WO2006067905A1 - ズームレンズ及び撮像装置 - Google Patents

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WO2006067905A1
WO2006067905A1 PCT/JP2005/018343 JP2005018343W WO2006067905A1 WO 2006067905 A1 WO2006067905 A1 WO 2006067905A1 JP 2005018343 W JP2005018343 W JP 2005018343W WO 2006067905 A1 WO2006067905 A1 WO 2006067905A1
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lens group
group
object side
image
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PCT/JP2005/018343
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Motoyuki Ohtake
Shinichi Arita
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Sony Corporation
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Definitions

  • the present invention relates to a novel zoom lens and imaging apparatus. Specifically, the present invention relates to a zoom lens suitable for a camera that receives light by an image sensor such as a video camera or a digital still camera, and an image pickup apparatus using the zoom lens.
  • an image sensor such as a video camera or a digital still camera
  • an object formed on the surface of an image sensor by an image sensor using a photoelectric conversion element such as a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) as a recording means in a camera.
  • a photoelectric conversion element such as a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor)
  • CCD Charge Coupled Device
  • CMOS Complementary Metal-Oxide Semiconductor
  • CPU central processing unit
  • storage media has been highly integrated, and large-capacity image data that could not be handled until then has been achieved.
  • Data has become available for high-speed processing.
  • the light receiving elements have also been highly integrated and miniaturized. With the high integration, recording at a higher spatial frequency is possible, and miniaturization has made it possible to reduce the size of the entire camera.
  • each photoelectric conversion element is narrowed, and there is a problem that the influence of noise increases with a decrease in electrical output.
  • an attempt is made to increase the amount of light reaching the light receiving element by increasing the aperture ratio of the optical system, or an attempt to place a minute lens element (so-called micro lens array) immediately before each element.
  • the microlens array restricts the exit pupil position of the lens system, instead of guiding the light beam reaching between adjacent elements onto the element.
  • the angle formed with the optical axis of the chief ray that reaches the light receiving element increases, and the off-axis light beam directed toward the periphery of the screen is larger than the optical axis. As a result, the angle does not reach the light receiving element, resulting in insufficient light quantity.
  • a zoom lens for a video camera is composed of four lens groups arranged in order from the object side: a positive lens group, a negative lens group, a positive lens group, and a positive lens group.
  • Positive, negative, positive and positive 4 group zoom lenses are the mainstream.
  • a zoom type in which the first lens group and the third lens group are fixed in the optical axis direction, and the second lens group force variator and the fourth lens group function as a compensator was the mainstream.
  • the lens system has been reduced in size and performance.
  • it is important to properly correct fluctuations in various aberrations accompanying changes in the lens position.
  • the above-described positive / negative / positive / positive four-group zoom lens has only one lens group having a negative refractive power, so that it is difficult to correct negative distortion at the wide-angle end state.
  • the Norieta is only the second lens group
  • correction of negative distortion, which is difficult to weaken the refractive power of the second lens group is difficult to obtain with the other lens group in order to obtain a predetermined zoom ratio.
  • the third lens group is composed of a positive subgroup and a negative subgroup so as to satisfactorily correct negative distortion that tends to occur in the wide-angle end state.
  • the third lens group is made up of the second lens group. In order to converge the divergent light beam, it has a strong positive refractive power.
  • the second lens group includes two biconcave lenses and a biconvex lens, and the image side lens surface of the biconcave lens arranged closest to the object side.
  • the second lens group is composed of two negative lenses, and the negative meniscus lens disposed closest to the object side is used.
  • the image side lens surface was aspherical.
  • the second lens group is composed of a negative lens lens and a cemented lens of a biconcave lens and a positive lens, and the object side lens surface of the biconcave lens is an aspherical surface.
  • the second lens group is a lens group responsible for zooming, and the off-axis light beam passes away from the optical axis in the wide-angle end state and the on-axis light beam spreads in the telephoto end state. Therefore, there is a problem that the decentration coma aberration is generated even by a minute decentration occurring at the time of manufacture, and the optical quality is easily deteriorated.
  • the zoom lens according to Japanese Patent Laid-Open No. 11-52236 includes a diffractive optical element, the number of lenses is small, but diffraction changes due to minute decentering that occurs during manufacturing, and various aberrations are corrected. As a result, there is a problem that it is difficult to obtain a predetermined optical performance. For this reason, a lens barrel structure and an adjustment method that suppress the eccentricity generated at the time of manufacture are necessary, which causes the complexity of the lens barrel structure and adjustment work, resulting in a significant increase in cost. It was.
  • the biconcave lens provided with an aspherical surface has a convex surface with respect to the aperture stop when the object side lens surface faces the aperture stop.
  • the present invention solves the above-described problems, and provides a zoom lens capable of achieving stable optical quality by reducing the influence of assembly errors during manufacturing, and an imaging device using the zoom lens.
  • the task is to do.
  • the zoom lens of the present invention in order from the object side, includes a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, and a positive refractive power.
  • the first lens group and the third lens group are arranged.
  • the negative meniscus lens is a compound lens in which a resin lens is compounded on the image side of a glass lens, and the image side lens surface of the resin lens is aspheric.
  • Conditional expression (1) ⁇ 2> 1.75 is satisfied, where n2 is the average refractive index with respect to the d-line of the glass lens constituting the second lens group.
  • the imaging device of the present invention is an imaging device including a zoom lens and an imaging device that converts an optical image formed by the zoom lens into an electrical signal.
  • the zoom lens has, in order from the object side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, and a positive refractive power.
  • the fourth lens group is arranged, and when the lens position changes to the wide-angle end state force telephoto end state, the first lens group and the third lens group are fixed at a fixed position in the optical axis direction.
  • the second lens group moves to the image side, and the movement of the fourth lens group compensates for the variation of the image plane position due to the movement of the second lens group, and the aperture stop is an object of the third lens group.
  • the second lens unit is fixed in the optical axis direction, and is joined to a negative meniscus lens having a concave surface facing the image side and a biconcave lens arranged in order from the object side, and a positive lens having a convex surface facing the object side.
  • the negative meniscus lens is a compound lens in which a resin lens is combined with an image side of a glass lens, the image side lens surface of the lens is an aspheric surface, and n2 is a second lens group.
  • Conditional expression (1) ⁇ 2> 1.75 is satisfied as an average of the refractive indexes with respect to the d-line of the glass lens constituting the lens. Therefore, in the present invention, the thickness of the second lens group is reduced, and both miniaturization and high performance can be achieved.
  • the zoom lens of the present invention includes, in order from the object side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, and a positive refraction.
  • the first lens group and the third lens group are positioned at a fixed position in the optical axis direction.
  • the second lens group is moved to the image side, and the movement of the fourth lens group compensates for the variation of the image plane position due to the movement of the second lens group, and the aperture stop is the third lens.
  • the negative meniscus lens is a compound lens in which a resin lens is compounded on the image side of a glass lens.
  • the image side lens surface of the lens is an aspherical surface, and the following conditional expression (1 ) Is satisfied.
  • n2 Average refractive index with respect to d-line of the glass lens constituting the second lens group.
  • the imaging apparatus of the present invention is an imaging apparatus including a zoom lens and an imaging element that converts an optical image formed by the zoom lens into an electric signal, and the zoom lens is sequentially arranged from the object side.
  • the movement of the fourth lens group compensates for variations in the image plane position accompanying the movement of the second lens group, and an aperture stop is disposed on the object side of the third lens group or in the third lens group, and the lens When the position changes, it is fixed in the optical axis direction,
  • the second lens group is composed of a negative meniscus lens having a concave surface facing the image side and a cemented lens composed of a biconcave lens and a positive lens having a convex surface facing the object side, arranged in order from the object side.
  • the cas lens is a compound lens in which a resin lens is compounded on the image side of a glass lens, and the image side lens surface of the resin lens is aspheric, and satisfies the following conditional expression (1).
  • n2 Average refractive index with respect to d-line of the glass lens constituting the second lens group
  • the imaging apparatus of the present invention can be made compact by using the zoom lens of the present invention, and can acquire a high-quality image.
  • Rs is the radius of curvature of the lens surface closest to the image side of the negative meniscus lens disposed in the second lens group
  • Da is in the wide-angle end state. Since the conditional expression (2) 0.25 ⁇ Rs / Da ⁇ 0.45 is satisfied as the distance from the lens surface Rs to the aperture stop, coma aberration that occurs as the angle of view changes in the wide-angle end state It is possible to correct the fluctuations of
  • R1 is the radius of curvature of the lens surface closest to the object side of the negative meniscus lens disposed in the second lens group
  • R2 is the second lens group. Satisfies the conditional expression (3) 0.7 ⁇ (Rl -R2) / (Rl + R2) ⁇ 0.9 as the radius of curvature of the image-side lens surface of the glass lens constituting the negative meniscus lens placed inside
  • f 2 is a focal length of the second lens group
  • fw is a focal length of the entire lens system in the wide-angle end state
  • ft is in the telephoto end state.
  • conditional expression (4) 0.3 ⁇ I f2 I / (fwft) 1/2 ⁇ 0.4 is satisfied, so off-axis aberrations that occur as the lens position changes It is possible to compensate for the fluctuations in the better.
  • FIG. 1 is a diagram showing the refractive power arrangement of each embodiment of the zoom lens according to the present invention and whether or not each lens group can be moved during zooming.
  • FIG. 2 is a diagram showing a lens configuration of a first example of the zoom lens according to the present invention.
  • FIG. 3 shows various aberration diagrams of Numerical Example 1 in which specific numerical values are applied to the first example together with FIGS. 4 and 5. It shows point aberration, distortion and coma.
  • FIG. 4 shows spherical aberration, astigmatism, distortion and coma in the intermediate focal length state.
  • FIG. 5 shows spherical aberration, astigmatism, distortion and coma in the telephoto end state.
  • FIG. 6 is a diagram showing a lens configuration of a second example of the zoom lens according to the present invention.
  • FIG. 7 shows various aberration diagrams of Numerical Example 2 in which specific numerical values are applied to the second example together with FIGS. 8 and 9. It shows point aberration, distortion and coma.
  • FIG. 8 shows spherical aberration, astigmatism, distortion and coma in the intermediate focal length state.
  • FIG. 9 shows spherical aberration, astigmatism, distortion and coma in the telephoto end state.
  • FIG. 10 is a diagram showing a lens configuration of a third example of the zoom lens according to the present invention.
  • FIG. 11 shows various aberration diagrams of Numerical Example 3 in which specific numerical values are applied to the third Example together with FIGS. 12 and 13, and FIG. 11 shows spherical aberration and non-magnification in the wide-angle end state. It shows point difference, distortion and coma.
  • FIG. 12 shows spherical aberration, astigmatism, distortion, and coma in the intermediate focal length state.
  • FIG. 13 shows spherical aberration, astigmatism, distortion and coma in the telephoto end state.
  • FIG. 14 is a block diagram showing an embodiment of an imaging apparatus of the present invention.
  • the zoom lens of the present invention includes, in order from the object side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, and a positive refraction.
  • the 4th lens group with power is arranged in an array, and the focal length is the shortest at the wide-angle end state.
