JP2012173298A

JP2012173298A - ズームレンズおよび撮像装置

Info

Publication number: JP2012173298A
Application number: JP2011031661A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Hosoi; 正晴細井; Motoyuki Otake; 基之大竹; Naoki Miyagawa; 直己宮川
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2011-02-17
Filing date: 2011-02-17
Publication date: 2012-09-10
Also published as: US8649107B2; US20120212833A1; CN102645735A

Abstract

【課題】ズームレンズにおいて、コンパクトでありながらフォーカシングを高速に行う。
【解決手段】ズームレンズにおいて、物体側より順に、第１レンズ群から第４レンズ群まで配置される。第１レンズ群は少なくとも１枚の負レンズと１枚の正レンズとを有する。第３レンズ群は負レンズの１枚構成であり、フォーカシングの際には光軸方向に移動する。第３レンズ群の焦点距離をｆ３、第４レンズ群の焦点距離をｆ４、広角端状態における無限遠合焦時のズームレンズ全系の焦点距離をｆｗとすると、以下の条件式（１）および（２）を満足する。
条件式（１）： −２．８＜ｆ３／ｆｗ＜ −０．５
条件式（２）：２．０＜ｆ４／ｆｗ＜１５．０
【選択図】図１

Description

本技術は、ズームレンズおよび撮像装置に関する。詳しくは、いわゆるレンズ交換式デジタルカメラの交換レンズ装置に用いられる撮像レンズ系として好適なズームレンズおよびそれを用いた撮像装置に関する。

近年、レンズ交換式デジタルカメラが急速に普及している。特にレンズ交換式カメラシステムにおいて、動画撮影が可能になったため、静止画だけでなく動画撮影にも適したズームレンズが求められている。動画撮影する際には被写体の急速な動きに追従するために、フォーカシングレンズ群を高速に移動させる必要がある。

レンズ交換式カメラシステム用のズームレンズとしては多くの種類がある。その中で３倍程度のズーム倍率で小型化に適したレンズタイプとして、物体側より順に負の屈折力を有する第１群、正の屈折力を有する第２群を有するタイプが知られている（例えば、特許文献１乃至３参照。）。このタイプのズームレンズは、フォーカシングする際に、第１群全体あるいはその一部を光軸方向に移動させるものが一般的である。

特開２００９−２８２４６５号公報特開２００９−１２８６９３号公報特開２０１０−２４９９５９号公報

上述の従来技術では、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レンズ群とを備え、第１レンズ群またはその一部を光軸方向に移動させることによってフォーカシングを行っている。しかしながら、第１レンズ群を高速移動しフォーカシングしようとすると、その重量が重いため、駆動用のアクチュエータが大型化し、鏡筒サイズが大型化するという問題がある。

本技術はこのような状況に鑑みて生み出されたものであり、コンパクトでありながら高速にフォーカシングを行うズームレンズを提供することを目的とする。

本技術は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第１の側面は、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、絞りと、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、上記第１レンズ群は、少なくとも１枚の負レンズと１枚の正レンズとから構成され、上記第３レンズ群は、１枚の負レンズから構成され、広角端状態から望遠端状態への変倍に際しては、上記第１レンズ群、第２レンズ群および第３レンズ群は光軸方向に移動する一方で、第４レンズ群は固定され、フォーカシングに際しては、上記第３レンズ群が光軸方向に移動し、以下の条件式（１）および（２）を満足するズームレンズである。
条件式（１）： −２．８＜ｆ３／ｆｗ＜ −０．５
条件式（２）：２．０＜ｆ４／ｆｗ＜１５．０
但し、ｆ３：上記第３レンズ群の焦点距離、ｆ４：上記第４レンズ群の焦点距離、ｆｗ：広角端状態における無限遠合焦時のズームレンズ全系の焦点距離とする。これにより、第３レンズ群の重量を軽量化するという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記第１レンズ群の上記負レンズは、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズから構成されてもよい。また、上記第１レンズ群は、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と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとから構成されてもよい。これにより、歪曲収差、コマ収差、倍率色収差を良好に補正しながら、レンズ全長をコンパクトにするという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、以下の条件式（３）および（４）を満足するようにしてもよい。
条件式（３）：ｎｄ３＜１．７５
条件式（４）： νｄ３＞４０
但し、ｎｄ３：上記第３レンズ群における負レンズの媒質のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率、νｄ３：上記第３レンズ群における負レンズの媒質のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数とする。これにより、第３レンズ群の重量をさらに軽量化するとともに、フォーカス移動による収差変動を抑制するという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、以下の条件式（５）を満足するようにしてもよい。
条件式（５）：０．５＜ｆ２／ｆｗ＜１．２
但し、ｆ２：上記第２レンズ群の焦点距離とする。これにより、偏芯敏感度を抑えながら、レンズ全長を更に小型化するという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記第４レンズ群は、正レンズ１枚から構成されてもよい。これにより、原材料コストを低減するという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記第２レンズ群は、物体側より順に、正レンズと、負レンズと、正レンズとから構成されてもよい。これにより、少ないレンズ枚数で球面収差、非点収差、色収差を良好に補正するという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記第２レンズ群は、物体側より順に、正レンズと、正レンズと、負レンズとから構成されてもよい。これにより、少ないレンズ枚数で球面収差、非点収差、色収差を良好に補正するという作用をもたらす。

