JP5071773B2 - ズームレンズ、光学機器、および結像方法 - Google Patents
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Description
本発明は、デジタルスチルカメラ等の光学機器に用いられるズームレンズに関する。
デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の光学機器は、ズームレンズの搭載が一般的であり、好適なズームレンズが数多く提案されている。今日では、デジタルスチルカメラ等の光学機器において携帯性が非常に重視されるようになり、カメラ本体の小型化、薄型化、軽量化のため、撮影レンズであるズームレンズの小型化および軽量化が図られている。その中で、レンズ系の一部に光路を約９０度折り曲げることが可能な光学素子を備えたズームレンズが考案されている。このようなズームレンズを搭載することで、格納状態から使用状態へ移行する際に、カメラ本体より突出することがなく、使用状態においても携帯性に優れている。また、カメラの小型化、薄型化に大きく寄与している。
しかしながら、光路を約９０度折り曲げることが可能な光学素子を備えたズームレンズの多くは、小型化、薄型化が優先されたため、広角端状態での焦点距離が大きく、広画角化が疎かになっていた。そのためユーザーは、より広い範囲を撮影したり、被写体により近付いてパースペクティブの効果を得たりすることができなかった。なお、光路を折り曲げ可能な従来のズームレンズには、物体側より順に並んだ、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、正の屈折力を有する第４レンズ群と、負の屈折力を有する第５レンズ群とを備えた５群タイプのズームレンズがある（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００５−８４２８３号公報
ところで、撮影者の撮影表現の可能性を広げる上で、広角端での画角が７５度を超えるような広画角を有するズームレンズへの要求も高まっている。このような広い画角を使用できることで、さらに自由度の高い撮影を楽しむことが可能になる。しかしながら、ズームレンズの小型化、薄型化と、広画角化、高画質化との両立は極めて難しく、仮に両立できたとしても光学系が大型化していた。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、広画角でありながら小型で高い結像性能を得ることができるズームレンズ、光学機器、および結像方法を提供することを目的とする。
このような目的達成のため、本発明に係るズームレンズは、光軸に沿って物体側から順に並んだ、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、正の屈折力を有する第４レンズ群とにより、実質的に４個のレンズ群で構成されたズームレンズにおいて、広角端から望遠端へのズーミングの際、前記第２レンズ群および前記第４レンズ群が光軸に沿って移動し、前記第１レンズ群および前記第３レンズ群が像面に対して固定され、広角端における画角が７５度以上であり、前記第１レンズ群は、正の屈折力を有するとともに、光路を折り曲げる光路折り曲げ素子および、前記光路折り曲げ素子よりも物体側に配置された複数のレンズを有して構成されており、前記複数のレンズが全て負レンズであり、前記第１レンズ群における最も物体側の面から前記光路折り曲げ素子における最も物体側の面までの光軸上の距離をＬ１とし、前記光路折り曲げ素子の光軸上の距離をＬｐとしたとき、次式
Ｌ１／Ｌｐ＜１．０
の条件を満足する。
Ｌ１／Ｌｐ＜１．０
の条件を満足する。
また、上述の発明において、前記複数のレンズが２枚のレンズであることが好ましい。
また、上述の発明において、前記光路折り曲げ素子はプリズムであり、前記プリズムのｄ線における屈折率をｎｄｐとしたとき、次式
ｎｄｐ＞１．８０
の条件を満足することが好ましい。
ｎｄｐ＞１．８０
の条件を満足することが好ましい。
また、本発明に係る光学機器は、物体の像を所定の面上に結像させるズームレンズを備えた光学機器において、前記ズームレンズが本発明に係るズームレンズであることを特徴とする。
また、本発明に係る結像方法は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、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、正の屈折力を有する第４レンズ群とにより、実質的に４個のレンズ群で構成されたズームレンズを用いて、前記物体の像を所定の面上に結像させる結像方法であって、広角端から望遠端へのズーミングの際、前記第２レンズ群および前記第４レンズ群を光軸に沿って移動させ、前記第１レンズ群および前記第３レンズ群を像面に対して固定し、広角端における画角を７５度以上にし、前記第１レンズ群に、光路を折り曲げる光路折り曲げ素子を設けるとともに、前記光路折り曲げ素子よりも物体側に複数のレンズを配置し、前記複数のレンズを全て負レンズにし、前記第１レンズ群における最も物体側の面から前記光路折り曲げ素子における最も物体側の面までの光軸上の距離をＬ１とし、前記光路折り曲げ素子の光軸上の距離をＬｐとしたとき、次式
Ｌ１／Ｌｐ＜１．０
の条件を満足することを特徴とする。
Ｌ１／Ｌｐ＜１．０
の条件を満足することを特徴とする。
本発明によれば、広画角でありながら小型で高い結像性能を得ることができる。
以下、本願の好ましい実施形態について図を参照しながら説明する。本願発明に係るズームレンズＺＬを備えたデジタルスチルカメラＣＡＭが図１に示されている。このデジタルスチルカメラＣＡＭは、カメラ本体Ｂに内蔵された、被写体（物体）の像を像面Ｉ上に結像させるズームレンズＺＬと、像面Ｉに配設された撮像素子（図示せず）とを備えて構成される。なお、ズームレンズＺＬと像面Ｉとの間には、ローパスフィルタや赤外カットフィルタ等から構成されるフィルタ群ＦＬが配設される。
ズームレンズＺＬは、光軸に沿って物体側から順に並んだ、光路折り曲げ素子Ｐを備えて正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とから構成される。また、広角端から望遠端へのズーミングの際、第２レンズ群Ｇ２および第４レンズ群Ｇ４が光軸に沿って移動し、第１レンズ群Ｇ１および第３レンズ群Ｇ３は像面Ｉに対して固定されている。
