JP6066680B2 - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

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、デジタルスチルカメラ、ＴＶカメラ、監視カメラ、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、ＴＶ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ている。そして、それに用いる撮像光学系は広画角、高ズーム比で、かつ全系が小型のズームレンズであることが要望されている。これらの要望に応えるズームレンズとして最も物体側の第１レンズ群が正の屈折力を持つポジティブリードタイプのズームレンズが知られている（特許文献１〜３）。

特許文献１、２は、物体側より像側へ順に、正、負、正、正の屈折力の第１レンズ群乃至第４レンズ群よりなり、ズーミングに際してすべてのレンズ群が移動し、第１レンズ群を１つの正レンズで構成した小型のズームレンズを開示している。特許文献３では、物体側から像側へ順に、正、負、正、正、正の屈折力の第１レンズ群乃至第５レンズ群よりなり、全系が小型のズームレンズを開示している。

特開２００８−１４５６６５号公報 特開２００９−２９４３０４号公報 特開２００８−１３４３３４号公報

従来、多くのカメラでは非撮影時にカメラを薄型化（前後方向の薄型化）するために、鏡筒（レンズ鏡筒）を数段に分けて、ズームレンズを構成する各レンズ群を光軸方向に畳んで収納する、所謂沈胴方式が多く用いられている。この沈胴方式において、カメラの薄型化を効果的に行うには、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、各レンズ群を構成するレンズ枚数を削減し、レンズ群の厚さを小さくするのが良い。

しかしながら一般に、このようにしたズームレンズは、各レンズ面の屈折力が増加し、それに伴いレンズコバ厚を確保するためにレンズ肉厚が増してしまい、特に前玉径（前玉有効径）が増大し、レンズの削減による小型化が困難になる。また、収差補正に関しては望遠端において色収差などの諸収差の発生が多くなり、これらの補正が困難になってくる。
前述したポジティブタイプのズームレンズにおいて、広画角化、高ズーム比化、そしてレンズ系全体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などを適切に設定することが重要となる。

例えば第１レンズ群の焦点距離（屈折力の逆数）と広角端における全系の焦点距離との関係は広角化を図る際に重要な要素になる。この関係が不適切であると、広角端において撮影画角の広画角化を図ろうとすると第１レンズ群を構成するレンズの厚みおよび有効径が大型化してくる。また、第２レンズ群の焦点距離に対する望遠端における全系の焦点距離との関係が不適切であると、広画角化・高ズーム比化を図る際に第２レンズ群の厚みおよび有効径が増大してくる。この結果、全系の小型化を図りつつ、高ズーム比化を図るのが困難になる。

この他、第１レンズ群のズーミングに際しての移動量を適切に設定することが全系の小型化を図りつつ、高ズーム比化を図るのに重要になってくる。

本発明は、沈胴時の光軸方向の長さが薄く、広画角かつ高ズーム比で、しかも全ズーム範囲にわたり高い光学性能が得られる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レンズ群を有し、
前記第１レンズ群は１枚の正レンズからなり、広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第１レンズ群は物体側に移動し、前記第２レンズ群は移動し、前記第３レンズ群は物体側へ移動し、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、
広角端および望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、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、前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４とするとき、
８．０＜ｆ１／ｆｗ＜３０．０
０．０１０＜｜ｆ２｜／ｆｔ＜０．３１５
０．３＜ｆ３／ｆ４＜０．５
なる条件式を満足することを特徴としている。
この他、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レンズ群を有し、
前記第１レンズ群は１枚の正レンズからなり、前記第４レンズ群は１枚の正レンズからなり、
広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第１レンズ群は物体側に移動し、前記第２レンズ群は移動し、前記第３レンズ群は物体側へ移動し、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、
広角端および望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔ、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の焦点距離を各々ｆ１、ｆ２、前記第４レンズ群を構成する正レンズの材料のアッベ数をνｄ４Ｇとするとき、
８．０＜ｆ１／ｆｗ＜３０．０
０．０１０＜｜ｆ２｜／ｆｔ＜０．３１５
１０＜νｄ４Ｇ＜４０
なる条件式を満足することを特徴としている。
この他、本発明のズームレンズは、物体側より像側へ順に配置された、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、正の屈折力の第５レンズ群からなり、
前記第１レンズ群は１枚の正レンズからなり、広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第１レンズ群は物体側に移動し、前記第２レンズ群は移動し、前記第３レンズ群は物体側へ移動し、前記第５レンズ群は不動であり、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、
広角端および望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔ、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の焦点距離を各々ｆ１、ｆ２とするとき、
８．０＜ｆ１／ｆｗ＜３０．０
０．０１０＜｜ｆ２｜／ｆｔ＜０．３１５
なる条件式を満足することを特徴としている。

