JP2013125075A - ズームレンズ及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高変倍化と広角化の両立を図ると共に小径化を図る。
【解決手段】 物体側より像側へ順に、正の屈折力を有し位置が常時固定とされた第１レンズ群と、負の屈折力を有し変倍のために光軸方向へ移動可能とされた第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３群レンズ群と、変倍による焦点位置の補正と合焦のために光軸方向へ移動可能とされた第４レンズ群とを備え、第１レンズ群は物体側より像側へ順に配列された負レンズと正レンズと正レンズの３枚のレンズを有し、以下の条件式（１）、条件式（２）及び条件式（３）を満足する。
（１）１５．０＜ｆｔ／ｆｗ＜３１．０
（２）７．０＜ｆ１／ｆｗ＜１３．０
（３）−８．５＜ｆＬ１／ｆｗ＜−４．０
但し、ｆｗ：広角端におけるレンズ全系の焦点距離、ｆｔ：望遠端におけるレンズ全系の焦点距離、ｆ１：第１レンズ群の焦点距離、ｆＬ１：第１レンズ群の前記負レンズの焦点距離とする。
【選択図】 図１

Description

本技術はズームレンズ及び撮像装置の技術分野に関する。詳しくは、高変倍化と広角化が両立され小径化が図られたズームレンズ及び撮像装置の技術分野に関する。

近年、民生用ビデオカメラやデジタルカメラ等の小型の撮像装置が家庭用としても広く普及している。

このような小型の撮像装置に関しては、レンズ系全体が小型化され、高変倍化され高性能な広角ズームレンズが求められている。

一般に、ビデオカメラに用いられるズームレンズとして、最も物体側に配置された第１レンズ群以外のレンズ群を移動させてフォーカスを行う所謂インナーフォーカス式のズームレンズがある。このようなインナーフォーカス式のズームレンズにあっては、レンズ系全体の小型化が容易であり、かつ、画素数の多い撮像素子に適した結像性能が得られることが知られている。

インナーフォーカス式のズームレンズにおいては、第１レンズ群と第３レンズ群を固定とし、第２レンズ群を光軸方向へ移動させて主に変倍を行い、第４レンズ群を光軸方向へ移動させて変倍による焦点位置の補正と合焦を行うようにした４群タイプのインナーズームレンズ方式が用いられる場合が多い（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１７５６４８

ところが、特許文献１に記載されたようなインナーフォーカス式のズームレンズにあっては、第１レンズ群のレンズの径が他のレンズ群に比べ大口径化してしまうという問題がある。特に、広角化を図ろうとすると、広角端又は広角端より少し望遠側のズームポジションにおける最も周辺部の画角の光量及び性能を確保することが難しくなり、第１レンズ群の径が大きくなってしまう。

また、第１レンズ群の径が大きくなると、撮像装置全体の径方向における大型化を来たすことになる。

そこで、本技術ズームレンズ及び撮像装置は、上記した問題点を克服し、高変倍化と広角化の両立を図ると共に小径化を図ることを課題とする。

第１に、ズームレンズは、上記した課題を解決するために、物体側より像側へ順に、正の屈折力を有し位置が常時固定とされた第１レンズ群と、負の屈折力を有し変倍のために光軸方向へ移動可能とされた第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３群レンズ群と、変倍による焦点位置の補正と合焦のために光軸方向へ移動可能とされた第４レンズ群とを備え、前記第１レンズ群は物体側より像側へ順に配列された負レンズと正レンズと正レンズの３枚のレンズを有し、以下の条件式（１）、条件式（２）及び条件式（３）を満足するものである。
（１）１５．０＜ｆｔ／ｆｗ＜３１．０
（２）７．０＜ｆ１／ｆｗ＜１３．０
（３）−８．５＜ｆＬ１／ｆｗ＜−４．０
但し、
ｆｗ：広角端におけるレンズ全系の焦点距離
ｆｔ：望遠端におけるレンズ全系の焦点距離
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆＬ１：第１レンズ群の前記負レンズの焦点距離
とする。

