JP2010072052A

JP2010072052A - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置

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Publication number: JP2010072052A
Application number: JP2008236320A
Authority: JP
Inventors: Shinji Yamazaki; 真司山崎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2008-09-16
Filing date: 2008-09-16
Publication date: 2010-04-02
Anticipated expiration: 2028-09-16
Also published as: US7940473B2; US20100067119A1; JP5197262B2

Abstract

【課題】広画角で、全ズーム範囲にわたり高い光学性能で全系が小型のズームレンズを得ること。
【解決手段】物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群を有し、ズーミングに際して、該第２レンズ群および第４レンズ群が移動するズームレンズであって、該第２レンズ群は、光軸方向に連続して独立に配置される３枚以上の負レンズと、１枚以上の正レンズを有し、該第３レンズ群は最も物体側に正レンズを有し、広角端における全系の焦点距離ｆｗ、該第２、第３レンズ群の焦点距離ｆ２、ｆ３、該第３レンズ群の最も物体側の正レンズの焦点距離ｆ３１を各々適切に設定すること。
【選択図】図１

Description

本発明はズームレンズに関し、ビデオカメラ、監視カメラ、デジタルスチルカメラ、放送用カメラ、銀塩写真用カメラ等の撮像装置に用いる撮影レンズとして好適なものである。

固体撮像素子を用いたビデオカメラ、監視用カメラ、デジタルスチルカメラ等の撮像装置に用いる撮影光学系には、広画角・高ズーム比で高い光学性能を有したズームレンズであることが要求されている。

これらの要求を満足するズームレンズとして、物体側より像側へ順に、正、負、正、正の屈折力の第１〜第４レンズ群より成る４群ズームレンズが知られている。

このうち、第２レンズ群を移動させて変倍を行い、第４レンズ群にて変倍に伴う像面変動を補正すると共に、フォーカシングを行う所謂リアフォーカスタイプの４群ズームレンズが知られている（特許文献１〜６）。
特開２００７−１４８３４０号公報特開平１１−２３９６５号公報特開２００２−１８２１０９号公報特開２００２−２８７０２７号公報特開２０００−８９１１６号公報特開２０００−２２７５４８号公報

近年ビデオカメラや監視用カメラ等の撮像装置に使用されるズームレンズには、全系が小型で、広画角化（広角化）かつ高ズーム比（高倍率化）であり、ズーム全域において高い光学性能を有していることが要望されている。

全系の小型化を実現するためには、ズームレンズを構成する各レンズ群の屈折力を強めるのが良い。しかしながら、単に各レンズ群の屈折力を強めると、ズーミングに伴う収差変動が大きくなり、全ズーム範囲にわたり良好な光学性能を得ることが難しくなってくる。

また、ズームレンズにおいてリアフォーカス方式を採用すると、第１レンズ群を移動させてフォーカスを行うズームレンズに比べて第１レンズ群の有効径が小さくなり、レンズ系全体の小型化が容易になる。

さらに小型のレンズ群を移動させて変倍およびフォーカスを行うことになるので、レンズ群の駆動力が小さくて済み迅速なフォーカスが可能となる等の特徴がある。
しかしその反面、フォーカスの際の収差変動が多くなり、無限遠物点から近距離物体に至る物体距離全体にわたり高い光学性能を得るのが困難になってくる。

前述したリアフォーカスタイプの４群ズームレンズにおいて全系の小型化を維持しながら広画角化を図るには変倍用の負の屈折力の第２レンズ群のレンズ構成を適切に配置するのが重要になってくる。

特に第２レンズ群の屈折力や第２レンズ群を構成する負レンズの数、そして負レンズの形状や配置等を適切に設定することが重要になってくる。

第２レンズ群を構成する各レンズのレンズ形状や配置が不適切であると、所定のズーム比を確保しつつ全系の小型化を図るのが困難となり、またズーミングに伴う諸収差の変動が増大し高い光学性能を得るのが難しくなる。

