JP2007304195A - ズームレンズ及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトデジタルカメラに好適な小型で４倍以上の倍率を有し、かつ、コストの安いズームレンズ及び該ズームレンズを使用した撮像装置を提供することを課題とする。
【解決手段】少なくとも４つのレンズ群から成りレンズ群間の間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズであって、変倍群である第２レンズ群が物体側より順に少なくとも１面が非球面である負の屈折力を有する第１レンズと、正の屈折力を有する第２レンズと、負の屈折力を有する第３レンズとを有してなり、第１レンズの非球面形状は軸外光束において屈折力が弱まる非球面形状で構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は新規なズームレンズ及び撮像装置に関する。詳しくは、コンパクトデジタルカメラに好適な小型で４倍以上の倍率を有するズームレンズ及び該ズームレンズを使用した撮像装置に関するものである。

近年、デジタルスチルカメラ等の個体撮像素子を用いた撮像装置が普及しつつある。このようなデジタルスチルカメラの普及に伴い画素数の多い個体撮像素子に対応した結像性能にすぐれた撮影用レンズが開発されている。一方、小型化かつ薄型化に対する要求も非常に強く、特許文献１に記載された技術にあっては、光学系内に光路を折り曲げるプリズムを挿入し、入射光軸方向での薄型化を図ることで、１０ｍｍ程度の薄さで、光学３倍ズーム程度のデジタルスチルカメラが実現可能となっている。

しかしながら、大型化することなしに、更なる高倍率化が望まれつつある。そこで、特許文献２に記載された技術にあっては、変倍群である第２レンズ群のレンズ枚数を４枚構成にすることで、高変倍化を達成した。

特開２０００−１３１６１０号公報 特開２００５−１８１６３５号公報

しかしながら、前記した特許文献２に記載された技術にあっては、高倍率化は達成されているものの、光学系の全長が長いため、コンパクトデジタルカメラに搭載する際に折り曲げ方向を縦方向（短辺方向）にすることが構成上困難であることと、第２レンズ群の構成を４枚構成にすることにより、部品点数の増加とコストアップというデメリットが生じてしまった。

本発明は、上記したような問題に鑑み、コンパクトデジタルカメラに好適な小型で４倍以上の倍率を有し、かつ、コストの安いズームレンズ及び該ズームレンズを使用した撮像装置を提供することを課題とする。

本発明の一実施形態によるズームレンズは、少なくとも４つのレンズ群から成りレンズ群間の間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズであって、変倍群である第２レンズ群が物体側より順に少なくとも１面が非球面である負の屈折力を有する第１レンズと、正の屈折力を有する第２レンズと、負の屈折力を有する第３レンズとを有してなり、以下の条件式（１）乃至（６）を満足する。
（１）|1/G1R2-1/G2R1|＜1.0
（２）|1/G3R1-1/G2R2|＜1.0
（３）ν1-ν2＞10
（４）ν3-ν2＞0
（５）０．７＜｜Sag2/Sag1｜＜１．０
（６）０．３＜(fT・βW) /(fW・βT)＜０．９
但し、
Ｇ１Ｒ２：第２レンズ群中の第１レンズの像側面の曲率半径
Ｇ２Ｒ１：第２レンズ群中の第２レンズの物体側面の曲率半径
Ｇ２Ｒ２：第２レンズ群中の第２レンズの像側面の曲率半径
Ｇ３Ｒ１：第２レンズ群中の第３レンズの物体側面の曲率半径
ν１：第２レンズ群中の第１レンズのアッベ数
ν２：第２レンズ群中の第２レンズのアッベ数
ν３：第２レンズ群中の第３レンズのアッベ数
Sag1：広角端において軸外光線が第２レンズ群中の第１レンズの非球面を通過する最大高さにおける該非球面を有するレンズ面の近軸曲率半径のサグ量
Sag2：広角端において軸外光線が第２レンズ群中の第１レンズの非球面を通過する最大高さにおける該非球面形状のサグ量
fW：広角端におけるレンズ全系の焦点距離
fT：望遠端におけるレンズ全系の焦点距離
βW：広角端における第２レンズ群の結像倍率
βT：望遠端における第２レンズ群の結像倍率
とする。

