JP5202076B2

JP5202076B2 - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置

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Publication number: JP5202076B2
Application number: JP2008100135A
Authority: JP
Inventors: 浩猿渡
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2008-04-08
Filing date: 2008-04-08
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2028-04-08
Also published as: JP2009251343A; US20090251797A1; CN101556371A; CN101556371B; US7864444B2

Description

本発明はズームレンズ及びそれを有する撮像装置に関し、例えばビデオカメラや電子スチルカメラ、ＴＶカメラ（放送用カメラ）、銀塩写真用のカメラ等に好適なものである。

近年、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、放送用カメラ、そして銀塩フィルムを用いたカメラ等の撮像装置は高機能化され、又装置全体が小型化されている。そしてそれに用いる撮影光学系としてレンズ全長が短く、コンパクトでしかも高解像力のズームレンズであることが要求されている。

これらの要求に応えるズームレンズとして、物体側の第１レンズ群以外のレンズ群を移動させてフォーカスを行う、所謂リヤーフォーカス式のズームレンズが知られている。

一般にリヤーフォーカス式のズームレンズは第１レンズ群を移動させてフォーカスを行うズームレンズに比べて第１レンズ群の有効径が小さくなり、レンズ系全体の小型化が容易になる。また近接撮影、特に極至近撮影が容易となり、さらに小型軽量のレンズ群を移動させているので、レンズ群の駆動力が小さくて済み迅速な焦点合わせが出来る等の特徴がある。

リヤーフォーカス式の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、正の屈折力の第４レンズ群の４つのレンズ群を有する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１つとして、第２レンズ群を移動させて変倍を行い、第４レンズ群を移動させて変倍に伴なう像面変動の補正とフォーカスを行う４群ズームレンズが知られている。

一般にカメラの非使用時（非撮影時）に収納性を高めるには各レンズ群を沈胴させるのが効果的である。しかしながら第２レンズ群が殆どの変倍機能を有する上記のズームタイプの４群ズームレンズでは第１レンズ群、第２レンズ群の偏心に対する敏感度が大きすぎて沈胴構造には適さない。

これに対して、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、正の屈折力の第４レンズ群の４つのレンズ群より成る沈胴構造に適したズームレンズが知られている（特許文献１〜４）。

特許文献１のズームレンズは、第１レンズ群を単レンズで構成すると共に、各レンズ群の間隔を変化させてズーミングを行い、第４レンズ群を移動させフォーカスを行っている。これにより全体を簡素化して沈胴構造にも適したズーム比３程度のズームレンズを開示している。

又、特許文献２のズームレンズは、各レンズ群を移動させてズーミングを行うズーム比５程度のズームレンズを開示している。

特許文献３、４のズームレンズは、各レンズ群を移動させてズーミングを行うズーム比１０以上のズームレンズを開示している。

一方、ズームレンズを構成する一部のレンズ群を光軸と垂直方向に変位させてズームレンズが振動したときに生ずる画像ぶれを補正したズームレンズが知られている（特許文献５）。

特許文献５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レンズ群の４つのレンズ群を有する４群ズームレンズを開示している。

そして、第３レンズ群全体を光軸と垂直方向に振動させて像ブレを補正し、静止画像を得るズームレンズを開示している。
特開平１０−６２６８７号公報特許２００３−３１５６７６号公報特許２００６−１７１６５５号公報特開２００６−１３３６３２号公報特開平７−１９９１２４号公報

一般にズームレンズを小型化するためには、ズームレンズを構成する各レンズ群の屈折力を強めつつ、レンズ枚数を削減すれば良い。しかしながら、このようにしたズームレンズは、各面の屈折力の増加に伴いレンズ肉厚が増してしまい、レンズ系全体の短縮効果が不十分になると同時に諸収差の補正が困難になってくる。

またカメラの非使用時に各レンズ群を沈胴して収納しようとするとメカ構造的にどうしてもレンズ及びレンズ群の倒れなどの誤差が大きくなってくる。このときレンズ及びレンズ群の敏感度が大きすぎると光学性能の劣化やズーミング時の像ゆれが生じてしまう。このためズームレンズにおいては、レンズやレンズ群の敏感度はなるべく小さくするのが望ましい。

特許文献１で示されたズームレンズは比較的、第１レンズ群や第２レンズ群の敏感度が小さくなるので沈胴構造には適している。しかしながら第１レンズ群がズーミング時に固定であるので広角端におけるレンズ全長の短縮化や前玉径の小型化が難しい。

