JPWO2013038614A1 - ズームレンズおよび撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ズームレンズにおいて、小型、軽量、フォーカス時の画角の変動の抑制、高性能を実現する。【解決手段】ズームレンズ（１）は、物体側から順に、変倍時固定の正の第１レンズ群（Ｇ１）、広角端から望遠端への変倍時に像側へ移動する負の第２レンズ群（Ｇ２）、変倍時の像面変動補正用の負の第３レンズ群（Ｇ３）、変倍時固定の正の第４レンズ群（Ｇ４）からなる。第１レンズ群（Ｇ１）は、物体側から順に、負の第１レンズ群前群（Ｇ１ｆ）、正の第１レンズ群中群（Ｇ１ｍ）、正の第１レンズ群後群（Ｇ１ｒ）からなる。第１レンズ群前群（Ｇ１ｆ）は、物体側から順に、２枚の負レンズ、正レンズからなる。第１レンズ群中群（Ｇ１ｍ）のみを光軸方向に移動させてフォーカシングを行う。第１レンズ群（Ｇ１）の焦点距離ｆ１、広角端の全系の焦点距離ｆｗに関し、条件式（１）：２．５＜ｆ１／ｆｗ＜５．４を満たす。【選択図】図１

Description

本発明は、ズームレンズおよび撮像装置に関し、特に、デジタルカメラ、ビデオカメラ、放送用カメラ等に好適に使用可能なズームレンズおよび該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、上記分野のカメラにズームレンズが用いられている。その中でも、フォーカス時の画角の変動が少なく、ズーム時のＦナンバーの変動が少ないレンズタイプとして、物体側から順に、変倍時に固定されている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、変倍時に固定されている正の屈折力を有する第４レンズ群からなり、第１レンズ群を物体側から順に、フォーカス時に固定されている負の屈折力を有するレンズ群、フォーカス時に移動する正の屈折力を有するレンズ群、フォーカス時に固定されている正の屈折力を有するレンズ群の３つのレンズ群で構成したズームレンズが提案されている（例えば、下記特許文献１〜３参照）。

特開平１１−３０７４９号公報 特開２００１−２１８０４号公報 特開２００１−１１６９９３号公報

ところで近年では、使用者がカメラを肩に載せて使用したり、携行したりすることが多くなっている。しかしながら、上記特許文献１〜３に記載のものは、変倍比が大きい反面、このような使用状況に対応するにはサイズや重量の点で改善が望まれるものとなっている。また、上記分野のカメラにおいては、フォーカス時の画角の変動が少ないことが望まれている。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、小型・軽量でありながら、フォーカス時の画角の変動が少なく、高い光学性能を有するズームレンズおよび該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。

本発明の第１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レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群との実質的に４つのレンズ群からなり、広角端から望遠端に変倍する際に、第１レンズ群および第４レンズ群が光軸方向について固定されており、第２レンズ群が像側へ移動し、第３レンズ群が第２レンズ群の移動による像面の変動を補正するように移動し、第１レンズ群が、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群前群と、正の屈折力を有する第１レンズ群中群と、正の屈折力を有する第１レンズ群後群との実質的に３つのレンズ群からなり、第１レンズ群前群が、物体側から順に、２枚の負レンズと、１枚の正レンズとの実質的に３つのレンズからなり、第１レンズ群中群のみを光軸方向に移動させてフォーカシングを行うように構成されており、下記条件式（１）を満足することを特徴とするものである。
２．５＜ｆ１／ｆｗ＜５．４ … （１）
ただし、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離

本発明の第１のズームレンズにおいては、下記条件式（２）を満足することが好ましい。
２．５＜ｔ１／ｆｗ＜１４．０ … （２）
ただし、
ｔ１：第１レンズ群の最も物体側の面から第１レンズ群の最も像側の面までの光軸上の距離

