JP2005024844A - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】所望の変倍比、所望の光学性能を得つつ、簡易な構成のズームレンズを実現すること。
【解決手段】物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４を有し、ズーミングに際して、少なくとも第２レンズ群が移動するズームレンズであって、第２レンズ群Ｌ２を、物体側から像側へ順に、屈折力の絶対値が物体側の面に比べ像側の面で大きい負レンズ２１と、物体側の面が凹形状の負レンズ２２と、物体側の面が凸形状の正レンズ２３で構成する。負レンズ２２と正レンズ２３は間隔を空けて配置する。そして、正レンズ２３の材料のアッベ数をν２３、負レンズ２１と負レンズ２２の材料の屈折率を各々Ｎ２１，Ｎ２２とするとき、
ν２３ ＜ ２０．０
１．６５ ＜（Ｎ２１＋Ｎ２２）／２
なる条件を満足する。
【選択図】 図１
【解決手段】物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４を有し、ズーミングに際して、少なくとも第２レンズ群が移動するズームレンズであって、第２レンズ群Ｌ２を、物体側から像側へ順に、屈折力の絶対値が物体側の面に比べ像側の面で大きい負レンズ２１と、物体側の面が凹形状の負レンズ２２と、物体側の面が凸形状の正レンズ２３で構成する。負レンズ２２と正レンズ２３は間隔を空けて配置する。そして、正レンズ２３の材料のアッベ数をν２３、負レンズ２１と負レンズ２２の材料の屈折率を各々Ｎ２１，Ｎ２２とするとき、
ν２３ ＜ ２０．０
１．６５ ＜（Ｎ２１＋Ｎ２２）／２
なる条件を満足する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はズームレンズに関し、特にビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮影光学系に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、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の撮像装置の高機能化にともない、それらに用いる撮影光学系としてコンパクトで高解像なズームレンズが要求されている。
【０００３】
これらの要求に答えるズームレンズとして、物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、そして正の屈折力の第４レンズ群の４つのレンズ群を有し、第２レンズ群を移動させて変倍を行い、第４レンズ群にて変倍に伴なう像面変動を補正すると共に、フォーカシングを行う所謂リアフォーカス式のズームレンズが知られている（例えば特許文献１〜３）。
【０００４】
一般的にリアフォーカス式のズームレンズは、第１レンズ群を移動させてフォーカスを行うズームレンズに比べて、第１レンズ群の有効径が小さくなり、レンズ系全体の小型化が容易になる。又近接撮影が可能となり、更に比較的小型軽量のレンズ群を移動させているので、レンズ群の駆動力が小さくてすみ迅速な焦点合わせが出来るという特徴がある。この様な光学系においてズーム比を高倍化しながら小型化を維持しようとするとズーミング時の倍率色収差の変動の補正が困難になる。
【０００５】
これに対して第２レンズ群の最も像側に負レンズを配置して全体で３枚の負レンズと１枚の正レンズの構成とすることで変倍時の倍率色収差の補正を行ったズームレンズが知られている（例えば特許文献４）。
【０００６】
第２レンズ群の正レンズの材料にアッベ数νｄが２１程度の高分散の硝材を使用して小型化を図ったズームレンズが知られている（例えば特許文献５、６）。
【０００７】
一方、従来より撮影画像のぶれを防止する機能（防振機能）を有した防振光学系として、正、負、正、正の屈折力の第１、第２、第３、第４レンズ群より成る４群構成のズームレンズにおいて第３レンズ群を正、負の屈折力の二つのレンズ群より構成し、このうち正の屈折力のレンズ群を振動させることにより画像のぶれを補正するのが知られている（例えば特許文献７）。また、正、負、正、正の屈折力の第１、第２、第３、第４レンズ群より成る４群構成のズームレンズにおいて第３レンズ群全体を振動させて画像のぶれを補正するのが知られている（例えば特許文献８）。
【０００８】
また、正、負、正、正の屈折力の第１、第２、第３、第４レンズ群より成る４群構成のズームレンズにおいて、第１、第２、第４レンズ群と絞りを移動させて変倍を行い、第３レンズ群全体を振動させて画像のぶれを補正するズームレンズが知られている（例えば特許文献９）。
【特許文献１】
特開平６−３４８８２号公報
【特許文献２】
特開平８−２９２３６９号公報
【特許文献３】
特開平１１−３０５１２４号公報
【特許文献４】
特開平８−８２７４３号公報
【特許文献５】
特開平８−１６０２９９号公報
【特許文献６】
特開２０００−１２１９４１号公報
【特許文献７】
特開平７−１２８６１９号公報
【特許文献８】
特開平７−１９９１２４号公報
【特許文献９】
特開２００１−６６５００号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
近年、デジタルカメラやビデオカメラ等に用いるズームレンズとして撮像装置の小型化と撮像素子の高画素化に伴って、高い光学性能を有しかつレンズ系全体が小型のものが要望されている。又、ビデオカメラで高画質で静止画像を記録することが望まれてきており、高い光学性能でありながら小型なレンズ系が要求されている。
【００１０】
特開平８−８２７４３号公報では、第２レンズ群を４枚のレンズで構成しており、収差補正的には有利であるが、レンズ枚数が４枚である為、その分レンズ全長が長くなる傾向がある。
【００１１】
また特開平８−１６０２９９号公報では第２レンズ群のレンズ枚数は少ないものの光学系全体ではレンズ枚数が多く、レンズ系全体が大型化する傾向がある。また特開２０００−１２１９４１号公報では第２レンズ群を正レンズと負レンズとの貼合せレンズで構成しているために設計の自由度が減る傾向がある。
【００１２】
一方、撮影系の一部のレンズを光軸に対して垂直方向に平行偏心させて防振を行う防振光学系においては、手ぶれ等があって静止画像を得ることができるが、防振時における偏心収差の発生量が多くなって光学性能が低下してくるという問題点がある。
【００１３】
本発明は、簡易な構成で高変倍比を有し、例えば高画素の固体撮像素子を用いたときにも、十分対応できる高い光学性能を有するたズームレンズの提供を目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のズームレンズは、物体側（前方）より像側（後方）へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、そして１以上のレンズ群を有し、ズーミングにに際して第１レンズ群と第２レンズ群の少なくとも一方が移動するズームレンズであって、第２レンズ群は、物体側から像側へ順に、屈折力の絶対値が物体側の面に比べ大きい面を像側に有する負レンズ２１と、物体側の面が凹形状の負レンズ２２と、負レンズ２２と間隔を空けて配置され、物体側の面が凸形状の正レンズ２３とで構成され、正レンズ２３の材料のアッベ数をν２３、負レンズ２１と負レンズ２２の材料の屈折率を各々Ｎ２１、Ｎ２２とするとき、