特許文献２では、第３レンズ群による変倍の負担を適切に定める事により、ズーム比５倍程度のズームレンズを得ている。特許文献２において、より高倍率化を実現するためには、第２レンズ群との変倍の分担を適切にすることが必要になる。

特許文献３で示されたズームレンズは、第１レンズ群の焦点距離を適切に設定することで、全系の小型化と諸収差の補正をバランス良く行っている。しかしながら第１レンズ群のズーミングにおける移動量が大きいため、沈胴長の短縮のためには、より多段の鏡筒構造を必要とする。

特許文献４で示されたズームレンズは、ズーミング時の第２レンズ群の横倍率の変化を１５以下となるようにしており、この結果、高倍率化を実現することが難しい。

特許文献３や４で示されたレンズ構成により、より高倍率化を実現するためには、第４レンズ群の変倍負担を大きくする事が必要である。ところが望遠端において第４レンズ群の結像倍率を大きくすると、第４レンズ群が光軸方向に移動したときのピント移動量が小さくなる。これは、温度変化や部品公差によるピント変動を第４レンズ群で補正しようとすると駆動量が大きくなり、良くない。

一方で、第４レンズ群の結像倍率を小さくすると、第４レンズ群の変倍負担は小さくなり、必然的に、他のレンズ群の屈折力やズーミング時の移動量が大きくなる。このため、コンパクトな沈胴構造のレンズ鏡筒としつつ高い光学性能を確保する事が困難になる。

前述した４群ズームレンズにおいて、高ズーム比とレンズ系全系の小型化を図りつつ良好な光学性能を得るには、各レンズ群の屈折力やレンズ構成、そして各レンズ群のズーミングに伴う移動条件を適切に設定することが重要となる。

特にズーミングに伴う各レンズ群の移動条件、第２レンズ群の屈折力（焦点距離の逆数）や第４レンズ群の結像倍率等を適切に設定することが重要となってくる。

これらの構成を適切に設定しないと、高ズーム比を確保しつつ、全ズーム範囲で高い光学性能を有した沈胴構造に適したズームレンズを得るのが大変困難になってくる。

本発明は、高ズーム比で、かつ全ズーム範囲にわたり高い光学性能が得られる小型の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、各レンズ群が移動してズーミングを行うズームレンズであって、広角端から望遠端へのズーミングに際し、前記第１レンズ群は広角端に比べて望遠端において物体側に位置するように移動し、前記第４レンズ群は物体側に凸状の軌跡で移動しており、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、前記ズームレンズの広角端における焦点距離をｆｗ、前記第４レンズ群の望遠端における結像倍率をβ４ｔとするとき、
−２．５＜ｆ２／ｆｗ＜−１．８
０．４９＜１−β４ｔ² ＜０．８０
４．０＜ｆ３／ｆｗ＜６．０
なる条件を満足することを特徴としている。

本発明によれば、高倍率化を図ると共に、広角端から望遠端に至る全ズーム範囲にわたり良好なる光学性能を有するズームレンズが得られる。

以下、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ている。

そして各レンズ群が移動してズーミングを行っている。特に、広角端から望遠端へのズーミングに際し該第１レンズ群は広角端に比べて望遠端において物体側に位置するように移動し、該第４レンズ群は物体側に凸状の軌跡で移動している。

図１は本発明の実施例１のズームレンズの広角端（短焦点距離端）におけるレンズ断面図、図２、図３はそれぞれ実施例１のズームレンズの広角端、望遠端（長焦点距離端）における収差図である。

図４は本発明の実施例２のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図５、図６はそれぞれ実施例２のズームレンズの広角端、望遠端における収差図である。

図７は本発明の実施例３のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図８、図９はそれぞれ実施例３のズームレンズの広角端、望遠端における収差図である。

図１０は本発明の実施例４のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図１１、図１２はそれぞれ実施例４のズームレンズの広角端、望遠端における収差図である。

図１３は本発明のズームレンズを備えるカメラ（撮像装置）の要部概略図である、各実施例のズームレンズはビデオカメラやデジタルカメラそして銀塩フィルムカメラ等の撮像装置に用いられる撮影レンズ系である。レンズ断面図において、左方が物体側（前方）で、右方が像側（後方）である。レンズ断面図において、ｉは物体側からのレンズ群の順番を示し、Ｌｉは第ｉレンズ群である。

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。

ＳＰは開口絞りであり、第３レンズ群Ｌ３の物体側に配置している。
Ｇは光学フィルター、フェースプレート、水晶ローパスフィルター、赤外カットフィルター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）の撮像面に、銀塩フィルム用カメラのときはフィルム面に相当する感光面が置かれる。