第１レンズ群Ｇ１は、光路を約９０度折り曲げる作用を有し、かつ、光束を収斂する作用を有する。広角端から望遠端へのズーミングの際、第１レンズ群Ｇ１が常に固定であることで、各レンズ群の中で一番大きく、重量を有するレンズ群を可動させる必要がなくなり、構造的に簡素化することが可能である。
第２レンズ群Ｇ２は、第１レンズ群Ｇ１により形成される被写体（物体）の像を拡大する作用をなし、広角端状態から望遠端状態へ向かうに従い、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔を広げることにより拡大率を高めて、焦点距離を変化させている。
第３レンズ群Ｇ３は、第２レンズ群Ｇ２によって拡大された光束を収斂させる作用をなし、高性能化を達成するには、第３レンズ群Ｇ３を複数のレンズ成分で構成し、球面収差およびサインコンディション、ペッツバール和が良好に補正された状態にすることが望ましい。
第４レンズ群Ｇ４は、第３レンズ群Ｇ３によって収斂される光束をより収斂させる作用をなし、焦点距離を変化させる際（ズーミングの際）に第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔を積極的に変化させることで、焦点距離の変化に対する、像面の変動を抑えることができる。
このような複数のレンズ群を備えたズームレンズＺＬにおいて、複数のレンズ群のうち最も物体側に並ぶ第１レンズ群Ｇ１は、正の屈折力を有するとともに、光路を折り曲げる光路折り曲げ素子Ｐを有しており、広画角化と高性能化を達成するため、光路折り曲げ素子Ｐよりも物体側に複数のレンズ成分が配置されていることが好ましい。これにより、最も物体側の第１レンズ群Ｇ１に正の屈折力を持たせるとともに、光路折り曲げ素子Ｐよりも物体側に複数のレンズ成分を配置することで、構造的に簡素化でき、最小限の構成枚数で、第１レンズ群Ｇ１単独で発生するコマ収差を良好に補正することができる。
さらにこのとき、第１レンズ群Ｇ１における最も物体側の面から光路折り曲げ素子Ｐにおける最も物体側の面までの光軸上の距離をＬ１とし、光路折り曲げ素子Ｐの光軸上の距離をＬｐとしたとき、次の条件式（１）で表される条件を満足することが好ましい。
Ｌ１／Ｌｐ＜１．０ …（１）
条件式（１）の条件を満足することで、光路折り曲げ素子Ｐより物体側に複数のレンズ成分を配置してもレンズ全長を短くすることができ、ズームレンズＺＬの薄型化、小型化が可能になる。このようにして、広画角でありながら小型で高い結像性能を有するズームレンズＺＬおよび、これを備えた光学機器（デジタルスチルカメラＣＡＭ）を得ることが可能になる。
なお、条件式（１）は、第１レンズ群Ｇ１における最も物体側の面から光路折り曲げ素子Ｐにおける最も物体側の面までの光軸上の距離と、光路折り曲げ素子Ｐの光軸上の距離との適切な範囲を規定した条件式である。条件式（１）の条件を満たさない場合、光路折り曲げ素子Ｐより物体側でのレンズ全長が長くなってしまい、光学系の厚さが大きくなってしまう。結果として、カメラ本体Ｂの厚さにも影響してしまい、小型化、薄型化が図れなくなってしまう。なお、条件式（１）の上限値を０．９にすることがより好ましく、０．８５にすることがさらに好ましく、０．６５にすることがさらに好ましい。
また、光路折り曲げ素子Ｐよりも物体側の複数のレンズ成分は、２枚のレンズであることが好ましい。このようにすれば、小型で高性能なレンズを得ることができる。
また、更なる広画角化と小型化とをバランスさせるため、光路折り曲げ素子Ｐよりも物体側の複数のレンズ成分は、全体で負のパワーを持つように、全て負レンズであることが好ましい。このようにすれば、構造的に簡素化できるとともに、最小限の構成枚数で広画角化が可能になり、さらに、第１レンズ群Ｇ１単独で発生するコマ収差を良好に補正することができる。
また、光路折り曲げ素子Ｐはプリズムであり、光路折り曲げ素子Ｐ（プリズム）のｄ線における屈折率をｎｄｐとしたとき、次の条件式（２）で表される条件を満足することが好ましい。
ｎｄｐ＞１．８０ …（２）
条件式（２）は、光路折り曲げ素子Ｐ（プリズム）の適切な屈折率の範囲を規定した条件式である。条件式（２）の条件を満たさない場合、光路折り曲げ素子Ｐ（プリズム）の大きさが大きくなり、ズームレンズＺＬ全体が大きくなってしまい好ましくない。結果として、カメラ本体Ｂの厚さにも影響してしまい小型化が図れなくなってしまう。さらに、光路折り曲げ素子Ｐ（プリズム）単独で発生する像面湾曲および色収差が大きくなってしまい、良好に補正することが困難になってしまう。なお、条件式（２）の下限値を１．８２にすることがより好ましく、１．８３にすることがさらに好ましく、１．８８にすることがさらに好ましい。
また、前述のように、複数のレンズ群が４つのレンズ群から構成されることが好ましい。このようにすれば、ズームレンズＺＬを適切に小型化することが可能になる。
また、前述のように、複数のレンズ群が、光軸に沿って物体側から順に並んだ、前述の第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第４レンズ群とから構成されることが好ましい。このようにすれば、ズームレンズＺＬをより適切に小型化することが可能になる。
また、広角端における画角が７５度以上であることが好ましく、このような広い画角を有するズームレンズにおいて、特に高い効果を得ることができる。
また、本実施形態において、高変倍ズームレンズで発生しがちな手ブレ等に起因する像ブレによる撮影の失敗を防ぐために、レンズ系のブレを検出するブレ検出系と駆動手段とをレンズ系に組み合わせ、レンズ系を構成するレンズ群のうちいずれか１つのレンズ群の全体または一部をシフトレンズ群として偏心させてもよい。ブレ検出系により検出されたレンズ系のブレに起因する像ブレ（像面位置の変動）を補正するように、駆動手段によりシフトレンズ群を駆動して像をシフトさせることで、像ブレを補正することが可能である。上述のように、本実施形態のズームレンズＺＬは、いわゆる防振光学系として機能させることが可能である。
