JP2007322669A - ズームレンズおよび撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】充分に小型化された防振機能付きズームレンズを提供する。
【解決手段】ズームレンズは、物体側より順に、正の屈折力を有する第一レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第二レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第三レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第四レンズ群Ｇ４と、を備える。第一レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、正の屈折力を有するレンズ群Ｇｃと、光軸を略９０度に屈曲する屈曲光学系Ｐと、を備えている。また、第三レンズ群Ｇ３は、正の屈折力を持つ固定レンズ群Ｇａと、正の屈折力を持つ可動レンズ群Ｇｂと、から構成される。ズーム動作時には、第二レンズ群Ｇ２および第四レンズ群Ｇ４が光軸に沿って移動する。防振動作時には、第三レンズ群Ｇ３の可動レンズ群Ｇｂが光軸に直交する方向に移動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、スチルカメラやビデオカメラ等に用いられるズームレンズ、および、当該ズームレンズを搭載した撮像装置に関する。

カメラ等を用いて撮影する際に、撮影者側に振動が生じていると撮影画像にぶれ、いわゆる、手ブレが生じる。従来から、この手ブレを吸収し、撮影画像のブレを防止する防振技術が多数提案されている。

例えば、カメラに当該カメラの振動状態を検知する検知手段を設け、該検知手段からの出力信号に応じて、ズームレンズを構成する複数の光学部材の一部を振動による画像ぶれを相殺する方向に移動させることにより画像ぶれを補正し、画像の安定化を図る技術が知られている。

特許文献１には、かかる防振技術に特化したズームレンズが開示されている。特許文献１に記載のズームレンズは、物体側から順に、正、負、正、正の屈折力を持つ四群のレンズ群を備えている。このズームレンズにおいて、第三レンズ群は、第３ａレンズ群、正の屈折力の第３ｂレンズ群から構成されており、第３ｂレンズ群を光軸と垂直方向の成分を持つように移動させて手ブレを吸収する。かかるズームレンズによれば、手ブレを防止でき得る。

また、ズームレンズの小型化を図るために、光軸を略９０度に屈曲させる屈曲光学系を用いることも提案されている。例えば、特許文献２には、物体側から順に、正、負、正、正、負の屈折力をもつ五群のレンズ群からなるズームレンズが開示されている。このズームレンズにおいて、第一レンズ群は光軸を略９０度に折り曲げる反射部材を備えており、第五レンズ群を構成する光学部材の一部を光軸に直交する方向に移動させて手ブレを吸収している。かかるズームレンズによれば、反射部材により光軸が略９０度に折り曲げられているため、ズームレンズの前後幅を短縮できる。

特開２００５−６２２２８号公報 特開２００６−７１９９３号公報

しかしながら、特許文献１に記載のズームレンズは、四群のレンズ群を、一直線上に配設しているため、ズームレンズ全体が大型になりやすく、ひいては、カメラ全体の大型化を招いていた。

また、特許文献２では、反射部材を設けることにより、ある程度の小型化は実現できているものの、当該反射部材を負の屈折力を有するレンズ群の直後に配置している。この場合、反射部材の反射面を比較的大きくすることが必要であった。また、当該反射部材より像面側のレンズ等も大きくすることが必要となった。その結果、ズームレンズおよび当該ズームレンズを搭載した撮像装置を充分に小型化することが困難であった。

換言すれば、従来技術では、充分に小型化された防振機能付きズームレンズ、撮像装置を実現することは困難であった。

そこで、本発明では、充分に小型化された防振機能付きズームレンズ、および、カメラを提供することを目的とする。

本発明のズームレンズは、物体側より順に、正の屈折力を有する第一レンズ群と、負の屈折力を有する第二レンズ群と、正の屈折力を有する第三レンズ群と、正の屈折力を有する第四レンズ群と、を備えたズームレンズであって、第一レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有するレンズ群と、光軸を略９０度に屈曲する屈曲光学系と、を備え、第三レンズ群は、正の屈折力を持つ固定レンズ群と、正の屈折力を持つ可動レンズ群と、からなり、ズーム動作時には、第二レンズ群および第四レンズ群が光軸に沿って移動し、防振動作時には、第三レンズ群の可動レンズ群が光軸に直交する方向に移動することを特徴とする。

好適な態様では、第三レンズ群全体、および、固定レンズ群それぞれの焦点距離を、ｆ３，ｆａとし、固定レンズ群のうち最も可動レンズ群側の面と、可動レンズ群のうち最も固定レンズ群側の面と、の空気間隔をＤａｂとした場合、１．４＜ｆａ／ｆ３＜３．１、０．０１＜Ｄａｂ／ｆ３＜０．１０となる。

他の好適な態様では、可動レンズ群は、単一の正の単レンズから構成される。他の好適な態様では、可動レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を持つ正レンズと、負の屈折力を持つ負レンズと、を接合させた接合レンズのみから構成される。この場合、可動レンズ群の接合レンズを構成する正レンズ、負レンズのアッベ数をそれぞれ、νｂ１，νｂ２とした場合、｜νｂ１−νｂ２｜＞２０となることが望ましい。

