JP5778276B2

JP5778276B2 - ズームレンズおよび撮像装置

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Publication number: JP5778276B2
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Inventors: 大樹河村
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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、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（最も物体側に負レンズ群が配置されたもの）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。これらのズームレンズのフォーカシング方式には、フロントフォーカスに比べてレンズの重量を小さくできるリアーフォーカス式が多く採用されている。

また、フォーカシングの高速化やフォーカシングのために移動するレンズの軽量化等の目的のために、後群全体を移動させてフォーカシングを行うのではなく、後群の中に配置された一部のレンズ群、あるいは、１枚のレンズのみを移動させてフォーカシングを行う方式もいくつか提案されている。そのような方式を採用したものとして、例えば特許文献１〜特許文献７に示されるズームレンズが知られている。これらのズームレンズでは、第２レンズ群が物体側部分群と像側部分群とで構成され、特に特許文献１に記載されたズームレンズでは物体側部分群を、特許文献２〜７に記載されたズームレンズでは像側部分群をそれぞれ移動させることでフォーカシングを行っている。

特開２００７−２７９２３２号公報特開２０００−９９９７号公報特開２０００−２８４１７７号公報特開２００２−３６５５４２号公報特開２００３−２２８００２号公報特開２００７−２５３７３号公報特開２００９−３６９６１号公報

上述のように、第２レンズ群の一部のレンズまたはレンズ群のみを移動させるフォーカシング方式を採用する場合、フォーカシングによる収差変動を小さく抑えつつ、レンズ系全体をコンパクトに構成するためには、第２レンズ群全体のパワーおよび、第２レンズ群内のパワー配分、つまり、第２レンズ群の中の物体側部分群と、像側部分群とのパワーバランスや、それぞれの部分群の構成と収差補正などの役割分担を、焦点距離、変倍比などの仕様に合わせて最適に設定する必要がある。

例えば、変倍比が高くなるほど、あるいは望遠端の焦点距離が長くなるほど、至近距離へ合焦させる際のフォーカシング移動量（フォーカシングのために移動するレンズの移動量）が増え、その分、移動スペースを広く確保しなければならず、レンズ系が大型化してしまう。コンパクト化を図ろうとすれば、このスペースを狭くするために、フォーカシングレンズのパワーを強くする必要があるが、強くし過ぎると収差をバランス良く補正することができない。また望遠端近傍で、最短撮影距離をどの程度に設定するかも重要である。

以上述べたような各仕様のバランスを最適に設定することは、ズームレンズ設計の上で重要な課題であるが、特許文献１〜７等に示された従来技術においては、光学性能やフォーカシング性能は良くても、変倍比が小さい、あるいは、フォーカシングの移動量が大き過ぎたり、第２レンズ群の構成枚数が多かったりして、第２レンズ群が非常に大型化してしまっている例も多く、改善の余地が残されている。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、負レンズ群先行タイプのズームレンズにおいて、約３〜５倍程度の変倍比を確保しつつ、フォーカシングを高速に行うとともに、フォーカシング時の収差変動を小さく抑えることができ、そして十分小型に形成可能な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、
前記第２レンズ群が実質的に、正の屈折力を有する第２レンズ群物体側部分群と、正の屈折力を有する第２レンズ群像側部分群とから構成され、
変倍に際して前記第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が変化するズームレンズにおいて、
フォーカシングが、前記第２レンズ群像側部分群を光軸に沿って移動させることによって行われ、
前記第１レンズ群の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をＤ１ｇ、望遠端において無限遠物体に合焦したときの第２レンズ群の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の距離、および、第２レンズ群物体側部分群と第２レンズ群像側部分群の光軸上での間隔をそれぞれＤ２ｇ、Ｄ２ｔ、望遠端における全系の焦点距離をｆｔ、第１レンズ群および第２レンズ群の焦点距離をそれぞれｆ１、ｆ２としたとき、以下の条件式
１．０＜Ｄ２ｇ／Ｄ１ｇ＜１．６ …（１）
０．０８＜Ｄ２ｔ／ｆｔ＜０．１９ …（２）
１．１５≦ｆｔ／｜ｆ１｜＜１．８ …（３）
１．１＜ｆｔ／ｆ２＜１．９ …（４）
を満足することを特徴とするものである。

