JP5020695B2 - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents
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Description
本発明はズームレンズに関し、特にビデオカメラ、銀塩写真用カメラ、デジタルカメラなどの撮影光学系として好適なものである。
固体撮像素子を用いたビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、銀塩フィルムを用いた銀塩写真用カメラ等の撮像装置に用いる撮影光学系には、高ズーム比で全ズーム領域において高い光学性能を有したズームレンズが要求されている。
これらの要求に答えるズームレンズとして、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、そして正の屈折力の第４レンズ群の４つのレンズ群より成る４群ズームレンズが知られている。
この４群ズームレンズのうち、第２レンズ群を移動させて変倍を行い、第４レンズ群にて変倍に伴う像面変動を補正すると共に、フォーカシングを行う所謂リヤーフォーカス式の４群ズームレンズが知られている（特許文献１〜１０）。
特開平０８−３０４７００号公報
特開２０００−１２１９４１号公報
特開２００３−２９５０５３号公報
特開平０５−０６０９７１号公報
特開２００５−２４２０１４号公報
特開平０７−１２８６１９号公報
特開平１１−２３７５５０号公報
特開平１１−３４４６６９号公報
特開２００２−２４４０３７号公報
特開２００３−３２２７９５号公報
一般にズームレンズにおいて、各レンズ群の屈折力を強めれば所定のズーム比を得るための各レンズ群の移動量が少なくなるため、所定のズーム比を確保しつつ、レンズ全長の短縮化を図り全系を小型にするのが容易となる。
しかしながら単に各レンズ群の屈折力を強め、レンズ群の移動量を少なくしようとすると、ズーミング（変倍）に伴う収差変動が大きくなり、全ズーム範囲にわたり良好なる光学性能を得るのが難しくなってくる。
リヤーフォーカス式の４群ズームレンズでは変倍作用をする第２レンズ群の物体側と像側の第１、第３レンズ群のレンズ構成を適切に設定することが画面全体にわたり高い光学性能を得るのに重要になっている。
本発明は４群ズームレンズにおいて、第１レンズ群と第３レンズ群のレンズ構成等を適切に設定することにより、全ズーム領域にわたり高い光学性能が得られるズームレンズ及びそれを有する撮像装置の提供を目的とする。
本発明のズームレンズは、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群より構成され、前記第３レンズ群は、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第３ａレンズ群と、正の屈折力の第３ｂレンズ群からなり、ズーミングに際して、前記第２レンズ群と前記第４レンズ群が光軸方向に移動し、フォーカスに際して、前記第４レンズ群が移動するズームレンズであって、前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に、負レンズＧ１１、正レンズＧ１２、正レンズＧ１３より成り、前記第３ａレンズ群は、負レンズと正レンズより成り、前記第３ｂレンズ群は、正レンズと負レンズより成り、前記第３ａレンズ群の負レンズの材料の屈折率をｎ３ａＮ、前記第３ｂレンズ群の正レンズの材料の屈折率をｎ３ｂＰ、前記第４レンズ群を構成する正レンズの材料の屈折率のうち最大の屈折率をｎ４Ｐとするとき、
０．２１＜ｎ３ａＮ−ｎ３ｂＰ
０．０７＜ｎ４Ｐ−ｎ３ｂＰ
なる条件式を満足することを特徴としている。
この他本発明のズームレンズは、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群より構成され、前記第３レンズ群は、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第３ａレンズ群と、正の屈折力の第３ｂレンズ群からなり、ズーミングに際して、前記第２レンズ群と前記第４レンズ群が光軸方向に移動し、フォーカスに際して、前記第４レンズ群が移動するズームレンズであって、前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に、負レンズＧ１１、正レンズＧ１２、正レンズＧ１３より成り、前記第３ａレンズ群は、負レンズと正レンズより成り、前記第３ｂレンズ群は、正レンズと負レンズより成り、前記第３ａレンズ群の負レンズの材料の屈折率をｎ３ａＮ、前記第３ｂレンズ群の正レンズの材料の屈折率をｎ３ｂＰ、前記第１レンズ群の負レンズＧ１１と正レンズＧ１３の材料の屈折率を各々ｎＧ１、ｎＧ３とするとき、
０．２１＜ｎ３ａＮ−ｎ３ｂＰ
０．０１＜ｎＧ１−ｎＧ３＜０．１１
なる条件式を満足することを特徴としている。
