JP4140011B2

JP4140011B2 - ズームレンズ及び撮像装置

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Publication number: JP4140011B2
Application number: JP2004019964A
Authority: JP
Inventors: 大介黒田; 嘉人岩澤
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2004-01-28
Filing date: 2004-01-28
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2024-01-28
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Description

本発明は新規なズームレンズ及び撮像装置に関する。詳しくは、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ、携帯電話に内蔵されたデジタルカメラ等のデジタル入出力機器の撮影光学系に好適なコンパクトで高変倍率を有するズームレンズ及びかかるズームレンズを使用した撮像装置に関するものである。

近年、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)等の固体撮像素子を用いたビデオカメラやデジタルスチルカメラが普及しつつある。このような撮像装置においては、一層の高画質化が求められており、特に画素数の多いデジタルスチルカメラ等においては、画素数の多い個体撮像素子に対応した結像性能にすぐれた撮影用レンズ、特に高倍率なズームレンズが求められている。また、その上、小型化への要求も強く、特に薄型なズームレンズが求められている。

以上のような要求に対し、特許文献１及び特許文献２に示されたズームレンズにおいては、光学系内にプリズムを挿入することで、前玉レンズの光軸方向での小型化、すなわち、薄型化を図っている。

特開平８−２４８３１８号公報

特開２０００−１３１６１０号公報

しかしながら、上記特許文献１乃至特許文献３に示されたタイプのズームレンズでは、高倍率化すると変倍の際の収差変動が大きくなってしまい、高倍率化が困難であるといった問題がある。また、高倍率化したとしても可動群が正の屈折力を有しているために可動群の機構が大きくなり、薄型化が困難であるといった問題があった。すなわち、上記各特許文献に示されたズームレンズにあっては、２群及び４群を移動させてズーミングを行う構成としているが、いずれも４群が正の屈折力を有していて、可動群に正の屈折力を有する群を含むことになり、小型化が困難である。

本発明は、上記した問題に鑑みて為されたものであり、良好な光学性能を有しながら、コンパクトで、且つ、高倍率であり、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、携帯電話等に用いられるのに好適なズームレンズ及び該ズームレンズを使用した撮像装置を提供することを課題とする。

本発明ズームレンズは、上記した課題を解決するために、物体側より順に、ズーミングの際に固定されている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、正の屈折力を有する第３レンズ群と、負の屈折力を有する第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群とが配列されて成り、少なくとも上記第２レンズ群と第４レンズ群とを移動させることによりズーミングを行うようにしたズームレンズであって、上記第１レンズ群を、物体側から順に、負の屈折力を有する単レンズの第１レンズと、光路を９０°折り曲げる反射部材と、正の屈折力を有する少なくとも１枚の正の屈折力を有する第２レンズとを配列することによって構成し、Ｄ１を第1レンズ群のレンズ全長、Ｆｗをレンズ全系における広角端での焦点距離、Ｆｔをレンズ全系における望遠端での焦点距離として、条件式（１）１．０＜Ｄ１／Ｆｗ＜５．０及び条件式（２）０．１＜Ｄ１／Ｆｔ＜１．０を満足するようにしたものである。

また、本発明撮像装置は、上記した課題を解決するために、複数の群から成り群間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズと、上記ズームレンズにより形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子とを備えた撮像装置であって、上記ズームレンズは、物体側より順に、ズーミングの際に固定されている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、正の屈折力を有する第３レンズ群と、負の屈折力を有する第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群とが配列されて成り、少なくとも上記第２レンズ群と第４レンズ群とを移動させることによりズーミングを行うように構成され、上記第１レンズ群を、物体側から順に、負の屈折力を有する単レンズの第１レンズと、光路を９０°折り曲げる反射部材と、正の屈折力を有する少なくとも１枚の正の屈折力を有する第２レンズとを配列することによって構成し、Ｄ１を第1レンズ群のレンズ全長、Ｆｗをレンズ全系における広角端での焦点距離、Ｆｔをレンズ全系における望遠端での焦点距離として、条件式（１）１．０＜Ｄ１／Ｆｗ＜５．０及び条件式（２）０．１＜Ｄ１／Ｆｔ＜１．０を満足するようにしたものである。

従って、本発明にあっては、第１レンズ群の第１レンズ（前玉レンズ）への入射光軸方向でのレンズ全系の大きさを小さくすること（薄型化）ができ、収差変動を抑えつつ小型化と高倍率化が可能になる。また、像面湾曲やコマ収差を良好に補正することができる。

