WO2013021579A1 - ズームレンズおよび撮像装置 - Google Patents

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WO2013021579A1
WO2013021579A1 PCT/JP2012/004849 JP2012004849W WO2013021579A1 WO 2013021579 A1 WO2013021579 A1 WO 2013021579A1 JP 2012004849 W JP2012004849 W JP 2012004849W WO 2013021579 A1 WO2013021579 A1 WO 2013021579A1
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WO
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lens
lens group
zoom
zoom lens
group
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PCT/JP2012/004849
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English (en)
French (fr)
Inventor
大雅 野田
長　倫生
Original Assignee
富士フイルム株式会社
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Publication date
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Priority to JP2013527870A priority patent/JP5745059B2/ja
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/144—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only
    • G02B15/1441—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only the first group being positive
    • G02B15/144113—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only the first group being positive arranged +-++
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G—PHYSICS
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/64—Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image
    • G02B27/646—Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image compensating for small deviations, e.g. due to vibration or shake
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B17/00—Details of cameras or camera bodies; Accessories therefor
    • G03B17/02—Bodies
    • G03B17/04—Bodies collapsible, foldable or extensible, e.g. book type

Definitions

  • the present invention relates to a zoom lens and an imaging apparatus, and more particularly to a zoom lens suitable for use in a digital camera, a video camera, and the like, and an imaging apparatus including the zoom lens.
  • Patent Document 1 in order from the object side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, and a third lens having a positive refractive power A high-magnification zoom lens that includes a group and a fourth lens group having a positive refractive power and performs zooming by changing the interval between the groups is used. Further, as a four-group zoom type high-magnification zoom lens having a basic configuration similar to that of Patent Document 1, Patent Document 2 discloses that a small Fno. In Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-260260, a device having high optical performance while being high in magnification is disclosed.
  • Patent Documents 1 and 2 describe Fno. At the wide-angle end or the telephoto end. Is larger, so that even smaller Fno. There is a need for a lens having Moreover, since the ratio of the length of the lens whole length with respect to an image size is large, the thing of patent document 3 is calculated
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and has a small Fno. It is an object of the present invention to provide a zoom lens that maintains high optical performance that realizes high image quality, and an imaging device including the zoom lens.
  • 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 lens Substantially four lenses comprising a fourth lens group having refractive power, and a stop located between the most image side surface of the second lens group and the most image side surface of the third lens group And a zoom lens in which the distance between the lens groups changes in zooming from the wide-angle end to the telephoto end.
  • the second lens group G2 includes a negative lens, a biconcave lens, and a positive lens in order from the object side.
  • the third lens group includes, in order from the object side, a cemented lens including a positive lens, a positive lens, and a negative lens, a negative meniscus lens having a concave surface facing the object side, and a biconvex lens.
  • conditional expression (1) is satisfied: It is configured to meet. -0.75 ⁇ (R6 + R7) / (R6-R7) ⁇ 0.50 (1)
  • R6 Paraxial radius of curvature of the object side surface of the biconcave lens of the second lens group
  • R7 Paraxial radius of curvature of the image side surface of the biconcave lens of the second lens group
  • each “lens group” includes not only one composed of a plurality of lenses but also one composed of only one lens.
  • substantially consists of four lens groups means that the imaging lens of the present invention has substantially no power other than the four lens groups, lenses such as a diaphragm and a cover glass. It is meant to include an optical element other than the above, a lens flange, a lens barrel, an image sensor, a mechanism portion such as a camera shake correction mechanism, and the like.
  • f1 Focal length of the first lens group
  • fw Focal length at the wide angle end of the entire lens system
  • the displacement of the image when the zoom lens vibrates is corrected by moving the third lens group in a direction orthogonal to the optical axis.
  • An image pickup apparatus includes the zoom lens according to the present invention described above.
  • zoom lens of the present invention in order from the object side, positive, negative, positive, positive first to fourth lens groups, the most image side surface of the second lens group, and the most image side of the third lens group.
  • a zoom lens in which the distance between the lens groups changes during zooming from the wide-angle end to the telephoto end, and the second lens group G2 is made up of a negative lens in order from the object side.
  • Consists of a biconcave lens and a positive lens, and the third lens group is composed of, in order from the object side, a cemented lens composed of a positive lens, a positive lens and a negative lens, a negative meniscus lens having a concave surface facing the object side, and a biconvex lens. And a small Fno.
  • the zoom lens of the present invention by satisfying conditional expression (1), it is possible to appropriately maintain the total lens length and the negative refractive power of the biconcave lens, and to suppress aberration fluctuations and various aberrations during zooming.
  • the conditional expression (2) when the conditional expression (2) is satisfied, it is possible to suppress the influence of the interval on the optical axis between the biconcave lens of the second group and the positive lens on the axial aberration from being excessive, and the spherical surface.
  • the second group can be reduced in size while suppressing the occurrence of aberration.
  • conditional expression (3) when the conditional expression (3) is satisfied, spherical aberration can be corrected more satisfactorily, and the zoom lens can be kept small, and the Fno. Can be reduced. Furthermore, in the present invention, when the conditional expression (4) is satisfied, it is possible to reduce the size while satisfactorily correcting the axial aberration.
  • the imaging apparatus of the present invention since the high-performance imaging lens of the present invention is provided, it is possible to reduce the size and increase the magnification of the entire apparatus and to obtain a captured image with higher image quality. Can be obtained.
  • FIGS. 7A to 7O are diagrams showing aberrations of the zoom lens according to Example 1 of the present invention.
  • 8A to 8O are graphs showing aberrations of the zoom lens according to Example 2 of the present invention.
  • 9A to 9O are graphs showing aberrations of the zoom lens according to Example 3 of the present invention.
  • FIGS. 10A to 10O are diagrams showing aberrations of the zoom lens according to Example 4 of the present invention.
  • FIGS. 11A to 11O are graphs showing aberrations of the zoom lens according to Example 5 of the present invention.
  • 12A to 12O are graphs showing aberrations of the zoom lens according to Example 6 of the present invention.
  • 1 is a front perspective view of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention. 1 is a rear perspective view of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a zoom lens according to an embodiment of the present invention, and corresponds to a zoom lens of Example 1 described later.
  • FIGS. 2 to 6 are cross-sectional views showing the structures of zoom lenses of Examples 2 to 6 described later, respectively.
  • the basic configuration of the zoom lens shown in FIGS. 1 to 6 is the same, and the method of illustration is also the same. Therefore, the zoom lens shown in FIG. 1 will be mainly described below as an example.
  • FIG. 1 shows the lens arrangement at the wide-angle end for focusing at infinity at the upper stage, the lens arrangement for focusing at infinity at the intermediate position at the middle stage, and the lens at infinity focusing at the telephoto end in the lower stage.
  • the arrangement is shown, and the schematic movement trajectory of each lens group at the time of zooming is indicated by a solid curve between the upper stage and the interruption, and between the interruption and the lower stage.
  • the zoom lens shown in FIG. 1 includes, in order from the object side along the optical axis Z, a first lens group G1 having a positive refractive power, a second lens group G2 having a negative refractive power, and a positive refractive power. And a fourth lens group G4 having a positive refractive power, and are configured such that the distance between the lens groups changes during zooming from the wide-angle end to the telephoto end. That is, this zoom lens has a zoom ratio from the wide-angle end to the telephoto end, the distance between the first lens group G1 and the second lens group G2, the distance between the second lens group G2 and the third lens group G3, and the third lens group. The interval between G3 and the fourth lens group G4 changes.
  • An aperture stop St is disposed between the second lens group G2 and the third lens group G3.
  • the zoom lens of the example shown in FIG. 1 moves so as to draw a locus indicated by an arrow in the figure at the time of zooming from the wide-angle end to the telephoto end.