以下、本願発明の各実施例を添付図面に基づいて説明する。各実施例に係るズームレンズＺＬは、前述したように、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを有して構成される。また、第４レンズ群Ｇ４と像面Ｉとの間には、ローパスフィルタや赤外カットフィルタ等から構成されるフィルタ群ＦＬが配設される。
また、図２に示すように、広角端から望遠端へのズーミングの際、第２レンズ群Ｇ２および第４レンズ群Ｇ４が光軸に沿って移動し、第１レンズ群Ｇ１および第３レンズ群Ｇ３が像面Ｉに対して固定されるようになっている。このとき、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が減少し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔が減少する。なお、図２は、本発明の各実施例にかかるズームレンズの屈折力配分および、広角端状態（Ｗ）から望遠端状態（Ｔ）への焦点距離状態の変化（ズーミング）における各レンズ群の移動の様子を示す図である。
以下に、表１〜表３を示すが、これらは第１〜第３実施例における諸元の値をそれぞれ掲げた表である。各表において、ｆは焦点距離を、Ｆ．ＮＯはＦナンバーを、２ωは画角を、Ｂｆはバックフォーカスをそれぞれ表している。さらに、面番号は光線の進行する方向に沿った物体側からのレンズ面の順序を、屈折率およびアッベ数はそれぞれｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する値を示している。ここで、以下の全ての諸元値において掲載されている焦点距離ｆ、曲率半径、面間隔、その他長さの単位は一般に「ｍｍ」が使われるが、光学系は、比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。なお、曲率半径「0.0000」は平面を示し、空気の屈折率である「1.00000」の記載は省略してある。
また、各表中において＊印が付される非球面は、光軸に垂直な方向の高さをｙとし、高さｙにおける各非球面の頂点の接平面から各非球面までの光軸に沿った距離（サグ量）をＳ（ｙ）、基準球面の曲率半径（近軸曲率半径）をｒ、円錐定数をΚ、ｎ次（ｎ＝４，６，８，１０）の非球面係数をＣnとしたとき、次の条件式（３）で表される。なお、各実施例において、２次の非球面係数Ｃ2は０であり、記載を省略している。
Ｓ（ｙ）＝（ｙ２／ｒ）／｛１＋（１−Κ×ｙ２／ｒ２）１／２｝
＋Ｃ4×ｙ４＋Ｃ6×ｙ６＋Ｃ8×ｙ８＋Ｃ10×ｙ１０ …（３）
＋Ｃ4×ｙ４＋Ｃ6×ｙ６＋Ｃ8×ｙ８＋Ｃ10×ｙ１０ …（３）
また、各表において、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との軸上空気間隔をｄ８とし、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との軸上空気間隔をｄ１３とし、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との軸上空気間隔をｄ１９とし、第４レンズ群Ｇ４とフィルタ群ＦＬとの軸上空気間隔をｄ２４とする。これらの軸上空気間隔（ｄ８，ｄ１３，ｄ１９，ｄ２４）は、ズーミングに際して変化する。
（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例について図３〜図６および表１を用いて説明する。図３は、第１実施例に係るズームレンズの構成を示す図である。図３のズームレンズＺＬにおいて、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた第１の負メニスカスレンズＬ１１と、物体側に凸面を向けた第２の負メニスカスレンズＬ１２と、光路を約９０度折り曲げることを目的とした直角プリズム等の光路折り曲げ素子Ｐと、物体側に非球面を備えた両凸形状の正レンズＬ１３とから構成される。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に並んだ、像側に非球面を備えた両凹形状の負レンズＬ２１と、両凹形状の負レンズおよび像側に凹面を向けた正メニスカスレンズの貼り合わせからなる負の接合レンズＬ２２とから構成される。
以下、本発明の第１実施例について図３〜図６および表１を用いて説明する。図３は、第１実施例に係るズームレンズの構成を示す図である。図３のズームレンズＺＬにおいて、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた第１の負メニスカスレンズＬ１１と、物体側に凸面を向けた第２の負メニスカスレンズＬ１２と、光路を約９０度折り曲げることを目的とした直角プリズム等の光路折り曲げ素子Ｐと、物体側に非球面を備えた両凸形状の正レンズＬ１３とから構成される。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に並んだ、像側に非球面を備えた両凹形状の負レンズＬ２１と、両凹形状の負レンズおよび像側に凹面を向けた正メニスカスレンズの貼り合わせからなる負の接合レンズＬ２２とから構成される。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に並んだ、物体側に非球面を備えた両凸形状の正レンズＬ３１と、両凸形状の正レンズおよび両凹形状の負レンズの貼り合わせからなる負の接合レンズＬ３２とから構成される。第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に並んだ、像側に非球面を備えた両凸形状の正レンズＬ４１と、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズおよび物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの貼り合わせからなる負の接合レンズＬ４２とから構成される。そして、第４レンズ群Ｇ４と像面Ｉとの間には、前述のフィルタ群ＦＬが配設される。
なお、像面Ｉは、不図示の撮像素子上に形成され、当該撮像素子はＣＣＤやＣＭＯＳ等から構成されている（以降の実施例についても同様である）。また、開口絞りＳは、第３レンズ群Ｇ３の最も物体側に配設され、広角端から望遠端へのズーミングの際、像面Ｉに対して固定されるようになっている。なお、図３において、光路折り曲げ素子Ｐを展開した状態で示している。