他の好適な態様では、固定レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を持つ正レンズと、負の屈折力を持つ負レンズと、を接合させた接合レンズを含む。固定レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を持つ正レンズと、負の屈折力を持つ負レンズと、を接合させた接合レンズのみから構成されることが望ましい。また、固定レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有する正レンズと、正の屈折力を持つ正レンズおよび負の屈折力を持つ負レンズを接合させた接合レンズと、から構成されることも望ましい。これらの場合、固定レンズ群の接合レンズを構成する正レンズ、負レンズのアッベ数をそれぞれ、νａ１，νａ２とした場合、｜νａ１−νａ２｜＞５となることが望ましい。

他の好適な態様では、固定レンズ群は、光軸から周辺へいくに従い光束の収斂作用が弱くなる非球面形状のレンズ面を有する。他の好適な態様では、像面上の最大像高をｄ、全レンズ系の広角端での焦点距離をｆｗとした場合、ｄ／ｆｗ＜０．２２となる。

他の好適な態様では、第三レンズ群は、物体側から、固定レンズ群、可動レンズ群の順に配置される。また、他の好適な態様では、第三レンズ群は、物体側から、可動レンズ群、固定レンズ群の順に配置される。

他の本発明の撮像装置は、上記のズームレンズのいずれかを備えることを特徴とする。

本発明によれば、第三レンズ群の可動レンズ群が光軸に直交する方向に移動することで防振機能が得られ、第一レンズ群に屈曲光学系を設けているためズームレンズ全体の前後幅を短縮できる。さらに、屈曲光学系より物体側には正の屈折力を持つ正レンズ群が配されているため、ズームレンズ全体を小型化できる。つまり、本発明によれば、充分に小型化された防振機能付きズームレンズ、および、カメラが得られる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の基本的な実施形態であるズームレンズの構成を示す図である。このズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第一レンズ群Ｇ１、負の屈折力を有する第二レンズ群Ｇ２、正の屈折力を有する第三レンズ群Ｇ３、正の屈折力を有する第四レンズ群Ｇ４を備えている。また、第二レンズ群Ｇ２と第三レンズ群Ｇ３との間には、入射光量を制限する絞り部材ＩＲが配されている。また、第四レンズ群Ｇ４と結像面ＩＭＧとの間に配されている光学等価部材ＩＦは、色再現に悪影響を及ぼす赤外線を反射させるために赤外線カットコートを施した赤外線反射ガラス、偽解像を抑制するローパスフィルタ、撮像素子の保護ガラスなどから構成される光学部材群である。

物体側から入射した入射光束は、正の屈折力を有する第一レンズ群Ｇ１により収斂された後、負の屈折力を有する第二レンズ群Ｇ２により拡大される。拡大された入射光束は、その後、正の屈折力を有する第三レンズ群Ｇ３および正の屈折力を有する第四レンズ群Ｇ４により収斂され、結像面ＩＭＧで結像される。変倍動作の際には、第二レンズ群Ｇ２が光軸に沿って直線移動するとともに、この第二レンズ群Ｇ２の移動に伴う焦点位置の移動を補正するべく第四レンズ群Ｇ４が光軸に沿って非線形移動する。図１に図示されたレンズ軌跡Ｍ２、Ｍ４は、広角側から望遠側に変倍する際の第二レンズ群Ｇ２および第四レンズ群の移動軌跡を示している。すなわち、広角側から望遠側に変倍する際、第二レンズ群は光軸に沿って物体側から結像面ＩＦＭ側へと直線移動し、第四レンズ群は光軸に沿って物体側が凸となるべく折り返しのある非線形の移動軌跡を描いて移動する。望遠側から広角側に変倍する際は、この逆の移動軌跡を描く。

また、本実施形態では、ズームレンズ全体の前後幅（紙面上下方向の幅）を短縮するために、第一レンズ群Ｇ１に光軸を略９０度に屈曲させる屈曲部材Ｐを設けている。すなわち、本実施形態において、第一レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、正の屈折力を有する正レンズ群Ｇｃと、当該正レンズ群Ｇｃの背後（正レンズ群Ｇｃより結像面側）に配されて光軸を略９０度に屈曲させる屈曲部材Ｐと、を備えている。屈曲部材Ｐで光軸を略９０度に屈曲させることにより、ズームレンズ全体の前後幅を小さくすることができ、ひいては、当該ズームレンズを搭載した撮像装置の前後幅を短縮することができる。

ここで、従来、光路を折り曲げる屈曲部材Ｐを備えるズームレンズでは、屈曲部材Ｐより物体側には負の屈折力を有する負レンズを配置するのが一般的であった。このように構成することで、広角側において広い画角範囲からの光束をレンズへ入射させることができる。しかし、屈曲部材Ｐより物体側に負レンズを配置することで、入射光束が入射瞳径Ｄより発散するため、屈曲部材Ｐや屈曲部材Ｐより像面側に配置されるレンズ群を大きくする必要がある。特に、長い焦点距離となる望遠側でも比較的明るい開放Ｆ値を確保するためには、入射瞳径Ｄをある程度の大きさと必要がある。そのため、屈曲部材Ｐより物体側に負レンズを配置する構成では、屈曲部材や屈曲部材より像面側に配置されるレンズ群を大きくせざるを得えなかった。この場合、ズームレンズの大型化や重量増加を招き、さらに、重量増加に伴うレンズ駆動に要する消費電力の増加など、種々の問題を招く場合があった。

そこで、本実施形態では、屈曲部材Ｐより物体側に正レンズ群Ｇｃを配置する。これにより、望遠側の長い焦点距離においても比較的明るい開放Ｆ値を確保しつつ、屈曲部材Ｐより物体側の光軸長さ（ズームレンズの前後幅）を短くすることができる。

