群は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズである第１レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズである第２レンズと、正レンズである第３レンズとが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。

第２レンズ群は、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズとが接合されて成る接合レンズを有すると共に４枚のレンズによって構成されている。

本発明ズームレンズは、以下の条件式（１）及び条件式（２）を満足するように構成されている。
（１）０．２＜ｆ１１／ｆ１２＜０．５
（２）０．１５＜Ｄ１／Ｄｗ＜０．２
但し、
ｆ１１：前記第１レンズ群の第１レンズの焦点距離
ｆ１２：前記第１レンズ群の第２レンズの焦点距離
Ｄ１：前記第１レンズ群の光軸上の厚さ
Ｄｗ：広角端における光学全長
とする。

本発明ズームレンズにあっては、上記したように、第１レンズ群を３枚構成にすることにより、広画角化を図ったときに十分な収差補正を行うことができる。

また、第２レンズ群を４枚構成にすることにより、各レンズで分担する収差補正量が小さくなり、偏芯敏感度が低減し、製造難易度を小さくすることができる。

さらに、第２レンズ群に両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズとが接合されて成る接合レンズを配置することにより、倍率色収差を良好に補正することができる。

従って、本発明ズームレンズにあっては、第１レンズ群を３枚のレンズによって構成し、第２レンズ群を接合レンズを含む４枚のレンズによって形成することにより、広画角化、高性能化及び量産性の向上を図ることができる。

条件式（１）は、第１レンズ群を構成する第１レンズと第２レンズの焦点距離の比を規定する式である。

条件式（１）の上限値を超えると、第１レンズの負の屈折力が弱まるため、第１レンズを通る軸外光線の高さが大きくなり、レンズ径の大型化を来たしてしまう。

一方、条件式（１）の下限値を超えると、歪曲収差の補正が困難になる。

条件式（２）は、第１レンズ群の全長を規定する式である。

条件式（２）の上限値を超えると、第２レンズ群の厚みが厚くなり、光学全長が長くなり小型化の要求を満足しない。特に、ズームレンズを、レンズ鏡筒が伸縮するタイプの沈胴式の撮像装置に用いたときの収納時における全長が長くなり、小型化に支障を来たしてしまう。

一方、条件式（２）の下限値を超えると、第１レンズ群の偏芯誤差に対する敏感度が高くなり、組み立てに非常に高い精度が要求される。

従って、本発明ズームレンズにあっては、条件式（１）及び条件式（２）を満足することにより、小型化、高性能化及び量産性の向上を図ることができる。

特に、本発明ズームレンズを、レンズ鏡筒が伸縮するタイプの沈胴式の撮像装置に用いたときの沈胴時における全長の短縮化を図ることができる。

本発明の一実施形態のズームレンズにあっては、第１レンズ群の第２レンズの像側の面を非球面に形成することが好ましい。

第１レンズ群の第２レンズの像側の面を非球面に形成することにより、歪曲収差及びコマ収差を良好に補正することができる。

本発明の一実施形態のズームレンズにあっては、第１レンズ群の第２レンズの像側の面を、樹脂を薄く塗布することにより非球面に形成することが好ましい。

第１レンズ群の第２レンズの像側の面を、樹脂を薄く塗布することにより非球面に形成することにより、製造コストを低減した上で良好な収差補正を行うことができる。

本発明の一実施形態のズームレンズにあっては、第２レンズ群の最も物体側の面を非球面に形成することが好ましい。

第２レンズ群の最も物体側の面を非球面に形成することにより、コマ収差及び非点収差を良好に補正することができる。

尚、本発明ズームレンズにおいては、第１レンズ群乃至第３レンズ群のうち、一つのレンズ群又は一つのレンズ群の一部を光軸に略垂直な方向へ移動（シフト）させることにより、像をシフトさせることが可能である。このようにレンズ群又はその一部を光軸に略垂直な方向へ移動させ、像ブレを検出する検出系、各レンズ群をシフトさせる駆動系及び検出系の出力に基づいて駆動系にシフト量を付与する制御系と組み合わせることにより、ズームレンズを防振光学系としても機能させることが可能である。