ν２３ ＜ ２０．０
１．６５ ＜（Ｎ２１＋Ｎ２２）／２
なる条件を満足することを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のズームレンズ及びそれを有する撮像装置の実施形態について説明する。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
図１７は本発明のズームレンズを備えるビデオカメラ（撮像装置）の要部概略図である。
【００２１】
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、レンズ断面図において、左方が被写体側（前方）で、右方が像側（後方）である。レンズ断面図において、Ｌ１は正の屈折力（光学的パワー＝焦点距離の逆数）の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は正の屈折力の第３レンズ群、Ｌ４は正の屈折力の第４レンズ群である。ＳＰは開口絞りであり、第３レンズ群Ｌ３の物体側に位置している。ＦＰはフレアー絞りであり、第３レンズ群Ｌ３の像側に配置している。
【００２２】
Ｇは光学フィルター、フェースプレート等に相当する光学ブロックである。ＩＰは像面であり、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センサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面が、銀塩フィルム用カメラのときはフィルム面に相当する。
【００２３】
収差図において、ｄ、ｇは各々ｄ線及びｇ線、ΔＭ、ΔＳはメリジオナル像面、サジタル像面、倍率色収差はｇ線によって表している。
【００２４】
尚、以下の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。
【００２５】
図１の実施形態１では、広角端から望遠端へのズーミングに際して矢印のように、第２レンズ群Ｌ２を像側へ移動させて変倍を行うと共に、変倍に伴う像面変動を第４レンズ群Ｌ４を物体側に凸状の軌跡を有するよう移動させて補正している。
【００２６】
また、第４レンズ群Ｌ４を光軸上移動させてフォーカシングを行うリアフォーカス式を採用している。第４レンズ群Ｌ４に関する実線の曲線４ａと点線の曲線４ｂは、各々無限遠物体と近距離物体にフォーカスしているときの変倍に伴う像面変動を補正するための移動軌跡である。このように第４レンズ群Ｌ４を物体側へ凸状の軌跡とすることで第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４との間の空間の有効利用を図り、レンズ全長の短縮化を効果的に達成している。
【００２７】
実施形態１では、例えば望遠端において無限遠物体から近距離物体へフォーカスを行う場合には、矢印４ｃに示すように第４レンズ群Ｌ４を前方に繰り出すことで行っている。尚、第１レンズ群Ｌ１と第３レンズ群Ｌ３は、ズーム及びフォーカスの為には光軸方向に固定であるが収差補正上必要に応じて移動させてもよい。
【００２８】
図５の実施形態２では、広角端から望遠端へのズーミングに際して矢印のように、第２レンズ群Ｌ２を像側へ、第３レンズ群Ｌ３を物体側に凸状の軌跡の一部を有しつつ移動させると共に、第４レンズ群Ｌ４をやはり物体側に凸状の軌跡の一部を有しつつ移動させている。
【００２９】
また、第４レンズ群Ｌ４を光軸上移動させてフォーカシングを行うリアフォーカス式を採用している。第４レンズ群Ｌ４に関する実線の曲線４ａと点線の曲線４ｂは、各々無限遠物体と近距離物体にフォーカスしているときの移動軌跡を示している。
【００３０】
実施形態２では、例えば望遠端において無限遠物体から近距離物体へフォーカスを行う場合には、矢印４ｃに示すように第４レンズ群Ｌ４を前方に繰り出すことで行っている。尚、第１レンズ群Ｌ１は、ズーム及びフォーカスのためには光軸方向に固定であるが収差補正上必要に応じて移動させてもよい。
【００３１】
開口絞りＳＰは第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間に配置され、ズーミングに際し第３レンズ群Ｌ３と一体で移動することでメカ構造の簡素化を達成している。
【００３２】
実施形態２では、特に第３レンズ群Ｌ３を広角端から中間のズーム位置へのズーミングに際して物体側に移動させることで、広角側での焦点距離の変化を早め、前玉径の小型化を図っている。また、開口絞りＳＰが物体側へ移動することでズーム中間域における下側光線を確保するための前玉径の増大も低減できて更なる前玉径の小型化を達成している。
【００３３】
また第４レンズ群Ｌ４が至近距離物体で最も物体側に移動するズーム位置で第３レンズ群Ｌ３も物体側に位置するよう移動させているため、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の間隔を確保できて、広角端での第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の間隔を短縮することができ、レンズ全長の短縮を図っている。
【００３４】
図９、図１３の実施形態３、４では、広角端から望遠端へのズーミングに際して矢印のように、第１レンズ群Ｌ１を物体側へ、第２レンズ群Ｌ２を像側へ、第３レンズ群Ｌ３を物体側に凸状の軌跡の一部を有しつつ移動させると共に、第４レンズ群Ｌ４を物体側に凸状の軌跡の一部を有しつつ移動させている。また、第４レンズ群Ｌ４を光軸上移動させてフォーカシングを行うリアフォーカス式を採用している。
【００３５】
第４レンズ群Ｌ４に関する実線の曲線４ａと点線の曲線４ｂは、各々無限遠物体と近距離物体にフォーカスしているときの移動軌跡を示している。
【００３６】
実施形態３，４では、例えば望遠端において無限遠物体から近距離物体へフォーカスを行う場合には、矢印４ｃに示すように第４レンズ群Ｌ４を前方に繰り出すことで行っている。実施形態３，４において、例えば望遠端において無限遠物体から近距離物体へフォーカスを行う場合には、矢印４ｃに示すように第４レンズ群Ｌ４を前方に繰り出すことで行っている。
【００３７】
開口絞りＳＰは第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間に配置され、第３レンズ群Ｌ３と一体で移動することでメカ構造の簡素化を達成している。
【００３８】
実施形態３，４では、実施形態２に比して、第１レンズ群Ｌ１をズーミングに際し移動させることで、広角端におけるレンズ全長の短縮を図るとともに前玉径の縮小を達成している。
【００３９】
以下、各実施形態（実施形態１〜４）のズームレンズで共通する事項について説明する。
【００４０】