第三レンズ群は、正の屈折力を有する固定レンズ群Ｇａ、および、正の屈折力を有する可動レンズ群Ｇｂに大別される。可動レンズ群Ｇｂは、手ブレ等に起因して生じる像位置の変動を吸収するべく、当該手ブレと同方向に移動し、結像面ＩＭＧに至る像の位置変動を防止する。すなわち、可動レンズ群Ｇｂは、図１において矢印Ｍ３で図示するように、光軸に対して直交する方向に移動するレンズ群である。一方、固定レンズ群Ｇａは、防振動作の際も光軸上において、移動することなく固定されたレンズ群である。なお、図１においては、物体側から、固定レンズ群Ｇａ、可動レンズ群Ｇｂの順に配置した例を図示している。しかし、この固定レンズ群Ｇａおよび可動レンズ群Ｇｂの配置順序は適宜、変更可能である。したがって、当然ながら、物体側に可動レンズ群Ｇｂ、結像面側に固定レンズ群Ｇａを配置してもよい。

ここで、防振動作に用いるレンズ群は、防振動作時における収差の発生が少なく、機構の構造、消費電力の面からも防振動作のための移動量が少ないことが望まれる。そこで、本実施形態では、絞り部材ＩＲに近い第三レンズ群Ｇ３の一部を防振動作に用いている。ただし、第三レンズ群Ｇ３は、第二レンズ群Ｇ２の負の屈折力により拡大された被写体像を、第四レンズ群Ｇ４と協働して収斂して結像させるレンズ群であり、比較的大きな屈折力を有している。かかる大きな屈折力を有する第三レンズ群Ｇ３の一部（可動レンズ群Ｇｂ）を、防振のために光軸からずらすことは、収差の増加を招きやすい。かかる問題を防止するためには、第三レンズ群Ｇ３は、以下の式１、式２で示す条件を満たすように構成されることが望ましい。

１．４＜ｆａ／ｆ３＜３．１・・・式１
０．０１＜Ｄａｂ／ｆ３＜０．１０・・・式２

ここで、ｆａは固定レンズ群Ｇａの焦点距離を、ｆ３は第三レンズ群Ｇ３全体の焦点距離を示している。また、Ｄａｂは、固定レンズ群Ｇａの最も可動レンズＧｂ側の面Ｓａと、可動レンズ群Ｇｂの最も固定レンズ群Ｇａ側の面Ｓｂとの光軸上の面間隔を表している。この式１、２で示した条件を満たすべく第三レンズ群Ｇ３を構成することにより、防振動作時に発生する軸上コマ収差、色収差などの諸収差についても良好に補正可能となる。

ここで、可動レンズ群Ｇｂは、単独で適度な色収差が為されていることが望ましい。さらに、可動レンズ群Ｇｂは防振機構の小型化、低消費電力化のために、出来るだけ少ない枚数のレンズで構成、換言すれば、できるだけ重量が低減された構成であることが望ましい。そのため、可動レンズ群Ｇｂは、正の単レンズ、または、一つの接合レンズから構成されることが望ましい。可動レンズ群Ｇｂが接合レンズから構成される場合、当該接合レンズは、物体側から順に、正レンズ、負レンズを接合させたものであることが望ましい。さらに、その場合、当該接合レンズを構成する正レンズおよび負レンズのアッベ数をそれぞれνｂ１、νｂ２とした場合、次の式３で示す条件を満たすことが望ましい。

｜νｂ１−νｂ２｜＞２０・・・・式３

一方、防振動作の際に、光軸上で固定される固定レンズ群Ｇａは、物体側から順に、正レンズ、負レンズの順に接合された接合レンズを含むことが望ましい。これは、望遠ズームレンズ系において問題となる軸上色収差を良好に補正しながら小型化を実現するためである。そして、色収差を良好に補正するために、固定レンズ群Ｇａの接合レンズは、次の式４で示される条件を満たすことが望ましい。

｜νａ１−νａ２｜＞５・・・式４

ここで、νａ１は接合レンズを構成する正レンズのアッベ数を、νａ２は接合レンズを構成する負レンズのアッベ数をそれぞれ示している。

さらに、固定レンズ群Ｇａを、式４の条件を満たす接合レンズのみで構成してもよい。この場合、レンズ枚数が低減され、より小型、安価なズームレンズを実現できる。

また、別の望ましい形態としては、固定レンズ群Ｇａに、光軸から周辺へいくに従い光束を収斂する作用が弱くなるような非球面形状のレンズ面を設けてもよい。かかる非球面形状のレンズ面を固定レンズ群Ｇａに設けることにより、防振動作のために可動レンズ群Ｇｂを移動させたとしても、球面収差、コマ収差等を良好に補正することができる。

さらに、ズームレンズは、無限遠合焦時に有効となる最大半画角ωが略１２．５°以下の範囲で可変することが望ましい。一般に、像面の有効像円径（像面上の最大高さ）をｄ、焦点距離をｆとするとき、半画角ω、有効像円径ｄ、焦点距離ｆの間には、次式で示す関係が成立することが知られている。