下の表１に、第１実施例における各諸元を示す。なお、表１における面番号１〜２８は、図３における面１〜２８と対応している。また、第１実施例において、第７面、第１０面、第１５面、および第２１面の各レンズ面は非球面形状に形成されている。
（表１）
［全体諸元］
広角端 中間焦点距離 望遠端
ｆ＝4.76 〜 10.90 〜 16.83
Ｆ．ＮＯ＝3.61 〜 4.48 〜 5.31
２ω＝80.07 〜 37.31 〜 24.49
［レンズ諸元］
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
１ 18.6003 0.80 1.94594 17.98
２ 9.1299 1.95
３ 20.0061 0.80 1.94594 17.98
４ 12.2378 1.95
５ 0.0000 10.00 1.83400 37.16
６ 0.0000 0.30
７* 17.6318 2.59 1.77377 47.17
８ −17.0143 （ｄ８）
９ −95.1601 0.80 1.85135 40.10
１０* 9.6243 1.05
１１ −18.7968 0.80 1.81600 46.62
１２ 7.0462 1.31 1.94594 17.98
１３ 49.4372 （ｄ１３）
１４ 0.0000 0.50 （開口絞りＳ）
１５* 5.7357 1.66 1.58913 61.25
１６ −13.8410 0.20
１７ 27.9825 1.85 1.65160 58.55
１８ −4.2034 0.80 1.83481 42.71
１９ 7.6543 （ｄ１９）
２０ 11.0138 2.15 1.60602 57.44
２１* −11.6568 0.20
２２ 6.7719 2.05 1.49700 81.54
２３ 43.7568 0.80 1.92286 20.88
２４ 6.2063 （ｄ２４）
２５ 0.0000 0.55 1.54437 70.51
２６ 0.0000 0.40
２７ 0.0000 0.50 1.51633 64.14
２８ 0.0000 （Ｂｆ）
［非球面データ］
面番号 Κ Ｃ4 Ｃ6 Ｃ8 Ｃ10
７ −3.5829 +3.1195×10-5 -6.5188×10-7 +8.6095×10-10 +4.2745×10-11
１０ −9.0000 +1.3893×10-3 -3.2887×10-5 -2.9925×10-7 +1.1579×10-7
１５ ＋0.1967 +5.0256×10-5 +6.1634×10-6 +2.2998×10-6 -1.2189×10-7
２１ ＋0.6898 +3.7981×10-4 +7.2724×10-6 -9.6564×10-8 -5.0538×10-9
［可変間隔］
広角端 中間焦点距離 望遠端
ｆ 4.7600 10.8950 16.8300
ｄ８ 1.2203 6.3686 8.2935
ｄ１３ 8.1217 2.9734 1.0485
ｄ１９ 6.7033 3.1869 1.1000
ｄ２４ 5.8354 9.3517 11.4386
Ｂｆ 0.6000 0.6000 0.6000
［条件対応値］
Ｌ１＝5.50
Ｌｐ＝10.00
ｎｄｐ＝1.83400
条件式（１）Ｌ１／Ｌｐ＝0.550
条件式（２）ｎｄｐ＝1.83400
［全体諸元］
広角端 中間焦点距離 望遠端
ｆ＝4.76 〜 10.90 〜 16.83
Ｆ．ＮＯ＝3.61 〜 4.48 〜 5.31
２ω＝80.07 〜 37.31 〜 24.49
［レンズ諸元］
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
１ 18.6003 0.80 1.94594 17.98
２ 9.1299 1.95
３ 20.0061 0.80 1.94594 17.98
４ 12.2378 1.95
５ 0.0000 10.00 1.83400 37.16
６ 0.0000 0.30
７* 17.6318 2.59 1.77377 47.17
８ −17.0143 （ｄ８）
９ −95.1601 0.80 1.85135 40.10
１０* 9.6243 1.05
１１ −18.7968 0.80 1.81600 46.62
１２ 7.0462 1.31 1.94594 17.98
１３ 49.4372 （ｄ１３）
１４ 0.0000 0.50 （開口絞りＳ）
１５* 5.7357 1.66 1.58913 61.25
１６ −13.8410 0.20
１７ 27.9825 1.85 1.65160 58.55
１８ −4.2034 0.80 1.83481 42.71
１９ 7.6543 （ｄ１９）
２０ 11.0138 2.15 1.60602 57.44
２１* −11.6568 0.20
２２ 6.7719 2.05 1.49700 81.54
２３ 43.7568 0.80 1.92286 20.88
２４ 6.2063 （ｄ２４）
２５ 0.0000 0.55 1.54437 70.51
２６ 0.0000 0.40
２７ 0.0000 0.50 1.51633 64.14
２８ 0.0000 （Ｂｆ）
［非球面データ］
面番号 Κ Ｃ4 Ｃ6 Ｃ8 Ｃ10
７ −3.5829 +3.1195×10-5 -6.5188×10-7 +8.6095×10-10 +4.2745×10-11
１０ −9.0000 +1.3893×10-3 -3.2887×10-5 -2.9925×10-7 +1.1579×10-7
１５ ＋0.1967 +5.0256×10-5 +6.1634×10-6 +2.2998×10-6 -1.2189×10-7
２１ ＋0.6898 +3.7981×10-4 +7.2724×10-6 -9.6564×10-8 -5.0538×10-9
［可変間隔］
広角端 中間焦点距離 望遠端
ｆ 4.7600 10.8950 16.8300
ｄ８ 1.2203 6.3686 8.2935
ｄ１３ 8.1217 2.9734 1.0485
ｄ１９ 6.7033 3.1869 1.1000
