JP4984608B2 - ズームレンズ及び撮像装置 - Google Patents

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、電子スチルカメラ等の固体撮像素子を備えた撮像装置に好適で、撮影時に起こる手ブレ等による像ブレを光学的に補正することが可能であり、特に、小型化に優れたズームレンズ及び該ズームレンズを有する撮像装置に関する。

第１レンズ群と第２レンズ群との間の空気間隔を変化させることによって焦点距離を変化させる２群ズームレンズは、一般的に広角ズームレンズとして知られており、これまでにも数多くの提案がなされてきた。

特許文献１に示されたズームレンズにあっては、物体側より順に、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レンズ群とを有し、第１レンズ群と第２レンズ群との間に絞りを配置し、絞りは第１レンズ群と共に一体的に光軸上を移動し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間の空気間隔を変化させることによって変倍を行い、近距離物体への合焦は前記第２レンズ群を光軸上を像面方向へ移動させることによって行い、振動に伴う像ブレを補正する際には前記第１レンズ群を光軸に対して略垂直な方向に移動させていた。

特許文献２に示されたズームレンズにあっては、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レンズ群とを有し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間の空気間隔を変化させることによって変倍を行い、前記第２レンズ群は物体側より順に、正の屈折力を有する前群と負の屈折力を有する後群とを有し、近距離物体への合焦は前記第１レンズ群を光軸に平行な方向に移動させることによって行い、振動に伴う像ブレを補正する際には前記第２レンズ群の前群の少なくとも一部を光軸とほぼ直交する方向に移動させていた。

特開平６−２６５８２６号公報 特開平７−６４０２５号公報

しかし、近年のＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)など固体撮像素子を用いる電子スチルカメラにおいては、撮像素子の小型化、高精細化が進行した結果、特に小型化、薄型化に優れたズームレンズが要求されている。また、カメラの撮影時に起こる手ブレ等による像ブレを補正する機能を搭載した上で、高い歩留まりを達成するための製造の容易さも要求されている。

特許文献１に示されたズームレンズでは、第１レンズ群全体を防振群とするため、第１レンズ群近傍に防振用の駆動機構を配置しなければならず、撮像装置本体から第１レンズ群を繰り出すような沈胴レンズ構造をとることは困難であって、十分な小型化を図ることができない。また、正負構成の２群ズームとしているため広角端状態においてもＦナンバーが暗くなってしまう。さらに、強い負の屈折力を有する第２レンズ群で光線をはねあげて像面に光線を入射させる構成をとっているため、ＯＣＬ（On Chip Lens）の入射角の制約上、十分な像側テレセントリック性が求められる電子スチルカメラ用のズームレンズには適さない。

特許文献２に示されたズームレンズでは、比較的大きくて重い第１レンズ群の繰り出しによって近距離物体に対する合焦を行うため、大きなパワーを備えた大型の駆動機構が必要となる。さらに、近距離物体に対して十分な光量を確保するには第１レンズ群の径を大きくしなければならず、十分な小型化を図ることができない。また、特許文献１に示したズームレンズと同様、十分な像側テレセントリック性が確保されていない。

上記した問題は、２群ズームレンズの背景技術が、例えば３５ｍｍフィルムカメラや一眼レフカメラ等を前提としているために、大きな像高をカバーする必要があること、固体撮像素子のような入射角に対する制約が少ないこと及びミラーボックスを配置するスペースを確保するために長いバックフォーカスが必要であることに根本的な原因がある。

本発明は、上記した問題に鑑み、撮像面に入射角の制約を有する固体撮像素子の使用を前提とし、撮影時に起こる手ブレ等による像ブレを光学的に補正することが可能であり、特に、小型化に優れたズームレンズ及び該ズームレンズを有する撮像装置を提供することを課題とする。

本発明の一実施形態によるズームレンズは、物体側から順に配列した、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レンズ群とから成り、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間の空気間隔を変化させることによって変倍を行うズームレンズであって、前記第１レンズ群は物体側から順に位置した、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズから成り、前記第２レンズ群は最も物体側に正の屈折力を有する物体側部分群、最も像側に正の屈折力を有する像側部分群を有し、前記物体側部分群を光軸にほぼ平行な方向に移動させることによって近距離物体に対する合焦を行い、前記像側部分群を光軸にほぼ垂直な方向に移動させることによって像ブレを補正することが可能であり、以下の条件式（１）、（４）、（５）を満足する。
（１）０＜Ｙ／ｒ１＜０．３
（４）１．７８＜ｎ１
（５）３５＜ν１
但し、
Ｙ：最大画角となる像高
ｒ１：最も物体側に位置するレンズの物体側の面の近軸曲率半径
ｎ１：第１レンズ群の最も物体側のレンズの屈折率
ν１：第１レンズ群の最も物体側のレンズのアッベ数
とする。