特に、本発明の一実施形態のズームレンズにあっては、第２レンズ群を光軸に対して垂直方向へシフトさせることにより像ブレを補正する機能を有するようにすることが好ましい。

第２レンズ群を光軸に対して垂直な方向へシフトさせることにより、少ない収差変動で像をシフトさせることが可能である。また、第２レンズ群はレンズ径が他の群のレンズ径より小さく軽量でもあるため、第２レンズ群を像ブレを補正するレンズ群とすることにより、小型化及び省電力化を図ることができる。

また、本発明ズームレンズにおいては、第１レンズ群又は第３レンズ群を光軸方向へ移動させることによりフォーカシングを行うことが好ましい。特に、第３レンズ群をフォーカシングのためのレンズ群として用いることにより、シャッターユニットやアイリスユニットの駆動制御を行う駆動系やレンズ群をシフトさせる防振駆動系との干渉を回避し易く、小型化を図ることができる。

次に、本発明ズームレンズの具体的な実施の形態及び該実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例について、図面及び表を参照して説明する。

尚、以下の各表や説明において示した記号の意味等については、下記に示す通りである。

「ｓｉ」は物体側から数えて像側へ第ｉ番目の面の面番号、「ｒｉ」は第ｉ番目の面（第ｉ面）の曲率半径、「ｄｉ」は第ｉ番目の面と第ｉ＋１番目の面との間の軸上面間隔である。「ｎｉ」は第ｉ番目の面を有するレンズを構成する材質のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）における屈折率、「νｉ」は第ｉ番目の面を有するレンズを構成する材質のｄ線におけるアッベ数である。面番号に関し、「Ｓ」は絞りであることを示す。曲率半径に関し、「ＡＳＰ」は当該面が非球面であることを示し、「ＩＮＦ」は当該面の曲率半径が無限大であることを示す。

各数値実施例において用いられたレンズには、レンズ面が非球面に形成されたものがある。非球面形状は、「ｘ」をレンズ面の頂点からの光軸方向における距離、「ｙ」を光軸に垂直な方向における高さ、「ｃ」をレンズの頂点における近軸曲率（曲率半径の逆数）、「Ｋ」を円錐定数（コーニック定数）、「Ａｉ」を非球面係数とすると、以下の数式１によって定義される。

以下に、本発明の第１の実施の形態乃至第３の実施の形態について説明する。第１の実施の形態乃至第３の実施の形態に係るズームレンズは、何れも、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レンズ群とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。また、第１の実施の形態乃至第３の実施の形態に係るズームレンズは、何れも、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群と第２レンズ群の空気間隔が減少し第２レンズ群と第３レンズ群の空気間隔が増大するように、第１レンズ群が移動され第２レンズ群が物体側へ移動され第３レンズ群が像側へ移動される。

図１は、本発明の第１の実施の形態におけるズームレンズ１のレンズ構成を示す図である。

第１の実施の形態におけるズームレンズ１は、図１に示すように、８枚のレンズを有している。

第１レンズ群ＧＲ１は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズである第１レンズＬ１と、像側の面が非球面に形成され物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズである第２レンズＬ２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズである第３レンズＬ３とが、物体側から像側へ順に配置されて構成されている。

第２レンズ群ＧＲ２は、二つの接合レンズによって構成されている。物体側に配置された接合レンズは、物体側の面が非球面に形成され両凸レンズである第４レンズＬ４と、両凹レンズである第５レンズＬ５とによって構成されている。像側に配置された接合レンズは、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズである第６レンズＬ６と、像側の面が非球面に形成され正メニスカスレンズである第７レンズＬ７とによって構成されている。

第３レンズ群ＧＲ３は、両面が非球面に形成された両凸レンズである第８レンズＬ８によって構成されている。

第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２の間には絞りＳ（絞り面ｒ７）が配置されている。

第３レンズ群ＧＲ３と像面ＩＭＧの間には、フィルターＦＬが配置されている。

表１に、第１の実施の形態におけるズームレンズ１に具体的数値を適用した数値実施例１のレンズデーターを示す。

ズームレンズ１において、第１レンズ群ＧＲ１の第２レンズＬ２の像側の面（ｒ４）、第２レンズ群ＧＲ２の第４レンズＬ４の物体側の面（ｒ８）、第２レンズ群ＧＲ２の第７レンズＬ７の像側の面（ｒ１３）、第３レンズ群ＧＲ３の第８レンズＬ８の物体側の面（ｒ１４）及び第３レンズ群ＧＲ３の第８レンズＬ８の像側の面（ｒ１５）は非球面に形成されている。数値実施例１における非球面の４次、６次、８次及び１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８及びＡ１０を円錐定数Ｋと共に表２に示す。