ｄ２４ 5.8354 9.3517 11.4386
Ｂｆ 0.6000 0.6000 0.6000
［条件対応値］
Ｌ１＝5.50
Ｌｐ＝10.00
ｎｄｐ＝1.83400
条件式（１）Ｌ１／Ｌｐ＝0.550
条件式（２）ｎｄｐ＝1.83400
このように本実施例では、上記条件式（１）〜（２）が全て満たされていることが分かる。また、広角端状態での画角が８０度より大きいことも分かる。
図４〜図６は、ｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する第１実施例の諸収差図である。すなわち、図４は広角端状態（ｆ＝４．７６ｍｍ）における無限遠合焦状態での諸収差図であり、図５は中間焦点距離状態（ｆ＝１０．９０ｍｍ）における無限遠合焦状態での諸収差図であり、図６は望遠端状態（ｆ＝１６．８３ｍｍ）における無限遠合焦状態での諸収差図である。
各収差図において、ＦＮＯはＦナンバーを、Ａは各像高に対する半画角をそれぞれ示している。また、非点収差を示す収差図において実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示している。さらに、球面収差を示す収差図において、実線は球面収差を示し、破線はサインコンディション（正弦条件）を示している。以上、収差図の説明は他の実施例においても同様である。そして、各収差図から明らかなように、第１実施例では、広角端状態から望遠端状態までの各焦点距離状態において諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有することがわかる。
（第２実施例）
以下、本発明の第２実施例について図７〜図１０および表２を用いて説明する。図７は、第２実施例に係るズームレンズの構成を示す図である。なお、第２実施例のズームレンズは、第２レンズ群および開口絞りの構成を除いて第１実施例のズームレンズと同様の構成であり、各部に第１実施例の場合と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。なお、第２実施例の第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けるとともに像側に非球面を備えた負メニスカスレンズＬ２１と、両凹形状の負レンズおよび像側に凹面を向けた正メニスカスレンズの貼り合わせからなる負の接合レンズＬ２２とから構成される。また、第２実施例の開口絞りＳは、第３レンズ群Ｇ３中に配置され、広角端から望遠端へのズーミングの際、像面Ｉに対して固定されるようになっている。
以下、本発明の第２実施例について図７〜図１０および表２を用いて説明する。図７は、第２実施例に係るズームレンズの構成を示す図である。なお、第２実施例のズームレンズは、第２レンズ群および開口絞りの構成を除いて第１実施例のズームレンズと同様の構成であり、各部に第１実施例の場合と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。なお、第２実施例の第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けるとともに像側に非球面を備えた負メニスカスレンズＬ２１と、両凹形状の負レンズおよび像側に凹面を向けた正メニスカスレンズの貼り合わせからなる負の接合レンズＬ２２とから構成される。また、第２実施例の開口絞りＳは、第３レンズ群Ｇ３中に配置され、広角端から望遠端へのズーミングの際、像面Ｉに対して固定されるようになっている。
下の表２に、第２実施例における各諸元を示す。なお、表２における面番号１〜２８は、図１０における面１〜２８と対応している。また、第２実施例において、第７面、第１０面、第１４面、および第２１面の各レンズ面は非球面形状に形成されている。
（表２）
［全体諸元］
広角端 中間焦点距離 望遠端
ｆ＝4.76 〜 10.90 〜 13.60
Ｆ．ＮＯ＝3.35 〜 4.42 〜 4.94
２ω＝80.12 〜 37.27 〜 30.07
［レンズ諸元］
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
１ 20.0659 0.80 1.94594 17.98
２ 9.4663 1.74
３ 19.9098 0.80 1.94594 17.98
４ 11.8056 1.95
５ 0.0000 10.00 1.88300 40.76
６ 0.0000 0.30
７* 16.0291 2.57 1.77377 47.17
８ −17.9853 （ｄ８）
９ 61.2821 0.80 1.85135 40.10
１０* 8.0895 1.27
１１ −11.8561 0.80 1.81600 46.62
１２ 8.4147 1.31 1.94594 17.98
１３ 737.0197 （ｄ１３）
１４* 6.1454 1.49 1.58913 61.25
１５ −27.6421 0.50
１６ 0.0000 0.50 （開口絞りＳ）
１７ 14.0938 1.85 1.65160 58.55
１８ −4.0061 0.80 1.83481 42.71
１９ 8.7909 （ｄ１９）
２０ 10.9036 2.12 1.60602 57.44
２１* −10.6070 0.20
２２ 5.5336 2.05 1.49700 81.54
２３ 34.8603 0.80 1.92286 20.88
２４ 5.2528 （ｄ２４）
２５ 0.0000 0.55 1.54437 70.51
２６ 0.0000 0.40
２７ 0.0000 0.50 1.51633 64.14
２８ 0.0000 （Ｂｆ）
［非球面データ］
面番号 Κ Ｃ4 Ｃ6 Ｃ8 Ｃ10
７ −4.0230 +7.0504×10-5 -1.2539×10-6 +1.4715×10-8 -1.3631×10-10
１０ −9.0000 +2.2831×10-3 -1.0263×10-4 +4.6258×10-6 -1.9824×10-8
１４ ＋0.3051 +1.1920×10-4 +1.9083×10-5 +5.5497×10-7 +4.4974×10-9
２１ ＋3.0851 +7.3914×10-4 +4.7542×10-6 +7.2955×10-7 -3.1537×10-8