収差図において、ｄ、ｇは各々ｄ線及びｇ線である。ΔＭ、ΔＳはメリディオナル像面、サジタル像面である。倍率色収差はｇ線によって表している。ωは半画角（撮影画角の半分の値）であり、単位は「度」である。ｆｎｏはＦナンバーである。

尚、以下の各実施例において広角端と望遠端は変倍用レンズ群が機構上光軸上を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、広角端から望遠端へのズーミングに際して矢印のように各レンズ群を移動させている。

具体的には、各実施例では広角端から望遠端へのズーミングに際して図中矢印のように第１レンズ群Ｌ１を像側に凸状の軌跡を描いて移動させている。このとき広角端に比べ望遠端において物体側に位置するように移動させている。第２レンズ群Ｌ２を像側へ、第３レンズ群Ｌ３を物体側へ移動させ、第４レンズ群Ｌ４を物体側に凸状の軌跡で描いて移動させている。

ズーミングに際し、広角端に比べて望遠端において第１レンズ群Ｌ１と第３レンズ群Ｌ３を物体側に位置する様に移動させることで広角端におけるレンズ全長を短くしつつ、大きなズーム比が得られるようにしている。

特に、各実施例では、広角端から望遠端へのズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３を物体側に移動させることにより、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４に変倍分担を持たせている。更に正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１をズーム範囲の途中で物体側へ移動することで第２レンズ群Ｌ２に大きな変倍効果を持たせている。これにより第１レンズ群Ｌ１と、第２レンズ群Ｌ２の屈折力をあまり大きくすることなく高いズーム比を得ている。第１レンズ群Ｌ１はズーミングに際して、像側に凸形状の軌跡を描くことで、広角端近傍での第１レンズ群Ｌ１と開口絞りＳＰの間隔を短縮し、前玉径を縮小にしている。

また、第４レンズ群Ｌ４を光軸上移動させてフォーカスを行うリヤーフォーカス式を採用している。

望遠端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によって行っている。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へのズーミングに伴う際の像面変動を補正するための移動軌跡を示している。

各実施例では、小型で軽量な第４レンズ群Ｌ４をフォーカスの為に移動することで迅速なフォーカスを行っている。例えば自動焦点検出を迅速に行うのを容易にしている。

各実施例においては、第３レンズ群Ｌ３を光軸と垂直方向の成分を持つように移動させて光軸と垂直方向に像を変位させて光学系全体が振動したときの像ぶれを補正している。即ち、撮影画像の位置を補正している。

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。

なお、各実施例において、開口絞りＳＰはズーミングに際して他のレンズ群、特に第３レンズ群Ｌ３と独立に移動している。これによって広角域近傍での入射瞳位置を物体側に配置させて、前玉有効径を小さくしている。

尚、機構上の簡素化のため、開口絞りＳＰを第３レンズ群Ｌ３と一体にて移動しても、又固定としてもよい。第３レンズ群Ｌ３と一体に移動すると移動／可動で分けられる群数が少なくなり、メカ構造が簡素化しやすくなる。

また、開口絞りＳＰを固定とする場合は絞りユニットを移動させる必要がないため、ズーミングの際、駆動させるアクチュエータの駆動トルクを小さく設定できる省電力化の点で有利となる。

各実施例では、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離をｆ２、ズームレンズの広角端における焦点距離をｆｗ、第４レンズ群Ｌ４の望遠端における結像倍率をβ４ｔとする。このとき、
−２．５＜ｆ２／ｆｗ＜−１．８・・・（１）
０．４９＜１−β４ｔ²＜０．８０・・・（２）
なる条件を満足している。

条件式（１）及び（２）は、変倍に寄与する第２レンズ群Ｌ２の焦点距離や第４レンズ群Ｌ４の撮影倍率を規定したものである。

条件式（１）の上限を超えると、第２レンズ群Ｌ２の屈折力が強くなりすぎて、ズーミングの際に生じる像面変動の補正が困難になる。下限を超えて第２レンズ群Ｌ２の屈折力が弱くなりすぎると、高倍率化のためには第２レンズ群Ｌ２のズーミング時の移動量を大きくする必要が生じ、この結果レンズ全長が長くなり、鏡筒が大型化してくるので良くない。

条件式（２）の下限を超えると、各レンズの製造の際の部品公差や温度変化により生ずるピント位置の変動を、フォーカスレンズ群である第４レンズ群Ｌ４の駆動により補正する際の駆動量が大きくなる。