なお、この本発明によるズームレンズにおいては、上記第２レンズ群物体側部分群が実質的に、正の屈折力を有する第２レンズ群第１レンズおよび、負の屈折力を有する第２レンズ群第２レンズから構成され、そして、前記第２レンズ群像側部分群が実質的に、正の屈折力を有する第２レンズ群第３レンズから構成されていることが望ましい。

ここで、上記の「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。この点は、「実質的に」の記述を含む上記「第２レンズ群物体側部分群が実質的に第２レンズ群第１レンズおよび第２レンズ群第２レンズから構成され」との記載や、上記「第２レンズ群像側部分群が実質的に、第２レンズ群第３レンズから構成されている」との記載についても同様である。

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ｎ枚の貼り合わせで構成されていれば、ｎ枚のレンズとして数えるものとする。

そして、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。

以上述べた本発明によるズームレンズは、前記第２レンズ群像側部分群の焦点距離をｆＲ、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
３．９＜ｆＲ／ｆｗ＜５．５ …（５）
を満足するものであることが望ましい。

さらに、本発明によるズームレンズは、
望遠端における第１レンズ群の最も像側のレンズ面と第２レンズ群の最も物体側のレンズ面との光軸上の間隔をＤ１２ｔ、望遠端における全系の焦点距離をｆｔとしたとき、以下の条件式
０．０５＜Ｄ１２ｔ／ｆｔ＜０．２２ …（６）
を満足するものであることが望ましい。

以上説明した本発明によるズームレンズにおいては、前記第２レンズ群像側部分群が、正の屈折力を有するプラスチックレンズ１枚から構成され、このプラスチックレンズのｄ線に対する屈折率およびアッベ数をそれぞれ、Ｎｄ２ｒ、νｄ２ｒとしたとき、以下の条件式
１．４８＜Ｎｄ２ｒ＜１．５６ …（７）
５０＜νｄ２ｒ …（８）
を満足していることが望ましい。

また本発明によるズームレンズにおいては、第１レンズ群が、物体側より順に配置された、負の屈折力を有する第１レンズ群第１レンズと、正の屈折力を有する第１レンズ群第２レンズとから構成されることが好ましい。

また、上に述べた条件式（１）、（３）〜（８）で示した各条件のより望ましい範囲は、それぞれ下記（１’）、（３’）〜（８’）の通りである。

１．１＜Ｄ２ｇ／Ｄ１ｇ＜１．６ …（１’）
１．１５≦ｆｔ／｜ｆ１｜＜１．７ …（３’）
１．２＜ｆｔ／ｆ２＜１．９ …（４’）
４．０＜ｆＲ／ｆｗ＜５．５ …（５’）
０．０５＜Ｄ１２ｔ／ｆｔ＜０．２０ …（６’）
１．４８＜Ｎｄ２ｒ＜１．５５ …（７’）
５２＜νｄ２ｒ …（８’）
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。

本発明による第１のズームレンズは、フォーカシングが、前記第２レンズ群像側部分群を光軸に沿って移動させることによって行われるように構成された上で、前記条件式（１）および（２）を満足するものとなっているので、約３〜５倍程度の変倍比を確保しつつ、フォーカシングを高速に行うとともに、フォーカシング時の収差変動を小さく抑えることができ、そして十分な小型化が可能になる、という効果を奏する。

