JP2009223008A5

JP2009223008A5 -

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Publication number: JP2009223008A5
Application number: JP2008067546A
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Filing date: 2008-03-17
Publication date: 2011-05-06
Anticipated expiration: 2028-03-17

Description

ズームレンズ及びそれを有する撮像装置

本発明はズームレンズ及びそれを有する撮像装置に関し、例えばビデオカメラや電子スチルカメラ、放送用カメラ、監視カメラ等のように固体撮像素子を用いた撮像装置、或いは銀塩フィルムを用いたカメラ等の撮像装置に好適なものである。

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、放送用カメラ、監視カメラ、そして銀塩フィルムを用いたカメラ等の撮像装置は高機能化され、又装置全体が小型化されている。

そしてそれに用いる撮影光学系としてレンズ全長が短く、コンパクト（小型）で高ズーム比（高変倍比）で、しかも高解像力のズームレンズであることが要求されている。

これらの要求に応えるズームレンズとして、物体側に正の屈折力のレンズ群を配置したポジティブリード型のズームレンズが知られている。

ポジティブリード型のズームレンズとして、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、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群からなる４群ズームレンズが知られている。

この４群ズームレンズにおいて、第１レンズ群を１枚のレンズより構成した簡易な構成のズームレンズが知られている（特許文献１、２）。

又、この４群ズームレンズにおいて第１レンズ群を１枚の負レンズと１枚の正レンズより構成した簡易な構成のズームレンズが知られている（特許文献３）。

又、この４群ズームレンズにおいて、第１レンズ群を負レンズと正レンズとを接合した接合レンズとし、更に第２レンズ群を３枚の負レンズと１枚の正レンズで構成した４群ズームレンズが知られている（特許文献４、５）。

又、４群ズームレンズにおいてズームレンズが振動したときの画像ブレを補正するために第３レンズ群を光軸と垂直方向（直交方向）の成分を持つように移動して、撮影画像のブレを補正することが知られている（特許文献６）。
特開２００１−０４２２１５号公報特開２００４−１９９０００号公報特開２００６−２３５０６２号公報特開２００６−３０８６４９号公報特開２０００−３４７１０２号公報特開２００６−１８９６２７号公報

一般に所定のズーム比を確保しつつズームレンズ全体を小型にするためには、ズームレンズを構成する各レンズ群の屈折力を強めつつ、レンズ枚数を削減すれば良い。

しかしながら、このようなズームレンズは、各レンズ面の屈折力の増加に伴いレンズ肉厚が増すと同時に諸収差の補正が困難になってくる。

前述した４群ズームレンズにおいて、高ズーム比とレンズ系全体の小型化を図りつつ、良好な光学性能を得るには、各レンズ群の屈折力やレンズ構成、そして各レンズ群のズーミングに伴う移動条件を適切に設定することが重要となる。

特にズーミングに伴う各レンズ群の移動条件、そして第１、第２レンズ群の屈折力（焦点距離の逆数）とレンズ構成等を適切に設定することが重要となってくる。

これらの構成を適切に設定しないと、前玉径の小型化を図り、かつ高ズーム比を確保しつつ、全ズーム範囲で高い光学性能を得るのが大変困難になってくる。

本発明は高ズーム比で前玉径が小型であり、かつ全ズーム範囲にわたり高い光学性能が得られる小型のズームレンズ及びそれを有する撮像装置の提供を目的とする。

本発明のズームレンズは、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、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群より構成され、
広角端に比べ望遠端において、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が広く、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が狭く、広角端における前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の間隔と望遠端における前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔とが互いに異なるズームレンズにおいて、
前記第１レンズ群は１枚の正レンズと、１枚の負レンズから構成され、
前記第２レンズ群は３枚の負レンズと、１枚の正レンズから構成されており、
広角端における全系の焦点距離をｆｗ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき
８．０＜ｆ１／ｆｗ＜１３．０
１．０＜｜ｆ２｜／ｆｗ＜１．７
なる条件を満足することを特徴としている。

本発明によれば、高ズーム比で前玉径が小型であり、かつ全ズーム範囲にわたり高い光学性能が得られる小型のズームレンズが得られる。

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例について説明する。

本発明のズームレンズは、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、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群より構成されている。そしてズーミングに際して、各レンズ群の間隔（第１レンズ群と第２レンズ群との間隔、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔、そして第３レンズ群と第４レンズ群との間隔）を変化させている。

このうち第１レンズ群は広角端から望遠端へのズーミングに際し、像側へ移動した後に物体側へ広角端に比べ望遠端において物体側に位置するようにしている。

本実施例においては、第１、第２、第３、第４レンズ群全てをズーミングに際して移動させているがその限りでは無く、例えば第１、第２、第３レンズ群のみを移動させても良いし、第２、第３、第４レンズ群のみを移動させても良い。又、第１、第２、第４レンズ群のみを移動させても良い。

