JP2012098552A

JP2012098552A - ズームレンズ及び撮像装置

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Publication number: JP2012098552A
Application number: JP2010246611A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Hagiwara; 宏行萩原
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2010-11-02
Filing date: 2010-11-02
Publication date: 2012-05-24
Anticipated expiration: 2030-11-02
Also published as: KR101892265B1; KR20120047747A; JP5594595B2

Abstract

【課題】高い変倍比を有しながら、変倍に伴う像面変動と像振れ補正時に発生する収差とを良好に補正することによって、高い光学性能が得られる小型のズームレンズを提供する。
【解決手段】正の第１レンズ群Ｇ１と、負の第２レンズ群Ｇ２と、正の第３レンズ群Ｇ３と、正の第４レンズ群Ｇ４を備え、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間に絞りＳＰが配置され、第３レンズ群Ｇ３は、正の第３Ａレンズ部分群Ｇ３Ａと、負の第３Ｂレンズ部分群Ｇ３Ｂから構成され、第３Ａレンズ部分群Ｇ３Ａは、正レンズＬ３１と負レンズＬ３２とを接合した接合レンズから構成され、この接合レンズの少なくとも一面が非球面とされ、第３Ｂレンズ部分群Ｇ３Ｂは、正レンズＬ３３と負レンズＬ３４とを有し、第３Ａレンズ部分群Ｇ３Ａを光軸と直交する面内で移動させることにより、像振れを補正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ズームレンズ及び撮像装置に関する。

従来より、監視用カメラや、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、放送用カメラなどの撮像装置の撮像光学系には、高画質で高倍率のズームレンズとして、例えば、正・負・正・正の各レンズ群から構成される４群ズームレンズが好適に用いられている。

この４群ズームレンズは、物体側から順に、全体として正の屈折力を有する第１レンズ群と、全体として負の屈折力を有する第２レンズ群と、全体として正の屈折力を有する第３レンズ群と、全体として正の屈折力を有する第４レンズ群とを備え、第２レンズ群を光軸方向に移動させることによって変倍（ズーミング）を行い、第４レンズ群を光軸方向に変位させることによって、変倍に伴う像面変動を補正すると共に合焦（フォーカッシング）を行うものである。

ところで、変倍比が大きいズームレンズでは、望遠端における画角が狭くなるために、微小な手振れによっても、像振れが大きく発生してしまうといった問題がある。このため、撮像装置では、この手振れ等による像振れを補正する手振れ補正（像振れ補正）機能を備えたものがある。

手振れ補正では、光学式手振れ補正方式を採用したものがあり、この光学式手振れ補正方式では、レンズ系の一部を光軸に垂直な方向にシフトさせるものや、レンズ系の直前に配置されたプリズムの頂角を変化させる可変頂角プリズムを用いるものなどが知られている。

このうち、可変頂角プリズムは、レンズ系の中で１番大きな第１レンズ群よりも物体側に配置されるため、プリズムの頂角を可変させる駆動系まで含めると、レンズ鏡筒の物体側が大型化してしまい、小型化という点で課題がある。

一方、レンズシフト方式では、手振れを検出する検出系と、この検出系から出力される信号に基づき、レンズの位置に補正量を与える制御系と、この制御系からの出力に基づき、レンズを光軸に垂直な方向に移動させる駆動系とを組み合わせることにより、例えばシャッターリレーズに起因するような手振れに伴う像振れをレンズのシフトによって補正することができる。

また、レンズシフト方式では、開口絞りの近傍に配置される第３レンズ群の全体又は一部のレンズを光軸に垂直な方向にシフトすることによって、像振れを補正するものである。この第３レンズ群は、光軸方向に固定されたレンズ群であるため、レンズ系よりも径方向に大きな駆動系を光軸方向に固定することができ、システム全体の小型化に適している。

また、上述したレンズシフト方式の光学系としては、例えば、下記特許文献１〜４に記載のものを例示することができる。しかしながら、従来のレンズシフト方式の光学系においては、小型化と高性能化とのバランスに問題点がある。

例えば、下記特許文献１に開示されたズームレンズでは、第３レンズ群全体を光軸に垂直な方向にシフトさせる構成となっている。しかしながら、下記特許文献１に開示されたズームレンズでは、第１レンズ群の小径化と高性能化との両立が難しいといった問題がある。