本発明の第２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レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群との実質的に４つのレンズ群からなり、広角端から望遠端に変倍する際に、第１レンズ群および第４レンズ群が光軸方向について固定されており、第２レンズ群が像側へ移動し、第３レンズ群が第２レンズ群の移動による像面の変動を補正するように移動し、第１レンズ群が、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群前群と、正の屈折力を有する第１レンズ群中群と、正の屈折力を有する第１レンズ群後群との実質的に３つのレンズ群からなり、第１レンズ群前群が、物体側から順に、２枚の負レンズと、１枚の正レンズとの実質的に３つのレンズからなり、第１レンズ群中群のみを光軸方向に移動させてフォーカシングを行うように構成されており、下記条件式（２）を満足することを特徴とするものである。
２．５＜ｔ１／ｆｗ＜１４．０ … （２）
ただし、
ｔ１：第１レンズ群の最も物体側の面から第１レンズ群の最も像側の面までの光軸上の距離
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離

本発明の第１、第２のズームレンズにおいては、第１レンズ群中群が、負レンズと正レンズが接合された接合レンズからなることが好ましい。

本発明の第１、第２のズームレンズにおいては、第１レンズ群後群が、物体側から順に、両凹レンズと両凸レンズが接合された接合レンズと、両凸レンズと、正メニスカスレンズとからなることが好ましい。

本発明の第１、第２のズームレンズにおいては、下記条件式（１’）を満足することが好ましい。
２．５＜ｆ１／ｆｗ＜３．５ … （１’）
ただし、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離

本発明の第１、第２のズームレンズにおいては、下記条件式（２’）を満足することが好ましい。
２．５＜ｔ１／ｆｗ＜４．０ … （２’）
ただし、
ｔ１：第１レンズ群の最も物体側の面から第１レンズ群の最も像側の面までの光軸上の距離

なお、上記の「実質的に４つのレンズ群からなり」、「実質的に３つのレンズ群からなり」、「実質的に３つのレンズからなり」の「実質的に〜からなり」とは、構成要件として挙げたレンズ群やレンズ以外に、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。

なお、「レンズ群」とは、必ずしも複数のレンズから構成されるものだけでなく、１枚のレンズのみで構成されるものも含むものとする。

なお、上記レンズの面形状や屈折力の符号は、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。

本発明の撮像装置は、上記本発明の第１または第２のズームレンズを備えたことを特徴とするものである。

本発明の第１のズームレンズによれば、物体側から順に、変倍時に固定の正の第１レンズ群と、負の第２レンズ群と、正の第３レンズ群と、変倍時に固定の正の第４レンズ群とからなり、広角端から望遠端に変倍する際に、第２レンズ群が像側へ移動し、第３レンズ群が第２レンズ群の移動による像面の変動を補正するように構成されたレンズ系において、第１レンズ群を物体側から順に、負の第１レンズ群前群と、正の第１レンズ群中群と、正の第１レンズ群後群とから構成し、第１レンズ群前群のレンズ構成を好適に設定し、第１レンズ群中群のみでフォーカシングを行い、条件式（１）を満たすようにしているため、小型・軽量でありながら、フォーカス時の画角の変動が少なく、良好に収差補正されて高い光学性能を有するズームレンズを実現することができる。

本発明の第２のズームレンズによれば、物体側から順に、変倍時に固定の正の第１レンズ群と、負の第２レンズ群と、正の第３レンズ群と、変倍時に固定の正の第４レンズ群とからなり、広角端から望遠端に変倍する際に、第２レンズ群が像側へ移動し、第３レンズ群が第２レンズ群の移動による像面の変動を補正するように構成されたレンズ系において、第１レンズ群を物体側から順に、負の第１レンズ群前群と、正の第１レンズ群中群と、正の第１レンズ群後群とから構成し、第１レンズ群前群のレンズ構成を好適に設定し、第１レンズ群中群のみでフォーカシングを行い、条件式（２）を満たすようにしているため、小型・軽量でありながら、フォーカス時の画角の変動が少なく、撮像可能な距離範囲を広く保持できて高い光学性能を有するズームレンズを実現することができる。

本発明の撮像装置は、本発明の第１または第２のズームレンズを備えているため、小型・軽量に構成可能であり、フォーカス時の画角の変動が少なく、良好に撮像することができる。