本発明によれば、沈胴時の光軸方向の長さが薄く、広画角かつ高ズーム比で、しかも全ズーム範囲にわたり高い光学性能が得られるズームレンズが得られる。

本発明の実施例１の広角端におけるレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 本発明の実施例１に対応する数値実施例１の広角端，中間のズーム位置，望遠端における収差図 本発明の実施例２の広角端におけるレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 本発明の実施例２に対応する数値実施例２の広角端，中間のズーム位置，望遠端における収差図 本発明の実施例３の広角端におけるレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 本発明の実施例３に対応する数値実施例３の広角端，中間のズーム位置，望遠端における収差図 本発明の実施例４の広角端におけるレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 本発明の実施例４に対応する数値実施例４の広角端，中間のズーム位置，望遠端における収差図 本発明の実施例５の広角端におけるレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 本発明の実施例５に対応する数値実施例５の広角端，中間のズーム位置，望遠端における収差図 本発明の撮像装置の概略図

以下、本発明のズームレンズ及びそれを有する撮像装置について説明する。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レンズ群を有している。また第４レンズ群の像側に正の屈折力の第５レンズ群を有している場合もある。

そして、第１レンズ群が１枚の正レンズからなり、広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群Ｌ１は物体側に移動し、第２レンズ群Ｌ２は移動し、第３レンズ群Ｌ３は物体側へ移動する。第４レンズ群Ｌ４は物体側に凸状の軌跡で移動する。第５レンズ群Ｌ５は不動である。ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する。尚、ズーミングやフォーカシングに際しての各レンズ群の移動方向はいずれも像面を基準としている。移動量の符号は物体側から像側への移動を正とし、その逆を負としている。このことは以下同じである。

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である。図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例１のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端（長焦点距離端）における収差図である。図３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である。図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例２のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。

図５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である。図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例３のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。図７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である。図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例４のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。

図９は本発明の実施例５のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図１０（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例５のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。

図１１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、左方が被写体側（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。

図１、図３、図５、図７の実施例１乃至４のレンズ断面図において、Ｌ１は正の屈折力の第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は負の屈折力の第４レンズ群である。実施例１乃至４は４群ズームレンズである。図９の実施例５のレンズ断面図においてＬ１は正の屈折力の第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、Ｌ５は正の屈折力の第５レンズ群である。実施例５は５群ズームレンズである。

レンズ断面図において、ＳＰは開口絞りであり、光軸に関して第３レンズ群Ｌ３の最も物体側のレンズの物体側のレンズ面頂点と、最も物体側のレンズの物体側のレンズ面と外周部（コバ部）との間に配送されている。ＦＰはフレアー絞りであり、第３レンズ群Ｌ３の像側に配置しており、不要光を遮光している。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。

矢印は広角端から望遠端へのズーミングに際しての各レンズ群の移動軌跡及びフォーカシングに際しての移動方向を示している。球面収差図において、実線はｄ線、二点鎖線はｇ線である。非点収差図においてΔＭ，ΔＳは各々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（度）（撮影画角の半分の値）、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。

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レンズ群を有する。第１レンズ群は１枚の正レンズからなる。広角端から望遠端へのズーミングに際し、像面に対して、第１レンズ群は物体側に移動し、第２レンズ群は移動し、第３レンズ群は物体側へ移動する。

各実施例では、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はいずれも物体側に位置する様に移動している。これにより広角端におけるレンズ全長（第１レンズ面から像面までの長さ）を短くし、前玉有効径（第１レンズ群の有効径）の小型化を図りつつ、高い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正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１を物体側へ移動する。それにより第２レンズ群Ｌ２に大きな変倍効果を持たせて第１レンズ群Ｌ１、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ズーム比を得ている。

各実施例において、広角端および望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔ、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の焦点距離を各々ｆ１、ｆ２とする。このとき、
８．０＜ｆ１／ｆｗ＜３０．０ ・・・（１）
０．０１０＜｜ｆ２｜／ｆｔ＜０．３１５ ・・・（２）
なる条件式を満足している。

条件式（１）は全系を小型にしつつ広画角かつ高ズーム比化を図るために、変倍に寄与する第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１と広角端における全系の焦点距離ｆｗとの比を適切に定めたものである。

一般に、広画角かつ高ズーム比化するためには変倍に寄与するレンズ群の屈折力を大きくし、各レンズ群を大きく移動させズーミングすれば良い。しかしながら、レンズ群の屈折力を大きくしすぎると収差が増大し、このときの収差の補正が困難になり良好な光学性能が得られない。また、収差補正をするためレンズ群の構成レンズ枚数を増加すると、全系の小型化が困難になる。さらに、ズーミングに際してのレンズ群の移動量を大きくすると全系が長大化してくる。