この他本発明のズームレンズは、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群より構成され、前記第３レンズ群は、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第３ａレンズ群と、正の屈折力の第３ｂレンズ群からなり、ズーミングに際して、前記第２レンズ群と前記第４レンズ群が光軸方向に移動し、フォーカスに際して、前記第４レンズ群が移動するズームレンズであって、前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に、負レンズＧ１１、正レンズＧ１２、正レンズＧ１３より成り、前記第３ａレンズ群は、物体側から像側へ順に、屈折力の絶対値が物体側に比べて像側の面が大きく、像側の面が凹形状で、かつ両面が球面形状の負レンズと、屈折力の絶対値が像側に比べて物体側の面が大きく、両面が球面形状の正レンズよりなり、前記第３ｂレンズ群は、正レンズと負レンズより成り、前記第３ａレンズ群の負レンズの材料の屈折率をｎ３ａＮ、前記第３ｂレンズ群の正レンズの材料の屈折率をｎ３ｂＰ、前記第３ａレンズ群の負レンズの物体側と像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ１、Ｒ２とするとき、
０．２１＜ｎ３ａＮ−ｎ３ｂＰ
−１．０＜Ｒ２／Ｒ１＜０．１
なる条件式を満足することを特徴としている。
０．２１＜ｎ３ａＮ−ｎ３ｂＰ
０．０７＜ｎ４Ｐ−ｎ３ｂＰ
なる条件式を満足することを特徴としている。
この他本発明のズームレンズは、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群より構成され、前記第３レンズ群は、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第３ａレンズ群と、正の屈折力の第３ｂレンズ群からなり、ズーミングに際して、前記第２レンズ群と前記第４レンズ群が光軸方向に移動し、フォーカスに際して、前記第４レンズ群が移動するズームレンズであって、前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に、負レンズＧ１１、正レンズＧ１２、正レンズＧ１３より成り、前記第３ａレンズ群は、負レンズと正レンズより成り、前記第３ｂレンズ群は、正レンズと負レンズより成り、前記第３ａレンズ群の負レンズの材料の屈折率をｎ３ａＮ、前記第３ｂレンズ群の正レンズの材料の屈折率をｎ３ｂＰ、前記第１レンズ群の負レンズＧ１１と正レンズＧ１３の材料の屈折率を各々ｎＧ１、ｎＧ３とするとき、
０．２１＜ｎ３ａＮ−ｎ３ｂＰ
０．０１＜ｎＧ１−ｎＧ３＜０．１１
なる条件式を満足することを特徴としている。
この他本発明のズームレンズは、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群より構成され、前記第３レンズ群は、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第３ａレンズ群と、正の屈折力の第３ｂレンズ群からなり、ズーミングに際して、前記第２レンズ群と前記第４レンズ群が光軸方向に移動し、フォーカスに際して、前記第４レンズ群が移動するズームレンズであって、前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に、負レンズＧ１１、正レンズＧ１２、正レンズＧ１３より成り、前記第３ａレンズ群は、物体側から像側へ順に、屈折力の絶対値が物体側に比べて像側の面が大きく、像側の面が凹形状で、かつ両面が球面形状の負レンズと、屈折力の絶対値が像側に比べて物体側の面が大きく、両面が球面形状の正レンズよりなり、前記第３ｂレンズ群は、正レンズと負レンズより成り、前記第３ａレンズ群の負レンズの材料の屈折率をｎ３ａＮ、前記第３ｂレンズ群の正レンズの材料の屈折率をｎ３ｂＰ、前記第３ａレンズ群の負レンズの物体側と像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ１、Ｒ２とするとき、
０．２１＜ｎ３ａＮ−ｎ３ｂＰ
−１．０＜Ｒ２／Ｒ１＜０．１
なる条件式を満足することを特徴としている。
この本発明では、第３ｂレンズ群は非球面形状のレンズ面を有し、光軸と垂直方向の成分を持つ方向に移動して該光軸に垂直方向に像を変位している。
本発明によれば、全ズーム領域にわたり高い光学性能が得られるズームレンズ及びそれを有する撮像装置が得られる。
以下、図面を用いて本発明のズームレンズ及びそれを有する撮像装置の実施例について説明する。
本発明のズームレンズは、物体側より像側へ順に、正、負、正、正の屈折力の第１、２、３、４レンズ群を有し、そのうち第３レンズ群は、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第３ａレンズ群と、正の屈折力の第３ｂレンズ群から成っている。ここで、ズーミングに際して、第２レンズ群と第４レンズ群が光軸方向に移動し（ここでの「光軸方向に移動」とは光軸方向にだけ動いても良いし、光軸に対して斜めの方向に動いても良い）、フォーカス（調整）に際しては、第４レンズ群が移動する。この第１レンズ群は、物体側から像側へ順に負レンズＧ１１、正レンズＧ１２、正レンズＧ１３より成り、第３ａレンズ群は、負レンズと正レンズより成り、第３ｂレンズ群は、正レンズと負レンズより成る。そして、その第３ａレンズ群の負レンズの材料の屈折率をｎ３ａＮ、第３ｂレンズ群の正レンズの材料の屈折率をｎ３ｂＰとするとき、
０．２１＜ｎ３ａＮ−ｎ３ｂＰ・・・（１）
なる条件式を満足する。
０．２１＜ｎ３ａＮ−ｎ３ｂＰ・・・（１）
なる条件式を満足する。
