JP4324878B2

JP4324878B2 - ズームレンズ系及び撮像装置

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Publication number: JP4324878B2
Application number: JP2005068933A
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Inventors: 正史末吉; 大介黒田
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Filing date: 2005-03-11
Publication date: 2009-09-02
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Description

本発明は新規なズームレンズ系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性に優れ、広角側から望遠側までをカバーしつつ、被写体距離によらず高い結像性能を有するズームレンズ系及び上記ズームレンズ系を備えた撮像装置に関するものである。

近年、デジタルスチルカメラ等の個体撮像素子を用いた撮像装置が普及しつつある。中でも、デジタルスチルカメラの普及に伴い、コンパクト性に優れ、１本のレンズで広角側から望遠側までをカバーしつつ、かつ、被写体距離によらずズーム全域において高い結像性能を有するズームレンズが求められている。

例えば、特許文献１、特許文献２に記載されたズームレンズにおいては、正負正負正負の６つのレンズ群を設け高変倍化を図っている。

特開平４−１４６４０７号公報特開平１１−１７４３２４号公報

しかしながら、上記した特許文献１及び特許文献２に記載されたズームレンズは、一眼レフカメラ等の交換レンズに関するものであり、跳ね上げミラーの配置スペース等のための長いバックフォーカスを確保しなければならないために、小型化並びに広角化が困難であった。

本発明は、上記したような問題に鑑み、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラに用いられるコンパクトで広角側から望遠側までカバーしつつ、被写体距離によらずズーム全域において高い結像性能を有するズームレンズ系及び該ズームレンズ系を用い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系は、上記した課題を解決するために、物体側より順に配列された少なくとも、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、正の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４と、第５レンズ群ＧＲ５と、負の屈折力を有する第６レンズ群ＧＲ６とから成り、上記各レンズ群の間の間隔を変化させることにより変倍を行い、広角端における第ｉレンズ群と第ｊレンズ群との間の群間隔をＤW(i-j) 、望遠端における第ｉレンズ群と第ｊレンズ群との間の群間隔をＤT(i-j) としたとき、以下の条件式（１）、（２）、（３）を満足し、
（１）ＤW(1-2) ＜ＤT(1-2)
（２）ＤW(2-3) ＞ＤT(2-3)
（３）ＤW(5-6) ＜ＤT(5-6)
かつ、上記第４レンズ群ＧＲ４が光軸方向に移動することによってフォーカシングが行われ、
上記第５レンズ群ＧＲ５は少なくとも１面の非球面を持つ１枚のレンズで構成され、第５レンズ群ＧＲ５の焦点距離をfg5、全系の広角端での焦点距離をfwとしたとき、以下の条件式（６）を満足し、
（６）-0.4 ＜ fw/fg5 ＜ 0.4
広角端におけるバックフォーカス（空気換算長）をTwbfとし、全系の広角端での焦点距離をfwとしたとき、以下の条件式（７）を満足する。
（７）0.2 ＜ Twbf/fw ＜ 1.2

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系と、上記ズームレンズ系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、上記ズームレンズ系は、物体側より順に配列された少なくとも、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、正の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４と、第５レンズ群ＧＲ５と、負の屈折力を有する第６レンズ群ＧＲ６とから成り、上記各レンズ群の間の間隔を変化させることにより変倍を行い、広角端における第ｉレンズ群と第ｊレンズ群との間の群間隔をＤW(i-j) 、望遠端における第ｉレンズ群と第ｊレンズ群との間の群間隔をＤT(i-j) としたとき、以下の条件式（１）、（２）、（３）を満足し、
（１）ＤW(1-2) ＜ＤT(1-2)
（２）ＤW(2-3) ＞ＤT(2-3)
（３）ＤW(5-6) ＜ＤT(5-6)
かつ、上記第４レンズ群ＧＲ４が光軸方向に移動することによってフォーカシングが行われ、
上記第５レンズ群ＧＲ５は少なくとも１面の非球面を持つ１枚のレンズで構成され、第５レンズ群ＧＲ５の焦点距離をfg5、全系の広角端での焦点距離をfwとしたとき、以下の条件式（６）を満足し、
（６）-0.4 ＜ fw/fg5 ＜ 0.4
広角端におけるバックフォーカス（空気換算長）をTwbfとし、全系の広角端での焦点距離をfwとしたとき、以下の条件式（７）を満足する。
（７）0.2 ＜ Twbf/fw ＜ 1.2

従って、本発明ズームレンズ系にあっては、小型で高倍率とすることが可能であり、また、本発明撮像装置にあっては、本発明ズームレンズ系を使用することにより、小型に構成できると共に、広角域から望遠域まで高倍率による撮影が可能になる。

