JP2007286446A - ズームレンズおよびズームレンズを備えた撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高い変倍率を持ちながらも全変倍域にわたって良好な光学性能を維持し、防振機能を備えながらも小型化を可能とし、サイズが大きく画素数の多い固体撮像素子にも対応したズームレンズを提供する。
【解決手段】ズームレンズ１０は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、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、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５を備える。本実施形態において、ズーム動作は、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が各々独立して光軸に沿って移動することにより行われる。また、いわゆる手ぶれ補正を行う防振動作は、第４レンズ群Ｇ４が光軸に垂直方向に移動することにより行われる。
【選択図】図１

Description

本発明は、防振機構を備えたズームレンズに関する。

近年、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラなどの撮像装置の高性能化に伴い、撮像装置に用いる撮影光学系として、高解像度でありながら高変倍率を実現可能なズームレンズが要求されている。さらに、デジタルスチルカメラなどの撮像装置の小型化に対する要求も高く、撮影光学系についても小型化が要求されている。

高変倍ズームレンズにおいては、特に望遠側の撮影では手ぶれ等により画像の劣化を引き起こす可能性が高くなる。このような画像の劣化を防止する技術として、手ぶれ等の外的要因の振動により像面上の像が移動する場合、その像の移動方向とは逆方向に像面上の像を移動させるように、ズームレンズを構成する一部のレンズ群を光軸と略垂直に移動させる防振機構を備えたズームレンズが提案されている。

このような防振機構は、レンズ群を光軸と垂直方向に移動させるための移動機構などの部品により構成されており、ズームレンズに防振機構を設けるとズームレンズの大型化を招くおそれがある。

特許文献１では、物体側より順に、正・負・正・正・正の屈折力をもつ５つのレンズ群で構成されるいわゆる５群ズームレンズにおいて、全レンズ群を光軸に沿って独立して移動させることによりズーム動作を行い、さらに第３レンズ群を構成する一部のレンズ群を光軸と垂直方向に移動させることにより防振を行う技術が開示されている。

特許文献１では、光量を調整する開口絞りおよびシャッターと一体的に光軸に沿って移動する第３レンズ群に防振機構を設けて、第３レンズ群を構成する一部のレンズ群を光軸と垂直方向に移動することで防振を実現する。

しかし、開口絞りやシャッターとともに防振機構を第３レンズ群と一体的に構成する場合、それぞれの駆動機構を構成する各部品を近接して配置する必要があるため、部品を配置するスペースに制約が生じ、部品同士の干渉を避けようとすると、レンズユニット全体の大型化を招くおそれがある。

また、特許文献２〜５では、物体側より順に、正・負・正・負・正の屈折力をもつ５つのレンズ群で構成される５群ズームレンズにおいて、一部のレンズ群もしくは全レンズ群を光軸に沿って移動させることによりズーム動作を行い、第３レンズ群または第４レンズ群、もしくは第３レンズ群または第４レンズ群を構成する一部のレンズ群を光軸と垂直方向に移動させることにより防振を行う技術が開示されている。

特許文献２に開示されたズームレンズは、変倍率が３．５倍程度であり、１０倍を超えるような高変倍率を実現する技術については開示されていない。

また、特許文献３〜５に開示されたズームレンズは、１／３型〜１／６型程度の比較的小さなサイズで３５万〜２００万程度の比較的少ない画素数の固体撮像素子を備えるビデオカメラなどに用いるのが好適であり、低精細度でも要求を満足するユーザに適した設計となっている。

しかし、特許文献３〜５に開示されたズームレンズは、１／１．８型〜１／２．５型程度の比較的大きなサイズで４００万〜１０００万程度の比較的多い画素数の固体撮像素子を備えるデジタルカメラなどに用いる場合、固体撮像素子のサイズに合わせて撮像光学系全体のサイズを大きくする必要が生じ、著しい大型化を招くと共に高精細な解像力を得ることが困難である。

特開２００４−２５２１９６号公報 特開２００２−１０７６２５号公報 特開２００１−３５６２７０号公報 特開平１１−３４４６６０号公報 特開平１０−９０６０１号公報

本発明は、高い変倍率を持ちながらも全変倍域にわたって良好な光学性能を維持し、防振機能を備えながらも小型化を可能とし、サイズが大きく画素数の多い固体撮像素子にも対応したズームレンズを提供することを目的とする。

本発明に係るズームレンズは、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、正の屈折力を有する第５レンズ群と、を備え、前記第１レンズ群、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群、前記第４レンズ群を含む少なくとも４つのレンズ群が各々独立して光軸に沿って移動することによりズーム動作を行い、前記第４レンズ群の少なくとも一部のレンズ群が光軸と垂直方向に移動ことによって像を変位させることを特徴とする。

本発明に係るズームレンズの１つの態様によれば、広角端から望遠端へ向かうほど前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が狭くなるズーム動作範囲を有することを特徴とする。

