JP5647570B2 - ズームレンズおよび撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、ズームレンズおよび撮像装置に関し、特に、小型のカメラや携帯端末装置に好適に使用可能なズームレンズおよび、そのようなズームレンズを備えた撮像装置に関するものである。

従来、コンパクトなデジタルカメラやビデオカメラ、携帯端末装置などに搭載されるズームレンズとして、負レンズ群先行の２群あるいは３群タイプのズームレンズが広く知られている。例えば特許文献１には、２群タイプおよび３群タイプのズームレンズの例が示されている。

また特許文献２〜４には、非常に少ないレンズ枚数で構成されて低コスト化が図られたズームレンズの例が示されている。より具体的に特許文献２には、第１レンズ群が２枚、第２レンズ群が２枚の計４枚という少ないレンズ枚数で構成された２群タイプのズームレンズが示されている。この特許文献２に示されたズームレンズにおいては、レンズ枚数を少なくし、そして非球面レンズや複合型非球面レンズの採用により、小型化が図られている。また特許文献３や特許文献４には、プラスチックレンズを多用して低コスト化を図ったズームレンズの例が示されている。さらに特許文献５には、第１レンズ群２枚、第２レンズ群２枚の計４枚から構成される２群ズームレンズにおいて、３倍程度の変倍比を実現している例が示されている

特開２０１０−９１９４８号公報 特開２００５−４０２０号公報 特開平６−２７３６７０号公報 特開２００７−１８７７４０号公報 特開２００７−７８８０１号公報

特許文献２に示されたズームレンズは、前述の通りにして小型化が図られたものであるが、コストの点を考えれば、非球面が適用されているレンズが高屈折率材料から形成されているので、十分な低コスト化が図られているとは言い難いものである。この例のように、小型化と低コスト化を両立させるためにはガラスモールドレンズや複合型非球面レンズの採用が欠かせないが、ややサイズが大きくなることは許容して低コスト化を最優先するためには、これらのレンズをプラスチックレンズに置き換えるのが有効である。特許文献３や特許文献４には、全てのレンズにプラスチックレンズを適用し、低コスト化を図ったズームレンズの例が示されているが、いずれの例においても変倍比は２倍程度と低くなっている。

他方、特許文献５に示されたズームレンズは、前述の通りの２群ズーム構成で３倍程度の変倍比を実現しているが、この例においても、比較的高価な高屈折率硝材が用いられているので、十分な低コスト化が図られているとは言い難い。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、少ないレンズ枚数で３倍程度の変倍比を確保しつつ、プラスチックレンズの採用によって低コスト化を達成するとともに、良好な光学性能を有する２群ズームレンズを提供することを目的とする。

本発明によるズームレンズは、
実質的に、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レンズ群とからなり、変倍に際して、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が変化するズームレンズにおいて、
第１レンズ群は、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズと、正の屈折力を有する第２レンズとの２枚から構成され、
第２レンズ群は、物体側より順に、正の屈折力を有する第３レンズと、負の屈折力を有する第４レンズとの２枚から構成され、
少なくとも前記第２レンズおよび第４レンズはプラスチックレンズから構成され、
第２レンズのｄ線に対する屈折率およびアッベ数をそれぞれｎｄ２、νｄ２とし、第４レンズのｄ線に対する屈折率およびアッベ数をそれぞれｎｄ４、νｄ４とし、第１レンズと第２レンズの光軸上での空気間隔をｄ１２とし、第１レンズ群の焦点距離をｆ１、広角端における全系の焦点距離をｆｗとしたとき、以下の条件式
１．５６＜ｎｄ２＜１．６８ …（１）
νｄ２＜３２ …（２）
１．５６＜ｎｄ４＜１．６８ …（３）
νｄ４＜３２ …（４）
０．２２＜ｄ１２／ｆｗ＜０．６０ …（５）
１．５＜｜ｆ１｜／ｆｗ＜２．５ …（１１）
を満足することを特徴とするものである。

ここで、「実質的に第１レンズ群と第２レンズ群とからなる」とは、それらのレンズ群以外に、実質的にパワーを有さないレンズ、絞りやカバーガラス等レンズ以外の光学要素、レンズフランジ、レンズバレル、撮像素子、手振れ補正機構等の機構部分等を持つ場合も含むものとする。

なお、本発明のズームレンズにおいて、各レンズ群を構成するレンズには接合レンズが用いられてもよいが、接合レンズは２枚の貼り合わせで構成されていれば、２枚のレンズとして数えるものとする。

また、本発明のズームレンズにおけるレンズの面形状、屈折力の符号は、非球面が含まれているものについては近軸領域で考えるものとする。

ここで、本発明のズームレンズは、第２レンズ群の焦点距離をｆ２、広角端における全系の焦点距離をｆｗとしたとき、以下の条件式
１．４＜ｆ２／ｆｗ＜１．９ …（６）
を満足するものであることがより望ましい。

さらに本発明のズームレンズは、前記第１レンズおよび第２レンズのｄ線に対するアッベ数をそれぞれνｄ１、νｄ２としたとき、以下の条件式
２４＜νｄ１−νｄ２＜４０ …（７）
を満足するものであることがより望ましい。