本発明ズームレンズ系は、物体側より順に配列された少なくとも、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、正の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４と、第５レンズ群ＧＲ５と、負の屈折力を有する第６レンズ群ＧＲ６とから成り、上記各レンズ群の間の間隔を変化させることにより変倍を行い、広角端における第ｉレンズ群と第ｊレンズ群との間の群間隔をＤW(i-j) 、望遠端における第ｉレンズ群と第ｊレンズ群との間の群間隔をＤT(i-j) としたとき、以下の条件式（１）、（２）、（３）を満足し、
（１）ＤW(1-2) ＜ＤT(1-2)
（２）ＤW(2-3) ＞ＤT(2-3)
（３）ＤW(5-6) ＜ＤT(5-6)
かつ、上記第４レンズ群ＧＲ４が光軸方向に移動することによってフォーカシングが行われ、
上記第５レンズ群ＧＲ５は少なくとも１面の非球面を持つ１枚のレンズで構成され、第５レンズ群ＧＲ５の焦点距離をfg5、全系の広角端での焦点距離をfwとしたとき、以下の条件式（６）を満足し、
（６）-0.4 ＜ fw/fg5 ＜ 0.4
広角端におけるバックフォーカス（空気換算長）をTwbfとし、全系の広角端での焦点距離をfwとしたとき、以下の条件式（７）を満足することを特徴とする。
（７）0.2 ＜ Twbf/fw ＜ 1.2

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系と、上記ズームレンズ系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、上記ズームレンズ系は、物体側より順に配列された少なくとも、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、正の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４と、第５レンズ群ＧＲ５と、負の屈折力を有する第６レンズ群ＧＲ６とから成り、上記各レンズ群の間の間隔を変化させることにより変倍を行い、広角端における第ｉレンズ群と第ｊレンズ群との間の群間隔をＤW(i-j) 、望遠端における第ｉレンズ群と第ｊレンズ群との間の群間隔をＤT(i-j) としたとき、以下の条件式（１）、（２）、（３）を満足し、
（１）ＤW(1-2) ＜ＤT(1-2)
（２）ＤW(2-3) ＞ＤT(2-3)
（３）ＤW(5-6) ＜ＤT(5-6)
かつ、上記第４レンズ群ＧＲ４が光軸方向に移動することによってフォーカシングが行われ、
上記第５レンズ群ＧＲ５は少なくとも１面の非球面を持つ１枚のレンズで構成され、第５レンズ群ＧＲ５の焦点距離をfg5、全系の広角端での焦点距離をfwとしたとき、以下の条件式（６）を満足し、
（６）-0.4 ＜ fw/fg5 ＜ 0.4
広角端におけるバックフォーカス（空気換算長）をTwbfとし、全系の広角端での焦点距離をfwとしたとき、以下の条件式（７）を満足することを特徴とする。
（７）0.2 ＜ Twbf/fw ＜ 1.2

従って、本発明ズームレンズ系にあっては、少なくとも６個のレンズ群を設け、変倍時に各レンズ群の群間隔を変化させることにより、レンズ全系の移動量が比較的少ないコンパクトで且つ高倍率のズームレンズ系を達成できる。また、レンズ径の小さい第４レンズ群ＧＲ４をフォーカス群とすることで、フォーカス群の駆動系をコンパクトにすることができ、ひいてはＡＦ（オートフォーカス）速度の高速化が可能になる。また、被写体距離の変動に際して発生する球面収差を始めとする諸収差をより効果的に補正して全ての撮影距離において良好な結像性能が得られると共に、レンズ前玉径の大型化を防ぎつつ広角化が阻害されず、また、最小絞り時にゴミ等が目立たないようにすることが出来る。

そして、本発明撮像装置は、本発明ズームレンズ系を使用することにより、小型でありながら、広角域から望遠域まで高い変倍率による撮影が可能になり、また、高速ＡＦにより使い勝手が良好となり、シャッターチャンスを的確に捉えることが可能になる。また、被写体距離の変動に際して発生する球面収差を始めとする諸収差をより効果的に補正して全ての撮影距離において良好な結像性能が得られると共に、レンズ前玉径の大型化を防ぎつつ広角化が阻害されず、また、最小絞り時にゴミ等が目立たないようにすることが出来る。

請求項２及び請求項７に記載した発明にあっては、変倍に際し、上記第３レンズ群ＧＲ３と第５レンズ群ＧＲ５とが光軸上に沿って、一体的に移動するので、第３レンズ群ＧＲ３、第４レンズ群ＧＲ４、第５レンズ群ＧＲ５を１つのカム筒で構成することができ、その中でフォーカス群である第４レンズ群ＧＲ４を動かすようにすれば、メカ構成が容易になるだけでなく、製造上の公差が厳しくなりがちな第３レンズ群ＧＲ３、第４レンズ群ＧＲ４、第５レンズ群ＧＲ５の相対的な位置出しが容易になる。

請求項３及び請求項８に記載した発明にあっては、上記第３レンズ群ＧＲ３、第４レンズ群ＧＲ４、第５レンズ群ＧＲ５の間隔が条件式（４）ＤW(3-4) ＜ＤT(3-4)、（５）ＤW(4-5) ＞ＤT(4-5)を満足するので、被写体距離に関わりなく、ズーミング領域及びフォーカシング領域で高い結像性能を有する。