条件式（１）の下限を超えて第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１が広角端における全系の焦点距離ｆｗに比べて小さくなりすぎると、広画角化した際に広角端において倍率色収差の補正が困難になる。また、高ズーム化した際に望遠端においては軸上色収差と、倍率色収差が増大してくる。また、第１レンズ群Ｌ１を構成する正レンズのコバの厚みを確保するのが困難になり、製造のために有効径および、レンズ群の厚みが増大して全長が長大化してくる。また組み立ての際に第１レンズ群Ｌ１の偏芯敏感度が高くなり、光学性能が劣化する原因になるため、良くない。

逆に上限を超えて第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１が広角端における全系の焦点距離ｆｗに比べて大きくなりすぎると高ズーム化を図る為のズーミングに際しての第１レンズ群Ｌ１の移動量が大きくしなければならない。そうなると、レンズ収納時にカメラを薄くするためには第１レンズ群Ｌ１の移動量を数段に分けて沈胴しなければならず、沈胴する段数が増えてしまい、鏡筒径が大きくなりカメラが大型化してくる。また、望遠端において球面収差が増大してくる。さらに、ズーミングに際しての第１レンズ群Ｌ１の移動量が増大し、ズーミング時の像ゆれが増大して良好な光学性能を維持するのが困難になる。

条件式（２）は全系を小型にしつつ高ズーム比化するために、変倍に寄与する第２レンズ群Ｌ２の焦点距離ｆ２の範囲を適切に定めたものである。条件式（２）の下限を超えて第２レンズ群Ｌ２の焦点距離の絶対値｜ｆ２｜が望遠端における全系の焦点距離ｆｔに比べて小さくなりすぎると、変倍に寄与する第２レンズ群Ｌ２の負の屈折力（光学的パワー＝焦点距離の逆数）が強くなりすぎる。

そうすると広角端からズーム中間域において、コマ収差および像面変動が増大し、これらの収差を補正するのが困難になる。また、第２レンズ群Ｌ２が偏芯したときの光学性能の劣化に対する敏感度が高くなり、組み立てが困難になり光学性能が悪化するため良くない。

逆に条件式（２）の上限を超えて第２レンズ群Ｌ２の焦点距離の絶対値｜ｆ２｜が望遠端における全系の焦点距離ｆｔに比べて大きくなりすぎると、変倍に寄与する第２レンズ群Ｌ２の負の屈折力が弱まる。このため、高ズーム比化を図るため、ズーミングに際しての第２レンズ群Ｌ２の移動量を大きくしなければならず、レンズ全長が長くなり全系のコンパクト化が困難になる。また、広角端におけるレンズ全長が長くなるため、周辺光量を確保するために前玉有効径も大きくなる。この結果、全系の小型化が困難になる。また、ズーム中間域における非点収差が増大し、この収差の補正が困難になる。

以上のように各実施例においては、条件式（１）、（２）を満足するように第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の焦点距離ｆ１、ｆ２を適切に設定している。これにより、ズーム全域で高い光学性能を維持した広画角かつ高ズーム比で前玉有効径が小さく、沈胴時にカメラが薄くなり、全系がコンパクトなズームレンズを達成している。

尚、更に好ましくは条件式（１），（２）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
８．５＜ｆ１／ｆｗ＜２５．０ ・・・（１ａ）
０．１００＜｜ｆ２｜／ｆｔ＜０．３１０ ・・・（２ａ）
更に好ましくは条件式（１ａ），（２ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
９．４＜ｆ１／ｆｗ＜２０．０ ・・・（１ｂ）
０．１５０＜｜ｆ２｜／ｆｔ＜０．３１０ ・・・（２ｂ）
各実施例では以上の如く構成することにより、広画角かつ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コンパクトな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構成を満足するのが良い。第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の焦点距離をそれぞれｆ３、ｆ４とする。広角端から望遠端へのズーミングに際しての第１レンズ群Ｌ１の移動量をＭ１とする。第１レンズ群Ｌ１を構成する正レンズの材料のアッベ数をνｄ１Ｇとする。第４レンズ群Ｌ４は１枚の正レンズよりなり、第４レンズ群Ｌ４を構成する正レンズの材料のアッベ数をνｄ４Ｇとする。第２レンズ群Ｌ２は、負レンズ、正レンズを有し、第２レンズ群Ｌ２の最も物体側に負レンズが配置されている。第２レンズ群Ｌ２に含まれる少なくとも１つの負レンズの材料のアッベ数をνｄ２Ｇとする。

このとき次の条件式のうち１以上を満足するのが良い。
０．３＜ｆ３／ｆ４＜０．５ ・・・（３）
１．５＜｜Ｍ１｜／ｆｗ＜１０．０ ・・・（４）
５５＜νｄ１Ｇ＜１００ ・・・（５）
１０＜νｄ４Ｇ＜４０ ・・・（６）
３５＜νｄ２Ｇ＜６０ ・・・（７）
次に前述した各条件式の技術的意味について説明する。