従って、ズームレンズにあっては、第１レンズ群の屈折力が適正化されると共に中間像高での光線のケラれの発生が抑制される。

第２に、上記したズームレンズにおいては、第１レンズ群のレンズの少なくとも１面が非球面に形成されることが望ましい。

第１レンズ群のレンズの少なくとも１面が非球面に形成されることにより、中間〜望遠端における収差の発生が抑制される。

第３に、上記したズームレンズにおいては、前記第４レンズ群が正の屈折力を有することが望ましい。

第４レンズ群が正の屈折力を有することにより、第１レンズ群から第３レンズ群までの広角端〜望遠端における収差の発生が抑制される。

第４に、上記したズームレンズにおいては、前記第４レンズ群の像側に正の屈折力を有する第５レンズ群が配置されることが望ましい。

第４レンズ群の像側に正の屈折力を有する第５レンズ群が配置されることにより、防振時の偏芯収差及び広角端における像面湾曲の発生が抑制される。

第１に、撮像装置は、上記した課題を解決するために、ズームレンズと前記ズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備え、前記ズームレンズは、物体側より像側へ順に、正の屈折力を有し位置が常時固定とされた第１レンズ群と、負の屈折力を有し変倍のために光軸方向へ移動可能とされた第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３群レンズ群と、変倍による焦点位置の補正と合焦のために移動可能とされた第４レンズ群とを備え、前記第１レンズ群は物体側より像側へ順に配列された負レンズと正レンズと正レンズの３枚のレンズを有し、以下の条件式（１）、条件式（２）及び条件式（３）を満足する撮像装置。
（１）１５．０＜ｆｔ／ｆｗ＜３１．０
（２）７．０＜ｆ１／ｆｗ＜１３．０
（３）−８．５＜ｆＬ１／ｆｗ＜−４．０
但し、
ｆｗ：広角端におけるレンズ全系の焦点距離
ｆｔ：望遠端におけるレンズ全系の焦点距離
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆＬ１：第１レンズ群の前記負レンズの焦点距離
とする。

従って、撮像装置にあっては、第１レンズ群の屈折力が適正化されると共に中間像高での光線のケラれの発生が抑制される。

第２に、上記した撮像装置においては、中間ズーム領域における所定のズーミング区間において、前記撮像素子の読出領域を変化させるようにすることが望ましい。

中間ズーム領域における所定のズーミング区間において、撮像素子の読出領域を変化させるようにすることにより、ズーミング中のズーム速度のいびつな変化が抑制される。

本技術ズームレンズ及び撮像装置は、高変倍化と広角化の両立を図ることができると共に小径化を図ることができる。

以下に、本技術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説明する。

本技術ズームレンズ及び撮像装置においては、３５ｍｍ換算画角で３３ｍｍ以下の広画角を確保し、２０〜３０倍前後の変倍比を確保することができる。

［ズームレンズの構成］
本技術ズームレンズは、物体側より像側へ順に、正の屈折力を有し位置が常時固定とされた第１レンズ群と、負の屈折力を有し変倍のために光軸方向へ移動可能とされた第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３群レンズ群と、変倍による焦点位置の補正と合焦のために光軸方向へ移動可能とされた第４レンズ群とを備え、前記第１レンズ群は物体側より像側へ順に配列された負レンズと正レンズと正レンズの３枚のレンズを有し、
以下の条件式（１）、条件式（２）及び条件式（３）を満足する
ズームレンズ。
（１）１５．０＜ｆｔ／ｆｗ＜３１．０
（２）７．０＜ｆ１／ｆｗ＜１３．０
（３）−８．５＜ｆＬ１／ｆｗ＜−４．０
但し、
ｆｗ：広角端におけるレンズ全系の焦点距離
ｆｔ：望遠端におけるレンズ全系の焦点距離
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆＬ１：第１レンズ群の前記負レンズの焦点距離
とする。

条件式（１）は広角端と望遠端におけるレンズ全系の焦点距離の比を規定した式である。

条件式（２）は第１レンズ群の焦点距離に関する式である。

条件式（２）の上限を越えると、第１レンズ群の屈折力が弱くなり過ぎて第１レンズ群の径方向の大きさが極端に大きくなってしまう。また、中間像高で大きく光線がケラれるという弊害が生じてしまう。

逆に、条件式（２）の下限を越えると、第１レンズ群の小径化は可能になるが、第１レンズ群の屈折力が強くなり過ぎて収差補正が困難になる。

条件式（３）は、第１レンズ群の負レンズの焦点距離と広角端におけるレンズ全系の焦点距離との比を規定する式である。

条件式（３）の下限を越えると、光線高さを下げる作用が弱まり、小径化を達成することが困難になる。

逆に、条件式（３）の上限を越えると、第１レンズ群の負レンズの屈折力が強くなり過ぎて収差補正が困難になる。

従って、本技術ズームレンズは、３５ｍｍ換算画角で３３ｍｍ以下の広角化、２０〜３０倍前後の高変倍化、ＨＤ（High Density）を十分に満足する高い解像度を有した上で小径化を図ることができる。

また、ズーム領域の全域における光線高さを下げることができ小径化を図ることができると共に良好な収差補正を行うことができる。

本技術の一実施形態によるズームレンズにあっては、第１レンズ群のレンズの少なくとも１面が非球面に形成されていることが望ましい。

第１レンズ群のレンズの少なくとも１面が非球面に形成されていることにより、中間〜望遠端における収差を効率良く補正することができる。

本技術の一実施形態によるズームレンズにあっては、第４レンズ群が正の屈折力を有することが望ましい。

第４レンズ群が正の屈折力を有することにより、条件式（１）乃至条件式（３）によって屈折力が規定された第１レンズ群から第３レンズ群までにおいて発生する諸収差を広角端〜望遠端において効率良く補正することができる。