尚、表２及び後述する非球面係数を示す各表において、「Ｅ−ｉ」は１０を底とする指数表現、即ち、「１０^−ｉ」を表しており、例えば、「０．１２３４５Ｅ−０５」は「０．１２３４５×１０^−５」を表している。

ズームレンズ１において、広角端状態と望遠端状態の間の変倍に際して、第１レンズ群ＧＲ１と絞りＳの間の面間隔ｄ６、第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３の間の面間隔ｄ１３及び第３レンズ群ＧＲ３とフィルターＦＬの間の面間隔ｄ１５が変化する。数値実施例１における各面間隔の広角端状態（焦点距離ｆ＝１０．６６）、中間焦点距離状態（焦点距離ｆ＝１７．７３）及び望遠端状態（焦点距離ｆ＝３０．７０）における可変間隔を、ＦナンバーＦｎｏ及び半画角ωと共に表３に示す。

図２乃至図４に数値実施例１の無限遠合焦状態での諸収差図を示し、図２は広角端状態（焦点距離ｆ＝１０．６６）、図３は中間焦点距離状態（焦点距離ｆ＝１７．７３）、図４は望遠端状態（焦点距離ｆ＝３０．７０）における諸収差図を示す。

図２乃至図４に示す球面収差図には、実線でｄ線（波長５８７．６ｎｍ）の値を示し、点線でｃ線（波長６５６．３ｎｍ）の値を示し、一点鎖線でｇ線（波長４３５．８ｎｍ）の値を示す。また、図２乃至図４に示す非点収差図には、実線でサジタル像面における値を示し、破線でメリディオナル像面における値を示す。

各収差図から、数値実施例１は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明らかである。

図５は、本発明の第２の実施の形態におけるズームレンズ２のレンズ構成を示す図である。

第２の実施の形態におけるズームレンズ２は、図５に示すように、８枚のレンズを有している。

第１レンズ群ＧＲ１は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズである第１レンズＬ１と、像側の面が非球面に形成され物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズである第２レンズＬ２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズである第３レンズＬ３とが、物体側から像側へ順に配置されて構成されている。

第２レンズＬ２の非球面は樹脂を薄く塗布することにより形成されている。

第２レンズ群ＧＲ２は、物体側の面が非球面に形成され物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズである第４レンズＬ４と、接合レンズと、物体側の面が非球面に形成され物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズである第７レンズＬ７とが、物体側から像側へ順に配置されて構成されている。接合レンズは、両凸レンズである第５レンズＬ５と両凹レンズである第６レンズＬ６とが接合されて成る。

第３レンズ群ＧＲ３は、両面が非球面に形成された両凸レンズである第８レンズＬ８によって構成されている。

第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２の間には絞りＳ（絞り面ｒ８）が配置されている。

第３レンズ群ＧＲ３と像面ＩＭＧの間には、フィルターＦＬが配置されている。

表４に、第２の実施の形態におけるズームレンズ２に具体的数値を適用した数値実施例２のレンズデーターを示す。

ズームレンズ２において、第１レンズ群ＧＲ１の第２レンズＬ２の像側の面（ｒ５）、第２レンズ群ＧＲ２の第４レンズＬ４の物体側の面（ｒ９）、第２レンズ群ＧＲ２の第７レンズＬ７の物体側の面（ｒ１４）、第３レンズ群ＧＲ３の第８レンズＬ８の物体側の面（ｒ１６）及び第３レンズ群ＧＲ３の第８レンズＬ８の像側の面（ｒ１７）は非球面に形成されている。数値実施例２における非球面の４次、６次、８次及び１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８及びＡ１０を円錐定数Ｋと共に表５に示す。