請求項４及び請求項９に記載した発明にあっては、上記第６レンズ群ＧＲ６は、物体側から順に配列された少なくとも負の屈折力を有する負レンズと正の屈折力を有する正レンズを１つずつ有するので、負レンズで周辺光線を跳ね上げ、正レンズで抑えてあげることで、歪曲収差を抑えつつ、広角化が容易になり、撮像素子への入射角度も緩やかにすることができると共に、倍率色収差も効果的に補正することができる。また、第６レンズ群ＧＲ６の望遠端における横倍率をβtg6としたとき、条件式（８）1.1 ＜βtg6 ＜ 2.0を満足するので、レンズ全系の小型化が達成可能になり、さらに、より近距離での撮影が可能になる。

請求項５及び請求項１０に記載した発明にあっては、上記第６レンズ群ＧＲ６は、物体側から順に配列された少なくとも負の屈折力を有する負レンズと正の屈折力を有する正レンズとを１つずつ有し、第６レンズ群ＧＲ６の広角端における横倍率をβwg6としたとき、条件式（９）1.05 ＜βwg6 ＜ 1.5を満足するので、レンズ全系の大型化をさけつつ、第６レンズ群ＧＲ６の移動による拡大率を所定の値に確保することが出来る。

以下に、本発明ズームレンズ系及び撮像装置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系は、少なくとも物体側より順に配列された、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、正の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４と、弱い屈折力（「弱い屈折力」には、「屈折力＝０」、すなわち、軸上において屈折力を有しない場合をも含む）を有する第５レンズ群ＧＲ５と、負の屈折力を有する第６レンズ群ＧＲ６とを含み、上記各レンズ群の間の間隔を変化させることにより変倍を行い、広角端における第ｉレンズ群と第ｊレンズ群との間の群間隔をＤW(i-j) 、望遠端における第ｉレンズ群と第ｊレンズ群との間の群間隔をＤT(i-j) としたとき、以下の条件式（１）、（２）、（３）を満足し、かつ、上記第４レンズ群ＧＲ４が光軸方向に移動することによってフォーカシングが行われる。
（１）ＤW(1-2) ＜ＤT(1-2)
（２）ＤW(2-3) ＞ＤT(2-3)
（３）ＤW(5-6) ＞ＤT(5-6)
上記したように、少なくとも６個のレンズ群を設け、変倍時に各レンズ群間隔を変化させることにより、レンズ全系の移動量が比較的少ないコンパクトでかつ高倍率なズームレンズ系を達成することができる。また、第４レンズ群ＧＲ４をフォーカス群とすることによって、従来の第１レンズ群や第２レンズ群をフォーカス群とする場合に比較してフォーカス群を小型に構成することができると共に撮影距離によらず高い結像性能を達成することが出来、さらに、フォーカス群の駆動機構を小型に構成することが出来る。さらにまた、フォーカス群を高速に且つ高い停止精度で移動させることが出来るため、高速ＡＦ（オートフォーカス）が可能になり、高い結像性能を得ることができる。

上記条件式（１）は広角端から望遠端への変倍に際しての、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２との間の間隔を規定するものであり、上記条件式（２）は広角端から望遠端への変倍に際しての、第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３との間の間隔を規定するものであり、これらを満足することで広角端から望遠端まで大きな変倍作用をもたすことができる。

上記条件式（３）は広角端から望遠端への変倍に際しての、第５レンズ群ＧＲ５と第６レンズ群ＧＲ６との間の間隔を規定するものであり、これらを満足することで諸収差を良好に補正しつつ、変倍作用をもたせることができる
変倍に際し上記第３レンズ群ＧＲ３と第５レンズ群ＧＲ５が光軸上に沿って、一体的に移動することが望ましい。これによって第３、４、５レンズ群ＧＲ３、ＧＲ４、ＧＲ５を１つのカム筒で構成することができ、その中でフォーカス群である第４レンズ群ＧＲ４を動かすようにすれば、メカ構成上容易になるだけでなく、製造上の公差が厳しくなりがちな第３、４、５レンズ群ＧＲ３、ＧＲ４、ＧＲ５の相対的な位置出しが容易になる。

上記第３レンズ群ＧＲ３、第４レンズ群ＧＲ４、第５レンズ群ＧＲ５の間隔が以下の条件式（４）、（５）を満足することが望ましい。
（４）ＤW(3-4) ＜ＤT(3-4)
（５）ＤW(4-5) ＞ＤT(4-5)
上記条件式（４）は広角端から望遠端への変倍に際しての、第３レンズ群ＧＲ３とフォーカス群である第４レンズ群ＧＲ４との間の間隔を規定するものであり、上記条件式（５）は広角端から望遠端への変倍に際しての、フォーカス群である第４レンズ群ＧＲ４と第５レンズ群ＧＲ５との間の間隔を規定するものであり、これらを満足することでフォーカシング時のフォーカシングレンズ群である第４レンズ群ＧＲ４の移動量を確保しつつ、フォーカシングによる像面湾曲の変動を抑えるばかりでなく、被写体距離の変化により発生する球面収差の変動を、フォーカスレンズ群の前後の間隔を変化させることによって、逆方向に発生させて打ち消すことで、良好に補正することができる。