本技術の一実施形態によるズームレンズにあっては、第４レンズ群の像側に正の屈折力を有する第５レンズ群が配置されることが望ましい。

第４レンズ群の像側に正の屈折力を有する第５レンズ群が配置されることにより、防振時に発生する偏芯収差及び広角端における像面湾曲を効率よく補正することができる。

［ズームレンズの数値実施例］
以下に、本技術ズームレンズの具体的な実施の形態及び実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例について、図面及び表を参照して説明する。

尚、以下の各表や説明において示した記号の意味等については、下記に示す通りである。

「面番号」は物体側から像側へ数えた第ｉ番目の面の面番号、「Ｒｉ」は第ｉ番目の面の近軸曲率半径、「Ｄｉ」は第ｉ番目の面と第ｉ＋１番目の面の間の軸上面間隔（レンズの中心の厚み又は空気間隔）、「Ｎｉ」は第ｉ番目の面から始まるレンズ等のｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）における屈折率、「νｉ」は第ｉ番目の面から始まるレンズ等のｄ線におけるアッベ数を示す。

「面番号」に関し「非球面」は当該面が非球面であることを示し、「Ｒｉ」に関し「ＩＮＦＩＮＩＴＹ」は当該面が平面であることを示し、「Ｄｉ」に関し「可変」は可変間隔であることを示す。

「κ」は円錐定数（コーニック定数）、「Ａ４」、「Ａ６」、「Ａ８」、「Ａ１０」はそれぞれ４次、６次、８次、１０次の非球面係数を示す。

「ｆ」は焦点距離、「Ｆｎｏ．」はＦナンバー、「ω」は半画角を示す。

尚、以下の非球面係数を示す各表において、「Ｅ−ｎ」は１０を底とする指数表現、即ち、「１０のマイナスｎ乗」を表しており、例えば、「０．１２３４５Ｅ−０５」は「０．１２３４５×（１０のマイナス五乗）」を表している。

各実施の形態において用いられたズームレンズには、レンズ面が非球面に形成されたものがある。非球面形状は、「ｘ」をレンズ面の頂点からの光軸方向における距離（サグ量）、「ｙ」を光軸方向に垂直な方向における高さ（像高）、「ｃ」をレンズの頂点における近軸曲率（曲率半径の逆数）、「κ」を円錐定数（コーニック定数）、「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」、「Ｄ」、「Ｅ」をそれぞれ４次、６次、８次、１０次、１２次の非球面係数とすると、以下の数式１によって定義される。

＜第１の実施の形態＞
図１は、本技術の第１の実施の形態におけるズームレンズ１のレンズ構成を示している。

ズームレンズ１は、物体側より像側へ順に、正の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１、負の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３、正の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４、正の屈折力を有する第５レンズ群ＧＲ５が配列されて成る。

第１レンズ群ＧＲ１は位置が常時固定とされ、第２レンズ群ＧＲ２は変倍のために光軸方向へ移動可能とされ、第３レンズ群ＧＲ３は位置が常時固定とされ、第４群レンズ群ＧＲ４は変倍による焦点位置の補正と合焦のために光軸方向へ移動可能とされている。

ズームレンズ１は変倍比が１７．５倍にされている。

第１レンズ群ＧＲ１は、物体側より像側へ順に、負レンズＬ１と正レンズＬ２との接合レンズ、正レンズＬ３の３枚のレンズによって構成されている。

第２レンズ群ＧＲ２は、物体側より像側へ順に、負レンズＬ４、負レンズＬ５、正レンズＬ６の３枚のレンズによってされている。

第３レンズ群ＧＲ３は、物体側より像側へ順に、正レンズＬ７、負レンズＬ８の２枚のレンズによってされている。

第４レンズ群ＧＲ４は、物体側に位置する正レンズＬ９と像側に位置する負レンズＬ１０との接合レンズによって構成されている。

第５レンズ群ＧＲ５は、物体側より像側へ順に、負レンズＬ１１によって構成された防振のために光軸に垂直な方向へ移動可能とされた可動群と、正レンズＬ１２によって構成され位置が常時固定とされた固定群とによって構成されている。

第５レンズ群ＧＲ５と像面ＩＭＧの間にはフィルターＦＬが配置されている。開口絞りＳは第３レンズ群ＧＲ３の物体側における近傍に配置されている。

表１に、第１の実施の形態におけるズームレンズ１に具体的数値を適用した数値実施例１のレンズデーターを示す。

ズームレンズ１において、第１レンズ群ＧＲ１の正レンズＬ３の両面（第４面、第５面）、第２レンズ群ＧＲ２の負レンズＬ４の両面（第６面、第７面）、第３レンズ群ＧＲ３の正レンズＬ７の両面（第１３面、第１４面）、第４レンズ群ＧＲ４の正レンズＬ９の物体側の面（第１７面）及び第５レンズ群ＧＲ５の正レンズＬ１２の両面（第２２面、第２３面）は非球面に形成されている。数値実施例１における非球面の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を円錐定数κと共に表２に示す。