図１は本発明の実施例１のズームレンズのレンズ断面図である。図２、図３、図４はそれぞれ実施例１のズームレンズの広角端（短焦点距離端）、中間のズーム位置、望遠端（長焦点距離端）における収差図である。

図５は本発明の実施例２のズームレンズのレンズ断面図である。図６、図７、図８はそれぞれ実施例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。

図９は本発明の実施例３のズームレンズのレンズ断面図である。図１０、図１１、図１２はそれぞれ実施例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。

図１３は本発明の実施例４のズームレンズのレンズ断面図である。図１４、図１５、図１６はそれぞれ実施例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。

図１７は本発明のズームレンズを備えるカメラ（撮像装置）の要部概略図である、各実施例のズームレンズはビデオカメラやデジタルカメラそして銀塩フィルムカメラ等の撮像装置に用いられる撮影レンズ系である。

レンズ断面図において（Ａ）は広角端、（Ｂ）は中間のズーム位置、（Ｃ）は望遠端を示している。

レンズ断面図において、左方が物体側（前方）で、右方が像側（後方）である。レンズ断面図において、ｉは物体側からのレンズ群の順番を示し、Ｌｉは第ｉレンズ群である。

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。

各レンズ断面図において、ＳＰは開口絞りであり、第３レンズ群Ｌ３の物体側に配置されている。

ＦＰはフレアーカット絞りであり、第３レンズ群Ｌ３の像側に配置されている。

Ｇは光学フィルター、フェースプレート、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）の撮像面に、銀塩フィルム用カメラのときはフィルム面に相当する感光面が置かれる。

収差図において、ｄ、ｇは各々ｄ線及びｇ線である。ΔＭ，ΔＳは各々メリディオナル像面、サジタル像面である。倍率色収差はｇ線によって表している。ωは半画角、ＦＮＯはＦナンバーである。

尚、以下の各実施例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を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。

各実施例では、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各レンズ群を移動させている。

具体的には、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Ｌ１を像側へ移動させた後、物体側へ移動させている。即ち第１レンズ群Ｌ１は、像側へ凸状の軌跡（像側に凸の軌跡）を描いて（像側へ凸の曲線に沿って）移動している。また、第２レンズ群Ｌ２を像側へ移動させた後に物体側へ移動させている。即ち第２レンズ群Ｌ２は、像側へ凸状の軌跡（像側に凸の軌跡）を描いて（像側に凸の曲線に沿って）移動している。

また、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を物体側へ移動させている。又、第４レンズ群Ｌ４は、変倍に伴う像面位置の変動を補正するように物体側に凸状の軌跡で（物体側に凸の曲線に沿って）移動している。

また、第４レンズ群Ｌ４を光軸上（光軸の方向に）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。

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レンズ断面図に示す第４レンズ群Ｌ４を物体側（前方）に繰り出すことによって行っている。

各実施例では、開口絞りＳＰとフレアーカット絞りＦＰがズーミングに際して第３レンズ群と一体に移動している。開口絞りＳＰが第３レンズ群Ｌ３と一体に移動すると、開口絞りＳＰが個別に移動するよりも移動群が少なくなるため、メカ構造が簡素化しやすくなる。

各実施例において、第１レンズ群Ｌ１は、１枚の正レンズと１枚の負レンズから構成されている。第２レンズ群Ｌ２は、３枚の負レンズと１枚の正レンズから構成されている。広角端における全系の焦点距離をｆｗ、第１レンズ群の焦点距離をｆ１、第２レンズ群の焦点距離をｆ２とする。

このとき、
８．０＜ｆ１／ｆｗ＜１３．０ ‥‥‥（１）
１．０＜｜ｆ２｜／ｆｗ＜１．７ ‥‥‥（２）
なる条件を満足している。

条件式（１）は第１レンズ群Ｌ１の焦点距離すなわち屈折力を規定する式である。上限を超えて屈折力が弱くなりすぎるとポジティブリード型の屈折力配置が弱まり高いズーム比を得るために第１レンズ群Ｌ１、第３レンズ群Ｌ３の移動ストローク（移動量）が増大してくる。

結果として望遠側においてレンズ全長が長くなってくる。下限を超えて屈折力が強すぎると第１レンズ群Ｌ１を２枚のレンズ構成のままでは望遠側において球面収差が多く発生してくる。このときの収差補正のために第１レンズ群Ｌ１の構成レンズ枚数を増やすと前玉径が大型化してくるので良くない。

条件式（２）は第２レンズ群Ｌ２の焦点距離すなわち屈折力を規定する式である。上限を超えて屈折力が弱すぎると広角端において撮影画角を広くした場合、前玉径が増大してくる。

広画角化と前玉径の小型化を両立するためには、上限値を越えない程度第２レンズ群Ｌ２の屈折力を強める必要がある。下限を超えて屈折力が強すぎると広角側において像面湾曲、望遠側において球面収差が多く発生してくるので良くない。