また、本技術の第２の側面は、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、絞りと、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るズームレンズと、上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を備え、上記第１レンズ群は、少なくとも１枚の負レンズと１枚の正レンズとから構成され、上記第３レンズ群は、１枚の負レンズから構成され、広角端状態から望遠端状態への変倍に際しては、上記第１レンズ群、第２レンズ群および第３レンズ群は光軸方向に移動する一方で、第４レンズ群は固定され、フォーカシングに際しては、上記第３レンズ群が光軸方向に移動し、以下の条件式（１）および（２）を満足する撮像装置である。
条件式（１）： −２．８＜ｆ３／ｆｗ＜ −０．５
条件式（２）：２．０＜ｆ４／ｆｗ＜１５．０
但し、ｆ３：上記第３レンズ群の焦点距離、ｆ４：上記第４レンズ群の焦点距離、ｆｗ：広角端状態における無限遠合焦時のズームレンズ全系の焦点距離とする。これにより、第３レンズ群の重量を軽量化するという作用をもたらす。

本技術によれば、コンパクトでありながら高速フォーカシングを行うズームレンズを提供することができるという優れた効果を奏し得る。

第１の実施の形態におけるズームレンズのレンズ構成を示す図である。第１の実施の形態によるズームレンズの広角端における各収差図である。第１の実施の形態によるズームレンズの広角端と望遠端との中間焦点距離における各収差図である。第１の実施の形態によるズームレンズの望遠端における各収差図である。第２の実施の形態におけるズームレンズのレンズ構成を示す図である。第２の実施の形態によるズームレンズの広角端における各収差図である。第２の実施の形態によるズームレンズの広角端と望遠端との中間焦点距離における各収差図である。第２の実施の形態によるズームレンズの望遠端における各収差図である。第３の実施の形態におけるズームレンズのレンズ構成を示す図である。第３の実施の形態によるズームレンズの広角端における各収差図である。第３の実施の形態によるズームレンズの広角端と望遠端との中間焦点距離における各収差図である。第３の実施の形態によるズームレンズの望遠端における各収差図である。第４の実施の形態におけるズームレンズのレンズ構成を示す図である。第４の実施の形態によるズームレンズの広角端における各収差図である。第４の実施の形態によるズームレンズの広角端と望遠端との中間焦点距離における各収差図である。第４の実施の形態によるズームレンズの望遠端における各収差図である。第１乃至第４の実施の形態によるズームレンズを撮像装置１００に適用した例を示す図である。

本開示におけるズームレンズは、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１、正の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２、負の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３、正の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４から構成される。第１レンズ群ＧＲ１は少なくとも１枚の負レンズＬ１と、１枚の正レンズＬ２とから構成される。第３レンズ群ＧＲ３は１枚の負レンズＬ６から構成される。広角端状態から望遠端状態への変倍に際しては、第１レンズ群ＧＲ１、第２レンズ群ＧＲ２および第３レンズ群ＧＲ３は光軸方向に移動する一方で、第４レンズ群ＧＲ４は固定されている。本開示におけるズームレンズでは、フォーカシングに際して、第３レンズ群ＧＲ３が光軸方向に移動する。ここで、第３レンズ群ＧＲ３は負レンズ１枚構成で重量が軽いため、小型のアクチュエータによって高速に移動させることが可能である。

本開示におけるズームレンズは、以下の条件式（１）を満足するように構成される。
−２．８＜ｆ３／ｆｗ＜ −０．５・・・条件式（１）
但し、ｆ３は第３レンズ群の焦点距離であり、ｆｗは広角端状態における無限遠合焦時のズームレンズ全系の焦点距離である。

この条件式（１）は、広角端状態における無限遠合焦時のズームレンズ全系の焦点距離に対する、フォーカシングレンズ群である第３レンズ群ＧＲ３の焦点距離を規定している。条件式（１）を下回ると、無限遠物体合焦時のフォーカス位置と近距離物体合焦時のフォーカス位置との距離、すなわちフォーカスストロークが長くなり、レンズ全長が長くなってしまう。一方、条件式（１）を上回ると、フォーカシングレンズの移動による像面位置の変化が大きくなり過ぎるため、アクチュエータに要求される停止精度が厳しくなる。また、偏芯敏感度が大きくなるため、製造難易度が高くなってしまう。