以下、この効果についてさらに詳しく説明する。条件式（１）は、第１レンズ群と第２レンズ群の厚みの比を規定しており、その下限値以下になると、第２レンズ群を薄く構成しなければならなくなり、前記第２レンズ群像側部分群のフォーカシング時の移動スペースが小さくなり、レンズや機械的構成部材の干渉を避けるためには、望遠端においてフォーカシングが可能な至近撮影距離を短くできなくなってしまう。あるいは、第１レンズ群が厚くなり過ぎるため、好ましくない。逆に上限値以上になると、第２レンズ群が厚くなり、全長や沈胴時の厚みが厚くなってしまうため、小型化およびフォーカシングの高速化の上で好ましくない。あるいは、第１レンズ群を薄くする必要が出てくるため、レンズのパワーを強くしたり、収差を補正するために必要な空気間隔を無理に小さくしたりする必要が生じるため、主に、広角端近傍での歪曲収差や像面湾曲の補正が困難になり、好ましくない。

一方条件式（２）は、望遠端において無限遠物体に合焦したときの第２レンズ群物体側部分群と第２レンズ群像側部分群の光軸上での間隔を、望遠端における全系の焦点距離に対する比で規定しており、その下限値以下になると、移動スペースが小さくなり、既述のように、望遠端における最短撮影距離を短くできなくなってしまうため好ましくない。このとき、この最短撮影距離を短くしようとすれば、第２レンズ群像側部分群のパワーを強くしなければならず、球面収差などの補正が難しくなるため好ましくない。

条件式（１）および（２）を満足している場合は、上記の不具合を防止して、前述した通りの効果を得ることができる。そして、条件式（１）による効果は、その条件式が規定する範囲の中で特に条件式（１’）が満足されている場合は、より顕著なものとなる。

一方、本発明による第２のズームレンズは、フォーカシングが、前記第２レンズ群像側部分群を光軸に沿って移動させることによって行われるように構成された上で、前記条件式（３）および（４）を満足するものとなっているので、約３〜５倍程度の変倍比を確保しつつ、フォーカシングを高速に行うとともに、フォーカシング時の収差変動を小さく抑えることができ、そして十分な小型化が可能になる、という効果を奏する。

以下、この効果についてさらに詳しく説明する。条件式（３）は、望遠端における全系の焦点距離と第１レンズ群の焦点距離との関係を規定しており、その下限値以下になると、変倍時の移動量が大きくなるとともにレンズ全長が大きくなり、レンズ系が大型化してしまうため好ましくない。逆に上限値以上になると、主に広角端近傍での像面湾曲の補正が困難になり、好ましくない。

条件式（４）は、望遠端における全系の焦点距離と第２レンズ群の焦点距離との関係を規定しており、その下限値以下になると、変倍時の移動量が大きくなり、レンズ系が大型化してしまうため好ましくない。逆に上限値以上になると、第２レンズ群のパワーを強くしなければならず、球面収差などの補正が難しくなるため好ましくない。

条件式（３）および（４）を満足している場合は、上記の不具合を防止して、前述した通りの効果を得ることができる。そして、条件式（３）および（４）による効果は、それらの条件式が規定する範囲の中でそれぞれ特に条件式（３’）および（４’）が満足されている場合は、より顕著なものとなる。

一方、本発明による第３のズームレンズは、フォーカシングが、前記第２レンズ群像側部分群を光軸に沿って移動させることによって行われるように構成された上で、前記条件式（５）および（６）を満足するものとなっているので、約３〜５倍程度の変倍比を確保しつつ、フォーカシングを高速に行うとともに、フォーカシング時の収差変動を小さく抑えることができ、そして十分な小型化が可能になる、という効果を奏する。

以下、この効果についてさらに詳しく説明する。条件式（５）は、前記第２レンズ群像側部分群（これは、フォーカシングのために移動するレンズ群である）の焦点距離と広角端の焦点距離との関係を規定しており、その下限値以下になると、第２レンズ群像側部分群のパワーを強くしなければならず、球面収差などの補正が難しくなるため好ましくない。逆に上限値以上になると、フォーカシング時の第２レンズ群像側部分群の移動量が大きくなってしまうため好ましくない。