尚、本発明は更に好ましくは条件式（１）、（２）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

８．５＜ｆ１／ｆｗ＜１２．０ ‥‥‥（１ａ）
１．１＜｜ｆ２｜／ｆｗ＜１．６ ‥‥‥（２ａ）
本発明によれば以上のように各構成を特定することにより、ポジティブリード型のズームレンズにおいて、広画角、高ズーム比としながらズーム全域に渡って諸収差が良好に補正され前玉径が小さいコンパクトなズームレンズを得ることができる。

本発明において、更に好ましくは次の諸条件のうちの１以上を満足するのが良い。

広角端と望遠端における第１レンズ群Ｌ１の光軸方向の距離をｍ１とする。

第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の焦点距離を各ｆ３、ｆ４とする。

第１レンズ群Ｌ１の最も物体側のレンズ面および最も像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ１ａ、Ｒ１ｂとする。

第４レンズ群Ｌ４の最も物体側のレンズ面および最も像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ４ａ、Ｒ４ｂとする。

第２レンズ群Ｌ２の正レンズの材料の屈折率をＮ２ｐ、アッベ数をν２ｐとする。

第３レンズ群Ｌ３は負レンズを有し、負レンズの材料の屈折率をＮ３ｎ、アッベ数をν３ｎとする。

第１レンズ群Ｌ１および前記第２レンズ群Ｌ２の光軸上の厚みを各々Ｄ１、Ｄ２とする。

このとき、
２．０＜ｍ１／ｆｗ＜５．０ ‥‥‥（３）
１．５＜ｆ３／ｆｗ＜２．７ ‥‥‥（４）
４．０＜ｆ４／ｆｗ＜７．０ ‥‥‥（５）
−３．０＜（Ｒ１ａ＋Ｒ１ｂ）／（Ｒ１ａ−Ｒ１ｂ）＜−１．０ ‥‥‥（６）
−１．６＜（Ｒ４ａ＋Ｒ４ｂ）／（Ｒ４ａ−Ｒ４ｂ）＜−１．０ ‥‥‥（７）
１．９＜Ｎ２ｐ ‥‥‥（８）
１５＜ν２ｐ＜２０ ‥‥‥（９）
１．９＜Ｎ３ｎ ‥‥‥（１０）
１５＜ν３ｎ＜３０ ‥‥‥（１１）
１．５＜Ｄ２／Ｄ１＜２．５ ‥‥‥（１２）
なる条件のうち１以上を満足するのが良い。

次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。

条件式（３）は第１レンズ群Ｌ１のズーミングに伴う移動量を規定した式である。上限を超えて移動量が長すぎると望遠端においてレンズ全長が増大し、前玉径が増大してくるので良くない。また沈胴構成の鏡筒とする場合、折り畳みの鏡筒段数が増加し鏡筒径が増大してくる。下限を超えて移動量が小さすぎると第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間隔を変化させて変倍する作用が低下してくる。このため所望のズーム比を得るためには第２レンズ群Ｌ２もしくは第３レンズ群Ｌ３の屈折力を強める必要があり、そうるすと像面湾曲、球面収差等が多く発生してくるので良くない。

条件式（４）は第３レンズ群Ｌ３の焦点距離すなわち屈折力を規定する式である。上限を超えて屈折力が弱すぎると第３レンズ群Ｌ３の移動による変倍作用が低下してくるため第１レンズ群Ｌ１もしくは第３レンズ群Ｌ３の移動量を増大させる必要がある。その結果、望遠端におけるレンズ全長が長くなってくるので良くない。下限を超えて屈折力が強すぎると第３レンズ群Ｌ３において球面収差、コマ収差が多く発生してくるので良くない。

条件式（５）は第４レンズ群Ｌ４の焦点距離すなわち屈折力を規定する式である。上限を超えて屈折力が弱すぎると変倍に伴う像面変動を補正する効果が低下し、フォーカシングのための移動量が長くなってくる。これにより迅速なフォーカシングが困難になってくる。下限を超えて屈折力が強すぎるとペッツバール和が増大しズーム全域にて像面湾曲が増大してくる。また構成レンズ枚数を増やして像面湾曲の発生を抑えようとすると、レンズ重量が増大し、第４レンズ群Ｌ４を駆動するためのトルクが増大してくるので良くない。

条件式（６）は第１レンズ群Ｌ１を構成する接合レンズの形状因子を規定する式である。条件式（６）が−１より小さいと物体側に凸面を向けたメニスカス形状となる。上限を超えて物体側に凸面を向けたメニスカス形状でなくなると広角端において軸外光線の入射角度が大きくなり非点収差が多く発生してくる。下限を超えてメニスカスの度合いが強まりすぎると望遠側において球面収差が多く発生してくるので良くない。

