JP2011059494A

JP2011059494A - ズームレンズおよび撮像装置

Info

Publication number: JP2011059494A
Application number: JP2009210486A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Kawamura; 大樹河村
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2009-09-11
Filing date: 2009-09-11
Publication date: 2011-03-24

Abstract

【課題】第１レンズ群のレンズ枚数を少なくして、レンズ系の厚みが小さく全長の短い、全体として小型化の図られたズームレンズおよび撮像装置を提供する。
【解決手段】物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを配置する。第１レンズ群Ｇ１を、物体側より順に、第１の負レンズＬ１１と、入射光を反射して光路を折り曲げる反射部材（直角プリズムＬＰ）と、第２の負レンズＬ１２とで構成する。第１レンズ群Ｇ１内の第１の負レンズＬ１１のｄ線に対するアッベ数をνｄ１１、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離をｆ１、広角端における全系の焦点距離をｆｗとしたとき、以下の条件式を満足する。
νｄ１１＞４５ ……（１）
１．０＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜２．１ ……（２）
【選択図】図１

Description

本発明は、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、および情報携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistance）等に好適に用いられるズームレンズおよび撮像装置に関する。

近年、デジタルスチルカメラ等の撮像装置においては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子の小型化が進むにつれて、装置全体としての小型化が求められている。一方、デジタルスチルカメラや携帯端末装置に最適な小型のズームレンズ系として、従来より、レンズ系に直角プリズム等の反射部材を設け、光路を途中で直角に折り曲げた、いわゆる、屈曲式のズームレンズが知られている（特許文献１ないし５参照）。小型化や広角化に有利なタイプの屈曲式ズームレンズとしては、第１レンズ群が負の屈折力を有したいわゆるマイナスリードタイプが知られている。例えば特許文献１ないし３には、物体側より順に、負、正、負、正のレンズ群が配置され、第２レンズ群と第３レンズ群とを移動させて変倍を行う構成の屈曲式ズームレンズが開示されている。

特開２００６−３３０３４９号公報特開２００６−２８４７９０号公報特開２００７−８６３０７号公報特開２００３−３０２５７５号公報特開２００６−１１９３２４号公報

特許文献１ないし３に記載の屈曲式ズームレンズは小型化が図られているものの、特に携帯端末装置用のカメラに搭載するような場合には、さらに小型化する必要がある。特許文献１ないし３に共通する構成として、第１レンズ群の反射部材よりも像面側に２枚のレンズを有しているが、これらのレンズのうち１枚でも削減することができれば、小型化および低コスト化を実現できる。第１レンズ群に配置されるレンズは、外径が大きいため、コストに大きく影響する。また、第１レンズ群のレンズ枚数を削減することで、同じレンズ全長で考えた場合、第２レンズ群の移動量を大きくすることができる。これにより、個々のレンズが担うパワーを小さくでき、製造誤差や組立誤差に対する性能劣化の敏感度を下げることができる。さらに、変倍に伴う像面変動を抑えることができる。

特許文献１ないし３に記載の実施例では、主に、色収差補正のため、反射部材よりも像面側には正レンズと負レンズとが配置されているが、負レンズに用いる材料次第では、正レンズを配置しなくても、色収差補正を行うことができる。従って、最も簡易な構成としては、第１レンズ群を１枚の負レンズと反射部材のみで構成することが考えられる。第１レンズ群に配置するレンズを負レンズ１枚だけにしても、その負レンズを非球面レンズで構成することなどにより、比較的良好な光学性能を得ることもできる。しかしながら、以下のような点が課題となる。

第１レンズ群を１枚の負レンズのみで構成した場合には、負レンズに用いられる材料の分散が低いことが条件となる。しかしながら、一般に分散が低い材料は、屈折率も低いという問題がある。屈曲式のズームレンズでは、屈曲後のレンズ系の厚みを極力小さくすることが求められ、屈折率が低い材料で構成すると、負レンズの曲率が大きくなって、厚みが大きくなって好ましくない。一方、屈曲後のレンズ全長については、デジタルスチルカメラなどの撮像装置に大きさに対して、必要以上に小さい必要はなく、反射部材よりも像面側に１枚の負レンズを設け、反射部材よりも物体側の負レンズと併せて２枚の負レンズにより、第１レンズ群の負のパワーを分散させることもできる。それにより、最も物体側に配置された負レンズのパワーを小さくでき、屈曲後のレンズ系の厚みを薄くできる。しかしながら、従来では、反射部材よりも像面側には２枚のレンズが配置されていることが多く、小型化の点で不十分である。