本発明に係るズームレンズの１つの態様によれば、広角端および望遠端における前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との光軸上の面間隔をそれぞれＴ３４ｗ，Ｔ３４ｔとしたとき、
２．０＜Ｔ３４ｗ／Ｔ３４ｔ＜７．０
なる条件を満足することを特徴とする。

本発明に係るズームレンズの１つの態様によれば、広角端および望遠端における前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との合成焦点距離をそれぞれｆ３４ｗ，ｆ３４ｔとし、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３とし、前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４とし、全系の広角端および望遠端における焦点距離をそれぞれｆｗ，ｆｔとしたとき、
２．７＜ｆ３４ｗ／ｆｗ＜４．０
０．１５＜ｆ３４／ｆｔ＜０．３６
３．３＜ｆ３／ｆｗ＜５．５
０．２＜ｆ４／ｆｔ＜０．６
なる条件を満足することを特徴とする。

本発明に係るズームレンズの１つの態様によれば、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とし、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とし、全系の広角端および望遠端における焦点距離をそれぞれｆｗ，ｆｔとしたとき、
６．７＜ｆ１／ｆｗ＜１４．０
０．０８＜｜ｆ２／ｆｔ｜＜０．１６
なる条件を満足することを特徴とする。

本発明に係るズームレンズの１つの態様によれば、前記第４レンズ群の最も像面側に位置するレンズ面は、像面側に凸面を向けた形状であり、当該レンズ面の曲率半径をＲａとし、全系の広角端における焦点距離をｆｗとしたとき、
｜Ｒａ／ｆｗ｜＞５．５
なる条件を満足することを特徴とする。

本発明に係るズームレンズの１つの態様によれば、前記第４レンズ群は、物体側より順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、正の屈折力を有する両凸レンズとの接合レンズから構成されることを特徴とする。

本発明に係るズームレンズの１つの態様によれば、前記第５レンズ群を移動させて合焦を行い、前記第５レンズ群の焦点距離をｆ５とし、全系の望遠端における焦点距離をｆｔとしたとき、
０．２４＜ｆ５／ｆｔ＜０．８０
なる条件を満足することを特徴とする。

本発明に係るズームレンズの１つの態様によれば、前記第２レンズ群および前記第３レンズ群はそれぞれ少なくとも１つの非球面レンズを含み構成されることを特徴とする。

本発明によれば、第４レンズ群を第３レンズ群と同じ正の屈折力とすることで機能を分担させるようにしたので、小型でありながら高性能かつ高変倍率を達成できる。さらに、第４レンズ群の少なくとも一部のレンズ群を光軸と垂直方向に移動させるようにしたので、通常第３レンズ群近傍に設けられる光量制御機構とは離れた位置に防振機構を設けることができる。これにより、より小型化が可能となり、サイズが大きく画素数の多い固体撮像素子にも対応したズームレンズを提供できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態とする）について、図面を用いて説明する。

図１は、本実施形態に係るズームレンズ１０の光軸断面を示す図である。図１に示すように、ズームレンズ１０は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、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、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５を備える。本実施形態において、ズーム動作は、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が各々独立して光軸に沿って移動することにより行われる。また、いわゆる手ぶれ補正を行う防振動作は、第４レンズ群Ｇ４が光軸に垂直方向に移動することにより行われる。

本実施形態では、第１レンズ群Ｇ１は正の屈折力により光束を収斂する。第２レンズ群Ｇ２は負の屈折力により第１レンズ群Ｇ１で形成された被写体像を拡大する。第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４は正の屈折力により第２レンズ群Ｇ２で拡大された光束を収斂する機能を分担する。また、広角端から望遠端へ変倍する場合（つまり、広角端から望遠端へ焦点距離を変化させる場合）、図１に示すように各レンズ群を矢印の如く第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が広がる方向に、そして第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が狭まる方向に、各レンズ群を光軸に沿って移動させる。このように各レンズ群をそれぞれ独立して移動させ、変倍の調整を各レンズ群に効果的に分担させることで、ズームレンズ１０は、小型でありながら高変倍率を達成することができる。

また、第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４は、正の屈折力により光束を収斂し、結像する機能を分担する。第３レンズ群Ｇ３の物体側には光量を調整する絞り機能および光路を開閉するシャッター機能を備える光量制御機構ＩＲが設けられる。また、第４レンズ群Ｇ４の近傍には、第４レンズ群Ｇ４を光軸に対して略垂直方向に移動することにより、手ぶれ等の外的要因による像の移動方向とは逆方向に像を移動させる防振機構（図示せず）が設けられる。