条件式（７）は第４レンズ群Ｌ４を構成する正レンズ４１の形状因子を規定する式である。条件式（７）が−１より小さいと物体側に凸面を向けたメニスカス形状となる。上限を超えて物体側に凸面を向けたメニスカス形状でなくなると物体距離の変化に伴い第１レンズ群Ｌ１で発生する像面湾曲の変化をキャンセルする作用が低下し、無限遠物体から近距離物体まで良好な像特性を得るのが難しくなる。下限を超えてメニスカスの度合いが強まりすぎると軸外光線の入射角度が大きくなり非点収差、倍率色収差が多く発生してくるので良くない。

条件式（８）は第２レンズ群Ｌ２の正レンズの材料の屈折率を規定する式である。下限を超えて屈折率が小さすぎると正レンズの薄型化ができず第２レンズ群Ｌ２の厚みが増大する。結果として前玉径が増大してくる。

尚、この条件式（８）のＮ２ｐは、以下を満足すると尚好ましい。

１．９＜Ｎ２ｐ＜２．２ ‥‥‥（８ａ）
条件式（９）は第２レンズ群Ｌ２の正レンズの材料のアッベ数すなわち分散を規定する式である。上限を超えて分散が小さすぎると色消し効果が低下し、正レンズの屈折力を強めなければならず、この結果、望遠側において球面収差が多く発生してくる。

下限を超えて分散が大きすぎると色消しには有利である。しかし一般的なガラス材料では部分分散比が増大し望遠側において二次スペクトルが多く発生してくるので良くない。

条件式（１０）は第３レンズ群Ｌ３の負レンズの材料の屈折率を規定する式である。下限を超えて屈折率が小さすぎると負レンズの面の曲率がきつくなる。この結果としてコマ収差が多く発生してくる。また第３レンズ群Ｌ３を光軸と垂直方向の成分を持つように移動させて手ぶれ補正（防振）を行う際には像面の倒れが多く発生してくるので良くない。

尚、この条件式（１０）のＮ３ｎは、以下を満足すると尚好ましい。

１．９＜Ｎ３ｎ＜２．２ ‥‥‥（１０ａ）
条件式（１１）は第３レンズ群Ｌ３の負レンズの材料のアッベ数すなわち分散を規定する式である。上限を超えて分散が小さすぎると色消し効果が低下し、負レンズの屈折力を強めなければならず、この結果ズーム全域に渡り球面収差、コマ収差が多く発生してくる。下限を超えて分散が大きすぎると色消しには有利である。しかし一般的なガラス材料では部分分散比が増大しズーム全域に渡り軸上二次スペクトルが多く発生してくるので良くない。

条件式（１２）は第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の光軸方向の厚み（物体側のレンズ面から像側のレンズ面までの長さ）を規定する式である。一般に前玉径を小型化するためには広角側にて開口絞りＳＰから第１レンズ群Ｌ１までの距離を短縮するのが好ましい。

このとき第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の厚みを適切に振り分けると小型化を図りつつ、高い光学性能が得られる。上限を超えて第１レンズ群Ｌ１に対して第２レンズ群Ｌ２の厚みが大きすぎると第２レンズ群Ｌ２内の空気間隔が十分の取れるため広角側において軸外収差の補正が容易になる。しかしながら前玉径が増大してくるので良くない。下限を超えて第１レンズ群Ｌ１に対して第２レンズ群Ｌ２の厚みが小さすぎると第２レンズ群Ｌ２内の空気間隔が小さすぎるため広角側において像面湾曲、非点収差が多く発生してくるので良くない。

本発明において更に好ましくは条件式（３）〜（１２）の数値範囲を次の如く設定する
のが良い。

２．５＜ｍ１／ｆｗ＜４．５ ‥‥‥（３ａ）
１．７＜ｆ３／ｆｗ＜２．５ ‥‥‥（４ａ）
５．０＜ｆ４／ｆｗ＜６．５ ‥‥‥（５ａ）
−２．８＜（Ｒ１ａ＋Ｒ１ｂ）／（Ｒ１ａ−Ｒ１ｂ）＜−１．２‥‥‥（６ａ）
−１．５０＜（Ｒ４ａ＋Ｒ４ｂ）／（Ｒ４ａ−Ｒ４ｂ）＜−１．０２‥‥‥（７ａ）
１．９１＜Ｎ２ｐ＜２．１０ ‥‥‥（８ｂ）
１６＜ν２ｐ＜１９ ‥‥‥（９ａ）
１．９５＜Ｎ３ｎ＜２．１６ ‥‥‥（１０ｂ）
１６＜ν３ｎ＜２９ ‥‥‥（１１ａ）
１．６＜Ｄ２／Ｄ１＜２．４ ‥‥‥（１２ａ）
各実施例によれば以上のように各構成要件を設定することにより、ズーム比が５程度で広角端における撮影画角３７度と広画角で高ズーム比としながらズーム全域にわたって諸収差が良好に補正された小型のズームレンズが得られる。