上記第５レンズ群ＧＲ５は少なくとも１面の非球面を持つ１枚のレンズで構成され、第５レンズ群ＧＲ５の焦点距離をfg5、全系の広角端での焦点距離をfwとしたとき、以下の条件式（６）を満足することが望ましい。
（６）-0.4 < fw/fg5 < 0.4
上記フォーカス群である第４レンズ群ＧＲ４のフォーカシング時の移動による球面収差の変動を打ち消すように、上記第５レンズ群ＧＲ５は少なくとも１面の非球面を有することにより、被写体距離が無限遠から近接まで変化しても、球面収差の変動を小さくして、すべての撮影距離において良好な結像性能が得られる。

上記条件式（６）は弱い屈折力を有する第５レンズ群ＧＲ５の焦点距離とレンズ全系における広角端の焦点距離との比率を規定するものである。fw/fg5の値が−０．４を下回ると、第５レンズ群ＧＲ５の負のパワーが強くなりすぎて、フォーカス群である第４レンズ群ＧＲ４の移動量に対する像面変動量が大きくなり、ＡＦ制御上好ましくない。また、fw/fg4の値が０．４を上回るとフォーカス群である第４レンズ群ＧＲ４の正のパワーを弱くする必要があり、フォーカシング時の第４レンズ群ＧＲ４の可動範囲が大きくなり、レンズ系全体の小型化が困難になる。

広角端におけるバックフォーカス（空気換算長）をTwbfとし、全系の広角端での焦点距離をfwとしたとき、以下の条件式（７）を満足することが望ましい。
（７）0.2 < Twbf/fw < 1.2
上記条件式（７）は広角端におけるバックフォーカス長と、広角端におけるレンズ全系の焦点距離との比率を規定するものである。即ち、Twbf/fwの値が０．２を下回ると、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）や赤外線遮蔽（ＩＲ）ガラスが撮像素子面に非常に近くなり、最小絞り時にＬＰＦやＩＲガラスに付着したゴミやＬＰＦやＩＲガラスの欠陥が目立ちやすくなる。また、Twbf/fwの値が１．２を上回ると、レンズ前玉径が大きくなり、小型化が困難になるだけでなく、広角化が困難になる。

上記第６レンズ群ＧＲ６は、物体側から順に配列された少なくとも負の屈折力を有する負レンズと正の屈折力を有する正レンズを１つずつ有し、第６レンズ群ＧＲ６の望遠端における横倍率をβtg6としたとき、以下の条件式（８）を満足することが望ましい。
（８）1.1 <βtg6 < 2.0
物体側から順に少なくとも負の屈折力を有する負レンズと正の屈折力を有する正レンズとを1つずつ有することによって、負レンズで周辺光線を跳ね上げ、正レンズで抑えてあげることで、歪曲収差を抑えつつ、広角化が容易になり、撮像素子への入射角度も緩やかにすることができる。また、倍率色収差も効果的に補正することができる。

上記条件式（８）は望遠端における第６レンズ群ＧＲ６の横倍率を規定するものである。これによって、像を一気に拡大することができるため、レンズ全系を小型化することが可能になる。また、第６レンズ群ＧＲ６が大きな倍率を有することにより、大型撮像素子を使用する場合でもより近距離側までの撮影が可能になり、最至近距離を稼ぐことができる。βtg6の値が１．１を下回ると、第６レンズ群ＧＲ６による拡大率が小さくなり、レンズ全系の小型化が困難になるだけでなく、最近接距離も遠くなってしまう。また、βtg6の値が２．０を上回ると、レンズの組み付け精度が非常に厳しくなり製造上好ましくない。

上記第６レンズ群ＧＲ６は、物体側から順に配列された少なくとも負の屈折力を有する負レンズと正の屈折力を有する正レンズとを１つずつ有し、第６レンズ群ＧＲ６の広角端における横倍率をβwg6としたとき、以下の条件式（９）を満足することが望ましい。
（９）1.05 <βwg6 < 1.5
上記条件式（９）は広角端における第６レンズ群ＧＲ６の倍率を規定するものである。βwg6の値が１．０５を下回ると、第６レンズ群ＧＲ６による拡大率が小さくなり、レンズ全系の小型化が困難になる。また、βwg6の値が１．５を上回ると、レンズの組み付け精度が非常に厳しくなるとともに、第６レンズ群ＧＲ６の移動による倍率を確保することが困難となり、レンズ全系が大型化する。

上記第２レンズ群ＧＲ２を構成するレンズの各面のうち、少なくとも１の面を非球面によって構成することが望ましい。これにより、広角端における歪曲収差やコマ収差を効果的に補正することができ、コンパクト化と高性能化を達成することができる。

上記第６レンズ群ＧＲ６を構成するレンズの各面のうち、少なくとも１の面を非球面によって構成することが望ましい。これにより、周辺域での像面湾曲やコマ収差を効果的に補正することが可能となる。