本発明ズームレンズは、物体側より順に、ズーミングの際に固定されている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、正の屈折力を有する第３レンズ群と、負の屈折力を有する第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群とが配列されて成り、少なくとも上記第２レンズ群と第４レンズ群とを移動させることによりズーミングを行うようにしたズームレンズであって、上記第１レンズ群を、物体側から順に、負の屈折力を有する単レンズの第１レンズと、光路を９０°折り曲げる反射部材と、正の屈折力を有する少なくとも１枚の正の屈折力を有する第２レンズとを配列することによって構成し、Ｄ１を第1レンズ群のレンズ全長、Ｆｗをレンズ全系における広角端での焦点距離、Ｆｔをレンズ全系における望遠端での焦点距離として、条件式（１）１．０＜Ｄ１／Ｆｗ＜５．０及び条件式（２）０．１＜Ｄ１／Ｆｔ＜１．０を満足するようにすることを特徴とする。

また、本発明撮像装置は、複数の群から成り群間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズと、上記ズームレンズにより形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子とを備えた撮像装置であって、上記ズームレンズは、物体側より順に、ズーミングの際に固定されている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、正の屈折力を有する第３レンズ群と、負の屈折力を有する第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群とが配列されて成り、少なくとも上記第２レンズ群と第４レンズ群とを移動させることによりズーミングを行うように構成され、上記第１レンズ群を、物体側から順に、負の屈折力を有する単レンズの第１レンズと、光路を９０°折り曲げる反射部材と、正の屈折力を有する少なくとも１枚の正の屈折力を有する第２レンズとを配列することによって構成し、Ｄ１を第1レンズ群のレンズ全長、Ｆｗをレンズ全系における広角端での焦点距離、Ｆｔをレンズ全系における望遠端での焦点距離として、条件式（１）１．０＜Ｄ１／Ｆｗ＜５．０及び条件式（２）０．１＜Ｄ１／Ｆｔ＜１．０を満足するようにすることを特徴とする。

従って、本発明にあっては、第１レンズ群に負の屈折力を有する単レンズの第１レンズ、直角プリズム等の光路を９０°折り曲げる反射部材及び少なくとも１枚の正の屈折力を有する第２レンズを配することで、第１レンズ群の第１レンズ（前玉レンズ）への入射光軸方向でのレンズ全系の大きさを限りなく小さくし（薄型化）、また、正の屈折力を有する第１レンズ群の直後に負の屈折力を有する第２レンズ群を配することで、レンズ系全体の入射瞳位置を物体面側に近づけ、上記反射部材の小型化を可能にしてさらなる薄型化を達成することができる。さらには、可動群である第２レンズ群及び第４レンズ群の屈折力を負にすることにより可動システム群の小型化を図りつつ、かつ、ズーム時の収差変動を抑え、薄型化と高倍率化を同時に達成することができる。また、Ｄ１を第1レンズ群のレンズ全長、Ｆｗをレンズ全系における広角端での焦点距離、Ｆｔをレンズ全系における望遠端での焦点距離として、条件式（１）１．０＜Ｄ１／Ｆｗ＜５．０及び条件式（２）０．１＜Ｄ１／Ｆｔ＜１．０を満足するようにしたので、小型化を達成することができると共に、像面湾曲やコマ収差を良好に補正することができる。

請求項２に記載した発明にあっては、ＮｄＬ１を第１レンズのｄ線での屈折率、ＶｄＬ１を第１レンズのｄ線でのアッベ数、ＶｄＡｖを第１レンズ群における第２レンズ以降の正の屈折力を有するレンズのｄ線でのアッベ数の平均（なお、ＶｄＡｖは第２レンズ以降の正の屈折力を有するレンズの個数をｉ個として、（ΣＶｄＬｉ）／ｉによって求める）として、条件式（３）ＮｄＬ１＞１．７５及び条件式（４）ＶｄＡｖ−ＶｄＬ１＞１５を満足するようにしたので、色収差を良好に補正することができると共に、小型化及び高倍率化が可能になる。

請求項３及び請求項４に記載した発明にあっては、上記第３レンズ群は、絞りを備えるとともに、ズーミングの際に固定されているので、駆動装置を設ける必要もなく、小型化が阻害されることがない。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照して説明する。

本発明ズームレンズは、物体側より順に、ズーミングの際に固定されている正の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３と、負の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４と、正の屈折力を有する第５レンズ群ＧＲ５とが配列されて成り、少なくとも上記第２レンズ群ＧＲ２と第４レンズ群ＧＲ４とを移動させることによりズーミングを行うようにしたものである。このように、ズーミングに際して可動するレンズ群ＧＲ２、ＧＲ４の屈折力が何れも負であるので、可動システム群の小型化を図りつつ、かつ、ズーム時の収差変動を抑え、薄型化と高倍率化を同時に達成することができる。