これらの理由から、前述したリアフォーカスタイプの４群ズームレンズにおいて高い光学性能を維持しつつ広画角化と全系の小型化を図るには、ズームタイプ、各レンズ群の屈折力、各レンズ群内のレンズ構成を適切に設定することが重要となる。

特に所定のズーム比を確保しつつ、全系の小型化を実現するためには、第２レンズ群および第３レンズ群の屈折力やレンズ構成等を適切に設定することが重要となる。

本発明は、広画角化で、全ズーム範囲にわたり高い光学性能で、全系が小型のズームレンズ及びそれを有する撮像装置の提供を目的とする。

本発明のズームレンズは、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群を有し、
ズーミングに際して、該第２レンズ群および第４レンズ群が移動するズームレンズであって、
該第２レンズ群は、光軸方向に連続して独立に配置される３枚以上の負レンズと、
１枚以上の正レンズを有し、
該第３レンズ群は最も物体側に正レンズを有し、
広角端における全系の焦点距離をｆｗ、該第２、第３レンズ群の焦点距離を各々ｆ２、ｆ３、該第３レンズ群の最も物体側の正レンズの焦点距離をｆ３１とするとき
０．６５＜ｆ３１／ｆ３＜１．０５
−１．８０＜ｆ２／ｆｗ＜ −１．３５
３．５０＜ｆ３／ｆｗ＜５．６０
なる条件式を満足することを特徴としている。

本発明によれば、広画角で、全ズーム範囲にわたり高い光学性能で全系が小型のズームレンズが得られる。

以下、本発明のズームレンズ及びそれを有する撮像装置の実施例について説明する。

本発明のズームレンズは、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の第４レンズ群を有している。

ズーミングに際して、第２レンズ群および第４レンズ群が移動する。フォーカスに際しては第４レンズ群が移動する。

第１レンズ群の物体側又は第４レンズ群の像側の少なくとも一方にコンバーターレンズ等の屈折力のあるレンズ群が配置される場合もある。

図１は本発明の実施例１のズームレンズの広角端（短焦点距離端）におけるレンズ断面図である。図２、図３、図４はそれぞれ実施例１のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端（長焦点距離端）における収差図である。

図５は本発明の実施例２のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図６、図７、図８はそれぞれ実施例２のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。

図９は本発明の実施例３のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図１０、図１１、図１２はそれぞれ実施例３のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。

図１３は本発明の実施例４のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図１４、図１５、図１６はそれぞれ実施例４のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。

図１７は本発明のズームレンズを備えるデジタルカメラ（撮像装置）の要部概略図である。

図１８は本発明のズームレンズを備えるビデオカメラ（撮像装置）の要部概略図である。

各実施例のズームレンズはビデオカメラやデジタルカメラ等の撮像装置に用いられる撮影レンズ系である。レンズ断面図において、左方が被写体側（物体側）（前方）で、右方が像側（後方）である。

各実施例のズームレンズをプロジェクター等の投射レンズとして用いても良く、このときは、左方がスクリーン、右方が被投射画像となる。

レンズ断面図において、ｉは物体側からのレンズ群の順番を示し、Ｌｉは第ｉレンズ群である。

実施例１〜４のレンズ断面図において、Ｌ１は正の屈折力（光学的パワー＝焦点距離の逆数）の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は正の屈折力の第３レンズ群、Ｌ４は正または負の屈折力の第４レンズ群である。

各レンズ群中においてＧｉｊは第ｉレンズ群Ｌｉの第ｊ番目の第ｉｊレンズである。

各実施例のレンズ断面図において、ＳＰは開口絞りであり、第３レンズ群Ｌ３の物体側に位置している。

Ｇは光学フィルター、フェースプレート等に相当する光学ブロックである。ＩＰは像面であり、ビデオカメラやデジタルカメラの撮影光学系として使用する際にはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面が、銀塩フィルム用カメラの撮像光学系として使用する際にはフィルム面に相当する。