次に各実施例の各レンズ群のレンズ構成の特徴について説明する。

各実施例で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Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間隔が広がるように第１レンズ群Ｌ１を像側に凸の軌跡を描いて物体側へ、移動させている。又第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間隔が狭まるように第２レンズ群Ｌ２を像側へ凸の軌跡を描いて移動させている。又第３レンズ群Ｌ３を物体側へ移動させている。そして変倍に伴うピント変動（像面変動）を第４レンズ群Ｌ４を移動させて補正している。

各実施例においては第１レンズ群Ｌ１をズーミングに際して移動させることにより、広角端でのレンズ全長（第１レンズ面から最終レンズ面までの距離）を短縮し前玉径の小型化を図っている。

又、ズーミングに際して第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間隔を変化させて変倍作用を高めている。加えて、第３レンズ群Ｌ３を広角端から望遠端へのズーミングに際して物体側に移動させるとともに、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の間隔を広角端に対し望遠端で広がるように移動させて第３レンズ群Ｌ３に変倍作用を分担させている。

これにより第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間隔変化による変倍作用を低減することができ、望遠端における第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間隔を短縮している。これによって、望遠側においてレンズ全長を短縮し、前玉径を小型にしている。

第１レンズ群Ｌ１は物体側から像側へ順に負レンズ１１と正レンズ１２からなる接合レンズ１３で構成している。色消しレンズ構成としては最小限の構成レンズ枚数として軸上色収差と、倍率色収差の良好なる補正と第１レンズ群Ｌ１の小型化の両立を図っている。

接合レンズ１３は物体側に凸面を向けたメニスカス形状として広角側において軸外光束がレンズ面に入射する角度を低減し非点収差の発生を低減している。

第２レンズ群Ｌ２は物体側から像側へ順に像側に凹面を向けた２枚のメニスカス形状の負レンズ２１、２２、物体側に凹面を向けた負レンズ２３、物体側に凸面を向けた正レンズ２４で構成している。

但し実施例４では物体側から像側へ順に、像側に凹面を向けた２枚のメニスカス形状の負レンズ２１、２２、物体側に凸面を向けた正レンズ、そして物体側に凹面を向けた負レンズ２４より構成している。

各実施例では広角端において広い画角（撮影画角）を得ながら第１レンズ群Ｌ１を小型化するために第２レンズ群Ｌ２の負の屈折力をある程度強めている。このとき第２レンズ群Ｌ２で発生する諸収差、特に広角側において像面湾曲、望遠側において球面収差の発生が多くなる。

そこで本発明では、第２レンズ群Ｌ２の負の屈折力を３枚の負レンズで分担するとともに物体側の２枚の負レンズを像側に凹面を向けたメニスカス形状とすることによりこれら収差の発生を低減している。

このようなレンズ構成により広画角化を図りながら前玉径の小型化を図りつつ、高い光学性能を得ている。

また正レンズ２４（実施例４では正レンズ２３）は、アッベ数が２０より小さく１５より大きい高分散材料を用いて構成されている。これにより正レンズ２４（実施例４では正レンズ２３）の屈折力をあまり強めなくとも色消しができるようにしている。よって３枚の負レンズの屈折力も必要以上に強めなくともよく各レンズで発生する収差を低減できる。

各実施例のズームレンズのように第２レンズ群Ｌ２の屈折力を強める場合には、このような高分散材料を正レンズの材料として用いるのが有効である。また正レンズ２４（実施例４では正レンズ２３）の材料は、屈折率が１．９より大きい高屈折率材料としている。これにより正レンズ２４（実施例４では正レンズ２３）の薄型化を図っている。

第３レンズ群Ｌ３は物体側から像側へ順に、正レンズ３１、正レンズ３２と負レンズ３３から構成される接合レンズ３５、正レンズ３４の３群４枚構成としている。

本実施例では第３レンズ群Ｌ３の変倍作用を強めるために第３レンズ群Ｌ３の屈折力をある程度強めている。このとき第３レンズ群Ｌ３で発生する諸収差、特にズーム全域に渡り球面収差、コマ収差、軸上色収差が多く発生してくる。

本実施例では第３レンズ群Ｌ３の正の屈折力を３枚の正レンズで分担することによりこれら諸収差の発生を低減している。

加えて正レンズ３１の両レンズ面を非球面形状として特に球面収差、コマ収差を良好に補正している。正レンズ３１の非球面形状としてはレンズ中心からレンズ周辺に向かって正の屈折力が弱まるような形状とするのがよい。接合レンズ３５は物体側に凸面、像側に凹面を向けた形状とすることで球面収差とコマ収差の補正を両立している。

負レンズ３３は材料の屈折率が1.9を超えるような高屈折率材料を用いている。これにより像側レンズ面の曲率を緩め高次のコマ収差を低減している。また第３レンズ群Ｌ３を平行偏芯させたときの像面変化を低減できる効果も有する。また負レンズ３３は材料のアッベ数が３０より小さく、１５より大きい高分散材料を用いている。

