JP2010032628A - ズームレンズ、レンズ鏡筒及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 明るい開放Ｆナンバー一定のズーム域と高倍率化を両立する。
【解決手段】 ズーミングする際に絞り２が光軸方向へ移動し、望遠端における絞りの位置が広角端における絞りの位置より物体側に位置し、広角端から特定中間焦点距離の範囲において開放Ｆナンバーが略一定になるように絞りの開口径をズーミングに連動して制御し、特定中間焦点距離から前記望遠端の範囲において絞りの開口径を略一定にして開放Ｆナンバーが変化するようにし、特定中間焦点距離が以下の条件式（１）を満足するように構成した。
（１）広角端焦点距離×１．５＜特定中間焦点距離＜望遠端焦点距離／１．４
【選択図】 図１

Description

本発明はズームレンズ、レンズ鏡筒及び撮像装置に関する。詳しくは、特に、デジタル一眼レフカメラの交換レンズとしての所謂標準ズームレンズ、該ズームレンズを備えたレンズ鏡筒及び撮像装置の技術分野に関する。

例えば、デジタル一眼レフカメラの所謂標準ズームレンズは、ズーム全域において明るさがＦ２．８でズーム比が３倍程度の高級タイプ、広角端における明るさがＦ３．５程度でズーム比が１０倍を超える高倍率タイプ、広角端における明るさがＦ２．８乃至Ｆ４とされ望遠端においてＦ４乃至Ｆ５．６でズーム比が４倍乃至５倍程度の普及タイプの三つのタイプに大別される。

近年、上記した三つのタイプのうち、特に、高倍率タイプの普及率が高くなっているが、高倍率タイプとは差別化された標準ズームレンズとして、高級タイプ並みの明るさと、普及タイプ並みの４倍乃至５倍程度のズーム比とを兼ね備えたものの要求も高まっている。

ところで、標準ズームレンズの屈折力配置構成としては、ズーム全域における明るさがＦ２．８のものでは、第１レンズ群が負レンズ群の負レンズ群先行タイプ（例えば、特許文献１参照）と、第１レンズ群が正レンズ群の正レンズ群先行タイプ（例えば、特許文献２及び特許文献３参照）とが存在する。高倍率タイプと普及タイプでは物体側より順に正、負、正、正の４群構成のズームレンズが主流となってきた。

また、負レンズ群先行タイプ及び正レンズ群先行タイプの何れのタイプにおいても、絞りがズーミングに伴って移動し、広角端より望遠端において絞りが物体側に位置するように構成されている。

従って、ズーム全域において明るさを一定、例えば、Ｆ２．８とするには、広角端より望遠端において射出瞳位置が撮像面から遠去かるため、望遠側ほど絞りの開口径を大きくするように制御する必要がある。

特開２０００−２２１３９９号公報 特開２００５−１８１５５６号公報 特開２００７−２６４３８１号公報

ところが、絞りの開口径が大きくなると、絞り装置の絞り羽根を収納する部分の外径が大きくなり、絞り装置を内蔵するレンズ鏡筒が大きくなり、大型化や重量化を来たしてしまうと言う問題がある。

また、絞りだけに限らず、絞りより像側に配置されるレンズの有効径も大きくしなければならず、特に、広角側において、像高を正にとって光線追跡したときの上光線の入射量が増加してしまい、収差補正が困難になってしまう。この場合に、収差補正のために各レンズ群の屈折力を弱くすることが考慮されるが、各レンズ群の屈折力を弱くしてしまうと、レンズの径を大きくしなければならずズームレンズ、レンズ鏡筒及び撮像装置の大型化を招いてしまう。

また、特許文献３に記載されたズーム比が約５倍の普及タイプのズームレンズにあっては、開放Ｆナンバーが広角端においてＦ３．５とされ望遠端においてＦ４．５とされている。従って、中間の焦点距離においてはＦ３．５からＦ４．５へ徐々に変化するものと認識されるが、実際には、ズーム比が２倍を超えた付近において約Ｆ４．５になってしまい、ユーザーの認識とは異なる仕様になっていることがある。

そこで、本発明ズームレンズ、レンズ鏡筒及び撮像装置は、上記した問題点を克服し、明るい開放Ｆナンバー一定のズーム域と高倍率化を両立す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、ズーミングする際に絞りが光軸方向へ移動し、望遠端における絞りの位置が広角端における絞りの位置より物体側に位置し、前記広角端から特定中間焦点距離の範囲において開放Ｆナンバーが略一定になるように前記絞りの開口径をズーミングに連動して制御し、前記特定中間焦点距離から前記望遠端の範囲において前記絞りの開口径を略一定にして開放Ｆナンバーが変化するようにし、前記特定中間焦点距離が以下の条件式（１）を満足するように構成したものである。
（１）広角端焦点距離×１．５＜特定中間焦点距離＜望遠端焦点距離／１．４
従って、ズームレンズにあっては、広角端から条件（１）を満足する特定中間焦点距離の範囲において開放Ｆナンバーが略一定になり、前記特定中間焦点距離から望遠端の範囲において絞りの開口径が略一定とされて開放Ｆナンバーが変化される。