以下に、本発明ズームレンズ系の３つの実施の形態及びこれら実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例について図１乃至図１２及び表１乃至表１１を参照して説明する。

なお、各実施の形態において非球面が用いられるが、非球面形状は次の数１式によって表される。

ここで、
ｙ：光軸と垂直な方向の高さ
ｘ：レンズ面頂点からの光軸方向の距離
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。

図１は本発明ズームレンズ系の第１の実施の形態１によるレンズ構成を示しており、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、正の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４、負の屈折力を有する第５レンズ群ＧＲ５、負の屈折力を有する第６レンズ群ＧＲ６が配列されて成り、広角端から望遠端への変倍に際し、上記各レンズ群は図１の上段に示す状態から下段に示す状態へと実線で示すように光軸上を移動する。

第１レンズ群ＧＲ１は、物体側より順に配列された、負レンズＧ１と正レンズＧ２との接合レンズ及び正レンズＧ３で構成されている。第２レンズ群ＧＲ２は、物体側より順に配列された、物体側に複合非球面を有する負レンズＧ４と、負レンズＧ５と、正レンズＧ６と、負レンズＧ７で構成されている。第３レンズ群ＧＲ３は、物体側より順に配列された、両面に非球面を有する正レンズＧ８と、絞りＳと、負レンズＧ９で構成されている。第４レンズ群ＧＲ４は、正レンズＧ１０と負レンズＧ１１との接合レンズで構成されている。第５レンズ群ＧＲ５は、物体側に非球面を有する負レンズＧ１２で構成される。第６レンズ群ＧＲ６は、物体側より順に配列された、負レンズＧ１３と、物体側に非球面を有する正レンズＧ１４で構成されている。

また、この第１の実施の形態及び後述する第２、第３の実施の形態において、ズームレンズ系の最終レンズ面と撮像面ＩＭＧとの間に平行平面板状のローパスフィルタＬＰＦが介挿されている。なお、上記ローパスフィルターＬＰＦとしては、所定の結晶軸方向が調整された水晶等を材料とする複屈折型ローパスフィルターや、必要とされる光学的な遮断周波数の特性を回折効果により達成する位相型ローパスフィルター等の適用が可能である。

表１に上記した第１の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例１の諸元の値を掲げる。この数値実施例１及び後に説明する各数値実施例の諸元表中の面Ｎｏ．は物体側からｉ番目の面を示し、Ｒは第ｉ番目の面の曲率半径、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、Ｎｄは物体側に第ｉ番目の面を有する硝材のｄ線（λ=587.6nm）に対する屈折率、Ｖｄは物体側に第ｉ番目の面を有する硝材のｄ線に対するアッベ数を示す。また、「ＡＳＰ」で示した面は非球面であることを示す。曲率半径「ＩＮＦＩＮＩＴＹ」は平面であることを示す。

広角端より望遠端へのレンズ位置状態の変化に伴って、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２との間の面間隔Ｄ５、第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３との間の面間隔Ｄ１４、第３レンズ群ＧＲ３と第４レンズ群ＧＲ４との間の面間隔Ｄ１９、第４レンズ群ＧＲ４と第５レンズ群ＧＲ５との間の面間隔Ｄ２２、第５レンズ群ＧＲ５と第６レンズ群ＧＲ６との間の面間隔Ｄ２４、第６レンズ群ＧＲ６とローパスフィルタＬＰＦとの間の面間隔Ｄ２８が変化する。そこで、表２に上記各面間隔の広角端、広角端と望遠端との間の中間焦点距離及び望遠端における各値を焦点距離ｆ、ＦナンバーＦｎｏ．及び半画角ωと共に示す。

第６面、第１５面、第１６面、第２３面及び第２７面の各レンズ面は非球面で構成されており、非球面係数は表３に示す通りである。なお、表３及び以下の非球面係数を示す表において「Ｅ−ｉ」は１０を底とする指数表現、すなわち、「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。

図２乃至図４に上記数値実施例１の無限遠合焦状態での諸収差図をそれぞれ示し、図２は広角端（ｆ＝14.74）、図３は広角端と望遠端との中間焦点距離（ｆ＝33.96）、図４は望遠端（ｆ＝78.21）における諸収差図を示すものである。

図２乃至図４の各収差図において、球面収差では縦軸は開放Ｆ値との割合、横軸にデフォーカスをとり、実線がｄ線、一点鎖線がＣ線、点線がｇ線での球面収差を表わす。非点収差では縦軸が像高、横軸がフォーカスで、実線Ｓがサジタル、点線Ｍがメリジオナルの像面を表わす。歪曲収差は縦軸が像高、横軸は％で表わす。

上記数値実施例１にあっては、後述する表１０及び表１１に示すように、条件式（１）乃至（９）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距離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５は本発明ズームレンズ系の第２の実施の形態２によるレンズ構成を示しており、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ＧＲ３、正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、正の屈折力を有する第５レンズ群ＧＲ５、負の屈折力を有する第６レンズ群ＧＲ６が配列されて成り、広角端から望遠端への変倍に際し、上記各レンズ群は図５の上段に示す状態から下段に示す状態へと実線で示すように光軸上を移動する。