収差図において、ｄ、ｇは各々ｄ線及びｇ線、ΔＭ、ΔＳはメリディオナル像面、サジタル像面を表している。ＦはＦナンバー、ωは半画角である。非点収差、歪曲の収差図では２ωとして示しているが、光軸からの画角はωとなる。

尚、以下の各実施例において広角端と望遠端は変倍用レンズ群（第２レンズ群Ｌ２）が機構上光軸上移動可能な範囲の両端に位置したときのズーム位置をいう。

実施例１〜４は物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４より構成される４群ズームレンズである。

そして広角端から望遠端のズーム位置へズーミングに際して矢印の如く第２レンズ群Ｌ２を像側へ移動させて変倍を行っている。そして、変倍に伴う像面変動を第４レンズ群Ｌ４を物体側に凸状の軌跡の一部を有しつつ移動させて補正している。

また、第４レンズ群Ｌ４を光軸上移動させてフォーカシングを行うリアフォーカス式を採用している。第４レンズ群Ｌ４の実線の曲線４ａと点線の曲線４ｂは各々無限遠物体と近距離物体にフォーカスしているときの広角端から望遠端のズーム位置へのズーミングの際の像面変動を補正するための移動軌跡である。

実施例１〜４において、例えば望遠端のズーム位置において無限遠物体から近距離物体へフォーカスを行う場合には、矢印Ｆに示すように第４レンズ群Ｌ４を前方に繰り出すことで行っている。

尚、実施例１〜４において第１レンズ群Ｌ１と第３レンズ群Ｌ３と開口絞りＳＰはズーミング及びフォーカスのためには不動である。但し収差補正上、必要に応じてこれらを移動させても良い。

各実施例において、第２レンズ群Ｌ２は、光軸方向に連続して独立に配置される３枚以上の負レンズと、１枚以上の正レンズを有している。

第３レンズ群Ｌ３は最も物体側に第３１正レンズＧ３１を有している。

広角端における全系の焦点距離をｆｗ、第２、第３レンズ群Ｌ２、Ｌ３の焦点距離を各々ｆ２、ｆ３、第３レンズ群Ｌ３の最も物体側の第３１正レンズＧ３１の焦点距離をｆ３１とする。このとき
０．６５＜ｆ３１／ｆ３＜１．０５・・・（１）
−１．８０＜ｆ２／ｆｗ＜ −１．３５・・・（２）
３．５０＜ｆ３／ｆｗ＜５．６０・・・（３）
なる条件式を満足している。

条件式（１）〜（３）は広画角で、ズーム全域において良好な光学性能を得るためのものである。

条件式（１）は、第３レンズ群Ｌ３全体の焦点距離すなわち屈折力に対し第３レンズ群Ｌ３の最も物体側の第３１正レンズＧ３１の屈折力を適切に設定するためのものである。

条件式（１）の上限値を超えて、第３レンズ群Ｌ３の最も物体側の第３１正レンズＧ３１の焦点距離が大きく（屈折力が小さく）なると、諸収差の補正が不十分となってしまう。またレンズ全長が増大し、全系が大型化してくるので好ましくない。

条件式（１）の下限値を超えて、第３レンズ群Ｌ３の最も物体側の第３１正レンズＧ３１の焦点距離が小さく（屈折力が大きく）なると、球面収差をはじめとする諸収差の発生が大きくなってくるので好ましくない。さらにはズーム全域における諸収差の変動を抑えることが困難になってくる。

条件式（２）は、広角端における全系の屈折力に対し第２レンズ群Ｌ２の屈折力を適切に設定するためのものである。

条件式（２）の上限値を超えて、第２レンズ群Ｌ２の屈折力が大きくなるとレンズ系の小型化には有利となるが、ペッツバール和が負の方向に大きくなってしまい、像面の平坦性が崩れてくるので好ましくない。