特許文献４には、第１レンズ群内で反射部材よりも像面側に配置されたレンズが１枚の例が開示されているが、変倍比が２倍程度と小さい。また、第１レンズ群には、低屈折率低分散の材料が用いられているため、高倍率化を図ったときに、第１レンズ群の最も物体側に配置された負レンズが大きくなり、屈曲後のレンズユニットの厚みが大きくなり好ましくない。また、特許文献５に記載のように、反射部材としてのプリズム自体がパワーを持っている例が多く提案されている。この場合、第１レンズ群内でプリズムよりも像面側にはレンズが配置されていない例が多いが、このようなプリズムを加工する場合、非常に手間とコストがかかり好ましくない。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、第１レンズ群のレンズ枚数を少なくして、レンズ系の厚みが小さく全長の短い、全体として小型化の図られたズームレンズおよび撮像装置を提供することにある。

本発明によるズームレンズは、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負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レンズ群とから構成され、各レンズ群の光軸上の間隔を変化させることで変倍を行うようになっている。第１レンズ群は、物体側より順に、第１の負レンズと、入射光を反射して光路を折り曲げる反射部材と、第２の負レンズとから構成されている。第２レンズ群は少なくとも２枚の正レンズを有している。そして、第１レンズ群内の第１の負レンズのｄ線に対するアッベ数をνｄ１１、第１レンズ群の焦点距離をｆ１、広角端における全系の焦点距離をｆｗとしたとき、以下の条件式を満足するようにしたものである。
νｄ１１＞４５ ……（１）
１．０＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜２．１ ……（２）

本発明によるズームレンズでは、第１レンズ群内に配置された反射部材によって光路が折り曲げられる屈曲式の光学系とされていることで、良好な光学性能を維持しつつ、光学系の厚さ方向の長さが抑えられ、撮像装置に組み込んだときの薄型化が容易となる。また、物体側から順に、屈折力が負、正、負、正の４つのレンズ群を配設し、各レンズ群の光軸上の間隔を変化させることで変倍を行うようになされた４群方式のズームレンズとすることで、全長の短縮化が容易となる。そして、第１レンズ群のレンズ枚数を反射部材を挟んで２枚の負レンズのみの構成にして第１レンズ群の構成の最適化を図ったことで、レンズ系の厚みを小さくし、全長を短くすることが容易となり、光学系全体としての小型化が容易となる。
そして、さらに、次の好ましい構成を適宜採用して満足することで、レンズ系全体としての光学性能を良好に保ちつつ、さらなる小型化を図りやすくなる。

本発明によるズームレンズにおいて、第１レンズ群の焦点距離をｆ１、第１レンズ群内の第１の負レンズの焦点距離をｆ１１としたとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
０．８＜ｆ１１／ｆ１＜１．８ ……（３）

また、第１レンズ群内の第１の負レンズのｄ線に対する屈折率をＮｄ１１としたとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
Ｎｄ１１＞１．５５ ……（４）

また、第１レンズ群内の第２の負レンズのｄ線に対するアッベ数をνｄ１２としたとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
νｄ１２＞５０ ……（５）

また、第２レンズ群の焦点距離をｆ２、広角端での全系の焦点距離をｆｗとしたとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
０．８＜ｆ２／ｆｗ＜２．０ ……（６）

また、第１レンズ群内の反射部材を構成する材料のｄ線に対する屈折率をＮｄ１ｐとしたとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
Ｎｄ１ｐ＞１．７８ ……（７）

また、第２レンズ群内の少なくとも１枚の正レンズのｄ線に対するアッベ数をνｄ２としたとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
νｄ２＞６０ ………（８）

第３レンズ群は、２枚の負レンズ、または１枚の正レンズと１枚の負レンズとからなり、第３レンズ群内の最も像側には、像面側に凹面を向けた負レンズが配置されていることが好ましい。

反射部材は直角プリズムからなり、直角プリズムの入射面と出射面は屈折力を持たない構成であることが好ましい。

第４レンズ群は、１枚の正レンズのみから構成されていても良い。第２レンズ群は、少なくとも１枚の非球面レンズを有することが好ましい。

また、絞りが、第２レンズ群と第３レンズ群との間に配置されていても良い。この場合、変倍時に、絞りが第３レンズ群と一体で移動するようになされていても良い。

第４レンズ群は、変倍の際に固定されていていても良い。また、第３レンズ群または第４レンズ群を光軸上で移動させることにより合焦を行うようになされていても良い。

本発明による撮像装置は、本発明によるズームレンズと、このズームレンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子とを備えたものである。
本発明による撮像装置では、本発明の小型化の図られた高性能のズームレンズを撮像レンズとして用いて、装置全体としての小型化が図られる。