条件式（３）は全系を小型にしつつ高ズーム比化を図るために、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離ｆ３と第４レンズ群Ｌ４の焦点距離ｆ４との比を適切に定めたものである。条件式（３）の下限を超えて第３レンズ群Ｌ３の焦点距離ｆ３が第４レンズ群Ｌ４の焦点距離ｆ４に比べて小さくなりすぎると、ズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３による変倍分担が大きくなる。そしてズーム全域においてコマ収差が増大し、この収差の補正が困難になる。

条件式（３）の上限を超えて第３レンズ群Ｌ３の焦点距離ｆ３が第４レンズ群Ｌ４の焦点距離ｆ４に比べて大きくなりすぎると、主に変倍に寄与する第３レンズ群のズーミングに際しての移動量が大きくなり、広角端におけるレンズ全長が伸びる。このため、全系の小型・薄型化が困難になる。さらに第４レンズ群Ｌ４の焦点距離ｆ４が大きくなりすぎると、光線の収斂作用が大きくなり、主に画面周辺の光線が像面に入射する角度の変化が急峻になり、色シェーディングが増大してくる。

条件式（４）は全系を小型にしつつ広画角かつ高ズーム比化を図るために、ズーミングに際しての第１レンズ群Ｌ１の移動量Ｍ１と広角端における全系の焦点距離ｆｗとの比を適切に定めたものである。条件式（４）の下限を超えて第１レンズ群Ｌ１の移動量Ｍ１が広角端における全系の焦点距離ｆｗに比べて小さくなりすぎると、少ない移動量で高ズーム比化を図る必要がある。

そうすると、第１レンズ群Ｌ１の屈折力を大きくしなければならず、その結果、広角端においては主に倍率色収差、望遠端においては軸上色収差、倍率色収差等が増大し、これらの諸収差の補正が困難になる。またカメラの小型化・薄型化が困難になる。また、第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力が大きくなると、第１レンズ群Ｌ１を構成する正レンズのコバを確保するためにレンズ厚が増大し、それに伴い有効径が大きくなり、カメラの小型化・薄型化が困難になる。

逆に条件式（４）の上限を超えてズーミングに際しての第１レンズ群Ｌ１の移動量Ｍ１が広角端における全系の焦点距離ｆｗに比べて大きくなりすぎると高ズーム化した際に、望遠端におけるレンズ全長が長くなる。そうすると、カメラを沈胴する場合、鏡筒の沈胴段数が増え、鏡筒径が大きくなりカメラが大型化してくる。また、望遠端において球面収差が増大してくる。

条件式（５）は全系を小型にしつつ広画角かつ高ズーム比化を図るために、第１レンズ群Ｌ１を構成する単一の正レンズの材料のアッベ数νｄ１Ｇを適切に定めたものである。条件式（５）の下限を超えて第１レンズ群Ｌ１を構成する単一の正レンズの材料のアッベ数が小さくなりすぎると広角端において倍率色収差、望遠端において軸上色収差が増大してくる。

逆に条件式（５）の上限を超えてアッベ数が大きくなると一般に屈折率の小さい材料になり、高ズーム比化を図るためには屈折力を大きくしなければならず、正レンズのコバを確保するためにレンズ厚、有効径が増大し、カメラの小型化・薄型化が困難になる。

条件式（６）はカメラの小型化を図るために、第４レンズ群Ｌ４を１枚の正レンズで構成した際の正レンズの材料のアッベ数νｄ４Ｇの範囲を適切に定めたものである。条件式（６）の下限を超えて第４レンズ群Ｌ４を構成する正レンズの材料のアッベ数が小さくなりすぎると第４レンズ群Ｌ４でフォーカシングした際に色収差の変動が大きくなり良くない。条件式（６）の上限を超えてアッベ数が大きくなると、主に望遠端において倍率色収差が増大し、この収差の補正が困難になる。

条件式（７）はカメラの小型化を図るために、第２レンズ群Ｌ２が、負レンズと正レンズを有するときの少なくとも１つの負レンズの材料のアッベ数νｄ２Ｇを適切に定めたものである。条件式（７）の下限を超えて第２レンズ群Ｌ２を構成する負レンズの材料のアッベ数が小さくなると広角端において倍率色収差が増大し、この収差の補正が困難になる。

条件式（７）の上限を超えてアッベ数が大きくなると、一般に屈折率の小さい材料になり、所定の屈折力を得るためレンズ面の曲率が大きくなり、負レンズのレンズ有効径が大きくなる。そうすると、カメラの小型化が困難になる。

