JP6396271B2 - ズームレンズおよび撮像装置 - Google Patents

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Description

本発明は、デジタルカメラ、ビデオカメラや放送用カメラ、監視用カメラ等の電子カメラに用いられるズームレンズおよびこのズームレンズを備えた撮像装置に関するものである。
デジタルカメラ、ビデオカメラや放送用カメラ、監視用カメラ等の電子カメラに用いられるズームレンズでは、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、負の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群からなり、変倍の際に第１レンズ群および第４レンズ群が像面に対して固定される構成とすることで、比較的簡単な構造でズーム倍率と小型化を両立できるため、このような構成がよく用いられる。このような構成のズームレンズとして、特許文献１のズームレンズが提案されている。
特開２００６−３０５８２号公報
しかしながら、上記のような構成のズームレンズでは、少ないレンズ枚数で全ズーム域においてＦ値を小さくすることが難しく、特許文献１のズームレンズにおいても、広角端のＦ値は十分に小さいが、望遠端のＦ値が大きいという問題がある。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、全ズーム域においてＦ値が小さいズームレンズおよびこのズームレンズを備えた撮像装置を提供することを目的とするものである。
本発明のズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、負の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群から実質的になり、第１レンズ群および第４レンズ群は変倍の際に像面に対して固定され、第２レンズ群は広角端から望遠端への変倍の際に物体側から像面側に移動し、第３レンズ群は第２レンズ群の移動による結像位置の変動を補正するように移動し、第１レンズ群は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負メニスカス形状の第１ａレンズ、正の屈折力を有する第１ｂレンズ、像側よりも物体側の面の方が曲率半径の絶対値が小さい正の屈折力を有する第１ｃレンズから実質的になり、第２レンズ群は、物体側から順に、物体側よりも像側の面の方が曲率半径の絶対値が小さい負の屈折力を有する第２ａレンズ、両凹形状の第２ｂレンズ、像側よりも物体側の面の方が曲率半径の絶対値が小さい正の屈折力を有する第２ｃレンズ、負の屈折力を有する第２ｄレンズから実質的になり、第３レンズ群は、物体側から順に、像側よりも物体側の面の方が曲率半径の絶対値が小さい負の屈折力を有する第３ａレンズ、像側よりも物体側の面の方が曲率半径の絶対値が小さい正の屈折力を有する第３ｂレンズから実質的になり、第４レンズ群は、最も物体側から順に連続して、像側に凸面を向けた正メニスカス形状の第４ａレンズ、絞り、像側よりも物体側の面の方が曲率半径の絶対値が小さい正の屈折力を有する第４ｂレンズを有することを特徴とするものである。
本発明のズームレンズにおいて、第２ｂレンズと第２ｃレンズは接合されていることが好ましい。
また、第３ａレンズと第３ｂレンズは接合されていることが好ましい。
また、下記条件式（１）を満足することが好ましい。なお、下記条件式（１−１）を満足することがより好ましい。
０．３＜（ｒ４ａｆ−ｒ４ａｒ）／（ｒ４ａｆ＋ｒ４ａｒ）＜０．９ …（１）
０．４＜（ｒ４ａｆ−ｒ４ａｒ）／（ｒ４ａｆ＋ｒ４ａｒ）＜０．８ …（１−１）
ただし、
ｒ４ａｆ：第４ａレンズの物体側の面の曲率半径
ｒ４ａｒ：第４ａレンズの像側の面の曲率半径
また、下記条件式（２）を満足することが好ましい。なお、下記条件式（２−１）を満足することがより好ましい。
−３＜（ｒ４ｂｆ＋ｒ４ｂｒ）／（ｒ４ｂｆ−ｒ４ｂｒ）＜−１．２ …（２）
−２．５＜（ｒ４ｂｆ＋ｒ４ｂｒ）／（ｒ４ｂｆ−ｒ４ｂｒ）＜−１．４ …（２−１）
ただし、
ｒ４ｂｆ：第４ｂレンズの物体側の面の曲率半径
ｒ４ｂｒ：第４ｂレンズの像側の面の曲率半径
また、下記条件式（３）を満足することが好ましい。なお、下記条件式（３−１）を満足することがより好ましい。