［可変間隔］
広角端 中間焦点距離 望遠端
ｆ 4.7600 10.8950 13.6000
ｄ８ 1.2138 5.8763 6.7098
ｄ１３ 6.5469 1.8835 1.0500
ｄ１９ 5.7301 2.2438 1.1000
ｄ２４ 4.8182 8.3044 9.4483
Ｂｆ 0.5998 0.5998 0.5998
［条件対応値］
Ｌ１＝5.29
Ｌｐ＝10.00
ｎｄｐ＝1.88300
条件式（１）Ｌ１／Ｌｐ＝0.529
条件式（２）ｎｄｐ＝1.88300
［全体諸元］
広角端 中間焦点距離 望遠端
ｆ＝4.76 〜 10.90 〜 13.60
Ｆ．ＮＯ＝3.35 〜 4.42 〜 4.94
２ω＝80.12 〜 37.27 〜 30.07
［レンズ諸元］
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
１ 20.0659 0.80 1.94594 17.98
２ 9.4663 1.74
３ 19.9098 0.80 1.94594 17.98
４ 11.8056 1.95
５ 0.0000 10.00 1.88300 40.76
６ 0.0000 0.30
７* 16.0291 2.57 1.77377 47.17
８ −17.9853 （ｄ８）
９ 61.2821 0.80 1.85135 40.10
１０* 8.0895 1.27
１１ −11.8561 0.80 1.81600 46.62
１２ 8.4147 1.31 1.94594 17.98
１３ 737.0197 （ｄ１３）
１４* 6.1454 1.49 1.58913 61.25
１５ −27.6421 0.50
１６ 0.0000 0.50 （開口絞りＳ）
１７ 14.0938 1.85 1.65160 58.55
１８ −4.0061 0.80 1.83481 42.71
１９ 8.7909 （ｄ１９）
２０ 10.9036 2.12 1.60602 57.44
２１* −10.6070 0.20
２２ 5.5336 2.05 1.49700 81.54
２３ 34.8603 0.80 1.92286 20.88
２４ 5.2528 （ｄ２４）
２５ 0.0000 0.55 1.54437 70.51
２６ 0.0000 0.40
２７ 0.0000 0.50 1.51633 64.14
２８ 0.0000 （Ｂｆ）
［非球面データ］
面番号 Κ Ｃ4 Ｃ6 Ｃ8 Ｃ10
７ −4.0230 +7.0504×10-5 -1.2539×10-6 +1.4715×10-8 -1.3631×10-10
１０ −9.0000 +2.2831×10-3 -1.0263×10-4 +4.6258×10-6 -1.9824×10-8
１４ ＋0.3051 +1.1920×10-4 +1.9083×10-5 +5.5497×10-7 +4.4974×10-9
２１ ＋3.0851 +7.3914×10-4 +4.7542×10-6 +7.2955×10-7 -3.1537×10-8
［可変間隔］
広角端 中間焦点距離 望遠端
ｆ 4.7600 10.8950 13.6000
ｄ８ 1.2138 5.8763 6.7098
ｄ１３ 6.5469 1.8835 1.0500
ｄ１９ 5.7301 2.2438 1.1000
ｄ２４ 4.8182 8.3044 9.4483
Ｂｆ 0.5998 0.5998 0.5998
［条件対応値］
Ｌ１＝5.29
Ｌｐ＝10.00
ｎｄｐ＝1.88300
条件式（１）Ｌ１／Ｌｐ＝0.529
条件式（２）ｎｄｐ＝1.88300
このように本実施例では、上記条件式（１）〜（２）が全て満たされていることが分かる。また、広角端状態での画角が８０度より大きいことも分かる。
図８〜図１０は、ｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する第２実施例の諸収差図である。すなわち、図８は広角端状態（ｆ＝４．７６ｍｍ）における無限遠合焦状態での諸収差図であり、図９は中間焦点距離状態（ｆ＝１０．９０ｍｍ）における無限遠合焦状態での諸収差図であり、図１０は望遠端状態（ｆ＝１３．６０ｍｍ）における無限遠合焦状態での諸収差図である。そして、各収差図から明らかなように、第２実施例では、広角端状態から望遠端状態までの各焦点距離状態において諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有することがわかる。
（第３実施例）
以下、本発明の第３実施例について図１１〜図１４および表３を用いて説明する。図１１は、第３実施例に係るズームレンズの構成を示す図である。なお、第３実施例のズームレンズは、第２レンズ群および開口絞りの構成を除いて第１実施例のズームレンズと同様の構成であり、各部に第１実施例の場合と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
以下、本発明の第３実施例について図１１〜図１４および表３を用いて説明する。図１１は、第３実施例に係るズームレンズの構成を示す図である。なお、第３実施例のズームレンズは、第２レンズ群および開口絞りの構成を除いて第１実施例のズームレンズと同様の構成であり、各部に第１実施例の場合と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
なお、第２実施例の第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に並んだ、像側に非球面を備えた両凹形状の負レンズＬ２１と、両凹形状の負レンズおよび両凸形状の正レンズの貼り合わせからなる負の接合レンズＬ２２とから構成される。第３実施例の第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に並んだ、像側に非球面を備えた両凸形状の正レンズＬ４１と、両凸形状の正レンズおよび両凹形状の負レンズの貼り合わせからなる負の接合レンズＬ４２とから構成される。第３実施例の開口絞りＳは、第３レンズ群Ｇ３中に配置され、広角端から望遠端へのズーミングの際、像面Ｉに対して固定されるようになっている。