ズームレンズ１において、広角端状態と望遠端状態の間の変倍に際して、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２の間の面間隔Ｄ５、第２レンズ群ＧＲ２と開口絞りＳの間の面間隔Ｄ１１、第３レンズ群ＧＲ３と第４レンズ群ＧＲ４の間の面間隔Ｄ１６及び第４レンズ群ＧＲ４と第５レンズ群ＧＲ５の間の面間隔Ｄ１９が変化する。数値実施例１における各面間隔の広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態における可変間隔を焦点距離ｆ、ＦナンバーＦｎｏ．及び半画角ωとともに表３に示す。

図２乃至図４は数値実施例１の無限遠合焦状態における諸収差図を示し、図２は広角端状態、図３は中間焦点距離状態、図４は望遠端状態における諸収差図を示す。

図２乃至図４には、球面収差図において実線はｄ線（５８７．５６ｎｍ）、点線はＣ線（波長６５６．３ｎｍ）、一点鎖線はｇ線（波長４３５．８ｎｍ）における値を示すものであり、非点収差図において実線はｄ線のサジタル像面、破線はｄ線のメリディオナル像面における値を示すものであり、歪曲収差図において実線はｄ線における値を示すものである。

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。

＜第２の実施の形態＞
図５は、本技術の第２の実施の形態におけるズームレンズ２のレンズ構成を示している。

ズームレンズ２は、物体側より像側へ順に、正の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１、負の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３、正の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４、正の屈折力を有する第５レンズ群ＧＲ５が配列されて成る。

第１レンズ群ＧＲ１は位置が常時固定とされ、第２レンズ群ＧＲ２は変倍のために光軸方向へ移動可能とされ、第３レンズ群ＧＲ３は位置が常時固定とされ、第４群レンズ群ＧＲ４は変倍による焦点位置の補正と合焦のために光軸方向へ移動可能とされている。

ズームレンズ２は変倍比が２３．０倍にされている。

第１レンズ群ＧＲ１は、物体側より像側へ順に、負レンズＬ１と正レンズＬ２との接合レンズ、正レンズＬ３の３枚のレンズによって構成されている。

第２レンズ群ＧＲ２は、物体側より像側へ順に、負レンズＬ４、負レンズＬ５、正レンズＬ６の３枚のレンズによってされている。

第３レンズ群ＧＲ３は、物体側より像側へ順に、正レンズＬ７、負レンズＬ８の２枚のレンズによってされている。

第４レンズ群ＧＲ４は、物体側に位置する正レンズＬ９と像側に位置する負レンズＬ１０との接合レンズによって構成されている。

第５レンズ群ＧＲ５は、物体側より像側へ順に、負レンズＬ１１によって構成された防振のために光軸に垂直な方向へ移動可能とされた可動群と、正レンズＬ１２によって構成され位置が常時固定とされた固定群とによって構成されている。

第５レンズ群ＧＲ５と像面ＩＭＧの間にはフィルターＦＬが配置されている。開口絞りＳは第３レンズ群ＧＲ３の物体側における近傍に配置されている。

表４に、第２の実施の形態におけるズームレンズ２に具体的数値を適用した数値実施例２のレンズデーターを示す。

ズームレンズ１において、第１レンズ群ＧＲ１の正レンズＬ３の両面（第４面、第５面）、第２レンズ群ＧＲ２の負レンズＬ４の両面（第６面、第７面）、第３レンズ群ＧＲ３の正レンズＬ７の両面（第１３面、第１４面）、第４レンズ群ＧＲ４の正レンズＬ９の物体側の面（第１７面）、第５レンズ群ＧＲ５の負レンズＬ１１の両面（第２０面、第２１面）及び第５レンズ群ＧＲ５の正レンズＬ１２の両面（第２２面、第２３面）は非球面に形成されている。数値実施例１における非球面の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を円錐定数κと共に表５に示す。

ズームレンズ１において、広角端状態と望遠端状態の間の変倍に際して、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２の間の面間隔Ｄ５、第２レンズ群ＧＲ２と開口絞りＳの間の面間隔Ｄ１１、第３レンズ群ＧＲ３と第４レンズ群ＧＲ４の間の面間隔Ｄ１６及び第４レンズ群ＧＲ４と第５レンズ群ＧＲ５の間の面間隔Ｄ１９が変化する。数値実施例１における各面間隔の広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態における可変間隔を焦点距離ｆ、ＦナンバーＦｎｏ．及び半画角ωとともに表６に示す。