各実施形態では、第２レンズ群Ｌ２を、物体側から像側へ順に、像側が凹面のメニスカス形状の負レンズ２１（レンズ２１の像側の面は物体側の面に比して屈折力の絶対値が大きい）、両レンズ面が凹面の負レンズ２２、物体側が凸面の正レンズ２３の３枚のレンズで構成するとともに、正レンズ２３に高分散の硝材を使用している。
【００４１】
小型、高変倍比、高性能が求められる４群構成のズームレンズでは、第２レンズ群Ｌ２を３枚の負レンズと１枚の正レンズの４枚構成またはそれ以上のレンズ枚数で構成するのが一般的である。これに対し各実施形態のズームレンズでは、第２レンズ群Ｌ２の正レンズ２３に分散の大きな硝材を使用することで、第２レンズ群Ｌ２を全体で３枚のレンズ構成としつつも発生する色収差を低減し、またズーミングの際の非点収差や歪曲の変動も補正して良好な光学性能を実現している。
【００４２】
各実施形態では、第３レンズ群Ｌ３の一部または全部を光軸と垂直方向の成分を持つように移動（変移）させて、光学系全体が振動したときの像ぶれを補正するようにしている。これにより、可変頂角プリズム等の光学部材や防振のためのレンズ群を新たに付加することなく防振を行うようにし、光学系全体が大型化するのを防止している。また、撮影画像のぶれを補正するときの光量変化の低減を達成するために、ズーミングの際の絞り開口径を望遠側で小さくして中心光束を制限することで相対的に周辺光量を増加するようにしている。
【００４３】
また、第３レンズ群Ｌ３に非球面を導入することで、レンズ全長の短縮化を図りつつ広角端での球面収差を良好に補正して高い光学性能を得てている。
【００４４】
また、ローパスフィルタや赤外カットフィルタを除いた（つまり屈折力のない光学部材を除いた）光学系全体でのレンズ枚数を１１枚以下とすることで、小型化、高性能化を達成している。
【００４５】
次に各実施形態のレンズ構成の特徴について説明する。
【００４６】
実施形態１〜４のズームレンズは、正レンズ２３の材料のアッベ数をν２３、負レンズ２１と負レンズ２２を構成する材料の屈折率を各々Ｎ２１，Ｎ２２とするとき、
ν２３ ＜ ２０．０ …（１）
１．６５ ＜（Ｎ２１＋Ｎ２２）／２ …（２）
なる条件を満足している。
【００４７】
条件式（１）は１枚の正レンズで色収差補正を効果的に行なうためのものである。この条件式（１）の上限を超えてアッベ数が大きくなると、第２レンズ群Ｌ２の色消し効果が弱くなって、高変倍化と高性能化を少ないレンズ枚数で両立させるのが困難になる。また正レンズ２３の材料を高分散にしたとき、一般に屈折率も増加する。このときペッツバール和が正の方向に増大してサジタル像面がオーバーになってしまう。この影響による光学性能の劣化を低減するには負レンズ２１，２２の材料の屈折率を条件式（２）のを満たすように高くするのが効果的である。条件式（２）の下限を超えて負レンズの２１，２２の材料の屈折率が低くなるとペッツバール和が負の方向に増大してサジタルの像面湾曲の補正が困難になるので良くない。
【００４８】
更に望ましくは条件式（１）を
ν２３ ＜ １９ …（１ａ）
とするのが良い。又条件式（２）を
１．７２ ＜（Ｎ２１＋Ｎ２２）／２ …（２ａ）
とするのが良い。
【００４９】
条件式（２ａ）の範囲に負レンズの２１，２２の材料の屈折率を設定すると更に像面湾曲の補正が容易になる。
【００５０】
実施形態１〜４のズームレンズは、第２レンズ群Ｌ２と第２レンズ群Ｌ２中の正レンズ２３の焦点距離を各々ｆ２，ｆ２３とするとき、
１．８ ＜｜ｆ２３／ｆ２｜＜ ３．７ …（３）
なる条件を満足している。
【００５１】
条件式（３）は、主にズーミングの際の色収差の変動を補正しつつ、像面湾曲や非点収差等の諸収差の変動も良好に補正するためのものである。
【００５２】
条件式（３）の下限を超えて正レンズ２３の材料の屈折力が強くなると広角端における非点収差が負の方向（補正不足）に増大するので良くない。逆に上限を超えて正レンズ２３の屈折力が弱くなると、色収差の変動、特に倍率色収差の変動が補正困難になるので良くない。
【００５３】
更に好ましくは条件式（３）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【００５４】
２．０ ＜｜ｆ２３／ｆ２｜＜ ３．０ …（３ａ）
実施形態１〜４のズームレンズは、第２レンズ群Ｌ２中の正レンズ２３の物体側と像側の面の曲率半径を各々Ｒ２３ａ，Ｒ２３ｂとするとき、
０．８ ＜（Ｒ２３ｂ＋Ｒ２３ａ）／（Ｒ２３ｂ−Ｒ２３ａ）＜ ２．０…（４）
なる条件を満足している。
【００５５】
条件式（４）は正レンズ２３の形状を適切に設定することでズーム全域に渡って諸収差の補正を良好に行うためのものである。
【００５６】
条件式（４）の下限を超えると広角端での非点収差が負の方向に増大するので良くない。逆に上限を超えると広角端での非点収差が正の方向（補正過剰）に増大するので良くない。
【００５７】
更に望ましくは条件式（４）を、
１．０＜（Ｒ２３ｂ＋Ｒ２３ａ）／（Ｒ２３ｂ−Ｒ２３ａ）＜１．７・・・（４ａ）
の範囲に設定するとより良好な光学性能が達成出来る。
【００５８】
実施形態１〜４のズームレンズの第２レンズ群Ｌ２の焦点距離ｆ２は、広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ，ｆｔとするとき、
【００５９】
【数２】
【００６０】
なる条件を満足している。
【００６１】
条件式（５）は、第２レンズ群Ｌ２の屈折力（焦点距離の逆数）に関し、主に光学性能を維持しつつ光学全長の短縮を達成するためのものである。
【００６２】
条件式（５）の下限を超えて第２レンズ群Ｌ２の屈折力が強くなると、ズーミングの際の第２レンズ群Ｌ２の移動量は小さくなるが、ペッツバール和が全体に負の方向に大きくなり像面湾曲の補正が困難になるので良くない。逆に条件式（５）の上限を超えると、第２レンズ群Ｌ２のズーミングの際の移動量が大きくなり、レンズ系全体が小型にならないので良くない。
【００６３】
更に好ましくは条件式（５）を、
【００６４】
【数３】
【００６５】
とするのが良い。
【００６６】
実施形態１〜４のズームレンズは、第２レンズ群Ｌ２中の負レンズ２２の物体側と像側の面の曲率半径を各々Ｒ２２ａ，Ｒ２２ｂとするとき、
なる条件を満足している。
【００６７】
条件式（６）は、負レンズ２２のレンズ形状に関し、主に非点収差を良好に補正するためのものである。条件式（６）の下限を超えると広角端での非点収差が正の方向に増大するので良くない。逆に上限を超えると広角端での非点収差が負の方向に増大してしまうので良くない。
【００６８】
更に好ましくは条件式（６）を、
とするのが良い。
【００６９】
実施形態２〜４のズームレンズは、広角端から望遠端までのズーミングに要する第２レンズ群Ｌ２の移動量をＭ２、広角端から望遠端へのズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３が最も物体側に移動する位置までの移動量をＭ３（但し、移動量の符号は像側へ移動するときを正、物体側に移動するときを負とする）とするとき、
０．１ ＜｜Ｍ３／Ｍ２｜＜ ０．３ …（７）
なる条件を満足している。
【００７０】