下の表３に、第３実施例における各諸元を示す。なお、表３における面番号１〜２８は、図１１における面１〜２８と対応している。また、第３実施例において、第７面、第１０面、第１４面、および第２１面の各レンズ面は非球面形状に形成されている。
（表３）
［全体諸元］
広角端 中間焦点距離 望遠端
ｆ＝4.76 〜 10.83 〜 19.20
Ｆ．ＮＯ＝3.47 〜 4.34 〜 5.75
２ω＝80.19 〜 37.31 〜 21.54
［レンズ諸元］
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
１ 17.2732 0.80 1.94594 17.98
２ 8.3539 2.29
３ 22.2424 0.80 2.00069 25.46
４ 14.8265 1.60
５ 0.0000 8.80 1.88300 40.76
６ 0.0000 0.30
７* 19.9314 2.56 1.76802 49.24
８ −16.2242 （ｄ８）
９ −21.2094 0.80 1.85135 40.10
１０* 9.8366 1.00
１１ −34.3738 0.80 1.83481 42.71
１２ 7.9969 1.47 1.94594 17.98
１３ −1158.0055 （ｄ１３）
１４* 6.6673 1.51 1.59201 67.05
１５ −28.2642 0.50
１６ 0.0000 0.50 （開口絞りＳ）
１７ 11.6221 1.85 1.64000 60.08
１８ −4.6955 0.80 1.88300 40.76
１９ 8.8567 （ｄ１９）
２０ 9.5123 2.50 1.59201 67.05
２１* −12.9644 0.20
２２ 7.1445 2.15 1.49700 81.54
２３ −85.6130 0.80 1.79504 28.54
２４ 5.8608 （ｄ２４）
２５ 0.0000 0.60 1.54437 70.51
２６ 0.0000 0.40
２７ 0.0000 0.50 1.51633 64.14
２８ 0.0000 （Ｂｆ）
［非球面データ］
面番号 Κ Ｃ4 Ｃ6 Ｃ8 Ｃ10
７ −7.6332 +8.1356×10-5 -1.1855×10-6 +1.0910×10-8 -6.9554×10-11
１０ −9.0000 +1.1174×10-3 -4.2945×10-5 +1.3369×10-6 -3.3511×10-9
１４ ＋0.4936 +1.6354×10-4 +5.3401×10-6 +9.8630×10-7 -2.7231×10-8
２１ ＋2.0477 +5.2136×10-4 +6.2688×10-7 +2.6776×10-7 -1.2539×10-8
［可変間隔］
広角端 中間焦点距離 望遠端
ｆ 4.7600 10.8344 19.2000
ｄ８ 1.2308 7.1168 9.5209
ｄ１３ 9.3400 3.4541 1.0500
ｄ１９ 8.5106 4.5925 1.1000
ｄ２４ 5.2744 9.1924 12.6849
Ｂｆ 0.5999 0.6000 0.6000
［条件対応値］
Ｌ１＝5.49
Ｌｐ＝8.80
ｎｄｐ＝1.88300
条件式（１）Ｌ１／Ｌｐ＝0.625
条件式（２）ｎｄｐ＝1.88300
［全体諸元］
広角端 中間焦点距離 望遠端
ｆ＝4.76 〜 10.83 〜 19.20
Ｆ．ＮＯ＝3.47 〜 4.34 〜 5.75
２ω＝80.19 〜 37.31 〜 21.54
［レンズ諸元］
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
１ 17.2732 0.80 1.94594 17.98
２ 8.3539 2.29
３ 22.2424 0.80 2.00069 25.46
４ 14.8265 1.60
５ 0.0000 8.80 1.88300 40.76
６ 0.0000 0.30
７* 19.9314 2.56 1.76802 49.24
８ −16.2242 （ｄ８）
９ −21.2094 0.80 1.85135 40.10
１０* 9.8366 1.00
１１ −34.3738 0.80 1.83481 42.71
１２ 7.9969 1.47 1.94594 17.98
１３ −1158.0055 （ｄ１３）
１４* 6.6673 1.51 1.59201 67.05
１５ −28.2642 0.50
１６ 0.0000 0.50 （開口絞りＳ）
１７ 11.6221 1.85 1.64000 60.08
１８ −4.6955 0.80 1.88300 40.76
１９ 8.8567 （ｄ１９）
２０ 9.5123 2.50 1.59201 67.05
２１* −12.9644 0.20
２２ 7.1445 2.15 1.49700 81.54
２３ −85.6130 0.80 1.79504 28.54
２４ 5.8608 （ｄ２４）
２５ 0.0000 0.60 1.54437 70.51
２６ 0.0000 0.40
２７ 0.0000 0.50 1.51633 64.14
２８ 0.0000 （Ｂｆ）
［非球面データ］
面番号 Κ Ｃ4 Ｃ6 Ｃ8 Ｃ10
７ −7.6332 +8.1356×10-5 -1.1855×10-6 +1.0910×10-8 -6.9554×10-11
１０ −9.0000 +1.1174×10-3 -4.2945×10-5 +1.3369×10-6 -3.3511×10-9
１４ ＋0.4936 +1.6354×10-4 +5.3401×10-6 +9.8630×10-7 -2.7231×10-8
２１ ＋2.0477 +5.2136×10-4 +6.2688×10-7 +2.6776×10-7 -1.2539×10-8
［可変間隔］
広角端 中間焦点距離 望遠端
ｆ 4.7600 10.8344 19.2000
ｄ８ 1.2308 7.1168 9.5209
ｄ１３ 9.3400 3.4541 1.0500
ｄ１９ 8.5106 4.5925 1.1000
ｄ２４ 5.2744 9.1924 12.6849
Ｂｆ 0.5999 0.6000 0.6000
［条件対応値］
Ｌ１＝5.49
Ｌｐ＝8.80
ｎｄｐ＝1.88300
条件式（１）Ｌ１／Ｌｐ＝0.625
条件式（２）ｎｄｐ＝1.88300