上記したズームレンズにおいては、前記広角端から前記特定中間焦点距離の範囲において開放ＦナンバーがＦ３より明るくなるようにすることが望ましい。

広角端から特定中間焦点距離の範囲において開放ＦナンバーがＦ３より明るくなるようにすることにより、広角端から特定中間焦点距離の範囲において常に略一定の明るさが確保される。

また、上記したズームレンズにおいては、物体側より順に配置された正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、前記絞りと一体となって光軸方向へ移動される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レンズ群とによって構成し、前記広角側から前記望遠側へズーミングする際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が広がり、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が狭まり、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の間隔が狭まり、フォーカシングする際に前記第２レンズ群が光軸方向へ移動し、ズーム比を３．５倍以上とすることが望ましい。

上記のように正レンズ群先行タイプとして構成することにより、高変倍化が確保されると共に広角端における全長と第１レンズ群の最も物体側に位置するレンズの外径を小さくすることが可能となる。

さらに、上記したズームレンズにおいては、前記第２レンズ群が少なくとも３枚の凹レンズと１枚の凸レンズとを有し、最も物体側に位置する凹レンズ及び前記凸レンズの少なくとも１面を非球面に形成することが望ましい。

第２レンズ群のも物体側に位置する凹レンズ及び凸レンズの少なくとも１面を非球面に形成することにより、広角端の広角化に伴う諸収差の補正と望遠端の開放Ｆナンバーが明るくなることによって増大する諸収差の補正に、非球面を効果的に活用することが可能となる。

加えて、上記したズームレンズにおいては、前記第１レンズ群を、凹レンズと、凸レンズと、凸メニスカスレンズとを物体側より順に配置して構成し、前記第２レンズ群を、少なくとも１面が非球面に形成された凹メニスカスレンズと、凹レンズと、凹レンズと像側の面が非球面に形成された凸レンズとの接合レンズと、物体側に凹面を向けた凹メニスカスレンズとを物体側より順に配置して構成し、前記第３レンズ群の物体側に前記絞りを配置し、前記第３レンズ群を、両凸レンズと、両凸レンズと凹レンズとの接合レンズとを物体側より順に配置して構成し、前記第４レンズ群を、少なくとも１面が非球面に形成された両凸レンズと、像側に凹面を向けた凹メニスカスレンズと、凹レンズと凸レンズとの接合レンズとを物体側より順に配置して構成することが望ましい。

ズームレンズを上記のように構成することにより、高変倍化及び所望の開放Ｆナンバーが確保されると共に諸収差の良好な補正が可能となる。

レンズ鏡筒は、上記した課題を解決するために、ズームレンズと該ズームレンズが内部に配置されたレンズ保持筒とを備え、前記ズームレンズは、ズーミングする際に絞りが光軸方向へ移動し、望遠端における絞りの位置が広角端における絞りの位置より物体側に位置し、前記広角端から特定中間焦点距離の範囲において開放Ｆナンバーが略一定になるように前記絞りの開口径をズーミングに連動して制御し、前記特定中間焦点距離から前記望遠端の範囲において前記絞りの開口径を略一定にして開放Ｆナンバーが変化するようにし、前記特定中間焦点距離が以下の条件式（１）を満足するように構成したものである。
（１）広角端焦点距離×１．５＜特定中間焦点距離＜望遠端焦点距離／１．４
従って、レンズ鏡筒にあっては、広角端から条件（１）を満足する特定中間焦点距離の範囲において開放Ｆナンバーが略一定になり、前記特定中間焦点距離から望遠端の範囲において絞りの開口径が略一定とされて開放Ｆナンバーが変化される。

撮像装置は、上記した課題を解決するために、ズームレンズと該ズームレンズが内部に配置されたレンズ保持筒とを有するレンズ鏡筒と、前記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、前記レンズ鏡筒を保持する装置本体とを備え、前記ズームレンズは、ズーミングする際に絞りが光軸方向へ移動し、望遠端における絞りの位置が広角端における絞りの位置より物体側に位置し、前記広角端から特定中間焦点距離の範囲において開放Ｆナンバーが略一定になるように前記絞りの開口径をズーミングに連動して制御し、前記特定中間焦点距離から前記望遠端の範囲において前記絞りの開口径を略一定にして開放Ｆナンバーが変化するようにし、前記特定中間焦点距離が以下の条件式（１）を満足するように構成したものである。
（１）広角端焦点距離×１．５＜特定中間焦点距離＜望遠端焦点距離／１．４
従って、撮像装置にあっては、広角端から条件（１）を満足する特定中間焦点距離の範囲において開放Ｆナンバーが略一定になり、前記特定中間焦点距離から望遠端の範囲において絞りの開口径が略一定とされて開放Ｆナンバーが変化される。