本発明の一実施形態にかかるズームレンズのレンズ構成を示す断面図 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 図７（Ａ）〜図７（Ｌ）は本発明の実施例１のズームレンズの各収差図 図８（Ａ）〜図８（Ｌ）は本発明の実施例２のズームレンズの各収差図 図９（Ａ）〜図９（Ｌ）は本発明の実施例３のズームレンズの各収差図 図１０（Ａ）〜図１０（Ｌ）は本発明の実施例４のズームレンズの各収差図 図１１（Ａ）〜図１１（Ｌ）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、本発明の一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。図１では、左側が物体側、右側が像側として図示しており、無限遠物体に合焦しているときの広角端におけるレンズ配置を示している。

本実施形態にかかるズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４との実質的に４つのレンズ群が配列されて構成されている。

なお、図１には、第４レンズ群Ｇ４と像面Ｓｉｍとの間に平行平板状の光学部材ＰＰ１、ＰＰ２が配置された例を示している。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。また、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や、赤外線カットフィルタ、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。光学部材ＰＰ１、ＰＰ２は、これら色分解光学系、カバーガラス、各種フィルタ等を想定したものである。

このズームレンズは、広角端から望遠端に変倍する際に、像面Ｓｉｍに対して、第１レンズ群Ｇ１および第４レンズ群Ｇ４は光軸方向について固定されており、第２レンズ群Ｇ２は光軸Ｚに沿って像側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３は第２レンズ群Ｇ２の移動による像面の変動を補正するように移動するよう構成されている。図１には、広角端から望遠端へ変倍する際の第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３の概略的な移動軌跡を各レンズ群の下方に実線の矢印で示している。

第３レンズ群Ｇ３は、例えば、広角端から望遠端に変倍する際に、物体側へ移動した後像側へ移動するように構成してもよい。このようにした場合は、変倍時に必要とされる第３レンズ群Ｇ３の移動空間を少なくすることができ、光軸方向の小型化に貢献することができる。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群前群Ｇ１ｆと、正の屈折力を有する第１レンズ群中群Ｇ１ｍと、正の屈折力を有する第１レンズ群後群Ｇ１ｒの３つのレンズ群からなる。上記のような４群構成のズームレンズにおいて、第１レンズ群Ｇ１をこのような３つのレンズ群で構成したレンズタイプは、フォーカス時の画角の変動を少なくすることができる。

第１レンズ群前群Ｇ１ｆは、物体側から入射した周辺光束を屈折させて、第１レンズ群前群Ｇ１ｆから射出される周辺光束と光軸Ｚとのなす角が小さくなるように作用する。この作用により、第１レンズ群中群Ｇ１ｍにおける周辺光束の光線高の変化量を少なくすることができる。一方、軸上光束については、第１レンズ群Ｇ１で光線高が高くなり、球面収差の発生量が大きくなりやすいため、第１レンズ群後群Ｇ１ｒにより球面収差を良好に補正するように構成している。

このズームレンズでは、フォーカシングを行う際に移動させるレンズ群を第１レンズ群中群Ｇ１ｍのみとなるように、いわゆるインナーフォーカス方式を採用している。図１の第１レンズ群中群Ｇ１ｍの下方にはこれを示すための両矢印を記入している。周辺光束の光線高の変化量の少ない第１レンズ群中群Ｇ１ｍのみを光軸方向に移動させてフォーカシングを行うことにより、フォーカス時の画角の変動および収差の変動を少なくすることができ、フォーカシングによる性能変化を抑制することができる。

第１レンズ群前群Ｇ１ｆは、図１に示すように、物体側から順に、２枚の負のレンズＬ１１、Ｌ１２と、１枚の正のレンズＬ１３とからなる。第１レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズ群をこのように構成することで、第１レンズ群Ｇ１の径を小型化することが可能となる。