また、条件式（１）の範囲内において、以下の条件式（１'）を満たすようにすることが望ましい。
−２．０＜ｆ３／ｆｗ＜ −０．７・・・条件式（１'）

さらに、条件式（１）の範囲内において、以下の条件式（１''）を満たすようにすることがより望ましい。これにより、偏芯敏感度を抑えながら、レンズ全長を更に小型化することができる。
−１．７＜ｆ３／ｆｗ＜ −０．９・・・条件式（１''）

また、本開示におけるズームレンズは、以下の条件式（２）を満足するように構成される。
２．０＜ｆ４／ｆｗ＜１５．０・・・条件式（２）
但し、ｆ４は第４レンズ群の焦点距離であり、ｆｗは広角端状態における無限遠合焦時のズームレンズ全系の焦点距離である。

この条件式（２）は広角端状態における無限遠物体合焦時のズームレンズ全系の焦点距離に対する第４レンズ群ＧＲ４の焦点距離を規定している。条件式（２）を下回ると、第４レンズ群ＧＲ４のパワーが強くなり、十分なバックフォーカスを確保できなくなる。また、第４レンズ群ＧＲ４のパワーが強くなると、偏芯敏感度が大きくなるため、製造難易度が高くなってしまう。また、条件式（２）を上回ると、第４レンズ群ＧＲ４のパワーが弱くなり過ぎるため、第４レンズ群ＧＲ４の収差補正効果が弱くなる。特に歪曲収差が悪化してしまう。

また、条件式（２）の範囲内において、以下の条件式（２'）を満たすようにすることが望ましい。
２．０＜ｆ４／ｆｗ＜９．０・・・条件式（２'）

さらに、条件式（２）の範囲内において、以下の条件式（２''）を満たすようにすることがより望ましい。これにより、十分なバックフォーカスを確保しながら、諸収差をさらに良好に抑えることができる。
２．５＜ｆ４／ｆｗ＜７．０・・・条件式（２''）

本開示におけるズームレンズにあっては、第１レンズ群ＧＲ１が、物体側より順に、凸面を向けた負メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとから構成されることが望ましい。この構成にすることで、歪曲収差、コマ収差、倍率色収差を良好に補正しながら、レンズ全長をコンパクトにすることができる。

また、本開示におけるズームレンズは、以下の条件式（３）および（４）を満足することが望ましい。
ｎｄ３＜１．７５・・・条件式（３）
νｄ３＞４０・・・条件式（４）
但し、ｎｄ３は第３レンズ群における負レンズＬ６の媒質のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率であり、νｄ３は第３レンズ群における負レンズＬ６の媒質のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数である。

これら条件式（３）および（４）は、第３レンズ群における負レンズＬ６の媒質のｄ線に対する屈折率、アッベ数を規定している。条件式（３）を上回ると、媒質の比重が大きくなり、レンズの重量が重くなるため、フォーカシング群を駆動するアクチュエータが大型化し、鏡筒サイズが大きくなってしまう。また、条件式（４）を下回ると、フォーカシングした際に、軸上色収差、倍率色収差の変動が大きくなってしまう。

また、本開示におけるズームレンズは、以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
０．５＜ｆ２／ｆｗ＜１．２・・・条件式（５）
但し、ｆ２は第２レンズ群ＧＲ２の焦点距離である。

この条件式（５）は、広角端状態における無限遠合焦時のズームレンズ全系の焦点距離に対する、第２レンズ群ＧＲ２の焦点距離を規定している。条件式（５）を下回ると、第２レンズ群ＧＲ２のパワーが強くなり過ぎるため、レンズの偏芯敏感度が大きくなり、製造難易度が上がってしまう。条件式（５）を上回ると、広角端から望遠端までの変倍に際しての第２レンズ群ＧＲ２の移動距離が大きくなり、小型化に不利である。

また、条件式（５）の範囲内において、以下の条件式（５'）を満たすようにすることが望ましい。
０．６＜ｆ２／ｆｗ＜１．０・・・条件式（５'）

さらに、条件式（５）の範囲内において、以下の条件式（５''）を満たすようにすることがより望ましい。これにより、偏芯敏感度を抑えながら、レンズ全長を更に小型化することができる。
０．７＜ｆ２／ｆｗ＜０．９・・・条件式（５''）

また、本開示のズームレンズにあっては、第４レンズ群ＧＲ４が１枚の正レンズから構成されることが望ましい。第４レンズ群ＧＲ４を１枚構成にすることにより、原材料コストを低減することができる。

また、本開示のズームレンズにあっては、第２レンズ群ＧＲ２が、物体側より順に、正レンズ、負レンズ、正レンズから構成されることが望ましい。このような構成にすることにより、少ないレンズ枚数で球面収差、非点収差、色収差を良好に補正することができる。

また、本開示のズームレンズにあっては、第２レンズ群ＧＲ２が、物体側より順に、正レンズ、正レンズ、負レンズから構成されることが望ましい。このような構成にすることにより、少ないレンズ枚数で球面収差、非点収差、色収差を良好に補正することができる。