また、前述の特許文献６〜１０のように、第３レンズ群を負の屈折力のレンズ群と正の屈折力のレンズ群に分割し、正の屈折力のレンズ群を光軸と垂直方向に振動させて静止画像を得る（防振する）ズームレンズがある。このようなズームレンズにおいては、第３レンズ群の構成を適切に設定することが防振時に高い光学性能を維持するのに大変重要である。第３レンズ群の構成を適切に設定することにより、防振時の偏心収差の発生量を低減し、画面全体の光学性能を向上させることができる。
そこで、第３ｂレンズ群を光軸と垂直方向の成分を持つ方向に移動して該光軸に垂直方向に像を変位させるズームレンズにおいて、第３ｂレンズ群に非球面形状のレンズ面を有するレンズを配置すると望ましい。特に、最も物体側の面を非球面にすると尚望ましい。
図１は実施例１のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は実施例１のズームレンズの無限遠物体にフォーカスしているときの広角端（短焦点距離端）、中間のズーム位置、望遠端（長焦点距離端）における収差図である。
図１は実施例１のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は実施例１のズームレンズの無限遠物体にフォーカスしているときの広角端（短焦点距離端）、中間のズーム位置、望遠端（長焦点距離端）における収差図である。
図３は実施例２のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は実施例２のズームレンズの無限遠物体にフォーカスしているときの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。
図５は本発明のズームレンズを備えるビデオカメラ（撮像装置）の要部概略図である。
図１、図３のレンズ断面図において、Ｌ１は正の屈折力（光学的パワー＝焦点距離の逆数）の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は正の屈折力の第３レンズ群、Ｌ４は正の屈折力の第４レンズ群である。
第３レンズ群Ｌ３は負の屈折力の第３ａレンズ群Ｌ３ａと防振のため（画像の変位を調整するため）に光軸と垂直方向の成分を持つ方向に移動する正の屈折力の第３ｂレンズ群Ｌ３ｂを有している。
Ｇは光学フィルター、フェースプレート等に相当する光学ブロックである。ＩＰは像面であり、ビデオカメラやデジタルスチルカメラの撮影光学系として使用する際にはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面が、銀塩フィルム用カメラのときはフィルム面に相当する。ＳＰは開口絞りであり、第３ａレンズ群Ｌ３ａの物体側に設けている。
収差図において、ｄはｄ線、ｇはｇ線、Ｍはメリディオナル像面、Ｓはサジタル像面、倍率色収差はｇ線によって表している。ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角である。
尚、以下の各実施例において広角端と望遠端のズーム位置とは変倍用のレンズ群（各実施例では第２レンズ群Ｌ２）が機構上光軸上を移動可能な（光軸方向に移動可能な）範囲の両端に位置したときのズーム位置をいう。
各実施例では、広角端から望遠端のズーム位置へのズーミングに際して、第２レンズ群Ｌ２を像側へ（光軸方向に）移動させて変倍を行っている。それと共に、変倍に伴う像面変動を第４レンズ群Ｌ４を物体側に凸状の軌跡の一部に沿って（光軸方向に）移動させて補正している。
また、第４レンズ群Ｌ４を光軸方向に移動させてフォーカシング（フォーカス調整）を行うリヤーフォーカス方式を採用している。第４レンズ群Ｌ４の実線の曲線４ａと点線の曲線４ｂは、各々無限遠物体と近距離物体にフォーカスしているときの広角端から望遠端のズーム位置へのズーミングの際の像面変動を補正するための移動軌跡である。
このように第４レンズ群Ｌ４を物体側へ凸状の軌跡とすることで、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４との間の空間の有効利用を図り、レンズ全長の短縮化を効果的に達成している。なお、第１レンズ群Ｌ１と第３レンズ群Ｌ３はズーミング及びフォーカスのためには不動である。
各実施例において、例えば望遠端のズーム位置において無限遠物体から近距離物体へフォーカスを行う場合には、矢印４ｃに示すように第４レンズ群Ｌ４を前方に繰り出すことで行っている。
各実施例においては、第３ｂレンズ群（防振レンズ群）Ｌ３ｂを光軸と垂直方向の成分を持つ方向に移動させて光学系全体が振動したときの像ぶれを補正するようにしている。
光軸と垂直方向の成分を持つ方向、すなわち光軸と垂直な方向、或いは光軸に対して傾いた（斜めの）方向に防振用の第３ｂレンズ群Ｌ３ｂを移動させれば、像の面内での移動が可能となり、防振を行うことができる。これにより、可変頂角プリズム等の光学部材や防振のためのレンズ群を新たに付加することなく防振を行うようにし、光学系全体が大型化するのを防止している。 各実施例において、第１レンズ群Ｌ１は物体側から像側へ順に、負レンズＧ１１、正レンズＧ１２、正レンズＧ１３よりなる。
負レンズＧ１１は物体側が凸面でメニスカス形状である。正レンズＧ１２は両面が凸形状（必ずしも両面が凸形状である必要は無いが、両面共に凸形状であることが望ましい）である。正レンズＧ１３は物体側が凸面でメニスカス形状である。