  • the first lens group And the third lens group are fixed at a fixed position in the optical axis direction, the second lens group moves to the image side, and the fourth lens group compensates for variations in the image plane position due to the movement of the second lens group. Move to.
  • the aperture stop is disposed in the object side force of the third lens group or in the third lens group.
  • the second lens group is arranged in order from the object side, a meniscus negative lens having a concave surface facing the image side, and a biconcave lens Consists of a cemented lens with a positive lens with a convex surface facing the object side, the negative meniscus lens is a compound lens of a glass lens and a resin lens molded on the image side, and the image side lens surface of the resin lens is By using an aspherical surface, it is possible to achieve both compactness and high performance, reduce the influence of assembly errors during manufacturing, and achieve stable optical quality.
  • the movable second lens group is placed on the object side of the aperture stop by disposing the aperture stop on the object side of the third lens group or in the third lens group.
  • a fourth lens group which is also movable, is arranged on the image side of the aperture stop, and the fluctuations in off-axis aberrations that occur as the lens position changes are corrected well.
  • the second lens group is the only lens group having negative refractive power, it is possible to achieve both miniaturization of the optical system and high performance of the optical performance. There was a problem that it was difficult.
  • miniaturization of an optical system means that the entire length of the lens is shortened and the lens is arranged away from the aperture stop. Therefore, the force that can be divided into the small lens diameter of the first lens group with a large lens diameter is the volume, so the height and width are shorter than the shortening of the total lens length that contributes only to the reduction of the length. Smaller lens diameters that contribute to the reduction contribute more to downsizing.
  • the light beam passing through the first lens group in the wide-angle end state pass through a position close to the optical axis. For this reason, it is desirable to correct the off-axis difference in the second lens group.However, as described above, when the off-axis light beam passing through the second lens group is brought close to the optical axis in order to reduce the diameter, It was difficult and well compensated for the coma variation that occurred as the angle of view changed.
  • the small diameter is reduced by reducing the thickness of the entire second lens group.
  • the second lens group is composed of a negative meniscus lens and a cemented lens composed of a biconcave lens and a positive lens with a convex surface facing the object side, which are arranged with an air gap on the image side.
  • the negative meniscus lens is formed as a compound lens of a meniscus glass lens and a thin resin lens formed in close contact with the image side lens surface. It consists of an aspheric surface.
  • the curvature of the image side lens surface of the negative meniscus lens is formed by forming the glass lens constituting the second lens group with a high refractive index glass material. It is possible to increase the radius, and by forming a thin resin lens surface on the glass lens surface having a large curvature radius, the releasability at the time of molding of the resin lens is improved, and the resin lens is obtained. By maintaining good surface accuracy, it is possible to satisfactorily correct fluctuations in various aberrations that occur with downsizing.
  • the zoom lens of the present invention is configured as described above, thereby realizing both the reduction in diameter and the improvement in performance.
  • the zoom lens of the present invention satisfies the following conditional expression (1), where n2 is the average refractive index with respect to the d-line of the glass lens constituting the second lens group.
  • N2 is the refractive index of the negative meniscus lens with respect to the d-line of the glass lens part n21, the refractive index of the biconcave lens with respect to the d-line is n22, and the refractive index of the positive lens with the convex surface facing the object side is n23. It is calculated by the following formula.
  • n2 (n21 + n22 + n23) / 3
  • Conditional expression (1) is a conditional expression that defines the refractive index with respect to the d-line of the glass lens disposed in the second lens group.
  • Conditional expression (2) is a conditional expression that defines the radius of curvature of the lens surface closest to the image side of the compound lens disposed in the second lens group.
  • conditional expression (2) If the upper limit value of conditional expression (2) is exceeded, the off-axis light beam passing through the second lens group will be too far away from the optical axis, making it impossible to sufficiently reduce the lens diameter. End up.
  • the lower limit value In order to further reduce the lens diameter, it is desirable to set the lower limit value to 0.3.
  • R1 is arranged in the second lens group.
  • Conditional expression (3) is a conditional expression that defines the shape of the glass lens portion of the compound lens disposed in the second lens group. [0059] If the upper limit value of conditional expression (3) is exceeded, the difference in thickness between the central portion and the peripheral portion of the glass lens portion becomes large. It will be very different. Accordingly, since the resin lens is molded on the concave surface of the glass lens having a shape different from that at normal temperature, the shape of the lens surface of the resin lens changes from the time of molding when the temperature returns to normal temperature. Optical performance cannot be obtained.
  • conditional expression (3) If the lower limit value of conditional expression (3) is not reached, the principal point position of the second lens group moves to the image side, so the off-axis light beam passing through the second lens group moves away from the optical axis, and the lens It will not be possible to sufficiently reduce the diameter.
  • f2 is the focal length of the second lens group
  • fw is the wide-angle end state. It is desirable that the following conditional expression (4) is satisfied, where fo is the focal length of the entire lens system, and ft is the focal length of the entire lens system in the telephoto end state.
  • Conditional expression (4) is a conditional expression that defines the refractive power of the second lens group.
  • conditional expression (4) Conversely, if the lower limit value of conditional expression (4) is not reached, even if an aspheric surface is introduced into the negative meniscus lens, it is possible to suppress fluctuations in off-axis aberrations caused by changes in the lens position state. It will be difficult.
  • zoom lens of the present invention higher optical performance can be realized by using an aspheric lens for any lens group other than the second lens group.
  • the most object side lens surface of the third lens group an aspherical surface, it is possible to further improve the central performance.
  • an aspherical lens in the fourth lens group it is possible to more satisfactorily correct coma variation due to the angle of view in the telephoto end state.
  • one lens group among the lens groups constituting the lens system it is possible to shift the image by shifting a part of one lens group in a direction substantially perpendicular to the optical axis, a detection system that detects camera shake, and a drive that shifts the lens group.
  • a control system that gives the drive system a shift amount according to the output of the system and detection system, it can function as an anti-vibration optical system.
  • the present invention it is possible to shift an image with a small aberration variation by shifting a part or the whole of the third lens group in a direction substantially perpendicular to the optical axis.
  • the third lens group is arranged in the vicinity of the aperture stop, so that the off-axis light beam passes through the vicinity of the optical axis, so that there is little fluctuation in coma aberration that occurs when shifting.
  • the aspherical surface is expressed by the following equation (1).
  • FIG. 1 shows the refractive power distribution of each embodiment of the zoom lens according to the present invention.
  • a first lens group G 1 having a positive refractive power and a second lens having a negative refractive power.
  • Group G2, third lens group G3 with positive refracting power, and fourth lens group G4 with positive refracting power are arranged to form the telephoto end from the wide-angle end state (shown on the W line in FIG. 1).
  • State (line T in Fig. 1 When zooming to the state shown above, the air gap between the first lens group G1 and the second lens group G2 increases, and the air gap between the second lens group G2 and the third lens group G3 is The second lens group G2 moves to the image side so that it decreases. At this time, the first lens group and the third lens group are fixed, and the fourth lens group G4 moves so as to correct the fluctuation of the image plane position accompanying the movement of the second lens group.
  • the protective glass is disposed on the most image side.
  • FIG. 2 shows the lens configuration of a zoom lens according to Example 1 of the present invention.
  • the first lens group G 1 has a meniscus negative lens having a convex surface facing the object side and a convex surface facing the object side.
  • the second lens group G2 is composed of a negative meniscus lens L121 with a concave surface facing the image side and a biconcave negative lens.
  • the third lens group G3 is composed of a biconvex positive lens L131 and a biconvex lens and a biconcave lens L132, which is composed of a positive lens with a convex surface facing the object side.
  • Group G4 is composed of positive lens L141 with the convex surface facing the object side.
  • the negative meniscus lens L121 of the second lens group G2 is a compound lens in which the resin lens PL1 is formed in a body-like manner on the image side surface.
  • the aperture stop S is disposed between the second lens group G2 and the third lens group G3, and is fixed when the lens position state changes.
  • a protective glass GL is disposed between the fourth lens group G4 and the image plane IMG.
  • Table 1 shows values of specifications of Numerical Example 1 in which specific numerical values are applied to the first Example.
  • f is the focal length
  • FNO is the F number
  • 2 ⁇ is the angle of view
  • a radius of curvature of 0 indicates a plane.
  • the lens surfaces of the eighth surface, the thirteenth surface, the eighteenth surface, and the nineteenth surface are aspherical surfaces, and the aspherical coefficients are as shown in Table 2.
  • Example 1 when the lens position changes, the axial top surface distance D5 between the first lens group G1 and the second lens group G2, the second lens group G2 and the aperture stop Axis upper surface distance Dll between the third lens group G3 and the fourth lens group G4 D17, Axis upper surface distance D4 between the fourth lens group G4 and the protective glass GL is variable. It is. Therefore, Table 3 shows the distance between the upper surfaces of the variable axes in Numerical Example 1 together with the focal length f.
  • FIGS. 3 to 5 show various aberration diagrams in the infinite focus state in Numerical Example 1
  • FIG. 6 shows the lens configuration of the second embodiment 2 of the zoom lens according to the present invention.
  • the first lens group G1 has a meniscus negative lens having a convex surface facing the object side and a convex surface facing the object side. Consists of a cemented lens L211 with a positive lens and a positive lens L212 with a convex surface facing the object side, the second lens group G2 is a negative meniscus lens L221 with a concave surface facing the image side, and a biconcave negative lens and object side
  • the third lens group G3 is composed of a positive lens L231 with a convex surface facing the object side, a biconcave negative lens L232, and a biconvex positive lens L233.
  • the fourth lens group G4 includes a positive lens L241 having a convex surface directed toward the object side.
  • the negative meniscus lens L 221 of the second lens group G2 is a compound lens in which a resin lens PL2 is formed on the image side surface.
  • the aperture stop S is disposed between the positive lens L231 and the negative lens L232 in the third lens group, and is fixed when the lens position state changes.
  • a protective glass GL is disposed between the fourth lens group G4 and the image plane IMG.
  • Table 5 shows values of specifications of Numerical Example 2 in which specific numerical values are applied to the Second Example. [Table 5] f 1.00 to 4.08-9.07
  • the lens surfaces of the eighth surface, the twelfth surface, the nineteenth surface, and the twentieth surface are aspherical surfaces, and the aspherical coefficients are as shown in Table 6.
  • the axial upper surface distance D5 between the first lens group G1 and the second lens group G2, the second lens group G2 and the third lens group The axial distance Dll between the third lens group G3 and the fourth lens group G4, and the axial upper surface distance D20 between the fourth lens group G4 and the protective glass GL are: It is variable. Therefore, Table 7 shows the distance between the upper surfaces of the variable axes in Numerical Example 2 together with the focal length f.
  • Table 8 shows values corresponding to the conditional expressions (1) to (4) in Numerical Example 2.
  • FIGS. 7 to 9 show various aberration diagrams in the infinite focus state in Numerical Example 2, respectively.
  • the solid line indicates the sagittal image plane
  • the broken line indicates the meridional image plane.
  • A shows the angle of view.
  • FIG. 10 shows the lens configuration of a third exemplary embodiment of the zoom lens according to the present invention.