また、本発明の一実施形態による撮像装置は、ズームレンズと、前記ズームレンズにより形成した光学像を電気信号に変換する撮像素子を備えた撮像装置であって、上記ズームレンズは、物体側から順に配列した、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レンズ群とから成り、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間の空気間隔を変化させることによって変倍を行い、前記第１レンズ群は物体側から順に位置した、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズから成り、前記第２レンズ群は最も物体側に正の屈折力を有する物体側部分群、最も像側に正の屈折力を有する像側部分群を有し、前記物体側部分群を光軸にほぼ平行な方向に移動させることによって近距離物体に対する合焦を行い、前記像側部分群を光軸にほぼ垂直な方向に移動させることによって像ブレを補正することが可能であり、以下の条件式（１）、（４）、（５）を満足する。
（１）０＜Ｙ／ｒ１＜０．３
（４）１．７８＜ｎ１
（５）３５＜ν１
但し、
Ｙ：最大画角となる像高
ｒ１：最も物体側に位置するレンズの物体側の面の近軸曲率半径
ｎ１：第１レンズ群の最も物体側のレンズの屈折率
ν１：第１レンズ群の最も物体側のレンズのアッベ数
とする。

本発明にあっては、撮影時に起こる手ブレ等による像ブレを光学的に補正することが可能であると共に小型化をすることが出来る。

以下に、本発明ズームレンズ及び撮像装置を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。

本発明ズームレンズは、物体側から順に配列した、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レンズ群とから成り、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間の空気間隔を変化させることによって変倍を行うズームレンズであって、前記第１レンズ群は物体側から順に位置した、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズから成り、前記第２レンズ群は最も物体側に正の屈折力を有する物体側部分群、最も像側に正の屈折力を有する像側部分群を有し、前記物体側部分群を光軸にほぼ平行な方向に移動させることによって近距離物体に対する合焦を行い、前記像側部分群を光軸にほぼ垂直な方向に移動させることによって像ブレを補正することが可能であり、以下の条件式（１）、（４）、（５）を満足する。
（１）０＜Ｙ／ｒ１＜０．３
（４）１．７８＜ｎ１
（５）３５＜ν１
但し、
Ｙ：最大画角となる像高
ｒ１：最も物体側に位置するレンズの物体側の面の近軸曲率半径
ｎ１：第１レンズ群の最も物体側のレンズの屈折率
ν１：第１レンズ群の最も物体側のレンズのアッベ数
とする。

本発明のズームレンズにあっては、合焦用の駆動機構及び防振用の駆動機構を含めたズームレンズ全体の構成を小型にすることができ、十分なテレセントリック性が求められる電子スチルカメラ等に好適であって、像ブレ補正時にも高い光学性能を維持することが可能である。

上記条件式（１）の下限値を下回ると、最も物体側のレンズ面が像側に凸面を向けた形状となるため、広角端側での負の歪曲収差が補正しきれなくなって好ましくない。また、条件式（１）の上限値を上回ると、特に、広角端側において画角が大きい光線ほど像面への入射角がきつくなるため、十分な像側テレセントリック性を確保することが困難となる。例えば、１／２．５インチ程度の小型の固体撮像素子を用い、フィルター類を配置できるだけのバックフォーカスだけ確保すればよい場合においては、条件式（１）を満足させることにより、ズームレンズを小型且つ薄型に構成することができる。

本発明ズームレンズでは、第２レンズ群内の物体側部分群を光軸にほぼ平行な方向に移動させることによって合焦を行う、所謂インナーフォーカス方式をとることにより、上記合焦群（物体側部分群）を開口絞りに近い位置に配置することが可能であり、第２レンズ群より像側に合焦群を配置して負正正の３群構成とした場合に比べて合焦群を小型且つ軽量に構成することができる。合焦群を小型且つ軽量に構成することにより、合焦用の駆動機構の小型化及びフォーカシング動作の高速化を図ることができる。

本発明ズームレンズでは、第２レンズ群内の像側部分群を光軸にほぼ垂直な方向に移動させることによって振動に伴う像ブレを補正することができるようにしている。上記防振群（像側部分群）は開口絞りに近い位置に配置することができるため、比較的小型に構成することが可能である。防振群を小型に構成することにより、防振用の駆動機構の小型化を図ることができ、ひいてはレンズ系全体の小型化に寄与する。

本発明ズームレンズのように、合焦群（物体側部分群）と防振群（像側部分群）とを個々に設けて分離して配置する構成においては、合焦用の駆動機構と防振用の駆動機構とを分離して配置することができるため、レンズユニットの小型化に有利である。さらに、露光の直前まで駆動する合焦用の駆動機構を、露光中においても駆動する防振用の駆動機構から離して配置するため、合焦時および像ブレ補正時に、共振等の干渉によって発生する駆動誤差等を抑制することができる。さらに、合焦群（物体側部分群）と防振群（像側部分群）をそれぞれユニット化することが出来るため、ユニット単位での組立てや検査及びカメラ全体としての組立てや調整が容易となる。その結果、小型化、高信頼性、低コスト化に有利な防振機能を有するズームレンズを提供することができる。

本発明ズームレンズのように、最も像側に位置するレンズ部分群（像側部分群）を光軸にほぼ垂直な方向に移動させることによって振動に伴う像ブレを補正する構成をとることには、大きく分けて２つの利点がある。一つは、電子スチルカメラ等の撮像装置では十分な像側テレセントリック性が求められるため、像面位置の近傍に空間的な余裕を設けやすく、その像面位置近傍に防振用の駆動機構を配置することで小型化との両立が可能である。もう一つは、合焦群よりも像側に位置するレンズ群で像ブレ補正を行うため、被写体位置に依らずブレ補正係数が一定になる点である。像ブレ補正のためのレンズシフト量が変倍比だけで一意に決定されるため、合焦群（物体側部分群）の位置検出を行う必要がなく、制御の簡便化を図ることができる。

