JP2020071437A - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】広画角で全系が小型で、大口径比で、高い光学性能を有するズームレンズを提供する。【解決手段】物体側より像側へ順に配置された、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、負の屈折力の第４レンズ群Ｌ４より構成され、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、広角端に比べて望遠端において、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間隔が狭くなり、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間隔が狭くなり、第１レンズ群の焦点距離をｆ１、第２レンズ群の焦点距離をｆ２、第３レンズ群の焦点距離をｆ３、広角端におけるズームレンズの焦点距離をｆｗとするとき、−２．３０＜ｆ１／ｆｗ＜−１．３７、１．８０＜ｆ２／ｆ３＜２．８０、なる条件式を満足することを特徴としている。【選択図】図１

Description

本発明は、ズームレンズ及びそれを有する撮像装置に関し、例えばデジタルカメラ、ビデオカメラ、放送用カメラ、監視用カメラなどの撮像装置の撮像光学系に好適なものである。

撮像装置に用いる撮像光学系には、広画角で全系が小型で、かつ大口径比のズームレンズが求められている。さらに、全ズーム域にわたり高い光学性能を有すること等が要望されている。

このような要求を満足するズームレンズとして、例えば物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の中間レンズ群、負の屈折力の最終レンズ群を有し、中間レンズ群に開口絞りを配置したネガティブリード型のズームレンズが知られている。このズームレンズは開口絞りに対して屈折力配置が略対称な構成であり、開口絞り前後のレンズ群で発生する収差を打ち消しあうことで、軸外収差を良好に補正している（特許文献１）。

特許文献１では、物体側より像側へ順に、負、正、正、負の屈折力の第１乃至第４レンズ群を有するズームレンズを開示している。特許文献１では、ズーミングに際して第２レンズ群と第３レンズ群を移動させたズーム比２．９程度のズームレンズを開示している。

特開２００７−２８６５４８号公報

ネガティブリード型のズームレンズにおいて、前玉有効径が小さく、広画角、大口径比で高い光学性能を有するズームレンズを得るには、前述した対称系の屈折力配置を採用するのが有効である。そして、ズーミングにおける各レンズ群の移動条件や、各レンズ群の屈折力等を適切に配置することが高い光学性能を得るのに重要になってくる。

特に第１レンズ群の負の屈折力は、負の屈折力が弱すぎると（負の屈折力の絶対値が小さくなりすぎると）前玉有効径が大型化する。逆に強すぎると（負の屈折力の絶対値が大きくなりすぎると）軸上光束が第１レンズ群により強く発散されて第２レンズ群に入射する。このため、高次収差、特に球面収差とコマ収差が大きく発生し光学性能が低下してくる。これは、広角端の明るさを大口径化するほどその傾向が顕著になってくる。

本発明は、広画角で全系が小型で、大口径比で、高い光学性能を有するズームレンズ及び、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配置された、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、負の屈折力の第４レンズ群より構成され、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、望遠端における前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔は広角端より狭く、望遠端における前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔は広角端より狭く、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、広角端における前記ズームレンズの焦点距離をｆｗとするとき、
−２．３０＜ｆ１／ｆｗ＜−１．３７
１．８０＜ｆ２／ｆ３＜２．８０
なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。

本発明によれば、広画角で全系が小型で、大口径比で、高い光学性能を有するズームレンズが得られる。

実施例１の無限遠に合焦時の広角端におけるレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 実施例１の無限遠に合焦時の広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図 実施例２の無限遠に合焦時の広角端におけるレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 実施例２の無限遠に合焦時の広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図 実施例３の無限遠に合焦時の広角端におけるレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 実施例３の無限遠に合焦時の広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図 実施例４の無限遠に合焦時の広角端におけるレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 実施例４の無限遠に合焦時の広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図 撮像装置の要部概略図

以下、図面を用いて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。

各実施例のズームレンズは、物体側より像側へ順に配置された、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、負の屈折力の第４レンズ群Ｌ４より構成される。ズーミングに際して、隣り合うレンズ群の間隔が変化する。ここでレンズ群は、１枚以上のレンズを有していればよく、必ずしも複数枚のレンズを有していなくてもよい。