  • the distance between the first lens group G1 and the second lens group G2 increases, the distance between the second lens group G2 and the third lens group G3 decreases, and the third lens group G3 and the fourth lens group G4
  • the four groups of the first lens group G1, the second lens group G2, the third lens group G3, and the fourth lens group G4 each move in the optical axis direction so that the interval increases.
  • the distance between the fourth lens group and the image plane 100 also changes during zooming.
  • the aperture stop St is configured to move integrally with the third lens group G3 at the time of zooming.
  • the aperture stop St shown in FIG. 1 does not necessarily indicate the size or shape, but indicates the position on the optical axis Z.
  • FIG. 1 shows an example in which a parallel plate-like optical member PP assuming these is arranged on the image side of the fourth lens group G4.
  • the image pickup surface of the image pickup element is disposed on the image formation surface 100.
  • the first lens group G1 has a positive refractive power as a whole.
  • the first lens group G1 includes a cemented lens of a negative lens L11 and a positive lens L12 in order from the object side.
  • the second lens group G2 has a negative refractive power as a whole.
  • the second lens group G2 is preferably composed of a negative lens L21, a biconcave lens L22, and a positive lens L23 in order from the object side.
  • both surfaces of the biconcave lens L22 are aspheric.
  • the third lens group G3 has a positive refractive power as a whole.
  • the third lens group G3 includes, in order from the object side, a positive lens L31, a cemented lens of the positive lens L32 and the negative lens L33, a negative meniscus lens L34 having a concave surface facing the object side, and a biconvex positive lens L35. .
  • the negative lens 34 and the biconvex lens L35 which are the first and second lenses from the image side of the third lens group G3, that is, the most image side of the third lens group G3.
  • a total of three of the four surfaces of the two lenses be convex surfaces.
  • the image side surface of the negative meniscus lens L34 be an aspherical surface whose positive refractive power decreases as the distance from the optical axis increases.
  • the object side surface of the negative meniscus lens L34 may be further aspherical, and the most object side positive lens L31 may also be one or both surfaces aspherical.
  • the object side surface of the positive lens L31 is an aspherical surface.
  • the fourth lens group G4 has a positive refractive power as a whole.
  • the fourth lens group G4 is composed of one lens including the positive lens L41.
  • the zoom lens is configured to satisfy the following conditional expression (1). -0.75 ⁇ (R6 + R7) / (R6-R7) ⁇ 0.50 (1)
  • R6 Paraxial radius of curvature of object side surface of biconcave lens of second lens group
  • R7 Paraxial radius of curvature of image side surface of biconcave lens of second lens group
  • this zoom lens preferably satisfies the following conditional expressions (2) to (6).
  • conditional expressions (2) to (6) one satisfying any one of conditional expressions (2) to (6) may be satisfied, or any combination may be satisfied.
  • D7 Surface distance on the optical axis between the image-side surface R7 of the biconcave lens of the second lens group and the object-side surface R8 of the positive lens
  • f3 focal length of the third lens group f1: of the first lens group
  • Focal length fw Focal length at the wide-angle end of the entire lens system
  • ⁇ Half angle of view
  • the material disposed closest to the object side specifically, glass is preferably used, or transparent ceramics may be used.
  • glass or plastic As the material of the lens on which the aspherical shape is formed, glass or plastic can be used. When plastic is used, it is possible to reduce weight and cost.
  • the zoom lens is preferably provided with a protective multilayer coating.
  • an antireflection coating film for reducing ghost light during use may be applied.
  • optical member PP is disposed between the lens system and the imaging surface, but instead of disposing a low-pass filter, various filters that cut a specific wavelength range, or the like, These various filters may be disposed between the lenses, or a coating having the same action as the various filters may be applied to the lens surface of any lens.
  • the aperture stop may be arranged at any position between the most image side surface of the second lens group and the most image side surface of the third lens group. It is not limited.
  • the aperture stop may be fixed at the time of zooming, or may be moved separately from the lens group.
  • the zoom lens shown in FIG. 1 includes, in order from the object side, positive, negative, positive, positive first to fourth lens groups, the most image side surface of the second lens group, and the most image of the third lens group.
  • a zoom lens having a diaphragm positioned between the first and second surfaces, and in which the distance between the lens groups changes during zooming from the wide-angle end to the telephoto end.
  • the second lens group G2 is a negative lens in order from the object side.
  • the third lens group is composed of, in order from the object side, a cemented lens composed of a positive lens, a positive lens and a negative lens, a negative meniscus lens having a concave surface facing the object side, and a biconvex lens. Therefore, the Fno.
  • the amount of movement of the third lens group G3, which is a lens group located in the vicinity of the aperture stop St, at the time of zooming can be made smaller than before.
  • a small Fno. Can be realized.
  • Patent Document 2 discloses Fno. At the telephoto end. Is a big one.
  • the power of each lens group can be optimized, so that the overall length of the zoom lens can be shortened, and a larger image size such as a 2/3 inch type can be accommodated.
  • a zoom lens can be realized. Accordingly, it is possible to meet the development requirement of applying an image sensor of a larger size in order to improve the image quality of a digital camera or the like.
  • the zoom lens described in Patent Document 3 since the overall length of the zoom lens is relatively long with respect to the image size, the 2/3 inch type while keeping the overall length of the zoom lens compact. An image size corresponding to a large image sensor such as can not be realized.
  • Patent Document 2 the angle of view at the wide-angle end is reduced, but the zoom lens having the above-described configuration can achieve the above-described effect while maintaining the angle of view at the wide-angle end.
  • the thickness (length in the optical axis direction) of the first lens group G1 can be reduced, and the size can be reduced. Further, by using the negative lens L11 and the positive lens L12 as a cemented lens, the air space between the negative lens L11 and the positive lens L12 can be reduced to zero, which can contribute to the reduction of the thickness of the first lens group G1. Further, the cost can be reduced by suppressing the number of lenses of the first lens group G1.
  • the second lens group G2 includes the second biconcave lens L22 from the object side, aberration variation at the time of zooming is suitably suppressed while ensuring a sufficient negative refractive power in the second lens group G2. And various aberrations occurring inside the second lens group G2 can be effectively suppressed.
  • the second lens group G2 is entirely composed of a single lens, the air contact surface is increased as compared with a case where the second lens group G2 is configured to include a cemented lens, which is advantageous in correcting aberrations when widening the angle.
  • the zoom lens can be made smaller than that described in Patent Document 1 or Patent Document 2.
  • the image side surface of the negative meniscus lens L34 an aspherical surface whose positive refractive power decreases as the distance from the optical axis increases, Fno.
  • the spherical aberration is likely to increase as the value of becomes smaller, so that the spherical aberration can be corrected well.
  • the positive lens L32 and the negative lens L33 of the third lens group as cemented lenses, it is possible to contribute to the reduction of the length (thickness) of the third lens group G3 in the optical axis direction, and to reduce chromatic aberration and other various aberrations. It can be corrected well.
  • the fourth lens group G4 When the fourth lens group G4 has a single lens configuration, it can contribute to shortening the overall length of the entire zoom lens, which is preferable. In addition, since it can be configured to be lightweight, when focusing with the fourth lens group G4, quick focusing is facilitated.
  • Conditional expression (1) defines a preferable range of the paraxial curvature radii R6 and R7 on the image side and the object side of the biconcave lens L22 included in the second lens group G2. If the lower limit of conditional expression (1) is not reached, it is difficult to maintain the negative refractive power of the biconcave lens L22 while maintaining the balance of aberrations, which is not preferable. For example, when the lower limit of conditional expression (1) is exceeded, it is conceivable to increase the amount of movement of the second group at the time of zooming in order to maintain the negative refractive power of the biconcave lens L22. In order to cope with an increase in the amount of movement of the zoom lens, the entire length of the zoom lens tends to increase.