第１レンズ群中群Ｇ１ｍは、例えば、図１に示すように、負のレンズＬ１４と正のレンズＬ１５が接合された１組の接合レンズにより構成することができる。第１レンズ群中群Ｇ１ｍをこのような構成とした場合は、小型化を図りつつフォーカス時の色収差の変動を少なくすることができる。

なお、第１レンズ群中群Ｇ１ｍを１組の接合レンズで構成する場合は、物体側から順に、負レンズ、正レンズの配置とすることが好ましく、このようにした場合は物体距離が変動したときの色収差の補正が容易になる。さらに、これらのレンズはそれぞれ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、両凸レンズとすることが好ましく、このようにした場合は物体距離が変動したときの色収差の補正がさらに容易になる。

第１レンズ群後群Ｇ１ｒは、図１に示すように、物体側から順に、両凹形状のレンズＬ１６と両凸形状のレンズＬ１７が接合された接合レンズと、両凸形状のレンズＬ１８と、正メニスカス形状のレンズＬ１９とから構成することができる。第１レンズ群後群Ｇ１ｒをこのような構成とした場合は、望遠側の球面収差の発生量を抑制することができる。

図１に示すズームレンズでは、第１レンズ群Ｇ１を上記のようなレンズＬ１１〜Ｌ１９から構成し、第１レンズ群前群Ｇ１ｆ、第１レンズ群中群Ｇ１ｍ、第１レンズ群後群Ｇ１ｒからなる第１レンズ群Ｇ１内のパワー配置を好適に設定することで、フォーカス時の画角の変動を少なくするようにしている。

また、全系に対する第１レンズ群Ｇ１のパワー配分も重要であり、下記条件式（１）を満足することが好ましい。
２．５＜ｆ１／ｆｗ＜５．４ … （１）
ただし、
ｆ１：第１レンズ群Ｇ１の焦点距離
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離

条件式（１）の下限を下回ると、第１レンズ群Ｇ１の屈折力が過大となり、広角端における非点収差、像面湾曲の補正や、望遠端における球面収差の補正が困難になる。条件式（１）の上限を上回ると、第１レンズ群Ｇ１の正の屈折力が弱くなり、レンズ系の全長が長くなり、開口絞りＳｔから第１レンズ群Ｇ１までの距離が長くなり、第１レンズ群Ｇ１のレンズの径が大きくなるとともに厚みも増し、重量が重くなる。また、レンズ系の光軸方向の長さや径が大きくなると、鏡筒等のレンズの保持部材の重量も重くなる。条件式（１）を満足することで、良好に収差補正しながら、小型・軽量化を図ることができる。

上記事情から、良好に収差補正しながら、より小型・軽量化を図るためには、条件式（１）に代えて下記条件式（１’）を満足することがより好ましい。
２．５＜ｆ１／ｆｗ＜３．５ … （１’）

また、このズームレンズは、下記条件式（２）を満足することが好ましい。
２．５＜ｔ１／ｆｗ＜１４．０ … （２）
ただし、
ｔ１：第１レンズ群Ｇ１の最も物体側の面から第１レンズ群Ｇ１の最も像側の面までの光軸上の距離
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離

条件式（２）の下限を下回ると、フォーカシングのための空気間隔を確保できなくなり、合焦可能な至近距離を短くすることができない。条件式（２）の上限を上回ると、第１レンズ群Ｇ１の光軸方向の長さが長くなり、第１レンズ群Ｇ１のレンズの厚みも増す上、径も大きくなり、重量が重くなる。条件式（２）を満足することで、撮像可能な距離範囲を広く保ちつつ、小型・軽量化を図ることができる。

上記事情から、撮像可能な距離範囲を広く保ちつつ、より小型・軽量化を図るためには、条件式（２）に代えて下記条件式（２’）を満足することがより好ましい。
２．５＜ｔ１／ｆｗ＜４．０ … （２’）

第２レンズ群Ｇ２は、例えば図１に示す例のように、物体側から順に、負のレンズＬ２１、Ｌ２２、正のレンズＬ２３、負のレンズＬ２４が配置された４枚構成とすることができる。その際に、負のレンズＬ２２と正のレンズＬ２３とは接合されていてもよい。また、レンズＬ２１の少なくとも一方の面を非球面としてもよく、このように構成した場合は、変倍時の収差の変動を抑制することが容易になる。