以下、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。説明は以下の順序により行う。
１．第１の実施の形態（数値実施例１）
２．第２の実施の形態（数値実施例２）
３．第３の実施の形態（数値実施例３）
４．第４の実施の形態（数値実施例４）
５．適用例（撮像装置）

なお、以下の各表や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。すなわち、「面番号」は物体側から数えてｉ番目の面、「Ｒｉ」は前記ｉ番目の面の曲率半径、「Ｄｉ」は物体側から数えてｉ番目の面とｉ＋１番目の面との間の軸上面間隔（レンズ中心厚あるいは空気間隔）である。「Ｎｉ」は第ｉレンズを構成する材質のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）における屈折率、「νｉ」は第ｉレンズを構成する材質のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）におけるアッベ数、「ｆ」はレンズ全系の焦点距離、「Ｆｎｏ」は開放Ｆ値、「ω」は半画角を示すものとする。また「∞」は当該面が平面であることを、「ＡＳＰ」は当該面が非球面（aspherical）であることをそれぞれ示す。また、軸上面間隔「Ｄｉ」のうち可変間隔に関しては「可変」と表示する。

また、各実施の形態において用いられるズームレンズには、レンズ面が非球面によって構成されるものがある。レンズ面の頂点から光軸方向の距離を「ｘ」、光軸と垂直な方向の高さを「ｙ」、レンズ頂点での近軸曲率を「ｃ」、円錐（コーニック）定数を「к」とすると、
ｘ＝ｃｙ²／（１＋（１−（１＋к）ｃ²ｙ²）^1/2）
＋Ａ２ｙ²＋Ａ４ｙ⁴＋Ａ６ｙ⁶+Ａ８ｙ⁸＋Ａ１０ｙ¹⁰
によって定義されるものとする。なお、Ａ２、Ａ４、Ａ６、Ａ８およびＡ１０は、それぞれ第２次、第４次、第６次、第８次および第１０次の非球面係数である。

＜１．第１の実施の形態＞
［レンズ構成］
図１は、本技術の第１の実施の形態におけるズームレンズのレンズ構成を示す図である。この第１の実施の形態におけるズームレンズは、物体側から像面ＩＭＧに対して順に、第１レンズ群ＧＲ１、第２レンズ群ＧＲ２、第３レンズ群ＧＲ３、第４レンズ群ＧＲ４が配列されてなる。

第１レンズ群ＧＲ１は、物体側より順に、物体側に凸面を向け、像側の面に複合非球面を有した負メニスカスレンズＬ１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２とから構成されている。メニスカスレンズは、両面が同じ方向の曲面からなるものであり、その曲率の符号は何れの面も同じである。

第２レンズ群ＧＲ２は、物体側より順に、両面に非球面が形成された両凸レンズＬ３と、物体側に凸面を負けた負メニスカスレンズＬ４と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ５とから構成されている。第２レンズ群ＧＲ２は、光軸に対して垂直方向へ移動することにより、像をシフトさせることが可能である。

第３レンズ群ＧＲ３は、物体側に凹面を向け、物体側の面に非球面が形成された負メニスカスレンズＬ６から構成されている。

第４レンズ群ＧＲ４は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ７から構成されている。

なお、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２との間には絞りＳが配置され、第４レンズ群ＧＲ４と像面ＩＭＧとの間には（図示しない）フィルタが配置される。

［ズームレンズの緒元］
表１に、第１の実施の形態におけるズームレンズに具体的数値を適用した数値実施例１のレンズデータを示す。

この第１の実施の形態におけるズームレンズでは、第３面、第７面、第８面、第１３面は、上述の通り非球面形状によって構成されている。これら各面の円錐定数к、第４次、第６次、第８次および第１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８およびＡ１０を、表２に示す。

この第１の実施の形態において、広角端から望遠端へとレンズ位置が変化する際に、以下の各レンズ群の間隔が変化する。すなわち、第１レンズ群ＧＲ１と絞りとの間の間隔Ｄ５、第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３との間の間隔Ｄ１２、第３レンズ群ＧＲ３と第４レンズ群ＧＲ４との間の間隔Ｄ１４である。広角端（ｆ＝１８．５４）、中間焦点距離（ｆ＝２６．９９）、望遠端（ｆ＝３４．９１）における間隔Ｄ５、Ｄ１２およびＤ１４の各数値、焦点距離ｆ、開放Ｆ値Ｆｎｏ、ならびに、半画角ωを、表３に示す。

［ズームレンズの収差］
図２乃至４に第１の実施の形態によるズームレンズの各収差図を示す。図２は、第１の実施の形態によるズームレンズの広角端における各収差図である。図３は、第１の実施の形態によるズームレンズの広角端と望遠端との中間焦点距離における各収差図である。図４は、第１の実施の形態によるズームレンズの望遠端における各収差図である。それぞれにおいて、（ａ）球面収差図、（ｂ）非点収差図および（ｃ）歪曲収差図をそれぞれ示している。