条件式（２）の下限値を超えて、第２レンズ群Ｌ２の屈折力が小さくなると所望のズーム比を得るために第２レンズ群Ｌ２の移動量が大きくなり、レンズ全長および前玉径が増大してくるので好ましくない。

条件式（３）は、広角端における全系の屈折力に対し第３レンズ群Ｌ３の屈折力を適切に設定するためのものである。

条件式（３）の上限値を超えて第３レンズ群Ｌ３の屈折力が小さくなると、第３レンズ群Ｌ３の屈折力の負荷が軽くなり収差補正上は好ましくなる。しかしながらレンズ全長（第１レンズ面から像面までの長さ）を抑えるために第４レンズ群Ｌ４のパワーを大きくする必要がある。そうするとズーム全域の収差変動を抑えることが困難になってくる。

条件式（３）の下限値を超えて第３レンズ群Ｌ３の屈折力が大きくなると、正の屈折力の負担が大きくなり良好な光学性能を得るのが難しくなる。特に広角端において球面収差が悪化し、ズーム全域における収差補正のバランスを良好に維持することが困難になってくる。

尚、各実施例において更に好ましくは条件式（１）、（２）、（３）の数値範囲を以下の如く設定するのが良い。

０．７５＜ｆ３１／ｆ３＜１．００・・・（１ａ）
−１．６０＜ｆ２／ｆｗ＜ −１．４０・・・（２ａ）
３．９＜ｆ３／ｆｗ＜５．０・・・（３ａ）
さらに、好ましくは条件式（１ａ）の数値範囲を以下の如く設定するのが良い。

０．７８５＜ｆ３１／ｆ３＜０．９５０・・・（１ｂ）
各実施例では、以上のような構成とすることにより、半画角で約３０°となる広画角化を実現し、ズーム全域で諸収差が良好に補正されたズームレンズを得ている。

更に、広角端におけるＦナンバーが１．６程度と大口径比のリアフォーカスタイプのズームレンズを実現している。

本発明の初期の目的とするズームレンズは、以上のような構成を満足することにより実現されるが、高ズーム比を維持しつつ更に光学性能を良好に維持するためには、以下の条件のうち少なくとも１つを満足することが望ましい。

第２レンズ群Ｌ２の広角端と望遠端における結像倍率をそれぞれβ２ｗ、β２ｔとする。

第３レンズ群Ｌ３の最も物体側の第３１正レンズＧ３１は、物体側の面が凸でメニスカス形状であり、第３１正レンズＧ３１の物体側の面の曲率半径をＲ３１、第３１正レンズＧ３１の厚さ（光軸上）をＤ３１とする。

第２レンズ群Ｌ２に含まれる少なくとも１つの正レンズの材料のアッベ数をν２ｐ、屈折率をＮ２ｐとする。

このとき
１８．０＜ β２ｔ／β２ｗ＜４０．０・・・（４）
２．８＜Ｒ３１／Ｄ３１＜５．０・・・（５）
ν２ｐ＜２４．０・・・（６）
１．８２＜Ｎ２ｐ・・・（７）
なる条件式のうち１以上を満足するのが良い。

条件式（４）は、第２レンズ群Ｌ２の広角端から望遠端へのズーミングに際しての結像倍率の変動範囲を規定するためのものである。条件式（４）の上限値を超えると、高ズーム比化には有利だが諸収差の補正が困難となってくる。また、条件式（４）の下限値を超えると所望のズーム比（倍率）を確保することが困難となってくる。

更に好ましくは条件式（４）の数値範囲は、以下の如く設定するのが良い。

２０．０＜ β２ｔ/β２ｗ＜２８．０・・・（４ａ）
条件式（５）は、ズーム全域で諸収差を良好に補正するための第３１正レンズＧ３１のレンズ形状を規定している。

条件式（５）の上限値を超えると、第３１正レンズＧ３１の屈折力が弱まり、球面収差の補正が不十分となり好ましくない。条件式（５）の下限値を超えると、ズーム全域における球面収差のバランスがとれず好ましくない。