条件式（６）は、望遠端における第１レンズ群の最も像側のレンズ面と第２レンズ群の最も物体側のレンズ面との光軸上の間隔と、望遠端における全系の焦点距離との関係を規定しており、その下限値以下になると、第１レンズ群や第２レンズ群を構成するレンズや、レンズ保持部材等の干渉を避けることが困難になり、好ましくない。逆に上限値以上になると、ある一定の光学全長に抑えながら、所望の変倍比を得ることが困難になるため、好ましくない。

条件式（５）および（６）を満足している場合は、上記の不具合を防止して、前述した通りの効果を得ることができる。そして、条件式（５）および（６）による効果は、それらの条件式が規定する範囲の中でそれぞれ特に条件式（５’）および（６’）が満足されている場合は、より顕著なものとなる。

なお、本発明による第１のズームレンズにおいて、特に前記条件式（３）および（４）を満足している場合は、第２のズームレンズがこの条件式（３）および（４）によって奏する前述の効果と同じ効果が得られる。したがってその場合は、フォーカシングを高速に行うことができる、フォーカシング時の収差変動を小さく抑えることができる、十分な小型化が可能になる、という効果がより顕著なものとなる。

さらに、本発明による第１のズームレンズにおいて、特に前記条件式（５）あるいは（６）を満足している場合は、第３のズームレンズがこの条件式（５）あるいは（６）によって奏する前述の効果と同じ効果が得られる。したがってその場合も、フォーカシングを高速に行うことができる、フォーカシング時の収差変動を小さく抑えることができる、十分な小型化が可能になる、という効果がより一層顕著なものとなる。

他方、本発明による第２のズームレンズにおいて、特に前記条件式（５）あるいは（６）を満足している場合も、第３のズームレンズがこの条件式（５）あるいは（６）によって奏する前述の効果と同じ効果が得られる。したがってその場合も、フォーカシングを高速に行うことができる、フォーカシング時の収差変動を小さく抑えることができる、十分な小型化が可能になる、という効果がより顕著なものとなる。

また、以上説明した本発明によるズームレンズにおいて特に、前記第２レンズ群像側部分群が、正の屈折力を有するプラスチックレンズ１枚から構成され、このプラスチックレンズのｄ線に対する屈折率およびアッベ数をそれぞれ、Ｎｄ２ｒ、νｄ２ｒとしたとき、前記条件式（７）および（８）を満足している場合は、色収差等の諸収差を良好に補正可能となる。またこれらの条件式（７）および（８）は、光学材料としての良好な特性を有するプラスチックを使用するための条件でもある。条件式（７）および（８）による効果は、それらの条件式が規定する範囲の中でそれぞれ特に条件式（７’）および（８’）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小型化、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本発明の実施例６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に対する参考例の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８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（Ａ）〜（Ｈ）は本発明の実施例６のズームレンズの各収差図（Ａ）〜（Ｈ）は本発明に対する参考例のズームレンズの各収差図（Ａ）〜（Ｈ）は本発明の実施例８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６、８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２〜６、８のズームレンズに対応している。また図７は、本発明に対する参考例のズームレンズの構成を示す断面図である。図１〜図８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２〜８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、広角端から望遠端に変倍する際に、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が変化する。すなわち、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。本例においては、第１レンズＬ１１および第２レンズＬ１２はプラスチックレンズとされている。ただし、本発明のズームレンズにおいて第１レンズ群Ｇ１は、上記以外の枚数のレンズで構成されてもよいし、プラスチック以外の材料からなるレンズを用いて構成されてもよい。