第２レンズ群Ｌ２は物体側から像側へ順に、像側が凹面でメニスカス形状の負レンズＧ２１、両凹形状の負レンズＧ２２、両凸形状の正レンズＧ２３、両凹形状の負レンズＧ２４より成っている。第２レンズ群Ｌ２は、このようなレンズ構成によってズーミングに際して、収差変動を少なくしている。ここで記載した両凸（凹）形状の正（負）レンズは、必ずしも両面が凸形状（凹形状）で無くても良いが、両面とも凸形状（凹形状）であることが望ましい。
第３レンズ群Ｌ３は、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第３ａレンズ群と正の屈折力の第３ｂレンズ群により構成している。これによって、十分な長さのバックフォーカスを確保している。
第３ａレンズ群Ｌ３ａは負レンズと正レンズよりなっている。
具体的に第３ａレンズ群Ｌ３ａは物体側から像側へ順に、次のように構成されている。屈折力の絶対値が物体側に比べ像側の面が強く、像側の面が凹形状で、かつ両面が球面形状の負レンズＧ３ａｎと、屈折力の絶対値が像側に比べ物体側の面が強く、両面が球面形状の正レンズＧ３ａｐよりなっている。
負レンズＧ３ａｎと正レンズＧ３ａｐは接合されている。
また、第３ａレンズ群Ｌ３ａを負レンズＧ３ａｎと正レンズＧ３ａｐの構成にすることにより軸上色収差を良好にするとともに、いずれも球面レンズとすることで製造を容易にしている。
第３ｂレンズ群Ｌ３ｂは正レンズと負レンズより成っている。
具体的に第３ｂレンズ群Ｌ３ｂは、非球面形状のレンズ面を含む正レンズＧ３ｂｐと負レンズＧ３ｂｎより成っている。
第３ｂレンズ群Ｌ３ｂを非球面形状の面を含む正レンズＧ３ｂｐと負レンズＧ３ｂｎとを有する構成としている。これにより第３ｂレンズ群Ｌ３ｂを光軸と垂直方向の成分を持つ方向に移動して該光軸に垂直方向に像を変位するとき、即ち防振補正時の偏心収差を少なくし、光学性能の低下を抑えている。
第４レンズ群Ｌ４は物体側から像側へ順に両凸形状の正レンズと、像側が凹面でメニスカス形状の負レンズと、物体側が凸面の正レンズより成っている。
これによってフォーカスの際の収差変動を少なくしている。
各実施例においては、次の条件の１以上を満足するようにしている。これによって各条件に相当する効果を得ている。
第３ａレンズ群Ｌ３ａ内の負レンズの材料の屈折率をｎ３ａＮ、第３ｂレンズ群Ｌ３ｂ内の正レンズの材料の屈折率をｎ３ｂＰとする。
第４レンズ群Ｌ４中の正レンズであって、材料の屈折率が最も高い屈折率をｎ４Ｐとする。
第１レンズ群Ｌ１の負レンズＧ１１と正レンズＧ１３の材料の屈折率を各々ｎＧ１，ｎＧ３とする。
第３ａレンズ群Ｌ３ａ内の負レンズＧ３ａｎの物体側と像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ１，Ｒ２とする。
このとき
０．２１＜ｎ３ａＮ−ｎ３ｂＰ ‥‥‥（１）
０．０７＜ｎ４Ｐ−ｎ３ｂＰ ‥‥‥（２）
０．０１＜ｎＧ１−ｎＧ３＜０．１１‥‥‥（３）
−１．０＜Ｒ２／Ｒ１＜０．１ ‥‥‥（４）
なる条件式のうち１以上を満足するようにしている。
０．２１＜ｎ３ａＮ−ｎ３ｂＰ ‥‥‥（１）
０．０７＜ｎ４Ｐ−ｎ３ｂＰ ‥‥‥（２）
０．０１＜ｎＧ１−ｎＧ３＜０．１１‥‥‥（３）
−１．０＜Ｒ２／Ｒ１＜０．１ ‥‥‥（４）
なる条件式のうち１以上を満足するようにしている。
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。
条件式（１）は第３ａレンズ群Ｌ３ａ内の負レンズの材料の屈折率と第３ｂレンズ群Ｌ３ｂ内の正レンズの材料の屈折率の屈折率差に関するものである。
条件式（１）の下限を超えるのは第３ａレンズ群Ｌ３ａ内の負レンズの材料の屈折率が低くなるか又は第３ｂレンズ群Ｌ３ｂ内の正レンズの材料の屈折率が高くなる場合である。
これらの場合、像面湾曲がオーバー（補正過剰）になってしまい、像面湾曲がオーバーになるのを補正するために第３ａレンズ群Ｌ３ａに非球面が必要となってくる。望ましくは条件式（１）の下限値を０．２５にすると像面湾曲をフラットにするのに望ましい。さらに望ましくは下限値を０．２９にするとよい。また、第３ａレンズ群Ｌ３ａ内の負レンズの材料の屈折率があまり高くなると加工が難しくなるので、条件式（１）の上限値を０．５１にするのが望ましい。
条件式（２）は第３ｂレンズ群Ｌ３ｂ内の正レンズの材料の屈折率と第４レンズ群Ｌ４内の正レンズであって、材料の屈折率が最も高い屈折率との屈折率差に関するものである。
下限を超えるのは第４レンズ群Ｌ４内の正レンズの材料の屈折率が低くなるか第３ｂレンズ群Ｌ３ｂ内の正レンズの屈折率が高くなる場合である。これらの場合、像面湾曲がアンダー（補正不足）になってしまい、像面湾曲がアンダーになるのを補正するために第４レンズ群Ｌ４に非球面が必要となってくる。
また、望ましくは下限を０．１１にすると像面湾曲をフラットにするのに望ましい。また、第４レンズ群Ｌ４内の正レンズの材料の屈折率があまり高くなる低分散な材料でなくなり広角端において倍率色収差の補正が困難になる。従って条件式（２）の上限を０．１９にするのが望ましい。
条件式（３）は第１レンズ群Ｌ１内の負レンズＧ１１と正レンズＧ１３の材料の屈折率差に関するものである。下限値を超えると望遠端において像面湾曲をフラットにしようとすると中間のズーム位置から望遠端において像面湾曲がオーバーになりすぎて好ましくない。
又、上限を越えると正レンズＧ１３の材料の屈折率が低くなりすぎて望遠端において球面収差の補正が困難になる。
更に好ましくは条件式（３）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
０．０２＜ｎＧ１−ｎＧ３＜０．０８ ‥‥‥（３ａ）