また本発明のズームレンズは、前記第１レンズおよび第２レンズのｄ線に対する屈折率をそれぞれｎｄ１、ｎｄ２としたとき、以下の条件式
０．０２＜ｎｄ２−ｎｄ１＜０．１８ …（８）
を満足するものであることがより望ましい。

また本発明のズームレンズは、前記第３レンズおよび第４レンズのｄ線に対するアッベ数をそれぞれνｄ３、νｄ４としたとき、以下の条件式
２４＜νｄ３−νｄ４＜４０ …（９）
を満足するものであることがより望ましい。

また本発明のズームレンズは、前記第３レンズおよび第４レンズのｄ線に対する屈折率をそれぞれｎｄ３、ｎｄ４としたとき、以下の条件式
０．０２＜ｎｄ４−ｎｄ３＜０．１８ …（１０）
を満足するものであることがより望ましい。

また本発明のズームレンズは、広角端および望遠端における全系の焦点距離をそれぞれｆｗ、ｆｔとしたとき、以下の条件式
２．２＜ｆｔ／ｆｗ＜４．５ …（１２）
を満足するものであることがより望ましい。

さらに本発明のズームレンズにおいては、前記第３レンズと第４レンズとが、互いに空気間隔を隔てて配置されていることがより望ましい。

ここで、前述した条件式（１）〜（５）および（７）〜（１２）で示した各条件のより望ましい範囲は下記の通りである。

１．５６＜ｎｄ２＜１．６５ …（１’）
νｄ２＜２８ …（２’）
１．５６＜ｎｄ４＜１．６５ …（３’）
νｄ４＜２８ …（４’）
０．２２＜ｄ１２／ｆｗ＜０．５５ …（５’）
２４＜νｄ１−νｄ２＜３８ …（７’）
０．０４＜ｎｄ２−ｎｄ１＜０．１８ …（８’）
２４＜νｄ３−νｄ４＜３８ …（９’）
０．０４＜ｎｄ４−ｎｄ３＜０．１８ …（１０’）
１．５５＜｜ｆ１｜／ｆｗ＜２．４５ …（１１’）
２．２＜ｆｔ／ｆｗ＜４．４ …（１２’）
また本発明のズームレンズにおいては、前記第１レンズが、少なくとも１面が非球面形状を有することが好ましい。さらに本発明のズームレンズにおいては、第１レンズ群が各々１枚ずつの負レンズと正レンズとで構成され、第２レンズがプラスチックレンズであるため、温度変化に伴う特性変動を考慮すると、第１レンズもプラスチックレンズであることが好ましい。

さらに上記第２レンズは、少なくとも１面が非球面形状を有するものであることが好ましい。

また上記第３レンズも、少なくとも１面が非球面形状を有するものであることが好ましい。さらに、第２レンズ群が各々１枚ずつの正レンズと負レンズとで構成され、第４レンズがプラスチックレンズであるため、温度変化に伴う特性変動を考慮すると、第３レンズもプラスチックレンズであることが好ましい。

また上記第４レンズも、少なくとも１面が非球面形状を有するものであることが好ましい。

他方、本発明による撮像装置は、以上説明した本発明によるズームレンズを備えたことを特徴とするものである。

本発明によるズームレンズは実質的に、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レンズ群とからなり、変倍に際して、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が変化するズームレンズにおいて、第１レンズ群は実質的に、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズと、正の屈折力を有する第２レンズとの２枚から構成され、第２レンズ群は実質的に、物体側より順に、正の屈折力を有する第３レンズと、負の屈折力を有する第４レンズとの２枚から構成され、少なくとも前記第２レンズおよび第４レンズはプラスチックレンズから構成され、第２レンズのｄ線に対する屈折率およびアッベ数をそれぞれｎｄ２、νｄ２とし、第４レンズのｄ線に対する屈折率およびアッベ数をそれぞれｎｄ４、νｄ４とし、第１レンズと第２レンズの光軸上での空気間隔をｄ１２としたとき、条件式（１）〜（５）を満足するように構成されているので、少ないレンズ枚数で３倍程度の変倍比を確保しつつ、プラスチックレンズの採用によって低コスト化を達成するとともに、良好な光学性能を有するものとなり得る。

以下、上に述べた効果についてさらに詳しく説明する。条件式（１）は、第２レンズの屈折率を規定しており、下限値以下になると第２レンズの曲率（近似曲率）が大きくなり、諸収差の発生量が大きくなってしまい、好ましくない。また、曲率（近似曲率）が大きくなることによって、レンズのコバ（縁肉）を確保するために必要なレンズ中心厚が厚くなり、第１レンズ群が厚くなってしまうため好ましくない。逆に上限値以上になると、第１レンズ群全体での非点収差が大きくなるので、好ましくない。条件式（１）が満足されている場合は、以上の不具合を防止することができる。

条件式（２）は、第２レンズのアッベ数を規定しており、上限値以上になると、第１レンズ群内での色収差が補正不足となり、パワーを強くする必要が生じて、球面収差と非点収差をバランスよく補正することが困難になる。条件式（２）が満足されている場合は、以上の不具合を防止することができる。