なお、球面収差図において、実線はｄ線（５８７．６ｎｍ）、破線はｃ線（波長６５６．３ｎｍ）、一点鎖線はｇ線（波長４３５．８ｎｍ）における値を示す。また、非点収差図において、実線Ｓはサジタル像面、破線Ｍはメリディオナル像面における値を示す。

＜２．第２の実施の形態＞
［ズームレンズの構成］
図５は、本技術の第２の実施の形態におけるズームレンズのレンズ構成を示す図である。この第２の実施の形態におけるズームレンズは、物体側から像面ＩＭＧに対して順に、第１レンズ群ＧＲ１、第２レンズ群ＧＲ２、第３レンズ群ＧＲ３、第４レンズ群ＧＲ４が配列されてなる。

第１レンズ群ＧＲ１は、物体側より順に、物体側に凸面を向け、像側の面に複合非球面を有した負メニスカスレンズＬ１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２とから構成されている。

第２レンズ群ＧＲ２は、物体側より順に、物体側に凸面を向け、両面に非球面が形成された正メニスカスレンズＬ３と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ５とにより構成される接合レンズとが配置されている。第２レンズ群ＧＲ２は、光軸に対して垂直方向へ移動することにより、像をシフトさせることが可能である。

［ズームレンズの緒元］
表４に、第２の実施の形態におけるズームレンズに具体的数値を適用した数値実施例２のレンズデータを示す。

この第２の実施の形態におけるズームレンズでは、第３面、第７面、第８面、第１２面は、上述の通り非球面形状によって構成されている。これら各面の円錐定数к、第４次、第６次、第８次および第１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８およびＡ１０を、表５に示す。

この第２の実施の形態において、広角端から望遠端へとレンズ位置が変化する際に、以下の各レンズ群の間隔が変化する。すなわち、第１レンズ群ＧＲ１と絞りとの間の間隔Ｄ５、第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３との間の間隔Ｄ１１、第３レンズ群ＧＲ３と第４レンズ群ＧＲ４との間の間隔Ｄ１３である。広角端（ｆ＝１８．５２）、中間焦点距離（ｆ＝２４．９７）、望遠端（ｆ＝３４．９０）における間隔Ｄ５、Ｄ１１およびＤ１３の各数値、焦点距離ｆ、開放Ｆ値Ｆｎｏ、ならびに、半画角ωを、表６に示す。

［ズームレンズの収差］
図６乃至８に第２の実施の形態によるズームレンズの各収差図を示す。図６は、第２の実施の形態によるズームレンズの広角端における各収差図である。図７は、第２の実施の形態によるズームレンズの広角端と望遠端との中間焦点距離における各収差図である。図８は、第２の実施の形態によるズームレンズの望遠端における各収差図である。それぞれにおいて、（ａ）球面収差図、（ｂ）非点収差図および（ｃ）歪曲収差図をそれぞれ示している。なお、各収差図における線種は第１の実施の形態において説明したものと同様である。

＜３．第３の実施の形態＞
［ズームレンズの構成］
図９は、本技術の第３の実施の形態におけるズームレンズのレンズ構成を示す図である。この第３の実施の形態におけるズームレンズは、物体側から像面ＩＭＧに対して順に、第１レンズ群ＧＲ１、第２レンズ群ＧＲ２、第３レンズ群ＧＲ３、第４レンズ群ＧＲ４が配列されてなる。

第１レンズ群ＧＲ１は、物体側に凸面を向け、両面に非球面が形成された負メニスカスレンズＬ１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２とから構成されている。

第２レンズ群ＧＲ２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Ｌ３、両凸レンズＬ４と物体側に凹面を負けた負メニスカスレンズＬ５とから構成された接合レンズとが配置されている。第２レンズ群ＧＲ２は、光軸に対して垂直方向へ移動することにより、像をシフトさせることが可能である。

［ズームレンズの緒元］
表７に、第３の実施の形態におけるズームレンズに具体的数値を適用した数値実施例３のレンズデータを示す。

この第３の実施の形態におけるズームレンズでは、第１面、第２面、第６面、第７面、第１１面は、上述の通り非球面形状によって構成されている。これら各面の円錐定数к、第４次、第６次、第８次および第１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８およびＡ１０を、表８に示す。

この第３の実施の形態において、広角端から望遠端へとレンズ位置が変化する際に、以下の各レンズ群の間隔が変化する。すなわち、第１レンズ群ＧＲ１と絞りとの間の間隔Ｄ４、第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３との間の間隔Ｄ１０、第３レンズ群ＧＲ３と第４レンズ群ＧＲ４との間の間隔Ｄ１２である。広角端（ｆ＝１８．５３）、中間焦点距離（ｆ＝２４．９８）、望遠端（ｆ＝３４．９０）における間隔Ｄ４、Ｄ１０およびＤ１２の各数値、焦点距離ｆ、開放Ｆ値Ｆｎｏ、ならびに、半画角ωを、表９に示す。