一方第２レンズ群Ｇ２は、物体側に配置された正の屈折力を有する第２レンズ群物体側部分群Ｇ２Ｆと、像面側に配置された正の屈折力を有する第２レンズ群像側部分群Ｇ２Ｒとから構成されている。本例において第２レンズ群物体側部分群Ｇ２Ｆは、正の屈折力を有する第３レンズ（第２レンズ群第１レンズ）Ｌ２１および、負の屈折力を有する第４レンズ（第２レンズ群第２レンズ）Ｌ２２から構成され、第２レンズ群像側部分群Ｇ２Ｒは正の屈折力を有する１枚の第５レンズ（第２レンズ群第３レンズ）Ｌ２３から構成されている。そして本例においては、第２レンズ群像側部分群Ｇ２Ｒを構成する上記第５レンズＬ２３が光軸Ｚに沿って移動して、フォーカシングが行われるようになっている。

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、第４レンズＬ２２は両凹形状のレンズ、第５レンズＬ２３は正メニスカス形状のレンズとすることができる。そして、第２レンズ群Ｇ２のレンズＬ２１、Ｌ２２、およびＬ２３も全てプラスチックレンズとされている。ただし、本発明のズームレンズにおいて第２レンズ群Ｇ２は、上記以外の枚数のレンズで構成されてもよいし、プラスチック以外の材料からなるレンズを用いて構成されてもよい。

以上説明のように、第１レンズ群Ｇ１を２枚のレンズＬ１１およびＬ１２から、そして第２レンズ群Ｇ２を３枚のレンズＬ２１、Ｌ２２およびＬ２３から構成した上で、それらのレンズを全てプラスチックレンズとすることにより、低コスト化を達成することができる。

なお、図１〜８の構成のうち特に図２および図８の構成では、第１レンズＬ１１がプラスチック以外の材料から形成されている。それ以外の構成では、５枚のレンズが全てプラスチックレンズとされている。

ここで本ズームレンズは、第１レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズ面（第１レンズＬ１１の物体側面であり、後述する表１における面番号１のレンズ面である）から最も像側のレンズ面（第２レンズＬ１２の像側面であり、後述する表１における面番号４のレンズ面である）までの光軸上の距離をＤ１ｇ、望遠端において無限遠物体に合焦したときの第２レンズ群Ｇ２の最も物体側のレンズ面（第３レンズＬ２１の物体側面であり、後述する表１における面番号６のレンズ面である）から最も像側のレンズ面（第５レンズＬ２３の像側面であり、後述する表１における面番号１１のレンズ面である）までの光軸Ｚ上の距離をＤ２ｇ、第２レンズ群物体側部分群Ｇ２Ｆと第２レンズ群像側部分群Ｇ２Ｒの光軸Ｚ上での間隔（第４レンズＬ２２と第５レンズＬ２３との間隔である）をＤ２ｔ、望遠端における全系の焦点距離をｆｔとしたとき、以下の条件式
１．０＜Ｄ２ｇ／Ｄ１ｇ＜１．６ …（１）
０．０８＜Ｄ２ｔ／ｆｔ＜０．１９ …（２）
を満足している。

なお、以上の条件式（１）および（２）で規定される各条件の数値例を、実施例毎にまとめて表２５に示してある。またこの表２５には、後述する条件式（３）〜（８）で規定される各条件の数値例も併せて示してある。

また本ズームレンズは、望遠端における全系の焦点距離をｆｔ、第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２の焦点距離をそれぞれｆ１、ｆ２としたとき、以下の条件式
１．１５≦ｆｔ／｜ｆ１｜＜１．８ …（３）
１．１＜ｆｔ／ｆ２＜１．９ …（４）
を満足している。

また本ズームレンズは、第２レンズ群像側部分群Ｇ２Ｒの焦点距離をｆＲ、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
３．９＜ｆＲ／ｆｗ＜５．５ …（５）
を満足している。

さらに本ズームレンズは、望遠端における第１レンズ群Ｇ１の最も像側のレンズ面（前述の通り第２レンズＬ１２の像側面である）と第２レンズ群Ｇ２の最も物体側のレンズ面（前述の通り第３レンズＬ２１の物体側面である）との光軸Ｚ上の間隔をＤ１２ｔ、望遠端における全系の焦点距離をｆｔとしたとき、以下の条件式
０．０５＜Ｄ１２ｔ／ｆｔ＜０．２２ …（６）
を満足している。