本発明のズームレンズによれば、基本構成を小型化に有利な屈曲式の４群ズームの構成とし、第１レンズ群のレンズ枚数を２枚の負レンズのみにして第１レンズ群の構成の最適化を図るようにしたので、従来に比べて第１レンズ群のレンズ枚数を少なくして、レンズ系の厚みを小さく全長も短くして、全体として小型化を図ることができる。

また、本発明の撮像装置によれば、上記本発明の小型化の図られた高性能のズームレンズを撮像レンズとして用いるようにしたので、良好な撮像性能を維持しつつ、装置全体としての小型化を図ることができる。

本発明の一実施の形態に係るズームレンズの第１の構成例を示すものであり、実施例１に対応するレンズ断面図である。本発明の一実施の形態に係るズームレンズの第２の構成例を示すものであり、実施例２に対応するレンズ断面図である。本発明の一実施の形態に係るズームレンズの第３の構成例を示すものであり、実施例３に対応するレンズ断面図である。本発明の一実施の形態に係るズームレンズの第４の構成例を示すものであり、実施例４に対応するレンズ断面図である。本発明の一実施の形態に係るズームレンズの第５の構成例を示すものであり、実施例５に対応するレンズ断面図である。本発明の一実施の形態に係るズームレンズの第６の構成例を示すものであり、実施例６に対応するレンズ断面図である。本発明の一実施の形態に係るズームレンズの第７の構成例を示すものであり、実施例７に対応するレンズ断面図である。図１に示したズームレンズを光路を折り曲げた状態で示したレンズ断面図である。実施例１に係るズームレンズの広角端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。実施例１に係るズームレンズの望遠端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。実施例２に係るズームレンズの広角端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。実施例２に係るズームレンズの望遠端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。実施例３に係るズームレンズの広角端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。実施例３に係るズームレンズの望遠端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。実施例４に係るズームレンズの広角端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。実施例４に係るズームレンズの望遠端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。実施例５に係るズームレンズの広角端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。実施例５に係るズームレンズの望遠端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。実施例６に係るズームレンズの広角端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。実施例６に係るズームレンズの望遠端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。実施例７に係るズームレンズの広角端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。実施例７に係るズームレンズの望遠端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。本発明の一実施の形態に係る撮像装置としてのデジタルカメラの一構成例を示す前側外観図である。本発明の一実施の形態に係る撮像装置としてのデジタルカメラの一構成例を示す背面側外観図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１（Ａ），（Ｂ）は、本発明の一実施の形態に係るズームレンズの第１の構成例を示している。この構成例は、後述の第１の数値実施例のレンズ構成に対応している。なお、図１（Ａ）は無限遠合焦状態でかつ広角端（最短焦点距離状態）での光学系配置、図１（Ｂ）は無限遠合焦状態でかつ望遠端（最長焦点距離状態）での光学系配置に対応している。同様にして、後述の第２ないし第７の数値実施例のレンズ構成に対応する第２ないし第７の構成例の断面構成を、図２（Ａ），（Ｂ）〜図７（Ａ），（Ｂ）に示す。図１（Ａ），（Ｂ）〜図７（Ａ），（Ｂ）において、符号Ｒｉは、最も物体側の構成要素の面を１番目として、像側（結像側）に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目の面の曲率半径を示す。符号Ｄｉは、ｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ１上の面間隔を示す。なお符号Ｄｉについては、変倍に伴って変化する部分の面間隔（例えば第１の構成例についてはＤ６，Ｄ１２，Ｄ１７）のみ符号を付す。

このズームレンズは、光軸Ｚ１に沿って物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とを備えている。光学的な開口絞りＳｔは、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に配置されている。

このズームレンズは、例えばビデオカメラ、およびデジタルスチルカメラ等の撮影機器のほか、ＰＤＡ等の情報携帯端末にも搭載可能である。このズームレンズの像側には、搭載されるカメラの撮影部の構成に応じた部材が配置される。例えば、このズームレンズの結像面（撮像面）には、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子１００が配置される。撮像素子１００は、このズームレンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力するものである。少なくとも、このズームレンズと撮像素子１００とで、本実施の形態における撮像装置が構成される。最終レンズ群（第４レンズ群Ｇ４）と撮像素子１００との間には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、種々の光学部材ＧＣが配置されていても良い。例えば撮像面保護用のカバーガラスや赤外線カットフィルタなどの平板状の光学部材が配置されていても良い。

