JP5585425B2

JP5585425B2 - ズームレンズおよび撮像装置

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Publication number: JP5585425B2
Application number: JP2010272131A
Authority: JP
Inventors: 崇太宮谷; 浩司豊田; 和希米本
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2010-12-07
Filing date: 2010-12-07
Publication date: 2014-09-10
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Description

本発明は、ズームレンズおよび撮像装置に関し、特に撮影時の手ブレなどによる像ブレを光学的に補正するズームレンズおよびそのズームレンズを備えた撮像装置に関する。

近年、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の小型撮像装置は、民生用のみならず家庭用としても広く普及している。これら小型の撮像装置に関しては、撮像素子の小型化に伴い、レンズ系全体が小型、高変倍比で、かつ、高性能な広角ズームレンズが求められている。

一般にビデオカメラに用いられるズームレンズとして、最も物体側に配置される第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インナーフォーカス式のズームレンズが知られている。このインナーフォーカス式のズームレンズは、レンズ系全体の小型化が容易であり、しかも画素数の多い撮像素子に適した結像性能が得られるものとして知られている。

このようなインナーフォーカス式のズームレンズとしては、４群インナーズームレンズ方式が主流となっている（例えば、特許文献１参照。）。この４群インナーズームレンズ方式では、第１レンズ群および第３レンズ群を固定し、第２レンズ群を光軸方向に移動させて主に変倍を行うとともに、第４レンズ群を光軸方向に移動させて変倍による焦点位置の補正と合焦を行う。

ただし、この４群インナーズームレンズ方式では、上述のような第１レンズ群の構成では広角端における半画角はせいぜい３０度程度である。そのため、広画角化を図ろうとすると、第１群に入射する軸外光束の光線高が高くなってしまい、第１群の有効径が増大してしまうという問題があった。

これに対して、４群インナーフォーカス方式ズームレンズにおいて、第１レンズ群を５枚構成とすることにより、種々のバリエーションに対して高変倍比でありながら、広角化と小型化を両立させるレンズが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特許第４００７２５８号公報

上述の従来技術では、４群インナーフォーカス方式ズームレンズにおいて、第１レンズ群を５枚構成とすることにより、広角化と小型化を図っている。しかしながら、従来の４群インナーフォーカス方式ズームレンズでは、第１レンズ群を通過する光線の傾角を抑えるためにアフォーカル系を構成する負の屈折力を有する構成要因と正の屈折力を有する構成要因との間をガラスで埋める構成がとられていた。そのため、第１レンズ群の第２レンズの厚みが大きくなってしまうという問題があった。また、近年要求が高まっている光学式手ブレ補正機能に十分対応していないという問題があった。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、光学式手ブレ補正機能を備えるインナーフォーカス方式ズームレンズにおいて、高変倍比でありながら広画角化と小型化を両立し、レンズ枚数削減を達成することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その第１の側面は、物体側より順に、正の屈折力を有して位置が常時固定とされた第１レンズ群と、負の屈折力を有して変倍のために光軸方向に位置が移動可能とされた第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、変倍による焦点位置の補正と合焦のために位置が移動可能とされた第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群とからなるインナーフォーカス型のズームレンズにおいて、上記第１レンズ群は、物体側より、負レンズ、第１の正レンズ、第２の正レンズの順に配され、上記負レンズの第１面は物体側に凹面を向けた形状からなり、条件式（１）−１０．０＜Ｇ１Ｒ１／ｆｗ＜−３．０を満足するズームレンズである。但し、Ｇ１Ｒ１を最も物体側に位置するレンズ面の曲率半径とし、ｆｗを広角端におけるレンズ全系の焦点距離とする。これにより、ズームレンズにおいて、第１レンズ群の負レンズの第１面の凹面の屈折力の観点から、広角化と前玉径の小型化を両立させるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、条件式（２）−８．０＜Ｇ１Ｒ１／ｆｗ＜−５．０をさらに満足することが望ましい。これは、条件式（１）の範囲をさらに限定することにより、広角化と前玉径の小型化を一層図るものである。