また本ズームレンズにおいては、正の屈折力を有するプラスチックレンズである第５レンズＬ２３のｄ線に対する屈折率およびアッベ数をそれぞれ、Ｎｄ２ｒ、νｄ２ｒとしたとき、以下の条件式
１．４８＜Ｎｄ２ｒ＜１．５６ …（７）
５０＜νｄ２ｒ …（８）
を満足している。

なお、上に述べた条件式（１）、（３）〜（８）で示した各条件のより望ましい範囲は、それぞれ下記（１’）、（３’）〜（８’）の通りであるが、本例ではこれらの条件式も全て満足されている。

１．１＜Ｄ２ｇ／Ｄ１ｇ＜１．６ …（１’）
１．１５≦ｆｔ／｜ｆ１｜＜１．７ …（３’）
１．２＜ｆｔ／ｆ２＜１．９ …（４’）
４．０＜ｆＲ／ｆｗ＜５．５ …（５’）
０．０５＜Ｄ１２ｔ／ｆｔ＜０．２０ …（６’）
１．４８＜Ｎｄ２ｒ＜１．５５ …（７’）
５２＜νｄ２ｒ …（８’）
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。

本ズームレンズは、フォーカシングが、第２レンズ群像側部分群Ｇ２Ｒである第５レンズＬ２３を光軸Ｚに沿って移動させることによって行われるように構成された上で、前記条件式（１）および（２）を満足するものとなっているので、約３〜５倍程度の変倍比を確保しつつ、フォーカシングを高速に行うとともに、フォーカシング時の収差変動を小さく抑えることができ、そして十分な小型化が可能になる、という効果を奏する。

すなわち、条件式（１）は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の厚みの比を規定しており、その下限値以下になると、第２レンズ群Ｇ２を薄く構成しなければならなくなり、第５レンズＬ２３のフォーカシング時の移動スペースが小さくなるので、レンズや機械的構成部材の干渉を避けるためには、望遠端においてフォーカシングが可能な至近撮影距離を短くできなくなってしまう。あるいは、第１レンズ群Ｇ１が厚くなり過ぎるため、好ましくない。逆に上限値以上になると、第２レンズ群Ｇ２が厚くなり、全長や沈胴時の厚みが厚くなってしまうため、小型化およびフォーカシングの高速化の上で好ましくない。あるいは、第１レンズ群Ｇ１を薄くする必要が出てくるため、レンズのパワーを強くしたり、収差を補正するために必要な空気間隔を無理に小さくしたりする必要が生じるため、主に、広角端近傍での歪曲収差や像面湾曲の補正が困難になり、好ましくない。

一方条件式（２）は、望遠端において無限遠物体に合焦したときの第２レンズ群物体側部分群Ｇ２Ｆと第２レンズ群像側部分群Ｇ２Ｒの光軸Ｚ上での間隔を、望遠端における全系の焦点距離に対する比で規定しており、その下限値以下になると、移動スペースが小さくなり、既述のように、望遠端における最短撮影距離を短くできなくなってしまうため好ましくない。このとき、この最短撮影距離を短くしようとすれば、第２レンズ群像側部分群Ｇ２Ｒのパワーを強くしなければならず、球面収差などの補正が難しくなるため好ましくない。

本ズームレンズは条件式（１）および（２）を満足しているので、上記の不具合を防止して、前述した通りの効果を得ることができる。そして本ズームレンズでは、条件式（１）が規定する範囲の中で特に条件式（１’）が満足されているので、上記の効果がより顕著なものとなる。