ズームレンズ２において、広角端状態と望遠端状態の間の変倍に際して、第１レンズ群ＧＲ１と絞りＳの間の面間隔ｄ７、第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３の間の面間隔ｄ１５及び第３レンズ群ＧＲ３とフィルターＦＬの間の面間隔ｄ１７が変化する。数値実施例２における各面間隔の広角端状態（焦点距離ｆ＝１０．６８）、中間焦点距離状態（焦点距離ｆ＝１７．９３）及び望遠端状態（焦点距離ｆ＝３１．１１）における可変間隔を、ＦナンバーＦｎｏ及び半画角ωと共に表６に示す。

図６乃至図８に数値実施例２の無限遠合焦状態での諸収差図を示し、図６は広角端状態（焦点距離ｆ＝１０．６８）、図７は中間焦点距離状態（焦点距離ｆ＝１７．９３）、図８は望遠端状態（焦点距離ｆ＝３１．１１）における諸収差図を示す。

図６乃至図８に示す球面収差図には、実線でｄ線（波長５８７．６ｎｍ）の値を示し、点線でｃ線（波長６５６．３ｎｍ）の値を示し、一点鎖線でｇ線（波長４３５．８ｎｍ）の値を示す。また、図６乃至図８に示す非点収差図には、実線でサジタル像面における値を示し、破線でメリディオナル像面における値を示す。

各収差図から、数値実施例２は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明らかである。

図９は、本発明の第３の実施の形態におけるズームレンズ３のレンズ構成を示す図である。

第３の実施の形態におけるズームレンズ３は、図９に示すように、８枚のレンズを有している。

第１レンズ群ＧＲ１は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズである第１レンズＬ１と、像側の面が非球面に形成され物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズである第２レンズＬ２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズである第３レンズＬ３とが、物体側から像側へ順に配置されて構成されている。

第２レンズ群ＧＲ２は、接合レンズと、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズである第６レンズＬ６と、両凸レンズである第７レンズＬ７とが、物体側から像側へ順に配置されて構成されている。接合レンズは、物体側の面が非球面に形成された両凸レンズである第４レンズＬ４と、像側の面が非球面に形成された両凹レンズである第５レンズＬ５とが接合されて成る。

第３レンズ群ＧＲ３は、両面が非球面に形成された両凸レンズである第８レンズＬ８によって構成されている。

第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２の間には絞りＳ（絞り面ｒ７）が配置されている。

第３レンズ群ＧＲ３と像面ＩＭＧの間には、フィルターＦＬが配置されている。

表７に、第３の実施の形態におけるズームレンズ３に具体的数値を適用した数値実施例３のレンズデーターを示す。

ズームレンズ３において、第１レンズ群ＧＲ１の第２レンズＬ２の像側の面（ｒ４）、第２レンズ群ＧＲ２の第４レンズＬ４の物体側の面（ｒ８）、第２レンズ群ＧＲ２の第５レンズＬ５の像側の面（ｒ１０）、第３レンズ群ＧＲ３の第８レンズＬ８の物体側の面（ｒ１５）及び第３レンズ群ＧＲ３の第８レンズＬ８の像側の面（ｒ１６）は非球面に形成されている。数値実施例３における非球面の４次、６次、８次及び１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８及びＡ１０を円錐定数Ｋと共に表８に示す。

ズームレンズ３において、広角端状態と望遠端状態の間の変倍に際して、第１レンズ群ＧＲ１と絞りＳの間の面間隔ｄ６、第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３の間の面間隔ｄ１４及び第３レンズ群ＧＲ３とフィルターＦＬの間の面間隔ｄ１６が変化する。数値実施例３における各面間隔の広角端状態（焦点距離ｆ＝１０．４２）、中間焦点距離状態（焦点距離ｆ＝１６．０６）及び望遠端状態（焦点距離ｆ＝２５．００）における可変間隔を、ＦナンバーＦｎｏ及び半画角ωと共に表９に示す。

図１０乃至図１２に数値実施例３の無限遠合焦状態での諸収差図を示し、図１０は広角端状態（焦点距離ｆ＝１０．４２）、図１１は中間焦点距離状態（焦点距離ｆ＝１６．０６）、図１２は望遠端状態（焦点距離ｆ＝２５．００）における諸収差図を示す。