  • the first lens group G1 has a meniscus negative lens having a convex surface facing the object side and a convex surface facing the object side.
  • the second lens group G2 has a negative meniscus lens L321 with a concave surface facing the image side and a biconcave negative lens and an object side.
  • the third lens group G3 is a cemented lens L331 of a positive lens with the convex surface facing the object side and a negative lens with the concave surface facing the image side, and a convex surface facing the object side
  • the fourth lens group G4 is composed of a positive lens L341 having a convex surface directed toward the object side.
  • the negative meniscus lens L321 of the second lens group G2 is a compound lens in which a resin lens PL3 is formed on the image side surface.
  • the aperture stop S is disposed between the second lens group G2 and the third lens group G3, and is fixed when the lens position state changes.
  • a protective glass GL is disposed between the fourth lens group G4 and the image plane IMG.
  • Table 9 shows values of specifications of Numerical Example 3 in which specific numerical values are applied to the third Example. [Table 9] f 1.00 to 4.08 to 9.07
  • the lens surfaces of the eighth surface, the thirteenth surface, the eighteenth surface, and the nineteenth surface are aspherical surfaces, and the aspherical coefficients are as shown in Table 10.
  • the axial upper surface distance Dll between the third lens group G3 and the fourth lens group G4, the axial upper surface distance D17, and the axial upper surface distance D19 between the fourth lens group G4 and the protective glass GL are variable.
  • Table 11 shows the distance between the upper surfaces of the variable axes in Numerical Example 3 together with the focal length f.
  • the solid line represents the sagittal image plane
  • the broken line represents the meridional image plane.
  • FIG. 14 shows an embodiment of the imaging apparatus of the present invention.
  • the imaging apparatus 10 is roughly divided into a camera unit 20, a camera DSP (Digital Signal Processor) 30, and an SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory). 40, medium interface (hereinafter referred to as medium iZF) 50, control unit 60, operation unit 70, LCD (Liquid Crystal Display) 80, and external interface (hereinafter referred to as external IZF) 90.
  • the recording medium 100 is detachable.
  • the recording medium 100 is a variety of media such as a so-called memory card using a semiconductor memory, a recordable DV D (Digital Versatile Disk) or recordable CD (Compact Disc), or a magnetic disk. Force that can be used In this embodiment, the recording medium 100 will be described as using, for example, a memory card.
  • the camera unit 20 includes an optical block 21, a CCD (Charge Coupled Device) 22, a pre-processing circuit 23, an optical block driver 24, a CCD driver 25, a timing generation circuit 26, and the like.
  • the optical block 21 includes a lens, a focus mechanism, a shutter mechanism, a diaphragm (iris) mechanism, and the like.
  • the lens in the optical block 21 is a zoom lens that can be used in the present invention, such as the zoom lenses 1, 2, and 3 described above.
  • the lens group and image plane on the most image side A color separation prism is inserted at a position between the two, and a separate CCD 22 is provided for each of the R, G, and B colors separated by the color separation prism.
  • the low-pass filter LPF may be inserted immediately before each CCD (on the object side), or may be inserted on the object side of the color separation prism.
  • the control unit 60 includes a CPU (Central Processing Unit) 61, a RAM (Random Access Memory) 62, a flash ROM (Read Only Memory) 63, a clock circuit 64, and the like connected through a system bus 65.
  • the microcomputer is configured and can control each part of the imaging apparatus 10 of this embodiment.
  • the RAM 62 is mainly used as a work area such as temporarily storing an intermediate result of the processing.
  • the flash ROM 63 stores various programs executed by the CPU 61 and data necessary for processing.
  • the clock circuit 64 can provide the current date, current day of the week, and the current time, as well as the shooting date and time.
  • the optical block driver 24 forms a drive signal for operating the optical block 21 in accordance with the control from the control unit 60, and this is generated as the optical block 21. And the optical block 21 is operated.
  • the optical block 21 controls the focus mechanism, the shutter mechanism, and the aperture mechanism in accordance with the drive signal from the optical block driver 24, captures an image of the subject, and provides it to the CCD 22.
  • the CCD 22 photoelectrically converts the image from the optical block 21 and outputs it.
  • the CCD 22 operates in accordance with the drive signal from the CCD driver 25 and captures and controls the subject image from the optical block 21. Based on the timing signal from the timing generation circuit 26 controlled by the unit 60, the captured image (image information) of the subject is supplied to the preprocessing circuit 23 as an electrical signal.
  • the timing generation circuit 26 forms a timing signal that provides a predetermined timing in accordance with control from the control unit 60.
  • the bar 25 forms a drive signal to be supplied to the CCD 22 based on the timing signal from the timing generation circuit 26.
  • the pre-processing circuit 23 performs CDS (Correlated Double Sampling) processing on the image information of the electric signal supplied to the pre-processing circuit 23 to maintain a good SZN ratio, and to achieve AG C (Automatic Gain control) processing is performed to control gain, and AZD (Analog / Digital) conversion is performed to form digital signal image data.
  • CDS Correlated Double Sampling
  • AG C Automatic Gain control
  • AZD Analog / Digital
  • the image data converted into a digital signal from the preprocessing circuit 23 is supplied to the camera DSP 30.
  • the camera DSP 30 performs camera signal processing such as AF (Auto Focus), AE (Auto Exposure), and AWB (Auto White Balance) on the image data supplied thereto.