そして、上記第１レンズ群ＧＲ１を、物体側から順に、負の屈折力を有する単レンズの第１レンズと、光路を９０°折り曲げる反射部材と、正の屈折力を有する少なくとも１枚の正の屈折力を有する第２レンズとを配列することによって構成している。なお、上記反射部材には、直角プリズムを使用することが好適であるが、他の反射部材、例えば、平面ミラーであっても良い。上記したように、第１レンズ群ＧＲ１に負の屈折力を有する単レンズの第１レンズ、直角プリズム等の光路を９０°折り曲げる反射部材及び少なくとも１枚の正の屈折力を有する第２レンズを配することで、第１レンズ群ＧＲ１の第１レンズ（前玉レンズ）への入射光軸方向でのレンズ全系の大きさを限りなく小さくし（薄型化）、また、正の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１の直後に負の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２を配することで、レンズ系全体の入射瞳位置を物体面側に近づけ、上記反射部材の小型化を可能にしてさらなる薄型化を達成することができる。

本発明ズームレンズは、また、Ｄ１を第1レンズ群のレンズ全長、Ｆｗをレンズ全系における広角端での焦点距離、Ｆｔをレンズ全系における望遠端での焦点距離として、以下の条件式（１）及び（２）を満足するようにしたものである。
（１）１．０＜Ｄ１／Ｆｗ＜５．０
（２）０．１＜Ｄ１／Ｆｔ＜１．０
上記条件式（１）は、第１レンズ群ＧＲ１のレンズ全長とレンズ全系における広角端での焦点距離との比率を規定するものである。すなわち、Ｄ１／Ｆｗの値が１．０以下になると、第１レンズ群ＧＲ１で使用する反射部材自体のサイズは小さくなり薄型化には非常に有利であるものの、第１レンズ群ＧＲ１中の負の屈折力を有する第１レンズのパワーが強くなり過ぎ、像面湾曲やコマ収差の補正が非常に困難になる。また、Ｄ１／Ｆｗの値が５．０以上になると、反射部材が大きくなりすぎて小型化には不向きになる。

上記条件式（２）は、第１レンズ群ＧＲ１のレンズ全長とレンズ全系における望遠端での焦点距離との比率を規定するものである。すなわち、Ｄ１／Ｆｔの値が０．１以下になると、第１レンズ群ＧＲ１で使用する反射部材自体のサイズは小さくなり薄型化には非常に有利ではあるものの、第１レンズ群ＧＲ１中の負の屈折力を有する第１レンズのパワーが強くなり過ぎ、像面湾曲やコマ収差の補正が非常に困難になるか、望遠端時のＦ値が暗くなり過ぎてしまう。また、Ｄ１／Ｆｔの値が１．０以上になると、反射部材が大きくなりすぎて小型化が困難になる。

また、本発明ズームレンズは、ＮｄＬ１を第１レンズのｄ線での屈折率、ＶｄＬ１を第１レンズのｄ線でのアッベ数、ＶｄＡｖを第１レンズ群における第２レンズ以降の正の屈折力を有するレンズのｄ線でのアッベ数の平均（なお、ＶｄＡｖは第２レンズ以降の正の屈折力を有するレンズの個数をｉ個として、（ΣＶｄＬｉ）／ｉによって求める）として、以下の条件式（３）及び（４）式を満足することが好ましい。
（３）ＮｄＬ１＞１．７５
（４）ＶｄＡｖ−ＶｄＬ１＞１５
上記条件式（３）は、正の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１を構成する負の屈折力を有する単レンズである第１レンズによる歪曲収差の発生量を規定するためのものである。すなわち、ＮｄＬ１の値が条件式（３）によって規定される範囲外、すなわち、１．７５以下になると、必要とされる第１レンズ群ＧＲ１の屈折力に対して歪曲収差の発生量が大きくなってしまい、小型化並びに高倍率化を達成することができなくなる。

上記条件式（４）は、正の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１を構成する負の屈折力を有する単レンズである第１レンズと第２レンズ以降の正の屈折力を有するレンズ群による色収差の発生量を規定するためのものである。すなわち、ＶｄＡｖ−ＶｄＬ１の値が１５以下になると、正の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１内での色収差の発生量が大きくなり、これを補正することはレンズ系全体でも困難となる。

また、第１レンズ群ＧＲ１は、変倍時に像面に対して固定であることが望ましい。特に、光路を折り曲げる反射部材として直角プリズムを採用した場合、該直角プリズムの重量が大きいため、移動の際に、駆動機構に大きな負担をかけるからである。

第１レンズ群ＧＲ１の第１レンズの物体側の面ｓ１は、物体側に向けて凸であることが好ましい。これは、上記面ｓ１が物体側に向けて凹であると、該凹面で発生する負の歪曲収差が大きくなり、これをレンズ全系で補正することが困難となるからである。

第１レンズ群ＧＲ１で使用する反射部材としては屈折率の高い、例えば、屈折率が１．８〜１．９程度の直角プリズムを用いることが望ましく、屈折率が高いほど小型化並びに高倍率化に有利となる。