  • conditional expression (1) If the upper limit of conditional expression (1) is exceeded, aberration fluctuations during zooming increase and various aberrations due to the second lens group G2 increase. Therefore, by satisfying conditional expression (1), it is possible to appropriately maintain the total lens length and the negative refractive power of the biconcave lens, and to suppress various aberrations generated by the second lens group G2.
  • conditional expression (1) is -0.60 ⁇ (R6 + R7) / (R6-R7) ⁇ 0.30 (1-1) It is preferable that
  • Conditional expression (2) is a preferable range of the ratio of the surface distance D7 on the optical axis between the image side surface R7 of the biconcave lens L22 of the second lens group G2 and the object side surface R8 of the positive lens L23 and the focal length fw. It prescribes. If the lower limit of conditional expression (2) is exceeded, the influence of the distance D7 on the optical axis between the biconcave lens L22 and the positive lens L23 in the second group on the axial aberration becomes excessive, and fluctuations in D7 due to manufacturing errors and the like. Accordingly, the optical performance of the lens tends to fluctuate according to the above, which is not preferable for quality control.
  • the second lens group G2 will be undesirably enlarged.
  • the axial luminous flux passing through the second lens group G2 increases, and as a result, the third and fourth lens groups G3, G4 following the second lens group G2. Since the axial light flux passing through the lens also increases, spherical aberration tends to occur. For this reason, when the conditional expression (2) is satisfied, it is possible to suppress the influence of the distance D7 on the optical axis between the biconcave lens L22 and the positive lens L23 of the second group on the axial aberration from being excessive.
  • the second lens group G2 can be reduced in size while suppressing the occurrence of spherical aberration.
  • the numerical range of conditional expression (2) is 0.04 ⁇ D7 / fw ⁇ 0.09 (2-1) More preferably.
  • Conditional expression (3) defines a preferable range of the ratio of the focal length of the third lens group G3 and the focal length at the wide angle end of the entire zoom lens. If the lower limit of conditional expression (3) is not reached, the overall length of the zoom lens is shortened and a small Fno. Although it is advantageous for realizing this, spherical aberration tends to increase. Further, if the upper limit of conditional expression (3) is exceeded, the power of the third lens group G3 becomes weak. It is difficult to reduce the size. Therefore, by configuring the third lens group G3 and the other lens groups so as to satisfy the conditional expression (3), it is possible to suppress the spherical aberration and the increase in the total length of the zoom lens, and to reduce the Fno. Can be reduced. In order to obtain better optical performance while shortening the overall length, the numerical range of conditional expression (3) is 2.1 ⁇ f3 / fw ⁇ 2.3 (3-1) It is preferable that
  • Conditional expression (4) defines a preferable range of the ratio of the focal length of the first lens group G1 and the focal length at the wide angle end of the entire zoom lens. If the lower limit of conditional expression (4) is not reached, the power of the first lens group G1 becomes strong, so that distortion and axial aberration at the telephoto end tend to increase. When such distortion and axial aberration increase, it is not preferable because it is necessary to further add a lens or change a spherical lens to an aspherical lens.
  • conditional expression (4) If the upper limit of conditional expression (4) is exceeded, the power of the first lens group G1 becomes weak, so that it is necessary to increase the amount of movement of the first lens group G1 at the time of zooming, and the zoom lens at the telephoto end It becomes difficult to keep the overall length of the sheet short. Therefore, by configuring the first lens group G1 and the other lens groups so as to satisfy the conditional expression (4), it is possible to suppress an increase in distortion and axial aberration at the telephoto end, and to perform zooming.
  • the overall length of the lens can be kept compact. In order to obtain better optical performance while shortening the overall length, the numerical range of conditional expression (4) is 7.3 ⁇ f1 / fw ⁇ 7.8 (4-1) It is preferable that
  • Conditional expression (5) defines the range of the product of the focal length of the entire system at the half angle of view and the wide angle end. If the lower limit of conditional expression (5) is not reached, the total length of the zoom lens with respect to the image size becomes relatively large, and it is difficult to cope with a large image size. If the upper limit of conditional expression (5) is exceeded, the lens diameter tends to increase. Therefore, by satisfying conditional expression (5), it is possible to realize a zoom lens that can accommodate a large image size while maintaining the lens diameter and the entire length of the zoom lens compact.
  • Conditional expression (6) defines a preferable range of the half angle of view. If the lower limit of conditional expression (6) is not reached, it is difficult to photograph up to a wide-angle range. If the upper limit of conditional expression (6) is exceeded, distortion will increase and the lens diameter will need to be increased, making it difficult to reduce the size. Therefore, by satisfying conditional expression (6), it is possible to realize a zoom lens that can easily correct distortion and that is small and wide-angle.
  • the zoom lens of the present embodiment by optimizing the lens configuration of the zoom lens having a four-group configuration and satisfying appropriate conditional expressions as appropriate, the lens is small and has high magnification. Small Fno. High optical performance that realizes high image quality can be maintained. Further, according to the imaging apparatus equipped with the zoom lens according to the present embodiment, it is possible to reduce the size of the entire apparatus while maintaining good imaging performance with a high zoom ratio.
  • FIGS. 1 to 6 The lens sectional views of the zoom lenses of Examples 1 to 6 are shown in FIGS. 1 to 6, respectively.
  • Tables 1 to 3 below show specific lens data corresponding to the configuration of the imaging lens shown in FIG. Specifically, Table 1 shows lens data of the zoom lens according to Example 1, Table 2 shows aspheric data, and Table 3 shows zoom data and specification data. Similarly, lens data, aspheric surface data, and zoom data of the zoom lenses according to Examples 2 to 6 are shown in Tables 4 to 18. In the following, the meaning of the symbols in the table will be described by taking Example 1 as an example, but the same applies to Examples 2 to 6.
  • the lens data includes the aperture stop St and the optical member PP. In the column of the radius of curvature of the surface corresponding to the aperture stop St, (aperture stop) is described. The radius of curvature of the lens data is positive when convex on the object side and negative when convex on the image side.
  • the interval changes at the time of zooming, the interval between the first lens group G1 and the second lens group G2, the interval between the second lens group G2 and the aperture stop St, the third lens group G3 and the fourth lens.
  • the distance between the groups G4 the distance between the fourth lens group G4 and the optical member PP, and the surface distance corresponding to the distance between the optical member PP and the imaging surface, DD3 (variable), DD9 (variable), DD19 (variable), DD21 (variable), and DD23 (variable) are described.
  • the surface number of the aspheric surface is marked with *, and the paraxial radius of curvature is shown as the radius of curvature of the aspheric surface.
  • the aspheric surface data in Table 2 shows the surface number Si of the aspheric surface and the aspheric coefficients related to these aspheric surfaces.
  • Zd C ⁇ h 2 / ⁇ 1+ (1 ⁇ KA ⁇ C 2 ⁇ h 2 ) 1/2 ⁇ + ⁇ Am ⁇ h m (6)
  • Zd Depth of aspheric surface (length of perpendicular drawn from a point on the aspherical surface of height h to a plane perpendicular to the optical axis where the aspherical vertex contacts)
  • h Height (distance from the optical axis to the lens surface)
  • C Reciprocal KA of paraxial radius of curvature
  • Table 3 shows scaling data and specification data.
  • the zoom data shown in Table 3 shows the focal length f of the entire system at the wide-angle end, the middle, and the telephoto end, and the values of the surface distances DD3, DD9, DD19, DD21, DD23.
  • the specification data shown in Table 3 includes zoom magnification (magnification ratio), focal length f, back focus Bf (air conversion distance), F number Fno. And the value of the total angle of view 2 ⁇ .
  • mm As units of Ri, Di, f in Table 1, units of f, DD3, DD9, DD19, DD21, DD23 in Table 3, and units of Zd, h in the formula (A), “mm” can be used. However, since the optical system can be used even with proportional enlargement or proportional reduction, the unit is not limited to “mm”, and other appropriate units can be used.