条件式（３）は、第４レンズの屈折率を規定しており、下限値以下になると、球面収差や非点収差の補正をバランスよく行うことが難しくなり、また、広角端近傍の軸上色収差が大きくなってしまうので好ましくない。逆に上限値以上になると、全ズーム域において、軸上色収差と倍率色収差のバランスを良好に保つことが難しくなり、好ましくない。条件式（３）が満足されている場合は、以上の不具合を防止することができる。

条件式（４）は、第４レンズのアッベ数を規定しており、上限値以上になると、軸上色収差の補正が困難になるので好ましくない。条件式（４）が満足されている場合は、以上の不具合を防止することができる。

条件式（５）は、第１レンズと第２レンズの間隔と広角端における全系の焦点距離の関係を規定しており、下限値以下になると、コンパクト化には有利になるが、球面収差の補正が難しくなるので好ましくない。逆に上限値以上になると、第１レンズ群が大型化してしまうため、好ましくない。条件式（５）が満足されている場合は、以上の不具合を防止することができる。

以上の効果は、条件式（１）、（２）、（３）、（４）、（５）の範囲の中で特にそれぞれ、条件式（１’）、（２’）、（３’）、（４’）、（５’）が満足されている場合は、より顕著なものとなる。

また、本発明のズームレンズにおいて特に前記条件式（６）が満足されている場合は、下記の効果を得ることができる。すなわちこの条件式（６）は、第２レンズ群の焦点距離と広角端における全系の焦点距離の関係を規定しており、下限値以下になると、第２レンズ群を構成する各レンズのパワーが強くなり、球面収差の補正が困難になる。また、プラスチックで構成された第４レンズのパワーが大きくなると、温度変化に伴う光学諸特性の変動が大きくなるため、好ましくない。さらに、第２レンズ群を構成するレンズの製造誤差や組立誤差の許容量が少なくなってしまうため、好ましくない。逆に上限値以上になると、変倍時の第２レンズ群の移動量が増大するとともに、バックフォーカスが大きくなり、レンズ系全体が大型化してしまうため好ましくない。条件式（６）が満足されている場合は、以上の不具合を防止することができる。

条件式（７）は、第１レンズと第２レンズのアッベ数の差を規定しており、条件式の範囲を外れると、各ズーム域において軸上色収差と倍率色収差のバランスを良好に保つことが難しくなり、好ましくない。条件式（７）が満足されている場合は、以上の不具合を防止することができる。

以上の効果は、条件式（７）の範囲の中で特に条件式（７’）が満足されている場合は、より顕著なものとなる。

また、本発明のズームレンズにおいて特に前記条件式（８）が満足されている場合は、下記の効果を得ることができる。すなわちこの条件式（８）は、第１レンズと第２レンズの屈折率の差を規定しており、条件式の範囲を外れると、非点収差や歪曲収差、および倍率色収差をバランスよく補正することが困難になる。条件式（８）が満足されている場合は、以上の不具合を防止することができる。

以上の効果は、条件式（８）の範囲の中で特に条件式（８’）が満足されている場合は、より顕著なものとなる。

また、本発明のズームレンズにおいて特に前記条件式（９）が満足されている場合は、下記の効果を得ることができる。すなわちこの条件式（９）は、第３レンズと第４レンズのアッベ数の差を規定しており、条件式の範囲を外れると、各ズーム域において、軸上色収差の補正をバランスよく行うことが難しくなり、好ましくない。条件式（９）が満足されている場合は、以上の不具合を防止することができる。

以上の効果は、条件式（９）の範囲の中で特に条件式（９’）が満足されている場合は、より顕著なものとなる。

また、本発明のズームレンズにおいて特に前記条件式（１０）が満足されている場合は、下記の効果を得ることができる。すなわちこの条件式（１０）は、第３レンズと第４レンズの屈折率の差を規定しており、条件式の範囲を外れると、各ズーム域、特に望遠端近傍で、軸上色収差と倍率色収差のバランスを良好に保つことが難しくなり、好ましくない。条件式（１０）が満足されている場合は、以上の不具合を防止することができる。

以上の効果は、条件式（１０）の範囲の中で特に条件式（１０’）が満足されている場合は、より顕著なものとなる。

また、本発明のズームレンズにおいて特に前記条件式（１１）が満足されている場合は、下記の効果を得ることができる。すなわちこの条件式（１１）は、第１レンズ群の焦点距離と、広角端における全系の焦点距離の関係を規定しており、上限値以上になると、第１レンズ群を通過する光線の高さが大きくなるため、第１レンズや第２レンズの外径が大きくなってしまい好ましくない。逆に下限値以下になると諸収差、特に、望遠端近傍での球面収差の補正が難しくなり、好ましくない。条件式（１１）が満足されている場合は、以上の不具合を防止することができる。