第１レンズ群ＧＲ１は、物体側より順に配列された、負レンズＧ１と正レンズＧ２との接合レンズと、正レンズＧ３で構成されている。第２レンズ群ＧＲ２は物体側から順に配列された、物体側に複合非球面を有する負レンズＧ４と、負レンズＧ５と正レンズＧ６との接合レンズと、負レンズＧ７で構成されている。第３レンズ群ＧＲ３は、物体側から順に配列された、両面に非球面を有する正レンズＧ８と、絞りＳと、負レンズＧ９で構成されている。第４レンズ群ＧＲ４は、正レンズＧ１０と負レンズＧ１１との接合レンズで構成されている。第５レンズ群ＧＲ５は、物体側に非球面を有する負レンズＧ１２で構成される。第６レンズ群ＧＲ６は、物体側から順に配列された、負レンズＧ１３と、両面に非球面を有する正レンズＧ１４で構成されている。

表４に上記した第２の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例２の諸元の値を掲げる。

広角端より望遠端へのレンズ位置状態の変化に伴って、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２との間の面間隔Ｄ５、第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３との間の面間隔Ｄ１３、第３レンズ群ＧＲ３と第４レンズ群ＧＲ４との間の面間隔Ｄ１８、第４レンズ群ＧＲ４と第５レンズ群ＧＲ５との間の面間隔Ｄ２１、第５レンズ群ＧＲ５と第６レンズ群ＧＲ６との間の面間隔Ｄ２３、第６レンズ群ＧＲ６とローパスフィルタＬＰＦとの間の面間隔Ｄ２７が変化する。そこで、表５に上記各面間隔の広角端、広角端と望遠端との間の中間焦点距離及び望遠端における各値を焦点距離ｆ、ＦナンバーＦｎｏ．及び半画角ωと共に示す。

第６面、第１４面、第１５面、第２２面、第２６面及び第２７面の各レンズ面は非球面で構成されており、非球面係数は表６に示す通りである。

図６乃至図８に上記数値実施例２の無限遠合焦状態での諸収差図をそれぞれ示し、図６は広角端（ｆ＝14.73）、図７は広角端と望遠端との中間焦点距離（ｆ＝33.94）、図８は望遠端（ｆ＝78.21）における諸収差図を示すものである。

図６乃至図８の各収差図において、球面収差では縦軸は開放Ｆ値との割合、横軸にデフォーカスをとり、実線がｄ線、一点鎖線がＣ線、点線がｇ線での球面収差を表わす。非点収差では縦軸が像高、横軸がフォーカスで、実線Ｓがサジタル、点線Ｍがメリジオナルの像面を表わす。歪曲収差は縦軸が像高、横軸は％で表わす。

上記数値実施例２にあっては、後述する表１０及び表１１に示すように、条件式（１）乃至（９）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距離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９は本発明ズームレンズ系の第３の実施の形態３によるレンズ構成を示しており、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ＧＲ３、正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、正の屈折力を有する第５レンズ群ＧＲ５、負の屈折力を有する第６レンズ群ＧＲ６が配列されて成り、広角端から望遠端への変倍に際し、上記各レンズ群は図９の上段に示す状態から下段に示す状態へと実線で示すように光軸上を移動する。

第１レンズ群ＧＲ１は、正レンズＧ１で構成されている。第２レンズ群ＧＲ２は、物体側から順に配列された、負レンズＧ２と、像側に複合非球面を有する負レンズＧ３と、正レンズＧ４で構成されている。第３レンズ群ＧＲ３は、物体側から順に配列された、両面に非球面を有する正レンズＧ５と、絞りＳと、負レンズＧ６で構成されている。第４レンズ群ＧＲ４は、正レンズＧ７と負レンズＧ８との接合レンズで構成されている。第５レンズ群ＧＲ５は、物体側に非球面を有する負レンズＧ９で構成される。第６レンズ群ＧＲ６は、物体側から順に配列された、負レンズＧ１０と、正レンズＧ１１と正レンズＧ１２で構成されている。

表７に上記した第３の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例３の諸元の値を掲げる。

広角端より望遠端へのレンズ位置状態の変化に伴って、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２との間の面間隔Ｄ２、第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３との間の面間隔Ｄ９、第３レンズ群ＧＲ３と第４レンズ群ＧＲ４との間の面間隔Ｄ１４、第４レンズ群ＧＲ４と第５レンズ群ＧＲ５との間の面間隔Ｄ１７、第５レンズ群ＧＲ５と第６レンズ群ＧＲ６との間の面間隔Ｄ１９、第６レンズ群ＧＲ６とローパスフィルタＬＰＦとの間の面間隔Ｄ２５が変化する。そこで、表８に上記各面間隔の広角端、広角端と望遠端との間の中間焦点距離及び望遠端における各値を焦点距離ｆ、ＦナンバーＦｎｏ．及び半画角ωと共に示す。