［ズームレンズの収差］
図１０乃至１２に第３の実施の形態によるズームレンズの各収差図を示す。図１０は、第３の実施の形態によるズームレンズの広角端における各収差図である。図１１は、第３の実施の形態によるズームレンズの広角端と望遠端との中間焦点距離における各収差図である。図１２は、第３の実施の形態によるズームレンズの望遠端における各収差図である。それぞれにおいて、（ａ）球面収差図、（ｂ）非点収差図および（ｃ）歪曲収差図をそれぞれ示している。なお、各収差図における線種は第１の実施の形態において説明したものと同様である。

＜４．第４の実施の形態＞
［ズームレンズの構成］
図１３は、本技術の第４の実施の形態におけるズームレンズのレンズ構成を示す図である。この第４の実施の形態におけるズームレンズは、物体側から像面ＩＭＧに対して順に、第１レンズ群ＧＲ１、第２レンズ群ＧＲ２、第３レンズ群ＧＲ３、第４レンズ群ＧＲ４が配列されてなる。

第２レンズ群ＧＲ２は、物体側より順に、両面に非球面が形成された両凸レンズＬ３と、両凹レンズＬ４と、両凸レンズＬ５とから構成されている。第２レンズ群ＧＲ２は、光軸に対して垂直方向へ移動することにより、像をシフトさせることが可能である。

［ズームレンズの緒元］
表１０に、第４の実施の形態におけるズームレンズに具体的数値を適用した数値実施例４のレンズデータを示す。

この第４の実施の形態におけるズームレンズでは、第１面、第２面、第６面、第７面、第１２面は、上述の通り非球面形状によって構成されている。これら各面の円錐定数к、第４次、第６次、第８次および第１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８およびＡ１０を、表１１に示す。

この第４の実施の形態において、広角端から望遠端へとレンズ位置が変化する際に、以下の各レンズ群の間隔が変化する。すなわち、第１レンズ群ＧＲ１と絞りとの間の間隔Ｄ４、第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３との間の間隔Ｄ１１、第３レンズ群ＧＲ３と第４レンズ群ＧＲ４との間の間隔Ｄ１３である。広角端（ｆ＝１８．５４）、中間焦点距離（ｆ＝２６．９９）、望遠端（ｆ＝３４．９２）における間隔Ｄ４、Ｄ１１およびＤ１３の各数値、焦点距離ｆ、開放Ｆ値Ｆｎｏ、ならびに、半画角ωを、表１２に示す。

［ズームレンズの収差］
図１４乃至１６に第４の実施の形態によるズームレンズの各収差図を示す。図１４は、第４の実施の形態によるズームレンズの広角端における各収差図である。図１５は、第４の実施の形態によるズームレンズの広角端と望遠端との中間焦点距離における各収差図である。図１６は、第４の実施の形態によるズームレンズの望遠端における各収差図である。それぞれにおいて、（ａ）球面収差図、（ｂ）非点収差図および（ｃ）歪曲収差図をそれぞれ示している。なお、各収差図における線種は第１の実施の形態において説明したものと同様である。

［条件式のまとめ］
表１３に第１乃至第４の実施の形態の数値実施例１乃至４における各値を示す。この値からも明らかなように、条件式（１）乃至（５）を満足することがわかる。また、各収差図に示すように、広角端、広角端と望遠端との中間焦点距離位置および望遠端において、各種収差もバランスよく補正されていることがわかる。

＜４．適用例＞
［撮像装置の構成］
図１７は、第１乃至第４の実施の形態によるズームレンズを撮像装置１００に適用した例を示す図である。この撮像装置１００は、カメラブロック１１０と、カメラ信号処理部１２０と、画像処理部１３０と、表示部１４０と、リーダライタ１５０と、プロセッサ１６０と、操作受付部１７０と、レンズ駆動制御部１８０とを備えている。

カメラブロック１１０は、撮像機能を担うものであり、第１乃至第４の実施の形態によるズームレンズ１１１と、そのズームレンズ１１１により形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子１１２とを備える。撮像素子１１２としては、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等の光電変換素子を利用することができる。ズームレンズ１１１としては、ここでは、第１乃至第４の実施の形態のレンズ群を単レンズに簡略化して示している。

カメラ信号処理部１２０は、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を行うものである。このカメラ信号処理部１２０は、撮像素子１１２からの出力信号に対してデジタル信号への変換を行う。また、このカメラ信号処理部１２０は、ノイズ除去、画質補正、輝度・色差信号への変換等の各種の信号処理を行う。

画像処理部１３０は、画像信号の記録再生処理を行うものである。この画像処理部１３０は、所定の画像データフォーマットに基づく画像信号の圧縮符号化・伸張復号化処理や解像度等のデータ仕様の変換処理等を行う。