更に好ましくは条件式（５）の数値範囲は、以下の如く設定するのが良い。

３．０＜Ｒ３１/Ｄ３１＜４．２・・・（５ａ）
条件式（６）、（７）は、変倍作用を担う第２レンズ群Ｌ２中の少なくとも１つの正レンズの材料の特性を規定したものである。条件式（６）の上限値を超えると、広角端から望遠端に至るズーム全域における倍率色収差の変動を抑えることが困難となる。

条件式（７）の下限値を超えると、第２レンズ群Ｌ２の主点位置が像側へ移動し前玉径が増大し、全系の小型化が困難になる。

更に好ましくは条件式（６）、（７）の数値範囲は、以下の如く設定するのが良い。

ν２ｐ＜２０．０・・・（６ａ）
１．９０＜Ｎ２ｐ・・・（７ａ）
一般に広画角のズームレンズを実現するためには物体側に位置する負レンズ（もしくは負レンズ群）のパワー（屈折力）増大させることが必要である。このとき、正・負・正・正の屈折力のレンズ群より成る４群ズームレンズにおいて、広画角化を図りつつ、レンズ有効径の増大を抑えて小型化を図るには第２レンズ群Ｌ２の負の屈折力を増大させるレンズ構成が有利となる。

そのため、各実施例では第２レンズ群Ｌ２のレンズ構成を、物体側から像側へ順に負レンズを３枚以上配置するレンズ構成としている。これにより広画角化を実現させている。

このとき第２レンズ群Ｌ２を負レンズのみのレンズ構成とすると諸収差の変動が大きくなるので、１以上の正レンズを追加して、第２レンズ群Ｌ２全体のパワーのバランスをとったレンズ構成としている。

また、第２レンズ群Ｌ２において物体側から像側へ順に３以上の負レンズを連続的に配置することにより、広画角化を実現しつつ第２レンズ群Ｌ２自体の大きさを極力抑えて、全系の小型化を容易にしている。

特に第２レンズ群Ｌ２は物体側から像側へ順に、物体側の面が凸でメニスカス形状の２つの負レンズ、両レンズ面が凹形状の負レンズ、物体側の面が凸形状の正レンズより構成している。

これによって前述した効果を得ている。

また第３レンズ群Ｌ３は、物体側から像側へ順に、非球面を有する第３１正レンズＧ３１、第３２負レンズＧ３２、非球面を有する第３３正レンズＧ３３から構成している。

第３レンズ群Ｌ３をこのように構成することによって、広角端において、球面収差と軸上色収差の補正を行い、かつ広角端から望遠端までのズーム全域において像面湾曲を良好に補正している。

さらに第３レンズ群Ｌ３内において連続しない正レンズの一面を非球面形状とすることにより、球面収差やコマ収差をより効果的に補正している。

ここで、連続した正レンズの配置とし、双方の間隔を十分に大きくすれば収差補正に関しては同様の効果が得られるがレンズ全長が増大してくるので好ましくない。

また第３レンズ群Ｌ３は、最も物体側に第３１正レンズＧ３１を配置して第２レンズ群Ｌ２で発生したおもに球面収差を補正している。

また、第３１正レンズＧ３１の最も物体側の面を凸形状とすることにより、Ｆナンバーを決定する開口絞りＳＰに近い位置での補正を容易とし、適切なパワーを持たせることにより良好な光学性能を得ている。

特に軸上光線における光束が支配的なことから球面収差等を良好に補正することが容易となる。さらに、最も物体側の面が凸で非球面形状とすることにより、さらに収差補正を効果的に行っている。

第１レンズ群Ｌ１は物体側の面が凸でメニスカス形状の第１１負レンズＧ１１と第１２正レンズＧ１２とを接合した接合レンズ、物体側の面が凸でメニスカス形状の第１３正レンズＧ１３より構成している。