また、従来の正・負・正・正の４群ズームレンズでは、第３レンズ群を射出する軸上光束が平行光に近く、第３レンズ群と第４レンズ群との間の相互偏心により軸上収差の変動は少ないが、軸外収差が大きく変化してしまう。このため、下記特許文献１に開示されたズームレンズでは、第３レンズ群を射出する光束が強く収斂されてしまう。その結果、第４レンズ群を通過する軸外光束が光軸に近づき、画角の変化に伴うコマ収差の変動を良好に補正することができなくなる。したがって、高性能化を図るためには、第２レンズ群の屈折力を弱めて、第１レンズ群や第２レンズ群を通過する軸外光束を光軸から離す必要が生じてしまい、レンズ径の小径化と高性能化との両立が困難となる。

一方、下記特許文献２に開示されたズームレンズでは、第３レンズ群を物体側から順に正レンズ群と負レンズ群との２つの部分群で構成し、更に正レンズ群を単レンズとすることで、レンズシフト時の駆動系の負荷低減を行っている。しかしながら、下記特許文献２に開示されたズームレンズでは、レンズシフト時の色収差の抑制が困難であり、高性能且つ高変倍比を達成することが困難である。

一方、下記特許文献３に開示されたズームレンズでは、第３レンズ群を物体側から順に正レンズ群と負レンズ群との２つの部分群で構成し、更に正レンズ群を正レンズと負レンズとの複数枚で構成することで、レンズシフト時の色収差の抑制を図っている。しかしながら、下記特許文献３に開示されたズームレンズでは、第３レンズ群全体の正の屈折力が弱く、装置の小型化が困難である。さらに、正レンズ群の正の屈折力が弱く、レンズシフト量が大きくなるため、駆動に必要な仕事量が増えてしまい、駆動系の小型化が困難となる。

一方、下記特許文献４に開示されたズームレンズでは、第３レンズ群を物体側から順に負レンズ群と正レンズ群との２つの部分群で構成し、更に像面側に位置する正レンズ群を光軸に垂直な方向にシフトさせることによって、像振れを補正する構成となっている。しかしながら、下記特許文献３に開示されたズームレンズでは、第２レンズ群により発散された光束が、第３レンズ群の負レンズ群により発散されてしまうため、正レンズ群において発生する負の軸上収差や、画面周辺部において発生するコマ収差を良好に補正することが困難となる。

また、下記特許文献５に開示されたズームレンズは、第３レンズ群を正レンズと負レンズとの接合レンズと、負レンズとで構成しており、手振れ補正についての記載はないものの、仮に接合レンズを光軸に垂直な方向にシフトさせた場合、この接合レンズで色収差の抑制を行っても、後方の負レンズが１枚のレンズ構成では色収差の抑制が困難となってしまう。また、第３レンズ群全体として色収差を良好に保つためには、接合レンズで過剰に補正を行う必要が生じてしまい、高性能且つ高変倍比を達成することは困難である。

特開２００５−１７３３４５号公報特開２００７−０５２３７４号公報特開２００６−２５９２１５号公報特開２００３−３２２７９５号公報特開２００１−０４２２１６号公報

本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、高い変倍比を有しながら、変倍に伴う像面変動と像振れ補正時に発生する収差とを良好に補正することによって、高い光学性能が得られる小型のズームレンズ、並びにそのようなズームレンズを備えた撮像装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るズームレンズは、物体側から順に、全体として正の屈折力を有する第１レンズ群と、全体として負の屈折力を有する第２レンズ群と、全体として正の屈折力を有する第３レンズ群と、全体として正の屈折力を有する第４レンズ群とを備え、第２レンズ群と第３レンズ群との間に絞りが配置され、第２レンズ群を光軸方向に移動させることによって変倍を行い、第４レンズ群を光軸方向に変位させることによって、変倍に伴う像面変動を補正すると共に合焦を行うズームレンズであって、第３レンズ群は、物体側から順に、全体として正の屈折力を有する第３Ａレンズ部分群と、全体として負の屈折力を有する第３Ｂレンズ部分群とから構成され、第３Ａレンズ部分群は、物体側から順に、正レンズと負レンズとを接合した接合レンズから構成され、この接合レンズの少なくとも一面が非球面とされ、第３Ｂレンズ部分群は、１枚の正レンズと１枚の負レンズとを少なくとも有し、第３Ａレンズ部分群を光軸と直交する面内で移動させることにより、像振れを補正することを特徴とする。

以上のように、本発明によれば、高い変倍比を有しながら、変倍に伴う像面変動と像振れ補正時に発生する収差とを良好に補正することによって、高い光学性能が得られる小型のズームレンズ、並びにそのようなズームレンズを備えた撮像装置を提供することが可能である。