図６乃至図８は数値実施例２の無限遠合焦状態における諸収差図を示し、図６は広角端状態、図７は中間焦点距離状態、図８は望遠端状態における諸収差図を示す。

図６乃至図８には、球面収差図において実線はｄ線（５８７．５６ｎｍ）、点線はＣ線（波長６５６．３ｎｍ）、一点鎖線はｇ線（波長４３５．８ｎｍ）における値を示すものであり、非点収差図において実線はｄ線のサジタル像面、破線はｄ線のメリディオナル像面における値を示すものであり、歪曲収差図において実線はｄ線における値を示すものである。

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。

＜第３の実施の形態＞
図９は、本技術の第３の実施の形態におけるズームレンズ３のレンズ構成を示している。

ズームレンズ３は、物体側より像側へ順に、正の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１、負の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３、正の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４、正の屈折力を有する第５レンズ群ＧＲ５が配列されて成る。

第１レンズ群ＧＲ１は位置が常時固定とされ、第２レンズ群ＧＲ２は変倍のために光軸方向へ移動可能とされ、第３レンズ群ＧＲ３は位置が常時固定とされ、第４群レンズ群ＧＲ４は変倍による焦点位置の補正と合焦のために光軸方向へ移動可能とされている。

ズームレンズ３は変倍比が２６．５倍にされている。

第１レンズ群ＧＲ１は、物体側より像側へ順に、負レンズＬ１と正レンズＬ２との接合レンズ、正レンズＬ３、正レンズＬ４の４枚のレンズによって構成されている。

第２レンズ群ＧＲ２は、物体側より像側へ順に、負レンズＬ５、負レンズＬ６、正レンズＬ７の３枚のレンズによってされている。

第３レンズ群ＧＲ３は、物体側より像側へ順に、正レンズＬ８、負レンズＬ９の２枚のレンズによってされている。

第４レンズ群ＧＲ４は、物体側に位置する正レンズＬ１０と像側に位置する負レンズＬ１１との接合レンズによって構成されている。

第５レンズ群ＧＲ５は、物体側より像側へ順に、負レンズＬ１２によって構成された防振のために光軸に垂直な方向へ移動可能とされた可動群と、正レンズＬ１３によって構成され位置が常時固定とされた固定群とによって構成されている。

第５レンズ群ＧＲ５と像面ＩＭＧの間にはフィルターＦＬが配置されている。開口絞りＳは第３レンズ群ＧＲ３の物体側における近傍に配置されている。

表７に、第３の実施の形態におけるズームレンズ３に具体的数値を適用した数値実施例３のレンズデーターを示す。

ズームレンズ３において、第１レンズ群ＧＲ１の正レンズＬ４の物体側の面（第６面）、第２レンズ群ＧＲ２の負レンズＬ５の両面（第８面、第９面）、第３レンズ群ＧＲ３の正レンズＬ８の両面（第１５面、第１６面）、第４レンズ群ＧＲ４の正レンズＬ１０の物体側の面（第１９面）及び第５レンズ群ＧＲ５の正レンズＬ１３の両面（第２４面、第２５面）は非球面に形成されている。数値実施例３における非球面の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を円錐定数κと共に表８に示す。

ズームレンズ３において、広角端状態と望遠端状態の間の変倍に際して、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２の間の面間隔Ｄ７、第２レンズ群ＧＲ２と開口絞りＳの間の面間隔Ｄ１３、第３レンズ群ＧＲ３と第４レンズ群ＧＲ４の間の面間隔Ｄ１８及び第４レンズ群ＧＲ４と第５レンズ群ＧＲ５の間の面間隔Ｄ２１が変化する。数値実施例３における各面間隔の広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態における可変間隔を焦点距離ｆ、ＦナンバーＦｎｏ．及び半画角ωとともに表９に示す。

図１０乃至図１２は数値実施例３の無限遠合焦状態における諸収差図を示し、図１０は広角端状態、図１１は中間焦点距離状態、図１２は望遠端状態における諸収差図を示す。

図１０乃至図１２には、球面収差図において実線はｄ線（５８７．５６ｎｍ）、点線はＣ線（波長６５６．３ｎｍ）、一点鎖線はｇ線（波長４３５．８ｎｍ）における値を示すものであり、非点収差図において実線はｄ線のサジタル像面、破線はｄ線のメリディオナル像面における値を示すものであり、歪曲収差図において実線はｄ線における値を示すものである。