  • the image data adjusted in this way is compressed by a predetermined compression method and supplied to the recording medium 100 loaded in the imaging apparatus 10 of this embodiment through the system bus 65 and the medium IZF50. As will be described later, it is recorded as a file on the recording medium 100.
  • the image data recorded on the recording medium 100 is transferred to the recording medium 100 via the medium IZF50 in response to an operation input received by the user through the operation unit 70 having power such as a touch panel or a control key. Is supplied to the camera DSP30.
  • the camera DSP 30 performs the decompression process (decompression process) of the data compression that is read from the recording medium 100 and compressed by the data supplied through the medium IZF50!
  • the subsequent image data is supplied to the LCD controller 81 through the system bus 65.
  • the LCD controller 81 forms an image signal for supplying the image data power supplied thereto to the LCD 80 and supplies the image signal to the LCD 80.
  • the image power is recorded on the recording medium 100 and displayed on the display screen of the LCD 80 according to the image data.
  • an external IZF 90 is provided in the imaging apparatus 10 that is effective in this embodiment.
  • a communication module to the external IZF90, for example, it is connected to a network such as the Internet, and various image data and other information are acquired through the network, and the recording medium loaded in the device itself It is also possible to record data in 100, or to transmit data recorded in the recording medium 100 loaded in the own device to a target party through the network.
  • information such as image data acquired through an external personal computer or a network and recorded on a recording medium is read out and reproduced by the imaging apparatus of this embodiment. It can be displayed on the LCD80 and used by users.
  • the external IZF90 can be provided as a wired interface such as IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 13 94, USB (Universal Serial Bus), or as a wireless interface using light or radio waves. It is also possible. That is, the external IZF 90 may be a wired or wireless interface.
  • IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers 13 94
  • USB Universal Serial Bus
  • the image pickup apparatus 10 that is effective in this embodiment can take an image of a subject and record it on the recording medium 100 loaded in the image pickup apparatus 10, as well as the recording medium.
  • the image data recorded in 100 can be read out and played back to be used for IJ.
  • image data is provided via an external personal computer or network, and can be recorded on the recording medium 100 loaded in the device, or read and played back. .
  • the CCD is shown as the imaging means in the imaging apparatus 10, it does not mean that the imaging means in the imaging apparatus of the present invention is limited to the CCD.
  • CMOS Complementary Metal-Oxide Semiconductor
  • other image sensors can be used.
  • a zoom lens and an imaging device using the zoom lens can be provided, and can be widely used in digital video cameras, digital still cameras, and the like.

Description

明 細 書
ズームレンズ及び撮像装置
技術分野
[0001] 本発明は新規なズームレンズ及び撮像装置に関する。詳しくは、ビデオカメラゃデ ジタルスチルカメラ等の撮像素子により受光するカメラに適切なズームレンズ及び該 ズームレンズを使用した撮像装置に関する。
背景技術
[0002] 従来より、カメラにおける記録手段として、 CCD (Charge Coupled Device)や CMO S(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)等の光電変換素子を用いた撮像素 子によって、撮像素子面上に形成された被写体像を、各光電変換素子によって被写 体像の光量を電気的出力に変換して、記録する方法が知られて ヽる。
[0003] 近年の微細加工技術の技術進歩に伴い、中央演算処理装置 (CPU)の高速化や 記憶媒体の高集積ィ匕が図られ、それまでは取り扱えな力つたような大容量の画像デ ータが高速処理できるようになつてきた。また、受光素子においても高集積化や小型 化が図られ、高集積化により、より高い空間周波数の記録が可能となり、小型化により 、カメラ全体の小型化が図れるようになって来た。
[0004] 但し、上述の高集積ィ匕ゃ小型化により、個々の光電変換素子の受光面積が狭まり 、電気出力の低下に伴ってノイズの影響が大きくなる問題があった。これを防ぐため に、光学系の大口径比化により受光素子上に到達する光量を増大させる試みや、ま た、各素子の直前に微小なレンズ素子 (所謂、マイクロレンズアレイ）を配置する試み が為されて来た。上記マイクロレンズアレイは、隣り合う素子同士の間に至る光束を素 子上へ導く代わりに、レンズ系の射出瞳位置に制約を与える。すなわち、レンズ系の 射出瞳位置が受光素子に近づくと、受光素子に到達する主光線の光軸となす角度 が大きくなり、画面周辺部へ向力う軸外光束が光軸に対してさらに大きな角度をなし 、結果、受光素子上に到達せず、光量不足を招いてしまう。
[0005] 上記した光電変換素子を介して被写体像を記録するカメラに適したズームレンズに 関する発明が種々提案されてきた。 [0006] 例えば、ビデオカメラ用のズームレンズとしては、物体側より順に配置された、正レ ンズ群、負レンズ群、正レンズ群、正レンズ群の 4つのレンズ群で構成される、いわゆ る、正負正正 4群ズームレンズが主流である。特に、変倍に際して、第 1レンズ群と第 3レンズ群とが光軸方向に固定され、第 2レンズ群力バリエータ、第 4レンズ群がコン ペンゼータとして機能するズームタイプが主流であった。
[0007] 近年の受光素子の高集積ィ匕に伴い、レンズ系の小型化や高性能化が図られてき た。特に、こうした小型化や高性能化を図るには、レンズ位置状態の変化に伴う、諸 収差の変動を良好に補正することが肝要である。
[0008] 上記した正負正正 4群ズームレンズでは負の屈折力を有するレンズ群が 1つしか存 在しないため、広角端状態で負の歪曲収差の補正が難しいことが問題であった。特 に、ノリエ一タが第 2レンズ群だけのため、所定の変倍比を得るには第 2レンズ群の 屈折力を弱めることが難しぐ負の歪曲収差の補正を他のレンズ群で行う必要があつ た。その結果、第 3レンズ群を正部分群と負部分群で構成し、広角端状態で発生し やすい負の歪曲収差を良好に補正するようにし、同時に、第 3レンズ群は第 2レンズ 群により発散された光束を収斂させるため、強い正屈折力を有するように構成してい た。
[0009] 小型化と高性能化とを両立させる上で、非球面レンズの利用が効果的であることが 一般的に知られている。特に、第 2レンズ群は変倍作用を担うため、屈折力が強いほ ど、所定の変倍比を得るのに必要な移動量が少なくなり、レンズ全長の短縮ィ匕が可 能である。屈折力を強めた際に発生する諸収差を非球面を導入することにより補正し ていた。
[0010] 上記正負正正 4群ズームレンズにおいて、具体的に非球面レンズを第 2レンズ群に 導入した発明としては、例えば、特開平 8— 160299号公報、特開平 11— 52236号 公報、特開 2002— 36554号公報が知られている。
[0011] 特開平 8— 160299号公報の実施例 6においては、第 2レンズ群が 2枚の両凹レン ズ及び両凸レンズで構成され、最も物体側に配置される両凹レンズの像側レンズ面 が非球面となっていた。特開平 11 52236号公報の実施例 4、 5においては、第 2レ ンズ群が 2枚の負レンズで構成され、最も物体側に配置される負メニスカスレンズの 像側レンズ面が非球面となっていた。特開 2002— 36554号公報においては、第 2レ ンズ群が負メ-スカスレンズ及び両凹レンズと正レンズとの接合レンズで構成され、両 凹レンズの物体側レンズ面が非球面となっていた。
[0012] し力しながら、第 2レンズ群は変倍作用を担うレンズ群であり、広角端状態では軸外 光束が光軸から離れて通過し、望遠端状態では軸上光束が広がった状態で通過す るため、製造時に発生する微小な偏心によっても偏心コマ収差が発生し、光学品質 が低下しやす 、と 、う問題点があった。
[0013] このため、特開平 8— 160299号公報のよう〖こ、第 2レンズ群の最も物体側のレンズ 面が開口絞りに対して凸面を向けた場合には、製造時に発生する微小な偏心によつ て広角端状態で画面周縁部において偏心コマ収差が発生しやすぐまた、 3枚の単 レンズで構成されるために、製造時に発生する微小な偏心によって望遠端状態で画 面中心部において偏心コマ収差が発生やすぐ結果、所定の光学品質を維持するこ とが難し力つた。
[0014] 特開平 11— 52236号公報によるズームレンズでは、回折光学素子を含んでいるた め、レンズ枚数は少ないが製造時に発生する微小な偏心によっても回折が変化して 、諸収差の補正状態が変化してしまうため、所定の光学性能を得ることが難しいとい う問題があった。このため、製造時に発生する偏心を極力抑えるような鏡筒構造や、 調整方法が必要となるので、鏡筒構造及び調整作業の複雑化を引き起こし、その結 果著 、コスト増を招 ヽて 、た。
[0015] 特開 2002— 36554号公報によるズームレンズでは、非球面が配設された両凹レ ンズは物体側レンズ面が開口絞りに対して、凸面を向けるために、偏心が起こった際 に画面周辺部において発生するコマ収差の変動が大きぐ製造時における僅かな組 付誤差等によって光学品質が損なわれ、安定した光学品質を得ることが難しいという 問題点があった。
[0016] 本発明は上記した問題点を解決し、製造時における組付誤差等の影響を少なくし て、安定した光学品質を達成可能なズームレンズ及び該ズームレンズを使用した撮 像装置を提供することを課題とする。