本発明の一実施形態によるズームレンズは、像ブレ補正状態（すなわち、第２レンズ群の像側部分群の光軸にほぼ垂直な方向への移動時）においても高い光学性能を維持するために、β２ＦＷを前記第２レンズ群の物体側部分群の広角端状態における横倍率、β２ＦＴを前記第２レンズ群の物体側部分群の望遠端状態における横倍率として、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
（２）１／｜β２ＦＷ・β２ＦＴ｜＜０．１
条件式（２）は、像ブレ補正状態においても高い光学性能を維持するためのパワー配置を規定するものである。像ブレ補正状態においても高い光学性能を維持するためには、合焦群（第２レンズ群の物体側部分群）を射出した光線ができるだけアフォーカルに近い状態で防振群（第２レンズ群の像側部分群）に入射する構成とすることが重要である。防振群に入射する光束の角度をできるだけ光軸に平行に近い状態とすることにより、防振群を光軸にほぼ垂直な方向に移動させた像ブレ補正状態で発生する偏芯収差を最小限に留めることができる。

条件式（１）の上限値を上回ると、防振群に入射する光線の角度がズーミングに伴って大きく変動してしまい、広角端から望遠端までのあらゆる焦点距離状態において像ブレ補正時に発生する偏芯収差を低減することができず、好ましくない。

また、像ブレ補正状態においても高い光学性能を保持するためには、防振群の構成をトリプレットのようにレンズ群として収差の少ない構成にすることが望ましい。さらに、防振群の最も物体側の面は、物体側に凸の非球面形状とすることが望ましい。

本発明の一実施形態によるズームレンズは、Ｒ２Ｆａを前記第２レンズ群の物体側部分群の最も物体側の面の近軸曲率半径、ｆ２Ｆを前記第２レンズ群の物体側部分群の焦点距離として、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
（３）０．５＜Ｒ２Ｆａ／ｆ２Ｆ＜２．０
条件式（３）は、収差的に最適となる合焦群（第２レンズ群の物体側部分群）のレンズ形状とパワーの関係を規定するものである。合焦群の最も物体側に位置するレンズ面の近軸曲率半径Ｒ２Ｆａは、第１レンズ群の最も像側に位置するレンズ面の近軸曲率半径に近くなるように構成するのが望ましい。

条件式（３）の下限値を下回ると、合焦群の最も物体側のレンズ面に対し入射するマージナル光束の光線角度がきつくなるため、収差性能が劣化してしまう。反対に条件式（３）の上限値を上回ると、合焦群のパワーが強くなり過ぎるため、好ましくない。

本発明の一実施形態によるズームレンズは、光学系の全長及び前玉径を小さくしてコンパクト化を達成すると共に、歪曲収差や色収差を効果的に低減するためのに、前記第１レンズ群が、物体側から順に位置した、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズから成り、ｎ１を第１レンズ群の最も物体側のレンズの屈折率、ν１を第１レンズ群の最も物体側のレンズのアッベ数として、以下の条件式（４）、（５）を満足することが望ましい。
（４）１．７８＜ｎ１
（５）３５＜ν１
このように構成することにより、第１レンズ群の強い負の屈折力を損なわずに、負正２群ズームレンズに特有の負の歪曲収差を低減することができる。

条件式（４）の下限値を下回ると、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズの像面側の曲率半径が極端に小さくなるため、広角端状態における負の歪曲収差が増大してしまい、好ましくない。条件式（５）の下限値を下回ると、第１レンズ群内の色消しを達成するのが困難になり、ズーミングによって色収差が大きく変動してしまうので、好ましくない。

本発明の一実施形態によるズームレンズは、収差補正をさらに効果的に行うため、前記第１レンズ群及び前記第２レンズ群がそれぞれ少なくとも１面以上の非球面を有することが望ましい。

第１レンズ群内の非球面は、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズの物体側レンズ面及び像面側レンズ面に導入するのが望ましい。これにより、さらなる負の歪曲収差の低減を図ることが可能である。第２レンズ群内の非球面は、物体側部分群の最も物体側のレンズ面及び像側レンズ部分群の最も物体側のレンズ面に導入するのが望ましい。これにより、球面収差の低減及び像ブレ補正時の偏芯収差の低減を図ることが出来る。

次に、本発明ズームレンズの具体的な実施の形態及び該実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例について説明する。

なお、各実施の形態において非球面が導入されており、該非球面形状は、Ｘをレンズ面からの光軸方向の距離、ｈを光軸と垂直な方向の高さ、ｒを近軸曲率半径、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを４次、６次、８次、１０次の非球面係数、ｋを円錐定数、光線の進行方向を正として、次の数１式によって定義されるものとする。