  • the unit of the total angle of view 2 ⁇ in Table 1 is degrees.
  • the image side surface of the positive lens L31 is also aspherical.
  • Table 19 shows values corresponding to the conditional expressions (1) to (6) in Examples 1 to 6. As can be seen from Table 19, Examples 1 to 6 all satisfy conditional expressions (1) to (6).
  • FIGS. 7A to 7E show spherical aberration, sine condition violation amount (shown as sine condition in the figure), astigmatism, distortion (distortion aberration) at the wide angle end of the zoom lens of Example 1.
  • FIG. 7 (F) to FIG. 7 (J) show spherical aberrations and sine condition violation amounts in the intermediate region of zooming of Example 1 in FIGS. (Sine conditions), astigmatism, distortion (distortion aberration), and aberrations of magnification are shown.
  • FIGS. 7 (K) to 7 (O) show spherical aberrations at the telephoto end of the zoom lens of Example 1.
  • FIGS. Each aberration diagram of sine condition violation amount (described as sine condition in the figure), astigmatism, distortion (distortion aberration), and magnification aberration is shown.
  • Each aberration diagram showing spherical aberration, sine condition violation amount (denoted as sine condition in the figure), astigmatism, distortion (distortion aberration) shows aberration with d-line (wavelength 587.6 nm) as the reference wavelength. .
  • the aberrations for the d-line, C-line (656.3 nm), F-line (wavelength 486.1 nm), and g-line (wavelength 435.8 nm) are shown as a solid line, a one-dot chain line, and a two-dot chain line, respectively. Indicated by a gray line.
  • the sagittal and tangential aberrations are indicated by a solid line and a broken line, respectively.
  • Spherical aberration diagram and Fno Means F number, and ⁇ in other aberration diagrams means half angle of view.
  • FIGS. 8A to 8O the aberrations at the wide-angle end, the middle, and the telephoto end of the zoom lens of Embodiment 2 are shown in FIGS. 8A to 8O, and at the wide-angle end, the middle, and the telephoto end of the zoom lens of Embodiment 3.
  • FIGS. 9 (A) to 9 (O) Each aberration is shown in FIGS. 9 (A) to 9 (O), and each aberration at the wide-angle end, middle, and telephoto end of the zoom lens of Example 4 is shown in FIGS. 10 (A) to 10 (O).
  • FIGS. 11A to 11O show aberrations at the wide-angle end, middle, and telephoto end of the zoom lens of Example 5.
  • FIGS. 11A to 11O show aberrations at the wide-angle end, middle, and telephoto end of the zoom lens of Example 6.
  • the zoom lenses of Examples 1 to 6 are small and have a high magnification of about 3.8 times, and a small Fno. It can be seen that it has high optical performance to realize high image quality.
  • 13A and 13B are a front perspective view and a rear perspective view of the digital camera 10 which is an embodiment of the imaging apparatus of the present invention, respectively.
  • a digital camera 10 includes a zoom lens 12 according to an embodiment of the present invention, a finder objective window 13a, and a flash light emitting device 14 for emitting a flash to a subject. And are provided. Also, a shutter button 15 is provided on the upper surface of the camera body 11, and an imaging element 16 such as a CCD or a CMOS that captures an image of a subject formed by the zoom lens 12 is provided inside the camera body 11. .
  • an LCD (Liquid Crystal Display) 17 that displays images and various setting screens, a viewfinder observation window 13 b, and a zoom lens 12 are changed.
  • Zoom lever 18 and operation buttons 19 for performing various settings are provided.
  • the digital camera 10 is configured such that the subject light guided through the front viewfinder objective window 13a is visible through the back viewfinder observation window 13b.
  • the zoom lens 12 is arranged so that the optical axis direction thereof coincides with the thickness direction of the camera body 11. As described above, since the zoom lens 12 of the present embodiment is sufficiently downsized, the total length of the optical system in the optical axis direction when the zoom lens 12 is retracted and accommodated in the camera body 11 is shortened. The thickness of the camera 10 can be reduced. In addition, since the zoom lens 12 of the present embodiment has a wide angle and high optical performance, the digital camera 10 can shoot with a wide angle of view and can obtain a good image.
  • the present invention has been described with reference to the embodiments and examples. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications can be made.