ｄ＝ｆ×ｔａｎ（ω）

ここで、ズームレンズを構成する全レンズ系の広角端での焦点距離をｆｗとしたとき、本実施形態のズームレンズは、次の式７で示す条件を満たすことが望ましいといえる。

ｄ／ｆｗ＜ｔａｎ（１２．５°）
ｔａｎ（１２．５°）≒０．２２
ｄ／ｆｗ＜０．２２・・・式５

以上の説明から明らかなように、本実施形態によれば、第三レンズ群Ｇ３の一部を光軸に直交する方向に移動させて防振動作を行っている。そのため、良好な光学特性を維持しつつ、防振機能を備えたズームレンズを実現できる。また、光軸を略９０度に屈曲させる屈曲部材と、当該屈曲部材より物体側に配されて正の屈折力を有する正レンズ群と、を設けることにより、比較的明るい開放Ｆ値を維持しつつ、小型、かつ、良好な光学特性のズームレンズを実現できる。

次に、このズームレンズを搭載した撮像装置の構成について簡単に説明する。図４２は、このズームレンズを搭載したデジタルカメラ１０の概略構成を示す図である。

このデジタルカメラ１０は、既述した四群のレンズ群からなるズームレンズ１２と、当該ズームレンズ１２によって導かれた被写体像を電気信号に変換する撮像素子１４と、を備えている。撮像素子１４は、電気信号に変換された被写体像を、画像信号として信号処理部１６に出力する。

信号処理部１６は、入力された画像信号に対して所定の信号処理、例えば、Ａ／Ｄ変換や、ノイズ除去、画素加算などの処理を施し、画像データとして画像処理部１８に出力する。画像処理部１８は、必要に応じて、入力された画像データに各種画像処理、例えば、γ補正処理や、ホワイトバランス処理、ＪＰＥＧ圧縮処理などを施す。画像処理後の画像データは、ＬＣＤ２０に表示されるほか、ユーザの指示に応じて、メモリカード２２に記憶される。

振動センサ２４は、手ブレ等に起因するカメラ全体の振動量を検出するセンサであり、その検出結果は、制御部２６に出力される。制御部２６は、振動センサ２４での検出結果に応じて、防振動作の有無、および、防振動作時における第三レンズ群の駆動量等を算出する。算出された防振動作に関する各種パラメータは、レンズ駆動制御部２８に出力される。レンズ駆動制御部２８は、結像動作や変倍動作、防振動作が必要なときに、ズームレンズに搭載されたレンズ移動機構に対して駆動信号を出力し、レンズ群の移動を指示する。

このとき、本実施形態のズームレンズによれば、防振時も含めて諸収差を良好に補正することができるので、好適に結像された被写体像を得ることができる。

次に、このズームレンズの具体的な実施例について説明する。

（第一実施例）
図２は、第一実施例にかかるズームレンズの構成を示す図である。このズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第一レンズ群Ｇ１、負の屈折力を有する第二レンズ群Ｇ２、正の屈折力を有する第三レンズ群Ｇ３、正の屈折力を有する第四レンズ群Ｇ４を備えている。また、第二レンズ群Ｇ２と第三レンズ群Ｇ３との間には、入射光量を調節する絞り部材ＩＲが設けられている。さらに、第四レンズ群Ｇ４と結像面ＩＭＧとの間には、赤外線反射ガラス、ローパスフィルタ、保護ガラスなどから構成される光学等価部材ＩＦが設けられている。

第一レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、正の屈折力を有する正レンズ群Ｇｃと、光軸を略９０度に屈曲させる屈曲部材Ｌ３と、から構成される。正レンズ群Ｇｃは、物体側から順に、負メニスカスレンズＬ１と両凸レンズＬ２とを接合させた接合レンズである。屈曲部材Ｌ３は、三角プリズムである。

第二レンズ群Ｇ２は、物体側より順に、両凹レンズＬ４、および、両凹レンズＬ５と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ６の接合レンズ、から構成されており、全体として負の屈折力を持つ。変倍動作の際、この第二レンズ群Ｇ２は、光軸に沿って直線移動する。

第三群レンズ群Ｇ３は、物体側より順に、正の屈折力を持つ固定レンズ群Ｇａ、正の屈折力を持つ可動レンズ群Ｇｂ、から構成されている。固定レンズ群Ｇａは、物体側から順に、両凸レンズＬ７、および、両凸レンズＬ８と両凹レンズＬ９の接合レンズ、から構成されている。可動レンズ群Ｇｂは、単一の両凸レンズＬ１０から構成されている。この可動レンズ群Ｇｂは、光軸に直交する方向に移動することにより、手ブレ等に起因する像の位置変位を補正する防振機能を担っている。

第四群レンズ群Ｇ４は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１１から構成されており、全体として正の屈折力を持つ。変倍動作の際、この第四レンズ群は、光軸に沿って非線形移動することで、第二レンズ群の移動に伴う焦点位置の変動を補正する。

表１に、第一実施例のズームレンズにおける焦点距離ｆ、開放Ｆ値Ｆｎｏ、半画角ωの具体的数値を示す。また、表２に第一実施例のズームレンズを構成する各レンズの数値を示す。

ここで、本実施例では、球面収差、コマ収差等を良好に補正可能とするために、固定レンズ群のうち最も物体側の面Ｓ１１を、光軸から周辺にいくにしたがい光束を収斂する作用が弱くなるような非球面形状としている。この非球面形状は、各非球面の頂点からの光軸方向の距離をｘ、光軸と垂直方向の距離をｙ、近軸曲率半径をＲ、非球面係数をｋ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄをとしたとき、以下の式６で表される。また、面Ｓ１１の非球面係数ｋ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの具体的な数値を表３に示す。