第１レンズ群ＧＲ１を構成するレンズの各面のうち、少なくとも１つの面が非球面によって構成されることが望ましい。これは、第１レンズ群ＧＲ１を構成するレンズの各面のうち、1つも非球面がないとすると、広角端における歪曲収差並びに望遠端における球面収差が大きくなり、これをレンズ全体で補正することが困難になるからである。

第３レンズ群ＧＲ３を構成するレンズの各面のうち、少なくとも１つの面が非球面によって構成されること、特に、最も物体側に位置するレンズの少なくとも１つの面が非球面によって構成されていることが望ましい。これは、第３レンズ群ＧＲ３を構成するレンズの各面のうち、1つも非球面がないとすると、広角端における球面収差が大きくなり、これをレンズ全体で補正することが困難になるからである。

ズーミングに際して第２レンズ群ＧＲ２及び第４レンズ群ＧＲ４以外のレンズ群も移動させる場合でも、第３レンズ群ＧＲ３並びに絞りＩＲは固定とすることが好ましい。すなわち、第３レンズ群ＧＲ３は正の屈折力を有しており、また、絞りＩＲの駆動装置を有する場合、これらを移動させることは、駆動機構が大型化し、レンズ全系の小型化を阻害するからである。

次に、本発明ズームレンズの第１乃至第４の実施の形態を示し、次いで、各実施の形態に関して具体的な数値を適用した数値実施例１乃至数値実施例４を示す。

図１に本発明ズームレンズの第１の実施の形態のレンズ構成を示す。第１の実施形態にかかるズームレンズ１は、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１、負の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３、負の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４、正の屈折力を有する第５レンズ群ＧＲ５を配列して成り、第１レンズ群ＧＲ１は、負レンズの第１レンズＧ１と、光軸を９０゜折り曲げるための直角プリズムＧ２と、両面が非球面で構成された正レンズの第２レンズＧ３とで構成される。第２レンズ群ＧＲ２は、負レンズＧ４と、正レンズＧ５で構成されている。第３レンズ群ＧＲ３は、両面が非球面で構成された正レンズＧ６と、負レンズＧ７及び正レンズＧ８の接合レンズとで構成されている。第４レンズ群ＧＲ４は、負レンズＧ９で構成されている。第５レンズ群ＧＲ５は、両面が非球面で構成された正レンズＧ１０で構成される。なお、第３レンズ群ＧＲ３の直前の位置にズーミング中固定である絞りＩＲが配置され、予定結像面ＩＭＧと第５レンズ群ＧＲ５との間にはフィルターに相当する平面ガラスＱが介挿されている。

そして、ズーミングに際して第２レンズ群ＧＲ２と第４レンズ群ＧＲ４とが可動である。図１は広角端でのレンズ位置を示しており、焦点距離が望遠端にシフトするに従って矢印で示すように移動する。なお、図１において実線矢印はズーミングに際して移動することを示し、破線矢印はズーミング中固定であることを示す。なお、このような矢印の持つ意味は、後述の図５、図９及び図１３においても同様である。

表１に上記第１の実施の形態にかかるズームレンズ１に具体的数値を当て嵌めた数値実施例１における各値を示す。なお、この明細書において、「ｓｉ」は物体側からｉ番目の面を、「ｒｉ」は物体側からｉ番目の面の曲率半径を、「ｄｉ」は物体側からｉ番目とｉ＋１番目の面との間の軸上面間隔を、「ｎｉ」は物体側からｉ番目の面を有する媒質のｄ線における屈折率を、「νｉ」は物体側からｉ番目の面を有する媒質のアッベ数を、それぞれ示す。また、「ＩＮＦＩＮＩＴＹ」は平面であることを、「ＡＳＰ」は非球面であることを、それぞれ示す。

第１の実施の形態にかかるズームレンズ１において、ズーミング中、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２との間の軸上面間隔（空気間隔）ｄ６、第２レンズ群ＧＲ２と絞りＩＲとの間の軸上面間隔（空気間隔）ｄ１０、第３レンズ群ＧＲ３と第４レンズ群ＧＲ４との間の軸上面間隔（空気間隔）ｄ１６及び第４レンズ群ＧＲ４と第５レンズ群ＧＲ５との間の軸上面間隔（空気間隔）ｄ１８が、それぞれ変化する。そこで、表２に、広角端、広角端と望遠端との間の中間焦点位置及び望遠端それぞれにおける上記各軸上面間隔（空気間隔）をＦナンバーＦＮＯ、半画角ωと共に示す。なお、ｆはレンズ全系の焦点距離である。

第１の実施の形態にかかるズームレンズ１において、第１レンズ群ＧＲ１の第２レンズＧ３の両面ｓ５、ｓ６、第３レンズ群ＧＲ３の正レンズＧ６の両面ｓ１２、１３、第５レンズ群ＧＲ５の正レンズＧ１０の両面ｓ１９、ｓ２０は非球面で構成されている。