また、この第１の側面において、条件式（３）０．０３＜Ｈ１'／ｆ１＜０．３をさらに満足することが望ましい。これは、第１レンズ群の主点および焦点距離の観点から、広角化と前玉径の小型化を両立させるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、条件式（４）３．９＜ｆ１Ｌ／ｆｗ＜５．９をさらに満足することが望ましい。但し、ｆ１Ｌを上記第１レンズ群の最も像側に位置するレンズの焦点距離とする。これは、第１レンズ群の最も像側に位置するレンズの屈折力の観点から、広角化と前玉径の小型化を両立させるという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記第１レンズ群内の少なくとも１つの面は非球面であることが望ましい。特に、上記第１レンズ群の最も像側に配されるレンズが非球面レンズであることが望ましい。これにより、望遠端における球面収差を効率良く補正するという作用をもたらす。

また、この第１の側面において、上記第５レンズ群は、物体側から順に負の屈折力を有した前群と、正の屈折力を有した後群とによって構成され、上記前群および上記後群の何れか一方を光軸に垂直な方向に移動させることにより、像面上に形成される像も光軸に垂直な方向に移動させるようにしてもよい。これにより、小型化を図りながら画像ブレを補正するという作用をもたらす。

また、本発明の第２の側面は、物体側より順に、正の屈折力を有して位置が常時固定とされた第１レンズ群と、負の屈折力を有して変倍のために光軸方向に位置が移動可能とされた第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、変倍による焦点位置の補正と合焦のために位置が移動可能とされた第４レンズ群とを有するインナーフォーカス型のズームレンズにおいて、上記第１レンズ群は、物体側より、負レンズ、第１の正レンズ、第２の正レンズの順に配され、上記負レンズの第１面は物体側に凹面を向けた形状からなり、条件式（１）−１０．０＜Ｇ１Ｒ１／ｆｗ＜−３．０を満足するズームレンズである。但し、Ｇ１Ｒ１を最も物体側に位置するレンズ面の曲率半径とし、ｆｗを広角端におけるレンズ全系の焦点距離とする。これにより、ズームレンズにおいて、第１レンズ群の負レンズの第１面の凹面の屈折力の観点から、広角化と前玉径の小型化を両立させるという作用をもたらす。

また、本発明の第３の側面は、複数のレンズ群を備えて上記複数のレンズ群同士の間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズと、上記ズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備える撮像装置であって、上記ズームレンズは、物体側より順に、正の屈折力を有して位置が常時固定とされた第１レンズ群と、負の屈折力を有して変倍のために光軸方向に位置が移動可能とされた第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、変倍による焦点位置の補正と合焦のために位置が移動可能とされた第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群とからなるインナーフォーカス型のズームレンズであり、上記第１レンズ群は、物体側より、負レンズ、第１の正レンズ、第２の正レンズの順に配され、上記負レンズの第１面は物体側に凹面を向けた形状からなり、条件式（１）−１０．０＜Ｇ１Ｒ１／ｆｗ＜−３．０を満足する撮像装置である。但し、Ｇ１Ｒ１を最も物体側に位置するレンズ面の曲率半径として、ｆｗを広角端におけるレンズ全系の焦点距離とする。これにより、撮像装置においてズームレンズの第１レンズ群の負レンズの第１面の凹面の屈折力の観点から、広角化と前玉径の小型化を両立させるという作用をもたらす。

本発明によれば、高変倍比でありながら広画角化と小型化を両立し、レンズ枚数削減を達成することができるという優れた効果を奏し得る。

本発明の第１の実施の形態におけるズームレンズの構成例を示す図である。本発明の第１の実施の形態によるズームレンズの広角端における各収差図である。本発明の第１の実施の形態によるズームレンズの広角端と望遠端との中間焦点距離における各収差図である。本発明の第１の実施の形態によるズームレンズの望遠端における各収差図である。本発明の第２の実施の形態におけるズームレンズの構成例を示す図である。本発明の第２の実施の形態によるズームレンズの広角端における各収差図である。本発明の第２の実施の形態によるズームレンズの広角端と望遠端との中間焦点距離における各収差図である。本発明の第２の実施の形態によるズームレンズの望遠端における各収差図である。本発明の第３の実施の形態におけるズームレンズの構成例を示す図である。本発明の第３の実施の形態によるズームレンズの広角端における各収差図である。本発明の第３の実施の形態によるズームレンズの広角端と望遠端との中間焦点距離における各収差図である。本発明の第３の実施の形態によるズームレンズの望遠端における各収差図である。本発明の第１乃至第３の実施の形態によるズームレンズを撮像装置１００に適用した例を示す図である。