条件式（４）は第３ａレンズ群Ｌ３ａ内の負レンズＧ３ａｎのレンズ形状（曲率半径）に関するものである。下限を超えると物体側の凹面の曲率がきつくなり、第３ａレンズ群Ｌ３ａの物体側に配置する開口絞りＳＰとのメカニカルな干渉を避けるために開口絞りＳＰと第３ａレンズ群Ｌ３ａの間隔が拡がってくる。そのとき開口絞りＳＰと第３ｂレンズ群Ｌ３ｂの間隔も拡がるので第３ｂレンズ群Ｌ３ｂのレンズ径が拡大してくる。
条件式（４）は第３ａレンズ群Ｌ３ａ内の負レンズＧ３ａｎのレンズ形状（曲率半径）に関するものである。下限を超えると物体側の凹面の曲率がきつくなり、第３ａレンズ群Ｌ３ａの物体側に配置する開口絞りＳＰとのメカニカルな干渉を避けるために開口絞りＳＰと第３ａレンズ群Ｌ３ａの間隔が拡がってくる。そのとき開口絞りＳＰと第３ｂレンズ群Ｌ３ｂの間隔も拡がるので第３ｂレンズ群Ｌ３ｂのレンズ径が拡大してくる。
この結果、防振のために第３ｂレンズ群Ｌ３ｂを駆動する駆動装置に大出力が求められ駆動装置が大型してくるので好ましくない。
さらに望ましくは、条件式（４）の下限を−０．５０にすると良く、またさらに下限を−０．２５にすると良い。一方、条件式（４）の上限を超えると第３ａレンズ群Ｌ３ａの物体側のレンズ面の負の屈折力が弱くなるまたは正の屈折力が強くなり長いバックフォーカスを確保するのが困難になるので好ましくない。
更に好ましくは条件式（４）の上限値を−０．０１とするのが良い。
尚、各実施例において、第１レンズ群Ｌ１の物体側や第４レンズ群Ｌ４の像側に屈折力の小さなレンズ群を付加しても良い。
又、テレコンバーターレンズやワイドコンバーターレンズ等を物体側や像側に配置しても良い。
以上のように各実施例によれば、各レンズ群の屈折力配置や各レンズ群のレンズ構成を適切に設定することにより所望のズーム比を得つつも、レンズ系全体を小型化し、高い光学性能を有したズームレンズを得ている。
又、第３レンズ群Ｌ３の一部を構成する比較的小型軽量の第３ｂレンズ群を防振レンズ群としている。そしてこの第３ｂレンズ群を光軸と垂直方向の成分を持つ方向に移動させて、ズームレンズが振動（傾動）したときの画像のぶれを補正している。これにより、光学系全体の小型化、機構上の簡素化及び駆動手段の負荷の軽減化を図りつつ該レンズ群を偏心させた時の偏心収差を良好に補正したズームレンズを得ている。
以下に、実施例１、２に各々対応する数値実施例１、２を示す。各数値実施例において、ｉは物体側からの面の順番を示し、ｒｉは第ｉ番目（第ｉ面）の曲率半径、ｄｉは第ｉ面＋１面との間の間隔、ｎｉ、νｉはそれぞれｄ線を基準とした屈折率、アッベ数を示す。
以下に、実施例１、２に各々対応する数値実施例１、２を示す。各数値実施例において、ｉは物体側からの面の順番を示し、ｒｉは第ｉ番目（第ｉ面）の曲率半径、ｄｉは第ｉ面＋１面との間の間隔、ｎｉ、νｉはそれぞれｄ線を基準とした屈折率、アッベ数を示す。
また、数値実施例１、２では最も像側の３つの面は光学ブロックに相当する平面である。非球面形状は光軸からの高さＨの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にしてＸとするとき、
で表される。
但しＲは近軸曲率半径、ｋは円錐定数、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆは非球面係数である。
又、「ｅ−Ｘ」は「×１０−ｘ」を意味している。ｆは焦点距離、ＦＮｏはＦナンバー、ωは半画角を示す。
又前述の各条件式と数値実施例における諸数値との関係を表−１に示す。 ［数値実施例１］
f= 4.61〜52.71 FNo=1: 1.66〜2.88 2ω=66.1°〜6.5°
r 1= 111.280 d 1= 2.70 n 1=1.84666 ν 1=23.9
r 2= 43.824 d 2= 11.03 n 2=1.60311 ν 2=60.6
r 3= -211.844 d 3= 0.20
r 4= 36.325 d 4= 5.25 n 3=1.80400 ν 3=46.6
r 5= 86.842 d 5= 可変
r 6= 89.123 d 6= 1.10 n 4=1.83481 ν 4=42.7
r 7= 8.506 d 7= 5.07
r 8= -23.776 d 8= 1.10 n 5=1.80400 ν 5=46.6
r 9= 43.956 d 9= 0.19
r10= 20.914 d10= 4.83 n 6=1.76182 ν 6=26.5
r11= -16.769 d11= 0.90 n 7=1.60311 ν 7=60.6
r12= 104.214 d12= 可変
r13= ∞(絞り) d13= 6.23
r14= -91.867 d14= 0.90 n 8=1.88300 ν 8=40.8
r15= 16.554 d15= 2.76 n 9=1.72825 ν 9=28.5
r16= -75.795 d16= 0.89
r17= 50.389(非球面)d17= 3.33 n10=1.58313 ν10=59.4
r18= -17.122 d18= 3.67 n11=1.85026 ν11=32.3
r19= -31.225 d19= 可変
r20= 55.477 d20= 1.96 n12=1.67000 ν12=57.3
r21= -48.568 d21= 0.20
r22= 40.354 d22= 0.90 n13=1.84666 ν13=23.9