本発明を適用したズームレンズの一例を示す構成図である。実施例１に示すズームレンズの構成図である。実施例１に示すズームレンズの広角端での球面収差図、非点収差図、歪曲収差図である。実施例１に示すズームレンズの中間焦点位置での球面収差図、非点収差図、歪曲収差図である。実施例１に示すズームレンズの望遠端での球面収差図、非点収差図、歪曲収差図である。実施例２に示すズームレンズの構成図である。実施例２に示すズームレンズの広角端での球面収差図、非点収差図、歪曲収差図である。実施例２に示すズームレンズの中間焦点位置での球面収差図、非点収差図、歪曲収差図である。実施例２に示すズームレンズの望遠端での球面収差図、非点収差図、歪曲収差図である。実施例３に示すズームレンズの構成図である。実施例３に示すズームレンズの広角端での球面収差図、非点収差図、歪曲収差図である。実施例３に示すズームレンズの中間焦点位置での球面収差図、非点収差図、歪曲収差図である。実施例３に示すズームレンズの望遠端での球面収差図、非点収差図、歪曲収差図である。実施例４に示すズームレンズの構成図である。実施例４に示すズームレンズの広角端での球面収差図、非点収差図、歪曲収差図である。実施例４に示すズームレンズの中間焦点位置での球面収差図、非点収差図、歪曲収差図である。実施例４に示すズームレンズの望遠端での球面収差図、非点収差図、歪曲収差図である。実施例５に示すズームレンズの構成図である。実施例５に示すズームレンズの広角端での球面収差図、非点収差図、歪曲収差図である。実施例５に示すズームレンズの中間焦点位置での球面収差図、非点収差図、歪曲収差図である。実施例５に示すズームレンズの望遠端での球面収差図、非点収差図、歪曲収差図である。

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。
なお、以下の説明において例示されるレンズデータ等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。

本発明を適用したズームレンズは、例えば図１に示すように、監視カメラや、デジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどの撮像装置の撮像光学系として使用されるものであり、物体側から順に、全体として正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、全体として負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、全体として正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、全体として正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを備えている。また、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間には、開口絞りＳＰが配置され、第４のレンズ群Ｇ４と像面ＩＰとの間には、光学ブロックＧが配置されている。

そして、このズームレンズでは、固定の第１及び第３レンズ群Ｇ１，Ｇ３に対して、第２のレンズ群Ｇ２を光軸方向に移動させることによって変倍（ズーミング）を行い、第４のレンズ群Ｇ４を光軸方向に移動させることによって合焦（フォーカッシング）を行う。また、このズームレンズでは、広角端から望遠端への変倍に際して、図１中の矢印ａで示す方向に第２レンズ群Ｇ２を像面側へと移動させると同時に、図１中の矢印ｂ，ｃで示す方向に第４レンズ群Ｇ４を物体側に凸となる軌跡を描くように移動させることによって、変倍に伴う像面変動を補正する。

なお、図１中に実線で示す矢印ｂと破線で示す矢印ｃとは、それぞれ無限遠物体と近距離物体とにフォーカスしているときの変倍に伴う像面変動を補正するための移動軌跡を示す。このように、第４レンズ群Ｇ４を物体側に凸となる軌跡を描くように移動させることによって、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間の空間の有効利用を図り、ズームレンズの全長を短縮することが可能となる。

また、第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、全体として正の屈折力を有する第３Ａレンズ部分群Ｇ３Ａと、全体として負の屈折力を有する第３Ｂレンズ部分群Ｇ３Ｂとから構成されている。そして、このズームレンズは、図１中の矢印ｄで示すように、第３Ａレンズ部分群Ｇ３Ａを光軸に垂直な方向に移動させることによって、像面ＩＰに結像される像をシフトし、手振れ等に起因した像振れを補正する。

第１レンズ群Ｇ１は、１枚の負レンズと３枚の正レンズとを少なくとも有する構成であり、本実施形態では、物体側から順に、物体側が凸面とされたメニスカス形状の負レンズＬ１１と、物体側が凸面とされた正レンズＬ１２とを接合した接合レンズと、物体側が凸面とされた２枚の正レンズＬ１３，Ｌ１４とを有して構成されている。本発明を適用したズームレンズでは、第１レンズ群Ｇ１を４枚のレンズＬ１１〜Ｌ１４で構成することで、高変倍（高ズーム比）ながら、球面収差の補正を良好に行っている。また、第１レンズ群Ｇ１を構成する正レンズＬ１２，Ｌ１３のうち、少なくとも１枚の正レンズのアッベ数νｄを８０以上とすることで、特に望遠端での軸上色収差及び倍率色収差の補正を容易にしている。