図１は本発明ズームレンズの第１の実施の形態１のレンズ構成を示す図である。ズームレンズ１は、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２が配列されて構成されている。第１レンズ群Ｌ１は、物体側から順に、物体側に凸であって両面に非球面を有する負メニスカスレンズＧ１及び物体側に凸の正メニスカスレンズＧ２が配列されて構成されている。第２レンズ群Ｌ２は、物体側から順に、合焦群である物体側部分群Ｌ２Ｆ、防振群である像側部分群Ｌ２Ｒが配列されて構成されており、上記防振群Ｌ２Ｒを光軸に垂直な方向にシフトさせて像ブレを補正することが可能である。合焦群Ｌ２Ｆは、両凸形状であって物体側に非球面を有する正レンズＧ３で構成されている。防振群Ｌ２Ｒは、物体側から順に、両凸形状であって物体側に非球面を有する正レンズＧ４、物体側に凸の負メニスカスレンズＧ５及び両凸形状の正レンズＧ６が配列されて構成されている。

そして、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｌ１及び第２レンズ群Ｌ２は図１に破線矢印で示すように光軸ｘ上を移動する。また、合焦群Ｌ２Ｆと防振群Ｌ２Ｒとの中間に開口絞りＳＰが配置されており、該開口絞りＳＰは変倍に際しては第２レンズ群Ｌ２と一体となって光軸ｘ上を移動する。

表１に上記した第１の実施の形態１に具体的数値を適用した数値実施例１の諸元の値を示す。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番は物体側から第ｉ番目の光学面を、曲率半径は物体側から第ｉ番目の面の曲率半径を、面間隔は物体側から第ｉ番目の光学面と第ｉ＋１番目の光学面との間の軸上面間隔を、屈折率は物体側に第ｉ番目の光学面を有する硝材のｄ線（λ=587.6nm）に対する屈折率を、アッベ数は物体側に第ｉ番目の光学面を有する硝材のｄ線に対するアッベ数をそれぞれ示す。また、∞は当該光学面が平面であることを示す。さらに、ｆは焦点距離を、ＦｎｏはＦナンバーを、２ωは画角をそれぞれ示す。

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Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との間の面間隔ｄ４、第２レンズ群Ｌ２と像面との間の面間隔ｄ１３が変化する。そこで、表２に数値実施例１における上記各面間隔の広角端（f=6.00）、広角端と望遠端との間の中間焦点距離（f=10.38）及び望遠端（f=17.85）における各値を焦点距離ｆと共に示す。

第１面、第２面、第５面及び第８面の各レンズ面ｒ１、ｒ２、ｒ５、ｒ８は非球面で構成されており、数値実施例１における上記各面の４次（Ａ）、６次（Ｂ）、８次（Ｃ）、１０次（Ｄ）の非球面係数を円錐定数（Ｋ）と共に表３に示す。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７は数値実施例１の各収差図を示し、図２は広角端での球面収差、非点収差、歪曲収差を、図３は望遠端での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。球面収差図で実線はｄ線を、破線はｇ線を示す。非点収差図で実線はサジタル像面を、破線はタンジェンシャル像面を示す。図４は広角端での横収差を、図５は望遠端での横収差を示す。横収差図で実線はｄ線を、破線はｇ線を示す。図６は広角端での０．３度の像ブレ補正時の横収差を、図７は望遠端での０．３度の像ブレ補正時の横収差を示す。

なお、第１の実施の形態に係るズームレンズ１においては、図８に示す第１の変形例１Ａのように、シャッターＳＳを第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との中間に配置することが可能である。同様に、第２レンズ群Ｌ２と像面の中間にシャッターを配置することも可能である。シャッターユニットを空間的余裕のある位置に配置してスペースを有効に利用することにより、さらなるレンズユニットの小型化を達成することができる。

また、第１の実施の形態に係るズームレンズ１においては、図９に示す第２の変形例１Ｂのように、光学系の最も像側にフレアー絞りＦＰを配置することにより、防振群Ｌ２Ｒを光軸にほぼ垂直な方向にシフトさせた際に発生しやすいフレアをカットして、防振時に引き起こされる光学性能の劣化を抑制することが可能である。

図１０は本発明ズームレンズの第２の実施の形態２のレンズ構成を示す図である。ズームレンズ２は、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２が配列されて構成されている。第１レンズ群Ｌ１は、物体側から順に、物体側に凸であって両面に非球面を有する負メニスカスレンズＧ１及び物体側に凸の正メニスカスレンズＧ２が配列されて構成されている。第２レンズ群Ｌ２は、物体側から順に、合焦群である物体側部分群Ｌ２Ｆ、防振群である像側部分群Ｌ２Ｒが配列されて構成されており、上記防振群Ｌ２Ｒを光軸に垂直な方向にシフトさせて像ブレを補正することが可能である。合焦群Ｌ２Ｆは、両凸形状であって物体側に非球面を有する正レンズＧ３で構成されている。防振群Ｌ２Ｒは、物体側から順に、両凸形状であって両面に非球面を有する正レンズＧ４、物体側に凸の負メニスカスレンズＧ５、両凸形状の正レンズＧ６が配列されて構成されている。

そして、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｌ１及び第２レンズ群Ｌ２は図１０に破線矢印で示すように光軸ｘ上を移動する。また、合焦群Ｌ２Ｆと防振群Ｌ２Ｒとの中間に開口絞りＳＰが配置されており、該開口絞りＳＰは変倍に際しては第２レンズ群Ｌ２と一体となって光軸ｘ上を移動する。