これにより負レンズ３３の屈折力をあまり強めなくとも色消しができるようにしている。よって正レンズ３枚の屈折力も必要以上に強めなくともよく各レンズで発生する収差を低減している。

第３レンズ群Ｌ３の最も像側に配置した正レンズ３４は像側に凸面を向けたレンズ形状とすることで像側のレンズ面に対する軸外主光線の射出角度を小さくしている。これにより第３レンズ群Ｌ３を平行偏芯させたときの像面変化を低減している。

このように負レンズ３３、正レンズ３４を構成することで第３レンズ群Ｌ３を光軸と垂直方向の成分を持つように駆動させて手ぶれ補正（防振）を行う際の像面変化を小さくしている。これにより高い光学性能を維持しつつ手ぶれ補正を容易にしている。

第４レンズ群Ｌ４は正レンズ４１の１枚で構成している。各実施例では第４レンズ群Ｌ４の移動によりフォーカシングを行なっている。この小型軽量なレンズ構成にしておくとフォーカシングのための駆動トルクが小さくてすむ。

また物体距離の変化に伴う像面変化を低減するためには第４レンズ群Ｌ４を物体側に凸を向けたレンズ形状とするのがよい。物体距離の変化に伴い第１レンズ群Ｌ１で発生する像面湾曲が変化する。これを第４レンズ群Ｌ４のフォーカシングにてキャンセルするようにして無限遠物体から近距離物体まで良好な像面特性を得るためには第４レンズ群Ｌ４を物体側に凸面を向けたレンズ形状とするのが良い。

次に本発明の実施例１〜４に対応する数値実施例１〜４を示す。数値実施例においてｉは物体側からの光学面の順序を示す。ｒｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、ｄｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ厚及び空気間隔、ｎｄｉとνｄｉは各々物体側より順に第ｉ番目のレンズの材料のｄ線に対する屈折率、アッベ数である。又前述の各条件式と数値実施例の関係を表１に示す。

非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＨ軸、光の進行方向を正としＲを近軸曲率半径、Kを円錐定数、A4，A6，A8を各々非球面係数としたとき

なる式で表している。

又非球面係数の値において、例えば「Ｅ−Ｚ」の表示は「１０^−Ｚ」を意味する。数値実施例において最後の２つの面（ｒ２３、ｒ２４）はフィルター、フェースプレート等の光学ブロックの面である。

ＢＦはレンズ最終面から近軸像面までの距離を空気換算したバックフォーカスである。レンズ全長はレンズ最前面からレンズ最終面までの距離にバックフォーカスＢＦを加えたものである。非球面は面番号の後に*を付加して示す。

［数値実施例１］

単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 27.364 1.20 1.84666 23.9
2 20.088 4.00 1.77250 49.6
3 66.608 (可変)
4 21.154 0.95 1.88300 40.8
5 7.854 2.52
6 17.211 0.90 1.88300 40.8
7 8.731 3.14
8 -24.403 0.80 1.80400 46.6
9 166.576 0.20
10 16.917 1.80 1.92286 18.9
11 94.775 (可変)
12(絞り) ∞ 1.50
13* 12.089 2.20 1.58313 59.4
14* -21.698 0.20
15 6.003 2.40 1.48749 70.2
16 13.648 0.70 2.00069 25.5
17 5.537 1.46
18 -19.438 1.20 1.48749 70.2
19 -10.131 0.50
20フレアーカット絞り∞ (可変)
21 15.301 2.00 1.48749 70.2
22 109.326 (可変)
23 ∞ 1.10 1.51633 64.1
24 ∞ (可変)
像面 ∞

非球面データ
第13面
K = 1.43178e+000 A 4=-2.01411e-004 A 6=-1.69744e-006 A 8= 2.82246e-008

第14面
K =-6.18021e-001 A 4= 1.13642e-004 A 6=-6.70660e-007 A 8= 5.94851e-008

各種データ
ズーム比 4.81
広角中間望遠
焦点距離 6.22 13.52 29.89
Fナンバー 2.88 3.49 4.57
画角 36.78 18.97 8.84
像高 4.65 4.65 4.65
レンズ全長 57.13 59.56 76.99
BF 6.90 11.59 10.32

d 3 0.30 8.78 20.58
d11 17.49 6.04 2.08
d20 4.77 5.49 16.35
d22 5.58 10.26 8.99
d24 0.60 0.60 0.60