発明の開示 [0017] 本発明ズームレンズは、上記した課題を解決するために、物体側より順に、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、正の屈折力を有する 第 3レンズ群、正の屈折力を有する第 4レンズ群が配列されて成り、広角端状態から 望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際に、上記第 1レンズ群及び第 3レンズ 群が光軸方向に一定の位置に固定され、上記第 2レンズ群が像側へ移動し、上記第 4レンズ群の移動により上記第 2レンズ群の移動に伴う像面位置の変動を補償し、開 口絞りが上記第 3レンズ群の物体側又は第 3レンズ群中に配置され、上記レンズ位置 状態が変化する際に光軸方向に固定され、上記第 2レンズ群は、物体側より順に配 列された、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズ及び両凹レンズと物体側に凸面を 向けた正レンズとの接合レンズで構成され、上記負メニスカスレンズはガラスレンズの 像側に榭脂レンズを複合した複合レンズであり、上記榭脂レンズの像側レンズ面が非 球面であり、 n2を第 2レンズ群を構成するガラスレンズの d線に対する屈折率の平均 として、条件式（1) η2> 1. 75を満足する。
[0018] また、本発明撮像装置は、上記した課題を解決するために、ズームレンズと、上記 ズームレンズで形成された光学像を電気信号に変換する撮像素子を備えた撮像装 置であって、上記ズームレンズは、物体側より順に、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、正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レンズ群が配列されて成り、広角端状態力 望遠端状態までレンズ位 置状態が変化する際に、上記第 1レンズ群及び第 3レンズ群が光軸方向に一定の位 置に固定され、上記第 2レンズ群が像側へ移動し、上記第 4レンズ群の移動により上 記第 2レンズ群の移動に伴う像面位置の変動を補償し、開口絞りが上記第 3レンズ群 の物体側又は第 3レンズ群中に配置され、上記レンズ位置状態が変化する際に光軸 方向に固定され、上記第 2レンズ群は、物体側より順に配列された、像側に凹面を向 けた負メニスカスレンズ及び両凹レンズと物体側に凸面を向けた正レンズとの接合レ ンズで構成され、上記負メニスカスレンズはガラスレンズの像側に榭脂レンズを複合 した複合レンズであり、上記榭脂レンズの像側レンズ面が非球面であり、 n2を第 2レ ンズ群を構成するガラスレンズの d線に対する屈折率の平均として、条件式（1) η2> 1. 75を満足する。 [0019] 従って、本発明にあっては、第 2レンズ群の厚みが減少し、小型化と高性能化の両 立が図れる。
[0020] 本発明ズームレンズは、物体側より順に、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、正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レンズ群が配列されて成り、広角端状態力 望遠端状態までレンズ位置状態が 変化する際に、上記第 1レンズ群及び第 3レンズ群が光軸方向に一定の位置に固定 され、上記第 2レンズ群が像側へ移動し、上記第 4レンズ群の移動により上記第 2レン ズ群の移動に伴う像面位置の変動を補償し、開口絞りが上記第 3レンズ群の物体側 又は第 3レンズ群中に配置され、上記レンズ位置状態が変化する際に光軸方向に固 定され、上記第 2レンズ群は、物体側より順に配列された、像側に凹面を向けた負メ ニスカスレンズ及び両凹レンズと物体側に凸面を向けた正レンズとの接合レンズで構 成され、上記負メニスカスレンズはガラスレンズの像側に榭脂レンズを複合した複合 レンズであり、上記榭脂レンズの像側レンズ面が非球面であり、以下の条件式（1)を 満足することを特徴とする。
[0021] (1) η2> 1. 75
但し、
n2：第 2レンズ群を構成するガラスレンズの d線に対する屈折率の平均。
[0022] また、本発明撮像装置は、ズームレンズと、上記ズームレンズで形成された光学像 を電気信号に変換する撮像素子を備えた撮像装置であって、上記ズームレンズは、 物体側より順に、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、正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レンズ群が配列され て成り、広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際に、上記第 1 レンズ群及び第 3レンズ群が光軸方向に一定の位置に固定され、上記第 2レンズ群 が像側へ移動し、上記第 4レンズ群の移動により上記第 2レンズ群の移動に伴う像面 位置の変動を補償し、開口絞りが上記第 3レンズ群の物体側又は第 3レンズ群中に 配置され、上記レンズ位置状態が変化する際に光軸方向に固定され、上記第 2レン ズ群は、物体側より順に配列された、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズ及び両 凹レンズと物体側に凸面を向けた正レンズとの接合レンズで構成され、上記負メニス カスレンズはガラスレンズの像側に榭脂レンズを複合した複合レンズであり、上記榭 脂レンズの像側レンズ面が非球面であり、以下の条件式（1)を満足することを特徴と する。
[0023] (1) η2> 1. 75
但し、
n2：第 2レンズ群を構成するガラスレンズの d線に対する屈折率の平均。
[0024] 従って、本発明ズームレンズにあっては、第 2レンズ群の厚みが減少し、小型化と高 性能化の両立が図れる。また、本発明撮像装置は、本発明ズームレンズを使用する ことにより小型に構成することができると共に高画質の画像を取得することが出来る。
[0025] 請求項 2及び請求項 6に記載した発明にあっては、 Rsを第 2レンズ群中に配置され る負メニスカスレンズの最も像側のレンズ面の曲率半径、 Daを広角端状態における 上記レンズ面 Rsから開口絞りまでの距離として、条件式（2) 0. 25<Rs/Da< 0. 4 5を満足するので、広角端状態において、画角の変化に伴って発生するコマ収差の 変動を良好に補正することが出来る。
[0026] 請求項 3及び請求項 7に記載した発明にあっては、 R1を第 2レンズ群中に配置され る負メニスカスレンズの最も物体側のレンズ面の曲率半径、 R2を第 2レンズ群中に配 置される負メニスカスレンズを構成するガラスレンズの像側レンズ面の曲率半径として 、条件式（3) 0. 7< (Rl -R2) / (Rl +R2) < 0. 9を満足するので、製造時におけ る組付誤差等の影響を少なくして、安定した光学品質を達成することが出来ると共に レンズ系のさらなる小型化が可能である。
[0027] 請求項 4及び請求項 8に記載した発明にあっては、 f 2を第 2レンズ群の焦点距離、 f wを広角端状態におけるレンズ全系での焦点距離、 ftを望遠端状態におけるレンズ 全系での焦点距離として、条件式 (4) 0. 3< I f2 I / (fwft) 1/2< 0. 4を満足する ので、レンズ位置状態の変化に伴って発生する軸外収差の変動をより良好に補正す ることが出来る。
図面の簡単な説明
[0028] [図 1]図 1は、本発明ズームレンズの各実施例の屈折力配置と変倍時における各レン ズ群の可動の可否を示す図である。 [図 2]図 2は、本発明ズームレンズの第 1実施例のレンズ構成を示す図である。
[図 3]図 3は、図 4及び図 5と共に第 1実施例に具体的数値を適用した数値実施例 1 の各種収差図を示すものであり、本図は広角端状態における球面収差、非点収差、 歪曲収差及びコマ収差を示すものである。
[図 4]図 4は、中間焦点距離状態における球面収差、非点収差、歪曲収差及びコマ 収差を示すものである。
[図 5]図 5は、望遠端状態における球面収差、非点収差、歪曲収差及びコマ収差を 示すものである。
[図 6]図 6は、本発明ズームレンズの第 2実施例のレンズ構成を示す図である。
[図 7]図 7は、図 8及び図 9と共に第 2実施例に具体的数値を適用した数値実施例 2 の各種収差図を示すものであり、本図は広角端状態における球面収差、非点収差、 歪曲収差及びコマ収差を示すものである。
[図 8]図 8は、中間焦点距離状態における球面収差、非点収差、歪曲収差及びコマ 収差を示すものである。
[図 9]図 9は、望遠端状態における球面収差、非点収差、歪曲収差及びコマ収差を 示すものである。
[図 10]図 10は、本発明ズームレンズの第 3実施例のレンズ構成を示す図である。
[図 11]図 11は、図 12及び図 13と共に第 3実施例に具体的数値を適用した数値実施 例 3の各種収差図を示すものであり、本図は広角端状態における球面収差、非点収 差、歪曲収差及びコマ収差を示すものである。
[図 12]図 12は、中間焦点距離状態における球面収差、非点収差、歪曲収差及びコ マ収差を示すものである。
[図 13]図 13は、望遠端状態における球面収差、非点収差、歪曲収差及びコマ収差 を示すものである。
[図 14]図 14は、本発明撮像装置の実施の形態を示すブロック図である。
発明を実施するための最良の形態
以下に、本発明ズームレンズ及び撮像装置を実施するための最良の形態について 添付図面を参照して説明する。 [0030] 本発明ズームレンズは、物体側より順に、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、正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レンズ群の 4つのレンズ群を配列して構成し、焦点距離が最も短 ヽ広角端状態 力も焦点距離が最も長い望遠端状態まで変倍する際に、第 1レンズ群と第 3レンズ群 とが光軸方向に一定位置に固定され、第 2レンズ群が像側へ移動し、第 4レンズ群が 第 2レンズ群の移動に伴う像面位置の変動を補償するように移動する。
[0031] 開口絞りは第 3レンズ群の物体側力、あるいは、第 3レンズ群中に配置される。
[0032] 以上の構成の基で、本発明ズームレンズにお 、ては、第 2レンズ群が物体側より順 に配列された、像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズ及び両凹レンズと物体 側に凸面を向けた正レンズとの接合レンズで構成され、負メニスカスレンズをガラスレ ンズとその像側に成形された榭脂レンズとの複合レンズとし、榭脂レンズの像側レン ズ面を非球面とすることにより、小型化と高性能化とを両立させ、製造時における組 付誤差等の影響を少なくして、安定した光学品質を達成することができる。
[0033] 従来より、正負正正 4群ズームレンズにおいては、広角端状態から望遠端状態まで レンズ位置状態が変化する際に発生する軸外収差の変動を良好に補正することが 肝要であった。
[0034] こうした変動を補正するには、軸外光束の通過する高さをレンズ位置状態の変化に 伴って積極的に変化させることが効果的であり、特に、開口絞りの物体側と像側にそ れぞれ 1つ以上の可動レンズ群を配設することにより、上記変動を良好に補正するこ とが可能である。
[0035] 本発明ズームレンズにお 、ては、第 3レンズ群の物体側か、あるいは、第 3レンズ群 中に開口絞りを配置することにより、可動である第 2レンズ群を開口絞りの物体側に、 同じく可動である第 4レンズ群を開口絞りの像側に配置して、レンズ位置状態の変化 に伴って発生する軸外収差の変動を良好に補正している。
[0036] 従来の正負正正 4群ズームレンズにおいては、負の屈折力を有するレンズ群が第 2 レンズ群しかないために、光学系の小型化と光学性能の高性能化との両立化が難し いという問題があった。
[0037] 一般に光学系の小型化とはレンズ全長の短縮化と開口絞りから離れて配置される ためにレンズ径が大きな第 1レンズ群のレンズ径の小径ィ匕とに分けられる力 大きさ は体積であるため、長さの減少にのみ寄与するレンズ全長の短縮ィ匕よりも高さと幅の 減少に寄与するレンズ径の小径ィ匕の方が小型化への寄与が大きい。
[0038] ところが、第 1レンズ群のレンズ径を小径ィ匕するには、第 1レンズ群及び第 2レンズ 群を通過する軸外光束の高さを光軸に近づける必要がある。し力しながら、広角端状 態力 望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際に発生する軸外収差の補正に は、各レンズ群を通過する軸外光束の高さを積極的に変化させることが重要であり、 そのために小径化と高性能化との両立化が難し力つた。
[0039] 第 1レンズ群のレンズ径を小さくするためは、広角端状態で第 1レンズ群を通過する 光束が光軸に近い位置を通過するように構成することが望ましい。このため、軸外収 差は第 2レンズ群において補正することが望ましいが、上述した通り、小径ィ匕を図るた めに、第 2レンズ群を通過する軸外光束を光軸に近づけると、画角の変化に伴って 発生するコマ収差の変動を良好に補正することが難し力つた。
[0040] そこで、本発明ズームレンズにおいては、第 2レンズ群全体の厚みを薄くすることに よって、小径ィ匕を図っている。具体的には、第 2レンズ群を負メニスカスレンズ及びそ の像側に空気間隔を隔てて配置される、両凹レンズと物体側に凸面を向けた正レン ズとの接合レンズにより構成し、第 2レンズ群を構成する各レンズに高屈折率の硝材 を導入することにより、負メニスカスレンズの像側レンズ面及び両凹レンズの物体側レ ンズ面の曲率半径を大きくすることを可能にし、それによつて負メニスカスレンズと両 凹レンズとの間に形成される空気間隔を狭めて、第 2レンズ群の厚みを薄くしている。
[0041] 加えて、負メニスカスレンズをメニスカス形状のガラスレンズと、その像側レンズ面に 密着するように成形された薄 、榭脂レンズとの複合レンズとして、榭脂レンズの像側 レンズ面を非球面で構成して 、る。