また、本実施形態では、光量制御機構ＩＲが第３レンズ群Ｇ３に隣接して設けられ、防振機構が第４レンズ群Ｇ４に隣接して設けられる。つまり、光量制御機構ＩＲと防振機構とがそれぞれ別のレンズ群の近傍に設けられる。その結果、光量制御機構ＩＲおよび防振機構の配置スペースの制約が少なくなり、小型なズームレンズを実現することができる。

本実施形態では、広角端から望遠端に変倍する際に、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔を変化させることにより、第４レンズ群Ｇ４が防振動作を行う際に生じる収差の補正や、高変倍時に生じるコマ収差や像面湾曲の補正、ズーム動作時に生じる像面移動の補正を、各変倍域においてそれぞれ同時に行う。

さらに、広角端から望遠端へ変倍する際に、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔が減少するように各レンズ群を移動させることにより、防振動作を行う第４レンズ群Ｇ４の外周側において軸外光束は屈折される。また、望遠端では、軸外光束は光軸近傍で屈折され、広角側の焦点距離域での像面湾曲を良好に補正し、さらに第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔が減少するように移動させることにより、望遠側の焦点距離域において第４レンズ群Ｇ４が防振動作する際に偏芯により生じるコマ収差の発生を抑制することができる。

加えて、第５レンズ群Ｇ５は、光の感度に指向性をもつＣＣＤなどの固体撮像素子が適切に映像信号を出力できるように、射出瞳の位置を物体側に移動させる機能と、ズーム動作時に生じる像面移動を補助的に補正する機能とを有する。なお、第５レンズ群はズーム動作時に固定させる構成にしてもよい。

加えて、ズームレンズ１０は、高い変倍率を持ちながらも全変倍域にわたって良好な光学性能を維持するために以下に示す各条件を満足することが望ましい。

まず、広角端および望遠端における第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との光軸上の面間隔をそれぞれＴ３４ｗ，Ｔ３４ｔとしたとき、以下の条件式（１）を満足することが望ましい。

２．０＜Ｔ３４ｗ／Ｔ３４ｔ＜７．０ ・・・（１）

ここで、条件式（１）は、広角端および望遠端における第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との光軸上の面間隔の比について規定する。Ｔ３４ｗ／Ｔ３４ｔが条件式（１）の上限である７．０を上回る場合、広角端において、第４レンズ群Ｇ４を通過する光束の位置が光軸より外周側に離れ過ぎるため、防振動作を行う第４レンズ群Ｇ４のレンズ径を大型化する必要がある。また、Ｔ３４ｗ／Ｔ３４ｔが条件式（１）の上限である７．０を上回るということは、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との面間隔の変動量が比較的に大きいことを意味する。そのため、Ｔ３４ｗ／Ｔ３４ｔが条件式（１）の上限である７．０を上回ると、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との移動スペースを確保する必要があるため、ズームレンズ全系の大型化を招く。また、Ｔ３４ｗ／Ｔ３４ｔが条件式（１）の下限である２．０を下回る場合は、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との面間隔の変動量が比較的に小さいことを意味し、広角端において第４レンズ群Ｇ４による非点収差や像面歪曲など軸外の諸収差の補正と、望遠端において第４レンズ群Ｇ４が防振動作時に軸上の偏芯により生じるコマ収差の補正とを双方とも実現することは困難になる。以上の通り、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との光軸上の面間隔の比が条件式（１）を満足することで、本実施形態によれば、広角側において生じる像面湾曲と、望遠側において第４レンズ群Ｇ４が防振動作時に生じるコマ収差とを良好に補正することができ、かつ小型で高変倍が可能な５群ズームレンズを実現することができる。

また、広角端および望遠端における第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との合成焦点距離をそれぞれｆ３４ｗ，ｆ３４ｔとし、第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４の焦点距離をそれぞれｆ３，ｆ４とし、ズームレンズ１０の全系の広角端および望遠端における焦点距離をそれぞれｆｗ，ｆｔとしたとき、以下の条件式（２），（３），（４），（５）を満足することが望ましい。

２．７＜ｆ３４ｗ／ｆｗ＜４．０ ・・・（２）
０．１５＜ｆ３４ｔ／ｆｔ＜０．３６ ・・・（３）
３．３＜ｆ３／ｆｗ＜５．５ ・・・（４）
０．２＜ｆ４／ｆｔ＜０．６ ・・・（５）

ここで、条件式（２）は、広角端における第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との合成焦点距離について規定する。ｆ３４ｗ／ｆｗが条件式（２）の上限である４．０を上回ると、広角端における第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４の全系に対する屈折力が弱くなり過ぎ、ズームレンズの高変倍化が困難になる。また、ｆ３４ｗ／ｆｗが条件式（２）の下限である２．７を下回ると、広角端における第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４の全系に対する屈折力が強くなり過ぎ、第４レンズ群Ｇ４より像面側に第５レンズ群Ｇ５と、光学ローパスフィルタなどの光学等価部材を配置するスペースの確保が困難になる。