この結果、収差変動が増大してくるので良くない。上限を超えると第４レンズ群Ｌ４の変倍負担が小さくなりすぎて、高倍率化が困難になる。

尚、各実施例において、更に収差補正を良好に行い、かつズーミングの際の収差変動を小さくしつつ高倍率化を図るには、条件式（１）、（２）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

−２．２５＜ｆ２／ｆｗ＜−１．８５・・・（１ａ）
０．４９＜１−β４ｔ²＜０．７０・・・（２ａ）
各実施例によれば、以上の如く条件式（１）、（２）を満足することにより、高ズーム比で、ズーム全域にわたり高い光学性能を有した小型のズームレンズを得ることができる。

本発明において、更に好ましくは次の諸条件のうちの１以上を満足するのが良い。第１、第３、第４レンズ群Ｌ１、Ｌ３、Ｌ４の焦点距離を順にｆ１、ｆ３、ｆ４とする。

第１レンズ群Ｌ１と第３レンズ群Ｌ３の広角端から望遠端までのズーミングにおける光軸方向の移動量をそれぞれｍ１、ｍ３とする。このとき、
４．０＜ｆ３／ｆｗ＜６．０・・・（３）
４．５＜ｆ４／ｆｗ＜８．０・・・（４）
１０＜ｆ１／ｆｗ＜２５・・・（５）
１．２＜ｍ１／ｍ３＜３．０・・・（６）
なる条件のうち１以上を満足していることが望ましい。

各実施例では、それぞれの条件式を満足することによって、それに応じた効果を得ている。次に各条件式の技術的な意味について説明する。

条件式（３）及び（４）は、変倍に寄与する第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の屈折力を適切に設定し、ズーム全域で良好なる光学性能を得るためのものである。

条件式（３）の下限を超えて第３レンズ群Ｌ３の焦点距離が短くなると、屈折力の増加に伴うズーミング時の収差変動を抑制するのが困難になる。更に第３レンズ群Ｌ３で防振を行うときの、偏芯や像ブレに対する敏感度が上がってしまうので良くない。上限を超えると第３レンズ群Ｌ３の屈折力が小さくなるため、他のレンズ群で変倍負担をする必要が生じる。或いは充分なズーム比を得るために、第３レンズ群Ｌ３のズーミング時の移動量を大きくする必要が生じるため、レンズ系の小型化が困難になる。

条件式（４）は第４レンズ群Ｌ４の屈折力に関し、条件式（３）と同様にズーム全域で良好な収差補正を実現するための条件である。第４レンズ群Ｌ４は適切な変倍負担によりピント面に対する敏感度を適切に得るためには、屈折力が条件式（４）の範囲に収まるのが良い。

また、条件式（４）は第４レンズ群Ｌ４のズーミング及びフォーカスの際の移動量とも密接に関連している。第４レンズ群Ｌ４は高倍率化によりフォーカスの際の駆動量が大きくなる。条件式（４）は第４レンズ群Ｌ４の移動量を適切に抑え、隣接するレンズ群やガラッスブロックとの物理的な干渉を避ける働きも兼ねている。

条件式（５）は第１レンズ群Ｌ１の焦点距離を規定したものである。条件式（５）の下限を超えて屈折力が強くなるとズーミングに際して第１レンズ群Ｌ１の移動量が少なくなる。このため、望遠端において第２レンズ群Ｌ２との間隔が狭くなってくる。

その結果、主変倍レンズ群である第２レンズ群Ｌ２にて充分なズーム比を得るのが難しくなってくる。又、第１レンズ群Ｌ１の屈折力の増大に伴い色収差の発生が多くなり、これを抑制するためには、第１レンズ群Ｌ１の構成レンズ枚数を増やす必要があり、この結果全系が大型化してくるので良くない。

条件式（５）の上限を超えると、第１レンズ群Ｌ１の屈折力が弱くなり過ぎて、充分なズーム比を確保するためには第１レンズ群Ｌ１のズーミング時の移動量を増大する必要がある。その結果、沈胴鏡筒とするとき、構成が複雑化になり、鏡筒の小型化が困難になる。

条件式（６）は、ズーミングの際に移動する第１レンズ群Ｌ１と第３レンズ群Ｌ３の移動量の比率をあらわしたものである。

ここで言う移動量とは、広角端と望遠端におけるレンズ群の光軸上の位置の相対差（距離）を表す。条件式（６）の下限を超えると、第１レンズ群Ｌ１のズーミングにおける繰出しが小さくなるため、望遠端における第２レンズ群Ｌ２との間隔が小さくなり、第２レンズ群Ｌ２で充分なズーム比を得るのが難しくなる。