以上の効果は、条件式（１１）の範囲の中で特に条件式（１１’）が満足されている場合は、より顕著なものとなる。

また、本発明のズームレンズにおいて特に前記条件式（１２）が満足されている場合は、下記の効果を得ることができる。すなわちこの条件式（１２）は、広角端および望遠端の焦点距離の関係、つまり変倍比を規定しており、下限値以下になると、ズームレンズとしての有意性が小さくなってしまう。逆に上限値以上になると、レンズ系が大型化してしまう。また、このズームタイプにおいては、望遠端において明るさの低下が大きくなり過ぎてしまい、好ましくない。また、望遠端においてある程度の明るさを確保しようとすると、第２レンズ群への負担が大きくなり、少ないレンズ枚数での収差補正が困難になってしまう。条件式（１２）が満足されている場合は、以上の不具合を防止することができる。

以上の効果は、条件式（１２）の範囲の中で特に条件式（１２’）が満足されている場合は、より顕著なものとなる。

他方、本発明による撮像装置は、以上説明した効果を奏する本発明のズームレンズを備えたものであるから、良好な光学性能を備えた上で低コスト化を達成できるものとなる。

本発明の実施例１にかかるズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例２にかかるズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例３にかかるズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例４にかかるズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例５にかかるズームレンズのレンズ構成を示す断面図 （Ａ）〜（Ｈ）は本発明の実施例１のズームレンズの各収差図 （Ａ）〜（Ｈ）は本発明の実施例２のズームレンズの各収差図 （Ａ）〜（Ｈ）は本発明の実施例３のズームレンズの各収差図 （Ａ）〜（Ｈ）は本発明の実施例４のズームレンズの各収差図 （Ａ）〜（Ｈ）は本発明の実施例５のズームレンズの各収差図 本発明の実施形態にかかる撮像装置の概略構成図

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態にかかるズームレンズの構成例を示す断面図であり、後述の実施例１のズームレンズに対応している。また、図２〜図５は、本発明の実施形態にかかる別の構成例を示す断面図であり、それぞれ後述の実施例２〜５のズームレンズに対応している。図１〜図５に示す例の基本的な構成は互いに同様であり、図示方法も同様であるので、ここでは主に図１を参照しながら、本発明の実施形態にかかるズームレンズについて説明する。

図１では、左側が物体側、右側が像側として、（Ａ）は無限遠合焦状態でかつ広角端（最短焦点距離状態）での光学系配置を、（Ｂ）は無限遠合焦状態でかつ望遠端（最長焦点距離状態）での光学系配置を示している。これは、後述する図２〜５においても同様である。

本発明の実施形態にかかるズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とがレンズ群として配列されてなる。また第２レンズ群Ｇ２には、開口絞りＳｔが含まれている。ここに示す開口絞りＳｔは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸Ｚ上の位置を示すものである。

なお、図１には、第２レンズ群Ｇ２と像面Ｓｉｍとの間に、平行平板状の光学部材ＰＰが配置された例を示している。ズームレンズを撮像装置に適用する際には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、光学系と像面Ｓｉｍの間にカバーガラス、赤外線カットフィルタやローパスフィルタなどの各種フィルタ等を配置することが好ましい。光学部材ＰＰは、これらカバーガラスや各種フィルタ等を想定したものである。また、近年の撮像装置は高画質化のために各色毎にＣＣＤを用いる３ＣＣＤ方式を採用しているものがあり、この３ＣＣＤ方式に対応するためには、色分解プリズム等の色分解光学系をレンズ系と像面Ｓｉｍの間に挿入することになる。その場合には、光学部材ＰＰの位置に色分解光学系を配置してもよい。

このズームレンズにおいては、変倍する際に第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が変化する。より具体的には、広角端から望遠端に変倍する際に、第１レンズ群Ｇ１は像面Ｓｉｍ側に凸状の軌跡を描くように移動し、第２レンズ群Ｇ２は物体側に単調移動し、開口絞りＳｔは第２レンズ群Ｇ２と一体で移動するように構成されている。図１には、広角端から望遠端へ変倍するときの第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２の移動軌跡を、（Ａ）と（Ｂ）との間に付した実線の矢印で模式的に示している。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に配置された、負の屈折力を有する第１レンズＬ１１と、正の屈折力を有する第２レンズＬ１２とから構成されている。ここで、例えば図１に示す例のように、第１レンズＬ１１は近軸領域で両凹形状のレンズとし、第２レンズＬ１２は正メニスカス形状のレンズとすることができる。本発明のズームレンズにおいて、これら両レンズＬ１１、Ｌ１２のうち第２レンズＬ１２は必ずプラスチックレンズとされるが、本実施例では第１レンズＬ１１もプラスチックレンズとされている。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側より順に配置された、正の屈折力を有する第３レンズＬ２１と、負の屈折力を有する第４レンズＬ２２とから構成されている。例えば図１の例のように上記第３レンズＬ２１は両凸形状のレンズ、上記第４レンズＬ２２は負メニスカス形状のレンズとすることができる。本発明のズームレンズにおいて、これら両レンズＬ２１、Ｌ２２のうち第４レンズＬ２２は必ずプラスチックレンズとされるが、本実施例では第３レンズＬ２１もプラスチックレンズとされている。

なお、ここで図２〜図５の構成におけるレンズ材料に関して説明すると、第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２を構成する全てのレンズがプラスチックレンズとされている。