本発明ズームレンズは、ズーミングする際に絞りが光軸方向へ移動し、望遠端における絞りの位置が広角端における絞りの位置より物体側に位置し、前記広角端から特定中間焦点距離の範囲において開放Ｆナンバーが略一定になるように前記絞りの開口径をズーミングに連動して制御し、前記特定中間焦点距離から前記望遠端の範囲において前記絞りの開口径を略一定にして開放Ｆナンバーが変化するようにし、前記特定中間焦点距離が以下の条件式（１）を満足するように構成している。
（１）広角端焦点距離×１．５＜特定中間焦点距離＜望遠端焦点距離／１．４
本発明レンズ鏡筒は、ズームレンズと該ズームレンズが内部に配置されたレンズ保持筒とを備え、前記ズームレンズは、ズーミングする際に絞りが光軸方向へ移動し、望遠端における絞りの位置が広角端における絞りの位置より物体側に位置し、前記広角端から特定中間焦点距離の範囲において開放Ｆナンバーが略一定になるように前記絞りの開口径をズーミングに連動して制御し、前記特定中間焦点距離から前記望遠端の範囲において前記絞りの開口径を略一定にして開放Ｆナンバーが変化するようにし、前記特定中間焦点距離が以下の条件式（１）を満足するように構成している。
（１）広角端焦点距離×１．５＜特定中間焦点距離＜望遠端焦点距離／１．４
本発明撮像装置は、ズームレンズと該ズームレンズが内部に配置されたレンズ保持筒とを有するレンズ鏡筒と、前記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、前記レンズ鏡筒を保持する装置本体とを備え、前記ズームレンズは、ズーミングする際に絞りが光軸方向へ移動し、望遠端における絞りの位置が広角端における絞りの位置より物体側に位置し、前記広角端から特定中間焦点距離の範囲において開放Ｆナンバーが略一定になるように前記絞りの開口径をズーミングに連動して制御し、前記特定中間焦点距離から前記望遠端の範囲において前記絞りの開口径を略一定にして開放Ｆナンバーが変化するようにし、前記特定中間焦点距離が以下の条件式（１）を満足するように構成している。
（１）広角端焦点距離×１．５＜特定中間焦点距離＜望遠端焦点距離／１．４
従って、本発明ズームレンズ、レンズ鏡筒及び撮像装置にあっては、明るい開放Ｆナンバー一定のズーム域と高倍率化を両立することができる。

以下に、本発明ズームレンズ、レンズ鏡筒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、ズーミングする際に絞りが光軸方向へ移動し、望遠端における絞りの位置が広角端における絞りの位置より物体側に位置し、広角端から特定中間焦点距離の範囲において開放Ｆナンバーが略一定になるように絞りの開口径をズーミングに連動して制御し、特定中間焦点距離から望遠端の範囲において絞りの開口径を略一定にして開放Ｆナンバーが変化するようにし、特定中間焦点距離が以下の条件式（１）を満足するように構成している。

（１）広角端焦点距離×１．５＜特定中間焦点距離＜望遠端焦点距離／１．４。

本発明ズームレンズにおいては、広角端から特定中間焦点距離の範囲において開放Ｆナンバーが、例えば、±１０％の範囲で略一定になるように絞りの開口径をズーミングに連動して制御することが望ましい。

また、本発明ズームレンズにおいては、特定中間焦点距離から望遠端の範囲において絞りの開口径を、例えば、±１０％の範囲で略一定にして開放Ｆナンバーが変化するようにすることが望ましい。

条件式（１）に関しては、特定中間焦点距離が絞りの開口径の制御を開放Ｆナンバー略一定から最大径略一定に切換えるものであり、下限を越えると従来の普及タイプの標準ズームレンズとほとんど変わらない仕様になってしまい、上限を越えると望遠端の絞りの開口径が大きくなり過ぎて大型化と収差補正の困難性を招いてしまう。

上記したように、本発明ズームレンズにあっては、広角側の一定領域において開放Ｆナンバーが略一定になるように絞りの開口径をズーミングに連動して変化させることにより、一定の明るい開放Ｆナンバー及び所定のズーム比が確保された所謂高級タイプの仕様を満足させることができる。

また、絞りの開口径の増大がレンズ鏡筒の大型化の原因となる望遠側においては、絞りの開口径を略一定にしてレンズ鏡筒の大型化を避けることができる。加えて、望遠端に明るい開放Ｆナンバーを求めないことにより、絞りより像側のレンズの有効径が大きくならずに済み、広角側において必要以上に光量が入り過ぎることがなく、良好な収差補正を行うことができる。

従って、本発明ズームレンズにあっては、明るい開放Ｆナンバー一定のズーム域と高倍率化を両立することができる。

本発明の一実施形態のズームレンズにあっては、広角端から特定中間焦点距離の範囲において開放ＦナンバーがＦ３より明るくなるようにすることが望ましい。

広角端から特定中間焦点距離の範囲において開放ＦナンバーがＦ３より明るくなるようにすることにより、広角側において従来の高級タイプと同様の仕様とすることが可能である。即ち、開放ＦナンバーがＦ３より暗ければ望遠端まで開放Ｆナンバーが略一定になるようにしても、従来の普及タイプとほとんど変わらないレンズ鏡筒の外径を確保することができるが、本発明の目的である高級タイプと普及タイプの融合が達成できなくなる。