図１に示す例では、全系において非球面が形成されているのは第２レンズ群Ｇ２のレンズＬ２１の物体側の面のみであり、その他のレンズ面は全て球面である。非球面を形成する面を大径の第１レンズ群Ｇ１ではなく、第２レンズ群Ｇ２に持たせることで、低コスト化を図ることができる。なお、本発明のズームレンズにおいては、非球面を設ける面は上記例に限定されず、例えばさらに他の面を非球面としてもよく、その場合はより良好に収差補正を行うことができる。

第３レンズ群Ｇ３は、例えば図１に示す例のように、負のレンズＬ３１からなるように構成することができる。変倍時に移動する第３レンズ群Ｇ３を単レンズ構成とすることで、駆動機構を簡素化することができ、装置の小型・軽量化を図ることができる。

第４レンズ群Ｇ４は、例えば図１に示す例のように、物体側から順に、正のレンズＬ４１、Ｌ４２、Ｌ４３、Ｌ４４、Ｌ４５、負のレンズＬ４６、正のレンズＬ４７、負のレンズＬ４８、正のレンズＬ４９、負のレンズＬ５０、正のレンズＬ５１が配置された１１枚構成とすることができる。

開口絞りＳｔは、第３レンズ群Ｇ３より像側に配置されており、変倍時に固定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、変倍時にＦナンバーを一定にすることができる。例えば、図１に示す例では、開口絞りＳｔは第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間に配置されている。なお、図１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。

上述した好ましい構成および可能な構成は必要に応じ適宜採用することが好ましい。以上より、本実施形態のズームレンズによれば、小型・軽量化を図りながらフォーカス時の画角の変動を少なく抑え、高い光学性能を有することができる。本実施形態のズームレンズは、例えば、ズーム倍率が２．５〜３倍程度で、広角端での全画角が６０°程度のズームレンズとして好適である。

本ズームレンズが厳しい環境において使用される場合には、保護用の多層膜コートが施されることが好ましい。さらに、保護用コート以外にも、使用時のゴースト光低減等のための反射防止コートを施すようにしてもよい。

図１に示す例では、レンズ系と結像面との間に光学部材ＰＰ１、ＰＰ２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。以下では主に実施例１のものを例にとり説明するが、図示方法、記載方法、記号の意味等はその他の実施例についても基本的に同様であるため重複説明を省略する。

実施例１〜５のズームレンズの無限遠物体に合焦時のレンズ断面図をそれぞれ図２〜図６に示す。図２の上段、中段、下段にそれぞれ、実施例１のズームレンズの広角端、中間焦点距離状態、望遠端におけるレンズ配置を示す。上段と中段の間、中段と下段の間には、変倍時の移動群である第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の概略的な移動方向を各レンズ群の下方にそれぞれ矢印で示す。また、図２の上述した第１レンズ群中群に相当する接合レンズの下方にはフォーカス時に移動することを意味する両矢印を示す。

実施例１〜５のズームレンズの各種データを後掲の表１〜表１５に示す。表１に実施例１のズームレンズの無限遠物体に合焦時の基本レンズデータを示す。表１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。ただし、Ｄｉの最下欄の数値は表中の最終面と像面Ｓｉｍと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構成要素を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、θｇ，Ｆｊの欄にはｊ番目の構成要素のｇ線（波長４３５．８ｎｍ）とＦ線間の部分分散比を示す。ｇ線とＦ線間の部分分散比とは、ｇ線における屈折率をＮｇとし、Ｆ線（波長４８６．１ｎｍ）における屈折率をＮＦとし、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）における屈折率をＮＣとしたとき、（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）で表されるものである。

なお、基本レンズデータには、開口絞りＳｔと光学部材ＰＰ１、ＰＰ２も含めて示しており、開口絞りＳｔに相当する面の面番号の欄には（Ｓｔ）という語句も合わせて記載している。