  • the values of the radius of curvature, the surface spacing, the refractive index, the Abbe number, etc. of each lens component are not limited to the values shown in the above numerical examples, but can take other values.
  • the lens group that moves at the time of zooming and the direction thereof are not necessarily limited to the above examples.
  • the digital camera is described as an example of the imaging device.
  • the present invention is not limited to this, and can be applied to other imaging devices such as a video camera and a surveillance camera. .

Abstract

【課題】ズームレンズにおいて、小型かつ高倍率であるとともに、小さなＦｎｏ．と高画質を実現する高い光学性能を実現する。 【解決手段】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、正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、第２レンズ群（Ｇ２）の最も像側の面と第３レンズ群（Ｇ３）の最も像側の面の間に位置する絞り（Ｓｔ）とを備え、広角端から望遠端への変倍において、各レンズ群の間隔が変化する。第２レンズ群（Ｇ２）が、物体側から順に負レンズ、両凹レンズ、正レンズからなり、第３レンズ群（Ｇ３）が、物体側から順に、正レンズ、正レンズおよび負レンズからなる接合レンズ、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、両凸レンズからなり、所定の条件式を満たす。

Description

ズームレンズおよび撮像装置
　本発明は、ズームレンズおよび撮像装置に関し、より詳しくは、デジタルカメラやビデオカメラ等に使用されるのに好適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。
　近年、パーソナルコンピュータの一般家庭への普及に伴い、撮影した風景や人物像等の画像情報をパーソナルコンピュータに入力することができるデジタルカメラが広く普及している。そして最近では、デジタルカメラの高機能化が進み、それに従い高倍率のズームレンズを搭載したデジタルカメラへの需要が高まってきている。
　このため、例えば、特許文献１に記載のズームレンズのように、物体側から順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群からなり、各群の間隔を変えることにより変倍を行う高倍率のズームレンズが用いられている。また、特許文献１と類似の基本構成を有し、４群ズームタイプの高倍率ズームレンズとして、特許文献２には、変倍比が高倍率でありながら広角端において小さなＦｎｏ．を有するものが開示されており、特許文献３には、高倍率でありながら高い光学性能を有するものが開示されている。
特開２００７－２１９０４０号公報 特開２００３－２０７７１５号公報 特開２０１０－２１７４７８号公報
　しかしながら、近年では、小型かつ高倍率であるとともに、小さなＦｎｏ．と高画質を備えたズームレンズへの要求も高まってきている。特許文献１および特許文献２に記載のものは、広角端または望遠端のＦｎｏ．が大きいため、さらに小さなＦｎｏ．を有するレンズが求められる。また、特許文献３に記載のものは、イメージサイズに対するレンズ全長の長さの割合が大きいため、より小型化することが求められる。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、小型かつ高倍率であるとともに、小さなＦｎｏ．と高画質を実現する高い光学性能を保持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、正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、前記第２レンズ群の最も像側の面と前記第３レンズ群の最も像側の面の間に位置する絞りから構成される実質的に４個のレンズ群からなり、広角端から望遠端への変倍において、前記各レンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、第２レンズ群Ｇ２が、物体側から順に負レンズ、両凹レンズ、正レンズからなり、前記第３レンズ群が、物体側から順に、正レンズ、正レンズおよび負レンズからなる接合レンズ、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、両凸レンズからなり、下記条件式（１）を満たすように構成されている。
　　－０．７５＜（Ｒ６＋Ｒ７）／（Ｒ６－Ｒ７）＜０．５０　…（１）
ただし、
　Ｒ６：第２レンズ群の前記両凹レンズの物体側の面の近軸曲率半径
　Ｒ７：第２レンズ群の前記両凹レンズの像側の面の近軸曲率半径
　なお、本発明において、各「レンズ群」は、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「実質的に４個のレンズ群からなり、」とは、本発明の撮像レンズが、４個のレンズ群以外に、実質的にパワーを有さないレンズ、絞りやカバーガラス等レンズ以外の光学要素、レンズフランジ、レンズバレル、撮像素子、手振れ補正機構等の機構部分、等を持つものも含むことを意味する。
　また、本実施形態のズームレンズにおいては、下記条件式（２）を満たすことが好ましい。
　　０．００５＜Ｄ７／ｆｗ＜０．１５０　…（２）
　Ｄ７：第２レンズ群の前記両凹レンズの像側の面Ｒ７と前記正レンズの物体側の面Ｒ８との光軸上の面間隔
　ｆｗ：レンズ系全体の広角端での焦点距離
　また、本実施形態のズームレンズにおいては、下記条件式（３）を満たすことが好ましい。
　　１．９＜ｆ３／ｆｗ＜２．６　…（３）
ただし、
　ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離
　ｆｗ：レンズ系全体の広角端での焦点距離
　また、本実施形態のズームレンズにおいては、下記条件式（４）を満たすことが好ましい。
　　６．６＜ｆ１／ｆｗ＜８．５　…（４）
ただし、
　ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
　ｆｗ：レンズ系全体の広角端での焦点距離
　また、本発明のズームレンズにおいては、前記第３レンズ群を光軸と直交方向に移動させることにより、前記ズームレンズが振動したときの像の変位を補正することが好ましい。
　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、正、負、正、正の第１乃至第４レンズ群と、第２レンズ群の最も像側の面と第３レンズ群の最も像側の面の間に位置する絞りを備え、広角端から望遠端への変倍において、各レンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、第２レンズ群Ｇ２を、物体側から順に負レンズ、両凹レンズ、正レンズから構成するとともに第３レンズ群を、物体側から順に、正レンズ、正レンズおよび負レンズからなる接合レンズ、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、両凸レンズから構成することで、小型かつ高倍率であるとともに、小さなＦｎｏ．と高画質を実現する高い光学性能を実現することができる。また、本発明のズームレンズによれば、条件式（１）を満たすことで、レンズ全長および両凹レンズの負の屈折力を適切に維持し、変倍時の収差変動や諸収差を抑制できる。
　また、本発明において、条件式（２）を満たす場合には、第２群の両凹レンズと正レンズとの光軸上の間隔が軸上収差に及ぼす影響が過大になることを抑制できるとともに球面収差の発生を抑制しつつ第２群の小型化を図ることができる。
　さらに、本発明において、条件式（３）を満たす場合には、球面収差をより良好に補正することができ、かつ、ズームレンズを小型に維持しつつＦｎｏ．を小さくすることができる。またさらに、本発明において、条件式（４）を満たす場合には、軸上収差を良好に補正しつつ、小型化を図ることができる。
　また、第３レンズ群を光軸と直交方向に移動させることにより、ズームレンズが振動したときの像の変位を補正した場合には、ズームレンズが振動したときの諸収差をより良好に補正することができる。
　また、本発明の撮像装置によれば、上記本発明の高性能の撮像レンズを備えるようにしたので、装置全体としての小型化および高倍率化を図ることができるとともに、より画質の高い撮影画像を得ることができる。
本発明の実施例１にかかるズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例２にかかるズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例３にかかるズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例４にかかるズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例５にかかるズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例６にかかるズームレンズのレンズ構成を示す断面図 図７（Ａ）～図７（Ｏ）は本発明の実施例１にかかる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にかかる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にかかる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にかかる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にかかるズームレンズの各収差図 図１２（Ａ）～図１２（Ｏ）は本発明の実施例６にかかる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正面側斜視図 本発明の実施形態にかかる撮像装置の背面側斜視図