条件式（７）は、ズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３が移動する場合（実施形態２〜４）に好ましい条件である。条件式（７）の下限を超えて第３レンズ群Ｌ３の移動量が小さくなると、前玉径の小型化が十分に達成できない。逆に第３レンズ群Ｌ３の移動量が第２レンズ群Ｌ２に対して大きくなりすぎると、ズーミングに必要な合計のレンズの移動量が大きくなってレンズ全長の短縮には不利になるので良くない。
【００７１】
更に好ましくは条件式（７）を、
０．１２＜｜Ｍ３／Ｍ２｜＜ ０．２ …（７ａ）
とするのが良い。
【００７２】
実施形態３，４のズームレンズは、広角端から望遠端までのズーミングに要する第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の移動量をＭ１，Ｍ２（但し、移動量の符号は像側へ移動するときを正、物体側に移動するときを負とする）とするとき、
０．０３ ＜｜Ｍ１／Ｍ２｜＜ ０．４ …（８）
なる条件を満足している。
【００７３】
条件式（８）は、ズーミングに際して第１レンズ群Ｌ１が移動する場合（実施形態３，４）に好ましい条件である。条件式（８）の下限を超えて第１レンズ群Ｌ１の移動量が小さくなると、広角端でのレンズ全長が短縮されず、第２レンズ群Ｌ２より物体側のレンズ径の小型化が不十分になる。逆に上限を超えて第１レンズ群Ｌ１の移動量が大きくなると、各レンズ群を移動させるためのカムを設けるためのカム環におけるカムの角度が厳しくなって、レンズ群を移動させるためのアクチュエーターの負荷が増大したり、望遠端で周辺光量を十分に確保するために逆に前玉径が大きくなるので良くない。
【００７４】
更に好ましくは条件式（８）を、
０．０４＜｜Ｍ１／Ｍ２｜＜ ０．２ …（８ａ）
とするのが良い。
【００７５】
以下に、実施形態１〜４に各々対応する数値実施例１〜４を示す。各数値実施例において、ｉは物体側からの面の順番を示し、Ｒｉは各面の曲率半径、Ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間の部材肉厚又は空気間隔、Ｎｉ、νｉはそれぞれｄ線に対する屈折率、アッベ数を示す。また、数値実施例１では最も像側の５つの面、数値実施例２，３，４は最も像側の２つの面は水晶ローパスフィルター、赤外カットフィルター等に相当する平面である。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、
【００７６】
【数４】
【００７７】
で表される。但しＲは近軸曲率半径、ｋは円錐定数、Ａ，Ａ′，Ｂ，Ｂ′，Ｃ，Ｃ′，Ｄ，Ｄ′，Ｅは非球面係数である。
【００７８】
又、［ｅ−Ｘ］は「×１０−Ｘ」を意味している。ｆは焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角を示す。又前述の各条件式と数値実施例における諸数値との関係を表１に示す。
【００７９】
【外１】
【００８０】
【外２】
【００８１】
【外３】
【００８２】
【外４】
【００８３】
【表１】
【００８４】
次に本発明のズームレンズを撮影光学系として用いたビデオカメラの実施形態を図１７を用いて説明する。
【００８５】
図１７において、１０はビデオカメラ本体、１１は本発明のズームレンズによって構成された撮影光学系、１２は撮影光学系１１によって被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）、１３は撮像素子１２によって光電変換された被写体像に対応する情報を記憶するメモリ、１４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。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１２上に形成された被写体像が表示される。
【００８６】
このように本発明のズームレンズをビデオカメラ等の撮像装置に適用することにより、小型で高い光学性能を有する撮像装置が実現できる。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、簡易な構成でありながら所望の変倍比を有し、しかも高い光学性能のズームレンズを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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】実施形態１のズームレンズの広角端における諸収差図
【図３】実施形態１のズームレンズの中間のズーム位置における諸収差図
【図４】実施形態１のズームレンズの望遠端における諸収差図
【図５】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】実施形態２のズームレンズの広角端における諸収差図
【図７】実施形態２のズームレンズの中間のズーム位置における諸収差図
【図８】実施形態２のズームレンズの望遠端における諸収差図
【図９】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】実施形態３のズームレンズの広角端における諸収差図
【図１１】実施形態３のズームレンズの中間のズーム位置における諸収差図
【図１２】実施形態３のズームレンズの望遠端における諸収差図
【図１３】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】実施形態４のズームレンズの広角端における諸収差図
【図１５】実施形態４のズームレンズの中間のズーム位置における諸収差図
【図１６】実施形態４のズームレンズの望遠端における諸収差図
【図１７】本発明の光学機器の要部概略図
【符号の説明】
Ｌ１ 第１レンズ群
Ｌ２ 第２レンズ群
Ｌ３ 第３レンズ群
Ｌ４ 第４レンズ群
ＳＰ 開口絞り
ＦＰ フレアー絞り
Ｇ ガラスブロック
ＩＰ 像面
ｄ ｄ線
ｇ ｇ線
ΔＭ メリディオナル像面
ΔＳ サジタル像面
【発明の属する技術分野】
本発明はズームレンズに関し、特にビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮影光学系に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、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の撮像装置の高機能化にともない、それらに用いる撮影光学系としてコンパクトで高解像なズームレンズが要求されている。
【０００３】
これらの要求に答えるズームレンズとして、物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、そして正の屈折力の第４レンズ群の４つのレンズ群を有し、第２レンズ群を移動させて変倍を行い、第４レンズ群にて変倍に伴なう像面変動を補正すると共に、フォーカシングを行う所謂リアフォーカス式のズームレンズが知られている（例えば特許文献１〜３）。
【０００４】