第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔、第３レンズ群Ｇ３と開口絞りＳｔとの間隔は変倍時に変化するものであり、表１ではこれらに対応する面間隔の欄にそれぞれＤＤ［１６］、ＤＤ［２３］、ＤＤ［２５］と記載している。また、表１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２に実施例１のズームレンズの広角端、中間焦点距離状態、望遠端それぞれにおける、諸元とズーム間隔を示す。諸元の表には、ズーム倍率（変倍比）、全系の焦点距離ｆ’、バックフォーカスＢｆ’（空気換算距離）、ＦナンバーＦｎｏ．、半画角ωの値を示す。諸元の表の値はｄ線に関するものである。ズーム間隔の表には、上記のＤＤ［１６］、ＤＤ［２３］、ＤＤ［２５］の各面間隔の値を示す。

表３に実施例１のズームレンズの非球面の面番号と、その非球面の非球面係数を示す。表３の非球面係数の数値の「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Ｋ、Ａｍ（ｍ＝４、６、８、１０、１２、１４、１６、１８、２０）の値である。

ただし、
Ｚｄ：非球面深さ（高さＹ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）
Ｙ：高さ（光軸からのレンズ面までの距離）
Ｃ：近軸曲率
Ｋ、Ａｍ：非球面係数（ｍ＝４、６、８、１０、１２、１４、１６、１８、２０）

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なため、他の適当な単位を用いることもできる。

上記実施例１〜５は全て、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とからなり、広角端から望遠端に変倍する際に、像面Ｓｉｍに対して、第１レンズ群Ｇ１および第４レンズ群Ｇ４は光軸方向について固定されており、第２レンズ群Ｇ２は光軸Ｚに沿って像側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３は第２レンズ群Ｇ２の移動による像面の変動を補正するよう光軸方向に移動するように構成されている。

また、上記実施例１〜５全て、第１レンズ群Ｇ１が、物体側から順に、負の屈折力を有し、物体側から順に２枚の負レンズ、１枚の正レンズからなる第１レンズ群前群Ｇ１ｆと、正の屈折力を有する第１レンズ群中群Ｇ１ｍと、正の屈折力を有する第１レンズ群後群Ｇ１ｒとの３つのレンズ群からなり、第１レンズ群中群Ｇ１ｍのみを光軸方向に移動させてフォーカシングを行うように構成されている。

表１６に、上記実施例１〜５のズームレンズの条件式（１）、（２）に対応する値を示す。表１６の値はｄ線に関するものである。

実施例１のズームレンズの広角端における球面収差、正弦条件違反量、非点収差、歪曲収差（ディストーション）、倍率色収差（倍率の色収差）をそれぞれ図７（Ａ）〜図７（Ｅ）に示し、中間焦点距離状態における球面収差、正弦条件違反量、非点収差、歪曲収差（ディストーション）、倍率色収差（倍率の色収差）をそれぞれ図７（Ｆ）〜図７（Ｊ）に示し、望遠端における球面収差、正弦条件違反量、非点収差、歪曲収差（ディストーション）、倍率色収差（倍率の色収差）をそれぞれ図７（Ｋ）〜図７（Ｏ）に示す。収差図は全て無限遠物体に合焦時のものである。

各収差図はｄ線を基準としたものであるが、球面収差図ではｇ線、Ｃ線に関する収差も示し、倍率色収差図ではｄ線を基準としたときのｇ線、Ｃ線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破線で示している。球面収差図のＦｎｏ．はＦナンバーを意味し、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、中間焦点距離状態、望遠端における各収差図を図８（Ａ）〜図８（Ｏ）に示し、実施例３のズームレンズの広角端、中間焦点距離状態、望遠端における各収差図を図９（Ａ）〜図９（Ｏ）に示し、実施例４のズームレンズの広角端、中間焦点距離状態、望遠端における各収差図を図１０（Ａ）〜図１０（Ｏ）に示し、実施例５のズームレンズの広角端、中間焦点距離位置、望遠端における各収差図を図１１（Ａ）〜図１１（Ｏ）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１２に、本発明の実施形態の撮像装置の一例として、本発明の実施形態にかかるズームレンズ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、デジタルカメラ、ビデオカメラ、放送用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の像側に配置されたフィルタ２と、ズームレンズ１によって結像される被写体の像を撮像する撮像素子３と、撮像素子３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、フォーカシングを行うためのフォーカス制御部６とを備える。