ところで、高変倍比のズームレンズでは、特に望遠端における球面収差の補正が困難となる。また、小型化で高倍率化に伴い、移動群の収差発生量の拡大が課題となる。そのような課題を解決するために、本発明を適用したズームレンズでは、第１レンズ群Ｇ１として、物体側から順に、負レンズＬ１１と、正レンズＬ１２と、物体側が凸面とされた２枚の正レンズＬ１３，Ｌ１４を配置することで、正の屈折力を分散させ、上述した望遠端における球面収差の補正を容易にしている。

第２レンズ群Ｇ２は、３枚の負レンズと１枚の正レンズとを少なくとも有する構成であり、本実施形態では、物体側から順に、２枚の負レンズＬ２１，Ｌ２２と、物体側が凸面とされた正レンズＬ２３と負レンズＬ２４との接合レンズとを有して構成されている。本発明を適用したズームレンズでは、このような構成とすることで、負の屈折力を分散させ、広角端状態の画角の変化に伴って発生するコマ収差を補正し、高性能化を図っている。また、正レンズＬ２３と負レンズＬ２４との接合レンズを配置することで、色収差などの収差補正を良好に補正しつつ、製造時の組み付け誤差等の影響を少なくし、安定した光学品質を得ることができる。

第３レンズ群Ｇ３を構成する第３Ａレンズ部分群Ｇ３Ａは、物体側から順に、正レンズＬ３１と負レンズＬ３２とを接合した接合レンズから構成されている。これにより、像振れ補正時に発生する色収差を良好に補正でき、更に接合レンズとすることで、光軸に垂直な方向に移動させる第３Ａレンズ部分群Ｇ３Ａの構成を簡易化でき、このズームレンズの小型化を容易にしている。また、第３Ａレンズ部分群Ｇ３Ａでは、接合レンズの少なくとも一面が非球面とされている。なお、本実施形態では、正レンズＬ３１の物体側のレンズ面が非球面とされている。これにより、変倍時に発生する軸外収差及び像振れ補正時に発生する軸外収差の変動を同時に良好に補正することが可能である。

第３レンズ群Ｇ３を構成する第３Ｂレンズ部分群Ｇ３Ｂは、１枚の正レンズと、１枚の負レンズとを少なくとも有して構成されている。本実施形態では、物体側から順に、正レンズＬ３３と負レンズＬ３４とを接合した接合レンズを有して構成されている。これにより、像補正時の色収差及び軸外収差の補正を容易にしている。さらに、正レンズＬ３３と負レンズＬ３４とを接合レンズとすることで、第３Ｂレンズ部分群Ｇ３Ｂの構成を簡易化でき、このズームレンズの小型化を容易にしている。

なお、本実施形態では、第３Ｂレンズ部分群Ｇ３Ｂを正レンズＬ３３と負レンズＬ３４との２枚で構成しているが、更に正レンズ又は負レンズを有した構成とすることも可能である。これにより、ズームレンズの小型化には妨げとなるが、諸収差をより適切に補正できるため、光学性能を向上させることが可能である。また、本実施形態では、第３Ｂレンズ部分群Ｇ３Ｂを物体側から順に正レンズＬ３３と負レンズＬ３４とを配置した構成となっているが、物体側から順に負レンズＬ３４と正レンズＬ３３とを配置した構成とすることも可能である。この構成の場合、第３Ｂレンズ部分群Ｇ３Ｂに入射した光線束が負レンズＬ３４によって発散されてから正レンズＬ３３によって収斂することで、第３Ｂレンズ部分群Ｇ３Ｂのレンズ径は大きくなってしまうが、本実施形態の場合と同様の収差補正効果を得ることが可能である。

第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、負レンズＬ４１と正レンズＬ４２とを接合した接合レンズから構成されている。本発明を適用したズームレンズでは、このような構成とすることで、変倍時に発生する軸上収差を良好に補正することができる。また、負レンズＬ４１と正レンズＬ４２とを接合レンズとすることで、合焦時に光軸方向に移動させる第４レンズ群Ｇ４の構成を簡易化し、軽量化を図ることができるため、合焦動作を高速に行うことが可能となる。更に望ましくは、この接合レンズの少なくとも一面を非球面とすることで、第４レンズ群Ｇ４で発生する球面収差の良好な補正が容易となる。なお、本実施形態では、正レンズＬ４２の像面側のレンズ面が非球面とされている。