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

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Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との間の面間隔ｄ４、第２レンズ群Ｌ２と像面との間の面間隔ｄ１３が変化する。そこで、表５に数値実施例２における上記各面間隔の広角端（f=5.40）、広角端と望遠端との間の中間焦点距離（f=9.35）及び望遠端（f=16.12）における各値を焦点距離ｆと共に示す。

第１面、第２面、第５面、第８面及び第９面の各レンズ面ｒ１、ｒ２、ｒ５、ｒ８、ｒ９は非球面で構成されており、数値実施例２における上記各面の４次（Ａ）、６次（Ｂ）、８次（Ｃ）、１０次（Ｄ）の非球面係数を円錐定数（Ｋ）と共に表６に示す。

図１１乃至図１６は数値実施例２の各収差図を示し、図１１は広角端での球面収差、非点収差、歪曲収差を、図１２は望遠端での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。球面収差図で実線はｄ線を、破線はｇ線を示す。非点収差図で実線はサジタル像面を、破線はタンジェンシャル像面を示す。図１３は広角端での横収差を、図１４は望遠端での横収差を示す。横収差図で実線はｄ線を、破線はｇ線を示す。図１５は広角端での０．３度の像ブレ補正時の横収差を、図１６は望遠端での０．３度の像ブレ補正時の横収差を示す。

なお、この第２の実施の形態に係るズームレンズ２においても、前記第１の実施の形態に係るズームレンズ１同様に、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との間（第１の変形例１Ａ（図８）参照）や第２レンズ群Ｌ２と像面との間にシャッターを配置したり、或いは、光学系の最も像側にフレアー絞りＦＰを配置すること（第２の変形例１Ｂ（図９）参照）が可能である。

図１７は本発明ズームレンズの第３の実施の形態３のレンズ構成を示す図である。ズームレンズ３は、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２が配列されて構成されている。第１レンズ群Ｌ１は、物体側から順に、物体側に凸であって両面に非球面を有する負メニスカスレンズＧ１及び物体側に凸の正メニスカスレンズＧ２が配列されて構成されている。第２レンズ群Ｌ２は、物体側から順に、合焦群である物体側部分群Ｌ２Ｆ、防振群である像側部分群Ｌ２Ｒが配列されて構成されており、上記防振群Ｌ２Ｒを光軸に垂直な方向にシフトさせて像ブレを補正することが可能である。合焦群Ｌ２Ｆは、両凸形状であって物体側に非球面を有する正レンズＧ３で構成されている。防振群Ｌ２Ｒは、物体側から順に、両凸形状であって物体側に非球面を有する正レンズＧ４、物体側に凸の負メニスカスレンズＧ５、両凸形状の正レンズＧ６が配列されて構成されている。

そして、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｌ１及び第２レンズ群Ｌ２は図１７に破線矢印で示すように光軸ｘ上を移動する。また、合焦群Ｌ２Ｆと防振群Ｌ２Ｒとの中間に開口絞りＳＰが配置されており、該開口絞りＳＰは変倍に際しては第２レンズ群Ｌ２と一体となって光軸ｘ上を移動する。

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

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Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との間の面間隔ｄ４、第２レンズ群Ｌ２と像面との間の面間隔ｄ１３が変化する。そこで、表８に数値実施例３における上記各面間隔の広角端（f=5.80）、広角端と望遠端との間の中間焦点距離（f=10.84）及び望遠端（f=20.13）における各値を焦点距離ｆと共に示す。

第１面、第２面、第５面及び第８面の各レンズ面ｒ１、ｒ２、ｒ５、ｒ８は非球面で構成されており、数値実施例３における上記各面の４次（Ａ）、６次（Ｂ）、８次（Ｃ）、１０次（Ｄ）の非球面係数を円錐定数（Ｋ）と共に表９に示す。

図１８乃至図２３は数値実施例３の各収差図を示し、図１８は広角端での球面収差、非点収差、歪曲収差を、図１９は望遠端での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。球面収差図で実線はｄ線を、破線はｇ線を示す。非点収差図で実線はサジタル像面を、破線はタンジェンシャル像面を示す。図２０は広角端での横収差を、図２１は望遠端での横収差を示す。横収差図で実線はｄ線を、破線はｇ線を示す。図２２は広角端での０．３度の像ブレ補正時の横収差を、図２３は望遠端での０．３度の像ブレ補正時の横収差を示す。

なお、この第３の実施の形態に係るズームレンズ３においても、前記第１の実施の形態に係るズームレンズ１同様に、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との間（第１の変形例１Ａ（図８）参照）や第２レンズ群Ｌ２と像面との間にシャッターを配置したり、或いは、光学系の最も像側にフレアー絞りＦＰを配置すること（第２の変形例１Ｂ（図９）参照）が可能である。