本発明のズームレンズは、物体側より順に、正の屈折力を有して位置が常時固定とされた第１レンズ群ＧＲ１と、負の屈折力を有して変倍のために光軸方向に位置が移動可能とされた第２レンズ群ＧＲ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３と、変倍による焦点位置の補正と合焦のために位置が移動可能とされた第４レンズ群ＧＲ４と、正の屈折力を有する第５レンズ群ＧＲ５とからなるインナーフォーカス型のズームレンズにおいて、第１レンズ群ＧＲ１は、物体側より、負レンズＬ１、第１の正レンズＬ２、第２の正レンズＬ３の順に配され、負レンズＬ１の第１面は物体側に凹面を向けた形状からなり、Ｇ１Ｒ１を最も物体側に位置するレンズ面の曲率半径とし、ｆｗを広角端におけるレンズ全系の焦点距離として、以下の条件式（１）−１０．０＜Ｇ１Ｒ１／ｆｗ＜−３．０を満足するものである。ズームレンズが条件式（１）を満足することにより、第１レンズ群ＧＲ１を３枚構成とした場合において、前玉の小型化かつ広角端における焦点距離の広角化を実現することができる。なお、第５レンズ群ＧＲ５は省略することも可能である。

条件式（１）は、第１レンズ群ＧＲ１に広角化と前玉径の小型化を両立させるのに適した構成を与えるための条件を示すものであり、凹面（第１面）の屈折力（パワー）の強さを表している。物体側に向ける凹面（第１面）の曲率半径を規定することで、広角化と前玉径の小型化を両立させることとが可能となる。条件式（１）の下限を下回ると、第１面で大きく光線を跳ね下げる力が弱まり前玉径の大型化を招く。このとき、サイズを維持しようとすると所望の広角化が困難となる。また、条件式（１）の上限を上回ると、第１面での強力な負の屈折力により負のディストーションおよび非点収差が発生し性能劣化を招く。

また、本発明のズームレンズは、条件式（１）の範囲内において、望ましくは条件式（２）−８．０＜Ｇ１Ｒ１／ｆｗ＜−５．０をさらに満足するものである。

また、本発明のズームレンズは、望ましくは、Ｈ１'を第１レンズ群の最も像側の面の頂点から第１レンズ群の像側の主点までの間隔（主点は像側を基準としており、−は物体側、＋は像側を表す）とし、ｆ１を第１レンズ群の焦点距離として、条件式（３）０．０３＜Ｈ１'／ｆ１＜０．３をさらに満足するものである。

条件式（３）は、第１レンズ群ＧＲ１に広角化と前玉径の小型化を両立させるのに適した構成を与えるための条件を示すものである。第１レンズ群ＧＲ１の像側主点が、第１レンズ群ＧＲ１の最も像側の面より十分像側に生じるように各レンズの屈折力配置を規定することで、広角化と前玉径の小型化を両立させることが可能となる。条件式（３）の下限を下回ると、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２の主点間隔が大きくなるために広角化が難しくなる。また、条件式（３）の上限を上回ると、第１レンズ群ＧＲ１を通る軸外光束の高さが高くなり、前玉径の大型化を招く。

なお、条件式（３）においては、さらに、０．０７＜Ｈ１'／ｆ１＜０．２を満足することがより望ましい。

また、本発明のズームレンズは、望ましくは、ｆ１Ｌを第１レンズ群ＧＲ１の最も像側に位置するレンズの焦点距離として、条件式（４）３．９＜ｆ１Ｌ／ｆｗ＜５．９をさらに満足するものである。

条件式（４）は、第１レンズ群ＧＲ１の最も像側に位置するレンズの屈折力を規定するものである。条件式（４）の上限を上回ると、本発明における３枚のレンズから成る第１レンズ群ＧＲ１内では十分に光線高を下げきれずに、絞りＳより物体側において構成される前群（ＧＲ１およびＧＲ２）の大型化を招く。また、条件式（４）の下限を下回ると、最も像側に位置するレンズの曲率が強くなり、変倍に伴う収差補正が困難になる。

なお、条件式（４）においては、さらに、４．２＜ｆ１Ｌ／ｆｗ＜５．９を満足することがより望ましい。

また、本発明のズームレンズにおいて、第１レンズ群ＧＲ１内の少なくとも１つの面は非球面であり、望ましくは、第１レンズ群ＧＲ１の最も像側に配置されるレンズＬ３は非球面レンズで構成されるものである。第１レンズ群ＧＲ１の最も像側に配置されるレンズＬ３を非球面レンズで構成することにより、望遠端における球面収差を効率良く補正することができる。