図１０乃至図１２に示す球面収差図には、実線でｄ線（波長５８７．６ｎｍ）の値を示し、点線でｃ線（波長６５６．３ｎｍ）の値を示し、一点鎖線でｇ線（波長４３５．８ｎｍ）の値を示す。また、図１０乃至図１２に示す非点収差図には、実線でサジタル像面における値を示し、破線でメリディオナル像面における値を示す。

各収差図から、数値実施例３は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明らかである。

表１０にズームレンズ１乃至ズームレンズ３における上記条件式（１）及び条件式（２）の各値を示す。即ち、条件式（１）のｆ１１、ｆ１２、ｆ１１／ｆ１２、条件式（２）のＤ１、Ｄｗ、Ｄ１／Ｄｗを示す。

表１０から明らかなように、ズームレンズ１乃至ズームレンズ３は、前記条件式（１）及び条件式（２）を満足するようにされている。

次に、本発明撮像装置について説明する。

本発明撮像装置は、ズームレンズと該ズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備えた撮像装置である。

本発明撮像装置に備えられたズームレンズは、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レンズ群とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。

ズームレンズにおいては、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群と第２レンズ群の空気間隔が減少し第２レンズ群と第３レンズ群の空気間隔が増大するように、第１レンズ群が移動され第２レンズ群が物体側へ移動され第３レンズ群が像側へ移動される。

第１レンズ群は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズである第１レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズである第２レンズと、正レンズである第３レンズとが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。

第２レンズ群は、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズとが接合されて成る接合レンズを有すると共に４枚のレンズによって構成されている。

本発明撮像装置に備えられたズームレンズは、以下の条件式（１）及び条件式（２）を満足するように構成されている。
（１）０．２＜ｆ１１／ｆ１２＜０．５
（２）０．１５＜Ｄ１／Ｄｗ＜０．２
但し、
ｆ１１：前記第１レンズ群の第１レンズの焦点距離
ｆ１２：前記第１レンズ群の第２レンズの焦点距離
Ｄ１：前記第１レンズ群の光軸上の厚さ
Ｄｗ：広角端における光学全長
とする。

本発明撮像装置にあっては、上記したように、ズームレンズの第１レンズ群を３枚構成にすることにより、広画角化を図ったときに十分な収差補正を行うことができる。

また、ズームレンズの第２レンズ群を４枚構成にすることにより、各レンズで分担する収差補正量が小さくなり、偏芯敏感度が低減し、製造難易度を小さくすることができる。

さらに、ズームレンズの第２レンズ群に両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズとが接合されて成る接合レンズを配置することにより、倍率色収差を良好に補正することができる。

従って、本発明撮像装置にあっては、ズームレンズの第１レンズ群を３枚のレンズによって構成し、第２レンズ群を接合レンズを含む４枚のレンズによって形成することにより、広画角化、高性能化及び量産性の向上を図ることができる。

条件式（１）は、第１レンズ群を構成する第１レンズと第２レンズの焦点距離の比を規定する式である。

条件式（１）の上限値を超えると、第１レンズの負の屈折力が弱まるため、第１レンズを通る軸外光線の高さが大きくなり、レンズ径の大型化を来たしてしまう。

一方、条件式（１）の下限値を超えると、歪曲収差の補正が困難になる。

条件式（２）は、第１レンズ群の全長を規定する式である。

条件式（２）の上限値を超えると、第２レンズ群の厚みが厚くなり、光学全長が長くなり小型化の要求を満足しない。特に、ズームレンズを、レンズ鏡筒が伸縮するタイプの沈胴式の撮像装置に用いたときの収納時における全長が長くなり、小型化に支障を来たしてしまう。