このズームレンズは、各レンズ群の光軸上の間隔を変化させることにより変倍を行うようになされている。例えば第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３が変倍時に光軸Ｚ１上で移動するようになっている。また、第３レンズ群Ｇ３または第４レンズ群Ｇ４を合焦時に移動させるようにしても良い。第１レンズ群Ｇ１は変倍および合焦時に常時固定であることが好ましい。第４レンズ群Ｇ４は変倍の際に固定であることが好ましい。開口絞りＳｔは、例えば第３レンズ群Ｇ３と共に移動するようになっている。図１（Ａ），（Ｂ）〜図７（Ａ），（Ｂ）には、広角端から望遠端へと変倍させる際の各移動群の軌跡を実線の矢印で示している。

第１レンズ群Ｇ１は、全体として負の屈折力を有している。第１レンズ群Ｇ１は、物体側より順に、第１の負レンズＬ１１と、入射光を反射して光路を折り曲げる反射部材としての直角プリズムＬＰと、第２の負レンズＬ１２とから構成されている。

ここで、本実施の形態に係るズームレンズは屈曲光学系であり、実際には、図８に示すように、第１レンズ群Ｇ１において、例えば直角プリズムＬＰの内部反射面で光路が略９０°折り曲げられている。なお、図８は図１（Ａ）に示した第１の構成例に対応するものであるが、他の構成例についても同様である。図１（Ａ），（Ｂ）〜図７（Ａ），（Ｂ）では、光軸Ｚ１を直線状とし、直角プリズムＬＰの内部反射面を省略して同一方向に展開し、等価的に直線的な光学系として示している。なお、直角プリズムＬＰに代えて、反射ミラー等の他の反射部材を用いても良い。ただし、反射部材として直角プリズムＬＰを用いる方が、反射ミラーを用いる場合よりも見掛け上の光路長を短くできるので、第１レンズ群Ｇ１を小型化でき、引いては全体を小型化できるので好ましい。また、直角プリズムＬＰの入射面と出射面は光軸Ｚ１に対して垂直（曲率半径∞）な平面とされ、屈折力を持たない構成であることが好ましい。これにより低コスト化を図ることができる。

第２レンズ群Ｇ２は、全体として正の屈折力を有している。第２レンズ群Ｇ２は、少なくとも２枚の正レンズを有している。図１（Ａ），（Ｂ）〜図７（Ａ），（Ｂ）では、第２レンズ群Ｇ２として、第１のレンズＬ２１と第２のレンズＬ２２との２枚のレンズで構成した例、および第１ないし第３のレンズＬ２１〜Ｌ２３の３枚のレンズで構成した例が示されている。第２レンズ群Ｇ２は、少なくとも１枚の非球面レンズを有することが好ましい。

第３レンズ群Ｇ３は、全体として負の屈折力を有している。第３レンズ群Ｇ３は、例えば第１のレンズＬ３１と第２のレンズＬ３２との２枚のレンズからなる。この場合、第３レンズ群Ｇ３を構成する２枚のレンズは、２枚共負レンズであるか、または１枚の正レンズと１枚の負レンズとからなることが好ましい。第３レンズ群Ｇ３内の最も像側には、像面側に凹面を向けた負レンズを配置することが好ましい。

第４レンズ群Ｇ４は、全体として正の屈折力を有している。第４レンズ群Ｇ４は、１枚の正レンズ（第１のレンズＬ４１）のみで構成されている。

このズームレンズは、第１レンズ群Ｇ１内の第１の負レンズＬ１１のｄ線に対するアッベ数をνｄ１１、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離をｆ１、広角端における全系の焦点距離をｆｗとしたとき、以下の条件式を満足するように構成されている。
νｄ１１＞４５ ……（１）
１．０＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜２．１ ……（２）

また、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離をｆ１、第１レンズ群Ｇ１内の第１の負レンズＬ１１の焦点距離をｆ１１としたとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
０．８＜ｆ１１／ｆ１＜１．８ ……（３）

また、第１レンズ群Ｇ１内の第１の負レンズＬ１１のｄ線に対する屈折率をＮｄ１１としたとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
Ｎｄ１１＞１．５５ ……（４）

また、第１レンズ群Ｇ１内の第２の負レンズＬ１２のｄ線に対するアッベ数をνｄ１２としたとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
νｄ１２＞５０ ……（５）

また、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離をｆ２としたとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
０．８＜ｆ２／ｆｗ＜２．０ ……（６）