また、広角端と望遠端において、レンズ全長の差が小さくなり、画角の大きな広角端において、前玉（第１レンズ群Ｌ１）と開口絞りＳＰの間隔が充分に短縮されず、鏡筒径が増大してくるので良くない。

条件式（６）の上限を超えると、第１レンズ群Ｌ１のズーミングにおける繰出し量が第３レンズ群Ｌ３のそれと比較して大きくなりすぎる。このため、沈胴構造の鏡筒を構成するには、より多段で第１レンズ群Ｌ１を収納する必要が生じるため、全系の小型化が困難になる。

尚、各実施例において、更に収差補正を良好に行いつつ、かつズーミングの際の収差変動を小さくして高倍率化を図るには、条件式（３）〜（６）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

４．２＜ｆ３／ｆｗ＜５．０・・・（３ａ）
４．６＜ｆ４／ｆｗ＜７．０・・・（４ａ）
１０＜ｆ／ｆｗ＜２０・・・（５ａ）
１．２＜ｍ１／ｍ３＜２．０・・・（６ａ）
以上のように各実施例によれば、ズーミングにおける各レンズ群の移動量と各レンズ群の屈折力等を適切に設定することで、高ズーム比にもかかわらずレンズ全長が短いズームレンズが得られる。

特に広角端から望遠端に至る全ズーム範囲にわたり良好なる光学性能を有するズームレンズを得ることができる。

次に各レンズ群のレンズ構成に関して説明する。

第１レンズ群Ｌ１の構成は次のとおりである。第１レンズ群Ｌ１は有効レンズ径が大きくなるので、レンズ枚数が少ない方が小型化及び軽量化に好ましい。

そこで各実施例においては、負レンズと正レンズを接合した接合レンズと、正レンズより構成している。これにより高ズーム比により発生する球面収差と色収差の発生を抑制している。

第２レンズ群Ｌ２の構成は次のとおりである。実施例１及び３においては、物体側の面が凸でメニスカス形状の負レンズ、両レンズ面が凹形状の負レンズ、物体側の面が凸形状の正レンズの独立した３つのレンズより構成している。

これによってズーミング時の収差変動を少なくし、特に広角端における歪曲収差や望遠端における球面収差を良好に補正している。

特に、実施例３では、更に良好な光学性能を得るために、メニスカス形状の負レンズの像側の面を非球面形状としている。

又、実施例２及び４においては、実施例１、３に比べて物体側が凸でメニスカス形状の負レンズを追加した３枚の負レンズと１枚の正レンズで構成している。具体的には物体側が凸でメニスカス形状の２つの負レンズ、両レンズ面が凹面の負レンズ、物体側が凸面の正レンズより構成している。

これにより広角域における非点収差の発生を抑制し、広角端における画角をより大きくするのを容易にしている。

第３レンズ群Ｌ３の構成は次のとおりである。各実施例においては２枚の正レンズと像面側の面が凹形状の負レンズを含むように構成している。そして第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３間の主点間隔を小さくすることで第３レンズ群Ｌ３以降のレンズ長を短縮している。

又、第３レンズ群Ｌ３は１以上の非球面を有するようにしている。これによってズーミングに伴う収差変動を良好に補正している。

また、実施例２及び４では、接合レンズを用いる事で、ズーミングの際の色収差の変動を抑制している。又、第３レンズ群Ｌ３を光軸と垂直方向の成分を持つように移動させて、即ち光軸から偏芯させて防振動作を行う際の、偏芯による収差発生を最小限に抑えている。

具体的には実施例１、３では物体側から像側へ順に、物体側が凸面の正レンズ、物体側の面が凸でメニスカス形状の負レンズ、物体側が凸面の正レンズより成っている。

又、実施例２、４では物体側が凸面の正レンズ、物体側の面が凸でメニスカス形状の負レンズ、物体側が凸でメニスカス形状の負レンズと正レンズとを接合した接合レンズより成っている。