以上説明の通り、第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２をそれぞれ２枚のレンズから構成した上で、各レンズ群Ｇ１、Ｇ２の全てのレンズをプラスチックレンズとすることにより、少ないレンズ枚数で３倍程度の変倍比を確保しつつ、低コスト化を達成するとともに、良好な光学性能を実現できるようになる。さらに、各レンズ群Ｇ１、Ｇ２における正、負１枚ずつのレンズを双方ともプラスチックレンズとすることにより、温度変化に伴う特性変動をより小さく抑えることが可能になる。

また本ズームレンズでは、第２レンズＬ１２のｄ線に対する屈折率およびアッベ数をそれぞれｎｄ２、νｄ２とし、第４レンズＬ２２のｄ線に対する屈折率およびアッベ数をそれぞれｎｄ４、νｄ４とし、第１レンズＬ１１と第２レンズＬ１２の光軸上での空気間隔をｄ１２としたとき、以下の条件式
１．５６＜ｎｄ２＜１．６８ …（１）
νｄ２＜３２ …（２）
１．５６＜ｎｄ４＜１．６８ …（３）
νｄ４＜３２ …（４）
０．２２＜ｄ１２／ｆｗ＜０．６０ …（５）
が満足されている。

なお、以上の条件式（１）〜（５）で規定される各条件の数値例を、実施例毎にまとめて表１６に示してある。またこの表１６には、後述する条件式（６）〜（１２）で規定される各条件の数値例も併せて示してある。

さらに本ズームレンズにおいては、第２レンズ群Ｇ１の焦点距離をｆ２、広角端における全系の焦点距離をｆｗとしたとき、以下の条件式
１．４＜ｆ２／ｆｗ＜１．９ …（６）
が満足されている（表１６参照。以下、同様）。

また本ズームレンズにおいては、第１レンズＬ１１および第２レンズＬ１２のｄ線に対するアッベ数をそれぞれνｄ１、νｄ２としたとき、以下の条件式
２４＜νｄ１−νｄ２＜４０ …（７）
が満足されている。

さらに本ズームレンズにおいては、第１レンズＬ１１および第２レンズＬ１２のｄ線に対する屈折率をそれぞれｎｄ１、ｎｄ２としたとき、以下の条件式
０．０２＜ｎｄ２−ｎｄ１＜０．１８ …（８）
が満足されている。

また本ズームレンズにおいては、第３レンズＬ２１および第４レンズＬ２２のｄ線に対するアッベ数をそれぞれνｄ３、νｄ４としたとき、以下の条件式
２４＜νｄ３−νｄ４＜４０ …（９）
が満足されている。

また本ズームレンズにおいては、第３レンズＬ２１および第４レンズＬ２２のｄ線に対する屈折率をそれぞれｎｄ３、ｎｄ４としたとき、以下の条件式
０．０２＜ｎｄ４−ｎｄ３＜０．１８ …（１０）
が満足されている。

また本ズームレンズにおいては、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離をｆ１、広角端における全系の焦点距離をｆｗとしたとき、以下の条件式
１．５＜｜ｆ１｜／ｆｗ＜２．５ …（１１）
が満足されている。

さらに本ズームレンズにおいては、広角端および望遠端における全系の焦点距離をそれぞれｆｗ、ｆｔとしたとき、以下の条件式
２．２＜ｆｔ／ｆｗ＜４．５ …（１２）
が満足されている。

また本ズームレンズにおいては、第３レンズＬ２１と第４レンズＬ２２とが、互いに空気間隔を隔てて配置されている。

なお、本発明のズームレンズにおいて、前述した条件式（１）〜（５）および（７）〜（１２）で示した各条件は、より望ましくは下記の範囲に設定される。

１．５６＜ｎｄ２＜１．６５ …（１’）
νｄ２＜２８ …（２’）
１．５６＜ｎｄ４＜１．６５ …（３’）
νｄ４＜２８ …（４’）
０．２２＜ｄ１２／ｆｗ＜０．５５ …（５’）
２４＜νｄ１−νｄ２＜３８ …（７’）
０．０４＜ｎｄ２−ｎｄ１＜０．１８ …（８’）
２４＜νｄ３−νｄ４＜３８ …（９’）
０．０４＜ｎｄ４−ｎｄ３＜０．１８ …（１０’）
１．５５＜｜ｆ１｜／ｆｗ＜２．４５ …（１１’）
２．２＜ｆｔ／ｆｗ＜４．４ …（１２’）
上記条件式（１’）〜（５’）および（７’）〜（１２’）は、それらのうちのいずれか１つが満足されてもよいし、あるいは複数が組み合わせて満足されてもよいが、表１６から明らかな通り、実施例１においては上記条件式（１’）〜（５’）および（７’）〜（１２’）が全て満足されている。

以下、上記各条件式で規定された構成による作用、効果について説明する。

条件式（１）は、第２レンズＬ１２の屈折率を規定しており、下限値以下になると第２レンズＬ１２の曲率（近似曲率）が大きくなり、諸収差の発生量が大きくなってしまい、好ましくない。また、曲率（近似曲率）が大きくなることによって、レンズのコバ（縁肉）を確保するために必要なレンズ中心厚が厚くなり、第１レンズ群Ｇ１が厚くなってしまうため好ましくない。逆に上限値以上になると、第１レンズ群Ｇ１全体での非点収差が大きくなるので、好ましくない。条件式（１）が満足されている場合は、以上の不具合を防止することができる。