一方、条件式（２）の下限値を超えると、第１レンズ群の偏芯誤差に対する敏感度が高くなり、組み立てに非常に高い精度が要求される。

従って、本発明撮像装置にあっては、ズームレンズが条件式（１）及び条件式（２）を満足することにより、小型化、高性能化及び量産性の向上を図ることができる。

特に、ズームレンズを、レンズ鏡筒が伸縮するタイプの沈胴式の撮像装置に用いたときの沈胴時における全長の短縮化を図ることができる。

図１３に、本発明撮像装置の一実施形態によるデジタルスチルカメラのブロック図を示す。

撮像装置（デジタルスチルカメラ）１００は、撮像機能を担うカメラブロック１０と、撮影された画像信号のアナログ−デジタル変換等の信号処理を行うカメラ信号処理部２０と、画像信号の記録再生処理を行う画像処理部３０と、撮影された画像等を表示するＬＣＤ（Liquid Crystal Display）４０と、メモリーカード１０００への画像信号の書込及び読出を行うＲ／Ｗ（リーダ／ライタ）５０と、撮像装置の全体を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）６０と、ユーザーによって所要の操作が行われる各種のスイッチ等から成る入力部７０と、カメラブロック１０に配置されたレンズの駆動を制御するレンズ駆動制御部８０とを備えている。

カメラブロック１０は、ズームレンズ１１（本発明が適用されるズームレンズ１、２、３）を含む光学系や、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子１２等により構成されている。

カメラ信号処理部２０は、撮像素子１２からの出力信号に対するデジタル信号への変換、ノイズ除去、画質補正、輝度・色差信号への変換等の各種の信号処理を行う。

画像処理部３０は、所定の画像データフォーマットに基づく画像信号の圧縮符号化・伸張復号化処理や解像度等のデータ仕様の変換処理等を行う。

ＬＣＤ４０はユーザーの入力部７０に対する操作状態や撮影した画像等の各種のデータを表示する機能を有している。

Ｒ／Ｗ５０は、画像処理部３０によって符号化された画像データのメモリーカード１０００への書込及びメモリーカード１０００に記録された画像データの読出を行う。

ＣＰＵ６０は、撮像装置１００に設けられた各回路ブロックを制御する制御処理部として機能し、入力部７０からの指示入力信号等に基づいて各回路ブロックを制御する。

入力部７０は、例えば、シャッター操作を行うためのシャッターレリーズボタンや、動作モードを選択するための選択スイッチ等によって構成され、ユーザーによる操作に応じた指示入力信号をＣＰＵ６０に対して出力する。

レンズ駆動制御部８０は、ＣＰＵ６０からの制御信号に基づいてズームレンズ１１の各レンズを駆動する図示しないモータ等を制御する。

メモリーカード１０００は、例えば、Ｒ／Ｗ５０に接続されたスロットに対して着脱可能な半導体メモリーである。

以下に、撮像装置１００における動作を説明する。

撮影の待機状態では、ＣＰＵ６０による制御の下で、カメラブロック１０において撮影された画像信号が、カメラ信号処理部２０を介してＬＣＤ４０に出力され、カメラスルー画像として表示される。また、入力部７０からのズーミングのための指示入力信号が入力されると、ＣＰＵ６０がレンズ駆動制御部８０に制御信号を出力し、レンズ駆動制御部８０の制御に基づいてズームレンズ１１の所定のレンズが移動される。

入力部７０からの指示入力信号によりカメラブロック１０の図示しないシャッターが動作されると、撮影された画像信号がカメラ信号処理部２０から画像処理部３０に出力されて圧縮符号化処理され、所定のデータフォーマットのデジタルデータに変換される。変換されたデータはＲ／Ｗ５０に出力され、メモリーカード１０００に書き込まれる。

尚、フォーカシングは、例えば、入力部５０のシャッターレリーズボタンが半押しされた場合や記録（撮影）のために全押しされた場合等に、ＣＰＵ６０からの制御信号に基づいてレンズ駆動制御部８０がズームレンズ１１の所定のレンズを移動させることにより行われる。

メモリーカード１０００に記録された画像データを再生する場合には、入力部７０に対する操作に応じて、Ｒ／Ｗ５０によってメモリーカード１０００から所定の画像データが読み出され、画像処理部３０によって伸張復号化処理が行われた後、再生画像信号がＬＣＤ４０に出力されて再生画像が表示される。