条件式（３）は、望遠端における第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との合成焦点距離について規定する。ｆ３４ｔ／ｆｔが条件式（３）の上限である０．３６を上回ると、望遠端における第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４の全系に対する屈折力が弱くなり過ぎ、ズームレンズ全系が光軸方向に長大化してしまう。また、ｆ３４ｔ／ｆｔが条件式（３）の下限である０．１５を下回ると、望遠端における第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４の全系に対する屈折力が強くなり過ぎ、第４レンズ群Ｇ４が防振動作する際に偏芯による生じる軸上のコマ収差が増大し、補正が困難になる。

条件式（４）は、広角端における第３レンズ群Ｇ３の焦点距離の適切な範囲を規定する。ｆ３／ｆｗが条件式（４）の上限である５．５を上回ると、第３レンズ群の全系に対する屈折力が弱くなり過ぎ、ズームレンズを高変倍化することが困難になる。また、第３レンズ群Ｇ３より像面側に配置される第４レンズ群Ｇ４のレンズ径を大きくする必要があり、第４レンズ群Ｇ４に設けられる防振機構の大型化や防振機構の消費電力の増大を招く。さらに、ｆ３／ｆｗが条件式（４）の下限である３．３を下回ると、第３レンズ群の全系に対する屈折力が強くなり過ぎ、球面収差や軸上色収差などを良好に補正することが困難になる。

条件式（５）は、望遠端における第４レンズ群Ｇ４の焦点距離の適切な範囲を規定する。ｆ４／ｆｔが条件式（５）の上限である０．６を上回ると、第４レンズ群の全系に対する屈折力が弱く、第４レンズ群の作用を十分に発揮することができず、ズームレンズ全系が光軸方向に長大化してしまう。また、ｆ４／ｆｔが条件式（５）の下限である０．２を下回ると、第４レンズ群Ｇ４の全系に対する屈折力が強くなり過ぎ、望遠側の焦点距離域において第４レンズ群Ｇ４が防振動作時に発生する非点収差や倍率色収差などを良好に補正することが困難になる。

以上、条件式（２）〜（５）を満足することにより、各変倍域で諸収差を良好に補正しつつ、防振動作時に収差変動を少なくすることが可能な小型で高変倍の５群ズームレンズを実現することができる。

また、第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２の焦点距離をそれぞれｆ１，ｆ２とし、ズームレンズ全系の広角端および望遠端における焦点距離をそれぞれｆｗ，ｆｔとした場合、以下の条件式（６），（７）を満足することが好ましい。

６．７＜ｆ１／ｆｗ＜１４．０ ・・・（６）
０．０８＜｜ｆ２／ｆｔ｜＜０．１６ ・・・（７）

ここで、条件式（６）は広角端における第１レンズ群Ｇ１の焦点距離の適切な範囲を規定する。ｆ１／ｆｗが条件式（６）の上限である１４．０を上回ると、第１レンズ群Ｇ１の全系に対する屈折力が弱くなり過ぎ、ズームレンズの高変倍化が困難になる。また、ｆ１／ｆｗが条件式（６）の下限である６．７を下回ると、第１レンズ群Ｇ１の全系に対する屈折力が強くなり過ぎ、広角端における球面収差や軸上色収差などを良好に補正することが困難になる。

条件式（７）は望遠端における第２レンズ群Ｇ２の焦点距離の適切な範囲を規定する。｜ｆ２／ｆｔ｜が条件式（７）の上限である０．１６を上回ると、第２レンズ群の全系に対する屈折力が弱くなり過ぎ、ズームレンズの高変倍化が困難になる。また、｜ｆ２／ｆｗ｜が条件式（７）の下限である０．０８を下回ると、第２レンズ群Ｇ２の全系に対する屈折力が強くなり過ぎ、望遠端における球面収差や軸上色収差などを良好に補正することが困難になる。

さらに、本実施形態において、第４レンズ群Ｇ４の最も像面側のレンズ面は、像面側に凸面を向けた形状として、さらに曲率半径をＲａとした場合、以下の条件式（８）を満足することが好ましい。

｜Ｒａ／ｆｗ｜＞５．５ ・・・（８）

ここで、条件式（８）は、防振動作を行う第４レンズ群Ｇ４の最も像面側に位置するレンズ面の適切な形状を規定する。｜Ｒａ／ｆｗ｜が条件式（８）の下限である５．５を下回ると、第４レンズ群Ｇ４の最も像面側に位置するレンズ面に対する光束の入射角度が大きくなり、防振動作時に収差を良好に補正することが困難になる。

加えて、本実施形態において、第４レンズ群Ｇ４は物体側より順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両側に凸面を向けた正レンズとを接合した接合レンズにより構成することが好ましい。第４レンズ群Ｇ４をこのように構成することで、防振動作時における色収差の発生を最小限に抑えながら、第４レンズ群Ｇ４の近傍に設けられる防振機構を小型化することができる。