条件式（２）は、第２レンズＬ１２のアッベ数を規定しており、上限値以上になると、第１レンズ群Ｇ１内での色収差が補正不足となり、パワーを強くする必要が生じて、球面収差と非点収差をバランスよく補正することが困難になる。条件式（２）が満足されている場合は、以上の不具合を防止することができる。

条件式（３）は、第４レンズＬ２２の屈折率を規定しており、下限値以下になると、球面収差や非点収差の補正をバランスよく行うことが難しくなり、また、広角端近傍の軸上色収差が大きくなってしまうので好ましくない。逆に上限値以上になると、全ズーム域において、軸上色収差と倍率色収差のバランスを良好に保つことが難しくなり、好ましくない。条件式（３）が満足されている場合は、以上の不具合を防止することができる。

条件式（４）は、第４レンズＬ２２のアッベ数を規定しており、上限値以上になると、軸上色収差の補正が困難になるので好ましくない。条件式（４）が満足されている場合は、以上の不具合を防止することができる。

条件式（５）は、第１レンズＬ１１と第２レンズＬ１２の間隔と広角端における全系の焦点距離の関係を規定しており、下限値以下になると、コンパクト化には有利になるが、球面収差の補正が難しくなるので好ましくない。逆に上限値以上になると、第１レンズ群が大型化してしまうため、好ましくない。条件式（５）が満足されている場合は、以上の不具合を防止することができる。

本ズームレンズでは、条件式（１）、（２）、（３）、（４）、（５）の範囲の中で特にそれぞれ、条件式（１’）、（２’）、（３’）、（４’）、（５’）が満足されているので、上述の効果がより顕著なものとなる。

条件式（６）は、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離と広角端における全系の焦点距離の関係を規定しており、下限値以下になると、第２レンズ群Ｇ２を構成する各レンズＬ２１、Ｌ２２のパワーが強くなり、球面収差の補正が困難になる。また、プラスチックで構成された第４レンズＬ２２のパワーが大きくなると、温度変化に伴う光学諸特性の変動が大きくなるため、好ましくない。さらに、第２レンズ群Ｇ２２を構成するレンズＬ２１、Ｌ２２の製造誤差や組立誤差の許容量が少なくなってしまうため、好ましくない。逆に上限値以上になると、変倍時の第２レンズ群Ｇ２の移動量が増大するとともに、バックフォーカスが大きくなり、レンズ系全体が大型化してしまうため好ましくない。条件式（６）が満足されている場合は、以上の不具合を防止することができる。

条件式（７）は、第１レンズＬ１１と第２レンズＬ１２のアッベ数の差を規定しており、条件式の範囲を外れると、各ズーム域において軸上色収差と倍率色収差のバランスを良好に保つことが難しくなり、好ましくない。条件式（７）が満足されている場合は、以上の不具合を防止することができる。

本ズームレンズでは、条件式（７）の範囲の中で特に条件式（７’）が満足されているので、上述の効果がより顕著なものとなる。

条件式（８）は、第１レンズＬ１１と第２レンズＬ１２の屈折率の差を規定しており、条件式の範囲を外れると、非点収差や歪曲収差、および倍率色収差をバランスよく補正することが困難になる。条件式（８）が満足されている場合は、以上の不具合を防止することができる。

本ズームレンズでは、条件式（８）の範囲の中で特に条件式（８’）が満足されているので、上述の効果がより顕著なものとなる。

条件式（９）は、第３レンズＬ２１と第４レンズＬ２２のアッベ数の差を規定しており、条件式の範囲を外れると、各ズーム域において、軸上色収差の補正をバランスよく行うことが難しくなり、好ましくない。条件式（９）が満足されている場合は、以上の不具合を防止することができる。

本ズームレンズでは、条件式（９）の範囲の中で特に条件式（９’）が満足されているので、上述の効果がより顕著なものとなる。

条件式（１０）は、第３レンズＬ２１と第４レンズＬ２２の屈折率の差を規定しており、条件式の範囲を外れると、各ズーム域、特に望遠端近傍で、軸上色収差と倍率色収差のバランスを良好に保つことが難しくなり、好ましくない。条件式（１０）が満足されている場合は、以上の不具合を防止することができる。

本ズームレンズでは、条件式（１０）の範囲の中で特に条件式（１０’）が満足されているので、上述の効果がより顕著なものとなる。

条件式（１１）は、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離と、広角端における全系の焦点距離の関係を規定しており、上限値以上になると、第１レンズ群Ｇ１を通過する光線の高さが大きくなるため、第１レンズＬ１１や第２レンズＬ１２の外径が大きくなってしまい好ましくない。逆に下限値以下になると諸収差、特に、望遠端近傍での球面収差の補正が難しくなり、好ましくない。条件式（１１）が満足されている場合は、以上の不具合を防止することができる。