　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、本発明の一実施の形態にかかるズームレンズの構成を示す断面図であり、後述の実施例１のズームレンズに対応している。また、図２～図６はそれぞれ、後述の実施例２～実施例６のズームレンズの構成を示す断面図である。図１～図６に示すズームレンズの基本的な構成は同様であり、図示方法も同様であるため、以下では主に図１に示すズームレンズを例にとり説明する。
　ここでは、図１の左側を物体側、右側を像側としている。そして、図１では、上段に広角端における無限遠合焦時のレンズ配置を示し、中段に中間位置における無限遠合焦時のレンズ配置を示し、下段に望遠端における無限遠合焦時のレンズ配置を示し、変倍時の各レンズ群の概略的な移動軌跡を上段と中断の間、および、中断と下段の間に実線の曲線で示している。
　図１に示すズームレンズは、光軸Ｚに沿って、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、正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とを備え、広角端から望遠端への変倍において、各レンズ群の間隔が変化するように構成されている。すなわち、本ズームレンズは、広角端から望遠端への変倍において、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と第４レンズ群Ｇ４の間隔が変化する。また、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間に開口絞りＳｔが配置されている。
　例えば図１に示す例のズームレンズでは、広角端から望遠端への変倍時に、図に矢印で示した軌跡を描くように移動する。詳細には、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔が減少し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間隔が増大するように、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４の４つの群がそれぞれ光軸方向に移動する。また、変倍時に第４レンズ群と結像面１００の間隔も変化する。なお、図１に示す例のズームレンズでは、開口絞りＳｔは変倍時には第３レンズ群Ｇ３と一体的に移動するように構成されている。
　また、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。
　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、最も像側のレンズと結像面（撮像面）１００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等を配置することが好ましく、図１には、第４レンズ群Ｇ４の像側に、これらを想定した平行平板状の光学部材ＰＰが配置された例を示している。
　なお、図１に示す例では、例えばこのズームレンズを撮像装置に適用する際には、この結像面１００に撮像素子の撮像面が位置するように配置される。
　図１に示すズームレンズの各レンズ群の構成を以下に詳細に説明する。
　第１レンズ群Ｇ１は、全体として正の屈折力を有している。ここでは、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に負レンズＬ１１と正レンズＬ１２の接合レンズから構成されている。
　第２レンズ群Ｇ２は、全体として負の屈折力を有している。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に負レンズＬ２１、両凹レンズＬ２２、正レンズＬ２３から構成することが好ましい。また、第２レンズ群Ｇ２においては、両凹レンズＬ２２の少なくとも１面を非球面レンズとすることが好ましい。ここでは、両凹レンズＬ２２の両面が非球面とされている。
　第３レンズ群Ｇ３は、全体として正の屈折力を有している。第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に正レンズＬ３１、正レンズＬ３２および負レンズＬ３３の接合レンズ、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３４、両凸形状の正レンズＬ３５から構成されている。
　また、図１に示す例のように、第３レンズ群Ｇ３の像側から１番目と２番目のレンズである、負レンズ３４と両凸レンズＬ３５について、すなわち、第３レンズ群Ｇ３の最も像側寄りに位置する２枚のレンズについて、この２枚のレンズの４つの面のうち合計３面を凸面とすることが好ましい。
　また、図１に示す例のように、負メニスカスレンズＬ３４の像側の面を光軸から離れるに従って正の屈折力が弱くなるような非球面とすることが好ましい。
　また、負メニスカスレンズＬ３４の物体側の面をさらに非球面としてもよく、最も物体側の正レンズＬ３１についても、１面または両面を非球面レンズとしてもよい。ここでは、正レンズＬ３１の物体側面を非球面としている。
　さらに、上記第３レンズ群Ｇ３を光軸と直交方向に移動させることにより、ズームレンズが振動したときの像の変位を補正することが好ましい。
　第４レンズ群Ｇ４は、全体として正の屈折力を有している。ここでは、第４レンズ群Ｇ４は、正レンズＬ４１からなる１枚のレンズにより構成されている。
　また、このズームレンズは、下記条件式（１）を満たすように構成されている。
　　－０．７５＜（Ｒ６＋Ｒ７）／（Ｒ６－Ｒ７）＜０．５０　…（１）
ただし、
　Ｒ６：第２レンズ群の両凹レンズの物体側の面の近軸曲率半径
　Ｒ７：第２レンズ群の両凹レンズの像側の面の近軸曲率半径
　さらにこのズームレンズは、下記条件式（２）～（６）を満たすことが好ましい。なお、好ましい態様としては、条件式（２）～（６）のいずれか一つを満たすものでもよく、あるいは任意の組合せを満たすものでもよい。
　　０．００５＜Ｄ７／ｆｗ＜０．１５０　…（２）
　　１．９＜ｆ３／ｆｗ＜２．６　…（３）
　　６．６＜ｆ１／ｆｗ＜８．５　…（４）
　　５．５＜ｆｗ・ｔａｎω＜７．０　…　（５）
　　３６＜ω＜４４　…　（６）
ただし、
　Ｄ７：第２レンズ群の前記両凹レンズの像側の面Ｒ７と前記正レンズの物体側の面Ｒ８との光軸上の面間隔
　ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
　ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
　ｆｗ：レンズ系全体の広角端での焦点距離
　ω：半画角
　なお、本ズームレンズにおいて、最も物体側に配置される材料としては、具体的にはガラスを用いることが好ましく、あるいは透明なセラミックスを用いてもよい。
　非球面形状が形成されるレンズの材料としては、ガラスを使用してもよいし、プラスチックを用いることも可能である。プラスチックを用いる場合には、軽量化および低コスト化を図ることが可能となる。
　また、本ズームレンズには、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膜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ＰＰを配置した例を示したが、ローパスフィルタや特定の波長域をカットするような各種フィルタ等を配置する代わりに、各レンズの間にこれらの各種フィルタを配置してもよく、あるいは、いずれかのレンズのレンズ面に、各種フィルタと同様の作用を有するコートを施してもよい。
　また、開口絞りは、第２レンズ群の最も像側の面と第３レンズ群の最も像側の面の間であれば、いかなる位置に配置してもよく、その移動の有無も上記例に限定されない。例えば開口絞りは変倍時に固定されていてもよく、あるいは、レンズ群とは個別に移動するものでもよい。
　以上のように構成されたズームレンズの作用および効果を説明する。
　以上、図１に示すズームレンズは、物体側から順に、正、負、正、正の第１乃至第４レンズ群と、第２レンズ群の最も像側の面と第３レンズ群の最も像側の面の間に位置する絞りを備え、広角端から望遠端への変倍において、各レンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、第２レンズ群Ｇ２を、物体側から順に負レンズ、両凹レンズ、正レンズから構成するとともに第３レンズ群を、物体側から順に、正レンズ、正レンズおよび負レンズからなる接合レンズ、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、両凸レンズから構成することで、小型かつ高倍率であるとともに、小さなＦｎｏ．と高画質を実現する高い光学性能を実現することができる。特に、この構成により、開口絞りＳｔの近傍に位置するレンズ群である第３レンズ群Ｇ３の変倍時の移動量を従来よりも小さくすることができる。言い換えると、開口絞りＳｔの像側の隣に位置するレンズ群の結像面からの移動量を小さくすることができるため、望遠端においても広角端においても小さなＦｎｏ．を実現できる。これに対し、例えば、特許文献１の実施例１においては、望遠端および広角端におけるＦｎｏ．が大きく、特許文献２は、望遠端でのＦｎｏ．が大きいものとなっている。
　さらに上記構成によれば、各レンズ群のパワーを最適化することができるため、ズームレンズの全長の短縮化を図りつつ、例えば２／３インチ型など、従来より大きいイメージサイズにも対応可能なズームレンズを実現することができる。これにより、デジタルカメラ等の高画質化のために、より大きいサイズのイメージセンサを適用したいという開発上の要求に応えることができる。これに対し、例えば、特許文献３に記載されたズームレンズでは、イメージサイズに対してズームレンズの全長が相対的に長すぎるため、ズームレンズの全長をコンパクトに維持したまま、２／３インチ型などの大きいイメージセンサに対応するイメージサイズを実現することはできない。
　また、特許文献２においては、広角端における画角が小さくなっているが、上記構成のズームレンズによれば広角端における画角も維持しつつ、上記効果を奏することができる。
　さらに、第１レンズ群Ｇ１を２枚のレンズで構成しているため、第１レンズ群Ｇ１の厚み（光軸方向の長さ）を小さくすることができ、小型化を図ることができる。また、負レンズＬ１１と正レンズＬ１２を接合レンズとすることで、負レンズＬ１１と正レンズＬ１２の空気間隔を０にすることができ、第１レンズ群Ｇ１の厚みの縮小に寄与できる。さらに、第１レンズ群Ｇ１のレンズ枚数を抑えることで、低コスト化を図ることもできる。