また、第１レンズ群Ｇ１内の反射部材（直角プリズムＬＰ）を構成する材料のｄ線に対する屈折率をＮｄ１ｐとしたとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
Ｎｄ１ｐ＞１．７８ ……（７）

また、第２レンズ群Ｇ２内の少なくとも１枚の正レンズのｄ線に対するアッベ数をνｄ２としたとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
νｄ２＞６０ ………（８）

図２３，図２４は、このズームレンズが搭載される撮像装置の一例として、デジタルスチルカメラを示している。特に図２３は、このデジタルスチルカメラ１０を前側から見た外観を示し、図２４は、このデジタルスチルカメラ１０を背面側から見た外観を示している。このデジタルスチルカメラ１０は、その前面側の中央上部に、ストロボ光を照射するストロボ発光部２１を備えている。また、その前面側においてストロボ発光部２１の側方部には、撮影対象からの光が入射する撮影開口２２が設けられている。このデジタルスチルカメラ１０はまた、上面側に、レリーズボタン２３と電源ボタン２４とを備えている。このデジタルスチルカメラ１０はまた、背面側に、表示部２５と操作部２６，２７とを備えている。表示部２５は、撮像された画像を表示するためのものである。このデジタルスチルカメラ１０では、レリーズボタン２３を押圧操作することにより、１フレーム分の静止画の撮影が行われ、この撮影で得られる画像データがデジタルスチルカメラ１０に装着されたメモリカード（図示せず）に記録される。

このデジタルスチルカメラ１０は、筐体内部に撮像レンズ１を備えている。この撮像レンズ１として、本実施の形態に係るズームレンズが用いられている。撮像レンズ１は、前面側に設けられた撮影開口２２に、最も物体側のレンズＬ１１が位置するように配置されている。撮像レンズ１は、直角プリズムＬＰによる折り曲げ後の光軸Ｚ１がカメラボディの縦方向と一致するようにして、デジタルスチルカメラ１０の内部に全体として縦方向に組み込まれている。なお、折り曲げ後の光軸Ｚ１がカメラボディの横方向となるようにして、デジタルスチルカメラ１０の内部に全体として横方向に組み込まれていても良い。

次に、以上のように構成されたズームレンズの作用および効果を説明する。
このズームレンズでは、第１レンズ群Ｇ１内に配置された反射部材によって光路が折り曲げられる屈曲式の光学系とされていることで、良好な光学性能を維持しつつ、光学系の厚さ方向の長さが抑えられ、撮像装置に組み込んだときの薄型化が容易となる。また、物体側から順に、屈折力が負、正、負、正の４つのレンズ群を配設し、各レンズ群の光軸上の間隔を変化させることで変倍を行うようになされた４群方式のズームレンズとすることで、全長の短縮化が容易となる。そして、第１レンズ群Ｇ１のレンズ枚数を反射部材を挟んで２枚の負レンズのみの構成にして第１レンズ群Ｇ１の構成の最適化を図ったことで、レンズ系の厚みを小さくし、全長を短くすることが容易となり、光学系全体としての小型化が容易となる。

このタイプのズームレンズは、広角端から望遠端への変倍によるＦＮｏ．の変動が大きい。従って、望遠端でのＦＮｏ．を明るくするためには、広角端でのＦＮｏ．を明るくしておく（開放径を大きくしておく）必要がある。しかしながら、広角端でのＦＮｏ．を必要以上に明るくすると、収差補正が困難になるとともに、レンズが大きくなってしまう。そこで、広角端での開放径を望遠端での開放径よりも小さくするなど、ズーム倍率ごとに異なる開放径になるように制御する（開放規制）ことで、明るさの変動を大きくできる。必要に応じて、このような制御を行ってもよい。

以下、上記した条件式に関する作用および効果をより詳細に説明する。

条件式（１）は、第１レンズ群Ｇ１における第１の負レンズＬ１１のアッベ数を規定しており、ズーム全域にわたって色収差を良好に補正するための条件である。また、第１レンズ群Ｇ１を負レンズのみで構成するために必要な条件である。条件式（１）の下限を下回ると、ズーム全域にわたって、軸上色収差と倍率色収差をバランスよく補正することが困難になり好ましくない。
より高い光学性能を得るために、条件式（１）の数値範囲は、
νｄ１１＞４８ ……（１’）
であることが望ましい。