図１は実施例１の無限遠に合焦時の広角端におけるレンズ断面図である。図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は実施例１の無限遠に合焦時の広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。実施例１はズーム比４．０、Ｆナンバー１．７０〜４．００のズームレンズである。

図３は実施例２の無限遠に合焦時の広角端におけるレンズ断面図である。図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は実施例２の無限遠に合焦時の広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。実施例２はズーム比４．０、Ｆナンバー１．７０〜４．００のズームレンズである。

図５は実施例３の無限遠に合焦時の広角端におけるレンズ断面図である。図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は実施例３の無限遠に合焦時の広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。実施例３はズーム比４．０、Ｆナンバー１．６１〜４．００のズームレンズである。

図７は実施例４の無限遠に合焦時の広角端におけるレンズ断面図である。図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は実施例４の無限遠に合焦時の広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。実施例４はズーム比４．０、Ｆナンバー１．７０〜４．００のズームレンズである。

図９は各実施例で説明したズームレンズを備えるデジタルスチルカメラ（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デジタルカメラやビデオカメラ、放送用カメラ、監視用カメラ、などの撮像装置に用いられるズームレンズである。尚、各実施例のズームレンズは投射装置（プロジェクタ）用の投射光学系として用いることもできる。

レンズ断面図において、左方が物体側（前方）で、右方が像側（後方）である。また、レンズ断面図において、ｉを物体側からのレンズ群の順番とすると、Ｌｉは第ｉレンズ群を示す。ＳＰは開口絞りである。ＩＰは像面である。像面ＩＰは、デジタルカメラやビデオカメラなどの撮像装置としてズームレンズを使用する際には、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面に相当する。

図示していないが、ＩＰの直前には、光学フィルター、フェースプレート、ローパスフィルター、赤外カットフィルターなどに相当する光学ブロックを配置することもある。矢印は広角端から望遠端へのズーミングに際して、各レンズ群の移動軌跡を示している。フォーカスに関する矢印は無限遠から近距離のフォーカシングに際してのレンズ群の移動方向を示している。

球面収差図において、ＦｎｏはＦナンバーである。またｄはｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、ｇはｇ線（波長４３５．８ｎｍ）である。非点収差図でΔＭはｄ線におけるメリディオナル像面、ΔＳはｄ線におけるサジタル像面である。歪曲収差図はｄ線について示している。倍率色収差図はｇ線について示している。ωは撮像半画角（度）である。

各実施例は、物体側より像側へ順に配置された、負の屈折力の第１レンズＬ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、負の屈折力の第４レンズ群Ｌ４からなる。

実施例１乃至４は、第３レンズ群Ｌ３でフォーカシングを行っている。

実施例１乃至３は、図１、図３、図５に示すように、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｌ１は像側へ移動した後に物体側へ移動する。実施例４は、図７に示すように、ズーミングに際して、第１レンズ群Ｌ１は不動である。

実施例１乃至４は、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第２レンズ群Ｌ２，第３レンズ群Ｌ３は第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との間隔が縮小し、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３との間隔が縮小するように物体側へ移動する。また、第４レンズ群Ｌ４は物体側へ、広角端から中間のズーム位置まで第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の間隔が縮小し、中間のズーム位置から望遠端にかけて第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の間隔が増大するように移動する。

ここで中間のズーム位置Ｚｍは広角端におけるズームレンズの焦点距離をｆｗ、望遠端におけるズームレンズの焦点距離をｆｔとするとき、
Ｚｍ＝√ｆｗ×ｆｔ
である。

実施例１、２、４では、開口絞りＳＰは第２レンズ群Ｌ２の最も像側に配置される。実施例３では、開口絞りＳＰが第３レンズ群Ｌ３の最も物体側に配置される。各実施例は、物体側より像側へ順に、負、正、正、負の屈折力のレンズ群を配置しており、その中間である、第２レンズ群Ｌ２の像側、または、第３レンズ群Ｌ３の物体側に開口絞りＳＰを配置している。開口絞りＳＰに対して対称な屈折力の配置とすることで、開口絞りＳＰ前後で発生する収差を打ち消すようにして、これにより軸外収差を良好に補正している。