本ズームレンズでは、条件式（１１）の範囲の中で特に条件式（１１’）が満足されているので、上述の効果がより顕著なものとなる。

条件式（１２）は、広角端および望遠端の焦点距離の関係、つまり変倍比を規定しており、下限値以下になると、ズームレンズとしての有意性が小さくなってしまう。逆に上限値以上になると、レンズ系が大型化してしまう。また、このズームタイプにおいては、望遠端において明るさの低下が大きくなり過ぎてしまい、好ましくない。また、望遠端においてある程度の明るさを確保しようとすると、第２レンズ群Ｇ２への負担が大きくなり、少ないレンズ枚数での収差補正が困難になってしまう。条件式（１２）が満足されている場合は、以上の不具合を防止することができる。

本ズームレンズでは、条件式（１２）の範囲の中で特に条件式（１２’）が満足されているので、上述の効果がより顕著なものとなる。

なお図１には、レンズ系と結像面との間に光学部材ＰＰを配置した例を示したが、ローパスフィルタや特定の波長域をカットするような各種フィルタ等を配置する代わりに、各レンズの間にこれらの各種フィルタを配置してもよく、あるいは、いずれかのレンズのレンズ面に、各種フィルタと同様の作用を有するコートを施してもよい。

次に、本発明のズームレンズの数値実施例について説明する。実施例１〜５のズームレンズのレンズ断面図はそれぞれ図１〜５に示したものである。そして、実施例１のズームレンズの基本レンズデータを表１に、ズームに関するデータを表２に、非球面データを表３に示す。同様に、実施例２〜５のズームレンズの基本レンズデータ、ズームに関するデータ、非球面データを表４〜表１５に示す。以下では、表中の記号の意味について、実施例１のものを例に挙げて説明するが、実施例２〜５のものについても基本的に同様である。

表１の基本レンズデータにおいて、Ｓｉの欄には最も物体側の構成要素の物体側の面を１番目として像側に向かうに従い順次増加するｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）の面番号を示し、Ｒｉの欄にはｉ番目の面の曲率半径を示し、Ｄｉの欄にはｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ上の面間隔を示している。なお、曲率半径の符号は、面形状が物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負としている。

また、基本レンズデータにおいて、Ｎｄｊの欄には最も物体側のレンズを１番目として像側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１、２、３、…）の構成要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄｊの欄にはｊ番目の構成要素のｄ線に対するアッベ数を示している。なお、基本レンズデータには、開口絞りＳｔも含めて示しており、開口絞りＳｔに相当する面の曲率半径の欄には、∞（開口絞り）と記載している。

表１の基本レンズデータにおけるＤ４、Ｄ９は、変倍時に変化する面間隔である。Ｄ４は第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔であり、Ｄ９は第２レンズ群Ｇ２と光学部材ＰＰとの間隔である。

表２のズームに関するデータには、広角端、望遠端それぞれにおける、全系の焦点距離（ｆ）、Ｆ値（Ｆｎｏ．）、全画角（２ω）、変倍時に変化する各面間隔の値を示している。

表１のレンズデータでは、非球面の面番号に＊印を付しており、非球面の曲率半径として近軸の曲率半径の数値を示している。表３の非球面データには、非球面の面番号と、各非球面に関する非球面係数を示す。表３の非球面データの数値の「Ｅ−ｎ」（ｎ：整数）は、「×１０^−ｎ」を意味する。なお、非球面係数は、下記非球面式における各係数ＫＡ、ＲＡｍ（ｍ＝３、４、５、…１２）の値である。

Ｚｄ＝Ｃ・ｈ^２／｛１＋（１−ＫＡ・Ｃ^２・ｈ^２）^１/２｝＋ΣＲＡｍ・ｈ^ｍ
ただし、
Ｚｄ：非球面深さ（高さｈの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に下ろした垂線の長さ）
ｈ：高さ（光軸からのレンズ面までの距離）
Ｃ：近軸曲率半径の逆数
ＫＡ、ＲＡｍ：非球面係数（ｍ＝３、４、５、…１２）
以下に記載する表では、所定の桁で丸めた数値を記載している。また、以下に記載する表のデータにおいて、角度の単位としては度を用い、長さの単位としてはｍｍを用いているが、光学系は比例拡大又は比例縮小して使用することが可能であるので、他の適当な単位を用いることもできる。

また表１６に、実施例１〜５のズームレンズの条件式（１）〜（１２）に対応する値を示す。この表１６の値はｄ線に関するものである。

ここで、実施例１のズームレンズの広角端における球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）、倍率色収差（倍率の色収差）をそれぞれ図６（Ａ）〜図６（Ｄ）に示し、望遠端における球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）、倍率色収差（倍率の色収差）をそれぞれ図６（Ｅ）〜図６（Ｈ）に示す。

各収差図はｄ線（波長５８７．６ｎｍ）を基準としたものであるが、球面収差図では波長４６０．０ｎｍおよび６１５．０ｎｍに関する収差も示し、倍率色収差図では波長４６０．０ｎｍおよび６１５．０ｎｍに関する収差を示す。非点収差図では、サジタル方向については実線で、タンジェンシャル方向については点線で示している。球面収差図のＦｎｏ．はＦ値を意味し、その他の収差図のωは半画角を意味する。