また本ズームレンズは、前記条件式（３）および（４）を満足するものとなっているので、この点からも上記効果が得られるものとなっている。すなわち、条件式（３）は、望遠端における全系の焦点距離と第１レンズ群Ｇ１の焦点距離との関係を規定しており、その下限値以下になると、変倍時の移動量が大きくなるとともにレンズ全長が大きくなり、レンズ系が大型化してしまうため好ましくない。逆に上限値以上になると、主に広角端近傍での像面湾曲の補正が困難になり、好ましくない。

条件式（４）は、望遠端における全系の焦点距離と第２レンズ群Ｇ２の焦点距離との関係を規定しており、その下限値以下になると、変倍時の移動量が大きくなり、レンズ系が大型化してしまうため好ましくない。逆に上限値以上になると、第２レンズ群Ｇ２のパワーを強くしなければならず、球面収差などの補正が難しくなるため好ましくない。

本ズームレンズは条件式（３）および（４）を満足しているので、上記の不具合を防止して、前述した通りの効果つまり、フォーカシングを高速に行うことができる、フォーカシング時の収差変動を小さく抑えることができる、十分な小型化が可能になる、という効果を得ることができる。そして本ズームレンズでは、条件式（３）、（４）が規定する範囲の中で特にそれぞれ条件式（３’）、（４’）が満足されているので、上記の効果がより顕著なものとなる。

また本ズームレンズは、前記条件式（５）および（６）を満足するものとなっているので、この点からも上記効果が得られるものとなっている。すなわち、条件式（５）は、第２レンズ群像側部分群Ｇ２Ｒである第５レンズＬ２３の焦点距離と広角端の焦点距離との関係を規定しており、その下限値以下になると、第５レンズＬ２３のパワーを強くしなければならず、球面収差などの補正が難しくなるため好ましくない。逆に上限値以上になると、フォーカシング時の第５レンズＬ２３の移動量が大きくなってしまうため好ましくない。

条件式（６）は、望遠端における第１レンズ群Ｇ１の最も像側のレンズ面（前述の通り第２レンズＬ１２の像側面である）と第２レンズ群Ｇ２の最も物体側のレンズ面（前述の通り第３レンズＬ２１の物体側面である）との光軸Ｚ上の間隔と、望遠端における全系の焦点距離との関係を規定しており、その下限値以下になると、第１レンズ群Ｇ１や第２レンズ群Ｇ２を構成するレンズや、レンズ保持部材等の干渉を避けることが困難になり、好ましくない。逆に上限値以上になると、ある一定の光学全長に抑えながら、所望の変倍比を得ることが困難になるため、好ましくない。

本ズームレンズは条件式（５）および（６）を満足しているので、上記の不具合を防止して、前述した通りの効果つまり、フォーカシングを高速に行うことができる、フォーカシング時の収差変動を小さく抑えることができる、十分な小型化が可能になる、という効果を得ることができる。そして本ズームレンズでは、条件式（５）、（６）が規定する範囲の中で特にそれぞれ条件式（５’）、（６’）が満足されているので、上記の効果がより顕著なものとなる。

また本ズームレンズは、特に前記条件式（７）および（８）を満足しているので、色収差等の諸収差を良好に補正可能となる。またこれらの条件式（７）および（８）を満足している場合は、光学材料としての良好な特性を有するプラスチックから第５レンズＬ２３を形成可能となる。そして本ズームレンズでは、条件式（７）、（８）が規定する範囲の中で特にそれぞれ条件式（７’）、（８’）が満足されているので、上記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１〜６、８のズームレンズのレンズ断面図はそれぞれ図１〜６、８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２〜６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１８に示す。また参考例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、非球面データをそれぞれ表１９、２０、２１に示し、実施例８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、非球面データをそれぞれ表２２、２３、２４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２〜６、８および参考例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、Ｄ１１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、Ｄ１１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２５に、実施例１〜６、８および参考例のズームレンズの条件式（１）〜（８）に対応する値を示す。この表２５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９（Ａ）〜図９（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９（Ｅ）〜図９（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１０（Ａ）〜図１０（Ｈ）に示し、以下全く同様にして実施例３〜８の各収差図をそれぞれ図１１〜図１４に、参考例の収差図を図１５に、実施例８の収差図を図１６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１７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１７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、物体側より順に、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とが配置されてなるものであり、変倍する際には第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が変化する。またフォーカシングは、前述した通り、第２レンズ群Ｇ２を構成する第２レンズ群像側部分群（前述の例では第５レンズＬ２３）を光軸に沿って移動させることによって行われる。なお、図１７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１７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。