表示部１４０は、撮影された画像等を表示するものである。この表示部１４０は、操作受付部１７０における操作状態や、撮影した画像等の各種のデータを、表示する機能を有している。この表示部１４０は、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）により構成することができる。

リーダライタ１５０は、メモリカード１９０に対して画像信号の書込みおよび読出しのアクセスを行うものである。このリーダライタ１５０は、画像処理部１３０によって符号化された画像データをメモリカード１９０に対して書き込み、また、メモリカード１９０に記録された画像データを読み出す。メモリカード１９０は、例えば、リーダライタ１５０に接続されたスロットに対して着脱可能な半導体メモリである。

プロセッサ１６０は、撮像装置の全体を制御するものである。このプロセッサ１６０は、撮像装置１００に設けられた各回路ブロックを制御する制御処理部として機能し、操作受付部１７０からの操作指示信号等に基づいて各回路ブロックを制御する。

操作受付部１７０は、ユーザからの操作を受け付けるものである。この操作受付部１７０は、例えば、シャッター操作を行うためのシャッターレリーズボタンや、動作モードを選択するための選択スイッチ等によって実現することができる。この操作受付部１７０によって受け付けられた操作指示信号は、プロセッサ１６０に供給される。

レンズ駆動制御部１８０は、カメラブロック１１０に配置されたレンズの駆動を制御するものである。このレンズ駆動制御部１８０は、ズームレンズ１１１の各レンズを駆動するための（図示しない）モータ等を、プロセッサ１６０からの制御信号に基づいて制御する。

この撮像装置１００では、撮影の待機状態においては、プロセッサ１６０による制御下でカメラブロック１１０において撮影された画像信号が、カメラ信号処理部１２０を介して表示部１４０に出力され、カメラスルー画像として表示される。また、操作受付部１７０においてズーミングのための操作指示信号が受け付けられると、プロセッサ１６０はレンズ駆動制御部１８０に制御信号を出力し、レンズ駆動制御部１８０の制御に基づいてズームレンズ１１１の所定のレンズが移動される。

操作受付部１７０においてシャッター操作が受け付けられると、撮影された画像信号がカメラ信号処理部１２０から画像処理部１３０に出力されて圧縮符号化処理され、所定のデータフォーマットのデジタルデータに変換される。変換されたデータはリーダライタ１５０に出力され、メモリカード１９０に書き込まれる。

フォーカシングは、例えば、操作受付部１７０においてシャッターレリーズボタンが半押しされた場合や、記録（撮影）のために全押しされた場合等に行われる。この場合、プロセッサ１６０からの制御信号に基づいて、レンズ駆動制御部１８０がズームレンズ１１１の所定のレンズを移動させる。

メモリカード１９０に記録された画像データを再生する場合には、操作受付部１７０において受け付けられた操作に応じて、リーダライタ１５０によってメモリカード１９０から所定の画像データが読み出される。そして、画像処理部１３０によって伸張復号化処理が行われた後、再生画像信号が表示部１４０に出力されて、再生画像が表示される。

なお、上述の実施の形態においては撮像装置１００をデジタルスチルカメラと想定した例を示したが、撮像装置１００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等のデジタル入出力機器として広く適用することができる。

このように、本技術の実施の形態によれば、第３レンズ群ＧＲ３を負レンズ１枚構として軽重量化することにより、第３レンズ群ＧＲ３を小型のアクチュエータによって高速に移動させることができる。

なお、上述の実施の形態は本技術を具現化するための一例を示したものであり、実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本技術の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本技術は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。

なお、本技術は以下のような構成もとることができる。

（１）物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、絞りと、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、
前記第１レンズ群は、少なくとも１枚の負レンズと１枚の正レンズとから構成され、
前記第３レンズ群は、１枚の負レンズから構成され、
広角端状態から望遠端状態への変倍に際しては、前記第１レンズ群、第２レンズ群および第３レンズ群は光軸方向に移動する一方で、第４レンズ群は固定され、
フォーカシングに際しては、前記第３レンズ群が光軸方向に移動し、
以下の条件式（１）および（２）を満足するズームレンズ。
条件式（１）： −２．８＜ｆ３／ｆｗ＜ −０．５
条件式（２）：２．０＜ｆ４／ｆｗ＜１５．０
但し、
ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離、
ｆ４：前記第４レンズ群の焦点距離、
ｆｗ：広角端状態における無限遠合焦時のズームレンズ全系の焦点距離
とする。

（２）前記第１レンズ群の前記負レンズは、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズから構成される
前記（１）記載のズームレンズ。

（３）前記第１レンズ群は、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と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとから構成される
前記（１）または（２）に記載のズームレンズ。

（４）以下の条件式（３）および（４）を満足する前記（１）から（３）のいずれかに記載のズームレンズ。
条件式（３）：ｎｄ３＜１．７５
条件式（４）： νｄ３＞４０
但し、
ｎｄ３：前記第３レンズ群における負レンズの媒質のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率、
νｄ３：前記第３レンズ群における負レンズの媒質のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数
とする。