ズームレンズ群データ
群始面焦点距離
1 1 59.97
2 4 -8.99
3 12 13.91
4 21 36.24
5 23 ∞

［数値実施例２］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 25.682 1.20 1.84666 23.9
2 18.458 4.50 1.77250 49.6
3 66.212 (可変)
4 22.150 0.95 1.88300 40.8
5 6.817 2.82
6 14.908 0.90 1.88300 40.8
7 7.381 2.25
8 -41.401 0.80 1.80400 46.6
9 32.321 0.20
10 12.019 1.80 1.94595 18.0
11 38.931 (可変)
12(絞り) ∞ 1.50
13* 11.453 2.20 1.58313 59.4
14* -15.809 0.20
15 5.760 2.40 1.48749 70.2
16 29.150 0.70 2.00330 28.3
17 5.668 1.44
18 -18.717 1.20 1.48749 70.2
19 -8.682 0.50
20フレアーカット絞り∞ (可変)
21 15.537 2.00 1.48749 70.2
22 772.512 (可変)
23 ∞ 1.10 1.51633 64.1
24 ∞ (可変)
像面 ∞

非球面データ
第13面
K = 2.02711e+000 A 4=-2.51997e-004 A 6= 2.64914e-006 A 8=-3.89547e-008

第14面
K = 1.21663e-001 A 4= 2.24871e-004 A 6= 5.72449e-006 A 8= 3.73190e-008

各種データ
ズーム比 4.91
広角中間望遠
焦点距離 6.09 13.83 29.88
Fナンバー 2.88 3.69 4.96
画角 37.37 18.58 8.84
像高 4.65 4.65 4.65
レンズ全長 52.41 57.32 77.23
BF 5.78 12.88 9.75

d 3 0.30 8.15 19.33
d11 12.91 3.61 1.81
d20 5.86 5.12 18.79
d22 4.46 11.56 8.42
d24 0.60 0.60 0.60

ズームレンズ群データ
群始面焦点距離
1 1 54.12
2 4 -7.00
3 12 12.24
4 21 32.50
5 23 ∞

［数値実施例３］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 29.262 1.20 1.84666 23.9
2 21.632 3.60 1.77250 49.6
3 63.618 (可変)
4 17.756 0.95 1.88300 40.8
5 7.797 2.62
6 17.816 0.90 1.88300 40.8
7 8.843 3.07
8 -25.139 0.80 1.80400 46.6
9 536.548 0.20
10 16.555 1.80 2.14352 17.8
11 38.838 (可変)
12(絞り) ∞ 1.50
13* 12.201 2.20 1.58313 59.4
14* -30.548 0.20
15 6.330 2.40 1.48749 70.2
16 8.381 0.70 2.14352 17.8
17 5.606 1.31
18 -35.476 1.20 1.48749 70.2
19 -12.592 0.50
20フレアーカット絞り∞ (可変)
21 16.866 2.00 1.48749 70.2
22 129.586 (可変)
23 ∞ 1.10 1.51633 64.1
24 ∞ (可変)
像面 ∞

非球面データ
第13面
K = 9.17559e-001 A 4=-7.37681e-005 A 6=-4.55229e-007 A 8= 2.66544e-007

第14面
K = 1.23791e+000 A 4= 1.85426e-004 A 6= 4.01899e-007 A 8= 3.20737e-007

各種データ
ズーム比 4.74
広角中間望遠
焦点距離 6.30 13.72 29.88
Fナンバー 2.88 3.62 4.83
画角 36.42 18.71 8.84
像高 4.65 4.65 4.65
レンズ全長 57.28 60.64 79.00
BF 6.00 11.03 10.58

d 3 0.30 9.97 22.96
d11 17.88 6.09 1.80
d20 5.95 6.40 16.52
d22 4.67 9.71 9.25
d24 0.60 0.60 0.60

ズームレンズ群データ
群始面焦点距離
1 1 70.00
2 4 -9.44
3 12 13.61
4 21 39.54
5 23 ∞

［数値実施例４］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 28.038 1.20 1.84666 23.9
2 22.236 4.00 1.60311 60.6
3 148.408 (可変)
4 21.448 0.95 1.88300 40.8
5 7.219 4.45
6 68.955 0.90 1.88300 40.8
7 12.592 1.60
8 11.919 1.80 1.92286 18.9
9 28.100 1.00
10 -50.000 0.80 1.80400 46.6
11 7993.949 (可変)
12(絞り) ∞ 1.50
13* 10.472 2.20 1.58313 59.4
14* -19.990 0.20
15 6.153 2.40 1.48749 70.2
16 13.839 0.70 2.00069 25.5
17 5.481 1.47
18 -20.390 1.20 1.48749 70.2
19 -11.660 0.50
20フレアーカット絞り∞ (可変)
21 18.000 2.00 1.48749 70.2
22 187.114 (可変)
23 ∞ 0.60 1.51633 64.1
24 ∞ (可変)
像面 ∞

非球面データ
第13面
K = 1.11586e+000 A 4=-1.18995e-004 A 6=-2.40460e-006 A 8= 5.54405e-007