開口絞りＳＰは、第３レンズ群Ｇ３の物体側に配置し、光軸方向に固定されている。これにより、変倍時に駆動されるアクチュエータの駆動トルクを小さく設定できるため、省電力化の点で有利となる。更に、この開口絞りＳＰを第３レンズ群Ｇ３の物体側に配置することで、入射瞳位置を物体側に近づけることができ、前玉径の小型化を図っている。

光学ブロックＧは、光学フィルタや、フェースプレート、水晶ローパスフィルタ、赤外カットフィルタなどに相当するものである。

なお、本発明を適用したズームレンズは、本実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。例えば、第１レンズ群Ｇ１の物体側に必要に応じて屈折力のあるレンズ群やコンバーターレンズ群などを配置することも可能である。

本発明を適用したズームレンズでは、第３Ａレンズ部分群Ｇ３Ａの合成焦点距離をｆ_３Ａ、第３Ｂレンズ部分群Ｇ３Ｂの合成焦点距離をｆ_３Ｂ、第３レンズ群Ｇ３の合成焦点距離をｆ_３、望遠端における全系の合成焦点距離をｆ_ｔとしたときに、下記式(１)，(２)の関係を満足することが好ましい。
０．１５＜ｆ_３Ａ／ｆ_ｔ＜０．３５ …(１)
１．２＜｜ｆ_３Ｂ／ｆ_３｜＜６．０ …(２)

本発明では、上記式(１)の下限値を下回ると、第３Ａレンズ部分群Ｇ３Ａの正の屈折力が強くなり過ぎてしまい、像振れ補正の制御が複雑となり、像振れの残りなどが生じて好ましくない。一方、上記式(１)の上限値を上回ると、第３Ａレンズ部分群Ｇ３Ａの正の屈折力が弱くなり過ぎてしまい、像振れ補正時の第３Ａレンズ部分群Ｇ３Ａのシフト量が大きくなり、駆動に必要な仕事量が増え、駆動系の小型化が図れなくなってしまう。

また、本発明では、上記式(２)の下限値を下回るまで、第３Ｂレンズ部分群Ｇ３Ｂの負の屈折力を強くすると、偏心敏感度が強くなり過ぎてしまい、製造時の組込誤差を考慮すると、安定した高い光学性能を確保することが難しくなり好ましくない。また、第３レンズ群Ｇ３の正の屈折力が弱くなり過ぎてしまうと、このズームレンズの小型化が困難となり好ましくない。一方、上記式(２)の上限値を上回ると、第３Ｂレンズ部分群Ｇ３Ｂの負の屈折力が弱くなり過ぎてしまい、第３レンズ群Ｇ３を２つのレンズ部分群Ｇ３Ａ，Ｇ３Ｂに分割した効果が小さくなり、偏心敏感度を大きく取ることができなくなる。また、第３レンズ群Ｇ３の正の屈折力が強くなり過ぎると、収斂作用が強くなり、画角の変化に伴うコマ収差の変動を良好に補正することが困難となるので好ましくない。

そして、本発明では、下記(１)’，(２)’の関係を満足することが更に好ましい。
０．２３＜ｆ_３Ａ／ｆ_ｔ＜０．３ …(１)’
３．０＜｜ｆ_３Ｂ／ｆ_３｜＜４．５ …(２)’

本発明を適用したズームレンズでは、望遠端における第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との合成焦点距離をｆ_１２ｔとしたときに、下記式(３)の関係を満足することが好ましい。
２．０＜｜ｆ_１２ｔ／ｆ_ｔ｜＜４．０ …(３)

本発明では、上記式(３)の下限値を下回ると、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との合成屈折力が強くなり過ぎてしまい、諸収差を補正することが困難となり、高性能化が図れなくなるので好ましくない。一方、上記式(３)の上限値を上回ると、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との合成屈折力が弱くなり過ぎてしまい、第１レンズ群Ｇ１のレンズ径を大きくせざるを得ないため、小型化を図ることが困難となり好ましくない。

そして、本発明では、下記(３)’の関係を満足することが更に好ましい。
２．５＜｜ｆ_１２ｔ／ｆ_ｔ｜＜３．５ …(３)’