また、本実施形態において、第５レンズ群Ｇ５を移動させて合焦を行い、第５レンズ群Ｇ５の焦点距離をｆ５とした場合、以下の条件式（９）を満足することが好ましい。

０．２４＜ｆ５／ｆｔ＜０．８０ ・・・（９）

ここで、条件式（９）は、ズームレンズ全系の望遠端における第５レンズ群Ｇ５の焦点距離の適切な範囲を規定する。ｆ５／ｆｔが条件式（９）の上限である０．８０を上回ると、第５レンズ群Ｇ５の全系に対する屈折力が弱くなり、第５レンズ群の作用を十分に発揮することができず、ズームレンズ全系が光軸方向に長大化してしまう。また、ｆ５／ｆｔが条件式（９）の下限である０．２４を下回ると、第５レンズ群Ｇ５の全系に対する屈折力が強くなり過ぎ、非点収差や倍率色収差などを良好に補正することが困難になる。

加えて、本実施形態において、第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３を構成する少なくとも一部のレンズをそれぞれ非球面レンズにすることで、効果的に収差補正をすることが可能であり、ズームレンズ１０をより高倍率化および広角化することが可能になる。また、第２レンズ群Ｇ２の一部を非球面レンズで構成することで、主に広角側での歪曲収差や非点収差を良好に補正することができる。さらに、第３レンズ群Ｇ３の一部を非球面レンズで構成することで、主に望遠側での球面収差などを良好に補正することができる。

以上のように各条件を満足するようにレンズ群を構成することで、小型でありながら１１倍〜１７倍程度の高倍率で、比較的多い画素数を有する高精細な固体撮像素子にも適したズームレンズ１０を提供することが可能であり、上記の各条件を満足するズームレンズ１０は、各変倍域において、高い結像性能を得ることができ、かつ防振動作時に発生する収差の変動を抑制することができるため、防振動作時においても良好に収差を補正することができる。よって、ズームレンズ１０を搭載した撮像装置は、小型でかつ高変倍率を達成しつつ、防振機能を備えることができる。

続いて、第１乃至第４実施例について、以下図面を用いて説明する。なお、図２〜図５は第１実施例、図６〜図９は第２実施例、図１０〜図１３は第３実施例、図１４〜１７は第４実施例に関する図である。

初めに、各実施例における共通の事項について説明する。

まず、以下の説明において、「Ｓｉ」は物体側から数えてｉ番目の面、「Ｒｉ」は面Ｓｉの曲率半径、「Ｔｉ」は物体側からｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸上の面間隔、「ｎｄＬｉ」はレンズＬｉのｄ線（波長５８７．６ｎｍ）における屈折率、「νｄＬｉ」はレンズＬｉのｄ線におけるアッベ数、「ｆ」はレンズ全系の焦点距離、「Ｆｎｏ」は開放Ｆ値、「ω」は半画角をそれぞれ示すものとする。

また、各実施例において用いられるレンズには、レンズ面が非球面によって構成されるものも含まれる。

非球面形状は、レンズ面の頂点から光軸方向への距離を「ｘ」、レンズ面の頂点から光軸と垂直方向への距離を「ｙ」、近軸曲率半径をＲ、非球面係数をｋ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄとしたとき、次式で表される。

第１乃至第４実施例におけるズームレンズは、図２、図６、図１０及び図１４に示すように、物体側から像面ＩＭＧへと順に、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、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５から構成される。図２、図６、図１０及び図１４では、それぞれ広角端での各レンズ群の位置関係を示している。

また、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間には絞りおよびシャッタの機能を果たす光量制御機構ＩＲが配置される。また、第５レンズ群Ｇ５と像面ＩＭＧとの間には、光学等価部材Ｌ１５が配置される。光学等価部材Ｌ１５は、例えば物体側から順に、ローパスフィルタ、赤外カットフィルタ、固体撮像素子のカバーガラスから構成される。

［第１実施例］
図２は、第１実施例に係るズームレンズ１０の広角端における光軸断面を示す図である。図２に示すように、第１実施例において、第１レンズ群Ｇ１は、物体側より順に負メニスカスレンズＬ１と両凸レンズＬ２とを接合した接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３から構成され、全体として正の屈折力を有する。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側より順に、負メニスカスレンズＬ４、両凹レンズＬ５、両凸レンズＬ６と両凹レンズＬ７とを接合した接合レンズから構成され、全体として負の屈折力を有する。

第３レンズ群Ｇ３は、物体側より順に、両凸レンズＬ８、両凸レンズＬ９と両凹レンズＬ１０とを接合した接合レンズから構成され、全体として正の屈折力を有する。また第３レンズＧ３の物体側には光量制御機構ＩＲが隣接して設けられる。