各実施例において、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離をｆ１、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離をｆ２、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離をｆ３、広画角におけるズームレンズの焦点距離をｆｗとする。このとき、
−２．３０＜ｆ１／ｆｗ＜−１．３７・・・（１）
１．８０＜ｆ２／ｆ３＜２．８０ ・・・（２）
なる条件式を満足する。

次に前述の条件式の技術的意味について説明する。

条件式（１）は、ズームレンズの小型化と高性能化を図るためのものである。条件式（１）の上限値を超えると、第１レンズ群Ｌ１の負の屈折力が強く（負の屈折力の絶対値が大きく）なりすぎる。そうすると、前玉有効径は小さく出来るが、第１レンズ群Ｌ１により強く発散された軸上光束が正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２に入射されるため、高次の球面収差、コマ収差が多く発生し光学性能が低下してくる。特に広角端を大口径化した場合にその傾向が顕著となる。条件式（１）の下限値を超えると、第１レンズ群Ｌ１の負の屈折力が弱く（負の屈折力の絶対値が小さく）なりすぎるため、前玉有効径が大型化してしまう。

好ましくは条件式（１）の範囲を以下のとおりとすると良い。

−２．２８＜ｆ１／ｆｗ＜−１．３８・・・（１ａ）
さらに好ましくは、条件式（１ａ）の範囲を以下のとおりとすると良い。

−２．２５＜ｆ１／ｆｗ＜−１．４０・・・（１ｂ）
条件式（２）は、広角端において大口径化を図りつつ高い光学性能を得るためのものである。条件式（２）の上限値を超えると、第２レンズ群Ｌ２の正の屈折力が弱くなりすぎる。そうすると、第１レンズ群Ｌ１による強い発散光を収斂させることが困難となり、第３レンズ群Ｌ３や、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の近傍に配置される開口絞りＳＰが大型化してくるので良くない。条件式（２）の下限値を超えると、第２レンズ群Ｌ２の正の屈折力が強くなりすぎるため、高次の球面収差、コマ収差が多く発生してくる。

好ましくは、条件式（２）の範囲を以下のとおりとすると良い。

１．８２＜ｆ２／ｆ３＜２．７８・・・（２ａ）
さらに好ましくは、条件式（２ａ）の範囲を以下のとおりとすると良い。

１．８５＜ｆ２／ｆ３＜２．７５・・・（２ｂ）
以上の構成をとることにより、広画角、小型、大口径比で、しかも高い光学性能を有するズームレンズを得ている
各実施例において、更に好ましくは次の条件式のうち１つ１以上を満足するのが良い。

第４レンズ群Ｌ４の焦点距離をｆ４とする。第１レンズ群Ｌ１の広角端から中間のズーム位置までの移動量の絶対値と、広角端から望遠端までの移動量の絶対値とで大きい方の移動量をＸ１、望遠端における焦点距離をｆｔとする。移動量Ｘ１の符号は広角端の位置から像側へ移動したときを正、広角端の位置から物体側へ移動したときを負とする。

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撮像素子を有する撮像装置において、広角端におけるレンズ全長をＬｗ、撮像素子の撮像面の有効径（対角長）の半分をｈとする。このとき、次の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。

０．１５＜ｆ１／ｆ４＜０．７５ ・・・（３）
−０．０５＜Ｘ１／ｆｔ＜０．１５・・・（４）
１０．０＜Ｌｗ／ｈ＜１５．０ ・・・（５）
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。

条件式（３）は、高い光学性能を得るためのものである。各実施例のズームレンズは、開口絞りＳＰを挟んで屈折力が略対称型となる屈折力配置を採用している。負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１と負の屈折力の第４レンズ群Ｌ４で発生する軸外収差を打ち消しあうことで高画質化を実現している。