また、本発明の一実施形態による撮像装置は、ズームレンズと、該ズームレンズにより形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子を有する撮像装置であって、前記ズームレンズは、少なくとも４つのレンズ群から成りレンズ群間の間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズであって、変倍群である第２レンズ群が物体側より順に少なくとも１面が非球面である負の屈折力を有する第１レンズと、正の屈折力を有する第２レンズと、負の屈折力を有する第３レンズとを有してなり、以下の条件式（１）乃至（６）を満足する。
（１）|1/G1R2-1/G2R1|＜1.0
（２）|1/G3R1-1/G2R2|＜1.0
（３）ν1-ν2＞10
（４）ν3-ν2＞0
（５）０．７＜｜Sag2/Sag1｜＜１．０
（６）０．３＜(fT・βW) /(fW・βT)＜０．９

本発明によれば、コンパクトデジタルカメラに好適な小型で４倍以上の倍率を有し、かつ、コストの安いズームレンズ及び該ズームレンズを使用した撮像装置を得ることができる。

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図面を参照して説明する。

本発明ズームレンズは、少なくとも４つのレンズ群から成りレンズ群間の間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズであって、変倍群である第２レンズ群が物体側より順に少なくとも１面が非球面である負の屈折力を有する第１レンズと、正の屈折力を有する第２レンズと、負の屈折力を有する第３レンズとを有してなり、以下の条件式（１）乃至（６）を満足する。
（１）|1/G1R2-1/G2R1|＜1.0
（２）|1/G3R1-1/G2R2|＜1.0
（３）ν1-ν2＞10
（４）ν3-ν2＞0
（５）０．７＜｜Sag2/Sag1｜＜１．０
（６）０．３＜(fT・βW) /(fW・βT)＜０．９
但し、
Ｇ１Ｒ２：第２レンズ群中の第１レンズの像側面の曲率半径
Ｇ２Ｒ１：第２レンズ群中の第２レンズの物体側面の曲率半径
Ｇ２Ｒ２：第２レンズ群中の第２レンズの像側面の曲率半径
Ｇ３Ｒ１：第２レンズ群中の第３レンズの物体側面の曲率半径
ν１：第２レンズ群中の第１レンズのアッベ数
ν２：第２レンズ群中の第２レンズのアッベ数
ν３：第２レンズ群中の第３レンズのアッベ数
Sag1：広角端において軸外光線が第２レンズ群中の第１レンズの非球面を通過する最大高さにおける該非球面を有するレンズ面の近軸曲率半径のサグ量
Sag2：広角端において軸外光線が第２レンズ群中の第１レンズの非球面を通過する最大高さにおける該非球面形状のサグ量
fW：広角端におけるレンズ全系の焦点距離
fT：望遠端におけるレンズ全系の焦点距離
βW：広角端における第２レンズ群の結像倍率
βT：望遠端における第２レンズ群の結像倍率
とする。

本発明によれば、コンパクトデジタルカメラに好適で、高倍率、特に４倍以上の倍率を有し、且つ、低コストのズームレンズを提供することが出来る。特に４倍〜８倍程度の倍率を有する小型のズームレンズを低コストで提供するのに好適である。

条件式（１）|1/G1R2-1/G2R1|＜1.0は、第２レンズ群において、負の屈折力を有する第１レンズの像側面の曲率半径と正の屈折力を有する第２レンズの物体側面の曲率半径を規定するものである。すなわち、条件式（１）を満足する場合、広角端での像面湾曲、コマ収差を十分に補正することが可能となる。一方、条件式（１）を満足できない場合、広角端での像面湾曲、コマ収差を十分に補正することが困難になる。

条件式（２）|1/G3R1-1/G2R2|＜1.0は、第２レンズ群において、正の屈折力を有する第２レンズの像側面の曲率半径と負の屈折力を有する第３レンズの物体側面の曲率半径を規定するものである。すなわち、条件式（２）を満足する場合、望遠端での球面収差、コマ収差を十分に補正することが可能となる。一方、条件式（２）を満足できない場合、望遠端での球面収差、コマ収差を十分に補正することが困難になる。

条件式（３）ν1-ν2＞10は、第２レンズ群の広角端における倍率色収差を規定するものである。すなわち、ν1-ν2の値が10より大きいと、ズーミングの際における色収差の変動を小さくすることができる。一方、ν1-ν2の値が10より小さいと、ズーミングの際における色収差の変動が大きくなりレンズ全系での補正が困難になる。

条件式（４）ν3-ν2＞0は、第２レンズ群の望遠端における倍率色収差を規定するものである。すなわち、ν3-ν2の値が0より大きいと、望遠端における色収差を十分に補正することができ、併せてズーミングの際における色収差の変動も小さくすることができる。一方、ν3-ν2の値が0より小さいと、望遠端における色収差の補正が困難になると共に、ズーミングの際における色収差の変動が大きくなりレンズ全系での補正が困難になる。