０．２＜（ｒ２ｂｆ＋ｒ２ｂｒ）／（ｒ２ｂｆ−ｒ２ｂｒ）＜０．８ …（３）
０．４５＜（ｒ２ｂｆ＋ｒ２ｂｒ）／（ｒ２ｂｆ−ｒ２ｂｒ）＜０．６ …（３−１）
ただし、
ｒ２ｂｆ：第２ｂレンズの物体側の面の曲率半径
ｒ２ｂｒ：第２ｂレンズの像側の面の曲率半径
また、下記条件式（４）を満足することが好ましい。なお、下記条件式（４−１）を満足することがより好ましい。
−２．５＜（ｒ２ｄｆ−ｒ２ｄｒ）／（ｒ２ｄｆ＋ｒ２ｄｒ）＜−０．４ …（４）
−２＜（ｒ２ｄｆ−ｒ２ｄｒ）／（ｒ２ｄｆ＋ｒ２ｄｒ）＜−０．６ …（４−１）
ただし、
ｒ２ｄｆ：第２ｄレンズの物体側の面の曲率半径
ｒ２ｄｒ：第２ｄレンズの像側の面の曲率半径
また、下記条件式（５）を満足することが好ましい。なお、下記条件式（５−１）を満足することがより好ましい。
０．４＜ｆ４／ｆ４ａ＜１ …（５）
０．５＜ｆ４／ｆ４ａ＜０．８５ …（５−１）
ただし、
ｆ４：第４レンズ群のｄ線における焦点距離
ｆ４ａ：第４ａレンズのｄ線における焦点距離
また、下記条件式（６）を満足することが好ましい。なお、下記条件式（６−１）を満足することがより好ましい。
１．５＜ｆ４ｂ／ｆ４ａ＜３ …（６）
１．８＜ｆ４ｂ／ｆ４ａ＜２．５ …（６−１）
ただし、
ｆ４ｂ：第４ｂレンズのｄ線における焦点距離
ｆ４ａ：第４ａレンズのｄ線における焦点距離
本発明の撮像装置は、上記記載の本発明のズームレンズを備えたものである。
なお、上記「〜から実質的になる」とは、構成要素として挙げたもの以外に、実質的にパワーを有さないレンズ、絞りやマスクやカバーガラスやフィルタ等の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、手ぶれ補正機構等の機構部分、等を含んでもよいことを意図するものである。
本発明のズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、負の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群から実質的になり、第１レンズ群および第４レンズ群は変倍の際に像面に対して固定され、第２レンズ群は広角端から望遠端への変倍の際に物体側から像面側に移動し、第３レンズ群は第２レンズ群の移動による結像位置の変動を補正するように移動し、第１レンズ群は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負メニスカス形状の第１ａレンズ、正の屈折力を有する第１ｂレンズ、像側よりも物体側の面の方が曲率半径の絶対値が小さい正の屈折力を有する第１ｃレンズから実質的になり、第２レンズ群は、物体側から順に、物体側よりも像側の面の方が曲率半径の絶対値が小さい負の屈折力を有する第２ａレンズ、両凹形状の第２ｂレンズ、像側よりも物体側の面の方が曲率半径の絶対値が小さい正の屈折力を有する第２ｃレンズ、負の屈折力を有する第２ｄレンズから実質的になり、第３レンズ群は、物体側から順に、像側よりも物体側の面の方が曲率半径の絶対値が小さい負の屈折力を有する第３ａレンズ、像側よりも物体側の面の方が曲率半径の絶対値が小さい正の屈折力を有する第３ｂレンズから実質的になり、第４レンズ群は、最も物体側から順に連続して、像側に凸面を向けた正メニスカス形状の第４ａレンズ、絞り、像側よりも物体側の面の方が曲率半径の絶対値が小さい正の屈折力を有する第４ｂレンズを有するものとしたので、全ズーム域においてＦ値が小さいズームレンズとすることができる。
また、本発明の撮像装置は、本発明のズームレンズを備えているため、全ズーム域において明るい画像を取得することができる。
本発明の一実施形態にかかるズームレンズ（実施例１と共通）のレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例２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３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４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５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６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７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１のズームレンズの各収差図 