さらに、表４は、変倍動作によって可変する面間隔Ｄ５，Ｄ１０，Ｄ１７及びＤ１９の短焦点距離端、中焦点距離及び長焦点距離端における各値を示す表である。

さらに、表５において、条件式１〜５で示されるパラメータの第一実施例における具体的数値を示す。

表５から明らかなように本実施例では、条件式１、２、４、５を満たすことが分かる。なお、第一実施例では、可動レンズ群Ｇｂは単レンズであるため、当然ながら、条件式３の具体的数値は算出されない。

次に、この第一実施例のズームレンズの光学特性について説明する。図３〜図５は、第一実施例に係るズームレンズの短焦点距離端における諸収差図である。図３は、左側から順に、球面収差図、非点収差図、歪曲収差図である。球面収差図において、実線はｄ線、破線はＦ線、一点鎖線はＣ線での球面収差をそれぞれ示している。また、非点収差図において、実線はサジタル像面における値、破線はタンジェンシャル像面における値を示している。図４は横収差図であり、図５は０．５度手ブレ補正時の横収差図である。図４、図５において、実線はｄ線における値、破線はＦ線における値を示している。さらに、図３〜図５において、Ｙは、像高を示す。

図６〜図８は、第一実施例に係るズームレンズの中焦点距離における諸収差図である。図６〜図８の各図が表す内容は、図３〜５と同様である。すなわち、図６は、左側から順に球面収差図、非点収差図、歪曲収差図であり、図７は横収差図であり、図８は０．５度手ブレ補正時の横収差図である。さらに、図９〜図１１は、第一実施例に係るズームレンズの長焦点距離端における諸収差図である。図９〜図１１の各図が表す内容は、図３〜５、および、図６〜図８と同様である。

図３〜図１１から明らかなように第一実施例によれば、防振時も含めて諸収差が良好に補正され、優れた光学特性を有していることが分かる。

（第二実施例）
図１２は、第二実施例にかかるズームレンズの構成を示す図である。このズームレンズも、第一実施例と同様に、物体側から順に、正の屈折力を有する第一レンズ群Ｇ１、負の屈折力を有する第二レンズ群Ｇ２、正の屈折力を有する第三レンズ群Ｇ３、正の屈折力を有する第四レンズ群Ｇ４を備えている。また、第二レンズ群Ｇ２と第三レンズ群Ｇ３との間には入射光量を調節する絞り部材ＩＲが、第四レンズ群Ｇ４と結像面ＩＭＧとの間には光学等価部材ＩＦが設けられている。

第一レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、正の屈折力を有する正レンズ群Ｇｃと、光軸を略９０度に屈曲させる屈曲部材Ｌ３と、から構成される。正レンズ群Ｇｃは、物体側から順に、負メニスカスレンズＬ１と両凸レンズＬ２とを接合させた接合レンズである。屈曲部材Ｌ３は、三角プリズムである。

第二レンズ群Ｇ２は、物体側より順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４と、両凹レンズＬ５および物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ６の接合レンズと、から構成されており、全体として負の屈折力を持つ。

第三群レンズ群Ｇ３は、正の屈折力を持つ固定レンズ群Ｇａ、正の屈折力を持つ可動レンズ群Ｇｂ、から構成されている。固定レンズ群Ｇａは、物体側から順に、両凸レンズＬ７と両凹レンズＬ８の接合レンズから構成されている。可動レンズ群Ｇｂは、単一の両凸レンズＬ９から構成されている。可動レンズ群Ｇｂは、光軸に直交する方向に移動することにより、手ブレ等に起因する像の位置変位を補正する防振機能を担っている。

第四群レンズ群Ｇ４は、物体側より順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１０から構成されており、全体として正の屈折力を持つ。

表６は、第二実施例のズームレンズにおける焦点距離ｆ、開放Ｆ値Ｆｎｏ、半画角ωの具体的数値を示す表である。また、表７は、第二実施例のズームレンズを構成する各レンズの数値を示す表である。

第二実施例では、球面収差、コマ収差等の良好な補正を可能とするために、固定レンズ群Ｇａの最も物体側の面Ｓ１１を、光軸から周辺にいくにしたがい光束を収斂する作用が弱くなるような非球面形状としている。また、固定レンズ群Ｇａの最も像面側の面Ｓ１３も非球面形状としている。これらの非球面形状は、既述の式６で表され、非球面係数ｋ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの具体的な数値は表８に示すとおりである。

さらに、第二実施例では、変倍動作により面間隔Ｄ５，Ｄ１０，Ｄ１５及びＤ１７の値が可変となっている。この面間隔Ｄ５，Ｄ１０，Ｄ１５及びＤ１７の短焦点距離端、中焦点距離及び長焦点距離端における各値を表９に示す。

さらに、表１０に、第二実施例における条件式１〜５で示されるパラメータの具体的数値を示す。

表５から明らかなように本実施例においては、条件式１，２，４，５を満たすことが分かる。なお、第二実施例では、可動レンズ群Ｇｂは単レンズから構成されているため、当然ながら、可動レンズ群Ｇｂを接合レンズで構成した場合の条件式３の具体的数値は算出されない。