条件式（５）０．７＜｜Sag2/Sag1｜＜１．０は、広角端において軸外光線が第２レンズ群中の第１レンズの非球面を通過する最大高さにおける該非球面レンズ面の近軸曲率半径のサグ量と該非球面形状のサグ量との割合を規定したものであり、広角端における歪曲収差並びに像面湾曲収差の補正に関する。｜Sag2/Sag1｜の値が１．０以上となると、広角端における歪曲収差、像面湾曲の補正が困難になり、小型化及び高倍率化が困難になる。一方、｜Sag2/Sag1｜の値が０．７以下となると、広角端における歪曲収差、像面湾曲の補正が過剰になり好ましくない。すなわち、この条件式（５）を満足することにより、小型な高変倍ズームレンズを達成する上で不可欠な第２レンズ群の負の屈折力を強めた場合においても、収差変動を抑えることが可能となり、小型で高倍率なズームレンズを達成することができる。

条件式（６）０．３＜(fT・βW) /(fW・βT)＜０．９は、変倍比に対する第２レンズ群の変倍寄与率を規定するものである。すなわち、(fT・βW )/(fW・βT)の値が０．３以下となると、第２レンズ群以外の変倍作用が強くなりレンズ全系の小型化が困難になる。一方、(fT・βW )/(fW・βT)の値が０．９以上となると、第２レンズ群の負のパワーが強くなり過ぎて、ズーミングに際する収差変動が大きくなり高性能化には好ましくない。

なお、好ましくは、ｎ１を第２レンズ群中の第１レンズの屈折率、ｎ２を第２レンズ群中の第２レンズの屈折率、ｎ３を第２レンズ群中の第３レンズの屈折率として、以下の条件式（１０）、（１１）を満足することが望ましい。
（１０）ｎ2−ｎ1＞0
（１１）ｎ2−ｎ3＞0
上記条件式（１０）は、負の屈折力を有する第１レンズの屈折率と正の屈折力を有する第２レンズの屈折率を規定するものである。すなわち、条件式（１０）を満足する場合、ペッツバール和が補正できズーミングの際における収差変動を小さくすることができる。一方、条件式（１０）を満足することができない場合、ズーミングの際における収差変動が大きくなりレンズ全系での補正が困難になる。また、１．７５＜ｎ1＜ｎ2となるのがより望ましく、より小型化と高倍率化が達成可能となる。

上記条件式（１１）は、正の屈折力を有する第２レンズの屈折率と負の屈折力を有する第３レンズの屈折率を規定するものである。すなわち、条件式（１１）を満足する場合、ペッツバール和が補正できズーミングの際における収差変動を小さくすることができる。一方、条件式（１１）を満足することができない場合、ズーミングの際における収差変動が大きくなりレンズ全系での補正が困難になる。また、１．６５＜ｎ3＜ｎ2となるのが望ましく、より小型化と高倍率化が達成可能となる。

本発明の一実施形態によるズームレンズは、第２レンズ群において、第２レンズが、第１レンズ又は第３レンズとレンズ面同士が有効径の外側にて接触するか又は有効径の外側に設けたフランジ同士が接触することが望ましい。第２レンズ群内において偏芯感度が非常に高くなることが懸念されるが、前記したように構成することで、組立時に発生する組付誤差を減らし、性能劣化を抑えることできる。なお、第２レンズを第１レンズ及び第３レンズの双方と接触させても良い。

本発明の一実施形態によるズームレンズは、性能を維持しながらレンズ全長を小型化するために、Dtをレンズ全系の全長として、以下の条件式（７）を満足することが望ましい。
（７）１．０＜Dt/fT＜３．０
条件式（７）は、レンズ全系の全長に対する望遠端におけるレンズ全系の焦点距離を規定するものである。すなわち、Dt/fTの値が１．０以下となると、各群のパワーが強くなりすぎて、レンズ偏芯に対する性能劣化が大きくなり製造上好ましくない。一方、fg1/fwの値が３．０以上となると、各群のパワーが弱くなり、レンズ全長が大型化し好ましくない。