なお、非球面形状は次の数１式で表される。

但し、
ｘ：レンズ面頂点からの光軸方向の距離
ｙ：光軸と垂直な方向の高さ
ｃ：レンズ頂点での近軸曲率
Ｋ：コーニック定数
Ａ^ｉ：第ｉ次の非球面係数である。

そこで、表３に数値実施例１における上記各面の４次、６次、８次、１０次の各非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄをコーニック定数と共に示す。

図２に広角端での、図３に広角端と望遠端との中間焦点位置での、図４に望遠端での、上記数値実施例１における各球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。なお、球面収差において縦軸では開放Ｆ値との割合、横軸ではデフォーカスをとり、実線はｄ線、破線はＣ線、一点鎖線はｇ線での球面収差を表し、非点収差では縦軸が像高、横軸がフォーカスで、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を表す。歪曲収差は縦軸が像高、横軸は％で表す。

図５は本発明ズームレンズの第２の実施の形態のレンズ構成を示す。第２の実施形態にかかるズームレンズ２は、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１、負の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３、負の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４、正の屈折力を有する第５レンズ群ＧＲ５が配設されて成り、第１レンズ群ＧＲ１は、負レンズである第１レンズＧ１と、光軸を９０゜折り曲げるための直角プリズムＧ２と、正レンズである第２レンズＧ３と、両面に非球面を有する正レンズである第３レンズＧ４とで構成される。第２レンズ群ＧＲ２は、負レンズＧ５と、物体側に非球面を有する負レンズＧ６及び正レンズＧ７の接合レンズと、負レンズＧ８とで構成されている。第３レンズ群ＧＲ３は、両面に非球面を有する正レンズＧ９と、物体側に非球面を有する正レンズＧ１０及び負レンズＧ１１の接合レンズとで構成されている。第４レンズ群ＧＲ４は、負レンズＧ１２で構成されている。第５レンズ群ＧＲ５は、物体側に非球面を有する正レンズＧ１３と、負レンズＧ１４及び正レンズＧ１５の接合レンズとで構成される。なお、第３レンズ群ＧＲ３中の両面非球面正レンズＧ９と接合レンズ（Ｇ１０−Ｇ１１）との間の位置にズーミング中固定である絞りＩＲが配置され、予定結像面ＩＭＧと第５レンズ群ＧＲ５との間にはフィルターに相当する平面ガラスＱが介挿されている。

そして、ズーミングに際して第２レンズ群ＧＲ２と第４レンズ群ＧＲ４とが可動である。図５は広角端でのレンズ位置を示しており、焦点距離が望遠端にシフトするに従って矢印で示すように移動する。

表４に上記第２の実施の形態にかかるズームレンズ２に具体的数値を当て嵌めた数値実施例２における各値を示す。

第２の実施の形態にかかるズームレンズ２において、ズーミング中、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２との間の軸上面間隔（空気間隔）ｄ８、第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３との間の軸上面間隔（空気間隔）ｄ１５、第３レンズ群ＧＲ３と第４レンズ群ＧＲ４との間の軸上面間隔（空気間隔）ｄ２１及び第４レンズ群ＧＲ４と第５レンズ群ＧＲ５との間の軸上面間隔（空気間隔）ｄ２３が、それぞれ変化する。そこで、表５に、広角端、広角端と望遠端との間の中間焦点位置及び望遠端それぞれにおける上記各軸上面間隔（空気間隔）をＦナンバーＦＮＯ、半画角ωと共に示す。なお、ｆはレンズ全系の焦点距離である。

第２の実施の形態にかかるズームレンズ２において、第１レンズ群ＧＲ１の第３レンズＧ４の両面ｓ７、ｓ８、第２レンズ群ＧＲ２の接合レンズ（Ｇ６−Ｇ７）の物体側の面ｓ１１、第３レンズ群ＧＲ３の正レンズＧ９の両面ｓ１６、１７、接合レンズ（Ｇ１０−Ｇ１１）の物体側の面ｓ１９、第５レンズ群ＧＲ５の正レンズＧ１３の物体側の面ｓ２４は非球面で構成されている。

そこで、表６に数値実施例２における上記各面の４次、６次、８次、１０次の各非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄをコーニック定数と共に示す。

図６に広角端での、図７に広角端と望遠端との中間焦点位置での、図８に望遠端での、上記数値実施例２における各球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。なお、球面収差において縦軸では開放Ｆ値との割合、横軸ではデフォーカスをとり、実線はｄ線、破線はＣ線、一点鎖線はｇ線での球面収差を表し、非点収差では縦軸が像高、横軸がフォーカスで、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を表す。歪曲収差は縦軸が像高、横軸は％で表す。