尚、更に収差補正及びズーミングの際の収差変動を小さくしつつレンズ系全体の小型化を図るには、条件式（４）乃至（７）の数値範囲を次の如く設定するのが好ましい。

２．０＜｜Ｍ１｜／ｆｗ＜７．０ ・・・（４ａ）
６０＜νｄ１Ｇ＜８５ ・・・（５ａ）
１５＜νｄ４Ｇ＜３５ ・・・（６ａ）
４３＜νｄ２Ｇ＜５５ ・・・（７ａ）
以上のように各実施例によれば、沈胴した際にカメラが薄型化され、広画角かつ高ズーム比で、しかも全ズーム範囲にわたり高い光学性能のズームレンズが容易に得られる。

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第１レンズ群乃至第４レンズ群が移動する。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矢印のように第１レンズ群Ｌ１は像側へ凸状の軌跡を描いて移動する。第２レンズ群Ｌ２は像側へ凸状の軌跡を描いて非直線的に移動する。第３レンズ群Ｌ３は物体側へ移動する。第４レンズ群Ｌ４は物体側へ凸状の軌跡を描いて移動する。実施例５において第５レンズ群Ｌ５はズーミングに際して像面に対して不動としているが、さらなる高ズーム比化のために移動させても良い。

各実施例では、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がいずれも物体側に位置する様に移動させている。これにより広角端におけるレンズ全長を短くし、前玉有効径の小型化を図りつつ、高い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に変倍機能を持たせている。これにより第１レンズ群Ｌ１、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ズーム比を図っている。また第４レンズ群Ｌ４を光軸上移動させてフォーカシング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レンズ断面図の矢印４ｃに示すように第４レンズ群Ｌ４を前方（物体側）に繰り出すことによって行っている。第４レンズ群Ｌ４に関する実線の曲線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。尚、実施例５では第５レンズ群Ｌ５でフォーカシングを行っても良い。

さらに、各実施例では正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３を光軸に対し垂直方向の成分を持つように移動させて、結像位置を光軸に対し垂直方向に像を移動させている。これにより光学系（ズームレンズ）全体が振動（傾動）したときの撮影画像のぶれを補正している。即ち防振を行っている。各実施例では、防振のために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、これによって光学系全体が大型化するのを防止している。

なお、各実施例では第３レンズ群Ｌ３を光軸に対して垂直方向に移動させて防振を行っているが、移動方式は第３レンズ群Ｌ３を光軸に対して垂直方向の成分を持つように移動させれば、画像のぶれを補正することができる。例えば鏡筒構造の複雑化を許容すれば、光軸上に回転中心を持つように第３レンズ群Ｌ３を回動させて防振を行っても良い。また第３レンズ群の一部で防振を行っても良い。

第１レンズ群Ｌ１の有効レンズ径を小型化し、各レンズ群を沈胴した際にカメラを薄型化するためには、第１レンズ群Ｌ１を構成するレンズの数が少ない方が好ましい。各実施例において第１レンズ群Ｌ１は１枚の正レンズからなる。これにより、各レンズ群の収納時のレンズ系の厚み方向を少なくし、カメラを薄型化している。第２レンズ群Ｌ２は少なくとも１枚の負レンズと正レンズを含む。第３レンズ群Ｌ３は１枚の正レンズと１枚の負レンズとを含む。

具体的には第１実施例、第３実施例乃至第５実施例の実施例においては第２レンズ群Ｌ２を物体側から像側へ順に、負レンズ、正レンズにより構成している。実施例２においては第２レンズ群Ｌ２を物体側から像側へ順に負レンズ、負レンズ、正レンズにより構成している。

各実施例においては第３レンズ群Ｌ３を物体側から像側へ順に、正レンズ、メニスカス形状の負レンズにより構成している。これにより主に、防振時および中間のズーム位置におけるコマ収差を良好に補正している。第３レンズ群Ｌ３は１以上の非球面を有している。これによってズーミングに伴う球面収差の変動を良好に補正している。

各実施例においては第４レンズ群Ｌ４は１枚の正レンズで構成している。これにより、沈胴した際のカメラの薄型化を図っている。各実施例によれば以上の如く構成することにより、光学系全体が小型で、沈胴した際にカメラが薄型化し、広画角かつ高ズーム比で、しかも全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有したズームレンズを得ている。

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１１を用いて説明する。

図１１において、２０はカメラ本体、２１は実施例１〜５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。

次に、本発明の実施例１乃至５に各々対応する数値実施例１乃至５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す。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。

数値実施例１、３、４、５におけるｄ７そして数値実施例２におけるｄ９の値がマイナスとなっているがこれは物体側から像側へ順に開口絞り、第３レンズ群と数えたためである。またｋを離心率Ａ４、Ａ６、Ａ８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］＋Ａ４ｈ^４＋Ａ６ｈ^６＋Ａ８ｈ^８
で表示される。