本発明の一実施形態によるズームレンズは、レンズ全系を小型化しながら、撮像装置の薄型化を実現するために、前記第２レンズ群の物体側に、正の屈折力を有する第１レンズ群を有し、該第１レンズ群は、物体側から像面側へと順に、負の屈折力を有するレンズと、光路を折り曲げる反射部材と、少なくとも１枚の正の屈折力を有するレンズとを有し、fg1を第１レンズ群の焦点距離として、以下の条件式（８）を満足することが望ましい。
（８）０．３＜fg1/fT＜０．９
条件式（８）は、広角端での全系の焦点距離に対する第１レンズ群の焦点距離を規定するものである。すなわち、fg1/fwの値が０．３以下となると、第１レンズ群の正のパワーが強くなりすぎて、レンズ偏芯に対する性能劣化が大きくなり製造上好ましくない。一方、fg1/fwの値が０．９以上となると、第１レンズ群の正のパワーが弱くなり、レンズ全系の小型化が困難になる。

本発明の一実施形態によるズームレンズは、前記第１レンズ群を構成するレンズの各面のうち、少なくとも１面を非球面によって構成することが望ましい。これにより各種収差の補正を容易に行うことが出来る。特に、反射部材の像側に位置した正レンズに非球面を有することが殊更好ましく、これにより望遠端における球面収差を効果的に補正することができる。

本発明の一実施形態によるズームレンズは、前記第１レンズ群が変倍に際し固定であることが望ましい。このことにより、メカ構造の簡略化並びに小型化が達成されるためである。特に、前記したように第１レンズ群が反射部材を有する場合、第１レンズ群がズーミング中可動であると、ズーミングに際し、入射光軸が入射光軸に垂直な方向に移動することとなり、使用上好ましくない。

本発明の一実施形態によるズームレンズは、第１レンズ群の最も像面側に配される正レンズの像面側の面の曲率半径Ｇｕｎ1Ｒ2と、第２レンズ群の最も物体側に配される負レンズの物体側の曲率半径Ｇ１Ｒ１とが以下の条件式（１２）を満足することが広角端におけるコマ収差、像面湾曲などの収差補正上望ましい。
（１２）｜１／Gun1R2−１／Ｇ１Ｒ１｜＜２．０。

本発明の一実施形態によるズームレンズは、前記第２レンズ群の像面側に、物体側から像面側へと順に配列した、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群と、負の屈折力を有する第５レンズ群とを備え、前記第２レンズ群に加え少なくとも第４レンズ群を移動させることによりズーミングを行うことが望ましい。第５レンズ群を負群にし、最終群の結像倍率を上げることで、前玉の小型化を図り、かつ、フォーカスの可動範囲をより短縮化することで、小型化並びに高変倍化を達成することが可能となる。

本発明の一実施形態によるズームレンズは、前記第３レンズ群が変倍に際し、光軸方向に可動であり、β3wを広角端における第３レンズ群の結像倍率、β3ｔを望遠端における第３レンズ群の結像倍率として、以下の条件式（９）を満足することが望ましい。
（９）-2＜β3w/β3ｔ＜-0.5
変倍作用を第３レンズ群にも分担させることで、更なる高変倍化が可能になる。

上記条件式（９）は、広角端における第３レンズ群の結像倍率と、望遠端における第３レンズ群の結像倍率との比を規定するものである。第３レンズ群の結像倍率が−１倍の等倍を挟むことで、レンズ全系の小型化が達成できる。

本発明の一実施形態によるズームレンズは、前記第２レンズ群の像面側に、物体側から像面側へと順に配列した、正の屈折力を有する第３レンズ群と、負の屈折力を有する第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群とを備え、第２レンズ群に加え少なくとも第４レンズ群を移動させることによりズーミングを行うことが望ましい。

負群である第２レンズ群及び第４レンズ群を可動群とすることで、より小型化に有利な高変倍ズームレンズを達成することが可能となる。

本発明の一実施形態によるズームレンズは、第２レンズ群の像面側に位置する第３レンズ群の最も物体側に正レンズを配置し、第２レンズ群の最も像面側に配される負レンズの像面側の面の曲率半径Ｇ３Ｒ２と、第３レンズ群の最も物体側に配される正レンズの物体側の曲率半径Ｇｕｎ3Ｒ1とが以下の条件式（１３）を満足することが望遠端におけるコマ収差、像面湾曲などの収差補正上望ましい。
（１３）｜１／Ｇ３Ｒ２−１／Gun3R1｜＜１．０。

次に、本発明ズームレンズの具体的な実施形態及び該実施形態に具体的な数値を適用した数値実施例について説明する。

なお、各数値実施例における非球面形状は次の数１式によって定義される。

但し、
ｘ ： レンズ面頂点からの光軸方向の距離
ｙ ： 光軸と垂直な方向の高さ
ｃ ： レンズ頂点での近軸曲率
Ｋ ： コーニック定数
Ａ^ｉ ： 第ｉ次の非球面係数
である。