第４レンズ群Ｇ４は、物体側より順に、負メニスカスレンズＬ１１と両凸レンズＬ１２とを接合した接合レンズから構成され、全体として正の屈折力を有する。また、第４レンズ群Ｇ４の近傍には防振機構が設けられ、防振機構が第４レンズ群Ｇ４を光軸にほぼ垂直方向に移動させることにより、手ぶれ時の振動による画像のぶれを補正する。

第５レンズ群Ｇ５は、物体側より順に、両凸レンズＬ１３と負メニスカスレンズＬ１４とを接合した接合レンズから構成され、全体として正の屈折力を有する。

表１は、第１実施例に係るズームレンズが短焦点距離端、中間焦点距離、長焦点距離端における焦点距離、Ｆナンバー、半画角の値を示す。なお、長さを示すｆの単位は［ｍｍ］、角度を示すωの単位は［度］である。以下同様である。

表２は、第１実施例に係るズームレンズの各数値データを示す。なお、長さを示すＲ，Ｔの単位は［ｍｍ］であり、表中「ＩＮＦ」は無限大を示す。

表３は、ズーム動作によって可変する面間隔Ｔ５，Ｔ１２，Ｔ１８，Ｔ２１，Ｔ２４の短焦点距離端、中間焦点距離及び長焦点距離端における各値を示す。

表４は、第１実施例における条件式（１）〜（９）のパラメータの値を示す。

図３乃至図５は、第１実施例に係るズームレンズ１０の短焦点距離端、中間焦点距離、長焦点距離端における諸収差図である。図３乃至５において、＜Ａ＞は球面収差、＜Ｂ＞は非点収差、＜Ｃ＞は歪曲、＜Ｄ＞は防振動作を行っていない場合の横収差、＜Ｅ＞は防振動作を行っている場合の横収差を示す。また、図３乃至５において、像高をＹとする。第２〜第４実施例でも同様とする。

図３乃至５に示すように、第１実施例に係るズームレンズ１０によれば、高倍率を実現することが可能であり、さらに広角端から望遠端までの各変倍域において、防振動作時でも諸収差を良好に補正することが可能なズームレンズを実現することができる。

［第２実施例］
次に、第２実施例について説明する。図６に示すように、第２実施例において、第１レンズ群Ｇ１は第１実施例と同様のレンズ構成であり、第２レンズ群Ｇ２は、物体側より順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４、両凹レンズＬ５、両凸レンズＬ６と両凹レンズＬ７との接合レンズから構成され、全体として負の屈折力を有する。なお、両凹レンズＬ５の物体側の面Ｓ８は非球面形状になっている。

第３レンズ群Ｇ３は、物体側より順に、両凸レンズＬ８、両凸レンズＬ９、両凹レンズＬ１０から構成され、全体として正の屈折力を有する。また、第１実施例と同様に第３レンズ群Ｇ３の物体側には光量制御機構ＩＲが隣接して設けられる。

第４レンズ群Ｇ４は、第１実施例と同様のレンズ構成であり、第５レンズ群Ｇ５は、物体側より順に、両凸レンズＬ１３、両凹レンズＬ１４から構成され全体として正の屈折力を有する。

表５は、第２実施例に係るズームレンズが短焦点距離端、中間焦点距離、長焦点距離端における焦点距離、Ｆナンバー、半画角の値を示す。

表６は、第２実施例に係るズームレンズの各数値データを示す。

表７は、第２実施例において、ズーム動作によって可変する面間隔Ｔ５，Ｔ１２，Ｔ１９，Ｔ２２，Ｔ２６の短焦点距離端、中間焦点距離及び長焦点距離端における各値を示す。

また、表８は、第２実施例における条件式（１）〜（９）のパラメータの値を示す。

また、第２レンズ群Ｇ２を構成する両凹レンズＬ５の物体側の面Ｓ８は非球面によって構成されている。表９は、面Ｓ８における非球面係数を示す。

なお、表８中の「Ｅ」は、１０を底とする指数表現を意味するものとする（以下でも同様とする）。

図７乃至図９は、第２実施例に係るズームレンズ１０の短焦点距離端、中間焦点距離、長焦点距離端における諸収差図である。

［第３実施例］
次に、第３実施例について説明する。図１０に示すように、第３実施例に係るズームレンズ１０において、第１レンズ群Ｇ１は、第１〜第２実施例と同様のレンズ構成であり、第２レンズ群Ｇ２は、第２実施例と同様のレンズ構成である。

第３レンズ群Ｇ３は、物体側より順に、両凸レンズＬ８、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ９、両凹レンズＬ１０から構成され、全体として正の屈折力を有する。また、第３レンズ群Ｇ３の物体側には光量制御機構ＩＲが隣接して設けられる。

第４レンズ群Ｇ４は、第１〜第２実施例と同様のレンズ構成であり、第５レンズ群Ｇ５は、物体側より順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３と負メニスカスレンズＬ１４との接合レンズから構成され全体として正の屈折力を有する。