また、本発明の一実施形態のズームレンズにあっては、物体側より順に配置された正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、絞りと一体となって光軸方向へ移動される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レンズ群とによって構成することが望ましい。この場合に、広角側から望遠側へズーミングする際に、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が広がり、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が狭まり、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が狭まり、フォーカシングする際に第２レンズ群が光軸方向へ移動し、ズーム比を３．５倍以上とすることが望ましい。

このようにズームレンズを正レンズ群先行タイプとして構成することにより、広角端における画角を７０度以上としズーム比を３．５倍以上としても、広角端における全長と前玉（第１レンズ群の最も物体側に位置するレンズ）の外径を比較的小さくすることができ、本発明の目的を達成するための最適な屈折力配置にすることができる。

さらに、本発明の一実施形態のズームレンズにあっては、第２レンズ群が少なくとも３枚の凹レンズと１枚の凸レンズとを有し、最も物体側に位置する凹レンズ及び凸レンズの少なくとも１面を非球面に形成することが望ましい。

ズームレンズを上記のように構成することにより、広角端の広角化に伴う諸収差の補正と望遠端の開放Ｆナンバーが明るくなることによって増大する諸収差の補正に、非球面を効果的に活用することができる。また、第２レンズ群の最も物体側の凹レンズに非球面を形成することにより、広角端の歪曲収差とフォーカシングに伴う像面湾曲の変動を効果的に補正することができる。さらに、第２レンズ群の凸レンズに非球面を形成することにより、望遠端のフォーカシングに伴うコマ収差を効果的に補正することができる。

加えて、本発明の一実施形態のズームレンズにあっては、以下のように構成することが望ましい。即ち、第１レンズ群を、凹レンズと、凸レンズと、凸メニスカスレンズとを物体側より順に配置して構成する。第２レンズ群を、少なくとも１面が非球面に形成された凹メニスカスレンズと、凹レンズと、凹レンズと像側の面が非球面に形成された凸レンズとの接合レンズと、物体側に凹面を向けた凹メニスカスレンズとを物体側より順に配置して構成する。第３レンズ群の物体側に絞りを配置し、第３レンズ群を、両凸レンズと、両凸レンズと凹レンズとの接合レンズとを物体側より順に配置して構成する。第４レンズ群を、少なくとも１面が非球面に形成された両凸レンズと、像側に凹面を向けた凹メニスカスレンズと、凹レンズと凸レンズとの接合レンズとを物体側より順に配置して構成する。

ズームレンズを上記のように構成することにより、広角端の画角が８０度以上、ズーム比が約５倍、広角端からのズーム比が約３倍の範囲で開放Ｆナンバーが約Ｆ２．８一定という仕様を満足すると共に、諸収差を良好に補正することができる。

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。

「面番号ｉ」は物体側から数えて第ｉ番目の面の番号、「曲率半径ｒ」は物体側から数えて像側へ第ｉ番目の面（第ｉ面）の曲率半径、「面間隔ｄ」は第ｉ番目の面と第ｉ＋１番目の面との間の軸上面間隔、「屈折率ｎｄ」はレンズを構成する材質のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）における屈折率、「アッベ数νｄ」は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「ＡＳＰ」は当該面が非球面に形成されていることを示し、曲率半径に関し「∞」は当該面が平面であることを示し、面間隔に関し「可変」は当該面が可変間隔であることを示す。

非球面形状は、「ｘｉ」を非球面の深さ、「Ｈ」を光軸からの高さ、「ｒｉ」を曲率半径、「Ａｋ」を非球面係数とすると、以下の式によって定義される。「ｋ」は次数である。

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のレンズ構成図を示しており、該ズームレンズ１は１５枚のレンズを有している。

図１の（ａ）は広角端状態を示し、図１の（ｂ）は特定中間焦点距離状態を示し、図１の（ｃ）は望遠端状態を示している。

ズームレンズ１は、正の屈折力を有する第１レンズ群１１と、負の屈折力を有する第２レンズ群１２と、絞り２と一体に光軸方向へ移動された正の屈折力を有する第３レンズ群１３と、正の屈折力を有する第４レンズ群１４とが物体側より順に配置されて構成されている。第４レンズ群１４の像側には結像手段として機能する撮像面３が配置されている。

ズームレンズ１にあっては、広角側から望遠側へズーミングする際に、第１レンズ群１１と第２レンズ群１２の間隔が広がり、第２レンズ群１２と第３レンズ群１３の間隔が狭まり、第３レンズ群１３と第４レンズ群１４の間隔が狭まる。また、フォーカシングする際には、第２レンズ群１２が光軸方向へ移動される。

ズームレンズ１は、ズーム比が約５倍であり、広角端からズーム比が約３倍までの範囲においては開放ＦナンバーがＦ２．８一定となるように絞りの開口径が変化し、ズーム比が約３倍から望遠側までの範囲においては絞りの開口径が略一定とされて望遠端で開放Ｆナンバーが約Ｆ３．５とされている。