また、本発明のズームレンズにおいて、第５レンズ群ＧＲ５は、物体側から順に負の屈折力を有した前群Ｌ１１と、正の屈折力を有した後群Ｌ１２とによって構成され、前群Ｌ１１および後群Ｌ１２の何れか一方を光軸に垂直な方向に移動させることにより、像面上に形成される像も光軸に垂直な方向に移動させる。これにより、手ブレ等による画像のブレを、第５レンズ群ＧＲ５内の可動群を光軸に略垂直な方向に移動させることにより補正する構成としている。最も像面側に位置する第５レンズ群ＧＲ５内の可動群を手ブレ補正用の可動レンズ群に設定することにより、光束の有効径が比較的に小さい部分であることから、レンズ鏡筒の大型化を防ぐことが可能となる。また、手ブレ補正時における他のレンズ群での光束位置変動に対する影響が少なくてすみ、合わせてレンズ鏡筒の大型化を防ぐことが可能となる。さらに、可動群前後のスペース確保に対する制約も少なく、光学性能の向上およびレンズ鏡筒の小型化を実現することが可能となる。

以下、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。説明は以下の順序により行う。
１．第１の実施の形態（数値実施例１）
２．第２の実施の形態（数値実施例２）
３．第３の実施の形態（数値実施例３）
４．適用例（撮像装置）

なお、以下の各表や説明において示した記号の意味等については、下記に示す通りである。すなわち、「面番号」は物体側から数えてｉ番目の面、「Ｒｉ」は前記ｉ番目の面の曲率半径、「Ｄｉ」は物体側から数えてｉ番目の面とｉ＋１番目の面との間の軸上面間隔（レンズ中心厚あるいは空気間隔）である。「Ｎｉ」は第ｉレンズを構成する材質のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）における屈折率、「νｉ」は第ｉレンズを構成する材質のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）におけるアッベ数、「ｆ」はレンズ全系の焦点距離、「Ｆｎｏ」は開放Ｆ値、「ω」は半画角を示すものとする。また「∞」は当該面が平面であることを、「ＡＳＰ」は当該面が非球面（aspherical）であることをそれぞれ示す。また、軸上面間隔「Ｄｉ」のうち可変間隔に関しては「可変」と表示する。

また、各実施の形態において用いられるズームレンズには、レンズ面が非球面によって構成されるものがある。レンズ面の頂点から光軸方向の距離を「ｘ」、光軸と垂直な方向の高さを「ｙ」、レンズ頂点での近軸曲率を「ｃ」、円錐定数を「к」とすると、
ｘ＝ｃｙ²／（１＋（１−（１＋к）ｃ²ｙ²）^1/2）
＋Ａ２ｙ²＋Ａ４ｙ⁴＋Ａ６ｙ⁶+Ａ８ｙ⁸＋Ａ１０ｙ¹⁰
によって定義されるものとする。なお、Ａ２、Ａ４、Ａ６、Ａ８およびＡ１０は、それぞれ第２次、第４次、第６次、第８次および第１０次の非球面係数である。

＜１．第１の実施の形態＞
［ズームレンズの構成］
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるズームレンズの構成例を示す図である。この第１の実施の形態におけるズームレンズは、物体側より順に、第１レンズ群ＧＲ１、第２レンズ群ＧＲ２、第３レンズ群ＧＲ３、第４レンズ群ＧＲ４、第５レンズ群ＧＲ５が配列されてなる。第１レンズ群ＧＲ１は正の屈折力を有し、第２レンズ群ＧＲ２は負の屈折力を有し、第３レンズ群ＧＲ３は正の屈折力を有し、第４レンズ群ＧＲ４は正の屈折力を有し、第５レンズ群ＧＲ５は正の屈折力を有する。

第１レンズ群ＧＲ１は、物体側より順に、物体側に強い凹面を向けた負レンズＬ１と正レンズＬ２との接合レンズ、および、正レンズＬ３の３枚のレンズによって構成される。また、レンズＬ３は、非球面レンズによって構成されている。

第２レンズ群ＧＲ２は、物体側より順に、像側に強い凹面を向けた負レンズＬ４、および、両凹レンズＬ５と正レンズＬ６との接合レンズの３枚によって構成される。レンズＬ４は両面ともに非球面形状によって構成されている。