図１は第１の実施の形態にかかるズームレンズ１のレンズ構成を示す図である。この第１の実施形態にかかるズームレンズ１では、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１、負の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３、正の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４、負の屈折力を有する第５レンズ群ＧＲ５が配列されて成る。第１レンズ群ＧＲ１は、物体側から順に配置した負レンズＧ１、光軸を９０゜折り曲げるための直角プリズムＧ２及び両面に非球面を有する正レンズＧ３で構成される。第２レンズ群ＧＲ２は、物体側から順に配置した、両面に非球面を有する負レンズＧ４、正レンズＧ５及び負レンズＧ６で構成される。第３レンズ群ＧＲ３は、両面に非球面を有する正レンズＧ７で構成される。第４レンズ群ＧＲ４は、物体側に非球面を有する正レンズＧ８と負レンズＧ９との接合レンズで構成される。第５レンズ群ＧＲ５は、物体側から順に配列した、負レンズＧ１０及び正レンズＧ１１で構成される。なお、ＦＬＴは第５レンズ群ＧＲ５と像面ＩＭＧとの間に介挿された光学フィルタである。また、開口絞りＳは第３レンズ群ＧＲ３の像側に配置される。

そして、ズーミングに際して第２レンズ群ＧＲ２、第３レンズ群ＧＲ３及び第４レンズ群ＧＲ４が可動である。図１は広角端でのレンズ位置を示しており、広角端状態から望遠端状態へとレンズ位置状態が変化する際に、第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３と第４レンズ群ＧＲ４とが矢印で示すように移動する。なお、図１において実線矢印はズーミングに際して移動することを示す。

表１に上記第１の実施の形態にかかるズームレンズ１に具体的数値を当て嵌めた数値実施例１における各値を示す。なお、この明細書において、「面Ｎｏ．ｉ」は物体側からｉ番目の面を、「Ｒ」は物体側からｉ番目の面の曲率半径を、「Ｄ」は物体側からｉ番目とｉ＋１番目の面との間の軸上面間隔を、「Ｎｄ」は物体側からｉ番目の面を有する媒質のｄ線での屈折率を、「νｄ」は物体側からｉ番目の面を有する媒質のｄ線でのアッベ数を、それぞれ示す。また、「ＩＮＦＩＮＩＴＹ」は当該面が平面であることを、「ＡＳＰ」は当該面が非球面であることを、それぞれ示す。また、軸上面間隔「Ｄ」のうち可変間隔に関しては「可変」と表示する。

ズームレンズ１において広角端状態から望遠端状態へとレンズ位置状態が変化する際に、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２との間の間隔Ｄ６、第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３との間の間隔Ｄ１２、開口絞りＳと第４レンズ群ＧＲ４との間の間隔Ｄ１６及び第４レンズ群ＧＲ４と第５レンズ群ＧＲ５との間の間隔Ｄ１８が変化する。そこで、表２に数値実施例１におけるこれら可変間隔の広角端（ｆ＝１．０００）、中間焦点位置（ｆ＝２．３７７）及び望遠端（ｆ＝５．６５０）における値を焦点距離ｆ、ＦナンバーＦｎｏ．及び半画角ωと共に示す。

ズームレンズ１において、第１レンズ群ＧＲ１の最も像側の正レンズＧ３の両面（第５面、第６面）、第２レンズ群ＧＲ２の最も物体側の負レンズＧ４の両面（第７面、第８面）、第３レンズ群ＧＲ３を構成する正レンズＧ７の両面（第１３面、第１４面）及び第４レンズ群ＧＲ４の最も物体側の正レンズＧ８の物体側面（第１６面）は非球面で構成されている。そこで、数値実施例１における前記各面の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ^４、Ａ^６、Ａ^８、Ａ^１０をコーニック定数Ｋと共に表３に示す。なお、表３及び以下の非球面係数を示す表において「ｅ−ｉ」は１０を底とする指数表現、すなわち、「１０^−ｉ」を表しており、例えば、「0.26029E-05」は「0.26029×10⁻⁵」を表している。