但しＲは近軸曲率半径である。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 42.012 1.60 1.48749 70.2
2 -154.094 (可変)
3* 1961.668 0.50 1.76802 49.2
4* 4.703 2.30
5* 9.963 1.50 2.00178 19.3
6* 15.463 (可変)
7(絞り) ∞ -0.5
8* 4.431 2.05 1.55332 71.7
9* -22.154 1.00
10* 9.576 0.50 2.00178 19.3
11* 4.910 0.60
12 ∞ (可変)
13 54.993 0.65 1.84666 23.9
14 -33.316 (可変)
15 ∞ 1.00 1.51633 64.1
16 ∞ 1.0
像面 ∞

非球面データ
第3面
K = 8.90816e+004 A 4=-1.27613e-004

第4面
K =-6.65835e-001 A 4= 1.11459e-004 A 6= 5.66999e-006
A 8=-1.51836e-007

第5面
K = 1.52003e+000 A 4=-7.11359e-004

第6面
K =-3.21907e+000 A 4=-6.06484e-004 A 6= 5.31795e-006
A 8=-2.77463e-008

第8面
K =-6.78447e-001 A 4= 5.35419e-004 A 6= 3.29103e-005
A 8= 1.53479e-006

第9面
K =-1.90722e+001 A 4= 6.95047e-004

第10面
K =-2.91983e+000 A 4=-5.73875e-004

第11面
K =-1.75328e+000 A 4= 1.60017e-003 A 6= 5.79607e-005
A 8= 2.01833e-005

各種データ
ズーム比 6.70

焦点距離 4.40 8.85 29.50 5.34 22.83
Fナンバー 2.93 3.75 6.08 3.11 6.06
半画角（度） 37.14 23.64 7.48 33.15 9.63
像高 3.33 3.88 3.88 3.49 3.88
レンズ全長 39.88 36.54 58.43 38.62 44.99
BF 7.46 11.10 21.48 8.12 21.84

d 2 0.60 4.07 20.50 1.93 9.26
d 6 19.18 8.48 1.06 15.71 1.42
d12 2.45 2.69 5.20 2.66 2.27
d14 5.80 9.44 19.82 6.46 20.18

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 67.90
2 3 -8.70
3 8 11.32
4 13 24.59

［数値実施例２］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 27.320 3.00 1.48749 70.2
2 9583.679 (可変)
3 45.071 0.70 1.88300 40.8
4 6.961 4.70
5 -18.206 0.50 1.88300 40.8
6 ∞ 0.10
7 21.434 1.40 1.94595 18.0
8 17926.424 (可変)
9(絞り) ∞ -0.5
10* 5.077 2.00 1.55332 71.7
11* -31.672 1.00
12* 7.181 0.70 2.00178 19.3
13* 4.442 0.60
14 ∞ (可変)
15 19.054 1.00 1.84666 23.9
16 45.688 (可変)
17 ∞ 1.00 1.51633 64.1
18 ∞ 1.0
像面 ∞

非球面データ
第10面
K =-6.90682e-001 A 4= 2.28188e-004 A 6= 1.03672e-005
A 8=-7.30805e-008

第11面
K =-4.50503e+001 A 4= 1.63341e-004

第12面
K = 7.13738e-002 A 4=-3.69054e-004

第13面
K =-4.02788e-001 A 4= 5.48691e-004 A 6= 5.83460e-005
A 8= 3.97388e-006

各種データ
ズーム比 6.67

焦点距離 4.43 8.67 29.50 5.34 22.16
Fナンバー 3.20 3.97 6.08 3.38 5.86
半画角（度） 36.98 24.09 7.48 33.16 9.92
像高 3.33 3.88 3.88 3.49 3.88
レンズ全長 51.37 45.04 65.23 49.13 52.52
BF 7.86 11.44 14.82 8.45 19.47

d 2 0.40 3.96 20.29 1.59 11.97
d 8 24.85 11.60 3.11 20.59 2.83
d14 3.06 2.84 11.82 3.30 3.06
d16 6.20 9.78 13.16 6.79 17.81

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 56.20
2 3 -9.09
3 10 12.72
4 15 37.95

［数値実施例３］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 21.270 2.70 1.48749 70.2
2 -1228.934 (可変)
3* 8358.283 0.70 1.76802 49.2
4* 4.643 2.56
5* 9.523 1.50 2.00178 19.3
6* 13.133 (可変)
7(絞り) ∞ -0.5
8* 4.380 2.00 1.55332 71.7
9* -23.651 0.97
10* 8.971 0.59 2.00178 19.3
11* 4.780 0.80
12 ∞ (可変)
13 40.542 0.80 1.80518 25.4
14 -37.613 (可変)
15 ∞ 1.00 1.51633 64.1
16 ∞ 1.0
像面 ∞