図９は本発明ズームレンズの第３の実施の形態のレンズ構成を示す。第３の実施形態にかかるズームレンズ３は、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１、負の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３、負の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４、正の屈折力を有する第５レンズ群ＧＲ５が配設されて成り、第１レンズ群ＧＲ１は、負レンズの第１レンズＧ１と、光軸を９０゜折り曲げるための直角プリズムＧ２と、両面に非球面を有する正レンズの第２レンズＧ３と、正レンズの第３レンズＧ４とで構成される。第２レンズ群ＧＲ２は、負レンズＧ５と、負レンズＧ６及び正レンズＧ７の接合レンズとで構成されている。第３レンズ群ＧＲ３は、両面に非球面を有する正レンズＧ８と、正レンズＧ９及び負レンズＧ１０の接合レンズとで構成されている。第４レンズ群ＧＲ４は、負レンズＧ１１及び正レンズＧ１２の接合レンズで構成されている。第５レンズ群ＧＲ５は、両面に非球面を有する正レンズＧ１３で構成される。なお、第３レンズ群ＧＲ３の直前の位置にズーミング中固定である絞りＩＲが配置され、予定結像面ＩＭＧと第５レンズ群ＧＲ５との間にはフィルターに相当する平面ガラスＱが介挿されている。

そして、ズーミングに際して第２レンズ群ＧＲ２、第４レンズ群ＧＲ４及び第５レンズ群ＧＲ５が可動である。図９は広角端でのレンズ位置を示しており、焦点距離が望遠端にシフトするに従って矢印で示すように移動する。

表７に上記第３の実施の形態にかかるズームレンズ３に具体的数値を当て嵌めた数値実施例３における各値を示す。

第３の実施の形態にかかるズームレンズ３において、ズーミング中、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２との間の軸上面間隔（空気間隔）ｄ８、第２レンズ群ＧＲ２と絞りＩＲとの間の軸上面間隔（空気間隔）ｄ１３、第３レンズ群ＧＲ３と第４レンズ群ＧＲ４との間の軸上面間隔（空気間隔）ｄ１９、第４レンズ群ＧＲ４と第５レンズ群ＧＲ５との間の軸上面間隔（空気間隔）ｄ２２及び第５レンズ群ＧＲ５と保護フィルタＬＰＦとの間の軸上面間隔（空気間隔）ｄ２４が、それぞれ変化する。そこで、表８に、広角端、広角端と望遠端との間の中間焦点位置及び望遠端それぞれにおける上記各軸上面間隔（空気間隔）をＦナンバーＦＮＯ、半画角ωと共に示す。なお、ｆはレンズ全系の焦点距離である。

第３の実施の形態にかかるズームレンズ３において、第１レンズ群ＧＲ１の第２レンズＧ３の両面ｓ５、ｓ６、第３レンズ群ＧＲ３の正レンズＧ８の両面ｓ１５、１６、第５レンズ群ＧＲ５の正レンズＧ１３の両面ｓ２３、ｓ２４は非球面で構成されている。

そこで、表９に数値実施例３における上記各面の４次、６次、８次、１０次の各非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄをコーニック定数と共に示す。

図１０に広角端での、図１１に広角端と望遠端との中間焦点位置での、図１２に望遠端での、上記数値実施例３における各球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。なお、球面収差において縦軸では開放Ｆ値との割合、横軸ではデフォーカスをとり、実線はｄ線、破線はＣ線、一点鎖線はｇ線での球面収差を表し、非点収差では縦軸が像高、横軸がフォーカスで、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を表す。歪曲収差は縦軸が像高、横軸は％で表す。

図１３は本発明ズームレンズの第４の実施の形態のレンズ構成を示す。第４の実施形態にかかるズームレンズ４は、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１、負の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３、負の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４、正の屈折力を有する第５レンズ群ＧＲ５が配設されて成り、第１レンズ群ＧＲ１は、負レンズの第１レンズＧ１と、光軸を９０゜折り曲げるための直角プリズムＧ２と、両面に非球面を有する正レンズの第２レンズＧ３とで構成される。第２レンズ群ＧＲ２は、負レンズＧ４と、負レンズＧ５及び正レンズＧ６の接合レンズとで構成されている。第３レンズ群ＧＲ３は、両面に非球面を有する正レンズＧ７と、負レンズＧ８及び正レンズＧ９の接合レンズとで構成されている。第４レンズ群ＧＲ４は、正レンズＧ１０及び負レンズＧ１１の接合レンズで構成されている。第５レンズ群ＧＲ５は、物体側が非球面である正レンズＧ１２及び負レンズＧ１３の接合レンズで構成される。なお、第３レンズ群ＧＲ３の直前の位置にズーミング中固定である絞りＩＲが配置され、予定結像面ＩＭＧと第５レンズ群ＧＲ５との間にはフィルターに相当する平面ガラスＱが介挿されている。