r23= 13.592 d23= 3.72 n14=1.71300 ν14=53.9
r24= -145.047 d24= 可変
r25= ∞ d25= 21.00 n15=1.70154 ν15=41.2
r26= ∞ d26= 3.50 n16=1.51633 ν16=64.1
r27= ∞ d27= 2.75
＼焦点距離 4.61 20.85 52.71
可変間隔＼
d 5 0.93 26.06 34.44
d12 35.45 10.32 1.94
d19 10.80 7.71 9.07
d24 2.74 5.83 4.47
非球面係数
第１７面 K B C D E
8.6391e-01 -1.3307e-05 1.6716e-07 -2.8725e-09 4.4579e-13
F
2.8650e-13
[数値実施例２]
f= 4.60〜52.67 FNo=1: 1.66〜2.88 2ω=66.2°〜6.5°
r 1= 104.999 d 1= 2.70 n 1=1.84666 ν 1=23.9
r 2= 43.592 d 2= 10.97 n 2=1.62041 ν 2=60.3
r 3= -274.906 d 3= 0.20
r 4= 36.263 d 4= 5.29 n 3=1.78800 ν 3=47.4
r 5= 85.407 d 5= 可変
r 6= 82.911 d 6= 1.10 n 4=1.83481 ν 4=42.7
r 7= 8.498 d 7= 5.11
r 8= -24.869 d 8= 1.10 n 5=1.83481 ν 5=42.7
r 9= 42.635 d 9= 0.20
r10= 21.026 d10= 4.60 n 6=1.84666 ν 6=23.9
r11= -18.326 d11= 0.90 n 7=1.70154 ν 7=41.2
r12= 86.452 d12= 可変
r13= ∞(絞り) d13= 6.20
r14= -79.727 d14= 0.90 n 8=1.88300 ν 8=40.8
r15= 16.620 d15= 2.84 n 9=1.72151 ν 9=29.2
r16= -61.762 d16= 1.03
r17= 49.598(非球面)d17= 3.42 n10=1.58313 ν10=59.4
r18= -16.921 d18= 3.58 n11=1.80610 ν11=33.3
r19= -32.479 d19= 可変
r20= 61.490 d20= 1.98 n12=1.65160 ν12=58.5
r21= -46.099 d21= 0.20
r22= 38.885 d22= 0.90 n13=1.84666 ν13=23.9
r23= 13.804 d23= 3.78 n14=1.71300 ν14=53.9
r24= -151.067 d24= 可変
r25= ∞ d25= 21.00 n15=1.70154 ν15=41.2
r26= ∞ d26= 3.50 n16=1.51633 ν16=64.1
r27= ∞ d27= 2.75
＼焦点距離 4.60 20.81 52.67
可変間隔＼
d 5 0.96 26.09 34.47
d12 35.75 10.62 2.24
d19 11.28 8.01 9.16
d24 2.73 6.00 4.86
非球面係数
第17面 K B C D E
9.0655e-01 -1.1663e-05 1.3681e-07 -2.0639e-09 -7.8146e-13
F
2.0475e-13
f= 4.61〜52.71 FNo=1: 1.66〜2.88 2ω=66.1°〜6.5°
r 1= 111.280 d 1= 2.70 n 1=1.84666 ν 1=23.9
r 2= 43.824 d 2= 11.03 n 2=1.60311 ν 2=60.6
r 3= -211.844 d 3= 0.20
r 4= 36.325 d 4= 5.25 n 3=1.80400 ν 3=46.6
r 5= 86.842 d 5= 可変
r 6= 89.123 d 6= 1.10 n 4=1.83481 ν 4=42.7
r 7= 8.506 d 7= 5.07
r 8= -23.776 d 8= 1.10 n 5=1.80400 ν 5=46.6
r 9= 43.956 d 9= 0.19
r10= 20.914 d10= 4.83 n 6=1.76182 ν 6=26.5
r11= -16.769 d11= 0.90 n 7=1.60311 ν 7=60.6
r12= 104.214 d12= 可変
r13= ∞(絞り) d13= 6.23
r14= -91.867 d14= 0.90 n 8=1.88300 ν 8=40.8
r15= 16.554 d15= 2.76 n 9=1.72825 ν 9=28.5
r16= -75.795 d16= 0.89
r17= 50.389(非球面)d17= 3.33 n10=1.58313 ν10=59.4
r18= -17.122 d18= 3.67 n11=1.85026 ν11=32.3
r19= -31.225 d19= 可変
r20= 55.477 d20= 1.96 n12=1.67000 ν12=57.3
r21= -48.568 d21= 0.20
r22= 40.354 d22= 0.90 n13=1.84666 ν13=23.9
r23= 13.592 d23= 3.72 n14=1.71300 ν14=53.9
r24= -145.047 d24= 可変