本発明を適用したズームレンズでは、第４レンズ群Ｇ４の合成焦点距離をｆ_４としたときに、下記式(４)，(５)の関係を満足することが好ましい。
０．０２＜｜ｆ_２／ｆ_ｔ｜＜０．１ …(４)
０．１５＜ｆ_４／ｆ_ｔ＜０．３ …(５)

本発明では、上記式(４)の下限値を下回ると、第２レンズ群Ｇ２の負の屈折力が強くなり過ぎてしまい、広角端から望遠端まで変倍したときの収差変動を良好に補正することが困難になり好ましくない。一方、上記式(４)の上限値を上回ると、第２レンズ群Ｇ２の負の屈折力が弱くなり過ぎてしまい、変倍時の移動量が増え、全長が長くなり、このズームレンズの小型化を図ることが困難となるので好ましくない。

また、本発明では、上記式(５)の下限値を下回ると、第４レンズ群Ｇ４の正の屈折力が強くなり過ぎてしまい、広角端から望遠端まで変倍したときの収差変動を良好に補正することが困難になり好ましくない。一方、上記式(５)の上限値を上回ると、第４レンズ群の正の屈折力が弱くなり過ぎてしまい、第４レンズ群Ｇ４の合焦時の繰り出し量が大きくなり、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔を短縮することができず、このズームレンズの小型化が困難となるので好ましくない。

そして、本発明では、下記(４)’，(５)’の関係を満足することが更に好ましい。
０．０４＜｜ｆ_２／ｆ_ｔ｜＜０．０８ …(４)’
０．１５＜ｆ_４／ｆ_ｔ＜０．２ …(５)’

以上のような条件を満足する本発明を適用したズームレンズでは、高い変倍比（例えば３０程度）を有しながら、変倍に伴う像面変動と像振れ補正時に発生する収差とを良好に補正することができ、広角端から望遠端に至るまで高い光学性能を得ると共に、その全長を短くすることによって、更なる小型化を図ることが可能である。

すなわち、本発明によれば、球面収差、コマ収差、像面湾曲、軸上色収差、倍率色収差が良好に補正され、更に手触れ補正時においても良好な光学性能を保つことが可能な小型のズームレンズを得ることが可能である。

そして、この高変倍比を有しながら高い光学性能が得られる小型のズームレンズは、例えば、監視カメラや、デジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどの撮像装置の撮像光学系に適用することができ、小型で高変倍比、高い光学性能を保持したまま手振れ補正が可能な撮像装置が実現できる。

本発明を適用したズームレンズを備える撮像装置は、このズームレンズの物体側から入射した光が最終的に像面ＩＰに配置される、例えばＣＣＤ(Charge Coupled Device)やＣＭＯＳ(Complementary Mental-Oxide Semiconductor device)センサなどの固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面に結像するようになされている。そして、撮像装置は、この固体撮像素子が受像した光を光電変換して電気信号として出力し、被写体の像に対応したデジタル画像を生成して、例えばＨＤＤ(Hard Disk Drive)やメモリカード、光ディスク、磁気テープなどの記録媒体に記録することになる。なお、撮像装置が銀塩フィルムカメラのときは、像面ＩＰがフィルム面に相当する。

以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。

（実施例１）
実施例１の設計データに基づくズームレンズの構成を図２に示す。なお、図２に示す実施例１のズームレンズは、上記図１に示すズームレンズと同様の構成であり、このズームレンズの設計データについては、以下の表１に示すとおりである。

なお、表１中に示す面番号「ｉ（ｉは自然数を表す。）は、ズームレンズを構成する各レンズのうち、最も物体側に位置するレンズのレンズ面を１番目として、像面側に向かうに従い順次増加するレンズ面の番号を示している。
また、表１中に示すレンズ「ＧｊＲｋ（ｊは自然数、ｋは１又は２を表す。）」のうち、Ｇは、ズームレンズを構成する各レンズのうち、最も物体側に位置するレンズを１番目として、像面側に向かうに従い順次増加するレンズの番号を示している。一方、Ｒは、各レンズの物体側のレンズ面を１とし、像面側のレンズ面を２として示している。なお、「絞り」と「光学ブロック（平面）」についても併せて表記する。
また、表１中に示す「Ｒ」は、各面番号に対応したレンズ面の曲率半径［ｍｍ］（但し、Ｒの値が∞となる面は、その面が平面であることを示す。）を示している。
また、表１中に示す「Ｄ」は、物体側からｉ番目のレンズ面とｉ＋１番目のレンズ面との軸上面間隔［ｍｍ］を示し、可変となる場合は、広角端、中間焦点位置、望遠端での軸上面間隔［ｍｍ］を別に示している。
また、表１中に示す「Ｎｄ」は、各レンズの屈折率を示している。
また、表１中に示す「νｄ」は、各レンズのアッベ数を示している。
さらに、表１には、変倍(ズーム)比と、広角端、中間焦点位置、望遠端での「Ｆナンバー（Ｆno）」と「半画角(ω)」［゜］と「像高」［ｍｍ］と「バックフォーカス(ＢＦ)」［ｍｍ］と「レンズ全長」［ｍｍ］とを併せて表記する。なお、バックフォーカス(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値である。また、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）を加えた値である。
また、表１には、（１）「ｆ_３Ａ／ｆ_ｔ」、（２）「ｆ_３Ｂ／ｆ_３」、（３）「ｆ_１２ｔ／ｆ_ｔ」、（４）「ｆ_２／ｆ_ｔ」、（５）「ｆ_４／ｆ_ｔ」の各条件式を示している。