次に、第二実施例の光学性能について説明する。図１３〜図１５は、第二実施例に係るズームレンズの短焦点距離端における諸収差図である。図１３〜図１５の各図が表す内容は、図３〜５とほぼ同様である。すなわち、図１３は、左側から順に球面収差図、非点収差図、歪曲収差図である。また、図１４は横収差図であり、図１５は０．５度手ブレ補正時の横収差図である。

同様に、図１６〜図１８は、第二実施例に係るズームレンズの中焦点距離における諸収差図である。図１６〜図１８の各図が表す内容は、図１３〜１５と同様である。さらに、図１９〜図２１は、第二実施例に係るズームレンズの長焦点距離端における諸収差図である。図１９〜図２１の各図が表す内容は、図１３〜１５、および、図１６〜図１８と同様である。

図１３〜図２１から明らかなように第二実施例によれば、防振時も含めて諸収差が良好に補正され、優れた光学特性が得られることが分かる。

（第三実施例）
図２２は、第三実施例にかかるズームレンズの構成を示す図である。このズームレンズも、第一、第二実施例と同様に、物体側から順に、正の屈折力を有する第一レンズ群Ｇ１、負の屈折力を有する第二レンズ群Ｇ２、正の屈折力を有する第三レンズ群Ｇ３、正の屈折力を有する第四レンズ群Ｇ４を備えている。また、第二レンズ群Ｇ２と第三レンズ群Ｇ３との間には入射光量を調節する絞り部材ＩＲが、第四レンズ群Ｇ４と結像面ＩＭＧとの間には光学等価部材ＩＦが設けられている。

第一レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、正の屈折力を有する正レンズ群Ｇｃと、光軸を略９０度に屈曲させる屈曲部材Ｌ３と、から構成される。正レンズ群Ｇｃは、物体側から順に、負メニスカスレンズＬ１と両凸レンズＬ２とを接合させた接合レンズであり、屈曲部材Ｌ３は三角プリズムである。

第二レンズ群Ｇ２は、物体側より順に、両凹レンズＬ４と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ５および両凹レンズＬ６の接合レンズと、から構成されており、全体として負の屈折力を持つ。

第三群レンズ群Ｇ３は、正の屈折力を持つ固定レンズ群Ｇａ、正の屈折力を持つ可動レンズ群Ｇｂ、から構成されている。固定レンズ群Ｇａは、物体側から順に、両凸レンズＬ７と両凹レンズＬ８の接合レンズから構成されている。

また、可動レンズ群Ｇｂは、一つの接合レンズから構成されており、この接合レンズは物体側から順に、両凸レンズＬ９と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１０とを接合したものである。この可動レンズ群は、光軸に直交する方向に移動することにより、手ブレ等に起因する像の位置変位を補正する防振機能を担っている。

第四群レンズ群Ｇ４は、物体側より順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１１から構成されており、全体として正の屈折力を持つ。

表１１は、第三実施例のズームレンズにおける焦点距離ｆ、開放Ｆ値Ｆｎｏ、半画角ωの具体的数値を示す表である。また、表１２は、第三実施例のズームレンズを構成する各レンズの数値を示す表である。

第三実施例では、球面収差、コマ収差等の良好な補正を可能とするために、固定レンズ群Ｇａの最も物体側の面Ｓ１１、および、固定レンズ群Ｇａの最も像面側の面Ｓ１３を光軸から周辺にいくにしたがい光束を収斂する作用が弱くなるような非球面形状としている。これらの非球面形状は、既述の式６で表され、非球面係数ｋ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの具体的な数値は表１４に示すとおりである。

さらに、第三実施例では、変倍動作により面間隔Ｄ５，Ｄ１０，Ｄ１６及びＤ１８の値が可変となっている。この面間隔Ｄ５，Ｄ１０，Ｄ１６及びＤ１８の短焦点距離端、中焦点距離及び長焦点距離端における各値を表１４に示す。

さらに、表１５に、第二実施例における条件式１〜５の具体的数値を示す。

表５から明らかなように本実施例においては、条件式１〜５を満たすことが分かる。

次に、第三実施例の光学性能について説明する。図２３〜図２５は、第三実施例に係るズームレンズの短焦点距離端における諸収差図である。図２３〜図２５の各図が表す内容は、図３〜５とほぼ同様である。すなわち、図２３は、左側から順に球面収差図、非点収差図、歪曲収差図である。また、図２４は横収差図であり、図２５は０．５度手ブレ補正時の横収差図である。

同様に、図２６〜図２８は、第三実施例に係るズームレンズの中焦点距離における諸収差図である。図２６〜図２８の各図が表す内容は、図２３〜２５と同様である。さらに、図２９〜図３１は、第三実施例に係るズームレンズの長焦点距離端における諸収差図である。図２９〜図３１の各図が表す内容は、図２３〜２５、および、図２６〜図２８と同様である。

図２３〜図３１から明らかなように第三実施例によれば、防振時も含めて諸収差が良好に補正され、優れた光学特性が得られることが分かる。

（第四実施例）
図３２は、第四実施例にかかるズームレンズの構成を示す図である。このズームレンズも、第一〜三実施例と同様に、物体側から順に、正の屈折力を有する第一レンズ群Ｇ１、負の屈折力を有する第二レンズ群Ｇ２、正の屈折力を有する第三レンズ群Ｇ３、正の屈折力を有する第四レンズ群Ｇ４を備えている。また、第二レンズ群Ｇ２と第三レンズ群Ｇ３との間には入射光量を調節する絞り部材ＩＲが、第四レンズ群Ｇ４と結像面ＩＭＧとの間には光学等価部材ＩＲが設けられている。