[0042] 近年、ガラスレンズの非球面レンズの加工は、モールド成形によるのが主流となつ ているが、成形前の素材形状が球形に近いために、両凸レンズ形状の加工には向い ていても、負レンズの加工には不向きである。特に、第 2レンズ群中に有るようなメ- スカス形状の負レンズでは、物体側レンズ面、像側レンズ面のいずれの面の球心も、 レンズ位置から像側に離れて位置するため、成形直後の冷却段階で不均衡な応力 力 Sかかり割れが発生しやすい。このため、中心厚を厚くする、中心厚とレンズ周縁部 での肉厚差を減らす等といったレンズ形状の制約が生じ、結果、小径化や高性能化 t 、つた効果が充分得られな力つた。
[0043] ところで、従来より、ガラスレンズの上に密着するように榭脂レンズを成形した複合レ ンズが知られて 、る。モールド成形が難しい凹レンズに多く用いられる非球面力卩ェ技 術であるが、曲率半径力 、さい凹面への榭脂レンズの成形は、成形時の離型性が劣 り、離型時に榭脂レンズ面に加わる応力により面精度が劣化するという問題があった
[0044] そこで、本発明ズームレンズにお 、ては、上述した通り、第 2レンズ群を構成するガ ラスレンズを高屈折率の硝材で形成することにより、負メニスカスレンズの像側レンズ 面の曲率半径を大きくすることを可能にし、そして、この曲率半径を大きくしたガラス レンズ面上に薄い榭脂レンズ面を成形することによって榭脂レンズの成形時の離型 性を良好にして榭脂レンズが良好な面精度を保つようにし、これによつて、小型化に 伴って発生する諸収差の変動を良好に補正することを可能にしている。
[0045] また、負メニスカスレンズは第 2レンズ群で最も開口絞りから離れているため、軸上 光束と軸外光束とが離れて通過する。このため、広角端状態で発生しやすい画角の 変化に伴うコマ収差の変動を良好に補正することができる。
[0046] 本発明ズームレンズは、以上のように構成することにより、小径化と高性能化との両 立を実現した。
[0047] 本発明ズームレンズは、 n2を第 2レンズ群を構成するガラスレンズの d線に対する 屈折率の平均として、以下の条件式（1)を満足する。
[0048] (1) η2> 1. 75
なお、 n2は負メニスカスレンズのガラスレンズ部分の d線に対する屈折率を n21、両 凹レンズの d線に対する屈折率を n22、物体側に凸面を向けた正レンズの屈折率を n 23とする時、以下の式で算出される。
[0049] n2= (n21 +n22+n23) /3
上記条件式（1)は第 2レンズ群中に配置されるガラスレンズの d線に対する屈折率 を規定する条件式である。 [0050] 上記した通り、本発明ズームレンズにお!/、ては、第 2レンズ群を構成するガラスレン ズの屈折率を高くすることにより、第 2レンズ群の厚みを減らしている。条件式（1)を 満足するように、屈折率を設定することにより、レンズ径の小径化と高性能化との両立 を図ることができる。
[0051] なお、さらなるレンズ径の小径ィ匕を図るには、下限値を 1. 8とすることが望ましい。
[0052] 本発明ズームレンズにおいて、広角端状態において、画角の変化に伴って発生す るコマ収差の変動をさらに良好に補正するためには、 Rsを第 2レンズ群中に配置され る負メニスカスレンズの最も像側のレンズ面の曲率半径、 Daを広角端状態における 上記レンズ面から開口絞りまでの距離として、以下の条件式 (2)を満足することが望 ましい。
[0053] (2) 0. 25<Rs/Da< 0. 45
上記条件式（2)は第 2レンズ群中に配置される複合レンズの最も像側のレンズ面の 曲率半径を規定する条件式である。
[0054] 条件式 (2)の上限値を上回った場合、第 2レンズ群を通過する軸外光束が光軸か ら離れすぎてしまうため、レンズ径の小型化を充分に図ることが出来なくなってしまう。
[0055] 逆に、条件式 (2)の下限値を下回った場合、上記像側レンズ面の曲率半径が小さ くなるために、成形時に金型と榭脂レンズとの離型性が悪くなつて、榭脂レンズの成 形面が形状不良を起こしやすくなつてしまう。このような、製造時に生じる問題によつ て安定した光学性能が得られなくなってしまう。
[0056] さらなるレンズ径の小型化を図るには、下限値を 0. 3とすることが望ましい。
[0057] 本発明ズームレンズにおいて、製造時に生じる問題に拘わらず安定した光学品質 を確保し、且つ、さらなるレンズ径の小型化を図るために、 R1を第 2レンズ群中に配 置される負メニスカスレンズの最も物体側のレンズ面の曲率半径、 R2を第 2レンズ群 中に配置される負メニスカスレンズを構成するガラスレンズの像側レンズ面の曲率半 径として、以下の条件式 (3)を満足することが望ましい。
[0058] (3) 0. 7< (Rl -R2) / (Rl +R2) < 0. 9
上記条件式（3)は第 2レンズ群中に配置される複合レンズのガラスレンズ部分の形 状を規定する条件式である。 [0059] 条件式（3)の上限値を上回った場合、上記ガラスレンズ部分の中心部と周縁部で の肉厚差が大きくなるため、成形時の加温による形状変化が中央部と周縁部とで大 きく異なることになる。従って、常温時と異なる形状のガラスレンズの凹面に対して榭 脂レンズが成形されるため、常温に戻ると榭脂レンズのレンズ面の形状が成形時から 変化してしまい、その結果、所定の光学性能が得られなくなってしまう。
[0060] 条件式 (3)の下限値を下回った場合、第 2レンズ群の主点位置が像側に移動する ため、第 2レンズ群を通過する軸外光束が光軸から離れて、レンズ径の小型化が充 分に図れなくなってしまう。
[0061] 本発明ズームレンズにおいては、レンズ位置状態の変化に伴って発生する軸外収 差の変動をより良好に補正するために、 f2を第 2レンズ群の焦点距離、 fwを広角端 状態におけるレンズ全系での焦点距離、 ftを望遠端状態におけるレンズ全系での焦 点距離として、以下の条件式 (4)を満足することが望ま 、。
[0062] (4) 0. 3< |f2|/ (fwft) 1/2< 0. 4
上記条件式 (4)は第 2レンズ群の屈折力を規定する条件式である。
[0063] 条件式 (4)の上限値を上回った場合、所定の変倍比を得るのに必要な第 2レンズ 群の移動量が大きくなつてしまうため、レンズ全長の大型化を引き起こしてしまい、好 ましくない。
[0064] 逆に、条件式 (4)の下限値を下回った場合、負メニスカスレンズに非球面を導入し ても、レンズ位置状態の変化に伴って発生する軸外収差の変動を抑えることが難しく なってしまう。
[0065] 本発明ズームレンズにおいては、第 2レンズ群以外のレンズ群の何れかに非球面レ ンズを用いることにより、より高い光学性能を実現することができる。特に、第 3レンズ 群の最も物体側のレンズ面を非球面とすることによって、中心性能のさらなる高性能 化が可能となる。また、第 4レンズ群に非球面レンズを用いることにより、望遠端状態 における画角によるコマ収差の変動をさらに良好に補正することが可能である。
[0066] さらに、好ましくは、第 2レンズ群に用いた非球面の他に複数の非球面を用いること でより高 、光学性能が得られるのは言うまでもな 、。
[0067] 本発明ズームレンズにおいて、レンズ系を構成するレンズ群のうち、 1つのレンズ群 、あるいは 1つのレンズ群の一部を光軸にほぼ垂直な方向にシフトさせることにより、 像をシフトさせることも可能であり、カメラのブレを検出する検出系、上記レンズ群をシ フトさせる駆動系、検出系の出力に従って駆動系にシフト量を与える制御系と組合せ ることにより、防振光学系として機能させることが可能である。
[0068] 特に、本発明においては、第 3レンズ群の一部、あるいは全体を光軸にほぼ垂直な 方向にシフトさせることにより、少ない収差変動で像をシフトさせることが可能である。 第 3レンズ群は開口絞りの近傍に配置されるので、軸外光束が光軸付近を通過する ので、シフトさせた際に発生するコマ収差の変動が少ないからである。
[0069] なお、本発明ズームレンズにお ヽては、近距離合焦時にレンズ系を構成するレンズ 群のうち、 1つのレンズ群を移動させる力、あるいは、 1つのレンズ群のうち、一部のレ ンズ群を移動させることが望まし ヽ。
[0070] 特に、第 4レンズ群を移動させる場合、レンズ径が小さいので少ない仕事量（=重 量 X移動量)で近距離合焦が行えるため、好ましい。
[0071] また、モアレ縞の発生を防ぐために、レンズ系の像側にローパスフィルタを配置した り、受光素子の分光感度特性に応じて赤外カットフィルタを配置することも勿論、可能 である。
[0072] 以下に、本発明ズームレンズを具体化した実施例及び実施例に具体的数値を適 用した数値実施例について説明する。
[0073] なお、各数値実施例において非球面は以下の数 1式で表される。
[数 1] = c 2 ( 1 + ( 1 — ( 1 + / ) c z y z ) 1 / 2 ) + C 4 y 4 + C 6 y 6 + "'
[0074] なお、 yは光軸からの高さ、 xはサグ量、 cは曲率、 κは円錐定数、 C、 C、…は非
4 6 球面係数である。
[0075] 図 1は本発明ズームレンズの各実施例の屈折力配分を示しており、物体側より順に 、正の屈折力を有する第 1レンズ群 G l、負の屈折力を有する第 2レンズ群 G2、正の 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が配列されて 構成され、広角端状態（図 1に Wの線上で示す状態)より望遠端状態（図 1に Tの線 上で示す状態)への変倍に際して、第 1レンズ群 G1と第 2レンズ群 G2との間の空気 間隔は増大し、第 2レンズ群 G2と第 3レンズ群 G3との間の空気間隔は減少するよう に、第 2レンズ群 G2が像側へ移動する。この時、第 1レンズ群と第 3レンズ群は固定 であって、第 4レンズ群 G4が第 2レンズ群の移動に伴う像面位置の変動を補正するよ うに移動する。
[0076] なお、各実施例にお!ヽては、最も像側に保護ガラスが配置されて 、る。
[0077] 図 2は本発明ズームレンズの第 1実施例 1によるレンズ構成を示しており、第 1レン ズ群 G 1は物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと物体側に凸面を向けた 正レンズとの接合レンズ LI 11及び物体側に凸面を向けた正レンズ L112により構成 され、第 2レンズ群 G2は像側に凹面を向けた負メニスカスレンズ L121及び両凹形状 の負レンズと物体側に凸面を向けた正レンズとの接合レンズ L122により構成され、 第 3レンズ群 G3は両凸形状の正レンズ L131及び両凸レンズと両凹レンズとの接合 レンズ L132〖こより構成され、第 4レンズ群 G4は物体側に凸面を向けた正レンズ L14 1により構成される。そして、第 2レンズ群 G2の負メニスカスレンズ L121はその像側 の面に榭脂レンズ PL1がー体的に形成された複合レンズである。
[0078] 第 1実施例 1では、開口絞り Sが第 2レンズ群 G2と第 3レンズ群 G3との間に配置さ れ、レンズ位置状態の変化時に固定である。また、第 4レンズ群 G4と結像面 IMGと の間に保護ガラス GLが配置されて 、る。
[0079] 以下の表 1に、上記第 1実施例に具体的数値を適用した数値実施例 1の諸元の値 を示す。表 1を含む以下の各諸元表中の fは焦点距離、 FNOは Fナンバー、 2 ωは画 角を示し、屈折率は d線（ =587.6nm)に対する値である。なお、表 1を含む以下の各 諸元表中で曲率半径 0とは平面を示す。
[表 1] f 1.00 ~ 2, 94 - 9.18
F NO 1.74 ~ 1.88 ~ 2.28
2 ω 58.87 ~ 19.54 ~ 6.09。
SI ¾ 曲率半径 Π Tm m 屈折率 アッベ数
1 7,1484 0.271 1.92286 20.9
2 3.8369 0.732 52.3
3 26.8915 0.068
4 4.6773 0.447 43.0
5 16.2535 (D5)
6 16.2535 0,135 1.80420 46.5 (ガラス レンズ）
7 1.6057 0.034 1.49108 57.6 (榭脂レンズ）
8 0,525
9 -1.9703 0.169 1.77250 49.6
10 1.5819 0.387 1.84666 23.8
11 0.0000 (Dll)
o o
12 0.0000 0.271 o (開口絞り）
13 2.1326 0.560 1.77250 49.6
14 -J2.1384 0.268
15 4.1853 0.421 1.48749 70.4
16 -27.2983 0.169 1.92286 20.9
17 2.6104 (D17)
18 1.9947 0.578 1.48749 70.4
19 -3.2230 (D19)
20 0.0000 0.518 1.51680 64.2(保護ガラス）
21 0.0000 (Bf) 数値実施例 1において、第 8面、第 13面、第 18面、第 19面の各レンズ面は非球面 であり、非球面係数は表 2に示す通りである。
[表 2] [第 8面]
κ = 0.000000 C 4 =+0.701062> 10 2 Ce = -0.484246X 10
C 8 =+0. 125092 C l0= 0. 106730
[第 13面]
κ = -0.484468 C 4 = -0.898422 x 10- 2 = 0.378460 10
C e =+0.414017x 10"2 0 = - 0. 186909 x 10"
[第 18面]
κ = -0.981705 C 4 - -0,215193 x 10 -， = +0.321413 x 10—
C 8 =+0.2847l2x 10 2
[第 19面]
κ = +0.000000 C , = +0.223723 x 10 = +0,380424 10—
C6 = 0 C 第 1実施例 1において、レンズ位置状態が変化する際に、第 1レンズ群 G1と第 2レ ンズ群 G2との間の軸上面間隔 D5、第 2レンズ群 G2と開口絞り Sとの間の軸上面間 隔 Dll、第 3レンズ群 G3と第 4レンズ群 G4との間の軸上面間隔 D17、第 4レンズ群 G4と保護ガラス GLとの間の軸上面間隔 D19は可変である。そこで、表 3に数値実施 例 1における上記各可変軸上面間隔を焦点距離 fと共 示す。