また、表１には、非球面とされたレンズの面番号と、その非球面係数を示している。なお、非球面は、光軸からの高さＨの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にして、以下の非球面式Ｘにより表すことができる。なお、「Ｒ」は曲率半径、「Ｋ」はコーニック定数、「Ａ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０」は非球面係数を表す。なお、非球面係数の数値における「Ｅ−ｍ」（ｍは整数を表す。）という表記は、「×１０^−ｍ」を意味している。

以上のように構成される実施例１のズームレンズによる球面収差図、非点収差図、歪曲収差図を図３、図４及び図５に示す。

なお、図３は、広角端での諸収差図、図４は、中間焦点位置での諸収差図、図５は、望遠端での諸収差図を示す。
球面収差図は、ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）における球面収差を実線、ｇ線（波長４３５．８３５ｎｍ）における球面収差を破線で示している。
非点収差図は、各波長におけるサジタル光線ΔＳ（実線）及びメジオナル光線ΔＭ（破線）に対する非点収差を示している。
歪曲収差図は、ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）における歪曲収差（ディストーション）を示している。

実施例１のズームレンズは、表１に示すように、上記本発明の条件を満たすものである。そして、この実施例１のズームレンズについては、図３、図４及び図５に示すように、各収差が良好に補正されていることがわかる。

（実施例２）
実施例２の設計データに基づくズームレンズの構成を図６に示す。なお、図６に示す実施例２のズームレンズは、上記図１に示すズームレンズと同様の構成であり、この実施例２に示すズームレンズの設計データについては、以下の表２に示すとおりである。なお、表２の表記方法については、表１の場合と同様である。

以上のように構成される実施例２のズームレンズによる球面収差図、非点収差図、歪曲収差図を図７、図８及び図９に示す。なお、図７〜図９の表記方法については、図３〜図５の場合と同様である。

実施例２のズームレンズは、表２に示すように、上記本発明の条件を満たすものである。そして、この実施例２のズームレンズについては、図７、図８及び図９に示すように、各収差が良好に補正されていることがわかる。

（実施例３）
実施例３の設計データに基づくズームレンズの構成を図１０に示す。なお、図１０に示す実施例３のズームレンズは、上記図１に示すズームレンズと同様の構成であり、この実施例３に示すズームレンズの設計データについては、以下の表３に示すとおりである。なお、表３の表記方法については、表１の場合と同様である。

以上のように構成される実施例３のズームレンズによる球面収差図、非点収差図、歪曲収差図を図１１、図１２及び図１３に示す。なお、図１１〜図１３の表記方法については、図３〜図５の場合と同様である。

実施例３のズームレンズは、表３に示すように、上記本発明の条件を満たすものである。そして、この実施例３のズームレンズについては、図１１、図１２及び図１３に示すように、各収差が良好に補正されていることがわかる。

（実施例４）
実施例４の設計データに基づくズームレンズの構成を図１４に示す。なお、図１４に示す実施例４のズームレンズは、上記図１に示すズームレンズと同様の構成であり、この実施例４に示すズームレンズの設計データについては、以下の表４に示すとおりである。なお、表４の表記方法については、表１の場合と同様である。

以上のように構成される実施例４のズームレンズによる球面収差図、非点収差図、歪曲収差図を図１５、図１６及び図１７に示す。なお、図１５〜図１７の表記方法については、図３〜図５の場合と同様である。