第１レンズ群１１は、凹レンズ１１１、凸レンズ１１２及び凸メニスカスレンズ１１３が物体側より順に配置されて成る。

第２レンズ群１２は、物体側の面に複合非球面が形成された凹メニスカスレンズ１２１、凹レンズ１２２、凹レンズ１２３と像側の面が非球面に形成された凸レンズ１２４との接合レンズ及び物体側に凹面を向けた凹メニスカスレンズ１２５が物体側より順に配置されて成る。

第３レンズ群１３は、両凸レンズ１３１及び両凸レンズ１３２と凹レンズ１３３との接合レンズが物体側より順に配置されて成る。

第４レンズ群１４は、両面が非球面に形成された両凸レンズ１４１、像側に凹面を向けた凹メニスカスレンズ１４２及び凹レンズ１４３と凸レンズ１４４との接合レンズが物体側より順に配置されて成る。

第３レンズ群１３の物体側には該第３レンズ群１３と一体に光軸方向へ移動される絞り２が配置されている。

表１に、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２レンズ群１２の凹メニスカスレンズ１２１の物体側の面（面番号６′）と、第２レンズ群１２の凸レンズ１２４像側の面（面番号１２）と、第４レンズ群１４の両凸レンズ１４１の物体側の面（面番号２１）と、第４レンズ群１４の両凸レンズ１４１の像側の面（面番号２２）とは、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、・・・の非球面係数Ａ４、Ａ６、・・・を表２に示す。

尚、表２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。

数値実施例１において、レンズ位置状態が変化する際の可変間隔を、広角端状態（焦点距離ｆ＝１６．４９２）、特定中間焦点距離状態（焦点距離ｆ＝４８．８１４）及び望遠端状態（焦点距離ｆ＝７７．９６８）における開放Ｆナンバー、絞りの開口径及び画角２ωと共に表３に示す。

図２乃至図４に数値実施例１の無限遠合焦状態においての諸収差図を示す。図２は広角端状態（焦点距離ｆ＝１６．４９２）、図３は特定中間焦点距離状態（焦点距離ｆ＝４８．８１４）、図４は望遠端状態（焦点距離ｆ＝７７．９６８）における諸収差図である。

図２乃至図４の各収差図において、球面収差曲線における実線はｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、破線はｇ線（波長４３５．８ｎｍ）、一点鎖線はｃ線（波長６５６．３ｎｍ）の値を示し、非点収差曲線における実線はサジタル像面、破線は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。

上記したように、数値実施例１においては、広角端焦点距離が１６．４９２、特定中間焦点距離が４８．８１４、望遠端焦点距離が７７．９６８である。

従って、以下のように、特定中間焦点距離が上記した条件式（１）を満足するように構成されている。

１６．４９２×１．５＜４８．８１４＜７７．９６８／１．４。

尚、上記した実施の形態及び数値実施例は本発明を達成するための一例であり、各レンズ群で接合レンズとなっているものは分離して配置しても良く、逆に、分離して配置しているものを接合レンズとすることも可能である。

次に、本発明レンズ鏡筒について説明する。

本発明レンズ鏡筒は、ズームレンズと該ズームレンズが内部に配置されたレンズ保持筒とを備えている。

本発明レンズ鏡筒におけるズームレンズは、ズーミングする際に絞りが光軸方向へ移動し、望遠端における絞りの位置が広角端における絞りの位置より物体側に位置し、広角端から特定中間焦点距離の範囲において開放Ｆナンバーが略一定になるように絞りの開口径をズーミングに連動して制御し、特定中間焦点距離から望遠端の範囲において絞りの開口径を略一定にして開放Ｆナンバーが変化するようにし、特定中間焦点距離が以下の条件式（１）を満足するように構成している。

（１）広角端焦点距離×１．５＜特定中間焦点距離＜望遠端焦点距離／１．４。

本発明レンズ鏡筒においては、広角端から特定中間焦点距離の範囲において開放Ｆナンバーが、例えば、±１０％の範囲で略一定になるように絞りの開口径をズーミングに連動して制御することが望ましい。

また、本発明レンズ鏡筒においては、特定中間焦点距離から望遠端の範囲において絞りの開口径を、例えば、±１０％の範囲で略一定にして開放Ｆナンバーが変化するようにすることが望ましい。

条件式（１）に関しては、特定中間焦点距離が絞りの開口径の制御を開放Ｆナンバー略一定から最大径略一定に切換えるものであり、下限を越えると従来の普及タイプの標準ズームレンズとほとんど変わらない仕様になってしまい、上限を越えると望遠端の絞りの開口径が大きくなり過ぎて大型化と収差補正の困難性を招いてしまう。

上記したように、本発明レンズ鏡筒にあっては、広角側の一定領域において開放Ｆナンバーが略一定になるように絞りの開口径をズーミングに連動して変化させることにより、一定の明るい開放Ｆナンバー及び所定のズーム比が確保された所謂高級タイプの仕様を満足させることができる。

また、絞りの開口径の増大がレンズ鏡筒の大型化の原因となる望遠側においては、絞りの開口径を略一定にしてレンズ鏡筒の大型化を避けることができる。加えて、望遠端に明るい開放Ｆナンバーを求めないことにより、絞りより像側のレンズの有効径が大きくならずに済み、広角側において必要以上に光量が入り過ぎることがなく、良好な収差補正を行うことができる。