一般的にリアフォーカス式のズームレンズは、第１レンズ群を移動させてフォーカスを行うズームレンズに比べて、第１レンズ群の有効径が小さくなり、レンズ系全体の小型化が容易になる。又近接撮影が可能となり、更に比較的小型軽量のレンズ群を移動させているので、レンズ群の駆動力が小さくてすみ迅速な焦点合わせが出来るという特徴がある。この様な光学系においてズーム比を高倍化しながら小型化を維持しようとするとズーミング時の倍率色収差の変動の補正が困難になる。
【０００５】
これに対して第２レンズ群の最も像側に負レンズを配置して全体で３枚の負レンズと１枚の正レンズの構成とすることで変倍時の倍率色収差の補正を行ったズームレンズが知られている（例えば特許文献４）。
【０００６】
第２レンズ群の正レンズの材料にアッベ数νｄが２１程度の高分散の硝材を使用して小型化を図ったズームレンズが知られている（例えば特許文献５、６）。
【０００７】
一方、従来より撮影画像のぶれを防止する機能（防振機能）を有した防振光学系として、正、負、正、正の屈折力の第１、第２、第３、第４レンズ群より成る４群構成のズームレンズにおいて第３レンズ群を正、負の屈折力の二つのレンズ群より構成し、このうち正の屈折力のレンズ群を振動させることにより画像のぶれを補正するのが知られている（例えば特許文献７）。また、正、負、正、正の屈折力の第１、第２、第３、第４レンズ群より成る４群構成のズームレンズにおいて第３レンズ群全体を振動させて画像のぶれを補正するのが知られている（例えば特許文献８）。
【０００８】
また、正、負、正、正の屈折力の第１、第２、第３、第４レンズ群より成る４群構成のズームレンズにおいて、第１、第２、第４レンズ群と絞りを移動させて変倍を行い、第３レンズ群全体を振動させて画像のぶれを補正するズームレンズが知られている（例えば特許文献９）。
【特許文献１】
特開平６−３４８８２号公報
【特許文献２】
特開平８−２９２３６９号公報
【特許文献３】
特開平１１−３０５１２４号公報
【特許文献４】
特開平８−８２７４３号公報
【特許文献５】
特開平８−１６０２９９号公報
【特許文献６】
特開２０００−１２１９４１号公報
【特許文献７】
特開平７−１２８６１９号公報
【特許文献８】
特開平７−１９９１２４号公報
【特許文献９】
特開２００１−６６５００号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
近年、デジタルカメラやビデオカメラ等に用いるズームレンズとして撮像装置の小型化と撮像素子の高画素化に伴って、高い光学性能を有しかつレンズ系全体が小型のものが要望されている。又、ビデオカメラで高画質で静止画像を記録することが望まれてきており、高い光学性能でありながら小型なレンズ系が要求されている。
【００１０】
特開平８−８２７４３号公報では、第２レンズ群を４枚のレンズで構成しており、収差補正的には有利であるが、レンズ枚数が４枚である為、その分レンズ全長が長くなる傾向がある。
【００１１】
また特開平８−１６０２９９号公報では第２レンズ群のレンズ枚数は少ないものの光学系全体ではレンズ枚数が多く、レンズ系全体が大型化する傾向がある。また特開２０００−１２１９４１号公報では第２レンズ群を正レンズと負レンズとの貼合せレンズで構成しているために設計の自由度が減る傾向がある。
【００１２】
一方、撮影系の一部のレンズを光軸に対して垂直方向に平行偏心させて防振を行う防振光学系においては、手ぶれ等があって静止画像を得ることができるが、防振時における偏心収差の発生量が多くなって光学性能が低下してくるという問題点がある。
【００１３】
本発明は、簡易な構成で高変倍比を有し、例えば高画素の固体撮像素子を用いたときにも、十分対応できる高い光学性能を有するたズームレンズの提供を目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のズームレンズは、物体側（前方）より像側（後方）へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、そして１以上のレンズ群を有し、ズーミングにに際して第１レンズ群と第２レンズ群の少なくとも一方が移動するズームレンズであって、第２レンズ群は、物体側から像側へ順に、屈折力の絶対値が物体側の面に比べ大きい面を像側に有する負レンズ２１と、物体側の面が凹形状の負レンズ２２と、負レンズ２２と間隔を空けて配置され、物体側の面が凸形状の正レンズ２３とで構成され、正レンズ２３の材料のアッベ数をν２３、負レンズ２１と負レンズ２２の材料の屈折率を各々Ｎ２１、Ｎ２２とするとき、
ν２３ ＜ ２０．０
１．６５ ＜（Ｎ２１＋Ｎ２２）／２
なる条件を満足することを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のズームレンズ及びそれを有する撮像装置の実施形態について説明する。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
図１７は本発明のズームレンズを備えるビデオカメラ（撮像装置）の要部概略図である。
【００２１】
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、レンズ断面図において、左方が被写体側（前方）で、右方が像側（後方）である。レンズ断面図において、Ｌ１は正の屈折力（光学的パワー＝焦点距離の逆数）の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は正の屈折力の第３レンズ群、Ｌ４は正の屈折力の第４レンズ群である。ＳＰは開口絞りであり、第３レンズ群Ｌ３の物体側に位置している。ＦＰはフレアー絞りであり、第３レンズ群Ｌ３の像側に配置している。
【００２２】
Ｇは光学フィルター、フェースプレート等に相当する光学ブロックである。ＩＰは像面であり、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センサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面が、銀塩フィルム用カメラのときはフィルム面に相当する。
【００２３】
収差図において、ｄ、ｇは各々ｄ線及びｇ線、ΔＭ、ΔＳはメリジオナル像面、サジタル像面、倍率色収差はｇ線によって表している。
【００２４】
尚、以下の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。
【００２５】
図１の実施形態１では、広角端から望遠端へのズーミングに際して矢印のように、第２レンズ群Ｌ２を像側へ移動させて変倍を行うと共に、変倍に伴う像面変動を第４レンズ群Ｌ４を物体側に凸状の軌跡を有するよう移動させて補正している。
【００２６】
また、第４レンズ群Ｌ４を光軸上移動させてフォーカシングを行うリアフォーカス式を採用している。第４レンズ群Ｌ４に関する実線の曲線４ａと点線の曲線４ｂは、各々無限遠物体と近距離物体にフォーカスしているときの変倍に伴う像面変動を補正するための移動軌跡である。このように第４レンズ群Ｌ４を物体側へ凸状の軌跡とすることで第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４との間の空間の有効利用を図り、レンズ全長の短縮化を効果的に達成している。