実施例４のズームレンズは、表４に示すように、上記本発明の条件を満たすものである。そして、この実施例４のズームレンズについては、図１５、図１６及び図１７に示すように、各収差が良好に補正されていることがわかる。

（実施例５）
実施例５の設計データに基づくズームレンズの構成を図１８に示す。なお、図１８に示す実施例５のズームレンズは、上記第２のレンズ群Ｌ２を５枚のレンズ４〜８で構成したものであり、この実施例５に示すズームレンズの設計データについては、以下の表５に示すとおりである。なお、表５の表記方法については、表１の場合と同様である。

以上のように構成される実施例５のズームレンズによる球面収差図、非点収差図、歪曲収差図を図１９、図２０及び図２１に示す。なお、図１９〜図２１の表記方法については、図３〜図５の場合と同様である。

実施例５のズームレンズは、表５に示すように、上記本発明の条件を満たすものである。そして、この実施例５のズームレンズについては、図１９、図２０及び図２１に示すように、各収差が良好に補正されていることがわかる。

Ｇ１…第１レンズ群Ｌ１１〜Ｌ１４…第１レンズ群を構成するレンズＧ２…第２レンズ群Ｌ２１〜Ｌ２４…第２レンズ群を構成するレンズＧ３…第３レンズ群Ｇ３Ａ…第３Ａレンズ部分群Ｌ３１，Ｌ３２…第３Ａレンズ部分群を構成するレンズＧ３Ｂ…第３Ｂレンズ部分群Ｌ３３，Ｌ３４…第３Ｂレンズ部分群を構成するレンズＧ４…第４レンズ群Ｌ４１，Ｌ４２…第４レンズ群を構成するレンズＳＰ…開口絞りＧ…光学ブロックＩＰ…像面

Claims

物体側から順に、全体として正の屈折力を有する第１レンズ群と、全体として負の屈折力を有する第２レンズ群と、全体として正の屈折力を有する第３レンズ群と、全体として正の屈折力を有する第４レンズ群とを備え、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間に絞りが配置され、前記第２レンズ群を光軸方向に移動させることによって変倍を行い、前記第４レンズ群を光軸方向に変位させることによって、変倍に伴う像面変動を補正すると共に合焦を行うズームレンズであって、
前記第３レンズ群は、物体側から順に、全体として正の屈折力を有する第３Ａレンズ部分群と、全体として負の屈折力を有する第３Ｂレンズ部分群とから構成され、
前記第３Ａレンズ部分群は、物体側から順に、正レンズと負レンズとを接合した接合レンズから構成され、この接合レンズの少なくとも一面が非球面とされ、
前記第３Ｂレンズ部分群は、１枚の正レンズと１枚の負レンズとを少なくとも有し、
前記第３Ａレンズ部分群を光軸と直交する面内で移動させることにより、像振れを補正することを特徴とするズームレンズ。
前記第３Ａレンズ部分群の合成焦点距離をｆ_３Ａ、前記第３Ｂレンズ部分群の合成焦点距離をｆ_３Ｂ、前記第３レンズ群の合成焦点距離をｆ_３、望遠端における全系の合成焦点距離をｆ_ｔとしたときに、
０．１５＜ｆ_３Ａ／ｆ_ｔ＜０．３５、
１．２＜｜ｆ_３Ｂ／ｆ_３｜＜６．０
の関係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１レンズ群は、１枚の負レンズと３枚の正レンズとを少なくとも有し、
前記第２レンズ群は、３枚の負レンズと１枚の正レンズとを少なくとも有し、
望遠端における前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との合成焦点距離をｆ_１２ｔ、望遠端における全系の合成焦点距離をｆ_ｔとしたときに、
２．０＜｜ｆ_１２ｔ／ｆ_ｔ｜＜４．０
の関係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１レンズ群を構成する正レンズのうち、少なくとも１枚の正レンズのアッベ数が８０以上であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のズームレンズ。
前記第４レンズ群は、物体側から順に、負レンズと正レンズとを接合した接合レンズから構成され、
前記第４レンズ群の合成焦点距離をｆ_４、望遠端における全系の合成焦点距離をｆ_ｔとしたときに、
０．０２＜｜ｆ_２／ｆ_ｔ｜＜０．１、
０．１５＜ｆ_４／ｆ_ｔ＜０．３
の関係を満足することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のズームレンズ。
請求項１〜５の何れか一項に記載のズームレンズと、
前記ズームレンズにより結像された像を撮像する固体撮像素子とを備えた撮像装置。