本発明の実施例２のズームレンズの各収差図 本発明の実施例３のズームレンズの各収差図 本発明の実施例４のズームレンズの各収差図 本発明の実施例５のズームレンズの各収差図 本発明の実施例６のズームレンズの各収差図 本発明の実施例７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は本発明の一実施形態にかかるズームレンズのレンズ構成を示す断面図である。図１に示す構成例は、後述の実施例１のズームレンズの構成と共通である。図１においては、左側が物体側、右側が像面側であり、図示されている開口絞り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。また、図１では、変倍の際の各レンズ群の移動軌跡、軸上光束ｗａおよび最大画角の光束ｗｂを合わせて示している。
本実施形態のズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４から実質的になり、第１レンズ群Ｇ１および第４レンズ群Ｇ４は変倍の際に像面に対して固定され、第２レンズ群Ｇ２は広角端から望遠端への変倍の際に物体側から像面側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は第２レンズ群Ｇ２の移動による結像位置の変動を補正するように移動するように構成されている。このような構成とすることで、第１レンズ群Ｇ１および第４レンズ群Ｇ４が移動する方式に比べ、比較的簡単な構成でズーム倍率と小型化を両立させることができる。
この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、プリズム、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を配置することが好ましいため、図１では、これらを想定した平行平面板状の光学部材ＰＰをレンズ系と像面Ｓｉｍとの間に配置した例を示している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負メニスカス形状の第１ａレンズＬ１ａ、正の屈折力を有する第１ｂレンズＬ１ｂ、像側よりも物体側の面の方が曲率半径の絶対値が小さい正の屈折力を有する第１ｃレンズＬ１ｃから実質的に構成されている。このような構成とすることで、広角端での倍率色収差の補正と望遠端での軸上色収差の補正を両立させ、さらに望遠端での球面収差の発生を抑えることができる
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側よりも像側の面の方が曲率半径の絶対値が小さい負の屈折力を有する第２ａレンズＬ２ａ、両凹形状の第２ｂレンズＬ２ｂ、像側よりも物体側の面の方が曲率半径の絶対値が小さい正の屈折力を有する第２ｃレンズＬ２ｃ、負の屈折力を有する第２ｄレンズＬ２ｄから実質的に構成されている。ここで、第２ａレンズＬ２ａは、広角端の歪曲収差の発生を抑えながら変倍に必要な負の屈折力を与える作用を奏する。第２ｂレンズＬ２ｂは、望遠端の球面収差が補正過剰になるのを抑えながら変倍に必要な負の屈折力を与える作用を奏する。第２ｃレンズＬ２ｃは、広角端の倍率色収差、望遠端の軸上色収差を補正する作用を奏する。第２ｄレンズＬ２ｄは、第２レンズ群Ｇ２の負の屈折力を分担することにより望遠端でマージナル光線の球面収差が補正過剰になるのを防ぐ作用を奏する。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、像側よりも物体側の面の方が曲率半径の絶対値が小さい負の屈折力を有する第３ａレンズＬ３ａ、像側よりも物体側の面の方が曲率半径の絶対値が小さい正の屈折力を有する第３ｂレンズＬ３ｂから実質的に構成されている。ここで、第３ａレンズＬ３ａは、望遠端で球面収差が補正過剰になるのを防ぎながら、変倍による結像位置の変動を補正するに必要な負の屈折力を与える作用を奏する。第３ｂレンズＬ３ｂは、望遠端での補正過剰な球面収差、ズームによる軸上色収差の変動を補正する作用を奏する。