表１０は、第３実施例に係るズームレンズが短焦点距離端、中間焦点距離、長焦点距離端における焦点距離、Ｆナンバー、半画角の値を示す。

表１１は、第３実施例に係るズームレンズの各数値データを示す。

表１２は、第３実施例において、ズーム動作によって可変する面間隔Ｔ５，Ｔ１２，Ｔ１９，Ｔ２２，Ｔ２５の短焦点距離端、中間焦点距離及び長焦点距離端における各値を示す。

また、表１３は、第３実施例における条件式（１）〜（９）のパラメータの値を示す。

また、第２レンズ群Ｇ２を構成する両凹レンズＬ５の物体側の面Ｓ８は非球面によって構成されている。表１４は、面Ｓ８における非球面係数を示す。

図１１乃至図１３は、第３実施例に係るズームレンズ１０の短焦点距離端、中間焦点距離、長焦点距離端における諸収差図である。

［第４実施例］
次に、第４実施例について説明する。図１４に示すように、第４実施例に係るズームレンズ１０において、第１レンズ群Ｇ１は、第１〜第３実施例と同様のレンズ構成であり、第２レンズ群Ｇ２は、第２〜第３実施例と同様のレンズ構成である。

第３レンズ群Ｇ３は、物体側より順に、両凸レンズＬ８、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ９と負メニスカスレンズＬ１０との接合レンズから構成され、全体として正の屈折力を有する。なお、両凸レンズＬ８の物体側の面Ｓ１３は非球面形状になっている。また、光量制御機構ＩＲが第３レンズ群Ｇ３の物体側に隣接して設けられる。

第４レンズ群Ｇ４は、第１〜第３実施例と同様のレンズ構成であり、第５レンズ群Ｇ５は、物体側より順に、両凸レンズＬ１３と両凹レンズＬ１４との接合レンズから構成され全体として正の屈折力を有する。

表１５は、第４実施例に係るズームレンズが短焦点距離端、中間焦点距離、長焦点距離端における焦点距離、Ｆナンバー、半画角の値を示す。

表１６は、第４実施例に係るズームレンズの各数値データを示す。

表１７は、第４実施例において、ズーム動作によって可変する面間隔Ｔ５，Ｔ１２，Ｔ１８，Ｔ２１，Ｔ２４の短焦点距離端、中間焦点距離及び長焦点距離端における各値を示す。

また、表１８は、第４実施例における条件式（１）〜（９）のパラメータの値を示す。

また、第２レンズ群Ｇ２を構成する両凹レンズＬ５の物体側の面Ｓ８、および第３レンズ群Ｇ３を構成する両凸レンズＬ８の物体側の面Ｓ１３はそれぞれ非球面によって構成されている。表１９は、面Ｓ８および面Ｓ１３における非球面係数を示す。

図１５乃至図１７は、第４実施例に係るズームレンズ１０の短焦点距離端、中間焦点距離、長焦点距離端における諸収差図である。

次に、このズームレンズ１０が搭載された撮像装置について説明する。図１８は、ズームレンズ１０を搭載したデジタルカメラの構成の一例を示す図である。このデジタルカメラは、被写体の像を取得するレンズブロック１００と、撮像信号の各種処理や像撮像に必要な各種制御を行う本体部２００に大別される。レンズブロック１００は、５群のレンズ群からなるズームレンズ１０と、当該ズームレンズ１０によって導かれた被写体像を電気信号に変換する固体撮像素子１２と、を備えている。固体撮像素子１２は、電気信号に変換された被写体像を、画像データとして本体部２００に出力する。

本体部２００は、操作部２６を介して入力されたユーザからの指示に基づき、制御部２４が各種処理を実行している。また、信号処理部２８は、固体撮像素子１２から出力された画像データに対し、Ａ／Ｄ変換やノイズ除去などの各種信号処理を実行する。信号処理後の画像データは、表示部３０や記録媒体３２に出力される。記録媒体３２は、メモリカードなどからなるデータ記憶媒体であり、撮像された画像データはこの記録媒体に記録される。表示部３０は、ＬＣＤ等の表示装置であり、ユーザは、この表示部３０を介して撮像した画像の確認等を行う。レンズ駆動制御部２２は、フォーカシングやズーミングが必要なときに、ズームレンズに搭載されたレンズ移動機構に対して駆動信号を出力し、レンズ群の移動を指示する。ズームレンズに搭載されたレンズ移動機構のモータは、この指示に応じて駆動し、レンズ群を移動させる。