図２４は本発明ズームレンズの第４の実施の形態４のレンズ構成を示す図である。ズームレンズ４は、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２が配列されて構成されている。第１レンズ群Ｌ１は、物体側から順に、物体側に凸であって両面に非球面を有する負メニスカスレンズＧ１及び物体側に凸の正メニスカスレンズＧ２が配列されて構成されている。第２レンズ群Ｌ２は、物体側から順に、合焦群である物体側部分群Ｌ２Ｆ、防振群である像側部分群Ｌ２Ｒが配列されて構成されており、上記防振群Ｌ２Ｒを光軸に垂直な方向にシフトさせて像ブレを補正することが可能である。合焦群Ｌ２Ｆは、両凸形状であって物体側に非球面を有する正レンズＧ３と像側に凸の正メニスカスレンズＧ４との接合レンズで構成されている。防振群Ｌ２Ｒは、物体側から順に、両凸形状であって物体側に非球面を有する正レンズＧ５と像側に凸の負メニスカスレンズＧ６との接合レンズ、物体側に凸の負メニスカスレンズＧ７及び両凸形状の正レンズＧ８が配列されて構成されている。

そして、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｌ１及び第２レンズ群Ｌ２は図２４に破線矢印で示すように光軸ｘ上を移動する。また、合焦群Ｌ２Ｆと防振群Ｌ２Ｒとの中間に開口絞りＳＰが配置されており、該開口絞りＳＰは変倍に際しては第２レンズ群Ｌ２と一体となって光軸ｘ上を移動する。

表１０に上記した第４の実施の形態４に具体的数値を適用した数値実施例４の諸元の値を示す。

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Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との間の面間隔ｄ４、第２レンズ群Ｌ２と像面との間の面間隔ｄ１５が変化する。そこで、表１１に数値実施例４における上記各面間隔の広角端（f=5.71）、広角端と望遠端との間の中間焦点距離（f=10.93）及び望遠端（f=20.25）における各値を焦点距離ｆと共に示す。

第１面、第２面、第５面及び第９面の各レンズ面ｒ１、ｒ２、ｒ５、ｒ９は非球面で構成されており、数値実施例４における上記各面の４次（Ａ）、６次（Ｂ）、８次（Ｃ）、１０次（Ｄ）の非球面係数を円錐定数（Ｋ）と共に表１２に示す。

図２５乃至図３０は数値実施例４の各収差図を示し、図２５は広角端での球面収差、非点収差、歪曲収差を、図２６は望遠端での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。球面収差図で実線はｄ線を、破線はｇ線を示す。非点収差図で実線はサジタル像面を、破線はタンジェンシャル像面を示す。図２７は広角端での横収差を、図２８は望遠端での横収差を示す。横収差図で実線はｄ線を、破線はｇ線を示す。図２９は広角端での０．３度の像ブレ補正時の横収差を、図３０は望遠端での０．３度の像ブレ補正時の横収差を示す。

なお、この第４の実施の形態に係るズームレンズ２においても、前記第１の実施の形態に係るズームレンズ１同様に、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との間（第１の変形例１Ａ（図８）参照）や第２レンズ群Ｌ２と像面との間にシャッターを配置したり、或いは、光学系の最も像側にフレアー絞りＦＰを配置すること（第２の変形例１Ｂ（図９）参照）が可能である。

図３１は本発明ズームレンズの第５の実施の形態５のレンズ構成を示す図である。ズームレンズ５は、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２が配列されて構成されている。第１レンズ群Ｌ１は、物体側から順に、物体側に凸であって両面に非球面を有する負メニスカスレンズＧ１及び物体側に凸の正メニスカスレンズＧ２が配列されて構成されている。第２レンズ群Ｌ２は、物体側から順に、合焦群である物体側部分群Ｌ２Ｆ、防振群である像側部分群Ｌ２Ｒが配列されて構成されており、上記防振群Ｌ２Ｒを光軸に垂直な方向にシフトさせて像ブレを補正することが可能である。合焦群Ｌ２Ｆは、物体側から順に、両凸形状であって物体側に非球面を有する正レンズＧ３及び物体側に凸の負メニスカスレンズＧ４が配列されて構成されている。防振群Ｌ２Ｒは、物体側から順に、両凸形状であって物体側に非球面を有する正レンズＧ５、像側に凸の正メニスカスレンズＧ６、両凹形状の負レンズＧ７、両凸形状の正レンズＧ８が配列されて構成されている。

そして、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｌ１及び第２レンズ群Ｌ２は図３１に破線矢印で示すように光軸ｘ上を移動する。また、合焦群Ｌ２Ｆと防振群Ｌ２Ｒとの中間に開口絞りＳＰが配置されており、該開口絞りＳＰは変倍に際しては第２レンズ群Ｌ２と一体となって光軸ｘ上を移動する。

表１３に上記した第５の実施の形態５に具体的数値を適用した数値実施例５の諸元の値を示す。

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Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との間の面間隔ｄ４、第２レンズ群Ｌ２と像面との間の面間隔ｄ１７が変化する。そこで、表１４に数値実施例５における上記各面間隔の広角端（f=6.01）、広角端と望遠端との間の中間焦点距離（f=10.33）及び望遠端（f=17.44）における各値を焦点距離ｆと共に示す。

第１面、第２面、第５面及び第１０面の各レンズ面ｒ１、ｒ２、ｒ５、ｒ１０は非球面で構成されており、数値実施例５における上記各面の４次（Ａ）、６次（Ｂ）、８次（Ｃ）、１０次（Ｄ）の非球面係数を円錐定数（Ｋ）と共に表１５に示す。