第４レンズ群Ｇ４は、最も物体側から順に連続して、像側に凸面を向けた正メニスカス形状の第４ａレンズＬ４ａ、開口絞りＳｔ、像側よりも物体側の面の方が曲率半径の絶対値が小さい正の屈折力を有する第４ｂレンズＬ４ｂを有する。第４ａレンズＬ４ａをこの形状にすることで、軸上マージナル光線の屈折角を抑えながら球面収差の発生を抑えつつ、正の屈折力を与え、さらにズーム全域において開口絞りＳｔ位置での軸上マージナル光線を光軸に平行に近づける作用を奏する。また、軸上マージナル光線が光軸に平行に近くなる位置に開口絞りＳｔを配置することにより、開口絞りＳｔの前後の間隔の誤差による結像位置への影響を少なくすることができる。また、第４ｂレンズＬ４ｂをこの形状とすることで、軸上マージナル光線の屈折角を抑えながら球面収差の発生を抑えつつ、正の屈折力を与える作用を奏する。さらに、第４ａレンズＬ４ａ、第４ｂレンズＬ４ｂと正の屈折力を連続させることにより、球面収差の発生を抑えながら軸上光線を集束方向に転じ、以降のレンズ径を小さくすることができる。
望遠端での球面収差は第１レンズ群Ｇ１の影響が支配的であるため、単にＦ値を小さくするだけなら、第１レンズ群Ｇ１の正の屈折力を分割して第１レンズ群Ｇ１での球面収差の発生を抑える方法が考えられる。しかし、第１レンズ群Ｇ１のレンズ構成枚数を増やした場合は、第１レンズ群Ｇ１の有効径が大きくなって重量が重くなるという問題点が生じる。また、重量バランスもレンズ先端に寄ることになる。
本発明は第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４の構成を上記の通りとすることで、第１レンズ群Ｇ１の構成を複雑にすること無く望遠端のＦ値を小さくすることを可能にしている。
また、非球面レンズを用いずに全てのレンズを球面レンズとした場合でも、ＤＯＥ（Diffractive Optical Element）等を使わずにＦ値を小さくできるため、コストや組立要求精度を抑えることができる。
さらに、上記の通り望遠端での開口絞りＳｔ前後（第２レンズ群Ｇ２全体、第３レンズ群Ｇ３全体、第４レンズ群Ｇ４の最も物体側の２枚）の形状や屈折力を適切に配置することで、望遠端での球面収差を良好に補正できるとともに、望遠端のＦ値を小さくすることができる。
本実施形態のズームレンズにおいて、第２ｂレンズＬ２ｂと第２ｃレンズＬ２ｃは接合されていることが好ましい。このような構成とすることで、高次収差の発生を抑えながら第２ｂレンズＬ２ｂ像側面と第２ｃレンズＬ２ｃ物体側面の曲率半径の絶対値を小さくすることができるため、広角端の倍率色収差、望遠端の軸上色収差の補正に有利となる。
また、第３ａレンズＬ３ａと第３ｂレンズＬ３ｂは接合されていることが好ましい。このような構成とすることで、高次収差の発生を抑えながら第３ａレンズＬ３ａ像側面と第３ｂレンズＬ３ｂ物体側面の曲率半径の絶対値を小さくすることができるため、特に中間焦点距離において変倍による軸上色収差の変動を抑えるのに有利となる。
また、下記条件式（１）を満足することが好ましい。条件式（１）を満足することで、変倍全域での球面収差の発生を抑えることができる。なお、下記条件式（１−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
０．３＜（ｒ４ａｆ−ｒ４ａｒ）／（ｒ４ａｆ＋ｒ４ａｒ）＜０．９ …（１）
０．４＜（ｒ４ａｆ−ｒ４ａｒ）／（ｒ４ａｆ＋ｒ４ａｒ）＜０．８ …（１−１）
ただし、
ｒ４ａｆ：第４ａレンズの物体側の面の曲率半径
ｒ４ａｒ：第４ａレンズの像側の面の曲率半径
また、下記条件式（２）を満足することが好ましい。条件式（２）を満足することで、変倍全域での球面収差の発生を抑えることができる。なお、下記条件式（２−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
−３＜（ｒ４ｂｆ＋ｒ４ｂｒ）／（ｒ４ｂｆ−ｒ４ｂｒ）＜−１．２ …（２）
−２．５＜（ｒ４ｂｆ＋ｒ４ｂｒ）／（ｒ４ｂｆ−ｒ４ｂｒ）＜−１．４ …（２−１）
ただし、
ｒ４ｂｆ：第４ｂレンズの物体側の面の曲率半径
ｒ４ｂｒ：第４ｂレンズの像側の面の曲率半径