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。

［ズームレンズの条件式の各値］
以下に、本技術ズームレンズの条件式の各値について説明する。

表１０にズームレンズ１乃至ズームレンズ３における前記条件式（１）乃至条件式（３）の各値を示す。

表１０から明らかなように、ズームレンズ１乃至ズームレンズ３は条件式（１）乃至条件式（３）を満足するようにされている。

［撮像装置の構成］
本技術撮像装置は、ズームレンズが、物体側より像側へ順に、正の屈折力を有し位置が常時固定とされた第１レンズ群と、負の屈折力を有し変倍のために光軸方向へ移動可能とされた第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３群レンズ群と、変倍による焦点位置の補正と合焦のために光軸方向へ移動可能とされた第４レンズ群とを備え、前記第１レンズ群は物体側より像側へ順に配列された負レンズと正レンズと正レンズの３枚のレンズを有し、以下の条件式（１）、条件式（２）及び条件式（３）を満足する。
（１）１５．０＜ｆｔ／ｆｗ＜３１．０
（２）７．０＜ｆ１／ｆｗ＜１３．０
（３）−８．５＜ｆＬ１／ｆｗ＜−４．０
但し、
ｆｗ：広角端におけるレンズ全系の焦点距離
ｆｔ：望遠端におけるレンズ全系の焦点距離
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆＬ１：第１レンズ群の前記負レンズの焦点距離
とする。

条件式（１）は広角端と望遠端におけるレンズ全系の焦点距離の比を規定した式である。

条件式（２）は第１レンズ群の焦点距離に関する式である。

条件式（２）の上限を越えると、第１レンズ群の屈折力が弱くなり過ぎて第１レンズ群の径方向の大きさが極端に大きくなってしまう。また、中間像高で大きく光線がケラれるという弊害が生じてしまう。

逆に、条件式（２）の下限を越えると、第１レンズ群の小径化は可能になるが、第１レンズ群の屈折力が強くなり過ぎて収差補正が困難になる。

従って、本技術撮像装置は、３５ｍｍ換算画角で３３ｍｍ以下の広角化、１０倍前後の高変倍化、ＨＤ（High Density）を十分に満足する高い解像度を有した上でズームレンズの小径化を図ることができる。

条件式（３）は、第１レンズ群の負レンズの焦点距離と広角端におけるレンズ全系の焦点距離との比を規定する式である。

条件式（３）の下限を越えると、光線高さを下げる作用が弱まり、小径化を達成することが困難になる。

逆に、条件式（３）の上限を越えると、第１レンズ群の負レンズの屈折力が強くなり過ぎて収差補正が困難になる。

従って、本技術ズームレンズは、３５ｍｍ換算画角で３３ｍｍ以下の広角化、２０〜３０倍前後の高変倍化、ＨＤ（High Density）を十分に満足する高い解像度を有した上で小径化を図ることができる。

また、ズーム領域の全域における光線高さを下げることができ小径化を図ることができると共に良好な収差補正を行うことができる。

本技術の一実施形態による撮像装置にあっては、中間ズーム領域における所定のズーミング区間において、撮像素子の読出領域を変化させるようにする電子ズームを行うことが望ましい。

中間ズーム領域における所定のズーミング区間において、撮像素子の読出領域を変化させるようにすることにより、ズーミング中のズーム速度のいびつな変化を抑制することができ、ユーザーのケラレの観察を防止することができる。

尚、ケラレの量が大きくなり過ぎると、電子ズームをより多くかける必要があり解像劣化を招くことになるが、本技術においては大きな電子ズームをかける必要がないようにするために、条件式（２）及び条件式（３）が設定されている。

［撮像装置の一実施形態］
図１３に、本技術撮像装置の一実施形態によるデジタルスチルカメラのブロック図を示す。

撮像装置（デジタルスチルカメラ）１００は、撮像機能を担うカメラブロック１０と、撮影された画像信号のアナログ−デジタル変換等の信号処理を行うカメラ信号処理部２０と、画像信号の記録再生処理を行う画像処理部３０とを有している。また、撮像装置１００は、撮影された画像等を表示するＬＣＤ（Liquid Crystal Display）４０と、メモリーカード１０００への画像信号の書込及び読出を行うＲ／Ｗ（リーダ／ライタ）５０と、撮像装置の全体を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）６０と、ユーザーによって所要の操作が行われる各種のスイッチ等から成る入力部７０と、カメラブロック１０に配置されたレンズの駆動を制御するレンズ駆動制御部８０とを備えている。

カメラブロック１０は、ズームレンズ１１（本技術が適用されるズームレンズ１、２、３）を含む光学系や、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等の撮像素子１２等とによって構成されている。

カメラ信号処理部２０は、撮像素子１２からの出力信号に対するデジタル信号への変換、ノイズ除去、画質補正、輝度・色差信号への変換等の各種の信号処理を行う。

画像処理部３０は、所定の画像データーフォーマットに基づく画像信号の圧縮符号化・伸張復号化処理や解像度等のデーター仕様の変換処理等を行う。

ＬＣＤ４０はユーザーの入力部７０に対する操作状態や撮影した画像等の各種のデーターを表示する機能を有している。

Ｒ／Ｗ５０は、画像処理部３０によって符号化された画像データーのメモリーカード１０００への書込及びメモリーカード１０００に記録された画像データーの読出を行う。

ＣＰＵ６０は、撮像装置１００に設けられた各回路ブロックを制御する制御処理部として機能し、入力部７０からの指示入力信号等に基づいて各回路ブロックを制御する。

入力部７０は、例えば、シャッター操作を行うためのシャッターレリーズボタンや、動作モードを選択するための選択スイッチ等によって構成され、ユーザーによる操作に応じた指示入力信号をＣＰＵ６０に対して出力する。