条件式（２）は、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１を、広角端における全系の焦点距離ｆｗで規格化したものである。条件式（２）の下限を下回ると、非点収差および、歪曲収差の補正が困難になり好ましくない。また、変倍比を大きくすることができなくなる。逆に、条件式（２）の下限を下回ると、バックフォーカスが必要以上に長くなり、レンズ系が大型化してしまう。つまり、約２．８倍の変倍比と小型化を両立させるための条件である。
より高い光学性能を得るために、条件式（２）の数値範囲は、
１．１＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜２．０ ……（２’）
であることが望ましい。

条件式（３）は、第１レンズ群Ｇ１における第１の負レンズＬ１１の焦点距離ｆ１１と第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１との関係を規定している。条件式（３）の上限を上回ると、第１の負レンズＬ１１の薄型化には有利になるが、倍率色収差および歪曲収差の補正が困難になり、好ましくない。下限を下回ると、第１の負レンズＬ１１の厚みが大きくなり、レンズユニットの厚みが大きくなるので好ましくない。
より高い光学性能を得るために、条件式（３）の数値範囲は、
０．９＜ｆ１１／ｆ１＜１．７ ……（３’）
であることが望ましい。

条件式（４）は、第１レンズ群Ｇ１における第１の負レンズＬ１１の屈折率を規定している。条件式（４）の下限を下回ると、第１の負レンズＬ１１の曲率が大きくなって、レンズユニットの厚みが大きくなり好ましくない。
より高い光学性能を得るために、条件式（４）の数値範囲は、
Ｎｄ１１＞１．６０ ……（４’）
であることが望ましい。

条件式（５）は、第１レンズ群Ｇ１における第２の負レンズＬ１２のアッベ数を規定している。条件式（５）は、条件式（１）と同様、ズーム全域にわたって色収差を良好に補正するための条件である。
より高い光学性能を得るために、条件式（５）の数値範囲は、
νｄ１２＞５５ ……（５’）
であることが望ましい。

条件式（６）は、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離ｆ２を広角端における全系の焦点距離ｆｗで規格化したものである。条件式（６）の下限を下回ると、第２レンズ群Ｇ２内のレンズの曲率が大きくなって、収差補正が困難になるとともに、変倍に伴う収差変動が大きくなり好ましくない。また、製造誤差や組立誤差による性能劣化の敏感度が高くなって好ましくない。逆に、条件式（６）の上限を上回ると、第２レンズ群Ｇ２の移動量が大きくなって、レンズが大型化してしまう。
より高い光学性能を得るために、条件式（６）の数値範囲は、
０．９＜ｆ２／ｆｗ＜１．９ ……（６’）
であることが望ましい。

条件式（７）は、第１レンズ群Ｇ１に配置された反射部材（直角プリズムＬＰ）の屈折率を規定している。このズームレンズのように、第１レンズ群Ｇ１のパワーが負であるレンズタイプにおいては、最も物体側に配置された第１の負レンズＬ１１を、ある程度分散の小さい材料で構成する必要がある。一般に分散の低い材料は、屈折率も低く、そのような材料で第１レンズ群Ｇ１を構成すると、レンズの曲率が大きくなってしまう。その場合、屈曲後のレンズユニットの厚みが大きくなってしまうという問題が生じる。そこで、反射部材を構成する材料を高屈折率材とすることによって、第１の負レンズＬ１１の有効径を小さくしたり、反射部材を小さくしたりするなどの対策を施した方が好ましい。
より高い光学性能を得るために、条件式（７）の数値範囲は、
Ｎｄ１ｐ＞１．８０ ……（７’）
であることが望ましい。

条件式（８）は、第２レンズ群Ｇ２を構成する正レンズのアッベ数の平均を規定しており、ズーム全域の倍率色収差補正に寄与している。条件式（８）の下限を下回ると、色収差が大きくなるとともに、変倍に伴う色収差の変動が大きくなり好ましくない。
より高い光学性能を得るために、条件式（８）の数値範囲は、
νｄ２＞６５ ……（８’）
であることが望ましい。

以上説明したように、本実施の形態に係るズームレンズによれば、基本構成を小型化に有利な屈曲式の４群ズームの構成とし、第１レンズ群Ｇ１のレンズ枚数を２枚の負レンズのみにして第１レンズ群Ｇ１の構成の最適化を図るようにしたので、従来に比べて第１レンズ群Ｇ１のレンズ枚数を少なくして、レンズ系の厚みを小さく全長も短くして、全体として小型化を図ることができる。また、本実施の形態に係るズームレンズを搭載した撮像装置によれば、良好な撮像性能を維持しつつ、装置全体としての小型化を図ることができる。