また、下記条件式（３）を満足することが好ましい。条件式（３）の下限以下とならないようにすることで、広角端で歪曲収差が大きくなるのを防ぎながら、望遠端での球面収差を補正することができる。条件式（３）の上限以上とならないようにすることで、望遠端での球面収差が補正過剰になるのを防ぐことができる。なお、下記条件式（３−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
０．２＜（ｒ２ｂｆ＋ｒ２ｂｒ）／（ｒ２ｂｆ−ｒ２ｂｒ）＜０．８ …（３）
０．４５＜（ｒ２ｂｆ＋ｒ２ｂｒ）／（ｒ２ｂｆ−ｒ２ｂｒ）＜０．６ …（３−１）
ただし、
ｒ２ｂｆ：第２ｂレンズの物体側の面の曲率半径
ｒ２ｂｒ：第２ｂレンズの像側の面の曲率半径
また、下記条件式（４）を満足することが好ましい。条件式（４）を満足することで、望遠端での球面収差が補正過剰になるのを防ぐことができる。なお、下記条件式（４−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
−２．５＜（ｒ２ｄｆ−ｒ２ｄｒ）／（ｒ２ｄｆ＋ｒ２ｄｒ）＜−０．４ …（４）
−２＜（ｒ２ｄｆ−ｒ２ｄｒ）／（ｒ２ｄｆ＋ｒ２ｄｒ）＜−０．６ …（４−１）
ただし、
ｒ２ｄｆ：第２ｄレンズの物体側の面の曲率半径
ｒ２ｄｒ：第２ｄレンズの像側の面の曲率半径
また、下記条件式（５）を満足することが好ましい。条件式（５）の下限以下とならないようにすることで、第４ａレンズＬ４ａの屈折力を十分に確保できるため、開口絞りＳｔ位置で軸上マージナル光線を平行に近づけることができる。条件式（５）の上限以上とならないようにすることで、第４ａレンズＬ４ａの屈折力が過剰となるのを防ぐことができるため、球面収差の発生を抑えることができる。なお、下記条件式（５−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
０．４＜ｆ４／ｆ４ａ＜１ …（５）
０．５＜ｆ４／ｆ４ａ＜０．８５ …（５−１）
ただし、
ｆ４：第４レンズ群のｄ線における焦点距離
ｆ４ａ：第４ａレンズのｄ線における焦点距離
また、下記条件式（６）を満足することが好ましい。条件式（６）を満足することで、球面収差の発生を抑えることができる。なお、下記条件式（６−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
１．５＜ｆ４ｂ／ｆ４ａ＜３ …（６）
１．８＜ｆ４ｂ／ｆ４ａ＜２．５ …（６−１）
ただし、
ｆ４ｂ：第４ｂレンズのｄ線における焦点距離
ｆ４ａ：第４ａレンズのｄ線における焦点距離
また、図１に示す例では、レンズ系と像面Ｓｉｍ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レンズ系と像面Ｓｉｍとの間に配置する代わりに、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。
まず、実施例１のズームレンズについて説明する。実施例１のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図１に示す。なお、図１および後述の実施例２〜７に対応した図２〜７においては、左側が物体側、右側が像面側であり、図示されている開口絞り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。また、図１では変倍の際の各レンズ群の移動軌跡、図１〜７では軸上光束ｗａおよび最大画角の光束ｗｂを合わせて示している。
実施例１のズームレンズは、物体側から順に、レンズＬ１ａ〜レンズＬ１ｃの３枚のレンズからなる第１レンズ群Ｇ１、レンズＬ２ａ〜レンズＬ２ｄの４枚のレンズからなる第２レンズ群Ｇ２、レンズＬ３ａ，レンズＬ３ｂの２枚のレンズからなる第３レンズ群Ｇ３、レンズＬ４ａ〜レンズＬ４ｈの８枚のレンズからなる第４レンズ群Ｇ４から構成されている。
実施例１のズームレンズの基本レンズデータを表１に、諸元に関するデータを表２に、変化する面間隔に関するデータを表３に示す。以下では、表中の記号の意味について、実施例１のものを例にとり説明するが、実施例２〜７についても基本的に同様である。
表１のレンズデータにおいて、面番号の欄には最も物体側の構成要素の面を１番目として像面側に向かうに従い順次増加する面番号を示し、曲率半径の欄には各面の曲率半径を示し、面間隔の欄には各面とその次の面との光軸Ｚ上の間隔を示す。また、ｎｄの欄には各光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄの欄には各光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数を示す。