同様に、実施例２のズームレンズの広角端、望遠端における各収差図を図７（Ａ）〜図７（Ｈ）に示し、以下全く同様にして実施例３〜５の各収差図をそれぞれ図８〜図１０に示す。

次に、本発明の実施形態にかかる撮像装置について説明する。図１１に、本発明の実施形態の撮像装置の一例として、本発明の実施形態のズームレンズ１を用いた撮像装置１０の概略構成図を示す。撮像装置としては、例えば、監視カメラ、ビデオカメラ、電子スチルカメラ等を挙げることができる。

図１１に示す撮像装置１０は、ズームレンズ１と、ズームレンズ１の像側に配置されて、ズームレンズ１により結像された被写体の像を撮像する撮像素子２と、撮像素子２からの出力信号を演算処理する信号処理部４と、ズームレンズ１の変倍を行うための変倍制御部５と、フォーカス調整を行うためのフォーカス制御部６とを備えている。なお、ズームレンズ１と撮像素子２との間に、適宜フィルタ等が配設されてもよい。

ズームレンズ１は、負の屈折力を有して、広角端から望遠端に変倍する際に像面側に凸状の軌跡を描くように移動する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有して、広角端から望遠端に変倍する際に物体側に単調移動する第２レンズ群Ｇ２と、第２レンズ群Ｇ２と一体で移動するように構成された開口絞りＳｔとを有している。なお、図１１では各レンズ群を概略的に示している。

撮像素子２は、ズームレンズ１により形成される光学像を撮像して電気信号を出力するものであり、その撮像面はズームレンズ１の像面に一致するように配置されている。撮像素子２としては例えばＣＣＤやＣＭＯＳ等からなるものを用いることができる。

なお、図１１では図示していないが、撮像装置１０は、例えば第２レンズ群Ｇ２の一部を構成する正の屈折力を有するレンズを光軸Ｚに垂直な方向に移動させて、振動や手振れ時の撮影画像のぶれを補正するぶれ補正機構をさらに備えるようにしてもよい。

以上、実施形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態および実施例に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数、非球面係数等の値は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得るものである。

１ ズームレンズ
２ 撮像素子
４ 信号処理部
５ 変倍制御部
６ フォーカス制御部
１０ 撮像装置
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｌ１１〜Ｌ１２、Ｌ２１〜Ｌ２２ レンズ
ＰＰ 光学部材
Ｓｉｍ 像面
Ｓｔ 開口絞り
Ｚ 光軸

Claims (9)

1. 実質的に、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レンズ群とからなり、変倍に際して、前記第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が変化するズームレンズにおいて、
   前記第１レンズ群は、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズと、正の屈折力を有する第２レンズとの２枚から構成され、
   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第３レンズと、負の屈折力を有する第４レンズとの２枚から構成され、
   少なくとも前記第２レンズおよび第４レンズはプラスチックレンズから構成され、
   前記第２レンズのｄ線に対する屈折率およびアッベ数をそれぞれｎｄ２、νｄ２とし、前記第４レンズのｄ線に対する屈折率およびアッベ数をそれぞれｎｄ４、νｄ４とし、前記第１レンズと第２レンズの光軸上での空気間隔をｄ１２とし、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、広角端における全系の焦点距離をｆｗとしたとき、以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
   １．５６＜ｎｄ２＜１．６８ …（１）
   νｄ２＜３２ …（２）
   １．５６＜ｎｄ４＜１．６８ …（３）
   νｄ４＜３２ …（４）
   ０．２２＜ｄ１２／ｆｗ＜０．６０ …（５）
   １．５＜｜ｆ１｜／ｆｗ＜２．５ …（１１）
2. 前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、広角端における全系の焦点距離をｆｗとしたとき、以下の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。
   １．４＜ｆ２／ｆｗ＜１．９ …（６）
3. 前記第１レンズおよび第２レンズのｄ線に対するアッベ数をそれぞれνｄ１、νｄ２としたとき、以下の条件式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。
   ２４＜νｄ１−νｄ２＜４０ …（７）
4. 前記第１レンズおよび第２レンズのｄ線に対する屈折率をそれぞれｎｄ１、ｎｄ２としたとき、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
   ０．０２＜ｎｄ２−ｎｄ１＜０．１８ …（８）
5. 前記第３レンズおよび第４レンズのｄ線に対するアッベ数をそれぞれνｄ３、νｄ４としたとき、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
   ２４＜νｄ３−νｄ４＜４０ …（９）
6. 前記第３レンズおよび第４レンズのｄ線に対する屈折率をそれぞれｎｄ３、ｎｄ４としたとき、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
   ０．０２＜ｎｄ４−ｎｄ３＜０．１８ …（１０）
7. 広角端および望遠端における全系の焦点距離をそれぞれｆｗ、ｆｔとしたとき、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
   ２．２＜ｆｔ／ｆｗ＜４．５ …（１２）
8. 前記第３レンズと第４レンズとが、互いに空気間隔を隔てて配置されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のズームレンズ。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載のズームレンズを備えたことを特徴とする撮像装置。