次に、本実施の形態に係るズームレンズの具体的な数値実施例について説明する。以下では、複数の数値実施例を部分的にまとめて説明する。

［数値実施例１］
［表１］〜［表３］は、図１（Ａ），（Ｂ）に示したズームレンズの構成に対応する具体的なレンズデータを示している。特に［表１］にはその基本的なレンズデータを示し、［表２］および［表３］にはその他のデータを示す。［表１］に示したレンズデータにおける面番号Ｓｉの欄には、実施例１に係るズームレンズについて、最も物体側の構成要素の面を１番目として、像側に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目の面の番号を示している。曲率半径Ｒｉの欄には、図１（Ｂ）において付した符号Ｒｉに対応させて、物体側からｉ番目の面の曲率半径の値（ｍｍ）を示す。面間隔Ｄｉの欄についても、同様に物体側からｉ番目の面Ｓｉとｉ＋１番目の面Ｓｉ＋１との光軸上の間隔（ｍｍ）を示す。Ｎｄｊの欄には、物体側からｊ番目の光学要素のｄ線（５８７．６ｎｍ）に対する屈折率の値を示す。νｄｊの欄には、物体側からｊ番目の光学要素のｄ線に対するアッベ数の値を示す。

実施例１に係るズームレンズは、変倍に伴って第２レンズ群Ｇ２、および第３レンズ群Ｇ３が光軸上を移動するため、それらの各移動群の前後の面間隔Ｄ６，Ｄ１２，Ｄ１７の値は可変となっている。［表２］には、これらの可変面間隔Ｄ６，Ｄ１２，Ｄ１７の変倍時のデータとして、広角端および望遠端における値を示す。［表２］にはまた、諸データとして、広角端および望遠端における全系の近軸焦点距離ｆ（ｍｍ）、画角（２ω）およびＦナンバー（ＦＮｏ．）の値についても示す。

［表１］のレンズデータにおいて、面番号の左側に付された記号「＊」は、そのレンズ面が非球面形状であることを示す。実施例１に係るズームレンズは、第１レンズ群Ｇ１内の第２の負レンズＬ１２の両面Ｓ５，Ｓ６と、第２レンズ群Ｇ２内の第３のレンズＬ２３の両面Ｓ１１，Ｓ１１と、第３レンズ群Ｇ３内の第１のレンズＬ３１の両面Ｓ１４，Ｓ１５と、第４レンズ群Ｇ４内の第１のレンズＬ４１の両面Ｓ１８，Ｓ１９とがすべて非球面形状となっている。［表１］の基本レンズデータには、これらの非球面の曲率半径として、光軸近傍の曲率半径の数値を示している。

［表３］には実施例１に係るズームレンズにおける非球面データを示す。非球面データとして示した数値において、記号“Ｅ”は、その次に続く数値が１０を底とした“べき指数”であることを示し、その１０を底とした指数関数で表される数値が“Ｅ”の前の数値に乗算されることを示す。例えば、「１．０Ｅ−０２」であれば、「１．０×１０^-2」であることを示す。

実施例１に係るズームレンズの非球面データとしては、以下の式（Ａ）によって表される非球面形状の式における各係数ＲＡ_i，ＫＡの値を記す。Ｚは、より詳しくは、光軸から高さｈの位置にある非球面上の点から、非球面の頂点の接平面（光軸に垂直な平面）に下ろした垂線の長さ（ｍｍ）を示す。
Ｚ＝Ｃ・ｈ²／｛１＋（１−ＫＡ・Ｃ²・ｈ²）^1/2｝＋ΣＲＡ_i・ｈⁱ ……（Ａ）
（ｉ＝ｎ，ｎ：３以上の整数）
ただし、
Ｚ：非球面の深さ（ｍｍ）
ｈ：光軸からレンズ面までの距離（高さ）（ｍｍ）
ＫＡ：非球面定数
Ｃ：近軸曲率＝１／Ｒ
（Ｒ：近軸曲率半径）
ＲＡ_i：第ｉ次の非球面係数

［数値実施例２〜７］
以上の実施例１に係るズームレンズと同様にして、図２（Ａ），（Ｂ）に示したズームレンズの構成に対応する具体的なレンズデータを実施例２として、［表４］〜［表６］に示す。また同様にして、図３（Ａ），（Ｂ）〜図７（Ａ），（Ｂ）に示したズームレンズの構成に対応する具体的なレンズデータを実施例３〜７として、［表７］〜［表２１］に示す。

［表２２］には、上述の各条件式に関する値を、各実施例についてまとめたものを示す。実施例４が条件式（５）の条件から外れているが、それ以外は、各実施例について条件式（１）〜（８）の条件を満足している。