そして、ズーミングに際して第２レンズ群ＧＲ２と第４レンズ群ＧＲ４とが可動である。図１３は広角端でのレンズ位置を示しており、焦点距離が望遠端にシフトするに従って矢印で示すように移動する。

表１０に上記第４の実施の形態にかかるズームレンズ４に具体的数値を当て嵌めた数値実施例３における各値を示す。

第４の実施の形態にかかるズームレンズ４において、ズーミング中、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２との間の軸上面間隔（空気間隔）ｄ６、第２レンズ群ＧＲ２と絞りＩＲとの間の軸上面間隔（空気間隔）ｄ１１、第３レンズ群ＧＲ３と第４レンズ群ＧＲ４との間の軸上面間隔（空気間隔）ｄ１７及び第４レンズ群ＧＲ４と第５レンズ群ＧＲ５との間の軸上面間隔（空気間隔）ｄ２０が、それぞれ変化する。そこで、表１１に、広角端、広角端と望遠端との間の中間焦点位置及び望遠端それぞれにおける上記各軸上面間隔（空気間隔）をＦナンバーＦＮＯ、半画角ωと共に示す。なお、ｆはレンズ全系の焦点距離である。

第４の実施の形態にかかるズームレンズ４において、第１レンズ群ＧＲ１の第２レンズＧ３の両面ｓ５、ｓ６、第３レンズ群ＧＲ３の正レンズＧ７の両面ｓ１３、１４、第５レンズ群ＧＲ５の接合レンズ（Ｇ１２−Ｇ１３）の物体側の面ｓ２１は非球面で構成されている。

そこで、表１２に数値実施例３における上記各面の４次、６次、８次、１０次の各非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄをコーニック定数と共に示す。

図１４に広角端での、図１５に広角端と望遠端との中間焦点位置での、図１６に望遠端での、上記数値実施例４における各球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。なお、球面収差において縦軸では開放Ｆ値との割合、横軸ではデフォーカスをとり、実線はｄ線、破線はＣ線、一点鎖線はｇ線での球面収差を表し、非点収差では縦軸が像高、横軸がフォーカスで、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を表す。歪曲収差は縦軸が像高、横軸は％で表す。

表１３に上記各数値実施例１乃至４に示したズームレンズの条件式（１）乃至（４）の条件を求めるための各数値及び各条件式を示す。

上記各表（表１〜表１３）からも明らかなように、上記各数値実施例１乃至４に示したズームレンズは、条件式（１）乃至（４）を満足し、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位置及び望遠端において、各収差ともバランス良く補正されている。

図１７に本発明撮像装置の実施の形態１を示す。

撮像装置１０はズームレンズ２０を備え、ズームレンズ２０によって形成した光学像を電気信号に変換する撮像素子３０を有する。なお、撮像素子としては、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)等の光電変換素子を使用したものが適用可能である。上記ズームレンズ２０には本発明にかかるズームレンズを適用することができ、図１７では、図１に示した第１の実施の形態にかかるズームレンズ１を第１レンズ群ＧＲ１以外のレンズ群を単レンズに簡略化して示してある。勿論、第１の実施の形態にかかるズームレンズだけでなく、第２の実施の形態乃至第４の実施の形態にかかるズームレンズ２乃至４や本明細書で示した実施の形態以外の形態で構成された本発明ズームレンズを使用することができる。

上記撮像素子３０によって形成された電気信号は映像分離回路４０によってフォーカス制御用の信号が制御回路５０に送られ、映像用の信号は映像処理回路へと送られる。映像処理回路へ送られた信号は、その後の処理に適した形態に加工されて、表示装置による表示、記録媒体への記録、通信手段による転送等々種々の処理に供される。

制御回路５０には、例えば、ズームボタンの操作等、外部からの操作信号が入力され、該操作信号に応じて種々の処理が為される。例えば、ズームボタンによるズーミング指令が入力されると、指令に基づく焦点距離状態とすべく、ドライバ回路５１、５２を介して駆動部５１ａ、５２ａを動作させて、第２レンズ群ＧＲ２及び第４レンズ群ＧＲ４を所定の位置へと移動させる。各センサ５１ｂ、５２ｂによって得られた第２レンズ群ＧＲ２、第４レンズ群ＧＲ４の位置情報は制御回路５０に入力されて、ドライバ回路５１、５２へ指令信号を出力する際に参照される。また、制御回路５０は上記映像分離回路４０から送られた信号に基づいてフォーカス状態をチェックし、最適なフォーカス状態が得られるように、例えば、第４レンズ群ＧＲ４をドライバ回路５２を介して制御する。

上記した撮像装置１０は、具体的製品としては、各種の形態を採りうる。例えば、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等の各種カメラ、カメラが組み込まれた携帯電話やカメラが組み込まれたＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等々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。