図３２乃至図３７は数値実施例５の各収差図を示し、図３２は広角端での球面収差、非点収差、歪曲収差を、図３３は望遠端での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。球面収差図で実線はｄ線を、破線はｇ線を示す。非点収差図で実線はサジタル像面を、破線はタンジェンシャル像面を示す。図３４は広角端での横収差を、図３５は望遠端での横収差を示す。横収差図で実線はｄ線を、破線はｇ線を示す。図３６は広角端での０．３度の像ブレ補正時の横収差を、図３７は望遠端での０．３度の像ブレ補正時の横収差を示す。

なお、この第５の実施の形態に係るズームレンズ５においても、前記第１の実施の形態に係るズームレンズ１同様に、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との間（第１の変形例１Ａ（図８）参照）や第２レンズ群Ｌ２と像面との間にシャッターを配置したり、或いは、光学系の最も像側にフレアー絞りＦＰを配置すること（第２の変形例１Ｂ（図９）参照）が可能である。

表１６に上記各数値実施例１〜５の上記各条件式（１）〜（５）対応値を示す。

本発明撮像装置は、ズームレンズと、前記ズームレンズにより形成した光学像を電気信号に変換する撮像素子を備え、上記ズームレンズは、物体側から順に配列した、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レンズ群とから成り、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間の空気間隔を変化させることによって変倍を行い、前記第１レンズ群は物体側から順に位置した、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズから成り、前記第２レンズ群は最も物体側に正の屈折力を有する物体側部分群、最も像側に正の屈折力を有する像側部分群を有し、前記物体側部分群を光軸にほぼ平行な方向に移動させることによって近距離物体に対する合焦を行い、前記像側部分群を光軸にほぼ垂直な方向に移動させることによって像ブレを補正することが可能であり、以下の条件式（１）、（４）、（５）を満足する。
（１）０＜Ｙ／ｒ１＜０．３
（４）１．７８＜ｎ１
（５）３５＜ν１
但し、
Ｙ：最大画角となる像高
ｒ１：最も物体側に位置するレンズの物体側の面の近軸曲率半径
ｎ１：第１レンズ群の最も物体側のレンズの屈折率
ν１：第１レンズ群の最も物体側のレンズのアッベ数
とする。
従って、本発明撮像装置にあっては、固体撮像素子を画像定着手段として備えても十分に実用的であり、撮影時に起こる手ブレ等による像ブレを光学的に補正することが可能であって、特に小型化、薄型化を達成することが可能である。

本発明の一実施形態による撮像装置は、前記撮像素子の振れを検出する手振れ検出部と、前記手振れ検出部によって検出した撮像素子の振れによる画像振れを補正するための振れ補正角を算出し、前記像側部分群を振れ補正角に基づく位置とするべく駆動信号を手振れ駆動部に送出する手振れ制御部と、前記駆動信号に基づいて前記像側部分群を光軸に垂直な方向にシフトさせる手振れ駆動部とを備えることが望ましい。このように構成することによって、手振れ等による像振れを補正すると共に、合焦状態が良好で各種収差が良好に補正された高品質の画像を取得することができる。

図３８は本発明撮像装置の具体的な実施の形態を示すブロック図である。

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、撮像装置１０全体の制御を司る制御回路４０、撮像素子３０本体の振れを検出する手振れ検出部５０、上記手振れ検出部が検出した撮像素子３０本体の振れに応じて上記ズームレンズ２０の防振群を光軸に対し垂直方向に移動させる駆動部を駆動させて、上記光学像の結像位置の変動を抑制する手振れ補正制御部とを有する。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。前記ズームレンズ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３８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の各レンズ群や部分群を単レンズに替えて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２〜５の実施の形態にかかるズームレンズ２〜５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ズームレンズを使用することができる。

また、制御回路４０はＣＰＵ（Central Processing Unit）、各種メモリ等によって構成され、撮像装置１０全体の動作を制御する。制御回路４０では、撮像素子３０本体の振れを検出する手振れ検出部５０、例えば、ジャイロセンサーからの信号により、手振れを補償するための振れ角が算出される。防振群、すなわち、第２レンズ群Ｌ２の像側部分群Ｌ２Ｒを前記算出された振れ角に基づく位置とすべく、ドライバ回路６０（手振れ補正制御部）を介して駆動部６１（駆動部）を動作させて、防振群Ｌ２Ｒを所定の位置へと移動させる。センサ６２によって得られた防振群Ｌ２Ｒの位置情報は制御回路４０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、制御回路４０によって制御されるドライバ回路７０、８０が設けられ、該ドライバ回路７０、８０によって駆動部７１、８１を介して第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２が各別に光軸に沿って移動される。そして、センサ７２、８２によって検出された各レンズ群Ｌ１、Ｌ２の位置情報が制御回路４０に入力され、該位置情報は制御回路４０がドライバ回路７０、８０に制御信号を送出するときに参照される。

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、前記各実施の形態及び数値実施例において示した各部の具体的な形状及び構造並びに数値は、何れも本発明を実施するに当たっての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。