ここで、曲率半径の符号は、面形状が物体側に凸の場合を正、像面側に凸の場合を負としている。基本レンズデータには、開口絞りＳｔ、光学部材ＰＰも含めて示している。開口絞りＳｔに相当する面の面番号の欄には面番号とともに（絞り）という語句を記載している。また、表１のレンズデータにおいて、変倍の際に間隔が変化する面間隔の欄にはそれぞれＤＤ[面番号]と記載している。このＤＤ[面番号]に対応する数値は表３に示している。
表２の諸元に関するデータに、ズーム倍率、焦点距離ｆ´、バックフォーカスＢｆ´、Ｆ値ＦＮｏ．、全画角２ωの値を示す。
基本レンズデータ、諸元に関するデータ、および変化する面間隔に関するデータにおいて、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も使用可能なため他の適当な単位を用いることもできる。
実施例１のズームレンズの各収差図を図８に示す。なお、図８中の上段左側から順に広角端での球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示し、図８中の中段左側から順に中間位置での球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示し、図８中の下段左側から順に望遠端での球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す。これらの収差図は、物体距離を無限遠としたときの状態を示す。球面収差、非点収差、歪曲収差を表す各収差図には、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）を基準波長とした収差を示す。球面収差図にはｄ線（波長５８７．６ｎｍ），Ｃ線(波長６５６．３ｎｍ) ，Ｆ線(波長４８６．１ｎｍ) ，ｇ線(波長４３５．８ｎｍ)についての収差をそれぞれ実線，長破線，短破線，灰色の実線で示す。非点収差図にはサジタル方向，タンジェンシャル方向の収差をそれぞれ実線と短破線で示す。倍率色収差図にはＣ線(波長６５６．３ｎｍ) ，Ｆ線(波長４８６．１ｎｍ) ，ｇ線(波長４３５．８ｎｍ)についての収差をそれぞれ長破線，短破線，灰色の実線で示す。なお、球面収差図のＦＮｏ．はＦ値、その他の収差図のωは半画角を意味する。
次に、実施例２のズームレンズについて説明する。実施例２のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図２に示す。実施例２のズームレンズは、実施例１のズームレンズと同じレンズ枚数構成である。また、実施例２のズームレンズの基本レンズデータを表４に、諸元に関するデータを表５に、変化する面間隔に関するデータを表６に、各収差図を図９に示す。
次に、実施例３のズームレンズについて説明する。実施例３のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図３に示す。実施例３のズームレンズは、実施例１のズームレンズと同じレンズ枚数構成である。また、実施例３のズームレンズの基本レンズデータを表７に、諸元に関するデータを表８に、変化する面間隔に関するデータを表９に、各収差図を図１０に示す。
次に、実施例４のズームレンズについて説明する。実施例４のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図４に示す。実施例４のズームレンズは、実施例１のズームレンズと同じレンズ枚数構成である。また、実施例４のズームレンズの基本レンズデータを表１０に、諸元に関するデータを表１１に、変化する面間隔に関するデータを表１２に、各収差図を図１１に示す。
次に、実施例５のズームレンズについて説明する。実施例５のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図５に示す。実施例５のズームレンズは、実施例１のズームレンズと同じレンズ枚数構成である。また、実施例５のズームレンズの基本レンズデータを表１３に、諸元に関するデータを表１４に、変化する面間隔に関するデータを表１５に、各収差図を図１２に示す。