これにより、色収差及び球面収差を良好に補正している。

第４レンズ群Ｌ４は、両凸形状の正レンズと負レンズとを接合した接合レンズにより構成している。

これにより第４レンズ群Ｌ４でフォーカスするときの収差の変動を少なくしている。

次に各実施例のレンズ構成について説明する。以下、レンズ構成は特に断りがない限り、物体側から像側へ順に配置されている順に説明する。

［実施例１（図１）］
第１レンズ群Ｌ１は、物体側の面が凸でメニスカス形状の第１１負レンズＧ１１、両凸形状の第１２正レンズＧ１２、物体側の面が凸でメニスカス形状の第１３正レンズＧ１３より成っている。

これにより、第１１負レンズＧ１１で発生する諸収差を第１２正レンズＧ１２、および第１３正レンズＧ１３で補正している。

第２レンズ群Ｌ２は、物体側の面が凸でメニスカス形状の第２１負レンズＧ２１、物体側の面が凸でメニスカス形状の第２２負レンズＧ２２、両凹形状の第２３負レンズＧ２３、物体側の面が凸でメニスカス形状の第２４正レンズＧ２４により成っている。

第３レンズ群Ｌ３は物体側の面が凸でメニスカス形状の第３１正レンズＧ３１、物体側の面が凸でメニスカス形状の第３２負レンズＧ３２、両凸形状の第３３正レンズＧ３３により成っている。

このとき第３１正レンズＧ３１の物体側のレンズ面、および第３３正レンズＧ３３の物体側のレンズ面は非球面形状であり、これにより広角端における球面収差をはじめズーム全域における諸収差を効果的に補正している。

また、第３１正レンズＧ３１と第３３正レンズＧ３３の各レンズ面のうち少なくとも１つのレンズ面を非球面形状としている。これにより良好に諸収差を補正しつつも、第２レンズ群Ｌ２からの発散光束径をあまり広げることなく（第４レンズ群Ｌ４が大型化しないように）射出している。

第４レンズ群Ｌ４は、両凸形状の第４１正レンズＧ４１と像面側の面が凸でメニスカス形状の第４２負レンズＧ４２を接合した接合レンズにより成っている。

また、第４レンズ群Ｌ４に接合レンズを設けることによりズーム全域において軸上および倍率色収差を良好に補正している。

［実施例２（図５）］
第１レンズ群Ｌ１は、実施例１と同じである。

第２レンズ群Ｌ２は、物体側の面が凸でメニスカス形状の第２１負レンズＧ２１、物体側の面が凸でメニスカス形状の第２２負レンズＧ２２、両凹形状の第２３負レンズＧ２３、両凸形状の第２４正レンズＧ２４により成っている。

第３レンズ群Ｌ３は実施例１と同じである。

第４レンズ群Ｌ４は実施例１と同じである。

［実施例３（図９）］
実施例３は実施例１と同じである。

［実施例４（図１３）］
第１レンズ群Ｌ１は、実施例１と同じである。

このとき第３１正レンズＧ３１の両側のレンズ面、および第３３正レンズＧ３３の両側のレンズ面は非球面形状であり、これにより広角端における球面収差をはじめズーム全域における諸収差を効果的に補正している。

また、第３１正レンズＧ３１と第３３正レンズＧ３３の全てのレンズ面を非球面形状として良好に諸収差を補正しつつも、第２レンズ群Ｌ２からの発散光束径をあまり広げることなく（第４レンズ群Ｌ４が大型化しないように）射出している。

第４レンズ群Ｌ４は、実施例１と同じである。

なお、実施例１〜４において、第１２正レンズＧ１２を、第１レンズ群Ｌ１内での色収差をさらに良好なものとするために、材料に商品名Ｓ−ＦＰＬ５１や商品名Ｓ−ＦＰＬ５３（（株）ＯＨＡＲＡ社製）などの超低分散ガラスを使用しても良い。