【００２７】
実施形態１では、例えば望遠端において無限遠物体から近距離物体へフォーカスを行う場合には、矢印４ｃに示すように第４レンズ群Ｌ４を前方に繰り出すことで行っている。尚、第１レンズ群Ｌ１と第３レンズ群Ｌ３は、ズーム及びフォーカスの為には光軸方向に固定であるが収差補正上必要に応じて移動させてもよい。
【００２８】
図５の実施形態２では、広角端から望遠端へのズーミングに際して矢印のように、第２レンズ群Ｌ２を像側へ、第３レンズ群Ｌ３を物体側に凸状の軌跡の一部を有しつつ移動させると共に、第４レンズ群Ｌ４をやはり物体側に凸状の軌跡の一部を有しつつ移動させている。
【００２９】
また、第４レンズ群Ｌ４を光軸上移動させてフォーカシングを行うリアフォーカス式を採用している。第４レンズ群Ｌ４に関する実線の曲線４ａと点線の曲線４ｂは、各々無限遠物体と近距離物体にフォーカスしているときの移動軌跡を示している。
【００３０】
実施形態２では、例えば望遠端において無限遠物体から近距離物体へフォーカスを行う場合には、矢印４ｃに示すように第４レンズ群Ｌ４を前方に繰り出すことで行っている。尚、第１レンズ群Ｌ１は、ズーム及びフォーカスのためには光軸方向に固定であるが収差補正上必要に応じて移動させてもよい。
【００３１】
開口絞りＳＰは第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間に配置され、ズーミングに際し第３レンズ群Ｌ３と一体で移動することでメカ構造の簡素化を達成している。
【００３２】
実施形態２では、特に第３レンズ群Ｌ３を広角端から中間のズーム位置へのズーミングに際して物体側に移動させることで、広角側での焦点距離の変化を早め、前玉径の小型化を図っている。また、開口絞りＳＰが物体側へ移動することでズーム中間域における下側光線を確保するための前玉径の増大も低減できて更なる前玉径の小型化を達成している。
【００３３】
また第４レンズ群Ｌ４が至近距離物体で最も物体側に移動するズーム位置で第３レンズ群Ｌ３も物体側に位置するよう移動させているため、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の間隔を確保できて、広角端での第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の間隔を短縮することができ、レンズ全長の短縮を図っている。
【００３４】
図９、図１３の実施形態３、４では、広角端から望遠端へのズーミングに際して矢印のように、第１レンズ群Ｌ１を物体側へ、第２レンズ群Ｌ２を像側へ、第３レンズ群Ｌ３を物体側に凸状の軌跡の一部を有しつつ移動させると共に、第４レンズ群Ｌ４を物体側に凸状の軌跡の一部を有しつつ移動させている。また、第４レンズ群Ｌ４を光軸上移動させてフォーカシングを行うリアフォーカス式を採用している。
【００３５】
第４レンズ群Ｌ４に関する実線の曲線４ａと点線の曲線４ｂは、各々無限遠物体と近距離物体にフォーカスしているときの移動軌跡を示している。
【００３６】
実施形態３，４では、例えば望遠端において無限遠物体から近距離物体へフォーカスを行う場合には、矢印４ｃに示すように第４レンズ群Ｌ４を前方に繰り出すことで行っている。実施形態３，４において、例えば望遠端において無限遠物体から近距離物体へフォーカスを行う場合には、矢印４ｃに示すように第４レンズ群Ｌ４を前方に繰り出すことで行っている。
【００３７】
開口絞りＳＰは第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間に配置され、第３レンズ群Ｌ３と一体で移動することでメカ構造の簡素化を達成している。
【００３８】
実施形態３，４では、実施形態２に比して、第１レンズ群Ｌ１をズーミングに際し移動させることで、広角端におけるレンズ全長の短縮を図るとともに前玉径の縮小を達成している。
【００３９】
以下、各実施形態（実施形態１〜４）のズームレンズで共通する事項について説明する。
【００４０】
各実施形態では、第２レンズ群Ｌ２を、物体側から像側へ順に、像側が凹面のメニスカス形状の負レンズ２１（レンズ２１の像側の面は物体側の面に比して屈折力の絶対値が大きい）、両レンズ面が凹面の負レンズ２２、物体側が凸面の正レンズ２３の３枚のレンズで構成するとともに、正レンズ２３に高分散の硝材を使用している。
【００４１】
小型、高変倍比、高性能が求められる４群構成のズームレンズでは、第２レンズ群Ｌ２を３枚の負レンズと１枚の正レンズの４枚構成またはそれ以上のレンズ枚数で構成するのが一般的である。これに対し各実施形態のズームレンズでは、第２レンズ群Ｌ２の正レンズ２３に分散の大きな硝材を使用することで、第２レンズ群Ｌ２を全体で３枚のレンズ構成としつつも発生する色収差を低減し、またズーミングの際の非点収差や歪曲の変動も補正して良好な光学性能を実現している。
【００４２】
各実施形態では、第３レンズ群Ｌ３の一部または全部を光軸と垂直方向の成分を持つように移動（変移）させて、光学系全体が振動したときの像ぶれを補正するようにしている。これにより、可変頂角プリズム等の光学部材や防振のためのレンズ群を新たに付加することなく防振を行うようにし、光学系全体が大型化するのを防止している。また、撮影画像のぶれを補正するときの光量変化の低減を達成するために、ズーミングの際の絞り開口径を望遠側で小さくして中心光束を制限することで相対的に周辺光量を増加するようにしている。
【００４３】
また、第３レンズ群Ｌ３に非球面を導入することで、レンズ全長の短縮化を図りつつ広角端での球面収差を良好に補正して高い光学性能を得てている。
【００４４】
また、ローパスフィルタや赤外カットフィルタを除いた（つまり屈折力のない光学部材を除いた）光学系全体でのレンズ枚数を１１枚以下とすることで、小型化、高性能化を達成している。
【００４５】
次に各実施形態のレンズ構成の特徴について説明する。
【００４６】
実施形態１〜４のズームレンズは、正レンズ２３の材料のアッベ数をν２３、負レンズ２１と負レンズ２２を構成する材料の屈折率を各々Ｎ２１，Ｎ２２とするとき、
ν２３ ＜ ２０．０ …（１）
１．６５ ＜（Ｎ２１＋Ｎ２２）／２ …（２）
なる条件を満足している。
【００４７】
条件式（１）は１枚の正レンズで色収差補正を効果的に行なうためのものである。この条件式（１）の上限を超えてアッベ数が大きくなると、第２レンズ群Ｌ２の色消し効果が弱くなって、高変倍化と高性能化を少ないレンズ枚数で両立させるのが困難になる。また正レンズ２３の材料を高分散にしたとき、一般に屈折率も増加する。このときペッツバール和が正の方向に増大してサジタル像面がオーバーになってしまう。この影響による光学性能の劣化を低減するには負レンズ２１，２２の材料の屈折率を条件式（２）のを満たすように高くするのが効果的である。条件式（２）の下限を超えて負レンズの２１，２２の材料の屈折率が低くなるとペッツバール和が負の方向に増大してサジタルの像面湾曲の補正が困難になるので良くない。
【００４８】
更に望ましくは条件式（１）を
ν２３ ＜ １９ …（１ａ）
とするのが良い。又条件式（２）を
１．７２ ＜（Ｎ２１＋Ｎ２２）／２ …（２ａ）