第３レンズ群ＧＲ３は、物体側より順に、正レンズＬ７、および、負レンズＬ８の２枚によって構成される。レンズＬ７は両面ともに非球面形状によって構成されている。

第４レンズ群ＧＲ４は、正レンズＬ９と負レンズＬ１０との接合レンズによって構成される。正レンズＬ９の物体側の面は非球面形状によって構成されている。

第５レンズ群ＧＲ５は、物体側より順に、負の屈折力を有するレンズＬ１１によって構成された光軸に垂直な方向に移動可能とされた可動群と、正の屈折力を有するレンズＬ１２によって構成された位置が常時固定とされた固定群とによって構成されている。また、レンズＬ１２は両面ともに非球面形状によって構成されている。

なお、第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３との間には絞りＳが配置され、第５レンズ群ＧＲ５と像面ＩＭＧとの間にはフィルタＦＬが配置されている。

［ズームレンズの緒元］
表１に、第１の実施の形態におけるズームレンズに具体的数値を適用した数値実施例１のレンズデーターを示す。

この第１の実施の形態におけるズームレンズでは、第４面、第５面、第６面、第７面、第１２面、第１３面、第１６面、第２１面、第２２面は、上述の通り非球面形状によって構成されている。これら各面の円錐定数к、第４次、第６次、第８次および第１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８およびＡ１０を、表２に示す。

この第１の実施の形態において、広角端から望遠端へとレンズ位置が変化する際に、以下の各レンズ群の間隔が変化する。すなわち、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２との間の間隔Ｄ５、第２レンズ群ＧＲ２と絞りとの間の間隔Ｄ１０、第３レンズ群ＧＲ３と第４レンズ群ＧＲ４との間の間隔Ｄ１５、第４レンズ群ＧＲ４と第５レンズ群ＧＲ５との間の間隔Ｄ１８である。広角端（ｆ＝１．０）、中間焦点距離（ｆ＝２．９２）、望遠端（ｆ＝８．５）における間隔Ｄ５、Ｄ１０、Ｄ１５およびＤ１８の各数値、焦点距離ｆ、開放Ｆ値Ｆｎｏ、ならびに、半画角ωを、表３に示す。

［ズームレンズの収差］
図２乃至４に本発明の第１の実施の形態によるズームレンズの各収差図を示す。図２は、本発明の第１の実施の形態によるズームレンズの広角端における各収差図である。図３は、本発明の第１の実施の形態によるズームレンズの広角端と望遠端との中間焦点距離における各収差図である。図４は、本発明の第１の実施の形態によるズームレンズの望遠端における各収差図である。それぞれにおいて、（ａ）球面収差図、（ｂ）非点収差図および（ｃ）歪曲収差図をそれぞれ示している。

なお、球面収差図において、実線はｄ線（５８７．５６ｎｍ）、破線はＣ線（波長６５６．３ｎｍ）、一点鎖線はｇ線（波長４３５．８ｎｍ）における値を示す。また、非点収差図において、実線ＤＳはサジタル像面、破線ＤＭはメリディオナル像面における値を示す。

＜２．第２の実施の形態＞
［ズームレンズの構成］
図５は、本発明の第２の実施の形態におけるズームレンズの構成例を示す図である。この第２の実施の形態におけるズームレンズは、第１の実施の形態と同様に、物体側より順に、第１レンズ群ＧＲ１、第２レンズ群ＧＲ２、第３レンズ群ＧＲ３、第４レンズ群ＧＲ４、第５レンズ群ＧＲ５が配列されてなる。そして、第１の実施の形態と同様に、第１レンズ群ＧＲ１は正の屈折力を有し、第２レンズ群ＧＲ２は負の屈折力を有し、第３レンズ群ＧＲ３は正の屈折力を有し、第４レンズ群ＧＲ４は正の屈折力を有し、第５レンズ群ＧＲ５は正の屈折力を有する。

第１レンズ群ＧＲ１は、物体側より順に、物体側に強い凹面を向けた負レンズＬ１、正レンズＬ２および正レンズＬ３の３枚のレンズによって構成される。また、レンズＬ３は、非球面レンズによって構成されている。

第２レンズ群ＧＲ２は、物体側より順に、像側に強い凹面を向けた負レンズＬ４、両凹レンズＬ５と正レンズＬ６との接合レンズの３枚によって構成される。レンズＬ４は両面ともに非球面形状によって構成されている。