第４レンズ群Ｌ４の構成は次のとおりである。

各実施例において、第４レンズ群Ｌ４は物体側の面が凸形状の正レンズと負レンズの接合レンズにより構成している。

これによりフォーカスの際の収差変動、特に色収差の変動を少なくしている。

次に、本発明の実施例１〜４に各々対応する数値実施例１〜４を示す。各数値実施例においてｉは物体側からの光学面の順序を示し、ｒｉは第ｉ番目の光学面（第ｉ面）の曲率半径、ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間の間隔、ｎｄｉとνｄｉはそれぞれｄ線に対する第ｉ番目の光学部材の材料の屈折率、アッベ数を示す。

またｋを離心率、Ａ’、Ｂ、Ｂ’、Ｃ、Ｃ’、Ｄ、Ｅを非球面係数、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、非球面形状は、
ｘ＝（ｈ^２／Ｒ）／［１＋［１−（１＋ｋ）（ｈ／Ｒ）２］^１／２］＋Ｂｈ^４＋Ｃｈ^６
＋Ｄｈ^８＋Ｅｈ^１０＋A’ｈ³＋B’ｈ⁵＋C’ｈ⁷
で表示される。但しＲは曲率半径である。また例えば「Ｅ^−Ｚ」の表示は「１０^−Ｚ」を意味する。

数値実施例において最後の２つの面は、フィルター、フェースプレート等の光学ブロックの面である。
各実施例において、バックフォーカス（BF）はレンズ最終面から近軸像面までの距離を空気換算長により表したものである。レンズ全長は最も物体側の面から最終面までの距離に、バックフォーカスを加えたものである。

また、各数値実施例における上述した条件式との対応を表１に示す。

［数値実施例１］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 146.716 2.000 1.80610 33.3
2 37.7078 5.700 1.49700 81.5
3 -221.781 0.200 1.
4 38.6611 3.800 1.77250 49.6
5 182.811 可変
6 39.9550 1.200 1.88300 40.8
7 8.3169 4.860 1.
8 -32.7836 0.750 1.77250 49.6
9 23.8567 0.700 1.
10 17.5880 2.200 1.92286 18.9
11 87.0390 可変
12 （絞り）可変
13* 10.8245 3.000 1.58313 59.4
14 -396.367 2.300 1.
15 17.1011 0.700 1.84666 23.9
16 9.2454 1.000 1.
17 22.2534 1.800 1.49700 81.5
18 -891.992 可変
19 29.5945 2.500 1.69680 55.5
20 -26.5457 0.600 1.84666 23.9
21 -70.8270 可変
22 ∞ 1.310 1.49831 65.1
23 ∞

非球面データ
（第13面）
k=-3.30975E-01 B= 8.42815E-05 C= 3.57003E-05 D= 4.24248E-07
E=-7.36052E-10 A’=-7.28960E-05 B’=-9.74820E-05 C’=-6.20040E-06

各種データ
ズーム比 24.27
広角中間望遠
焦点距離 5.15 25.69 124.98
Fナンバー 2.92 3.60 4.03
画角 34.7 7.9 1.63
像高 3.56 3.56 3.56
レンズ全長 97.69 104.30 115.70
BF 12.05 20.99 8.76
d5 0.90 28.87 46.79
d11 30.02 9.07 1.59
d12 13.24 4.20 2.00
d18 8.16 7.87 23.26
d21 7.00 15.94 3.71

ズームレンズ群データ
群始面焦点距離
1 1 64.12
2 6 -10.22
3 13 23.69
4 19 33.82

［数値実施例２］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 77.0564 1.950 1.80610 33.3
2 37.8403 6.800 1.49700 81.5
3 3016.789 0.200 1.
4 38.7115 4.500 1.60311 60.6
5 183.274 可変
6 39.7791 1.000 1.88300 40.8
7 11.3803 2.100 1.
8 25.3390 0.850 1.83481 42.7
9 8.4470 4.000 1.
10 -20.3934 0.800 1.83400 37.2
11 147.337 0.200 1.
12 22.4277 2.250 1.92286 18.9
13 -89.4136 可変
14 （絞り）可変
15* 12.6063 3.000 1.69350 53.2
16 72.1260 3.000 1.
17 51.5991 0.900 1.64769 33.8
18 13.4014 0.500 1.
19 19.5320 0.700 2.00330 28.3
20 9.0535 2.150 1.72000 50.2
21 -42.7155 可変
22 25.9828 3.300 1.77250 49.6
23 -10.3841 0.600 1.80610 33.3
24 -79.5614 可変
25 ∞ 0.800 1.51633 64.1
26 ∞

非球面データ
（第15面）
k= 7.50153E-01 B= -9.16920E-05 C=-1.11116E-06 D= 3.51763E-08
E=-5.84379E-10