　また、第２レンズ群Ｇ２は物体側から２番目の両凹レンズＬ２２を備えているため、第２レンズ群Ｇ２に十分に負の屈折力を確保しながら変倍時の収差変動を好適に抑制することができ、かつ、第２レンズ群Ｇ２内部で発生する諸収差を効果的に抑えることができる。
　また、第２レンズ群Ｇ２が全て単レンズにより構成されているため、接合レンズを含むように構成した場合に比べて、空気接触面が多くなり、広角化の際の収差補正に有利となる。
　第３レンズ群Ｇ３に物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３４を備えたことにより、ズームレンズの全長を短く保ちながら、周辺画角における諸収差のバランスを取ることができる。また、第３レンズ群Ｇ３の最も像側寄りに位置する２枚のレンズについて、この２枚レンズの４つの面のうち合計３面を凸面とすることにより、球面収差や非点収差を良好に補正しつつ、特許文献１または特許文献２に記載されたものよりもズームレンズの小型化を図ることができる。
　負メニスカスレンズＬ３４の像側の面を光軸から離れるに従って正の屈折力が弱くなるような非球面とすることにより、Ｆｎｏ．が小さくなるにつれて球面収差が増大しやすくなるところ、球面収差を良好に補正することができる。
　また、第３レンズ群の正レンズＬ３２および負レンズＬ３３を接合レンズとすることにより、第３レンズ群Ｇ３の光軸方向の長さ（厚み）の縮小に寄与できるとともに色収差およびその他の諸収差を良好に補正することができる。
　第３レンズ群Ｇ３を光軸と直交方向に移動させることにより、ズームレンズが振動したときの像の変位を補正する場合には、第３レンズ群Ｇ３全体を移動させることで、図１のようにＦｎｏ．の小さいズームレンズにおいてもズームレンズが振動したときの諸収差をより良好に補正することができる。これに対し、第３レンズ群Ｇ３の一部、例えば特許文献２のように第３レンズ群のうち例えば１枚のレンズのみを直交方向に移動させた場合には、図１のようにＦｎｏ．の小さいズームレンズの諸収差をズームレンズの振動時に十分に補正できない。
　第４レンズ群Ｇ４を１枚構成とした場合には、ズームレンズ全体の全長の短縮化に寄与でき、好ましい。また、軽量に構成できるため、第４レンズ群Ｇ４でフォーカシングを行う場合には、迅速なフォーカシングが容易となる。
　条件式（１）は、第２レンズ群Ｇ２に含まれる両凹レンズＬ２２の像側および物体側の近軸曲率半径Ｒ６、Ｒ７の好適な範囲を規定するものである。条件式（１）の下限を下まわると、収差のバランスを保ったまま両凹レンズＬ２２の負の屈折力を維持することが困難となり好ましくない。例えば、条件式（１）の下限を下まわった場合、両凹レンズＬ２２の負の屈折力を維持するために変倍時の第２群の移動量を増加させることが考えられるが、第２群の移動量の増加に対応するためにズームレンズ全体の全長の増加を招きやすくなってしまう。また、条件式（１）の上限を上まわると、変倍時の収差変動が増大するとともに第２レンズ群Ｇ２による諸収差が増大してしまう。このため、条件式（１）を満たすようにすることで、レンズ全長および両凹レンズの負の屈折力を適切に維持し、第２レンズ群Ｇ２によって発生する諸収差を抑制することができる。
　全長を短縮化しつつ、より良好な光学性能を得るために、条件式（１）の数値範囲は、
　　－０．６０＜（Ｒ６＋Ｒ７）／（Ｒ６－Ｒ７）＜０．３０　…（１－１）
であることが好ましい。
　条件式（２）は、第２レンズ群Ｇ２の両凹レンズＬ２２の像側の面Ｒ７と正レンズＬ２３の物体側の面Ｒ８との光軸上の面間隔Ｄ７および焦点距離ｆｗの比の好ましい範囲を規定するものである。条件式（２）の下限を下まわると、第２群の両凹レンズＬ２２と正レンズＬ２３との光軸上の間隔Ｄ７が軸上収差に及ぼす影響が過大になり、製造誤差などによるＤ７の変動に応じてレンズの光学性能が変動しやすくなるため品質管理上好ましくない。また、条件式（２）の上限を上まわると、第２レンズ群Ｇ２の大型化を招くこととなり好ましくない。例えば、第２レンズ群Ｇ２を大型化した場合には、第２レンズ群Ｇ２を通過する軸上光束が大きくなり、この結果、第２レンズ群Ｇ２に続く第３および第４レンズ群Ｇ３、Ｇ４を通過する軸上光束も大きくなるため、球面収差が発生しやすくなってしまう。このため、条件式（２）を満たす場合には、第２群の両凹レンズＬ２２と正レンズＬ２３との光軸上の間隔Ｄ７が軸上収差に及ぼす影響が過大になることを抑制することができるとともに球面収差の発生を抑制しつつ第２レンズ群Ｇ２の小型化を図ることができる。上記の観点から、条件式（２）の数値範囲は、
　　０．０４＜Ｄ７／ｆｗ＜０．０９　…（２－１）
であることがさらに好ましい。
　条件式（３）は、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離およびズームレンズ全体の広角端における焦点距離の比の好ましい範囲を規定するものである。条件式（３）の下限を下まわると、ズームレンズの全長の短縮化および小さなＦｎｏ．の実現のためには有利であるが、球面収差が増大しやすくなる。また、条件式（３）の上限を上まわると、第３レンズ群Ｇ３のパワーが弱くなるため、ズームレンズの全長を短く保ちつつＦｎｏ．を小さくすることが困難となる。このため、条件式（３）を満たすように第３レンズ群Ｇ３およびその他のレンズ群を構成することで、球面収差およびズームレンズの全長の増大を抑制しつつ、ズームレンズのＦｎｏ．を小さくすることができる。全長を短縮化しつつ、より良好な光学性能を得るために、条件式（３）の数値範囲は、
　　２．１＜ｆ３／ｆｗ＜２．３　…（３－１）
であることが好ましい。
　条件式（４）は、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離およびズームレンズ全体の広角端における焦点距離の比の好ましい範囲を規定するものである。条件式（４）の下限を下まわると、第１レンズ群Ｇ１のパワーが強くなるため、歪曲収差や望遠端での軸上収差が増大しやすくなる。このような歪曲収差や軸上収差が増大した場合、さらなるレンズの追加または球面レンズの非球面レンズへの変更などの対応が必要になるため好ましくない。また、条件式（４）の上限を上まわると、第１レンズ群Ｇ１のパワーが弱くなるため、変倍時に第１レンズ群Ｇ１の移動量を大きくする必要が生じ、望遠端でのズームレンズの全長を短く保つことが困難となる。このため、条件式（４）を満たすように第１レンズ群Ｇ１およびその他のレンズ群を構成することで、歪曲収差や望遠端での軸上収差の増大を抑制することができ、かつ、ズームレンズの全長をコンパクトに維持できる。全長を短縮化しつつ、より良好な光学性能を得るために、条件式（４）の数値範囲は、
　　７．３＜ｆ１／ｆｗ＜７．８　…（４－１）
であることが好ましい。
　条件式（５）は、半画角と広角端における全系の焦点距離の積の範囲を規定するものである。条件式（５）の下限を下まわると、イメージサイズに対するズームレンズの全長が相対的に大きいものとなるため、大きなイメージサイズに対応することが困難である。また、条件式（５）の上限を上まわると、レンズ径が増大しやすくなる。このため、条件式（５）を満たすことにより、レンズ径およびズームレンズの全長をコンパクトに維持しつつも大きなイメージサイズに対応することができるズームレンズを実現することができる。
　条件式（６）は、半画角の好ましい範囲を規定するものである。条件式（６）の下限を下まわると、広角域まで撮影することが困難である。また、条件式（６）の上限を上回ると、歪曲収差の増大を招き、さらに、レンズ径を大きくする必要があるため、小型化が困難となる。このため、条件式（６）を満たすことにより、歪曲収差の補正が容易であり、かつ、小型かつ広角であるズームレンズを実現することができる。
　以上説明したように、本実施形態のズームレンズによれば、４群構成のズームレンズのレンズ構成の最適化を図り、適切な条件式を適宜満足することで、小型かつ高倍率であるとともに、小さなＦｎｏ．と高画質を実現する高い光学性能を保持することができる。また、本実施の形態に係るズームレンズを搭載した撮像装置によれば、高変倍比の良好な撮像性能を維持しつつ、装置全体としての小型化を図ることができる。
　次に、本発明のズームレンズの数値実施例について説明する。実施例１～６のズームレンズのレンズ断面図はそれぞれ図１～図６に示したものである。
　後掲の表１乃至表３は、図１に示した撮像レンズの構成に対応する具体的なレンズデータを示している。具体的には、実施例１にかかるズームレンズのレンズデータを表１に、非球面データを表２に、変倍データおよび諸元データを表３に示す。同様に、実施例２～６にかかるズームレンズのレンズデータ、非球面データ、変倍データを表４～表１８に示す。以下では、表中の記号の意味について、実施例１を例にとり説明するが、実施例２～６のもの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、Ｓｉは最も物体側の構成要素の面を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はｉ番目の面の曲率半径を示し、Ｄｉはｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ上の面間隔を示している。なお、面間隔の最下欄は表中の最終面と結像面との面間隔を示している。また、表１のレンズデータにおいて、Ｎｄｊは最も物体側のレンズを１番目として像側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１、２、３、…）の光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄｊはｊ番目の光学要素のｄ線に対するアッベ数を示している。なお、レンズデータには、開口絞りＳｔおよび光学部材ＰＰも含めて示している。開口絞りＳｔに相当する面の曲率半径の欄には（開口絞り）と記載している。レンズデータの曲率半径は物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負としている。
　表１のレンズデータにおいて、変倍時に間隔が変化する、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と開口絞りＳｔの間隔、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間隔、第４レンズ群Ｇ４と光学部材ＰＰの間隔、光学部材ＰＰの間隔と結像面との間隔に相当する面間隔の欄にはそれぞれ、ＤＤ３（可変）、ＤＤ９（可変）、ＤＤ１９（可変）、ＤＤ２１（可変）、ＤＤ２３（可変）と記載している。