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図である。 図３乃至図７と共に、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。 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。 広角端における横収差を示すものである。 望遠端における横収差を示すものである。 広角端での０．３度の像ブレ補正時の横収差を示すものである。 望遠端での０．３度の像ブレ補正時の横収差を示すものである。 第１の実施の形態に係るズームレンズの第１の変形例を示すレンズ構成図である。 第１の実施の形態に係るズームレンズの第２の変形例を示すレンズ構成図である。 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図である。 図１２乃至図１６と共に、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。 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。 広角端における横収差を示すものである。 望遠端における横収差を示すものである。 広角端での０．３度の像ブレ補正時の横収差を示すものである。 望遠端での０．３度の像ブレ補正時の横収差を示すものである。 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図である。 図１９乃至図２３と共に、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。 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。 広角端における横収差を示すものである。 望遠端における横収差を示すものである。 広角端での０．３度の像ブレ補正時の横収差を示すものである。 望遠端での０．３度の像ブレ補正時の横収差を示すものである。 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図である。 図２６乃至図３０と共に、第４の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例４の各種収差を示すものであり、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。 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。 広角端における横収差を示すものである。 望遠端における横収差を示すものである。 広角端での０．３度の像ブレ補正時の横収差を示すものである。 望遠端での０．３度の像ブレ補正時の横収差を示すものである。 本発明ズームレンズの第５の実施の形態のレンズ構成を示す図である。 図３３乃至図３７と共に、第５の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例５の各種収差を示すものであり、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。 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。 広角端における横収差を示すものである。 望遠端における横収差を示すものである。 広角端での０．３度の像ブレ補正時の横収差を示すものである。 望遠端での０．３度の像ブレ補正時の横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

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、５…ズームレンズ、Ｌ１…第１レンズ群、Ｌ２…第２レンズ群、Ｌ２Ｆ…物体側部分群、Ｌ２Ｒ…像側部分群、１０…撮像装置、２０…ズームレンズ、３０…撮像素子、５０…手振れ検出部、６０…ドライバ回路（手振れ制御部）、６１…駆動部（手振れ駆動部）

Claims (6)

1. 物体側から順に配列した、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レンズ群とから成り、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間の空気間隔を変化させることによって変倍を行うズームレンズであって、
   前記第１レンズ群は物体側から順に位置した、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズから成り、
   前記第２レンズ群は最も物体側に正の屈折力を有する物体側部分群、最も像側に正の屈折力を有する像側部分群を有し、前記物体側部分群を光軸にほぼ平行な方向に移動させることによって近距離物体に対する合焦を行い、前記像側部分群を光軸にほぼ垂直な方向に移動させることによって像ブレを補正することが可能であり、以下の条件式（１）、（４）、（５）を満足することを特徴とするズームレンズ。
   （１）０＜Ｙ／ｒ１＜０．３
   （４）１．７８＜ｎ１
   （５）３５＜ν１
   但し、
   Ｙ：最大画角となる像高
   ｒ１：最も物体側に位置するレンズの物体側の面の近軸曲率半径
   ｎ１：第１レンズ群の最も物体側のレンズの屈折率
   ν１：第１レンズ群の最も物体側のレンズのアッベ数
   とする。
2. 以下の条件式（２）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。
   （２）１／｜β２ＦＷ・β２ＦＴ｜＜０．１
   但し、
   β２ＦＷ：前記第２レンズ群の物体側部分群の広角端状態における横倍率
   β２ＦＴ：前記第２レンズ群の物体側部分群の望遠端状態における横倍率
   とする。
3. 以下の条件式（３）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。
   （３）０．５＜Ｒ２Ｆａ／ｆ２Ｆ＜２．０
   但し、
   Ｒ２Ｆａ：前記第２レンズ群の物体側部分群の最も物体側の面の近軸曲率半径
   ｆ２Ｆ ：前記第２レンズ群の物体側部分群の焦点距離
   とする。
4. 前記第１レンズ群及び前記第２レンズ群がそれぞれ少なくとも１面以上の非球面を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
5. ズームレンズと、前記ズームレンズにより形成した光学像を電気信号に変換する撮像素子を備えた撮像装置であって、
   上記ズームレンズは、物体側から順に配列した、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レンズ群とから成り、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間の空気間隔を変化させることによって変倍を行い、
   前記第１レンズ群は物体側から順に位置した、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズから成り、
   前記第２レンズ群は最も物体側に正の屈折力を有する物体側部分群、最も像側に正の屈折力を有する像側部分群を有し、前記物体側部分群を光軸にほぼ平行な方向に移動させることによって近距離物体に対する合焦を行い、前記像側部分群を光軸にほぼ垂直な方向に移動させることによって像ブレを補正することが可能であり、以下の条件式（１）、（４）、（５）を満足することを特徴とする撮像装置。
   （１）０＜Ｙ／ｒ１＜０．３
   （４）１．７８＜ｎ１
   （５）３５＜ν１
   但し、
   Ｙ：最大画角となる像高
   ｒ１：最も物体側に位置するレンズの物体側の面の近軸曲率半径
   ｎ１：第１レンズ群の最も物体側のレンズの屈折率
   ν１：第１レンズ群の最も物体側のレンズのアッベ数
   とする。
6. 前記撮像素子の振れを検出する手振れ検出部と、前記手振れ検出部によって検出した撮像素子の振れによる画像振れを補正するための振れ補正角を算出し、前記像側部分群を振れ補正角に基づく位置とするべく駆動信号を手振れ駆動部に送出する手振れ制御部と、前記駆動信号に基づいて前記像側部分群を光軸に垂直な方向にシフトさせる手振れ駆動部とを備えた
   ことを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。

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