従って、本発明レンズ鏡筒にあっては、明るい開放Ｆナンバー一定のズーム域と高倍率化を両立することができる。

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が内部に配置されたレンズ保持筒とを有するレンズ鏡筒と、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、レンズ鏡筒を保持する装置本体とを備えている。

本発明撮像装置におけるズームレンズは、ズーミングする際に絞りが光軸方向へ移動し、望遠端における絞りの位置が広角端における絞りの位置より物体側に位置し、広角端から特定中間焦点距離の範囲において開放Ｆナンバーが略一定になるように絞りの開口径をズーミングに連動して制御し、特定中間焦点距離から望遠端の範囲において絞りの開口径を略一定にして開放Ｆナンバーが変化するようにし、特定中間焦点距離が以下の条件式（１）を満足するように構成している。

（１）広角端焦点距離×１．５＜特定中間焦点距離＜望遠端焦点距離／１．４。

本発明撮像装置においては、広角端から特定中間焦点距離の範囲において開放Ｆナンバーが、例えば、±１０％の範囲で略一定になるように絞りの開口径をズーミングに連動して制御することが望ましい。

また、本発明撮像装置においては、特定中間焦点距離から望遠端の範囲において絞りの開口径を、例えば、±１０％の範囲で略一定にして開放Ｆナンバーが変化するようにすることが望ましい。

条件式（１）に関しては、特定中間焦点距離が絞りの開口径の制御を開放Ｆナンバー略一定から最大径略一定に切換えるものであり、下限を越えると従来の普及タイプの標準ズームレンズとほとんど変わらない仕様になってしまい、上限を越えると望遠端の絞りの開口径が大きくなり過ぎて大型化と収差補正の困難性を招いてしまう。

上記したように、本発明撮像装置にあっては、広角側の一定領域において開放Ｆナンバーが略一定になるように絞りの開口径をズーミングに連動して変化させることにより、一定の明るい開放Ｆナンバー及び所定のズーム比が確保された所謂高級タイプの仕様を満足させることができる。

また、絞りの開口径の増大がレンズ鏡筒の大型化の原因となる望遠側においては、絞りの開口径を略一定にしてレンズ鏡筒の大型化を避けることができる。加えて、望遠端に明るい開放Ｆナンバーを求めないことにより、絞りより像側のレンズの有効径が大きくならずに済み、広角側において必要以上に光量が入り過ぎることがなく、良好な収差補正を行うことができる。

従って、本発明撮像装置にあっては、明るい開放Ｆナンバー一定のズーム域と高倍率化を両立することができる。

次に、本発明の各構造について説明する（図５乃至図９参照）。

撮像装置２０は装置本体２１と該装置本体２１に保持されたレンズ鏡筒２２とから成る（図５参照）。

レンズ鏡筒２２は、例えば、装置本体２１に対して着脱可能とされた交換レンズである。但し、レンズ鏡筒２２は交換レンズに限られることはなく、装置本体２１に予め組み込まれ又は装置本体２１に一体に設けられたものであってもよい。

装置本体２１は、内部に図示しない制御回路を有している。制御回路は、例えば、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、画像信号の記録再生処理、撮影された画像等を表示する表示処理、画像信号の書込及び読出を行う処理、レンズ鏡筒２２に設けられたズームレンズ１の駆動を制御する処理等の各種の処理を行う。

撮像装置２０にああっては、撮像面３を有する撮像素子としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等が用いられている。

レンズ鏡筒２２は、レンズ保持筒２３と該レンズ保持筒２３の内部に配置された上記したズームレンズ１を有している。レンズ保持筒２３にはズーミングを行うためにユーザーによって回転操作されるズームリング２３ａが設けられている。

レンズ鏡筒２２の内部には、ズームレンズ１のズーミングに連動した絞り２の開口径を制御する絞り制御機構２４が設けられている（図６参照）。

絞り制御機構２４はマウントユニット２５と絞りユニット２６を備えている。

マウントユニット２５はレンズ鏡筒２２を装置本体２１に取り付けるためのユニットであり、レンズ保持筒２３の物体側の端部（後端部）に取り付けられている。マウントユニット２５は略円環状に形成された支持筒２７と該支持筒２７に回転可能に支持されたプリセットリング２８とを有している。

支持筒２７の後面には円弧状に形成された挿通孔２７ａが形成されている（図７参照）。

プリセットリング２８は円環状に形成された被支持部２９と該被支持部２９から略前方へ突出されたガイド突部３０とを有している（図８参照）。

被支持部２９には後方へ突出された連動突起２９ａが設けられている。連動突起２９ａは支持筒２７の挿通孔２７ａから後方へ突出されている（図７参照）。被支持部２９は図示しないバネ部材によって周方向における一方へ付勢されている。

ガイド突部３０は、被支持部２９に連続し前後に延びる基端部３０ａと、該基端部３０ａの前端に連続し基端部３０ａに対して傾斜された中間部３０ｂと、該中間部３０ｂの前端に連続し前後に延びる先端部３０ｃとから成る。