図２乃至図４に数値実施例１の無限遠合焦状態での各種収差図を示す。すなわち図２に広角端（ｆ＝１．０００）での、図３に広角端と望遠端との中間焦点位置（ｆ＝２．３７７）での、図４に望遠端（ｆ＝５．６５０）での、球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。なお、球面収差において縦軸では開放Ｆ値との割合、横軸ではデフォーカスをとり、実線はｄ線、破線はＣ線、一点鎖線はｇ線での球面収差を表し、非点収差では縦軸が像高、横軸がフォーカスで、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を表す。歪曲収差は縦軸が像高、横軸は％で表す。

図５は第２の実施の形態にかかるズームレンズ２のレンズ構成を示す図である。この第２の実施形態にかかるズームレンズ２では、物体側より順に配置した、正の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１、負の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３、負の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４、正の屈折力を有する第５レンズ群ＧＲ５から成る。第１レンズ群ＧＲ１は、物体側から順に配置した、負レンズＧ１、光軸を９０゜折り曲げるための直角プリズムＧ２、負レンズＧ３及び両面に非球面を有する正レンズＧ４で構成される。第２レンズ群ＧＲ２は、物体側から順に配置した、像面側に非球面を有する負レンズＧ５、正レンズＧ６及び負レンズＧ７で構成される。第３レンズ群ＧＲ３は、物体側から順に配置した、両面に非球面を有する正レンズＧ８及び物体側に非球面を有する正レンズＧ９と負レンズＧ１０との接合レンズで構成される。第４レンズ群ＧＲ４は、負レンズＧ１１で構成される。第５レンズ群ＧＲ５は、物体側から順に配置した、物体側に非球面を有する正レンズとＧ１２及び負レンズＧ１３と正レンズＧ１４との接合レンズで構成される。なお、ＦＬＴは第５レンズ群ＧＲ５と像面ＩＭＧとの間に介挿された光学フィルタである。また、開口絞りＳは第３レンズ群ＧＲ３中の正レンズＧ８と正レンズＧ９との間に位置する。

そして、ズーミングに際して第２レンズ群ＧＲ２と第４レンズ群ＧＲ４とが可動である。図２は広角端でのレンズ位置を示しており、広角端状態から望遠端状態へとレンズ位置状態が変化する際に、第２レンズ群ＧＲ２と第４レンズ群ＧＲ４とが矢印で示すように移動する。なお、図５において実線矢印はズーミングに際して移動することを示し、破線矢印はズーミング中固定であることを示す。

表４に第２の実施の形態２に具体的数値を適用した数値実施例２の諸元の値を示す。

ズームレンズ２において広角端状態から望遠端状態へとレンズ位置状態が変化する際に、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２との間の間隔Ｄ８、第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３との間の間隔Ｄ１４、第３レンズ群ＧＲ３と第４レンズ群ＧＲ４との間の間隔Ｄ２０及び第４レンズ群ＧＲ４と第５レンズ群ＧＲ５との間の間隔Ｄ２２が変化する。そこで、表５に数値実施例２におけるこれら可変間隔の広角端（ｆ＝１．０００）、中間焦点位置（ｆ＝２．６４６）及び望遠端（ｆ＝７．０００）における値を焦点距離ｆ、ＦナンバーＦｎｏ．及び半画角ωと共に示す。

ズームレンズ２において、第１レンズ群ＧＲ１の最も像側の正レンズＧ４の両面（第７面、第８面）、第２レンズ群ＧＲ２の最も物体側の負レンズＧ４の像側の面面（第１０面）、第３レンズ群ＧＲ３の最も物体側の正レンズＧ８の両面（第１５面、第１６面）、第３レンズ群ＧＲ３の接合レンズＧ９／１０の物体側の面（第１８面）及び第５レンズ群ＧＲ５の最も物体側の正レンズＧ１２の物体側面（第２３面）は非球面で構成されている。そこで、数値実施例２における前記各面の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ^４、Ａ^６、Ａ^８、Ａ^１０をコーニック定数Ｋ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各種収差図を示す。すなわち図６に広角端（ｆ＝１．０００）での、図７に広角端と望遠端との中間焦点位置（ｆ＝２．６４６）での、図８に望遠端（ｆ＝７．０００）での、球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。なお、球面収差において縦軸では開放Ｆ値との割合、横軸ではデフォーカスをとり、実線はｄ線、破線はＣ線、一点鎖線はｇ線での球面収差を表し、非点収差では縦軸が像高、横軸がフォーカスで、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を表す。歪曲収差は縦軸が像高、横軸は％で表す。

表７に上記数値実施例１及び数値実施例２の上記各条件式（１）乃至（１２）対応値を示す。

上記各表１乃至７からも明らかなように、上記各数値実施例１及び２に示したズームレンズは、条件式（１）乃至（１２）を満足し、また、各収差図に示すように、広角端、広角端と望遠端との間の中間焦点位置及び望遠端において、各収差ともバランス良く補正されている。