r25= ∞ d25= 21.00 n15=1.70154 ν15=41.2
r26= ∞ d26= 3.50 n16=1.51633 ν16=64.1
r27= ∞ d27= 2.75
＼焦点距離 4.61 20.85 52.71
可変間隔＼
d 5 0.93 26.06 34.44
d12 35.45 10.32 1.94
d19 10.80 7.71 9.07
d24 2.74 5.83 4.47
非球面係数
第１７面 K B C D E
8.6391e-01 -1.3307e-05 1.6716e-07 -2.8725e-09 4.4579e-13
F
2.8650e-13
[数値実施例２]
f= 4.60〜52.67 FNo=1: 1.66〜2.88 2ω=66.2°〜6.5°
r 1= 104.999 d 1= 2.70 n 1=1.84666 ν 1=23.9
r 2= 43.592 d 2= 10.97 n 2=1.62041 ν 2=60.3
r 3= -274.906 d 3= 0.20
r 4= 36.263 d 4= 5.29 n 3=1.78800 ν 3=47.4
r 5= 85.407 d 5= 可変
r 6= 82.911 d 6= 1.10 n 4=1.83481 ν 4=42.7
r 7= 8.498 d 7= 5.11
r 8= -24.869 d 8= 1.10 n 5=1.83481 ν 5=42.7
r 9= 42.635 d 9= 0.20
r10= 21.026 d10= 4.60 n 6=1.84666 ν 6=23.9
r11= -18.326 d11= 0.90 n 7=1.70154 ν 7=41.2
r12= 86.452 d12= 可変
r13= ∞(絞り) d13= 6.20
r14= -79.727 d14= 0.90 n 8=1.88300 ν 8=40.8
r15= 16.620 d15= 2.84 n 9=1.72151 ν 9=29.2
r16= -61.762 d16= 1.03
r17= 49.598(非球面)d17= 3.42 n10=1.58313 ν10=59.4
r18= -16.921 d18= 3.58 n11=1.80610 ν11=33.3
r19= -32.479 d19= 可変
r20= 61.490 d20= 1.98 n12=1.65160 ν12=58.5
r21= -46.099 d21= 0.20
r22= 38.885 d22= 0.90 n13=1.84666 ν13=23.9
r23= 13.804 d23= 3.78 n14=1.71300 ν14=53.9
r24= -151.067 d24= 可変
r25= ∞ d25= 21.00 n15=1.70154 ν15=41.2
r26= ∞ d26= 3.50 n16=1.51633 ν16=64.1
r27= ∞ d27= 2.75
＼焦点距離 4.60 20.81 52.67
可変間隔＼
d 5 0.96 26.09 34.47
d12 35.75 10.62 2.24
d19 11.28 8.01 9.16
d24 2.73 6.00 4.86
非球面係数
第17面 K B C D E
9.0655e-01 -1.1663e-05 1.3681e-07 -2.0639e-09 -7.8146e-13
F
2.0475e-13
次に本発明のズームレンズを撮影光学系として用いたビデオカメラ(撮像装置)の実施例を図５を用いて説明する。
図５において、１０はビデォカメラ本体、１１は本発明のズームレンズによって構成された撮影光学系である。１２は撮影光学系１１によって形成された被写体像（像）を受光するＣＣＤ等の固体撮像素子、１３は固体撮像素子１２が受光した被写体像を記録する記録手段である。１４は不図示の表示素子に表示された被写体像を観察するためのファインダーである。上記表示素子は液晶パネル等によって構成され、固体撮像素子１２上に形成された被写体像が表示される。
このように本発明のズームレンズをビデオカメラ等の撮像装置に適用することにより、全ズーム領域にわたり高い光学性能が得られるズームレンズ及びそれを有する撮像装置が得られる。この他、本発明によれば、光学系全体の小型化を図りつつ、防振用のレンズ群を偏心させた時の偏心収差が少なく、安価で高い光学性能を有するズームレンズが得られる。
尚、本発明のズームレンズはデジタルスチルカメラにも同様に適用することができる。
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
Ｌ１ 第１レンズ群
Ｌ２ 第２レンズ群
Ｌ３ 第３レンズ群
Ｌ４ 第４レンズ群
ＳＰ 開口絞り
Ｇ ガラスブロック
ＩＰ 像面
ｄ ｄ線
ｇ ｇ線
ΔＭ メリディオナル像面
ΔＳ サジタル像面
Ｌ３ａ 第３ａレンズ群
Ｌ３ｂ 第３ｂレンズ群
Ｌ２ 第２レンズ群
Ｌ３ 第３レンズ群
Ｌ４ 第４レンズ群
ＳＰ 開口絞り
Ｇ ガラスブロック
ＩＰ 像面
ｄ ｄ線
ｇ ｇ線
ΔＭ メリディオナル像面
ΔＳ サジタル像面
Ｌ３ａ 第３ａレンズ群
Ｌ３ｂ 第３ｂレンズ群
Claims (9)