次に、実施例６のズームレンズについて説明する。実施例６のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図６に示す。実施例６のズームレンズは、実施例１のズームレンズと同じレンズ枚数構成である。また、実施例６のズームレンズの基本レンズデータを表１６に、諸元に関するデータを表１７に、変化する面間隔に関するデータを表１８に、各収差図を図１３に示す。
次に、実施例７のズームレンズについて説明する。実施例７のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図７に示す。実施例７のズームレンズは、実施例１のズームレンズと同じレンズ枚数構成である。また、実施例７のズームレンズの基本レンズデータを表１９に、諸元に関するデータを表２０に、変化する面間隔に関するデータを表２１に、各収差図を図１４に示す。
実施例１〜７のズームレンズの条件式（１）〜（６）に対応する値を表２２に示す。なお、全実施例ともｄ線を基準波長としており、下記の表２２に示す値はこの基準波長におけるものである。

以上のデータから、実施例１〜７のズームレンズは全て、条件式（１）〜（６）を満たしており、５倍以上のズーム比を有し、全ズーム域中で最もＦ値が大きくなる望遠端においてもＦ値が１．４未満と、全ズーム域においてＦ値が小さいズームレンズであることが分かる。
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１５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を用いた撮像装置の概略構成図を示す。なお、図１５では各レンズ群を概略的に示している。この撮像装置としては、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の固体撮像素子を記録媒体とするビデオカメラや電子スチルカメラ等を挙げることができる。
図１５に示す撮像装置１０は、ズームレンズ１と、ズームレンズ１の像面側に配置されたローパスフィルタ等の機能を有するフィルタ６と、フィルタ６の像面側に配置された撮像素子７と、信号処理回路８とを備えている。撮像素子７はズームレンズ１により形成される光学像を電気信号に変換するものであり、例えば、撮像素子７としては、ＣＣＤやＣＭＯＳ等を用いることができる。撮像素子７は、その撮像面がズームレンズ１の像面に一致するように配置される。
ズームレンズ１により撮像された像は撮像素子７の撮像面上に結像し、その像に関する撮像素子７からの出力信号が信号処理回路８にて演算処理され、表示装置９に像が表示される。
本実施形態の撮像装置１０は、本発明のズームレンズ１を備えたものであるから、全ズーム域において明るい画像を取得することができる。
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ず、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
６ フィルタ
７ 撮像素子
８ 信号処理回路
９ 表示装置
１０ 撮像装置
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｇ４ 第４レンズ群
ＰＰ 光学部材
Ｌ１ａ〜Ｌ４ｈ レンズ
Ｓｉｍ 像面
Ｓｔ 絞り
ｗａ 軸上光束
ｗｂ 最大画角の光束
Ｚ 光軸

Claims (16)

  1. 物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、負の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群から実質的になり、
    前記第１レンズ群および前記第４レンズ群は変倍の際に像面に対して固定され、前記第２レンズ群は広角端から望遠端への変倍の際に物体側から像面側に移動し、前記第３レンズ群は前記第２レンズ群の移動による結像位置の変動を補正するように移動し、
    前記第１レンズ群は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負メニスカス形状の第１ａレンズ、正の屈折力を有する第１ｂレンズ、像側よりも物体側の面の方が曲率半径の絶対値が小さい正の屈折力を有する第１ｃレンズから実質的になり、