とするのが良い。
【００４９】
条件式（２ａ）の範囲に負レンズの２１，２２の材料の屈折率を設定すると更に像面湾曲の補正が容易になる。
【００５０】
実施形態１〜４のズームレンズは、第２レンズ群Ｌ２と第２レンズ群Ｌ２中の正レンズ２３の焦点距離を各々ｆ２，ｆ２３とするとき、
１．８ ＜｜ｆ２３／ｆ２｜＜ ３．７ …（３）
なる条件を満足している。
【００５１】
条件式（３）は、主にズーミングの際の色収差の変動を補正しつつ、像面湾曲や非点収差等の諸収差の変動も良好に補正するためのものである。
【００５２】
条件式（３）の下限を超えて正レンズ２３の材料の屈折力が強くなると広角端における非点収差が負の方向（補正不足）に増大するので良くない。逆に上限を超えて正レンズ２３の屈折力が弱くなると、色収差の変動、特に倍率色収差の変動が補正困難になるので良くない。
【００５３】
更に好ましくは条件式（３）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【００５４】
２．０ ＜｜ｆ２３／ｆ２｜＜ ３．０ …（３ａ）
実施形態１〜４のズームレンズは、第２レンズ群Ｌ２中の正レンズ２３の物体側と像側の面の曲率半径を各々Ｒ２３ａ，Ｒ２３ｂとするとき、
０．８ ＜（Ｒ２３ｂ＋Ｒ２３ａ）／（Ｒ２３ｂ−Ｒ２３ａ）＜ ２．０…（４）
なる条件を満足している。
【００５５】
条件式（４）は正レンズ２３の形状を適切に設定することでズーム全域に渡って諸収差の補正を良好に行うためのものである。
【００５６】
条件式（４）の下限を超えると広角端での非点収差が負の方向に増大するので良くない。逆に上限を超えると広角端での非点収差が正の方向（補正過剰）に増大するので良くない。
【００５７】
更に望ましくは条件式（４）を、
１．０＜（Ｒ２３ｂ＋Ｒ２３ａ）／（Ｒ２３ｂ−Ｒ２３ａ）＜１．７・・・（４ａ）
の範囲に設定するとより良好な光学性能が達成出来る。
【００５８】
実施形態１〜４のズームレンズの第２レンズ群Ｌ２の焦点距離ｆ２は、広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ，ｆｔとするとき、
【００５９】
【数２】
なる条件を満足している。
【００６１】
条件式（５）は、第２レンズ群Ｌ２の屈折力（焦点距離の逆数）に関し、主に光学性能を維持しつつ光学全長の短縮を達成するためのものである。
【００６２】
条件式（５）の下限を超えて第２レンズ群Ｌ２の屈折力が強くなると、ズーミングの際の第２レンズ群Ｌ２の移動量は小さくなるが、ペッツバール和が全体に負の方向に大きくなり像面湾曲の補正が困難になるので良くない。逆に条件式（５）の上限を超えると、第２レンズ群Ｌ２のズーミングの際の移動量が大きくなり、レンズ系全体が小型にならないので良くない。
【００６３】
更に好ましくは条件式（５）を、
【００６４】
【数３】
とするのが良い。
【００６６】
実施形態１〜４のズームレンズは、第２レンズ群Ｌ２中の負レンズ２２の物体側と像側の面の曲率半径を各々Ｒ２２ａ，Ｒ２２ｂとするとき、
【００６７】
条件式（６）は、負レンズ２２のレンズ形状に関し、主に非点収差を良好に補正するためのものである。条件式（６）の下限を超えると広角端での非点収差が正の方向に増大するので良くない。逆に上限を超えると広角端での非点収差が負の方向に増大してしまうので良くない。
【００６８】
更に好ましくは条件式（６）を、
【００６９】
実施形態２〜４のズームレンズは、広角端から望遠端までのズーミングに要する第２レンズ群Ｌ２の移動量をＭ２、広角端から望遠端へのズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３が最も物体側に移動する位置までの移動量をＭ３（但し、移動量の符号は像側へ移動するときを正、物体側に移動するときを負とする）とするとき、
０．１ ＜｜Ｍ３／Ｍ２｜＜ ０．３ …（７）
なる条件を満足している。
【００７０】
条件式（７）は、ズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３が移動する場合（実施形態２〜４）に好ましい条件である。条件式（７）の下限を超えて第３レンズ群Ｌ３の移動量が小さくなると、前玉径の小型化が十分に達成できない。逆に第３レンズ群Ｌ３の移動量が第２レンズ群Ｌ２に対して大きくなりすぎると、ズーミングに必要な合計のレンズの移動量が大きくなってレンズ全長の短縮には不利になるので良くない。
【００７１】
更に好ましくは条件式（７）を、
０．１２＜｜Ｍ３／Ｍ２｜＜ ０．２ …（７ａ）
とするのが良い。
【００７２】
実施形態３，４のズームレンズは、広角端から望遠端までのズーミングに要する第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の移動量をＭ１，Ｍ２（但し、移動量の符号は像側へ移動するときを正、物体側に移動するときを負とする）とするとき、
０．０３ ＜｜Ｍ１／Ｍ２｜＜ ０．４ …（８）
なる条件を満足している。
【００７３】
条件式（８）は、ズーミングに際して第１レンズ群Ｌ１が移動する場合（実施形態３，４）に好ましい条件である。条件式（８）の下限を超えて第１レンズ群Ｌ１の移動量が小さくなると、広角端でのレンズ全長が短縮されず、第２レンズ群Ｌ２より物体側のレンズ径の小型化が不十分になる。逆に上限を超えて第１レンズ群Ｌ１の移動量が大きくなると、各レンズ群を移動させるためのカムを設けるためのカム環におけるカムの角度が厳しくなって、レンズ群を移動させるためのアクチュエーターの負荷が増大したり、望遠端で周辺光量を十分に確保するために逆に前玉径が大きくなるので良くない。
【００７４】
更に好ましくは条件式（８）を、
０．０４＜｜Ｍ１／Ｍ２｜＜ ０．２ …（８ａ）
とするのが良い。
【００７５】
以下に、実施形態１〜４に各々対応する数値実施例１〜４を示す。各数値実施例において、ｉは物体側からの面の順番を示し、Ｒｉは各面の曲率半径、Ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間の部材肉厚又は空気間隔、Ｎｉ、νｉはそれぞれｄ線に対する屈折率、アッベ数を示す。また、数値実施例１では最も像側の５つの面、数値実施例２，３，４は最も像側の２つの面は水晶ローパスフィルター、赤外カットフィルター等に相当する平面である。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、
【００７６】
【数４】
で表される。但しＲは近軸曲率半径、ｋは円錐定数、Ａ，Ａ′，Ｂ，Ｂ′，Ｃ，Ｃ′，Ｄ，Ｄ′，Ｅは非球面係数である。
【００７８】
又、［ｅ−Ｘ］は「×１０−Ｘ」を意味している。ｆは焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角を示す。又前述の各条件式と数値実施例における諸数値との関係を表１に示す。
【００７９】
【外１】
【外２】
【外３】
【外４】
【表１】
次に本発明のズームレンズを撮影光学系として用いたビデオカメラの実施形態を図１７を用いて説明する。
【００８５】