各種データ
ズーム比 18.89
広角中間望遠
焦点距離 4.50 19.68 85.02
Fナンバー 2.82 4.29 5.58
画角 40.5 11.1 2.6
像高 3.85 3.85 3.85
レンズ全長 89.86 101.16 131.43
BF 10.50 19.08 11.43
d5 0.90 24.01 46.75
d13 20.96 4.49 2.00
d14 12.21 2.33 2.25
d21 6.50 12.45 30.19
d24 7.00 15.58 7.94

ズームレンズ群データ
群始面焦点距離
1 1 69.46
2 6 -8.90
3 15 21.40
4 22 27.66

［数値実施例３］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 168.837 2.000 1.80610 33.3
2 39.7930 6.000 1.49700 81.5
3 -191.074 0.200 1.
4 40.1495 3.800 1.77250 49.6
5 191.588 可変
6 49.1924 1.200 1.80610 40.7
7* 8.6489 5.155 1.
8 -35.4707 0.750 1.77250 49.6
9 24.8350 0.700 1.
10 18.2875 2.200 1.92286 18.9
11 83.2531 可変
12 （絞り）可変
13* 10.9436 3.000 1.583126 59.4
14 -126.335 2.300 1.
15 16.3941 0.700 1.84666 23.9
16 9.2339 1.000 1.
17 26.1209 1.800 1.49700 81.5
18 -203.961 可変
19 25.3089 2.500 1.69680 55.5
20 -21.8784 0.600 1.84666 23.9
21 -98.1680 可変
22 ∞ 1.310 1.49831 65.1
23 ∞

非球面データ
（第7面）
k=-2.14440E-02 B=-3.89797E-06 C= 5.39912E-08
（第13面）
k=-4.28120E-01 B= 8.18844E-05 C= 3.49977E-05 D= 5.07879E-07
E=-7.80620E-10 A’=-7.95365E-05 B’=-9.14104E-05 C’=-6.65261E-06

各種データ
ズーム比 19.46
広角中間望遠
焦点距離 5.15 22.64 100.24
Fナンバー 2.80 3.56 4.00
画角 34.7 8.95 2.04
像高 3.56 3.56 3.56
レンズ全長 97.66 101.69 112.56
BF 10.03 17.33 8.53
d5 0.80 28.00 47.13
d11 26.93 11.43 1.68
d12 17.34 2.81 2.39
d13 8.66 8.22 18.93
d19 7.00 14.30 5.50

ズームレンズ群データ
群始面焦点距離
1 1 66.05
2 6 -11.01
3 13 22.23
4 19 34.28

［数値実施例４］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 81.5805 2.000 1.80610 33.3
2 32.0934 5.800 1.49700 81.5
3 -431.793 0.200 1.
4 32.6655 4.000 1.69680 55.5
5 162.575 可変
6 73.7617 1.000 1.88300 40.8
7 11.5213 1.900 1.
8 29.3570 0.850 1.83400 37.2
9 9.7394 3.300 1.
10 -28.5177 0.800 1.83400 37.2
11 59.8686 0.200 1.
12 20.8222 2.250 1.92286 18.9
13 -80.4179 可変
14 （絞り）可変
15* 11.7844 3.000 1.69350 53.2
16 2857.738 3.000 1.
17 58.3627 0.900 1.64769 33.8
18 13.4980 0.500 1.
19 32.4951 0.700 2.00330 28.3
20 8.0844 2.400 1.74400 44.8
21 -48.8300 可変.
22 19.4546 2.700 1.77250 49.6
23 -14.5403 0.600 1.80610 33.3
24 -191.527 可変
25 ∞ 0.800 1.51633 64.1
26 ∞

非球面データ
（第15面）
k= 1.38974 B=-1.58071E-04 C=-2.00290E-06 D= 3.83159E-09
E=-5.84379E-10

各種データ
ズーム比 19.42
広角中間望遠
焦点距離 5.15 22.36 100.00
Fナンバー 2.87 4.11 5.54
画角 36.9 9.81 2.21
像高 3.87 3.87 3.87
レンズ全長 89.23 97.54 109.01
BF 10.75 16.66 6.76
d5 0.90 21.48 36.18
d13 22.75 7.00 1.75
d14 12.22 2.87 2.00
d21 6.50 13.44 26.21
d24 8.00 13.91 4.01