- 物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群より構成され、前記第３レンズ群は、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第３ａレンズ群と、正の屈折力の第３ｂレンズ群からなり、ズーミングに際して、前記第２レンズ群と前記第４レンズ群が光軸方向に移動し、フォーカスに際して、前記第４レンズ群が移動するズームレンズであって、前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に、負レンズＧ１１、正レンズＧ１２、正レンズＧ１３より成り、前記第３ａレンズ群は、負レンズと正レンズより成り、前記第３ｂレンズ群は、正レンズと負レンズより成り、前記第３ａレンズ群の負レンズの材料の屈折率をｎ３ａＮ、前記第３ｂレンズ群の正レンズの材料の屈折率をｎ３ｂＰ、前記第４レンズ群を構成する正レンズの材料の屈折率のうち最大の屈折率をｎ４Ｐとするとき、
０．２１＜ｎ３ａＮ−ｎ３ｂＰ
０．０７＜ｎ４Ｐ−ｎ３ｂＰ
なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 前記第１レンズ群の負レンズＧ１１と正レンズＧ１３の材料の屈折率を各々ｎＧ１、ｎＧ３とするとき、
０．０１＜ｎＧ１−ｎＧ３＜０．１１
なる条件式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３ａレンズ群は、物体側から像側へ順に、屈折力の絶対値が物体側に比べて像側の面が大きく、像側の面が凹形状で、かつ両面が球面形状の負レンズと、屈折力の絶対値が像側に比べて物体側の面が大きく、両面が球面形状の正レンズよりなり、該負レンズの物体側と像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ１、Ｒ２とするとき、
−１．０＜Ｒ２／Ｒ１＜０．１
なる条件を満足することを特徴とする請求項１または２に記載のズームレンズ。 - 前記第３ａレンズ群は、物体側から像側へ順に、負レンズと正レンズからなり、前記第３ｂレンズ群は、物体側から像側へ順に、正レンズと負レンズからなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
- 前記第３ｂレンズ群は非球面形状のレンズ面を含み、前記第３ｂレンズ群を光軸と垂直方向の成分を持つ方向に移動させて、該光軸に垂直な方向に結像位置を移動させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項のズームレンズ。
- 物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群より構成され、前記第３レンズ群は、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第３ａレンズ群と、正の屈折力の第３ｂレンズ群からなり、ズーミングに際して、前記第２レンズ群と前記第４レンズ群が光軸方向に移動し、フォーカスに際して、前記第４レンズ群が移動するズームレンズであって、前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に、負レンズＧ１１、正レンズＧ１２、正レンズＧ１３より成り、前記第３ａレンズ群は、負レンズと正レンズより成り、前記第３ｂレンズ群は、正レンズと負レンズより成り、前記第３ａレンズ群の負レンズの材料の屈折率をｎ３ａＮ、前記第３ｂレンズ群の正レンズの材料の屈折率をｎ３ｂＰ、前記第１レンズ群の負レンズＧ１１と正レンズＧ１３の材料の屈折率を各々ｎＧ１、ｎＧ３とするとき、
０．２１＜ｎ３ａＮ−ｎ３ｂＰ
０．０１＜ｎＧ１−ｎＧ３＜０．１１
なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群より構成され、前記第３レンズ群は、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第３ａレンズ群と、正の屈折力の第３ｂレンズ群からなり、ズーミングに際して、前記第２レンズ群と前記第４レンズ群が光軸方向に移動し、フォーカスに際して、前記第４レンズ群が移動するズームレンズであって、前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に、負レンズＧ１１、正レンズＧ１２、正レンズＧ１３より成り、前記第３ａレンズ群は、物体側から像側へ順に、屈折力の絶対値が物体側に比べて像側の面が大きく、像側の面が凹形状で、かつ両面が球面形状の負レンズと、屈折力の絶対値が像側に比べて物体側の面が大きく、両面が球面形状の正レンズよりなり、前記第３ｂレンズ群は、正レンズと負レンズより成り、前記第３ａレンズ群の負レンズの材料の屈折率をｎ３ａＮ、前記第３ｂレンズ群の正レンズの材料の屈折率をｎ３ｂＰ、前記第３ａレンズ群の負レンズの物体側と像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ１、Ｒ２とするとき、
０．２１＜ｎ３ａＮ−ｎ３ｂＰ
−１．０＜Ｒ２／Ｒ１＜０．１
なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 固体撮像素子に像を形成することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項のズームレンズ。
- 請求項１から８のいずれか１項のズームレンズと、該ズームレンズによって形成された像を受光する固体撮像素子とを有することを特徴とする撮像装置。
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