第７面、第１０面、第１１面、及び第１８面の各レンズ面は非球面で構成されており、非球面係数は表９に示す通りである。

図１０乃至図１２に上記数値実施例３の無限遠合焦状態での諸収差図をそれぞれ示し、図１０は広角端（ｆ＝14.73）、図１１は広角端と望遠端との中間焦点距離（ｆ＝32.05）、図１２は望遠端（ｆ＝69.72）における諸収差図を示すものである。

図１０乃至図１２の各収差図において、球面収差では縦軸は開放Ｆ値との割合、横軸にデフォーカスをとり、実線がｄ線、一点鎖線がＣ線、点線がｇ線での球面収差を表わす。非点収差では縦軸が像高、横軸がフォーカスで、実線Ｓがサジタル、点線Ｍがメリジオナルの像面を表わす。歪曲収差は縦軸が像高、横軸は％で表わす。

上記数値実施例３にあっては、後述する表１０及び表１１に示すように、条件式（１）乃至（９）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距離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。

上記各数値実施例１乃至３の条件式（６）乃至（９）対応値を表１１に示す。

なお、上記各実施の形態で示すズームレンズの各レンズ群は、入射光線を屈折により偏向させる屈折型レンズ（つまり、異なる屈折率を有する媒質同士の界面で偏向が行われるタイプのレンズ）のみで構成されているが、これに限らず、例えば、回折により入射光線を偏向させる回折型レンズ、回折作用と屈折作用との組み合わせで入射光線を偏向させる屈折・回折ハイブリッド型レンズ、入射光線を媒質内の屈折率分布により偏向させる屈折率分布型レンズ等で各レンズ群を構成してもよい。

また、光学的なパワーを有しない面(例えば、反射面、屈折面、回折面)を光路中に配置することにより、ズームレンズ系の前後又は途中で光路を折り曲げるようにしてもよい。折り曲げ位置は必要に応じて設定すればよく、光路の適正な折り曲げにより、カメラの見かけ上の薄型化を達成することが可能である。

また、レンズ系を構成するレンズ群のうち、１つ又は複数のレンズ群、あるいは１つのレンズ群の一部を光軸にほぼ垂直な方向にシフトさせることにより、像をシフトさせることも可能であり、カメラのブレを検出する検出系、上記レンズ群をシフトさせる駆動系、検出系の出力に従って駆動系にシフト量を与える制御系と組合せることにより、防振光学系として機能させることが可能である。

特に、本発明においては、第３、４、５レンズ群の一部、あるいは全体を光軸にほぼ垂直な方向にシフトさせることにより、少ない収差変動で像をシフトさせることが可能である。第３レンズ群は開口絞りの近傍に配置されるので、軸外光束が光軸付近を通過するので、シフトさせた際に発生するコマ収差の変動が少ないからである。

図１３に本発明撮像装置の実施の形態を示す。

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３０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系を適用することができ、図１３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の各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１だけでなく、第２の実施の形態乃至第３の実施の形態にかかるズームレンズ２、３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系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、フォーカスリングやフォーカススイッチの操作等、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、フォーカススイッチによるフォーカス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６０を介して駆動部７０を動作させて、第４レンズ群ＧＲ４を所定の位置へと移動させる。各センサ８０によって得られた第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６０へ指令信号を出力する際に参照される。また、ＡＦ時においては制御回路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６０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、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、上記した各実施の形態及び数値実施例において示された各部の具体的形状及び数値は、何れも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。

小型軽量で、且つ、広角側から望遠側までをカバーしつつ、高速ＡＦに最適で撮影距離によらず高い結像性能を有するズームレンズ系及び該ズームレンズ系を使用した撮像装置を提供することが出来、デジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等に広く利用することが出来る。

本発明ズームレンズ系の第１の実施の形態のレンズ構成を示す図である。図３及び図４と共に本発明ズームレンズ系の第１の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例１の各種収差図を示すものであり、本図は広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示すものである。中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差を示すものである。望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示すものである。本発明ズームレンズ系の第２の実施の形態のレンズ構成を示す図である。図７及び図８と共に本発明ズームレンズ系の第２の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例２の各種収差図を示すものであり、本図は広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示すものである。中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差を示すものである。望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示すものである。本発明ズームレンズ系の第３の実施の形態のレンズ構成を示す図である。図１１及び図１２と共に本発明ズームレンズ系の第３の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例３の各種収差図を示すものであり、本図は広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示すものである。中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差を示すものである。望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示すものである。本発明撮像装置の実施の形態を示すブロック図である。

符号の説明

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、ＧＲ６…第６レンズ群、１…ズームレンズ、２…ズームレンズ、３…ズームレンズ、１０…撮像装置、２０…ズームレンズ、３０…撮像素子