[表 3]
(可変間隔表）
f 1.000 2.942 9.188
D5 0.193 1.930 3.130
D11 3.371 1.634 0.435
DI 7 0.866 0.363 1.028
D19 0.742 1.245 0,580
0.705 0, 705 0.705 以下の表 4に数値実施例 1における（1)〜 (4)の各条件式対応値を示す。
[表 4] f 2 = — 1 . 1 2 0
' 1 ) n 2 = 1 . 8 0 8
' 2 ) R s / D a = 0 . 3 4 2
'' 3 ) ( 1 - R 2 ) Z ( 1 + R 2 ) = 0 . 8 2 0
: 4 ) I f 2 レ （ f w ' f t ) ' /2 = 0 . 3 7 0
[0083] 図 3乃至図 5は数値実施例 1における無限遠合焦状態での諸収差図をそれぞれ示 し、図 3は広角端状態 (f= 1.000)、図 4は中間焦点距離状態 (f=2.942)、図 5は望遠 端状態 (f =9.188)における諸収差図を示す。
[0084] 非点収差図中の実線はサジタル像面、破線はメリディォナル像面を示し、コマ収差 図は、像高 y=0、 0. 254, 0. 355, 0. 507でのコマ収差をそれぞれ示し、 Aは画角 を示す。
[0085] 各収差図から、数値実施例 1は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有し ていることが明らかである。
[0086] 図 6は本発明ズームレンズの第 2実施例 2のレンズ構成を示しており、第 1レンズ群 G1は物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと物体側に凸面を向けた正レ ンズとの接合レンズ L211及び物体側に凸面を向けた正レンズ L212により構成され 、第 2レンズ群 G2は像側に凹面を向けた負メニスカスレンズ L221及び両凹形状の 負レンズと物体側に凸面を向けた正レンズとの接合レンズ L222により構成され、第 3 レンズ群 G3は物体側に凸面を向けた正レンズ L231、両凹形状の負レンズ L232及 び両凸形状の正レンズ L233により構成され、第 4レンズ群 G4は物体側に凸面を向 けた正レンズ L241により構成される。そして、第 2レンズ群 G2の負メニスカスレンズ L 221はその像側の面に榭脂レンズ PL2がー体的に形成された複合レンズである。
[0087] 第 2実施例 2では、開口絞り Sが第 3レンズ群中の正レンズ L231と負レンズ L232と の間に配置され、レンズ位置状態の変化時に固定である。また、第 4レンズ群 G4と結 像面 IMGとの間に保護ガラス GLが配置されている。
[0088] 以下の表 5に、第 2実施例に具体的数値を適用した数値実施例 2の諸元の値を示 す。 [表 5] f 1.00 ~ 4.08 - 9.07
NO 1.85 ~ 2.31 ~ 2.91
ω 15. 19 ~ 6.69。 番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
1； 12.3203 0.145 1.92286 20, 9
9： 4.1795 0.556 52.3
3: -46.2329 0.036
4: 3.6288 0.383 1.88300 40.8
5: 12.0336 (D5)
6: 12.0336 0.073 40.8 (ガラス レンズ）
/： 1,3572 0.018 1.50914 56.4 (榭脂レンズ）
8: 1.3572 0.317
9: -1.5555 0.073 1.83400 37.4
10: 1.2659 0.331 1.922 o86 20.9
o o
11; o
-11.2792 (Dll)
12: 1.7985 0,404 1.80610 40.7
1：¾： 95.8219 0.1.82
14: 0.0000 0.639 (開口絞 y )
15: -18.9750 0.109 1.92286 20. S
16: 1.6709 0.073
17: 2.3566 0.318 1.48749 70.4
18: -5.3120 (D1.8)
19: 1.7796 0.477 59.5
20: -4,9912 (D20)
21: 0.0000 0,372 1.51680 64.2(保護ガラス）
22: 0.0000 (Bf) 数値実施例 2において、第 8面、第 12面、第 19面、第 20面の各レンズ面は非球面 であり、非球面係数は表 6に示す通りである。
[表 6] [第 8面]
κ - 0.000000 C 4 =+0.399795 10-1 C 6 =-0.220802
C = +0.100957 10+| C |0= -0. 127427 10 +
[第 12面〕
/c = +1.891710 C 4 =-0.511484x 10 ; C = -0, 635278 x 10—
C a = +0.628603 X 10 1 C 10=-0.752343 x 10—
[第 〗9面]
κ = -4.420559 C 4 =+0.593163 x 10"' Ce =-0.227150 x 10"
C a =+0.802458 x 10—2 C ,o= 0
〔第 20面]
κ = +0.000000 - 0.450814 X 10 C s = +0.712840 x 10一
0 ,= 0
[0090] 第 2実施例 2において、レンズ位置状態が変化する際に、第 1レンズ群 G1と第 2レ ンズ群 G2との間の軸上面間隔 D5、第 2レンズ群 G2と第 3レンズ群 G3との間の軸上 面間隔 Dll、第 3レンズ群 G3と第 4レンズ群 G4との間の軸上面間隔 D18、第 4レン ズ群 G4と保護ガラス GLとの間の軸上面間隔 D20は可変である。そこで、表 7に数値 実施例 2における上記各可変軸上面間隔を焦点距離 fと共に示す。
[表 7]
(可変間隔表）
f 1. 000 4.077 9.066
D5 0. .145 1.953 2.725
D11 2, 816 1.008 0.236
D18 1. 058 0.303 1.253
D20 1. ,393 2.148 1.198
Bf 0, ,451 0.451 0.451
[0091] 以下の表 8に数値実施例 2における（1)〜 (4)の各条件式対応値を示す。
[表 8] f 2 = - 0 . 9 9 3
( 1 ) n 2 = 1 . 8 9 6
( 2 ) R s / D a = 0 , 3 2 9
( 3 ) ( R 1 - R 2 ) / ( R 1 + R 2 ) = 0 . フ 9 7
4 ) | f 2 |/ ( f w - f t ) !/2= 0 . 3 3 1
[0092] 図 7乃至図 9は数値実施例 2の無限遠合焦状態での諸収差図をそれぞれ示し、図
7は広角端状態 (f= 1.000)、図 8は中間焦点距離状態 (f=4.077)、図 9は望遠端状 態 (f =9.066)における諸収差図を示す。
[0093] 非点収差図中の実線はサジタル像面、破線はメリディォナル像面を示す。コマ収差 図は、像高 y=0、 0.269, 0.376, 0.538でのコマ収差をそれぞれ示し、 Aは画角 を示す。
[0094] 各収差図から、数値実施例 2は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有し ていることが明らかである。
[0095] 図 10は本発明ズームレンズの第 3実施例 3のレンズ構成を示しており、第 1レンズ 群 G1は物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと物体側に凸面を向けた 正レンズとの接合レンズ L311及び物体側に凸面を向けた正レンズ L312により構成 され、第 2レンズ群 G2は像側に凹面を向けた負メニスカスレンズ L321及び両凹形状 の負レンズと物体側に凸面を向けた正レンズとの接合レンズ L322により構成され、 第 3レンズ群 G3は物体側に凸面を向けた正レンズと像側に凹面を向けた負レンズと の接合レンズ L331及び物体側に凸面を向けた正レンズ L332により構成され、第 4 レンズ群 G4は物体側に凸面を向けた正レンズ L341により構成される。そして、第 2 レンズ群 G2の負メニスカスレンズ L321はその像側の面に榭脂レンズ PL3がー体的 に形成された複合レンズである。
[0096] 第 3実施例 3では、開口絞り Sが第 2レンズ群 G2と第 3レンズ群 G3との間に配置さ れ、レンズ位置状態の変化時に固定である。また、第 4レンズ群 G4と結像面 IMGと の間に保護ガラス GLが配置されて 、る。
[0097] 以下の表 9に、上記第 3実施例に具体的数値を適用した数値実施例 3の諸元の値 を示す。 [表 9] f 1.00 ~ 4.08 ~ 9.07
NO 1.85 - 2. 15 ~ 2.91
ω 66.44 〜 15. 09 - 6.66° m 率牛 圣 面間隔 屈折率 アッベ数
1: 10.5525 0.145 20.9
2： 4.1560 0.590 1,71300 53.9
3: -54.6591 0.036
4: 3.7542 0.371 1.83500 43.0
5: 14.1454 (D5)
6; 14.1454 0.073 1.80420 46.5 (ガラスレンズ）
7: 1.3896 0.018 1.50914 56,4 (樹脂レンズ）
8: 0.301
9: -1.5491 0.073 43.0
10: 1.8632 0.277 1.92286 20.9
o
o
11: -10.0001 (D11)
12: 0.0000 0.309 (開口絞り）
13: 1,6145 1.271 1.71736 29.5
14: -5.9102 0.291 1.92286 20, 9
1 ： 1.5434 0.091
16: 1.9626 0.392 1, 8749 70.4
17: -3.1218 (D17)
18: 2.0831 0.545 1.69350 δ 3. (
19: -57.8731 (D19)
20: 0.0000 0.372 1.55671 S8.6(保護ガラス）
21: 0.0000 (Bf) 数値実施例 3において、第 8面、第 13面、第 18面、第 19面の各レンズ面は非球面 であり、非球面係数は表 10に示す通りである。
[表 10] [第 8面]
κ = 0.000000 C 4 =-0.361825 X 10" C 6 = +0. 140001 x 10- Cs = 0
[第 〗3面]
κ = 0, 000000 C4 =-0.214089 10" C 6 = 0.785604 x 10- C β = +0.691.404 x 10™ C ,o=- -0, 455684 10-
[第 18面]
κ = -1.137255 C 4 =-0.112941 x 10— C 6 = +0.118775 10—
C a = +0.572306 10" C l0= 0
[第 9面]
κ = +0.000000 C 4 =_0.827290X 10" C 6 = +0.234683 x 10—
C a — 0 ci0= 0
[0099] 第 3実施例 3において、レンズ位置状態が変化する際に、第 1レンズ群 G1と第 2レ ンズ群 G2との間の軸上面間隔 D5、第 2レンズ群 G2と開口絞り Sとの間の軸上面間 隔 Dll、第 3レンズ群 G3と第 4レンズ群 G4との間の軸上面間隔 D17、第 4レンズ群 G4と保護ガラス GLとの間の軸上面間隔 D19は可変である。 Οそこで、表 11に数値実 施例 3における上記各可変軸上面間隔を焦点距離 fと共に示す。
[表 11]
(可変間隔表）
f 1. 000 4.083
D5 0 .163 2.100 2.852
D11 2. .833 0.897 0.145
D17 0, .944 0.271 1,176
019 1. 276 1.949 1,044
Bf 0. 451 0.451 0.451
[0100] 以下の表 12に数値実施例 3における（1)〜 (4)の各条件式対応値を示す, [表 12] f 2 =— 1 . 0 3 9
( 1 ) n 2 = 1 . 8 5 4
' 2 ) R s / D a = 0 . 3 9 9
■: 3 ) ( R 1 - 2 ) ノ ( R 1 + R 2 ) = 0 . 8 2 1
' 4 ) I f 2 レ （ f w ■ f t ) 1 2 = 0 . 3 3 8
[0101] 図 11乃至図 13は数値実施例 3の無限遠合焦状態での諸収差図をそれぞれ示し、 図 11は広角端状態 (f=1.000)、図 12は中間焦点距離状態 (f=4.077)、図 13は望 遠端状態 (f =9.066)における諸収差図を示す。
[0102] 非点収差図中の実線はサジタル像面、破線はメリディォナル像面を示す。コマ収差 図は、像高 y=0、 0. 268, 0. 376, 0. 538でのコマ収差を示し、 Aは画角を示す。
[0103] 各収差図から、数値実施例 3は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有し ていることが明らかである。
[0104] 図 14に本発明撮像装置の実施の形態を示す。
[0105] この実施の形態に力かる撮像装置 10は、図 14に示すように、大きく分けると、カメラ 部 20と、カメラ DSP (Digital Signal Processor) 30と、 SDRAM (Synchronous Dynami c Random Access Memory) 40と、媒体インターフェース（以下、媒体 iZFという。 ) 50 と、制御部 60と、操作部 70と、 LCD (Liquid Crystal Display) 80と、外部インターフエ ース (以下、外部 IZFという。） 90を備えるとともに、記録媒体 100が着脱可能とされ ている。