このように本実施例では、上記条件式（１）〜（２）が全て満たされていることが分かる。また、広角端状態での画角が８０度より大きいことも分かる。
図１２〜図１４は、ｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する第３実施例の諸収差図である。すなわち、図１２は広角端状態（ｆ＝４．７６ｍｍ）における無限遠合焦状態での諸収差図であり、図１３は中間焦点距離状態（ｆ＝１０．８３ｍｍ）における無限遠合焦状態での諸収差図であり、図１４は望遠端状態（ｆ＝１９．２０ｍｍ）における無限遠合焦状態での諸収差図である。そして、各収差図から明らかなように、第３実施例では、広角端状態から望遠端状態までの各焦点距離状態において諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有することがわかる。
なお、上述の実施形態において、以下に記載の内容は、光学性能を損なわない範囲で適宜採用可能である。
上述の各実施例において、ズームレンズとして４群構成を示したが、第１レンズ群が正の屈折力を有するのであれば、３群、５群等の他の群構成にも適用可能である。５群構成の場合、物体側から順に、正・負・正・正・正の群構成や、正・負・正・負・正の群構成が挙げられる。
また、単独または複数のレンズ群、または部分レンズ群を光軸方向に移動させて、無限遠物体から近距離物体への合焦を行う合焦レンズ群としてもよい。この合焦レンズ群は、オートフォーカスにも適用することができ、オートフォーカス用の（超音波モーター等による）モーター駆動にも適している。特に、第２または第４レンズ群を合焦レンズ群とするのが好ましい。
また、レンズ群または部分レンズ群を光軸に垂直な方向に振動させて、手ブレによって生じる像ブレを補正する防振レンズ群としてもよい。特に、第２または第３レンズ群を防振レンズ群とするのが好ましい。
また、各レンズ面を非球面としても構わない。このとき、研削加工による非球面、ガラスを型で非球面形状に形成したガラスモールド非球面、ガラスの表面に樹脂を非球面形状に形成した複合型非球面のいずれの非球面でも構わない。
また、開口絞りは、第３レンズ群近傍または、第３レンズ群内に配設されるのが好ましいが、開口絞りとしての部材を設けずに、レンズの枠でその役割を代用してもよい。
また、各レンズ面には、広い波長域で高い透過率を有する反射防止膜が施され、フレアやゴーストを軽減し高コントラストである高い光学性能を達成できる。
なお、本発明を分かりやすく説明するために実施形態の構成要件を付して説明したが、本発明がこれに限定されないことは言うまでもない。
ＣＡＭ デジタルスチルカメラ（光学機器）
ＺＬ ズームレンズ
Ｇ１ 第１レンズ群 Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群 Ｇ４ 第４レンズ群
Ｌ１１ 第１の負メニスカスレンズ Ｌ１２ 第２の負メニスカスレンズ
Ｐ 光路折り曲げ素子 Ｉ 像面
ＺＬ ズームレンズ
Ｇ１ 第１レンズ群 Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群 Ｇ４ 第４レンズ群
Ｌ１１ 第１の負メニスカスレンズ Ｌ１２ 第２の負メニスカスレンズ
Ｐ 光路折り曲げ素子 Ｉ 像面
Claims (5)
- 光軸に沿って物体側から順に並んだ、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、正の屈折力を有する第４レンズ群とにより、実質的に４個のレンズ群で構成されたズームレンズにおいて、
広角端から望遠端へのズーミングの際、前記第２レンズ群および前記第４レンズ群が光軸に沿って移動し、前記第１レンズ群および前記第３レンズ群が像面に対して固定され、
広角端における画角が７５度以上であり、
前記第１レンズ群は、光路を折り曲げる光路折り曲げ素子および、前記光路折り曲げ素子よりも物体側に配置された複数のレンズを有して構成されており、
前記複数のレンズが全て負レンズであり、
前記第１レンズ群における最も物体側の面から前記光路折り曲げ素子における最も物体側の面までの光軸上の距離をＬ１とし、前記光路折り曲げ素子の光軸上の距離をＬｐとしたとき、次式
Ｌ１／Ｌｐ＜１．０
の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 前記複数のレンズが２枚のレンズであることを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
- 前記光路折り曲げ素子はプリズムであり、
前記プリズムのｄ線における屈折率をｎｄｐとしたとき、次式
ｎｄｐ＞１．８０
の条件を満足することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のズームレンズ。 - 物体の像を所定の面上に結像させるズームレンズを備えた光学機器において、
前記ズームレンズが請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のズームレンズであることを特徴とする光学機器。 - 光軸に沿って物体側から順に並んだ、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、正の屈折力を有する第４レンズ群とにより、実質的に４個のレンズ群で構成されたズームレンズを用いて、前記物体の像を所定の面上に結像させる結像方法であって、
広角端から望遠端へのズーミングの際、前記第２レンズ群および前記第４レンズ群を光軸に沿って移動させ、前記第１レンズ群および前記第３レンズ群を像面に対して固定し、
広角端における画角を７５度以上にし、
前記第１レンズ群に、光路を折り曲げる光路折り曲げ素子を設けるとともに、前記光路折り曲げ素子よりも物体側に複数のレンズを配置し、
前記複数のレンズを全て負レンズにし、
前記第１レンズ群における最も物体側の面から前記光路折り曲げ素子における最も物体側の面までの光軸上の距離をＬ１とし、前記光路折り曲げ素子の光軸上の距離をＬｐとしたとき、次式
Ｌ１／Ｌｐ＜１．０
の条件を満足することを特徴とする結像方法。
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