（５）以下の条件式（５）を満足する前記（１）から（４）のいずれかに記載のズームレンズ。
条件式（５）：０．５＜ｆ２／ｆｗ＜１．２
但し、
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
とする。

（６）前記第４レンズ群は、１枚の正レンズから構成される
前記（１）から（５）のいずれかに記載のズームレンズ。

（７）前記第２レンズ群は、物体側より順に、正レンズと、負レンズと、正レンズとから構成される
前記（１）から（６）のいずれかに記載のズームレンズ。

（８）前記第２レンズ群は、物体側より順に、正レンズと、正レンズと、負レンズとから構成される
前記（１）から（６）のいずれかに記載のズームレンズ。

（９）物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、絞りと、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るズームレンズと、
前記ズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子と
を備え、
前記第１レンズ群は、少なくとも１枚の負レンズと１枚の正レンズとから構成され、
前記第３レンズ群は、１枚の負レンズから構成され、
広角端状態から望遠端状態への変倍に際しては、前記第１レンズ群、第２レンズ群および第３レンズ群は光軸方向に移動する一方で、第４レンズ群は固定され、
フォーカシングに際しては、前記第３レンズ群が光軸方向に移動し、
以下の条件式（１）および（２）を満足する撮像装置。
条件式（１）： −２．８＜ｆ３／ｆｗ＜ −０．５
条件式（２）：２．０＜ｆ４／ｆｗ＜１５．０
但し、
ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離、
ｆ４：前記第４レンズ群の焦点距離、
ｆｗ：広角端状態における無限遠合焦時のズームレンズ全系の焦点距離
とする。

１００撮像装置
１１０カメラブロック
１１１ズームレンズ
１１２撮像素子
１２０カメラ信号処理部
１３０画像処理部
１４０表示部
１５０リーダライタ
１６０プロセッサ
１７０操作受付部
１８０レンズ駆動制御部
１９０メモリカード

Claims

物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、絞りと、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、
前記第１レンズ群は、少なくとも１枚の負レンズと１枚の正レンズとから構成され、
前記第３レンズ群は、１枚の負レンズから構成され、
広角端状態から望遠端状態への変倍に際しては、前記第１レンズ群、第２レンズ群および第３レンズ群は光軸方向に移動する一方で、第４レンズ群は固定され、
フォーカシングに際しては、前記第３レンズ群が光軸方向に移動し、
以下の条件式（１）および（２）を満足するズームレンズ。
条件式（１）： −２．８＜ｆ３／ｆｗ＜ −０．５
条件式（２）：２．０＜ｆ４／ｆｗ＜１５．０
但し、
ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離、
ｆ４：前記第４レンズ群の焦点距離、
ｆｗ：広角端状態における無限遠合焦時のズームレンズ全系の焦点距離
とする。
前記第１レンズ群の前記負レンズは、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズから構成される
請求項１記載のズームレンズ。
前記第１レンズ群は、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と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとから構成される
請求項１記載のズームレンズ。
以下の条件式（３）および（４）を満足する請求項１記載のズームレンズ。
条件式（３）：ｎｄ３＜１．７５
条件式（４）： νｄ３＞４０
但し、
ｎｄ３：前記第３レンズ群における負レンズの媒質のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率、
νｄ３：前記第３レンズ群における負レンズの媒質のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数
とする。
以下の条件式（５）を満足する請求項１記載のズームレンズ。
条件式（５）：０．５＜ｆ２／ｆｗ＜１．２
但し、
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
とする。
前記第４レンズ群は、１枚の正レンズから構成される
請求項１記載のズームレンズ。
前記第２レンズ群は、物体側より順に、正レンズと、負レンズと、正レンズとから構成される
請求項１記載のズームレンズ。
前記第２レンズ群は、物体側より順に、正レンズと、正レンズと、負レンズとから構成される
請求項１記載のズームレンズ。
物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、絞りと、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るズームレンズと、
前記ズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子と
を備え、
前記第１レンズ群は、少なくとも１枚の負レンズと、１枚の正レンズとから構成され、
前記第３レンズ群は、１枚の負レンズから構成され、
広角端状態から望遠端状態への変倍に際しては、前記第１レンズ群、第２レンズ群および第３レンズ群は光軸方向に移動する一方で、第４レンズ群は固定され、
フォーカシングに際しては、前記第３レンズ群が光軸方向に移動し、
以下の条件式（１）および（２）を満足する撮像装置。
条件式（１）： −２．８＜ｆ３／ｆｗ＜ −０．５
条件式（２）：２．０＜ｆ４／ｆｗ＜１５．０
但し、
ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離、
ｆ４：前記第４レンズ群の焦点距離、
ｆｗ：広角端状態における無限遠合焦時のズームレンズ全系の焦点距離
とする。