ズームレンズ１は、レンズ群として、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを有する。第１レンズ群Ｇ１は、負の屈折力を有する第１レンズ群前群Ｇ１ｆと、正の屈折力を有する第１レンズ群中群Ｇ１ｍと、正の屈折力を有する第１レンズ群後群Ｇ１ｒとの３つのレンズ群からなる。なお、図１２では各レンズ群を概略的に示している。

変倍操作は変倍制御部５により第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３を光軸方向に移動させることにより行われる。フォーカス調整はフォーカス制御部６により第１レンズ群中群Ｇ１ｍを光軸方向に移動させることにより行われる。

撮像素子３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る。撮像素子３としては例えばＣＣＤやＣＭＯＳ等を用いることができる。

なお、図１２では図示していないが、撮像装置１０は、構成要素の一部を光軸と交わる方向に移動させて、振動や手振れ時の撮影画像のぶれを補正するぶれ補正制御部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ず、種々の変形が可能である。例えば、各レンズの曲率半径、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。

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レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群との実質的に４つのレンズ群からなり、広角端から望遠端に変倍する際に、第１レンズ群および第４レンズ群が光軸方向について固定されており、第２レンズ群が像側へ移動し、第３レンズ群が第２レンズ群の移動による像面の変動を補正するように移動し、第１レンズ群が、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群前群と、正の屈折力を有する第１レンズ群中群と、正の屈折力を有する第１レンズ群後群との実質的に３つのレンズ群からなり、第１レンズ群前群が、物体側から順に、２枚の負レンズと、１枚の正レンズとの実質的に３つのレンズからなり、第１レンズ群中群が、負レンズと正レンズが接合された接合レンズからなり、第１レンズ群中群のみを光軸方向に移動させてフォーカシングを行うように構成されており、下記条件式（２）を満足することを特徴とするものである。
２．５＜ｔ１／ｆｗ＜１４．０ … （２）
ただし、
ｔ１：第１レンズ群の最も物体側の面から第１レンズ群の最も像側の面までの光軸上の距離
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離

本発明のズームレンズにおいては、第１レンズ群後群が、物体側から順に、両凹レンズと両凸レンズが接合された接合レンズと、両凸レンズと、正メニスカスレンズとからなることが好ましい。

本発明のズームレンズにおいては、下記条件式（１’）を満足することが好ましい。
２．５＜ｆ１／ｆｗ＜３．５ … （１’）
ただし、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離

本発明のズームレンズにおいては、下記条件式（２’）を満足することが好ましい。
２．５＜ｔ１／ｆｗ＜４．０ … （２’）
ただし、
ｔ１：第１レンズ群の最も物体側の面から第１レンズ群の最も像側の面までの光軸上の距離

本発明の撮像装置は、上記本発明のズームレンズを備えたことを特徴とするものである。

本発明のズームレンズによれば、物体側から順に、変倍時に固定の正の第１レンズ群と、負の第２レンズ群と、負の第３レンズ群と、変倍時に固定の正の第４レンズ群とからなり、広角端から望遠端に変倍する際に、第２レンズ群が像側へ移動し、第３レンズ群が第２レンズ群の移動による像面の変動を補正するように構成されたレンズ系において、第１レンズ群を物体側から順に、負の第１レンズ群前群と、正の第１レンズ群中群と、正の第１レンズ群後群とから構成し、第１レンズ群前群および第１レンズ群中群のレンズ構成を好適に設定し、第１レンズ群中群のみでフォーカシングを行い、条件式（２）を満たすようにしているため、小型・軽量でありながら、フォーカス時の画角の変動が少なく、撮像可能な距離範囲を広く保持できて高い光学性能を有するズームレンズを実現することができる。