Claims

物体側より順に配列された少なくとも、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、正の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４と、第５レンズ群ＧＲ５と、負の屈折力を有する第６レンズ群ＧＲ６とから成り、
上記各レンズ群の間の間隔を変化させることにより変倍を行い、
広角端における第ｉレンズ群と第ｊレンズ群との間の群間隔をＤW(i-j) 、望遠端における第ｉレンズ群と第ｊレンズ群との間の群間隔をＤT(i-j) としたとき、以下の条件式（１）、（２）、（３）を満足し、
（１）ＤW(1-2) ＜ＤT(1-2)
（２）ＤW(2-3) ＞ＤT(2-3)
（３）ＤW(5-6) ＜ＤT(5-6)
かつ、上記第４レンズ群ＧＲ４が光軸方向に移動することによってフォーカシングが行われ、
上記第５レンズ群ＧＲ５は少なくとも１面の非球面を持つ１枚のレンズで構成され、第５レンズ群ＧＲ５の焦点距離をfg5、全系の広角端での焦点距離をfwとしたとき、以下の条件式（６）を満足し、
（６）-0.4 ＜ fw/fg5 ＜ 0.4
広角端におけるバックフォーカス（空気換算長）をTwbfとし、全系の広角端での焦点距離をfwとしたとき、以下の条件式（７）を満足するズームレンズ系。
（７）0.2 ＜ Twbf/fw ＜ 1.2
変倍に際し、上記第３レンズ群ＧＲ３と第５レンズ群ＧＲ５とが光軸上に沿って、一体的に移動する請求項１に記載のズームレンズ系。
上記第３レンズ群ＧＲ３、第４レンズ群ＧＲ４、第５レンズ群ＧＲ５の間隔が以下の条件式（４）、（５）を満足する請求項１又は２に記載のズームレンズ系。
（４）ＤW(3-4) ＜ＤT(3-4)
（５）ＤW(4-5) ＞ＤT(4-5)
上記第６レンズ群ＧＲ６は、物体側から順に配列された少なくとも負の屈折力を有する負レンズと正の屈折力を有する正レンズを１つずつ有し、第６レンズ群ＧＲ６の望遠端における横倍率をβtg6としたとき、以下の条件式（８）を満足する請求項１又は請求項２に記載のズームレンズ系。
（８）1.1 ＜βtg6 ＜ 2.0
上記第６レンズ群ＧＲ６は、物体側から順に配列された少なくとも負の屈折力を有する負レンズと正の屈折力を有する正レンズとを１つずつ有し、第６レンズ群ＧＲ６の広角端における横倍率をβwg6としたとき、以下の条件式（９）を満足する請求項４に記載のズームレンズ系。
（９）1.05 ＜βwg6 ＜ 1.5
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系と、上記ズームレンズ系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、
上記ズームレンズ系は、物体側より順に配列された少なくとも、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、正の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４と、第５レンズ群ＧＲ５と、負の屈折力を有する第６レンズ群ＧＲ６とから成り、
上記各レンズ群の間の間隔を変化させることにより変倍を行い、
広角端における第ｉレンズ群と第ｊレンズ群との間の群間隔をＤW(i-j) 、望遠端における第ｉレンズ群と第ｊレンズ群との間の群間隔をＤT(i-j) としたとき、以下の条件式（１）、（２）、（３）を満足し、
（１）ＤW(1-2) ＜ＤT(1-2)
（２）ＤW(2-3) ＞ＤT(2-3)
（３）ＤW(5-6) ＜ＤT(5-6)
かつ、上記第４レンズ群ＧＲ４が光軸方向に移動することによってフォーカシングが行われ、
上記第５レンズ群ＧＲ５は少なくとも１面の非球面を持つ１枚のレンズで構成され、第５レンズ群ＧＲ５の焦点距離をfg5、全系の広角端での焦点距離をfwとしたとき、以下の条件式（６）を満足し、
（６）-0.4 ＜ fw/fg5 ＜ 0.4
広角端におけるバックフォーカス（空気換算長）をTwbfとし、全系の広角端での焦点距離をfwとしたとき、以下の条件式（７）を満足する撮像装置。
（７）0.2 ＜ Twbf/fw ＜ 1.2
変倍に際し、上記第３レンズ群ＧＲ３と第５レンズ群ＧＲ５とが光軸上に沿って、一体的に移動する請求項６に記載の撮像装置。
上記第３レンズ群ＧＲ３、第４レンズ群ＧＲ４、第５レンズ群ＧＲ５の間隔が以下の条件式（４）、（５）を満足する請求項６又は請求項７に記載の撮像装置。
（４）ＤW(3-4) ＜ＤT(3-4)
（５）ＤW(4-5) ＞ＤT(4-5)
上記第６レンズ群ＧＲ６は、物体側から順に配列された少なくとも負の屈折力を有する負レンズと正の屈折力を有する正レンズを１つずつ有し、第６レンズ群ＧＲ６の望遠端における横倍率をβtg6としたとき、以下の条件式（８）を満足する請求項６又は請求項７に記載の撮像装置。
（８）1.1 ＜βtg6 ＜ 2.0
上記第６レンズ群ＧＲ６は、物体側から順に配列された少なくとも負の屈折力を有する負レンズと正の屈折力を有する正レンズとを１つずつ有し、第６レンズ群ＧＲ６の広角端における横倍率をβwg6としたとき、以下の条件式（９）を満足する請求項９に記載の撮像装置。
（９）1.05 ＜βwg6 ＜ 1.5