ズームレンズ群データ
群始面焦点距離
1 1 53.91
2 6 -9.75
3 15 23.37
4 22 24.13

次に各実施例に示したようなズームレンズを撮影光学系として用いたデジタルスチルカメラの実施形態を図１３を用いて説明する。

図１３において、２０はカメラ本体、２１は実施例１〜４で説明したいずれかのズームレンズによって構成された撮影光学系である。２２はカメラ本体に内蔵され、撮影光学系２１によって形成された被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）である。２３は固体撮像素子２２によって光電変換された被写体像に対応する情報を記録するメモリである。２４は液晶ディスプレイパネル等によって構成され、固体撮像素子２２上に形成された被写体像を観察するためのファインダである。

このように本発明のズームレンズをデジタルスチルカメラ等の撮像装置に適用することにより、小型で高い光学性能を有する撮像装置が実現できる。

本発明の実施例１の広角端におけるレンズ断面図本発明の実施例１に対応する数値実施例１の広角端の収差図本発明の実施例１に対応する数値実施例１の望遠端の収差図本発明の実施例２の広角端におけるレンズ断面図本発明の実施例２に対応する数値実施例２の広角端の収差図本発明の実施例２に対応する数値実施例２の望遠端の収差図本発明の実施例３の広角端におけるレンズ断面図本発明の実施例３に対応する数値実施例３の広角端の収差図本発明の実施例３に対応する数値実施例３の望遠端の収差図本発明の実施例４の広角端におけるレンズ断面図本発明の実施例４に対応する数値実施例４の広角端の収差図本発明の実施例４に対応する数値実施例４の望遠端の収差図本発明の撮像装置の概略図

符号の説明

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
ｄｄ線
ｇｇ線
ΔＭメリディオナル像面
ΔＳサジタル像面
ＳＰ絞り
ＧＣＣＤのフォースプレートやローパスフィルター等のガラスブロック
ω 半画角
ｆｎｏＦナンバー

Claims

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、各レンズ群が移動してズーミングを行うズームレンズであって、広角端から望遠端へのズーミングに際し、前記第１レンズ群は広角端に比べて望遠端において物体側に位置するように移動し、前記第４レンズ群は物体側に凸状の軌跡で移動しており、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、前記ズームレンズの広角端における焦点距離をｆｗ、前記第４レンズ群の望遠端における結像倍率をβ４ｔとするとき、
−２．５＜ｆ２／ｆｗ＜−１．８
０．４９＜１−β４ｔ² ＜０．８０
４．０＜ｆ３／ｆｗ＜６．０
なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４とするとき、
４．５＜ｆ４／ｆｗ＜８．０
なる条件を満足することを特徴とする請求項１のズームレンズ。
ズーミングに際して、前記ズームレンズを構成する各レンズ群とは独立に移動する開口絞りを有することを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項のズームレンズ。
前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とするとき、
１０＜ｆ１／ｆｗ＜２５
なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項のズームレンズ。
前記第１レンズ群と前記第３レンズ群の広角端から望遠端までのズーミングにおける光軸方向の移動量をそれぞれｍ１、ｍ３とするとき、
１．２＜ｍ１／ｍ３＜３．０
なる条件を満足す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。
広角端から望遠端へのズーミングに際し、前記第１レンズ群は像側に凸形状の軌跡を描いて移動することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項のズームレンズ。
前記第３レンズ群を、光軸と垂直方向の成分を持つように移動させて、前記ズームレンズが振動したときの撮影画像の位置を補正することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項のズームレンズ。
前記第２レンズ群は、物体側が凸でメニスカス形状の負レンズ、両レンズ面が凹形状の負レンズ、物体側が凸面の正レンズより成ることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項のズームレンズ。
前記第２レンズ群は、物体側が凸でメニスカス形状の負レンズ、物体側が凸面でメニスカス形状の負レンズ、両レンズ面が凹形状の負レンズ、物体側が凸面の正レンズより成ることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項のズームレンズ。
前記第４レンズ群は、物体側が凸形状の正レンズと負レンズとの接合レンズより成ることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項のズームレンズ。
前記第３レンズ群は、物体側から像側へ順に、物体側が凸面の正レンズ、物体側が凸面でメニスカス形状の負レンズ、物体側が凸面の正レンズより成ることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項のズームレンズ。
前記第３レンズ群は、物体側から像側へ順に、物体側が凸面の正レンズ、物体側が凸面でメニスカス形状の負レンズ、物体側が凸面でメニスカス形状の負レンズと正レンズとを接合した接合レンズより成ることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項のズームレンズ。
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乃至１２のいずれか１項のズームレンズ。
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のズームレンズと、該ズームレンズによって形成される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。