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、小型・軽量に構成可能であり、フォーカス時の画角の変動が少なく、良好に撮像することができる。

本発明の一実施形態にかかるズームレンズのレンズ構成を示す断面図 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 図７（Ａ）〜図７（Ｏ）は本発明の実施例１のズームレンズの各収差図 図８（Ａ）〜図８（Ｏ）は本発明の実施例２のズームレンズの各収差図 図９（Ａ）〜図９（Ｏ）は本発明の実施例３のズームレンズの各収差図 図１０（Ａ）〜図１０（Ｏ）は本発明の実施例４のズームレンズの各収差図 図１１（Ａ）〜図１１（Ｏ）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

図１２に示す撮像装置１０は、ズームレンズ１と、ズームレンズ１の像側に配置されたフィルタ２と、ズームレンズ１によって結像される被写体の像を撮像する撮像素子３と、撮像素子３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、フォーカシングを行うためのフォーカス制御部６とを備える。

Claims (8)

1. 物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群との実質的に４つのレンズ群からなり、
   広角端から望遠端に変倍する際に、前記第１レンズ群および前記第４レンズ群が光軸方向について固定されており、前記第２レンズ群が像側へ移動し、前記第３レンズ群が前記第２レンズ群の移動による像面の変動を補正するように移動し、
   前記第１レンズ群が、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群前群と、正の屈折力を有する第１レンズ群中群と、正の屈折力を有する第１レンズ群後群との実質的に３つのレンズ群からなり、
   前記第１レンズ群前群が、物体側から順に、２枚の負レンズと、１枚の正レンズとの実質的に３つのレンズからなり、
   前記第１レンズ群中群のみを光軸方向に移動させてフォーカシングを行うように構成されており、
   下記条件式（１）を満足することを特徴とするズームレンズ。
   ２．５＜ｆ１／ｆｗ＜５．４ … （１）
   ただし、
   ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
   ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
2. 下記条件式（２）を満足することを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
   ２．５＜ｔ１／ｆｗ＜１４．０ … （２）
   ただし、
   ｔ１：前記第１レンズ群の最も物体側の面から前記第１レンズ群の最も像側の面までの光軸上の距離
3. 物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群との実質的に４つのレンズ群からなり、
   広角端から望遠端に変倍する際に、前記第１レンズ群および前記第４レンズ群が光軸方向について固定されており、前記第２レンズ群が像側へ移動し、前記第３レンズ群が前記第２レンズ群の移動による像面の変動を補正するように移動し、
   前記第１レンズ群が、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群前群と、正の屈折力を有する第１レンズ群中群と、正の屈折力を有する第１レンズ群後群との実質的に３つのレンズ群からなり、
   前記第１レンズ群前群が、物体側から順に、２枚の負レンズと、１枚の正レンズとの実質的に３つのレンズからなり、
   前記第１レンズ群中群のみを光軸方向に移動させてフォーカシングを行うように構成されており、
   下記条件式（２）を満足することを特徴とするズームレンズ。
   ２．５＜ｔ１／ｆｗ＜１４．０ … （２）
   ただし、
   ｔ１：前記第１レンズ群の最も物体側の面から前記第１レンズ群の最も像側の面までの光軸上の距離
   ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
4. 前記第１レンズ群中群が、負レンズと正レンズが接合された接合レンズからな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。
5. 前記第１レンズ群後群が、物体側から順に、両凹レンズと両凸レンズが接合された接合レンズと、両凸レンズと、正メニスカスレンズとからな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。
6. 下記条件式（１’）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。
   ２．５＜ｆ１／ｆｗ＜３．５ … （１’）
   ただし、
   ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
7. 下記条件式（２’）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。
   ２．５＜ｔ１／ｆｗ＜４．０ … （２’）
   ただし、
   ｔ１：前記第１レンズ群の最も物体側の面から前記第１レンズ群の最も像側の面までの光軸上の距離
8. 請求項１から７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。
   

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