尚、上記した実施の形態においては、撮像装置をデジタルスチルカメラに適用した例を示したが、撮像装置の適用範囲はデジタルスチルカメラに限られることはなく、デジタルビデオカメラ、カメラが組み込まれた携帯電話、カメラが組み込まれたＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等のデジタル入出力機器のカメラ部等として広く適用することができる。

上記各実施の形態において示した各部の形状及び数値は、何れも本発明を実施するための具体化のほんの一例に過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。

図２乃至図１３と共に本発明撮像装置及びズームレンズを実施するための最良の形態を示すものであり、本図は、本発明ズームレンズの第１の実施の形態のレンズ構成を示す図である。 図３及び図４と共に第１の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例の収差図を示し、本図は、広角端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 中間焦点距離状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 望遠端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 本発明ズームレンズの第２の実施の形態のレンズ構成を示す図である。 図７及び図８と共に第２の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例の収差図を示し、本図は、広角端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 中間焦点距離状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 望遠端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 本発明ズームレンズの第３の実施の形態のレンズ構成を示す図である。 図１１及び図１２と共に第３の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例の収差図を示し、本図は、広角端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 中間焦点距離状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 望遠端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 本発明撮像装置の一実施形態を示すブロック図である。

符号の説明

１…ズームレンズ、２…ズームレンズ、３…ズームレンズ、ＧＲ１…第１レンズ群、ＧＲ２…第２レンズ群、ＧＲ３…第３レンズ群、Ｌ１…第１レンズ、Ｌ２…第２レンズ、Ｌ３…第３レンズ、１００…撮像装置、１１…ズームレンズ、１２…撮像素子

Claims (5)

1. 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レンズ群とが物体側より像側へ順に配置されて構成され、
   広角端から望遠端への変倍時に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の空気間隔が減少し前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気間隔が増大するように、前記第１レンズ群が移動され前記第２レンズ群が物体側へ移動され前記第３レンズ群が像側へ移動され、
   前記第１レンズ群は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズである第１レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズである第２レンズと、正レンズである第３レンズとが物体側より像側へ順に配置されて構成され、
   前記第２レンズ群は、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズとが接合されて成る接合レンズを有すると共に４枚のレンズによって構成され、
   以下の条件式（１）及び条件式（２）を満足するように構成した
   ズームレンズ。
   （１）０．２＜ｆ１１／ｆ１２＜０．５
   （２）０．１５＜Ｄ１／Ｄｗ＜０．２
   但し、
   ｆ１１：前記第１レンズ群の第１レンズの焦点距離
   ｆ１２：前記第１レンズ群の第２レンズの焦点距離
   Ｄ１：前記第１レンズ群の光軸上の厚さ
   Ｄｗ：広角端における光学全長
   とする。
2. 前記第１レンズ群の第２レンズの像側の面を非球面に形成した
   請求項１に記載のズームレンズ。
3. 前記第１レンズ群の第２レンズの像側の面を、樹脂を薄く塗布することにより非球面に形成した
   請求項２に記載のズームレンズ。
4. 前記第２レンズ群の最も物体側の面を非球面に形成した
   請求項１に記載のズームレンズ。
5. ズームレンズと該ズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備え、
   前記ズームレンズは、
   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レンズ群とが物体側より像側へ順に配置されて構成され、
   広角端から望遠端への変倍時に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の空気間隔が減少し前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気間隔が増大するように、前記第１レンズ群が移動され前記第２レンズ群が物体側へ移動され前記第３レンズ群が像側へ移動され、
   前記第１レンズ群は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズである第１レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズである第２レンズと、正レンズである第３レンズとが物体側より像側へ順に配置されて構成され、
   前記第２レンズ群は、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズとが接合されて成る接合レンズを有すると共に４枚のレンズによって構成され、
   以下の条件式（１）及び条件式（２）を満足するように構成した
   撮像装置。
   （１）０．２＜ｆ１１／ｆ１２＜０．５
   （２）０．１５＜Ｄ１／Ｄｗ＜０．２
   但し、
   ｆ１１：前記第１レンズ群の第１レンズの焦点距離
   ｆ１２：前記第１レンズ群の第２レンズの焦点距離
   Ｄ１：前記第１レンズ群の光軸上の厚さ
   Ｄｗ：広角端における光学全長
   とする。

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