    前記第２レンズ群は、物体側から順に、物体側よりも像側の面の方が曲率半径の絶対値が小さい負の屈折力を有する第２ａレンズ、両凹形状の第２ｂレンズ、像側よりも物体側の面の方が曲率半径の絶対値が小さい正の屈折力を有する第２ｃレンズ、負の屈折力を有する第２ｄレンズから実質的になり、
    前記第３レンズ群は、物体側から順に、像側よりも物体側の面の方が曲率半径の絶対値が小さい負の屈折力を有する第３ａレンズ、像側よりも物体側の面の方が曲率半径の絶対値が小さい正の屈折力を有する第３ｂレンズから実質的になり、
    前記第４レンズ群は、最も物体側から順に連続して、像側に凸面を向けた正メニスカス形状の第４ａレンズ、絞り、像側よりも物体側の面の方が曲率半径の絶対値が小さい正の屈折力を有する第４ｂレンズを有する
    ことを特徴とするズームレンズ。
  2. 前記第２ｂレンズと前記第２ｃレンズは接合されている
    請求項１記載のズームレンズ。
  3. 前記第３ａレンズと前記第３ｂレンズは接合されている
    請求項１または２記載のズームレンズ。
  4. 下記条件式（１）を満足する
    請求項１から３のいずれか１項記載のズームレンズ。
    ０．３＜（ｒ４ａｆ−ｒ４ａｒ）／（ｒ４ａｆ＋ｒ４ａｒ）＜０．９ …（１）
    ただし、
    ｒ４ａｆ：前記第４ａレンズの物体側の面の曲率半径
    ｒ４ａｒ：前記第４ａレンズの像側の面の曲率半径
  5. 下記条件式（２）を満足する
    請求項１から４のいずれか１項記載のズームレンズ。
    −３＜（ｒ４ｂｆ＋ｒ４ｂｒ）／（ｒ４ｂｆ−ｒ４ｂｒ）＜−１．２ …（２）
    ただし、
    ｒ４ｂｆ：前記第４ｂレンズの物体側の面の曲率半径
    ｒ４ｂｒ：前記第４ｂレンズの像側の面の曲率半径
  6. 下記条件式（３）を満足する
    請求項１から５のいずれか１項記載のズームレンズ。
    ０．２＜（ｒ２ｂｆ＋ｒ２ｂｒ）／（ｒ２ｂｆ−ｒ２ｂｒ）＜０．８ …（３）
    ただし、
    ｒ２ｂｆ：前記第２ｂレンズの物体側の面の曲率半径
    ｒ２ｂｒ：前記第２ｂレンズの像側の面の曲率半径
  7. 下記条件式（４）を満足する
    請求項１から６のいずれか１項記載のズームレンズ。
    −２．５＜（ｒ２ｄｆ−ｒ２ｄｒ）／（ｒ２ｄｆ＋ｒ２ｄｒ）＜−０．４ …（４）ただし、
    ｒ２ｄｆ：前記第２ｄレンズの物体側の面の曲率半径
    ｒ２ｄｒ：前記第２ｄレンズの像側の面の曲率半径
  8. 下記条件式（５）を満足する
    請求項１から７のいずれか１項記載のズームレンズ。
    ０．４＜ｆ４／ｆ４ａ＜１ …（５）
    ただし、
    ｆ４：前記第４レンズ群のｄ線における焦点距離
    ｆ４ａ：前記第４ａレンズのｄ線における焦点距離
  9. 下記条件式（６）を満足する
    請求項１から８のいずれか１項記載のズームレンズ。
    １．５＜ｆ４ｂ／ｆ４ａ＜３ …（６）
    ただし、
    ｆ４ｂ：前記第４ｂレンズのｄ線における焦点距離
    ｆ４ａ：前記第４ａレンズのｄ線における焦点距離
  10. 下記条件式（１−１）を満足する
    請求項４記載のズームレンズ。
    ０．４＜（ｒ４ａｆ−ｒ４ａｒ）／（ｒ４ａｆ＋ｒ４ａｒ）＜０．８ …（１−１）
  11. 下記条件式（２−１）を満足する
    請求項５記載のズームレンズ。
    −２．５＜（ｒ４ｂｆ＋ｒ４ｂｒ）／（ｒ４ｂｆ−ｒ４ｂｒ）＜−１．４ …（２−１）
  12. 下記条件式（３−１）を満足する
    請求項６記載のズームレンズ。
    ０．４５＜（ｒ２ｂｆ＋ｒ２ｂｒ）／（ｒ２ｂｆ−ｒ２ｂｒ）＜０．６ …（３−１）
  13. 下記条件式（４−１）を満足する
    請求項７記載のズームレンズ。
    −２＜（ｒ２ｄｆ−ｒ２ｄｒ）／（ｒ２ｄｆ＋ｒ２ｄｒ）＜−０．６ …（４−１）
  14. 下記条件式（５−１）を満足する
    請求項８記載のズームレンズ。
    ０．５＜ｆ４／ｆ４ａ＜０．８５ …（５−１）
  15. 下記条件式（６−１）を満足する
    請求項９記載のズームレンズ。
    １．８＜ｆ４ｂ／ｆ４ａ＜２．５ …（６−１）
  16. 請求項１から１５のいずれか１項記載のズームレンズを備えた撮像装置。
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