なお、本発明ズームレンズの適用範囲がデジタルカメラにのみ限定されるものではなく、銀塩フィルムを記録媒体とするカメラ等にも適用可能であることは勿論である。

その他、上記した各実施の形態及び各数値実施例において示した各部の具体的な形状や構造並びに数値は、本発明を実施するに際して行う具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、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。

デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等の各種カメラ、カメラが組み込まれた携帯電話やカメラが組み込まれたＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等々のデジタル入出力機器のカメラ部等として、また、これらに使用するズームレンズとして利用可能である。

図２乃至図４と共に本発明ズームレンズの第１の実施の形態を示すものであり、本図はレンズ構成を示す概略図である。広角端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。広角端と望遠端との中間焦点位置における球面収差、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と共に本発明ズームレンズの第２の実施の形態を示すものであり、本図はレンズ構成を示す概略図である。広角端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。広角端と望遠端との中間焦点位置における球面収差、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１０乃至図１２と共に本発明ズームレンズの第３の実施の形態を示すものであり、本図はレンズ構成を示す概略図である。広角端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。広角端と望遠端との中間焦点位置における球面収差、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１４乃至図１６と共に本発明ズームレンズの第４の実施の形態を示すものであり、本図はレンズ構成を示す概略図である。広角端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。広角端と望遠端との中間焦点位置における球面収差、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。本発明撮像装置の実施の形態を示す要部のブロック図である。

符号の説明

１…ズームレンズ、２…ズームレンズ、３…ズームレンズ、４…ズームレンズ、ＧＲ１…第１レンズ群、ＧＲ２…第２レンズ群、ＧＲ３…第３レンズ群、ＧＲ４…第４レンズ群、ＧＲ５…第５レンズ群、Ｇ１…第１レンズ群の第１レンズ、Ｇ２…反射部材、Ｇ３…第１レンズ群の第２レンズ、ＩＲ…絞り、１０…撮像装置、２０…ズームレンズ、３０…撮像素子

Claims

物体側より順に、ズーミングの際に固定されている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、正の屈折力を有する第３レンズ群と、負の屈折力を有する第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群とが配列されて成り、少なくとも上記第２レンズ群と第４レンズ群とを移動させることによりズーミングを行うようにしたズームレンズであって、
上記第１レンズ群を、物体側から順に、負の屈折力を有する単レンズの第１レンズと、光路を９０°折り曲げる反射部材と、正の屈折力を有する少なくとも１枚の正の屈折力を有する第２レンズとを配列することによって構成し、
以下の条件式（１）、（２）を満足するようにしたズームレンズ。
（１）１．０＜Ｄ１／Ｆｗ＜５．０
（２）０．１＜Ｄ１／Ｆｔ＜１．０
但し、
Ｄ１：第1レンズ群のレンズ全長、
Ｆｗ：レンズ全系における広角端での焦点距離、
Ｆｔ：レンズ全系における望遠端での焦点距離、
とする。
以下の条件式（３）、（４）を満足するようにした請求項１に記載のズームレンズ。
（３）ＮｄＬ１＞１．７５
（４）ＶｄＡｖ−ＶｄＬ１＞１５
但し、
ＮｄＬ１：第１レンズのｄ線での屈折率、
ＶｄＬ１：第１レンズのｄ線でのアッベ数、
ＶｄＡｖ：第１レンズ群における第２レンズ以降の正の屈折力を有するレンズのｄ線でのアッベ数の平均（なお、ＶｄＡｖは第２レンズ以降の正の屈折力を有するレンズの個数をｉ個として、（ΣＶｄＬｉ）／ｉによって求める）、
とする。
上記第３レンズ群は、絞りを備えるとともに、ズーミングの際に固定されている請求項１に記載のズームレンズ。
上記第３レンズ群は、絞りを備えるとともに、ズーミングの際に固定されている請求項２に記載のズームレンズ。
複数の群から成り群間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズと、上記ズームレンズにより形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子とを備えた撮像装置であって、
上記ズームレンズは、物体側より順に、ズーミングの際に固定されている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、正の屈折力を有する第３レンズ群と、負の屈折力を有する第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群とが配列されて成り、少なくとも上記第２レンズ群と第４レンズ群とを移動させることによりズーミングを行うように構成され、
上記第１レンズ群を、物体側から順に、負の屈折力を有する単レンズの第１レンズと、光路を９０°折り曲げる反射部材と、正の屈折力を有する少なくとも１枚の正の屈折力を有する第２レンズとを配列することによって構成し、
以下の条件式（１）、（２）を満足するようにした撮像装置。
（１）１．０＜Ｄ１／Ｆｗ＜５．０
（２）０．１＜Ｄ１／Ｆｔ＜１．０
但し、
Ｄ１：第1レンズ群のレンズ全長、
Ｆｗ：レンズ全系における広角端での焦点距離、
Ｆｔ：レンズ全系における望遠端での焦点距離、
とする。