非球面データ
第3面
K = 1.50379e+006 A 4=-8.54389e-005

第4面
K =-7.93688e-001 A 4= 2.18460e-004 A 6= 1.41102e-005
A 8=-1.74935e-007

第5面
K = 1.38374e+000 A 4=-8.80647e-004

第6面
K =-2.83521e+000 A 4=-6.90600e-004 A 6= 3.87877e-006
A 8= 7.48108e-008

第8面
K =-7.53482e-001 A 4= 6.50123e-004 A 6= 2.53553e-005
A 8= 8.61868e-007

第9面
K =-5.09964e+001 A 4= 3.73383e-004

第10面
K =-1.95367e+000 A 4=-2.43800e-004

第11面
K =-1.58175e+000 A 4= 2.04266e-003 A 6= 1.32480e-004
A 8= 1.08747e-005

各種データ
ズーム比 6.52

焦点距離 4.52 10.09 29.45 5.66 25.45
Fナンバー 3.10 3.93 6.08 3.29 5.74
半画角（度） 36.43 21.01 7.50 31.65 8.66
像高 3.33 3.88 3.88 3.49 3.88
レンズ全長 39.86 38.94 51.16 39.18 48.01
BF 7.33 10.45 17.77 7.94 16.68

d 2 0.60 6.41 13.52 2.49 12.31
d 6 18.17 7.92 0.91 14.81 1.57
d12 1.65 2.04 6.84 1.82 5.32
d14 5.67 8.79 16.11 6.28 15.03

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 42.92
2 3 -8.00
3 8 10.91
4 13 24.34

［数値実施例４］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 34.869 1.80 1.49700 81.5
2 -1980.663 (可変)
3* 1957.029 0.50 1.76802 49.2
4* 4.900 2.30
5* 9.684 1.50 2.00178 19.3
6* 14.362 (可変)
7(絞り) ∞ -0.5
8* 4.610 2.05 1.55332 71.7
9* -22.937 1.00
10* 9.752 0.50 2.00178 19.3
11* 5.017 0.60
12 ∞ (可変)
13 51.800 0.65 1.84666 23.9
14 -42.288 (可変)
15 ∞ 1.00 1.51633 64.1
16 ∞ 2.04
像面 ∞

非球面データ
第3面
K = 8.05184e+004 A 4=-7.70668e-005

第4面
K =-6.41081e-001 A 4= 7.59420e-005 A 6= 1.04257e-005
A 8=-4.34194e-008

第5面
K = 1.42664e+000 A 4=-7.05352e-004

第6面
K =-2.12950e+000 A 4=-5.78422e-004 A 6= 3.15299e-006
A 8= 4.79583e-008

第8面
K =-6.80128e-001 A 4= 4.87304e-004 A 6= 3.86412e-005
A 8= 5.91578e-007

第9面
K =-1.98815e+001 A 4= 6.62279e-004

第10面
K =-3.47694e+000 A 4=-6.20794e-004

第11面
K =-2.13808e+000 A 4= 1.49061e-003 A 6= 6.44712e-005
A 8= 1.08902e-005

各種データ
ズーム比 9.27

焦点距離 4.53 9.39 41.97 5.52 29.71
Fナンバー 2.99 3.83 6.81 3.17 6.57
半画角（度） 36.36 22.43 5.28 32.27 7.43
像高 3.33 3.88 3.88 3.49 3.88
レンズ全長 42.53 41.96 72.05 41.98 56.27
BF 8.43 11.79 25.00 9.05 24.46

d 2 0.60 6.99 27.98 2.69 17.11
d 6 21.10 10.12 0.87 17.58 1.69
d12 2.01 2.67 7.80 2.27 2.61
d14 5.73 9.09 22.30 6.35 21.76

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 68.97
2 3 -8.98
3 8 12.06
4 13 27.59

［数値実施例５］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 40.591 1.60 1.48749 70.2
2 -192.409 (可変)
3* 2219.222 0.50 1.76802 49.2
4* 4.662 2.30
5* 9.889 1.50 2.00178 19.3
6* 15.678 (可変)
7(絞り) ∞ -0.5
8* 4.547 2.05 1.55332 71.7
9* -21.323 1.00
10* 9.860 0.50 2.00178 19.3
11* 4.983 0.60
12 ∞ (可変)
13 64.390 0.65 1.84666 23.9
14 -32.523 (可変)
15 144.261 0.60 1.48749 70.2
16 -296.837 2.87
17 ∞ 1.00 1.51633 64.1
18 ∞ 1.0
像面 ∞