図１７において、１０はビデオカメラ本体、１１は本発明のズームレンズによって構成された撮影光学系、１２は撮影光学系１１によって被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）、１３は撮像素子１２によって光電変換された被写体像に対応する情報を記憶するメモリ、１４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。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１２上に形成された被写体像が表示される。
【００８６】
このように本発明のズームレンズをビデオカメラ等の撮像装置に適用することにより、小型で高い光学性能を有する撮像装置が実現できる。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、簡易な構成でありながら所望の変倍比を有し、しかも高い光学性能のズームレンズを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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】実施形態１のズームレンズの広角端における諸収差図
【図３】実施形態１のズームレンズの中間のズーム位置における諸収差図
【図４】実施形態１のズームレンズの望遠端における諸収差図
【図５】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】実施形態２のズームレンズの広角端における諸収差図
【図７】実施形態２のズームレンズの中間のズーム位置における諸収差図
【図８】実施形態２のズームレンズの望遠端における諸収差図
【図９】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】実施形態３のズームレンズの広角端における諸収差図
【図１１】実施形態３のズームレンズの中間のズーム位置における諸収差図
【図１２】実施形態３のズームレンズの望遠端における諸収差図
【図１３】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】実施形態４のズームレンズの広角端における諸収差図
【図１５】実施形態４のズームレンズの中間のズーム位置における諸収差図
【図１６】実施形態４のズームレンズの望遠端における諸収差図
【図１７】本発明の光学機器の要部概略図
【符号の説明】
Ｌ１ 第１レンズ群
Ｌ２ 第２レンズ群
Ｌ３ 第３レンズ群
Ｌ４ 第４レンズ群
ＳＰ 開口絞り
ＦＰ フレアー絞り
Ｇ ガラスブロック
ＩＰ 像面
ｄ ｄ線
ｇ ｇ線
ΔＭ メリディオナル像面
ΔＳ サジタル像面
Claims (15)
- 物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、そして１以上のレンズ群を有し、ズーミングに際して該第１レンズ群と第２レンズ群の少なくとも一方が移動するズームレンズであって、該第２レンズ群は、物体側より像側へ順に、屈折力の絶対値が物体側の面に比べ大きい面を像側に有する負レンズ２１、物体側の面が凹形状の負レンズ２２、該負レンズ２２と間隔を隔てて配置され、物体側の面が凸形状の正レンズ２３から成り、該正レンズ２３の材料のアッベ数をν２３、該負レンズ２１と該負レンズ２２の材料の屈折率を各々Ｎ２１，Ｎ２２とするとき、
ν２３ ＜ ２０．０
１．６５ ＜（Ｎ２１＋Ｎ２２）／２
なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 前記正レンズ２３と前記第２レンズ群の焦点距離を各々ｆ２３，ｆ２とするとき、
１．８ ＜｜ｆ２３／ｆ２｜＜ ３．７
なる条件を満足することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。 - 前記正レンズ２３の物体側の面と像側の面の曲率半径を各々Ｒ２３ａ，Ｒ２３ｂとするとき、
０．８ ＜（Ｒ２３ｂ＋Ｒ２３ａ）／（Ｒ２３ｂ−Ｒ２３ａ）＜ ２．０
なる条件を満足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。 - 広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ，ｆｔ、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき、
- 前記負レンズ２２の物体側の面と像側の面の曲率半径を各々Ｒ２２ａ，Ｒ２２ｂとするとき、
−０．２ ＜（Ｒ２２ｂ＋Ｒ２２ａ）／（Ｒ２２ｂ−Ｒ２２ａ）＜ ０．４
なる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。 - 前記第２レンズ群の像側に正の屈折力の第３レンズ群を有することを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載のズームレンズ。
- 前記第２レンズ群の像側へ順に、正の屈折力の第３レンズ群と正の屈折力の第４レンズ群とを有することを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載のズームレンズ。
- ズーミングのために前記第２レンズ群と第３レンズ群とが共に移動することを特徴とする請求項６又は７に記載のズームレンズ。
- 広角端から望遠端までのズーミングに要する前記第２レンズ群の移動量をＭ２、広角端から望遠端へのズーミングの際前記第３レンズ群が最も物体側に移動する位置までの移動量をＭ３とするとき、
０．１ ＜｜Ｍ３／Ｍ２｜＜ ０．３
なる条件を満足することを特徴とする請求項８に記載のズームレンズ。 - ズーミングにために前記第１レンズ群及び前記第２レンズ群が共に移動することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のズームレンズ。
- 広角端から望遠端へのズーミングに際し、前記第２レンズ群は像側へ移動し、前記第１レンズ群は望遠端に比べ広角端で物体側に位置するように移動することを特徴とする請求項１０に記載のズームレンズ。
- 広角端から望遠端までの変倍に要する前記第１レンズ群と第２レンズ群の移動量を各々Ｍ１，Ｍ２とするとき、
０．０３ ＜｜Ｍ１／Ｍ２｜＜ ０．４
なる条件を満足することを特徴とする請求項１０又は１１に記載のズームレンズ。 - 屈折力を有するレンズの枚数が全体で１１枚以下であることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載のズームレンズ。
- 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から１３のいずれか１項のズームレンズ。
- 請求項１から１４のいずれか１項のズームレンズと、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していることを特徴とする撮像装置。
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