[0106] 記録媒体 100は、半導体メモリーを用いたいわゆるメモリーカード、記録可能な DV D (Digital Versatile Disk)や記録可能な CD (Compact Disc)等の光記録媒体、磁気 ディスクなどの種々のものを用いることができる力 この実施の形態においては、記録 媒体 100として、例えば、メモリーカードを用いるものとして説明する。
[0107] そして、カメラ部 20は、光学ブロック 21、 CCD (Charge Coupled Device) 22、前処 理回路 23、光学ブロック用ドライバ 24、 CCD用ドライバ 25、タイミング生成回路 26等 を備えたものである。ここで、光学ブロック 21は、レンズ、フォーカス機構、シャッター 機構、絞り（アイリス)機構などを備えたものである。そして、光学ブロック 21中のレン ズには、上記したズームレンズ 1、 2、 3等の本発明に力かるズームレンズが使用され る。また、 R、 G、 Bそれぞれの色毎に分解された画像を取り入れた後、各色の画像を 重ね合わせて一のカラー画像情報を生成する場合には、最も像側のレンズ群と像面 との間の位置に色分解プリズムを挿入すると共に、該色分解プリズムによって分解さ れた R、 G、 B各色毎に個別の CCD22が設けられる。この場合、ローパスフィルタ LP Fは各 CCDの直前 (物体側）に挿入しても良いし、或いはまた、色分解プリズムの物 体側に挿入しても良い。
[0108] また、制御部 60は、 CPU (Central Processing Unit) 61、 RAM (Random Access M emory) 62、フラッシュ ROM (Read Only Memory) 63、時計回路 64等が、システムバ ス 65を通じて接続されて構成されたマイクロコンピュータであり、この実施の形態の撮 像装置 10の各部を制御することができるものである。
[0109] ここで、 RAM62は、処理の途中結果を一時記憶するなど主に作業領域として用い られるものである。また、フラッシュ ROM63は、 CPU61において実行する種々のプ ログラムや、処理に必要になるデータなどが記憶されたものである。また、時計回路 6 4は、現在年月日、現在曜日、現在時刻を提供することができるとともに、撮影日時な どを提供するなどのことができるものである。
[0110] そして、画像の撮影時においては、光学ブロック用ドライバ 24は、制御部 60からの 制御に応じて、光学ブロック 21を動作させるようにする駆動信号を形成し、これを光 学ブロック 21に供給して、光学ブロック 21を動作させるようにする。光学ブロック 21は 、光学ブロック用ドライバ 24からの駆動信号に応じて、フォーカス機構、シャッター機 構、絞り機構が制御され、被写体の画像を取り込んで、これを CCD22に対して提供 する。
[0111] CCD22は、光学ブロック 21からの画像を光電変換して出力するものであり、 CCD 用ドライバ 25からの駆動信号に応じて動作し、光学ブロック 21からの被写体の画像 を取り込むとともに、制御部 60によって制御されるタイミング生成回路 26からのタイミ ング信号に基づ!/ヽて、取り込んだ被写体の画像 (画像情報)を電気信号として前処理 回路 23に供給する。
[0112] なお、上述したように、タイミング生成回路 26は、制御部 60からの制御に応じて、所 定のタイミングを提供するタイミング信号を形成するものである。また、 CCD用ドライ バ 25は、タイミング生成回路 26からのタイミング信号に基づいて、 CCD22に供給す る駆動信号を形成するものである。
[0113] 前処理回路 23は、これに供給された電気信号の画像情報に対して、 CDS (Correl ated Double Sampling)処理を行って、 SZN比を良好に保つようにするとともに、 AG C (Automatic Gain Control)処理を行って、利得を制御し、そして、 AZD (Analog/Di gital)変換を行って、デジタル信号とされた画像データを形成する。
[0114] 前処理回路 23からのデジタル信号とされた画像データは、カメラ DSP30に供給さ れる。カメラ DSP30は、これに供給された画像データに対して、 AF (Auto Focus)、 AE (Auto Exposure)、 AWB (Auto White Balance)などのカメラ信号処理を施す。こ のようにして種々の調整がされた画像データは、所定の圧縮方式でデータ圧縮され 、システムバス 65、媒体 IZF50を通じて、この実施の形態の撮像装置 10に装填され た記録媒体 100に供給され、後述もするように記録媒体 100にファイルとして記録さ れる。
[0115] また、記録媒体 100に記録された画像データは、タツチパネルやコントロールキー など力もなる操作部 70を通じて受け付けたユーザー力もの操作入力に応じて、目的 とする画像データが媒体 IZF50を通じて記録媒体 100から読み出され、これがカメ ラ DSP30に供給される。
[0116] カメラ DSP30は、記録媒体 100から読み出され、媒体 IZF50を通じて供給された データ圧縮されて!、る画像データにつ!、て、そのデータ圧縮の解凍処理 (伸張処理 )を行い、解凍後の画像データをシステムバス 65を通じて、 LCDコントローラ 81に供 給する。 LCDコントローラ 81は、これに供給された画像データ力も LCD80に供給す る画像信号を形成し、これを LCD80に供給する。これにより、記録媒体 100に記録さ れて 、る画像データに応じた画像力 LCD80の表示画面に表示される。
[0117] なお、画像の表示の形態は、 ROMに記録された表示処理プログラムに従う。つまり 、この表示処理プログラムは後述するファイルシステムがどのような仕組みで記録され て！、るの力 どのように画像を再生するのかと!/、うプログラムである。
[0118] また、この実施の形態に力かる撮像装置 10には、外部 IZF90が設けられている。
この外部 IZF90を通じて、例えば、外部のパーソナルコンピュータと接続して、パー ソナルコンピュータ力 画像データの供給を受けて、これを自機に装填された記録媒 体 100に記録したり、また、自機に装填された記録媒体 100に記録されている画像 データを外部のパーソナルコンピュータ等に供給したりすることもできるものである。
[0119] また、外部 IZF90に通信モジュールを接続することにより、例えば、インターネット などのネットワークに接続して、ネットワークを通じて種々の画像データやその他の情 報を取得し、自機に装填された記録媒体 100に記録したり、あるいは、自機に装填さ れた記録媒体 100に記録されているデータを、ネットワークを通じて目的とする相手 先に送信したりすることもできるものである。
[0120] また、外部のパーソナルコンピュータやネットワークを通じて取得し、記録媒体に記 録した画像データなどの情報についても、上述したように、この実施の形態の撮像装 置にぉ 、て読み出して再生し、 LCD80に表示してユーザーが利用することももちろ んできるようにされている。
[0121] なお、外部 IZF90は、 IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 13 94、 USB (Universal Serial Bus)などの有線用インターフェースとして設けることも可 能であるし、光や電波による無線インターフェースとして設けることも可能である。すな わち、外部 IZF90は、有線、無線のいずれのインターフェースであってもよい。
[0122] このように、この実施の形態に力かる撮像装置 10は、被写体の画像を撮影して、当 該撮像装置 10に装填された記録媒体 100に記録することができるとともに、記録媒 体 100に記録された画像データを読み出して、これを再生し、禾 IJ用することができるも のである。また、外部のパーソナルコンピュータやネットワークを通じて、画像データ の提供を受けて、これを自機に装填された記録媒体 100に記録したり、また、読み出 して再生したりすることもできるものである。
[0123] なお、上記撮像装置 10において、撮像手段として CCDを示したが、本発明撮像装 置における撮像手段が CCDに限られることを意味するものではない。 CCDの他に、 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)やその他の撮像素子を使用す ることちでさる。
[0124] なお、上記した各実施の形態及び数値実施例における各部の具体的形状や構造 及び数値は、何れも本発明を実施するに際して行う具体ィ匕のほんの一例を示したも のに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあって はならないものである。
産業上の利用可能性
ズームレンズ及び該ズームレンズを使用した撮像装置を提供することが出来、デジ タルビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等に広く利用することが出来る。

Claims

請求の範囲 [1] 物体側より順に、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、正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レンズ群が配列さ れて成り、 広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際に、上記第 1レンズ 群及び第 3レンズ群が光軸方向に一定の位置に固定され、上記第 2レンズ群が像側 へ移動し、上記第 4レンズ群の移動により上記第 2レンズ群の移動に伴う像面位置の 変動を補償し、 開口絞りが上記第 3レンズ群の物体側又は第 3レンズ群中に配置され、上記レンズ 位置状態が変化する際に光軸方向に固定され、 上記第 2レンズ群は、物体側より順に配列された、像側に凹面を向けた負メニスカス レンズ及び両凹レンズと物体側に凸面を向けた正レンズとの接合レンズで構成され、 上記負メニスカスレンズはガラスレンズの像側に榭脂レンズを複合した複合レンズで あり、上記榭脂レンズの像側レンズ面が非球面であり、 以下の条件式（1)を満足することを特徴とするズームレンズ。
(1) η2> 1. 75
但し、
n2：第 2レンズ群を構成するガラスレンズの d線に対する屈折率の平均
[2] 請求項 1に記載のズームレンズにおいて、
以下の条件式 (2)を満足することを特徴とするズームレンズ。
(2) 0. 25<Rs/Da< 0. 45
但し、
Rs：第 2レンズ群中に配置される負メニスカスレンズの最も像側のレンズ面の曲率半 径
Da：広角端状態における上記レンズ面 Rsから開口絞りまでの距離
[3] 請求項 1に記載のズームレンズにおいて、
以下の条件式 (3)を満足することを特徴とするズームレンズ。
(3) 0. 7< (Rl -R2) / (Rl +R2) < 0. 9 但し、
Rl：第 2レンズ群中に配置される負メニスカスレンズの最も物体側のレンズ面の曲 率半径
R2：第 2レンズ群中に配置される負メニスカスレンズを構成するガラスレンズの像側 レンズ面の曲率半径
[4] 請求項 1に記載のズームレンズにおいて、
以下の条件式 (4)を満足することを特徴とするズームレンズ。
(4) 0. 3< I f2 I / (fwft) 1/2< 0. 4
但し、
ί2 :第 2レンズ群の焦点距離
fw :広角端状態におけるレンズ全系での焦点距離
ft:望遠端状態におけるレンズ全系での焦点距離
[5] ズームレンズと、上記ズームレンズで形成された光学像を電気信号に変換する撮像 素子を備えた撮像装置であって、
上記ズームレンズは、物体側より順に、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、正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レンズ群が配列されて成り、
広角端状態から望遠端状態までレンズ位置状態が変化する際に、上記第 1レンズ 群及び第 3レンズ群が光軸方向に一定の位置に固定され、上記第 2レンズ群が像側 へ移動し、上記第 4レンズ群の移動により上記第 2レンズ群の移動に伴う像面位置の 変動を補償し、
開口絞りが上記第 3レンズ群の物体側又は第 3レンズ群中に配置され、上記レンズ 位置状態が変化する際に光軸方向に固定され、
上記第 2レンズ群は、物体側より順に配列された、像側に凹面を向けた負メニスカス レンズ及び両凹レンズと物体側に凸面を向けた正レンズとの接合レンズで構成され、 上記負メニスカスレンズはガラスレンズの像側に榭脂レンズを複合した複合レンズで あり、上記榭脂レンズの像側レンズ面が非球面であり、
以下の条件式 (1)を満足することを特徴とする撮像装置。 (1) η2> 1. 75
但し、
n2：第 2レンズ群を構成するガラスレンズの d線に対する屈折率の平均
[6] 請求項 5に記載の撮像装置において、
以下の条件式 (2)を満足することを特徴とする撮像装置。
(2) 0. 25<Rs/Da< 0. 45
但し、
Rs：第 2レンズ群中に配置される負メニスカスレンズの最も像側のレンズ面の曲率半 径
Da：広角端状態における上記レンズ面 Rsから開口絞りまでの距離
[7] 請求項 5に記載の撮像装置において、
以下の条件式 (3)を満足することを特徴とする撮像装置。
(3) 0. 7< (Rl -R2) / (Rl +R2) < 0. 9
但し、
R1：第 2レンズ群中に配置される負メニスカスレンズの最も物体側のレンズ面の曲 率半径
R2：第 2レンズ群中に配置される負メニスカスレンズを構成するガラスレンズの像側 レンズ面の曲率半径
[8] 請求項 5に記載の撮像装置において、
以下の条件式 (4)を満足することを特徴とする撮像装置。
(4) 0. 3< I f2 I / (fwft) 1/2< 0. 4
但し、
ί2 :第 2レンズ群の焦点距離
fw :広角端状態におけるレンズ全系での焦点距離
ft:望遠端状態におけるレンズ全系での焦点距離
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