［収差図］
図９（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ、実施例１に係るズームレンズにおける広角端での球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）および倍率色収差を示している。図１０（Ａ）〜（Ｄ）は、望遠端における同様の各収差を示している。各収差図には、ｄ線（５８７．６ｎｍ）を基準波長とした収差を示す。球面収差図および倍率色収差図には、波長４６０ｎｍ、波長６１５ｎｍについての収差も示す。非点収差図において、実線はサジタル方向、破線はタンジェンシャル方向の収差を示す。ＦＮＯ．はＦ値、ωは半画角を示す。

同様に、実施例２に係るズームレンズについての諸収差を図１１（Ａ）〜（Ｄ）（広角端）、図１２（Ａ）〜（Ｄ）（望遠端）に示す。同様にして、実施例３〜７に係るズームレンズについての諸収差を図１３〜図２２の（Ａ）〜（Ｄ）に示す。

以上の各数値データおよび各収差図から分かるように、各実施例について、各変倍域で諸収差が良好に補正され、高変倍比でありながら、レンズ全長が短く、小型化の図られたズームレンズが実現できている。

なお、本発明は、上記実施の形態および各実施例に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔および屈折率の値などは、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得る。

ＧＣ…光学部材、Ｇ１…第１レンズ群、Ｇ２…第２レンズ群、Ｇ３…第３レンズ群、Ｇ４…第４レンズ群、ＬＰ…直角プリズム（反射部材）、Ｓｔ…開口絞り、Ｒｉ…物体側から第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、Ｄｉ…物体側から第ｉ番目と第ｉ＋１番目のレンズ面との面間隔、Ｚ１…光軸、１００…撮像素子。

Claims

物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負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レンズ群とから構成され、各レンズ群の光軸上の間隔を変化させることで変倍を行うようになされ、
前記第１レンズ群は、物体側より順に、第１の負レンズと、入射光を反射して光路を折り曲げる反射部材と、第２の負レンズとから構成され、
前記第２レンズ群は少なくとも２枚の正レンズを有し、
前記第１レンズ群内の前記第１の負レンズのｄ線に対するアッベ数をνｄ１１、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、広角端における全系の焦点距離をｆｗとしたとき、以下の条件式を満足する
ことを特徴とするズームレンズ。
νｄ１１＞４５ ……（１）
１．０＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜２．１ ……（２）
前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第１レンズ群内の第１の負レンズの焦点距離をｆ１１としたとき、以下の条件式を満足する
ことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
０．８＜ｆ１１／ｆ１＜１．８ ……（３）
前記第１レンズ群内の第１の負レンズのｄ線に対する屈折率をＮｄ１１としたとき、以下の条件式を満足する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のズームレンズ。
Ｎｄ１１＞１．５５ ……（４）
前記第１レンズ群内の第２の負レンズのｄ線に対するアッベ数をνｄ１２としたとき、以下の条件式を満足する
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
νｄ１２＞５０ ……（５）
前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、広角端での全系の焦点距離をｆｗとしたとき、以下の条件式を満足する
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
０．８＜ｆ２／ｆｗ＜２．０ ……（６）
前記第１レンズ群内の反射部材を構成する材料のｄ線に対する屈折率をＮｄ１ｐとしたとき、以下の条件式を満足する
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
Ｎｄ１ｐ＞１．７８ ……（７）
前記第２レンズ群内の少なくとも１枚の正レンズのｄ線に対するアッベ数をνｄ２としたとき、以下の条件式を満足する
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
νｄ２＞６０ ………（８）
前記第３レンズ群は、２枚の負レンズ、または１枚の正レンズと１枚の負レンズとからなり、前記第３レンズ群内の最も像側には、像面側に凹面を向けた負レンズが配置されている
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のズームレンズ。
前記反射部材が直角プリズムからなり、前記直角プリズムの入射面と出射面は屈折力を持たない構成である
ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載のズームレンズ。
前記第４レンズ群が、１枚の正レンズのみから構成されている
ことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載のズームレンズ。
前記第２レンズ群は、少なくとも１枚の非球面レンズを有する
ことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のズームレンズ。
絞りが、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間に配置されている
ことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のズームレンズ。
変倍時に、前記絞りが前記第３レンズ群と一体で移動するようになされている
ことを特徴とする請求項１２に記載のズームレンズ。
前記第４レンズ群は、変倍の際に固定されている
ことを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
請求項１ないし１４のいずれか１項に記載のズームレンズと、
前記ズームレンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子と
を備えたことを特徴とする撮像装置。