第３レンズ群ＧＲ３は、物体側より順に、正レンズＬ７、正レンズＬ８と負レンズＬ９との接合レンズの３枚によって構成される。レンズＬ７は両面ともに非球面形状によって構成されている。

第４レンズ群ＧＲ４は、正レンズＬ１０の１枚のみによって構成される。レンズＬ１０は両面ともに非球面形状によって構成されている。

第５レンズ群ＧＲ５は、物体側より順に、負の屈折力を有するレンズＬ１１によって構成された光軸に垂直な方向に移動可能とされた可動群と、正の屈折力を有するレンズＬ１２によって構成された位置が常時固定とされた固定群とによって構成されている。また、レンズＬ１１およびレンズＬ１２は両面ともに非球面形状によって構成されている。

［ズームレンズの緒元］
表４に、第２の実施の形態におけるズームレンズに具体的数値を適用した数値実施例２のレンズデーターを示す。

また、第５面、第６面、第７面、第８面、第１３面、第１４面、第１８面、第１９面、第２２面、第２３面は、上述の通り非球面形状によって構成されている。これら各面の円錐定数к、第２次、第４次、第６次、第８次および第１０次の各非球面係数Ａ２、Ａ４、Ａ６、Ａ８およびＡ１０を、表５に示す。

この第２の実施の形態において、広角端から望遠端へとレンズ位置が変化する際に、以下の各レンズ群の間隔が変化する。すなわち、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２との間の間隔Ｄ５、第２レンズ群ＧＲ２と絞りＳとの間の間隔Ｄ１０、第３レンズ群ＧＲ３と第４レンズ群ＧＲ４との間の間隔Ｄ１５および第４レンズ群ＧＲ４と第５レンズ群ＧＲ５との間の間隔Ｄ１８である。広角端（ｆ＝１．０）、中間焦点距離（ｆ＝２．８９）、望遠端（ｆ＝８．３４）における間隔Ｄ６、Ｄ１１、Ｄ１７およびＤ１９の各数値、焦点距離ｆ、開放Ｆ値Ｆｎｏ、ならびに、半画角ωを、表６に示す。

［ズームレンズの収差］
図６乃至８に本発明の第２の実施の形態によるズームレンズの各収差図を示す。図６は、本発明の第２の実施の形態によるズームレンズの広角端における各収差図である。図７は、本発明の第２の実施の形態によるズームレンズの広角端と望遠端との中間焦点距離における各収差図である。図８は、本発明の第２の実施の形態によるズームレンズの望遠端における各収差図である。それぞれにおいて、（ａ）球面収差図、（ｂ）非点収差図および（ｃ）歪曲収差図をそれぞれ示している。なお、各収差図における線種は第１の実施の形態において説明したものと同様である。

＜３．第３の実施の形態＞
［ズームレンズの構成］
図９は、本発明の第３の実施の形態におけるズームレンズの構成例を示す図である。この第３の実施の形態におけるズームレンズは、第１の実施の形態と同様に、物体側より順に、第１レンズ群ＧＲ１、第２レンズ群ＧＲ２、第３レンズ群ＧＲ３、第４レンズ群ＧＲ４、第５レンズ群ＧＲ５が配列されてなる。そして、第１の実施の形態と同様に、第１レンズ群ＧＲ１は正の屈折力を有し、第２レンズ群ＧＲ２は負の屈折力を有し、第３レンズ群ＧＲ３は正の屈折力を有し、第４レンズ群ＧＲ４は正の屈折力を有し、第５レンズ群ＧＲ５は正の屈折力を有する。

［ズームレンズの緒元］
表７に、第３の実施の形態におけるズームレンズに具体的数値を適用した数値実施例３のレンズデーターを示す。

また、第４面、第５面、第６面、第７面、第１２面、第１３面、第１７面、第１８面、第１９面、第２０面、第２１面、第２２面は、上述の通り非球面形状によって構成されている。これら各面の円錐定数к、第２次、第４次、第６次、第８次および第１０次の各非球面係数Ａ２、Ａ４、Ａ６、Ａ８およびＡ１０を、表８に示す。