この撮像装置１０は、先に効果を奏する本発明のズームレンズ１を備えたものであるから、良好な光学性能を備えた上で、小型化、フォーカシングの高速化を達成できるものとなる。

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。

Claims

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、
前記第２レンズ群が実質的に、正の屈折力を有する第２レンズ群物体側部分群と、正の屈折力を有する第２レンズ群像側部分群とから構成され、
変倍に際して前記第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が変化するズームレンズにおいて、
フォーカシングが、前記第２レンズ群像側部分群を光軸に沿って移動させることによって行われ、
前記第１レンズ群の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をＤ１ｇ、望遠端において無限遠物体に合焦したときの第２レンズ群の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の距離、および、第２レンズ群物体側部分群と第２レンズ群像側部分群の光軸上での間隔をそれぞれＤ２ｇ、Ｄ２ｔ、望遠端における全系の焦点距離をｆｔ、第１レンズ群および第２レンズ群の焦点距離をそれぞれｆ１、ｆ２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。
１．０＜Ｄ２ｇ／Ｄ１ｇ＜１．６ …（１）
０．０８＜Ｄ２ｔ／ｆｔ＜０．１９ …（２）
１．１５≦ｆｔ／｜ｆ１｜＜１．８ …（３）
１．１＜ｆｔ／ｆ２＜１．９ …（４）
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。
１．１＜Ｄ２ｇ／Ｄ１ｇ＜１．６ …（１’）
前記第２レンズ群物体側部分群が実質的に、正の屈折力を有する第２レンズ群第１レンズおよび、負の屈折力を有する第２レンズ群第２レンズから構成され、
前記第２レンズ群像側部分群が実質的に、正の屈折力を有する第２レンズ群第３レンズから構成されてい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。
以下の条件式の少なくとも１つ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。
１．１５≦ｆｔ／｜ｆ１｜＜１．７ …（３’）
１．２＜ｆｔ／ｆ２＜１．９ …（４’）
前記第２レンズ群像側部分群の焦点距離をｆＲ、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、２、３または５に記載のズームレンズ。
３．９＜ｆＲ／ｆｗ＜５．５ …（５）
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項８に記載のズームレンズ。
４．０＜ｆＲ／ｆｗ＜５．５ …（５’）
望遠端における第１レンズ群の最も像側のレンズ面と第２レンズ群の最も物体側のレンズ面との光軸上の間隔をＤ１２ｔ、望遠端における全系の焦点距離を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、２、３、５、８または９に記載のズームレンズ。
０．０５＜Ｄ１２ｔ／ｆｔ＜０．２２ …（６）
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１０に記載のズームレンズ。
０．０５＜Ｄ１２ｔ／ｆｔ＜０．２０ …（６’）
前記第２レンズ群像側部分群が、正の屈折力を有するプラスチックレンズ１枚から構成され、このプラスチックレンズのｄ線に対する屈折率およびアッベ数をそれぞれ、Ｎｄ２ｒ、νｄ２ｒ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、２、３、５、８、９、１０または１１に記載のズームレンズ。
１．４８＜Ｎｄ２ｒ＜１．５６ …（７）
５０＜νｄ２ｒ …（８）
以下の条件式の少なくとも１つを満足することを特徴とする請求項１４に記載のズームレンズ。
１．４８＜Ｎｄ２ｒ＜１．５５ …（７’）
５２＜νｄ２ｒ …（８’）
請求項１、２、３、５、８、９、１０、１１、１４または１５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。