第一レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、正の屈折力を有する正レンズ群Ｇｃと、光軸を略９０度に屈曲させる屈曲部材Ｌ３と、から構成される。正レンズ群Ｇｃは、物体側から順に、負メニスカスレンズＬ１と両凸レンズＬ２とを接合させた接合レンズであり、屈曲部材Ｌ３は三角プリズムである。

第二レンズ群Ｇ２は、物体側より順に、両凹レンズＬ４と、両凹レンズＬ５および物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ６の接合レンズと、から構成されており、全体として負の屈折力を持つ。

第三群レンズ群Ｇ３は、正の屈折力を持つ固定レンズ群Ｇａ、正の屈折力を持つ可動レンズ群Ｇｂ、から構成されている。固定レンズ群Ｇａは、物体側から順に、両凸レンズＬ７と両凹レンズＬ８の接合レンズから構成されている。

また、可動レンズ群Ｇｂは、一つの接合レンズから構成されており、この接合レンズは物体側から順に、両凸レンズＬ９と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１０とを接合したものである。この可動レンズ群Ｇｂは、光軸に直交する方向に移動することにより、手ブレ等に起因する像の位置変位を補正する防振機能を担っている。

第四群レンズ群Ｇ４は、物体側より順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１１から構成されており、全体として正の屈折力を持つ。

表１６は、第四実施例のズームレンズにおける焦点距離ｆ、開放Ｆ値Ｆｎｏ、半画角ωの具体的数値を示す表である。また、表１７は、第四実施例のズームレンズを構成する各レンズの数値を示す表である。

第四実施例では、球面収差、コマ収差等の良好な補正を可能とするために、固定レンズ群の最も物体側の面Ｓ１１を、光軸から周辺にいくにしたがい光束を収斂する作用が弱くなるような非球面形状としている。この非球面形状は、既述の式６で表され、非球面係数ｋ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの具体的な数値は表１８に示すとおりである。

さらに、第四実施例では、変倍動作により面間隔Ｄ５，Ｄ１０，Ｄ１６及びＤ１８の値が可変となっている。この面間隔Ｄ５，Ｄ１０，Ｄ１６及びＤ１８の短焦点距離端、中焦点距離及び長焦点距離端における各値を表１９に示す。

さらに、表２０に、第四実施例における条件式１〜５の具体的数値を示す。

表２０から明らかなように本実施例においては、条件式１〜５を満たすことが分かる。

次に、第四実施例の光学性能について説明する。図３３〜図３５は、第四実施例に係るズームレンズの短焦点距離端における諸収差図である。図３３〜図３５の各図が表す内容は、図３〜５とほぼ同様である。すなわち、図３３は、左側から順に球面収差図、非点収差図、歪曲収差図である。また、図３４は横収差図であり、図３５は０．５度手ブレ補正時の横収差図である。

同様に、図３６〜図３８は、第四実施例に係るズームレンズの中焦点距離における諸収差図である。図３６〜図３８の各図が表す内容は、図３３〜３５と同様である。さらに、図３９〜図４１は、第四実施例に係るズームレンズの長焦点距離端における諸収差図である。図３９〜図４１の各図が表す内容は、図３３〜３５、および、図３６〜図３８と同様である。

図３３〜図４１から明らかなように第四実施例によれば、防振時も含めて諸収差が良好に補正され、優れた光学特性が得られることが分かる。

本発明の基本的な実施形態であるズームレンズの構成を示す図である。 第一実施例に係るズームレンズの構成を示す図である。 第一実施例のズームレンズの短焦点距離端における諸収差図である。 第一実施例のズームレンズの短焦点距離端における横収差図である。 第一実施例のズームレンズの短焦点距離端における手ぶれ補正時の横収差図である。 第一実施例のズームレンズの中焦点距離における諸収差図である。 第一実施例のズームレンズの中焦点距離における横収差図である。 第一実施例のズームレンズの中焦点距離における手ぶれ補正時の横収差図である。 第一実施例のズームレンズの長焦点距離端における諸収差図である。 第一実施例のズームレンズの長焦点距離端における横収差図である。 第一実施例のズームレンズの長焦点距離端における手ぶれ補正時の横収差図である。 第二実施例に係るズームレンズの構成を示す図である。 第二実施例のズームレンズの短焦点距離端における諸収差図である。 第二実施例のズームレンズの短焦点距離端における横収差図である。 第二実施例のズームレンズの短焦点距離端における手ぶれ補正時の横収差図である。 第二実施例のズームレンズの中焦点距離における諸収差図である。 第二実施例のズームレンズの中焦点距離における横収差図である。 第二実施例のズームレンズの中焦点距離における手ぶれ補正時の横収差図である。 第二実施例のズームレンズの長焦点距離端における諸収差図である。 第二実施例のズームレンズの長焦点距離端における横収差図である。 第二実施例のズームレンズの長焦点距離端における手ぶれ補正時の横収差図である。 第三実施例に係るズームレンズの構成を示す図である。 第三実施例のズームレンズの短焦点距離端における諸収差図である。 第三実施例のズームレンズの短焦点距離端における横収差図である。 第三実施例のズームレンズの短焦点距離端における手ぶれ補正時の横収差図である。 第三実施例のズームレンズの中焦点距離における諸収差図である。 第三実施例のズームレンズの中焦点距離における横収差図である。 第三実施例のズームレンズの中焦点距離における手ぶれ補正時の横収差図である。 第三実施例のズームレンズの長焦点距離端における諸収差図である。 第三実施例のズームレンズの長焦点距離端における横収差図である。 第三実施例のズームレンズの長焦点距離端における手ぶれ補正時の横収差図である。 第四実施例に係るズームレンズの構成を示す図である。 第四実施例のズームレンズの短焦点距離端における諸収差図である。 第四実施例のズームレンズの短焦点距離端における横収差図である。 第四実施例のズームレンズの短焦点距離端における手ぶれ補正時の横収差図である。 第四実施例のズームレンズの中焦点距離における諸収差図である。 第四実施例のズームレンズの中焦点距離における横収差図である。 第四実施例のズームレンズの中焦点距離における手ぶれ補正時の横収差図である。 第四実施例のズームレンズの長焦点距離端における諸収差図である。 第四実施例のズームレンズの長焦点距離端における横収差図である。 第四実施例のズームレンズの長焦点距離端における手ぶれ補正時の横収差図である。 ズームレンズを搭載した撮像装置の概略構成を示す図である。