この第３の実施の形態において、広角端から望遠端へとレンズ位置が変化する際に、以下の各レンズ群の間隔が変化する。すなわち、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２との間の間隔Ｄ５、第２レンズ群ＧＲ２と絞りＳとの間の間隔Ｄ１０、第３レンズ群ＧＲ３と第４レンズ群ＧＲ４との間の間隔Ｄ１５、および、第４レンズ群ＧＲ４と第５レンズ群ＧＲ５との間の間隔Ｄ１８である。広角端（ｆ＝１．０）、中間焦点距離（ｆ＝２．９０）、望遠端（ｆ＝８．３４）における間隔Ｄ５、Ｄ１０、Ｄ１６およびＤ１８の各数値、焦点距離ｆ、開放Ｆ値Ｆｎｏ、ならびに、半画角ωを、表９に示す。

［ズームレンズの収差］
図１０乃至１２に本発明の第３の実施の形態によるズームレンズの各収差図を示す。図１０は、本発明の第３の実施の形態によるズームレンズの広角端における各収差図である。図１１は、本発明の第３の実施の形態によるズームレンズの広角端と望遠端との中間焦点距離における各収差図である。図１２は、本発明の第３の実施の形態によるズームレンズの望遠端における各収差図である。それぞれにおいて、（ａ）球面収差図、（ｂ）非点収差図および（ｃ）歪曲収差図をそれぞれ示している。なお、各収差図における線種は第１の実施の形態において説明したものと同様である。

［条件式のまとめ］

表１０に第１乃至第３の実施の形態の数値実施例１乃至３における各値を示す。この値からも明らかなように、条件式（１）乃至（４）を満足することがわかる。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位置および望遠端において、各種収差もバランスよく補正されていることがわかる。

＜４．適用例＞

［撮像装置の構成］

図１３は、本発明の第１乃至第３の実施の形態によるズームレンズを撮像装置１００に適用した例を示す図である。この撮像装置１００は、第１乃至第３の実施の形態によるズームレンズ１２０と、そのズームレンズ１２０により形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子１３０とを備える。撮像素子１３０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利用することができる。ズームレンズ１２０としては、ここでは、第１乃至第３の実施の形態のレンズ群を単レンズに簡略化して示している。

撮像素子１３０によって形成された電気信号は、映像分離回路１４０によってフォーカス制御用の信号が制御回路１５０に供給され、映像用の信号は後段の（図示しない）映像処理回路へ供給される。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、記録、転送等の処理に利用される。

制御回路１５０には、例えば、ズームボタンの操作等、外部からの操作信号が入力され、その操作信号に応じて種々の処理がなされる。例えば、ズームボタンによるズーミング指令が入力されると、指令に応じた焦点距離状態とすべく、ドライバ回路１６０および１７０を介して駆動部１６１および１７１を動作させて、各レンズ群ＧＲ２およびＧＲ４を所定の位置へと移動させる。各センサ１６２および１７２によって得られた各レンズ群ＧＲ２およびＧＲ４の位置情報は制御回路１５０に入力されて、ドライバ回路１６０および１７０へ指令信号を出力する際に参照される。また、制御回路１５０は映像分離回路１４０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、ドライバ回路１７０および駆動部１７１を介して第４レンズ群ＧＲ４を位置制御する。

撮像装置１００は手ブレ補正機能（防振機能）を備えている。例えば、シャッターレリーズボタンの押下に伴う撮像素子１３０におけるブレを手ブレ検出回路１８０が検出する。この手ブレ検出回路１８０は、例えば、ジャイロセンサーにより実現される。手ブレ検出回路１８０からの信号が制御回路１５０に入力されると、制御回路１５０において画像のブレを補償するためのブレ補正角が算出される。その算出されたブレ補正角に基づいて、ドライバ回路１９０を介して駆動部１９１を動作させて、第５レンズ群ＧＲ５のレンズＬ１２を光軸に垂直な方向にシフトさせる。第５レンズ群ＧＲ５のレンズＬ１２の位置はセンサ１９２によって検出されており、センサ１９２によって得られたレンズＬ１２の位置情報は制御回路１５０に入力されて、ドライバ回路１９０へ指令信号を送出する際に参照される。

ここでは、第５レンズ群ＧＲ５のうち像側のレンズＬ１２の位置を移動させる例について説明した。一般に、第５レンズ群ＧＲ５においてレンズＬ１１には高分散の硝材が用いられ、レンズＬ１２には低分散の硝材が用いられる。手ブレ補正のためにレンズを移動させると色収差による劣化が発生するため、なるべく低分散の硝材を使用したレンズＬ１２を移動させる方が色収差の発生を抑制することができる。ただし、レンズＬ１１を移動させるようにしても構わない。