なお、上記各実施の形態で示すズームレンズの各レンズ群は、入射光線を屈折により偏向させる屈折型レンズ（つまり、異なる屈折率を有する媒質同士の界面で偏向が行われるタイプのレンズ）のみで構成されているが、これに限らず、例えば、回折により入射光線を偏向させる回折型レンズ、回折作用と屈折作用との組み合わせで入射光線を偏向させる屈折・回折ハイブリッド型レンズ、入射光線を媒質内の屈折率分布により偏向させる屈折率分布型レンズ等で各レンズ群を構成してもよい。

また、本発明においては、レンズ系を構成するレンズ群のうち、１つ又は複数のレンズ群、あるいは１つのレンズ群の一部を光軸にほぼ垂直な方向にシフトさせることにより、像をシフトさせることも可能であり、カメラのブレを検出する検出系、上記レンズ群をシフトさせる駆動系、検出系の出力に従って駆動系にシフト量を与える制御系と組み合わせるとにより、防振光学系として機能させることが可能である。

図９に本発明撮像装置の実施の形態１０を示す。

撮像装置１０はズームレンズ２０を備え、ズームレンズ２０によって形成した光学像を電気信号に変換する撮像素子３０を有する。なお、撮像素子としては、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)等の光電変換素子を使用したものが適用可能である。上記ズームレンズ２０には本発明にかかるズームレンズを適用することができ、図９では、図１に示した第１の実施の形態にかかるズームレンズ１を第１レンズ群ＧＲ１以外のレンズ群を単レンズに簡略化して示してある。勿論、第１の実施の形態にかかるズームレンズ１だけでなく、第２の実施の形態にかかるズームレンズ２や本明細書で示した実施の形態以外の形態で構成された本発明ズームレンズを使用することができる。

上記撮像素子３０によって形成された電気信号は映像分離回路４０によってフォーカス制御用の信号が制御回路５０に送られ、映像用の信号は映像処理回路へと送られる。映像処理回路へ送られた信号は、その後の処理に適した形態に加工されて、表示装置による表示、記録媒体への記録、通信手段による転送等々種々の処理に供される。

制御回路５０には、例えば、ズームボタンの操作等、外部からの操作信号が入力され、該操作信号に応じて種々の処理が為される。例えば、ズームボタンによるズーミング指令が入力されると、指令に基づく焦点距離状態とすべく、ドライバ回路５１、５２、５３を介して駆動部５１ａ、５２ａ、５３ａを動作させて、第２レンズ群ＧＲ２、第３レンズ群ＧＲ３及び第４レンズ群ＧＲ４を所定の位置へと移動させる。各センサ５１ｂ、５２ｂ、５３ｂによって得られた第２レンズ群ＧＲ２、第３レンズ群ＧＲ３及び第４レンズ群ＧＲ４の位置情報は制御回路５０に入力されて、ドライバ回路５１、５２、５３へ指令信号を出力する際に参照される。また、制御回路５０は上記映像分離回路４０から送られた信号に基づいてフォーカス状態をチェックし、最適なフォーカス状態が得られるように、例えば、第４レンズ群ＧＲ４をドライバ回路５３を介して制御する。 上記した撮像装置１０は、具体的製品としては、各種の形態を採りうる。例えば、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等の各種カメラ、カメラが組み込まれた携帯電話やカメラが組み込まれたＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等々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。

なお、本発明ズームレンズの適用範囲がデジタルカメラにのみ限定されるものではなく、銀塩フィルムを記録媒体とするカメラ等にも適用可能であることは勿論である。

その他、上記した各実施の形態及び各数値実施例において示した各部の具体的な形状や構造並びに数値は、本発明を実施するに際して行う具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、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。

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と共に本発明ズームレンズの第１の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例１の各種収差図を示すものであり、本図は広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示すものである。 中間焦点位置における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示すものである。 望遠端における球面収差、非点収差及び歪曲収差及を示すものである 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と共に本発明ズームレンズの第２の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例２の各種収差図を示すものであり、本図は広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示すものである。 中間焦点位置における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示すものである。 望遠端における球面収差、非点収差及び歪曲収差及を示すものである 本発明撮像装置の実施の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、ＧＲ１…第１レンズ群、ＧＲ２…第２レンズ群、ＧＲ３…第３レンズ群、ＧＲ４…第４レンズ群、ＧＲ５…第５レンズ群、１０…撮像装置、２０…ズームレンズ、３０…撮像素子