レンズ駆動制御部８０は、ＣＰＵ６０からの制御信号に基づいてズームレンズ１１の各レンズを駆動する図示しないモータ等を制御する。

メモリーカード１０００は、例えば、Ｒ／Ｗ５０に接続されたスロットに対して着脱可能な半導体メモリーである。

以下に、撮像装置１００における動作を説明する。

撮影の待機状態では、ＣＰＵ６０による制御の下で、カメラブロック１０において撮影された画像信号が、カメラ信号処理部２０を介してＬＣＤ４０に出力され、カメラスルー画像として表示される。また、入力部７０からのズーミングのための指示入力信号が入力されると、ＣＰＵ６０がレンズ駆動制御部８０に制御信号を出力し、レンズ駆動制御部８０の制御に基づいてズームレンズ１１の所定のレンズが移動される。

入力部７０からの指示入力信号によりカメラブロック１０の図示しないシャッターが動作されると、撮影された画像信号がカメラ信号処理部２０から画像処理部３０に出力されて圧縮符号化処理され、所定のデーターフォーマットのデジタルデーターに変換される。変換されたデーターはＲ／Ｗ５０に出力され、メモリーカード１０００に書き込まれる。

フォーカシングは、例えば、入力部７０のシャッターレリーズボタンが半押しされた場合や記録（撮影）のために全押しされた場合等に、ＣＰＵ６０からの制御信号に基づいてレンズ駆動制御部８０がズームレンズ１１の所定のレンズを移動させることにより行われる。

メモリーカード１０００に記録された画像データーを再生する場合には、入力部７０に対する操作に応じて、Ｒ／Ｗ５０によってメモリーカード１０００から所定の画像データーが読み出され、画像処理部３０によって伸張復号化処理が行われた後、再生画像信号がＬＣＤ４０に出力されて再生画像が表示される。

尚、上記した実施の形態においては、撮像装置をデジタルスチルカメラに適用した例を示したが、撮像装置の適用範囲はデジタルスチルカメラに限られることはなく、デジタルビデオカメラ、カメラが組み込まれた携帯電話、カメラが組み込まれたＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等のデジタル入出力機器のカメラ部等として広く適用することができる。

［その他］
本技術ズームレンズ及び本技術撮像装置においては、実質的にレンズパワーを有さないレンズが配置されていてもよく、このようなレンズを含むレンズが第１レンズ群乃至第５レンズ群に加えて配置されていてもよい。この場合には、本技術ズームレンズ及び本技術撮像装置が、第１レンズ群乃至第５レンズ群に加えて配置されたレンズを含めて実質的に６群以上のレンズ群によって構成されていてもよい。

［本技術］
本技術は、以下の構成にすることもできる。

＜１＞物体側より像側へ順に、正の屈折力を有し位置が常時固定とされた第１レンズ群と、負の屈折力を有し変倍のために光軸方向へ移動可能とされた第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３群レンズ群と、変倍による焦点位置の補正と合焦のために光軸方向へ移動可能とされた第４レンズ群とを備え、前記第１レンズ群は物体側より像側へ順に配列された負レンズと正レンズと正レンズの３枚のレンズを有し、以下の条件式（１）、条件式（２）及び条件式（３）を満足するズームレンズ。
（１）１５．０＜ｆｔ／ｆｗ＜３１．０
（２）７．０＜ｆ１／ｆｗ＜１３．０
（３）−８．５＜ｆＬ１／ｆｗ＜−４．０
但し、
ｆｗ：広角端におけるレンズ全系の焦点距離
ｆｔ：望遠端におけるレンズ全系の焦点距離
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆＬ１：第１レンズ群の前記負レンズの焦点距離
とする。

＜２＞第１レンズ群のレンズの少なくとも１面が非球面に形成された前記＜１＞に記載のズームレンズ。

＜３＞前記第４レンズ群が正の屈折力を有する前記＜１＞又は前記＜２＞に記載のズームレンズ。

＜４＞前記第４レンズ群の像側に正の屈折力を有する第５レンズ群が配置された前記＜１＞から前記＜３＞の何れかに記載のズームレンズ。

＜５＞ズームレンズと前記ズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備え、前記ズームレンズは、物体側より像側へ順に、正の屈折力を有し位置が常時固定とされた第１レンズ群と、負の屈折力を有し変倍のために光軸方向へ移動可能とされた第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３群レンズ群と、変倍による焦点位置の補正と合焦のために移動可能とされた第４レンズ群とを備え、前記第１レンズ群は物体側より像側へ順に配列された負レンズと正レンズと正レンズの３枚のレンズを有し、以下の条件式（１）、条件式（２）及び条件式（３）を満足する撮像装置。
（１）１５．０＜ｆｔ／ｆｗ＜３１．０
（２）７．０＜ｆ１／ｆｗ＜１３．０
（３）−８．５＜ｆＬ１／ｆｗ＜−４．０
但し、
ｆｗ：広角端におけるレンズ全系の焦点距離
ｆｔ：望遠端におけるレンズ全系の焦点距離
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆＬ１：第１レンズ群の前記負レンズの焦点距離
とする。