　表１のレンズデータでは、非球面の面番号に＊印を付しており、非球面の曲率半径として近軸の曲率半径の数値を示している。表２の非球面データには、非球面の面番号Ｓｉと、これら非球面に関する非球面係数を示す。非球面係数は、以下の式（６）で表される非球面式における各係数ＫＡ、Ａｍ（ｍ＝３、４、５、…２０）の値である。
　　Ｚｄ＝Ｃ・ｈ２／｛１＋（１－ＫＡ・Ｃ２・ｈ２）１/２｝＋ΣＡｍ・ｈｍ　…　（６）
ただし、
Ｚｄ：非球面深さ（高さｈの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に
　　　下ろした垂線の長さ）
ｈ：高さ（光軸からのレンズ面までの距離）
Ｃ：近軸曲率半径の逆数
ＫＡ、Ａｍ：非球面係数（ｍ＝３、４、５、…２０）
　表３には、変倍データおよび諸元データを示す。表３に示す変倍データには、広角端、中間、望遠端における全系の焦点距離ｆと、各面間隔ＤＤ３、ＤＤ９、ＤＤ１９、ＤＤ２１、ＤＤ２３の値を示す。また、表３に示す諸元データには、広角端、中間および望遠端の各位置におけるズーム倍率（変倍比）、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．および全画角２ωの値を示す。
　表１のＲｉ、Ｄｉ、ｆの単位、表３のｆ、ＤＤ３、ＤＤ９、ＤＤ１９、ＤＤ２１、ＤＤ２３の単位、（Ａ）式のＺｄ、ｈの単位としては、「ｍｍ」を用いることができる。しかし、光学系は比例拡大又は比例縮小しても使用可能なので、単位は「ｍｍ」に限定されることはなく、他の適当な単位を用いることもできる。表１の全画角２ωの単位は度である。
　なお、実施例４乃至６においては、実施例１乃至３の非球面を設けた面に加えてさらに正レンズＬ３１の像側の面も非球面形状としている。
　表１９に、実施例１～６における条件式（１）～（６）に対応する値を示す。表１９からわかるように、実施例１～６は全て条件式（１）～（６）を満足している。
　図７（Ａ）～図７（Ｅ）に実施例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（図中、正弦条件と記載）、非点収差、ディストーション（歪曲収差）、倍率収差（倍率色収差）の各収差図を示し、図７（Ｆ）～図７（Ｊ）に実施例１のズームレンズの変倍の中間領域における、球面収差、正弦条件違反量（図中、正弦条件と記載）、非点収差、ディストーション（歪曲収差）、倍率収差の各収差図を示し、図７（Ｋ）～図７（Ｏ）に実施例１のズームレンズの望遠端における、球面収差、正弦条件違反量（図中、正弦条件と記載）、非点収差、ディストーション（歪曲収差）、倍率収差の各収差図を示す。
　球面収差、正弦条件違反量（図中、正弦条件と記載）、非点収差、ディストーション（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。球面収差図および倍率収差図にはｄ線、Ｃ線(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、一点鎖線、二点鎖線、灰色線で示す。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破線で示す。球面収差図および正弦条件違反量のＦｎｏ．はＦナンバー、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、望遠端における各収差を図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、望遠端における各収差を図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、望遠端における各収差を図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、望遠端における各収差を図１１（Ａ）～図１１（Ｏ）に示し、実施例６のズームレンズの広角端、中間、望遠端における各収差を図１２（Ａ）～図１２（Ｏ）に示す。
　以上のデータから、実施例１～６のズームレンズは、小型かつ約３．８倍の高倍率を有し、小さなＦｎｏ．と高画質を実現する高い光学性能を有することがわかる。
　次に、本発明の撮像装置の実施形態について説明する。図１３Ａ、図１３Ｂはそれぞれ、本発明の撮像装置の一実施形態であるデジタルカメラ１０の正面側斜視図、背面側斜視図である。
　図１３Ａに示すように、デジタルカメラ１０は、カメラボディ１１の正面に、本発明の実施形態にかかるズームレンズ１２と、ファインダの対物窓１３ａと、被写体に閃光を発光するための閃光発光装置１４とが設けられている。また、カメラボディ１１の上面にはシャッタボタン１５が設けられ、カメラボディ１１の内部にはズームレンズ１２によって結像された被写体の像を撮像するＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子１６が設けられている。
　また、図１３Ｂに示すように、カメラボディ１１の背面には、画像や各種設定画面を表示するＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ）１７と、ファインダの観察窓１３ｂと、ズームレンズ１２の変倍を行うためのズームレバー１８と、各種設定を行うための操作ボタン１９とが設けられている。なお、本デジタルカメラ１０では、正面側のファインダの対物窓１３ａを経由して導かれる被写体光が、背面側のファインダの観察窓１３ｂで視認可能な構成になっている。
　ズームレンズ１２は、その光軸方向がカメラボディ１１の厚み方向に一致するように配設されている。上述したように、本実施形態のズームレンズ１２は十分な小型化を図っているため、カメラボディ１１本体にズームレンズ１２を沈胴収納したときの光学系の光軸方向の全長は短くなり、デジタルカメラ１０の厚みを薄く構成することができる。また、本実施形態のズームレンズ１２は広角で高い光学性能を有するものであるから、デジタルカメラ１０は広い画角での撮影が可能であり、良好な画像を得ることができる。
　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。
　また、本発明のズームレンズにおいては、変倍時に移動するレンズ群やその方向は必ずしも上記例に限定されるものではない。
　また、上記実施形態では、撮像装置としてデジタルカメラを例にとり説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ビデオカメラや監視カメラ等の他の撮像装置にも適用可能である。
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Claims (10)

  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、正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、前記第２レンズ群の最も像側の面と前記第３レンズ群の最も像側の面の間に位置する絞りから構成される実質的に４個のレンズ群からなり、広角端から望遠端への変倍において、前記各レンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、
    　第２レンズ群は、物体側から順に負レンズ、両凹レンズ、正レンズからなり、
    　前記第３レンズ群が、物体側から順に、正レンズ、正レンズおよび負レンズからなる接合レンズ、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、両凸レンズからなり、下記条件式（１）を満たすことを特徴とするズームレンズ。
    　　－０．７５＜（Ｒ６＋Ｒ７）／（Ｒ６－Ｒ７）＜０．５０　…（１）
    ただし、
    　Ｒ６：第２レンズ群の前記両凹レンズの物体側の面の近軸曲率半径
    　Ｒ７：第２レンズ群の前記両凹レンズの像側の面の近軸曲率半径
    とする。
  2. 　下記条件式（１－１）を満たすことを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
    　　－０．６０＜（Ｒ６＋Ｒ７）／（Ｒ６－Ｒ７）＜０．３０　…（１－１）
  3. 　下記条件式（２）を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載のズームレンズ。
    　　０．００５＜Ｄ７／ｆｗ＜０．１５０　…（２）
    ただし、
    　Ｄ７：第２レンズ群の前記両凹レンズの像側の面Ｒ７と前記正レンズの物体側の面Ｒ８との光軸上の面間隔
    　ｆｗ：レンズ系全体の広角端での焦点距離
    とする。
  4. 　下記条件式（２－１）を満たすことを特徴とする請求項３記載のズームレンズ。
    　　０．０４＜Ｄ７／ｆｗ＜０．０９　…（２－１）
  5. 　下記条件式（３）を満たす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。
    　　１．９＜ｆ３／ｆｗ＜２．６　…（３）
    ただし、
    　ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離
    とする。
  6. 　下記条件式（３－１）を満たすことを特徴とする請求項５記載のズームレンズ。
    　　２．１＜ｆ３／ｆｗ＜２．３　…（３－１）
  7. 　下記条件式（４）を満たす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。
    　６．６＜ｆ１／ｆｗ＜８．５　…（４）
    ただし、
    　ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
    とする。
  8. 　下記条件式（４－１）を満たすことを特徴とする請求項７記載のズームレンズ。
    　　７．３＜ｆ１／ｆｗ＜７．８　…（４－１）
  9. 　前記第３レンズ群を光軸と直交方向に移動させることにより、前記ズームレンズが振動したときの像の変位を補正することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  10. 　請求項１から９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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