非球面データ
第3面
K = 1.00943e+005 A 4=-1.20534e-004

第4面
K =-6.98864e-001 A 4= 1.16084e-004 A 6= 6.63233e-006
A 8=-1.89925e-007

第5面
K = 1.51288e+000 A 4=-6.98068e-004

第6面
K =-3.60995e+000 A 4=-5.60250e-004 A 6= 4.09622e-006
A 8= 2.58260e-008

第8面
K =-6.92619e-001 A 4= 5.18219e-004 A 6= 3.45218e-005
A 8= 1.14413e-006

第9面
K =-1.98339e+001 A 4= 6.75949e-004

第10面
K =-3.07708e+000 A 4=-5.74488e-004

第11面
K =-1.94677e+000 A 4= 1.56232e-003 A 6= 5.69294e-005
A 8= 1.54087e-005

各種データ
ズーム比 6.69
焦点距離 4.41 8.75 29.49 5.33 22.40
Fナンバー 2.97 3.79 6.08 3.15 6.06
半画角（度） 37.10 23.89 7.48 33.21 9.81
像高 3.33 3.88 3.88 3.49 3.88
レンズ全長 41.20 37.95 61.54 39.96 47.15
BF 4.53 4.53 4.53 4.53 4.53

d 2 0.60 4.16 22.00 1.95 10.01
d 6 19.83 9.08 1.51 16.35 1.90
d12 2.62 2.78 5.74 2.81 2.52
d14 2.82 6.60 16.96 3.52 17.39

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 68.92
2 3 -8.77
3 8 11.76
4 13 25.60
5 15 199.23

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 Ｌ５ 第５レンズ群 ｄ ｄ線
ｇ ｇ線 ΔＭ メリディオナル像面 ΔＳ サジタル像面
ＳＰ 絞り ＦＰ フレアーカット絞り
Ｇ ＣＣＤのフェ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

Claims (12)

1. 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レンズ群を有し、
   前記第１レンズ群は１枚の正レンズからなり、広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第１レンズ群は物体側に移動し、前記第２レンズ群は移動し、前記第３レンズ群は物体側へ移動し、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、
   広角端および望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、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、前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４とするとき、
   ８．０＜ｆ１／ｆｗ＜３０．０
   ０．０１０＜｜ｆ２｜／ｆｔ＜０．３１５
   ０．３＜ｆ３／ｆ４＜０．５
   なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
2. 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レンズ群を有し、
   前記第１レンズ群は１枚の正レンズからなり、前記第４レンズ群は１枚の正レンズからなり、
   広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第１レンズ群は物体側に移動し、前記第２レンズ群は移動し、前記第３レンズ群は物体側へ移動し、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、
   広角端および望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔ、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の焦点距離を各々ｆ１、ｆ２、前記第４レンズ群を構成する正レンズの材料のアッベ数をνｄ４Ｇとするとき、
   ８．０＜ｆ１／ｆｗ＜３０．０
   ０．０１０＜｜ｆ２｜／ｆｔ＜０．３１５
   １０＜νｄ４Ｇ＜４０
   なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
3. 物体側より像側へ順に配置された、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、正の屈折力の第５レンズ群からなり、
   前記第１レンズ群は１枚の正レンズからなり、広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第１レンズ群は物体側に移動し、前記第２レンズ群は移動し、前記第３レンズ群は物体側へ移動し、前記第５レンズ群は不動であり、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、
   広角端および望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔ、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の焦点距離を各々ｆ１、ｆ２とするとき、
   ８．０＜ｆ１／ｆｗ＜３０．０
   ０．０１０＜｜ｆ２｜／ｆｔ＜０．３１５
   なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
4. 広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第１レンズ群の移動量をＭ１とするとき、
   １．５＜｜Ｍ１｜／ｆｗ＜１０．０
   なる条件式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項に記載のズームレンズ。
5. 前記第１レンズ群を構成する正レンズの材料のアッベ数をνｄ１Ｇとするとき、
   ５５＜νｄ１Ｇ＜１００
   なる条件式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項に記載のズームレンズ。
6. 前記第２レンズ群は負レンズと正レンズを有し、前記第２レンズ群の最も物体側に負レンズが配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
7. 前記第２レンズ群を構成する負レンズの材料のアッベ数をνｄ２Ｇとするとき、前記第２レンズ群に含まれる少なくとも１つの負レンズの材料は、
   ３５＜νｄ２Ｇ＜６０
   なる条件式を満足する材料であることを特徴とする請求項６に記載のズームレンズ。
8. 前記第３レンズ群は物体側より像側へ順に配置された、正レンズ、負レンズよりなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のズームレンズ。
9. 広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第２レンズ群は像側に凸状の軌跡で移動し、前記第４レンズ群は物体側に凸状の軌跡で移動することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のズームレンズ。
10. フォーカシングに際して前記第４レンズ群が移動す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。
11. 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１０のいずれか１項に記載のズームレンズ。
12. 請求項１乃至１１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。