また、手ブレ補正機能が不要な場合には、第５レンズ群ＧＲ５を取り除いて構成することも可能である。したがって、この場合には第１レンズ群から第４レンズ群までによってズームレンズが構成される。

この撮像装置１００が適用される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。

このように、本発明の実施の形態によれば、光学式手ブレ補正機構を備える高変倍ズームレンズにおいて、第１レンズ群を３枚構成としながら、半画角が約３６度という広画角化と前玉径小型化とを両立することができる。

なお、本発明の実施の形態は本発明を具現化するための一例を示したものであり、本発明の実施の形態において明示したように、本発明の実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本発明の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本発明は実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。

１００撮像装置
１２０ズームレンズ
１３０撮像素子
１４０映像分離回路
１５０制御回路
１６０、１７０、１９０ドライバ回路
１６１、１７１、１９１駆動部
１６２、１７２、１９２センサ
１８０手ブレ検出回路

Claims

物体側より順に、正の屈折力を有して位置が常時固定とされた第１レンズ群と、負の屈折力を有して変倍のために光軸方向に位置が移動可能とされた第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、変倍による焦点位置の補正と合焦のために位置が移動可能とされた第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群とからなるインナーフォーカス型のズームレンズにおいて、
前記第５レンズ群は、物体側から順に負の屈折力を有した前群と、正の屈折力を有した後群とによって構成され、前記前群および前記後群の何れか一方を光軸に垂直な方向に移動させることにより、像面上に形成される像も光軸に垂直な方向に移動させ、
前記第１レンズ群は、物体側より、負レンズ、第１の正レンズ、第２の正レンズの順に配され、前記負レンズの第１面は物体側に凹面を向けた形状からなり、以下の条件式（１）を満足するズームレンズ。
（１）−１０．０＜Ｇ１Ｒ１／ｆｗ＜−３．０
但し、
Ｇ１Ｒ１：最も物体側に位置するレンズ面の曲率半径
ｆｗ：広角端におけるレンズ全系の焦点距離
とする。
以下の条件式（２）をさらに満足する請求項１記載のズームレンズ。
（２）−８．０＜Ｇ１Ｒ１／ｆｗ＜−５．０
以下の条件式（３）をさらに満足する請求項１記載のズームレンズ。
（３）０．０３＜Ｈ１'／ｆ１＜０．３
但し、
Ｈ１'：前記第１レンズ群の最も像側の面の頂点から前記第１レンズ群の像側の主点までの間隔（−は物体側、＋は像側）
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
とする。
以下の条件式（４）をさらに満足する請求項１記載のズームレンズ。
（４）３．９＜ｆ１Ｌ／ｆｗ＜５．９
但し、
ｆ１Ｌ：前記第１レンズ群の最も像側に位置するレンズの焦点距離
とする。
前記第１レンズ群内の少なくとも１つの面は非球面である請求項１記載のズームレンズ。
前記第１レンズ群の最も像側に配されるレンズが非球面レンズである請求項５記載のズームレンズ。
複数のレンズ群を備えて前記複数のレンズ群同士の間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズと、前記ズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備える撮像装置であって、
前記ズームレンズは、物体側より順に、正の屈折力を有して位置が常時固定とされた第１レンズ群と、負の屈折力を有して変倍のために光軸方向に位置が移動可能とされた第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、変倍による焦点位置の補正と合焦のために位置が移動可能とされた第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群とからなるインナーフォーカス型のズームレンズであり、
前記第５レンズ群は、物体側から順に負の屈折力を有した前群と、正の屈折力を有した後群とによって構成され、前記前群および前記後群の何れか一方を光軸に垂直な方向に移動させることにより、像面上に形成される像も光軸に垂直な方向に移動させ、
前記第１レンズ群は、物体側より、負レンズ、第１の正レンズ、第２の正レンズの順に配され、前記負レンズの第１面は物体側に凹面を向けた形状からなり、以下の条件式（１）を満足する撮像装置。
（１）−１０．０＜Ｇ１Ｒ１／ｆｗ＜−３．０
但し、
Ｇ１Ｒ１：最も物体側に位置するレンズ面の曲率半径
ｆｗ：広角端におけるレンズ全系の焦点距離
とする。