絞りユニット２６は、図９に示すように、略円環状に形成された支持ベース３１と、該支持ベース３１に回転自在に支持され略円環状に形成された被案内ベース３２と、支持ベース３１と被案内ベース３２の間で回動自在に支持された複数の絞り羽根３３、３３、・・・とから成る。複数の絞り羽根３３、３３、・・・は上記した絞り２として機能する。

支持ベース３１には周方向に離隔して複数の支持孔３１ａ、３１ａ、・・・が形成されている。

被案内ベース３２の外周面には外方へ突出された一対の被案内突部３２ａ、３２ａが設けられている。支持ベース３１には周方向に離隔して複数のカム孔３２ｂ、３２ｂ、・・・が形成されている。

絞り羽根３３は前方へ突出された支持ピン３３ａと後方へ突出されたカムピン３３ｂとを有している。絞り羽根３３は、支持ピン３３ａが支持ベース３１の支持孔３１ａに回転自在に支持され、カムピン３３ｂが被案内ベース３２のカム孔３２ｂに摺動自在に支持される。従って、被案内ベース３２が支持ベース３１に対して周方向へ回転されると、カムピン３３ｂ、３３ｂ、・・・のカム孔３２ｂ、３２ｂ、・・・における位置がそれぞれ変化され、絞り羽根３３、３３、・・・が支持ベース３１及び被案内ベース３２に対して支持ピン３３ａ、３３ａ、・・・を支点としてそれぞれ回動され、絞り羽根３３、３３、・・・によって形成される開口径３３ｃの大きさが変化される。

絞りユニット２６は支持ベース３１が取付ネジ１００、１００によって第３レンズ群１３を保持する図示しない移動枠に取り付けられる。従って、絞りユニット２６は第３レンズ群１３と一体となって光軸方向へ移動される。

絞りユニット２６は被案内ベース３２の被案内突部３２ａ、３２ａがマウントユニット２５のプリセットリング２８に設けられたガイド突部３０に摺動自在に係合される。従って、絞りユニット２６が第３レンズ群１３と一体となって光軸方向へ移動されると、被案内突部３２ａ、３２ａのガイド突部３０に対する係合位置に応じて被案内ベース３２が支持ベース３１に対して回転可能とされる。

レンズ鏡筒２２が装置本体２１に装着される前の状態においては、マウントユニット２５のプリセットリング２８はバネ部材の付勢力によって連動突起２９ａが一端に保持されており（図７参照）、絞り羽根３３、３３、・・・によって形成された開口径が小さくされて小絞り状態とされている。

レンズ鏡筒２２が装置本体２１に装着されたときには連動突起２９ａが装置本体２１に設けられた図示しないレバーによって押圧され、プリセットリング２８がバネ部材の付勢力に抗して回転される。プリセットリング２８が回転されると、ガイド突部３０に係合されている被案内ベース３２がプリセットリング２８とともに回転され、絞り羽根３３、３３、・・・によって形成された開口径３３ｃが大きくなって絞り開放状態とされる。

広角端においては、被案内突部３２ａ、３２ａがガイド突部３０の中間部３０ｂの後端部に係合されている。広角端状態においては、開放Ｆナンバーが約Ｆ２．８とされている。このとき絞り羽根３３、３３、・・・によって形成された開口径３３ｃは、例えば、１５．２７４ｍｍの円と等価な開口面積とされている。

ズームレンズ１において、例えば、広角端から望遠端へ向けてズーミングが行われると、第１レンズ群１１と第２レンズ群１２の間隔が広がり、第２レンズ群１２と第３レンズ群１３の間隔が狭まり、第３レンズ群１３と第４レンズ群１４の間隔が狭まるように各レンズ群が光軸方向へ移動される。このとき、絞りユニット２６と第３レンズ群１３が一体となって光軸方向（前方）へ移動される。

絞りユニット２６が広角端状態から光軸方向へ移動されるときには、被案内突部３２ａ、３２ａがガイド突部３０の中間部３０ｂに案内されるため、被案内ベース３２が支持ベース３１に対して周方向へ回転される。従って、絞り羽根３３、３３、・・・によって形成される開口径３３ｃが絞りユニット２６の前方への移動に伴って大きくなっていく。このとき開放Ｆナンバーは約Ｆ２．８一定に保たれる。絞り羽根３３、３３、・・・によって形成された開口径３３ｃは、被案内突部３２ａ、３２ａがガイド突部３０の中間部３０ｂの前端に係合された状態において、例えば、１９．７０２ｍｍの円と等価な開口面積とされる。

さらに、望遠端へ向けてのズーミングが行われると、絞りユニット２６と第３レンズ群１３が一体となってさらに光軸方向（前方）へ移動され、被案内突部３２ａ、３２ａはガイド突部３０の先端部３０ｃに案内される。従って、被案内ベース３２は支持ベース３１に対して回転されず、絞り羽根３３、３３、・・・によって形成される開口径３３ｃは一定の大きさが保持される。このとき開放Ｆナンバーは約Ｆ２．８から漸次大きくなって暗くなっていき、望遠端状態において最大値約Ｆ３．５となる。