符号の説明

Ｇ１ 第一レンズ群、Ｇ２ 第二レンズ群、Ｇ３ 第三レンズ群、Ｇ４ 第四レンズ群、Ｇａ 固定レンズ群、Ｇｂ可動レンズ群、１０ デジタルカメラ、１２ ズームレンズ、１４ 撮像素子、２４ 振動センサ。

Claims (14)

1. 物体側より順に、正の屈折力を有する第一レンズ群と、負の屈折力を有する第二レンズ群と、正の屈折力を有する第三レンズ群と、正の屈折力を有する第四レンズ群と、を備えたズームレンズであって、
   第一レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有するレンズ群と、光軸を略９０度に屈曲する屈曲光学系と、を備え、
   第三レンズ群は、正の屈折力を持つ固定レンズ群と、正の屈折力を持つ可動レンズ群と、からなり、
   ズーム動作時には、第二レンズ群および第四レンズ群が光軸に沿って移動し、
   防振動作時には、第三レンズ群の可動レンズ群が光軸に直交する方向に移動することを特徴とするズームレンズ。
2. 請求項１に記載のズームレンズであって、
   第三レンズ群全体、および、固定レンズ群それぞれの焦点距離を、ｆ３，ｆａとし、
   固定レンズ群のうち最も可動レンズ群側の面と、可動レンズ群のうち最も固定レンズ群側の面と、の空気間隔をＤａｂとした場合、
   １．４＜ｆａ／ｆ３＜３．１
   ０．０１＜Ｄａｂ／ｆ３＜０．１０
   となることを特徴とするズームレンズ。
3. 請求項１または２に記載のズームレンズであって、
   可動レンズ群は、単一の正の単レンズから構成されることを特徴とするズームレンズ。
4. 請求項１または２に記載のズームレンズであって、
   可動レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を持つ正レンズと、負の屈折力を持つ負レンズと、を接合させた接合レンズのみから構成されることを特徴とするズームレンズ。
5. 請求項４に記載のズームレンズであって、
   可動レンズ群の接合レンズを構成する正レンズ、負レンズのアッベ数をそれぞれ、νｂ１，νｂ２とした場合、
   ｜νｂ１−νｂ２｜＞２０
   となることを特徴とするズームレンズ。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載のズームレンズであって、
   固定レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を持つ正レンズと、負の屈折力を持つ負レンズと、を接合させた接合レンズを含むことを特徴とするズームレンズ。
7. 請求項６に記載のズームレンズであって、
   固定レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を持つ正レンズと、負の屈折力を持つ負レンズと、を接合させた接合レンズのみから構成されることを特徴とするズームレンズ。
8. 請求項６に記載のズームレンズであって、
   固定レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有する正レンズと、正の屈折力を持つ正レンズおよび負の屈折力を持つ負レンズを接合させた接合レンズと、から構成されることを特徴とするズームレンズ。
9. 請求項６から８のいずれか１項に記載のズームレンズであって、
   固定レンズ群の接合レンズを構成する正レンズ、負レンズのアッベ数をそれぞれ、νａ１，νａ２とした場合、
   ｜νａ１−νａ２｜＞５
   となることを特徴とするズームレンズ。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載のズームレンズであって、
    固定レンズ群は、光軸から周辺へいくに従い光束の収斂作用が弱くなる非球面形状のレンズ面を有することを特徴とするズームレンズ。
11. 請求項１から１０のいずれか１項に記載のズームレンズであって、
    像面上の最大像高をｄ、全レンズ系の広角端での焦点距離をｆｗとした場合、
    ｄ／ｆｗ＜０．２２
    となることを特徴とするズームレンズ。
12. 請求項１から１１のいずれか１項に記載のズームレンズであって、
    第三レンズ群は、物体側から、固定レンズ群、可動レンズ群の順に配置されることを特徴とするズームレンズ。
13. 請求項１から１１のいずれか１項に記載のズームレンズであって、
    第三レンズ群は、物体側から、可動レンズ群、固定レンズ群の順に配置されることを特徴とするズームレンズ。
14. 請求項１から１３のいずれか１項に記載のズームレンズを備えることを特徴とする撮像装置。

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