＜６＞中間ズーム領域における所定のズーミング区間において、前記撮像素子の読出領域を変化させるようにした前記＜５＞に記載の撮像装置。

＜７＞実質的にレンズパワーを有さないレンズがさらに配置されている前記＜１＞から前記＜４＞の何れかに記載のズームレンズ又は前記＜５＞若しくは前記＜６＞に記載の撮像装置。

上記した各実施の形態において示した各部の形状及び数値は、何れも本技術を実施するための具体化のほんの一例に過ぎず、これらによって本技術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。

図２乃至図１３と共に本技術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を示すものであり、本図は、ズームレンズの第１の実施の形態のレンズ構成を示す図である。 図３及び図４と共に第１の実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例の収差図を示し、本図は、広角端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 中間焦点距離状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 望遠端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 ズームレンズの第２の実施の形態のレンズ構成を示す図である。 図７及び図８と共に第２の実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例の収差図を示し、本図は、広角端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 中間焦点距離状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 望遠端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 ズームレンズの第３の実施の形態のレンズ構成を示す図である。 図１１及び図１２と共に第３の実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例の収差図を示し、本図は、広角端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 中間焦点距離状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 望遠端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 撮像装置の一例を示すブロック図である。

１…ズームレンズ、２…ズームレンズ、３…ズームレンズ、ＧＲ１…第１レンズ群、ＧＲ２…第２レンズ群、ＧＲ３…第３レンズ群、ＧＲ４…第４レンズ群、ＧＲ５…第５レンズ群、Ｌ１…負レンズ、Ｌ２…正レンズ、Ｌ３…正レンズ、１００…撮像装置、１１…ズームレンズ、１２…撮像素子

Claims (6)

1. 物体側より像側へ順に、正の屈折力を有し位置が常時固定とされた第１レンズ群と、負の屈折力を有し変倍のために光軸方向へ移動可能とされた第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３群レンズ群と、変倍による焦点位置の補正と合焦のために光軸方向へ移動可能とされた第４レンズ群とを備え、
   前記第１レンズ群は物体側より像側へ順に配列された負レンズと正レンズと正レンズの３枚のレンズを有し、
   以下の条件式（１）、条件式（２）及び条件式（３）を満足する
   ズームレンズ。
   （１）１５．０＜ｆｔ／ｆｗ＜３１．０
   （２）７．０＜ｆ１／ｆｗ＜１３．０
   （３）−８．５＜ｆＬ１／ｆｗ＜−４．０
   但し、
   ｆｗ：広角端におけるレンズ全系の焦点距離
   ｆｔ：望遠端におけるレンズ全系の焦点距離
   ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
   ｆＬ１：第１レンズ群の前記負レンズの焦点距離
   とする。
2. 第１レンズ群のレンズの少なくとも１面が非球面に形成された
   請求項１に記載のズームレンズ。
3. 前記第４レンズ群が正の屈折力を有する
   請求項１に記載のズームレンズ。
4. 前記第４レンズ群の像側に正の屈折力を有する第５レンズ群が配置された
   請求項１に記載のズームレンズ。
5. ズームレンズと前記ズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備え、
   前記ズームレンズは、
   物体側より像側へ順に、正の屈折力を有し位置が常時固定とされた第１レンズ群と、負の屈折力を有し変倍のために光軸方向へ移動可能とされた第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３群レンズ群と、変倍による焦点位置の補正と合焦のために移動可能とされた第４レンズ群とを備え、
   前記第１レンズ群は物体側より像側へ順に配列された負レンズと正レンズと正レンズの３枚のレンズを有し、
   以下の条件式（１）、条件式（２）及び条件式（３）を満足する
   撮像装置。
   （１）１５．０＜ｆｔ／ｆｗ＜３１．０
   （２）７．０＜ｆ１／ｆｗ＜１３．０
   （３）−８．５＜ｆＬ１／ｆｗ＜−４．０
   但し、
   ｆｗ：広角端におけるレンズ全系の焦点距離
   ｆｔ：望遠端におけるレンズ全系の焦点距離
   ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
   ｆＬ１：第１レンズ群の前記負レンズの焦点距離
   とする。
6. 中間ズーム領域における所定のズーミング区間において、前記撮像素子の読出領域を変化させるようにした
   請求項５に記載の撮像装置。

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