開口絞りＳＰを第３レンズ群Ｌ３の物体側に設定しているが、これに限らず光路中のどこに設定しても良い。例えば開口絞りＳＰを第３レンズ群Ｌ３の中や像面側に配置しても良い。又、開口絞りＳＰをズーミングに際して他のレンズ群と独立に移動させても良い。

ズームレンズを撮像装置に用いたとき、ズームレンズの歪曲収差をはじめとする諸収差を電気的に補正する電気的補正手段を利用しても良い。

非球面形状を有するレンズの材料は、ガラス材料に限らずガラス材料より成る球面レンズ面上に樹脂材料で非球面を形成した（非球面成分を乗せた）ハイブリッドタイプの非球面レンズやプラスチック成形より成る非球面レンズを用いても良い。

一部のレンズおよびレンズ群を光軸に対して垂直方向の成分を持つように移動させ、これにより像を光軸と垂直方向に移動させて手ぶれ等の振動に伴う像ぶれを補正しても良い。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

以上のように、各実施例によればレンズ全系が小型で、半画角が約３０°と広画角で、かつ全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有したズームレンズが得られる。

この他、各実施例によれば、以下のような効果が得られる。

前述の如く各レンズ群のレンズ構成を特定したリアフォーカス方式を採用することにより、全系の小型化を図りつつ、広角端から望遠端に至るズーム領域全般にわたり、良好なる光学性能を得ている。

第１レンズ群Ｌ１をズーミングのためには不動としているためメカ機構を簡単とすることができる。

第２レンズ群Ｌ２を前述の如く構成することによって、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有し、かつ広角端におけるＦナンバーが１.６程度の大口径比を図ることができる。

次に、各実施例に対応する数値実施例を示す。各数値実施例においてｉは物体側からの面の順序を示し、Ｒｉは第ｉ番目の面（第ｉ面）の曲率半径、ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間隔、Ｎｉ、νｉはそれぞれｄ線を基準とした屈折率、アッベ数を示す。また、ｋ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは非球面係数である。

非球面形状は光軸からの高さｈの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にしてｘとするとき
ｘ＝（ｈ^２／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋ｋ）（ｈ／Ｒ）^２｝^１／２］＋Ｂｈ^４＋Ｃｈ^６＋Ｄｈ^８＋Ｅｈ¹⁰
で表される。但しＲは近軸曲率半径である。また、例えば「ｅ−Ｚ」の表示は「１０^-Ｚ」を意味する。

数値実施例１、４で像側の５つの面、数値実施例２，３で像側の７つの面はガラスブロックに相当する面である。

前述の各条件式と各数値実施例との関係を（表１）に示す。

［数値実施例１］

[数値実施例３]

[数値実施例４]

次に本発明のズームレンズを撮影光学系として用いたデジタルスチルカメラの実施例を図１７を用いて説明する。

図１７において、２０はカメラ本体、２１は実施例１〜４で説明したいずれかのズームレンズによって構成された撮影光学系である。

２２はカメラ本体に内蔵され、撮影光学系２１によって形成された被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）である。２３は固体撮像素子２２によって光電変換された被写体像に対応する情報を記録するメモリである。

２４は液晶ディスプレイパネル等によって構成され、固体撮像素子２２上に形成された被写体像を観察するためのファインダである。

次に本発明のズームレンズを撮影光学系として用いたビデオカメラ（光学機器）の実施例を図１８を用いて説明する。

図１８において、１０はビデオカメラ本体、１１は実施例１〜４で説明したいずれかのズームレンズによって構成された撮影光学系である。

１２はカメラ本体に内蔵され、撮影光学系１１によって形成された被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）である。１３は固体撮像素子１２によって光電変換された被写体像に対応する情報を記録する記録手段である。