第14面
K =-6.28423e+000 A 4= 1.87183e-004 A 6=-3.58591e-007 A 8= 6.88720e-007

各種データ
ズーム比 4.70
広角中間望遠
焦点距離 6.36 13.75 29.87
Fナンバー 2.88 3.58 4.77
画角 36.18 18.68 8.84
像高 4.65 4.65 4.65
レンズ全長 56.75 59.67 77.58
BF 4.89 11.61 10.59

d 3 0.30 9.36 21.75
d11 16.38 5.22 1.56
d20 6.31 4.61 14.82
d22 3.90 10.61 9.60
d24 0.60 0.60 0.60

ズームレンズ群データ
群始面焦点距離
1 1 63.81
2 4 -8.77
3 12 12.98
4 21 40.70
5 23 ∞

次に各実施例に示したようなズームレンズを撮影光学系として用いたデジタルスチルカメラの実施形態を図１７を用いて説明する。

図１７において、２０はカメラ本体、２１は実施例１〜４で説明したいずれかのズームレンズによって構成された撮影光学系である。２２はカメラ本体に内蔵され、撮影光学系２１によって形成された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）である。２３は固体撮像素子２２によって光電変換された被写体像に対応する情報を記録するメモリである。２４は液晶ディスプレイパネル等によって構成され、固体撮像素子２２上に形成された被写体像を観察するためのファインダである。

このように本発明のズームレンズをデジタルスチル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。

本発明の実施例１のレンズ断面図本発明の実施例１の広角端における収差図本発明の実施例１の中間位置における収差図本発明の実施例１の望遠端における収差図本発明の実施例２のレンズ断面図本発明の実施例２の広角端における収差図本発明の実施例２の中間位置における収差図本発明の実施例２の望遠端における収差図本発明の実施例３のレンズ断面図本発明の実施例３の広角端における収差図本発明の実施例３の中間位置における収差図本発明の実施例３の望遠端における収差図本発明の実施例４のレンズ断面図本発明の実施例４の広角端における収差図本発明の実施例４の中間位置における収差図本発明の実施例４の望遠端における収差図本発明の撮像装置の要部概略図

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
ＩＰ…結像面（像面）
Ｇ…ＣＣＤのフォースプレートやローパスフィルター等のガラスブロック
ΔＭ…メリディオナル像面
ΔＳ…サジタル像面
Ｆｎｏ…Ｆナンバー
ω…半画角

Claims

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、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群より構成され、
広角端に比べ望遠端において、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が広く、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が狭く、広角端における前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の間隔と望遠端における前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔とが互いに異なるズームレンズにおいて、
前記第１レンズ群は１枚の正レンズと、１枚の負レンズから構成され、
前記第２レンズ群は３枚の負レンズと、１枚の正レンズから構成されており、
広角端における全系の焦点距離をｆｗ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき
８．０＜ｆ１／ｆｗ＜１３．０
１．０＜｜ｆ２｜／ｆｗ＜１．７
なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
広角端と望遠端における前記第１レンズ群の光軸方向の距離をｍ１とするとき、
２．０＜ｍ１／ｆｗ＜５．０
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。
前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき、
１．５＜ｆ３／ｆｗ＜２．７
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。
前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４とするとき
４．０＜ｆ４／ｆｗ＜７．０
なる条件を満足することを特徴とする請求項１、２又は３に記載のズームレンズ。
前記第３レンズ群の最も像側には像側に凸面を向けた正レンズが配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
前記第１レンズ群の最も物体側のレンズ面および最も像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ１ａ、Ｒ１ｂとするとき、
−３．０＜（Ｒ１ａ＋Ｒ１ｂ）／（Ｒ１ａ−Ｒ１ｂ）＜−１．０
なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
前記第４レンズ群の最も物体側のレンズ面および最も像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ４ａ、Ｒ４ｂとするとき、
−１．６＜（Ｒ４ａ＋Ｒ４ｂ）／（Ｒ４ａ−Ｒ４ｂ）＜−１．０
なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
前記第２レンズ群の正レンズの材料の屈折率をＮ２ｐ、アッベ数をν２ｐとするとき、
１．９＜Ｎ２ｐ
１５＜ν２ｐ＜２０
なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のズームレンズ。
前記第３レンズ群は負レンズを有し、該負レンズの材料の屈折率をＮ３ｎ、アッベ数をν３ｎとするとき、
１．９＜Ｎ３ｎ
１５＜ν３ｎ＜３０
なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のズームレンズ。
前記第１レンズ群および前記第２レンズ群の光軸上の厚みを各々Ｄ１、Ｄ２とするとき、
１．５＜Ｄ２／Ｄ１＜２．５
なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至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１レンズ群は、像側に凸の軌跡を描いて移動し、前記第２レンズ群は像側へ凸の軌跡を描いて移動し、前記第３レンズ群は物体側へ移動し、前記第４レンズ群は物体側へ凸の軌跡を描いて移動しており、前記第１レンズ群は、広角端に比べ望遠端において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１乃至１０のいずれか１項に記載のズームレンズ。
請求項１から１１のいずれか１項に記載のズームレンズと、該ズームレンズによって形成される像を受光する固体撮像素子とを有していることを特徴とする撮像装置。