Claims (9)

1. 少なくとも４つのレンズ群から成りレンズ群間の間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズであって、
   変倍群である第２レンズ群が物体側より順に少なくとも１面が非球面である負の屈折力を有する第１レンズと、正の屈折力を有する第２レンズと、負の屈折力を有する第３レンズとを有してなり、
   以下の条件式（１）乃至（６）を満足することを特徴とするズームレンズ。
   （１）|1/G1R2-1/G2R1|＜1.0
   （２）|1/G3R1-1/G2R2|＜1.0
   （３）ν1-ν2＞10
   （４）ν3-ν2＞0
   （５）０．７＜｜Sag2/Sag1｜＜１．０
   （６）０．３＜(fT・βW) /(fW・βT)＜０．９
   但し、
   Ｇ１Ｒ２：第２レンズ群中の第１レンズの像側面の曲率半径
   Ｇ２Ｒ１：第２レンズ群中の第２レンズの物体側面の曲率半径
   Ｇ２Ｒ２：第２レンズ群中の第２レンズの像側面の曲率半径
   Ｇ３Ｒ１：第２レンズ群中の第３レンズの物体側面の曲率半径
   ν１：第２レンズ群中の第１レンズのアッベ数
   ν２：第２レンズ群中の第２レンズのアッベ数
   ν３：第２レンズ群中の第３レンズのアッベ数
   Sag1：広角端において軸外光線が第２レンズ群中の第１レンズの非球面を通過する最大高さにおける該非球面を有するレンズ面の近軸曲率半径のサグ量
   Sag2：広角端において軸外光線が第２レンズ群中の第１レンズの非球面を通過する最大高さにおける該非球面形状のサグ量
   fW：広角端におけるレンズ全系の焦点距離
   fT：望遠端におけるレンズ全系の焦点距離
   βW：広角端における第２レンズ群の結像倍率
   βT：望遠端における第２レンズ群の結像倍率
   とする。
2. 以下の条件式（７）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。
   （７）１．０＜Dt/fT＜３．０
   但し、
   Dt：レンズ全系の全長
   とする。
3. 前記第２レンズ群の物体側に、正の屈折力を有する第１レンズ群を有し、該第１レンズ群は、物体側から像面側へと順に、負の屈折力を有するレンズと、光路を折り曲げる反射部材と、少なくとも１枚の正の屈折力を有するレンズとを有し、以下の条件式（８）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。
   （８）０．３＜fg1/fT＜０．９
   但し、
   fg1：第１レンズ群の焦点距離
   とする。
4. 前記第１レンズ群を構成するレンズの各面のうち、少なくとも１面を非球面によって構成する
   ことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
5. 前記第１レンズ群が変倍に際し固定である
   ことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
6. 前記第２レンズ群の像面側に、物体側から像面側へと順に配列した、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群と、負の屈折力を有する第５レンズ群とを備え、前記第２レンズ群に加え少なくとも第４レンズ群を移動させることによりズーミングを行う
   ことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
7. 前記第３レンズ群が変倍に際し、光軸方向に可動であり、以下の条件式（９）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。
   （９）-2＜β3w/β3t＜-0.5
   β3w：広角端における第３レンズ群の結像倍率
   β3ｔ：望遠端における第３レンズ群の結像倍率
   とする。
8. 前記第２レンズ群の像面側に、物体側から像面側へと順に配列した、正の屈折力を有する第３レンズ群と、負の屈折力を有する第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群とを備え、第２レンズ群に加え少なくとも第４レンズ群を移動させることによりズーミングを行う
   ことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
9. ズームレンズと、該ズームレンズにより形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子を有する撮像装置であって、
   前記ズームレンズは、少なくとも４つのレンズ群から成りレンズ群間の間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズであって、変倍群である第２レンズ群が物体側より順に少なくとも１面が非球面である負の屈折力を有する第１レンズと、正の屈折力を有する第２レンズと、負の屈折力を有する第３レンズとを有してなり、以下の条件式（１）乃至（６）を満足することを特徴とする撮像装置。
   （１）|1/G1R2-1/G2R1|＜1.0
   （２）|1/G3R1-1/G2R2|＜1.0
   （３）ν1-ν2＞10
   （４）ν3-ν2＞0
   （５）０．７＜｜Sag2/Sag1｜＜１．０
   （６）０．３＜(fT・βW) /(fW・βT)＜０．９

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