尚、撮像素子の画面寸法の小型化等の要因により、広角側の明るさを、例えば、Ｆ２一定とする等も可能である。

また、上記には、絞りの制御機構として機械的な機構を例として説明したが、絞りの制御機構は機械的な機構に限られることはなく、例えば、機械的な動力の伝達がない電磁駆動による絞り制御機構を用いてもよい。

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９と共に本発明を実施するための最良の形態を示すものであり、本図は、レンズ構成を示す図である。 図３及び図４と共に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。 特定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。 図６乃至図８と共に本発明の各構造を示すものであり、本図は、撮像装置の概略斜視図である。 絞り制御機構の斜視図である。 マウントユニットの拡大斜視図である。 プリセットリングの拡大斜視図である。 絞りユニットの拡大分解斜視図である。

符号の説明

１…ズームレンズ、２…絞り、１１…第１レンズ群、１２…第２レンズ群、１３…第３レンズ群、１４…第４レンズ群、２０…撮像装置、２１…装置本体、２２…レンズ鏡筒、２３…レンズ保持筒

Claims (7)

1. ズーミングする際に絞りが光軸方向へ移動し、
   望遠端における絞りの位置が広角端における絞りの位置より物体側に位置し、
   前記広角端から特定中間焦点距離の範囲において開放Ｆナンバーが略一定になるように前記絞りの開口径をズーミングに連動して制御し、
   前記特定中間焦点距離から前記望遠端の範囲において前記絞りの開口径を略一定にして開放Ｆナンバーが変化するようにし、
   前記特定中間焦点距離が以下の条件式（１）を満足するように構成した
   ズームレンズ。
   （１）広角端焦点距離×１．５＜特定中間焦点距離＜望遠端焦点距離／１．４
2. 前記広角端から前記特定中間焦点距離の範囲において開放ＦナンバーがＦ３より明るくなるようにした
   請求項１に記載のズームレンズ。
3. 物体側より順に配置された正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、前記絞りと一体となって光軸方向へ移動される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レンズ群とによって構成し、
   前記広角側から前記望遠側へズーミングする際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が広がり、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が狭まり、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の間隔が狭まり、
   フォーカシングする際に前記第２レンズ群が光軸方向へ移動し、
   ズーム比を３．５倍以上とした
   請求項１に記載のズームレンズ。
4. 前記第２レンズ群が少なくとも３枚の凹レンズと１枚の凸レンズとを有し、最も物体側に位置する凹レンズ及び前記凸レンズの少なくとも１面を非球面に形成した
   請求項３に記載のズームレンズ。
5. 前記第１レンズ群を、凹レンズと、凸レンズと、凸メニスカスレンズとを物体側より順に配置して構成し、
   前記第２レンズ群を、少なくとも１面が非球面に形成された凹メニスカスレンズと、凹レンズと、凹レンズと像側の面が非球面に形成された凸レンズとの接合レンズと、物体側に凹面を向けた凹メニスカスレンズとを物体側より順に配置して構成し、
   前記第３レンズ群の物体側に前記絞りを配置し、
   前記第３レンズ群を、両凸レンズと、両凸レンズと凹レンズとの接合レンズとを物体側より順に配置して構成し、
   前記第４レンズ群を、少なくとも１面が非球面に形成された両凸レンズと、像側に凹面を向けた凹メニスカスレンズと、凹レンズと凸レンズとの接合レンズとを物体側より順に配置して構成した
   請求項３に記載のズームレンズ。
6. ズームレンズと該ズームレンズが内部に配置されたレンズ保持筒とを備え、
   前記ズームレンズは、
   ズーミングする際に絞りが光軸方向へ移動し、
   望遠端における絞りの位置が広角端における絞りの位置より物体側に位置し、
   前記広角端から特定中間焦点距離の範囲において開放Ｆナンバーが略一定になるように前記絞りの開口径をズーミングに連動して制御し、
   前記特定中間焦点距離から前記望遠端の範囲において前記絞りの開口径を略一定にして開放Ｆナンバーが変化するようにし、
   前記特定中間焦点距離が以下の条件式（１）を満足するように構成した
   レンズ鏡筒。
   （１）広角端焦点距離×１．５＜特定中間焦点距離＜望遠端焦点距離／１．４
7. ズームレンズと該ズームレンズが内部に配置されたレンズ保持筒とを有するレンズ鏡筒と、
   前記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、
   前記レンズ鏡筒を保持する装置本体とを備え、
   前記ズームレンズは、
   ズーミングする際に絞りが光軸方向へ移動し、
   望遠端における絞りの位置が広角端における絞りの位置より物体側に位置し、
   前記広角端から特定中間焦点距離の範囲において開放Ｆナンバーが略一定になるように前記絞りの開口径をズーミングに連動して制御し、
   前記特定中間焦点距離から前記望遠端の範囲において前記絞りの開口径を略一定にして開放Ｆナンバーが変化するようにし、
   前記特定中間焦点距離が以下の条件式（１）を満足するように構成した
   撮像装置。
   （１）広角端焦点距離×１．５＜特定中間焦点距離＜望遠端焦点距離／１．４

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