本実施形態に係るズームレンズの光軸断面を示す図である。 第１実施例に係るズームレンズの広角端における光軸断面を示す図である。 第１実施例に係るズームレンズの短焦点距離端における諸収差を示す図である。 第１実施例に係るズームレンズの中間焦点距離における諸収差を示す図である。 第１実施例に係るズームレンズの長焦点距離端における諸収差を示す図である。 第２実施例に係るズームレンズの広角端における光軸断面を示す図である。 第２実施例に係るズームレンズの短焦点距離端における諸収差を示す図である。 第２実施例に係るズームレンズの中間焦点距離における諸収差を示す図である。 第２実施例に係るズームレンズの長焦点距離端における諸収差を示す図である。 第３実施例に係るズームレンズの広角端における光軸断面を示す図である。 第３実施例に係るズームレンズの短焦点距離端における諸収差を示す図である。 第３実施例に係るズームレンズの中間焦点距離における諸収差を示す図である。 第３実施例に係るズームレンズの長焦点距離端における諸収差を示す図である。 第４実施例に係るズームレンズの広角端における光軸断面を示す図である。 第４実施例に係るズームレンズの短焦点距離端における諸収差を示す図である。 第４実施例に係るズームレンズの中間焦点距離における諸収差を示す図である。 第４実施例に係るズームレンズの長焦点距離端における諸収差を示す図である。 ズームレンズを搭載したデジタルカメラの構成の一例を示す図である。

符号の説明

Ｇ１ 第１レンズ群、Ｇ２ 第２レンズ群、Ｇ３ 第３レンズ群、Ｇ４ 第４レンズ群、Ｇ５ 第５レンズ群、ＩＲ 光量制御機構、Ｌ１５ 光学等価部材、ＩＭＧ 結像面、１０ ズームレンズ、１２ 固体撮像素子、２２ レンズ駆動制御部、２４ 制御部、２６ 操作部、２８ 信号処理部、３０ 表示部、３２ 記録媒体。

Claims (10)

1. 物体側より順に、
   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、
   正の屈折力を有する第５レンズ群と、
   を備え、
   前記第１レンズ群、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群、前記第４レンズ群を含む少なくとも４つのレンズ群が各々独立して光軸に沿って移動することによりズーム動作を行い、
   前記第４レンズ群の少なくとも一部のレンズ群が光軸と垂直方向に移動することによって像を変位させる
   ことを特徴とするズームレンズ。
2. 請求項１に記載のズームレンズにおいて、
   広角端から望遠端へ向かうほど前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が狭くなるズーム動作範囲を有する
   ことを特徴とするズームレンズ。
3. 請求項１または２に記載のズームレンズにおいて、
   広角端および望遠端における前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との光軸上の面間隔をそれぞれＴ３４ｗ，Ｔ３４ｔとしたとき、
   ２．０＜Ｔ３４ｗ／Ｔ３４ｔ＜７．０
   なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
4. 請求項１乃至３のいずれか１つに記載のズームレンズにおいて、
   広角端および望遠端における前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との合成焦点距離をそれぞれｆ３４ｗ，ｆ３４ｔとし、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３とし、前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４とし、全系の広角端および望遠端における焦点距離をそれぞれｆｗ，ｆｔとしたとき、
   ２．７＜ｆ３４ｗ／ｆｗ＜４．０
   ０．１５＜ｆ３４／ｆｔ＜０．３６
   ３．３＜ｆ３／ｆｗ＜５．５
   ０．２＜ｆ４／ｆｔ＜０．６
   なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
5. 請求項１乃至４のいずれか１つに記載のズームレンズにおいて、
   前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とし、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とし、全系の広角端および望遠端における焦点距離をそれぞれｆｗ，ｆｔとしたとき、
   ６．７＜ｆ１／ｆｗ＜１４．０
   ０．０８＜｜ｆ２／ｆｔ｜＜０．１６
   なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
6. 請求項１乃至５のいずれか１つに記載のズームレンズにおいて、
   前記第４レンズ群の最も像面側に位置するレンズ面は、像面側に凸面を向けた形状であり、当該レンズ面の曲率半径をＲａとし、全系の広角端における焦点距離をｆｗとしたとき、
   ｜Ｒａ／ｆｗ｜＞５．５
   なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
7. 請求項１乃至６のいずれか１つに記載のズームレンズにおいて、
   前記第４レンズ群は、物体側より順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、正の屈折力を有する両凸レンズとの接合レンズから構成される
   ことを特徴とするズームレンズ。
8. 請求項１乃至７のいずれか１つに記載のズームレンズにおいて、
   前記第５レンズ群を移動させて合焦を行い、前記第５レンズ群の焦点距離をｆ５とし、全系の望遠端における焦点距離をｆｔとしたとき、
   ０．２４＜ｆ５／ｆｔ＜０．８０
   なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
9. 請求項１乃至８のいずれか１つに記載のズームレンズにおいて、
   前記第２レンズ群および前記第３レンズ群はそれぞれ少なくとも１つの非球面レンズを含み構成される
   ことを特徴とするズームレンズ。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれか１つに記載のズームレンズを備えた撮像装置。

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