１４は不図示の表示素子に表示された被写体像を観察するためのファインダである。

上記表示素子は液晶パネル等によって構成され、撮像素子１２上に形成された被写体像が表示される。

このように本発明のズームレンズをデジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置に適用することにより、小型で高い光学性能を有する撮像装置が実現できる。

実施例１のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図実施例１のズームレンズの広角端における諸収差図実施例１のズームレンズの中間のズーム位置における諸収差図実施例１のズームレンズの望遠端における諸収差図実施例２のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図実施例２のズームレンズの広角端における諸収差図実施例２のズームレンズの中間のズーム位置における諸収差図実施例２のズームレンズの望遠端における諸収差図実施例３のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図実施例３のズームレンズの広角端における諸収差図実施例３のズームレンズの中間のズーム位置における諸収差図実施例３のズームレンズの望遠端における諸収差図実施例４のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図実施例４のズームレンズの広角端における諸収差図実施例４のズームレンズの中間のズーム位置における諸収差図実施例４のズームレンズの望遠端における諸収差図本発明のズームレンズをデジタルカメラに適用したときの要部概略図本発明のズームレンズをビデオカメラに適用したときの要部概略図

符号の説明

Ｌ１第１レンズ群
Ｌ２第２レンズ群
Ｌ３第３レンズ群
Ｌ４第４レンズ群
ＳＰ絞り
ＩＰ結像面
Ｇガラスブロック
ｄｄ線
ｇｇ線
ΔＭメリディオナル像面
ΔＳサジタル像面
ω 半画角
ＦＦナンバー

Claims

物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群を有し、
ズーミングに際して、該第２レンズ群および第４レンズ群が移動するズームレンズであって、
該第２レンズ群は、光軸方向に連続して独立に配置される３枚以上の負レンズと、
１枚以上の正レンズを有し、
該第３レンズ群は最も物体側に正レンズを有し、
広角端における全系の焦点距離をｆｗ、該第２、第３レンズ群の焦点距離を各々ｆ２、ｆ３、該第３レンズ群の最も物体側の正レンズの焦点距離をｆ３１とするとき
０．６５＜ｆ３１／ｆ３＜１．０５
−１．８０＜ｆ２／ｆｗ＜ −１．３５
３．５０＜ｆ３／ｆｗ＜５．６０
なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
前記第２レンズ群の広角端と望遠端における結像倍率をそれぞれβ２ｗ、β２ｔとするとき、
１８．０＜ β２ｔ／β２ｗ＜４０．０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１のズームレンズ。
第３レンズ群の最も物体側の正レンズは、物体側の面が凸でメニスカス形状であり、該正レンズの物体側の面の曲率半径をＲ３１、該正レンズの厚さをＤ３１とするとき
２．８＜Ｒ３１／Ｄ３１＜５．０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２のズームレンズ。
前記第２レンズ群に含まれる少なくとも１つの正レンズの材料のアッベ数をν２ｐ、屈折率をＮ２ｐとするとき、
ν２ｐ＜２４．０
１．８２＜Ｎ２ｐ
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１、２又は３のズームレンズ。
第３レンズ群は、物体側から像側へ順に、非球面を有する正レンズ、負レンズ、非球面を有する正レンズから構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項のズームレンズ。
前記第２レンズ群は物体側から像側へ順に、物体側の面が凸でメニスカス形状の２つの負レンズ、両レンズ面が凹形状の負レンズ、物体側の面が凸形状の正レンズより構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項のズームレンズ。
前記第１レンズ群は物体側の面が凸でメニスカス形状の負レンズと正レンズとを接合した接合レンズ、物体側の面が凸でメニスカス形状の正レンズより構成され、前記第４レンズ群は、両凸形状の正レンズと負レンズとを接合した接合レンズにより構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項のズームレンズ。
請求項１から７のいずれか１項に記載のズームレンズと、該ズームレンズによって形成された像を受光する固体撮像素子を有していることを特徴とする撮像装置。