条件式（３）の上限値を超えると、軸外収差の打ち消しあいには有効だが、広画角化すると、第４レンズ群Ｌ４から射出される軸外光線の撮像素子への入射角が大きくなりすぎるため、色シェーディングが発生してくる。条件式（３）の下限値を超えると、強い負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１で発生する軸外収差を第４レンズ群Ｌ４で打ち消しあうことが困難となり、像面湾曲等の軸外収差が大きく発生し高画質化が困難になる。

好ましくは、条件式（３）の範囲を以下のとおりとすると良い。

０．２０＜ｆ１／ｆ４＜０．７０・・・（３ａ）
さらに好ましくは、条件式（３ａ）の範囲を以下のとおりとすると良い。

０．２５＜ｆ１／ｆ４＜０．６５・・・（３ｂ）
条件式（４）は、第１レンズ群Ｌ１の移動量に関するものである。条件式（４）の上限値又は、下限値を超えて第１レンズ群Ｌ１の移動量が大きくなると、第１レンズ群Ｌ１の繰り出し時の偏芯量が大きくなる。第１レンズ群Ｌ１は、レンズ前玉径の小型化のため負の屈折力が強く、偏芯による光学性能の低下が顕著となり、ズーム全域で高い光学性能を得ることが困難となる。

好ましくは、条件式（４）の範囲を以下のとおりとすると良い。

−０．０２＜Ｘ１／ｆｔ＜０．１０・・・（４ａ）
さらに好ましくは、条件式（４）の範囲を以下のとおりとすると良い。

−０．０１＜Ｘ１／ｆｔ＜０．０７・・・（４ｂ）
条件式（５）は、広角端におけるレンズ全長に関する。条件式（５）の上限値を超えると、開口絞りＳＰから第１レンズ群Ｌ１までの距離が長くなり、前玉有効径が大型化してくる。条件式（５）の下限値を超えると、ズームレンズを構成する各レンズ群の屈折力が強くなりすぎるため、高い光学性能を達成することが困難となる。

好ましくは、条件式（５）の範囲を以下のとおりとすると良い。

１１．０＜Ｌｗ／ｈ＜１４．０ ・・・（５ａ）
さらに好ましくは、条件式（５ａ）の範囲を以下のとおりとすると良い。

１１．５＜Ｌｗ／ｈ＜１３．５ ・・・（５ｂ）
各実施例のズームレンズは、広画角化と小型化を図るため、強い負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１を有している。強い負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１で発散させた軸上光束を強い正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２と正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３で収斂させると高次の球面収差、コマ収差が多く発生し、光学性能が低下してくる。正の屈折力を弱めると、変倍に必要な各レンズ群の移動量が増加するため、特に望遠端でのレンズ全長が増大する。また、正の屈折力のレンズ群内、または近傍に配置される開口絞りＳＰも大型化してくる。

そこで各実施例のズームレンズは、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１の像側に２つの正の屈折力のレンズ群を配置し、大口径化と高性能化を図っている。広角端において正の屈折力の第２レンズ群と、正の屈折力の第３レンズ群の間隔を広げて配置し、望遠端で近接するように配置するようにズーミングに際して各レンズ群を移動している。

広角端における第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の合成焦点距離を長くして、高次の球面収差、コマ収差の発生を低減している。また、望遠端における第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の合成焦点距離を短くして、望遠端におけるレンズ全長を短縮している。

また、各実施例のズームレンズは、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第４レンズ群Ｌ４が物体側へ移動する。広角端から中間のズーム位置まで第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の間隔が縮小し、中間のズーム位置から望遠端にかけて第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の間隔が増大するように移動する。

これは、中間のズーム位置において、強い正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３で発生する収差、特にコマ収差を第４レンズ群Ｌ４で補正するためである。中間のズーム位置で第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４を近接させることにより、これらの諸収差を補正し、ズーム全域で高い光学性能を得ている。

特に広角端から望遠端へのズーミングに際して、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４は物体側へ、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４のレンズ群間隔が中間のズーム位置で最小となるように移動している。無限遠から近距離へのフォーカシングに際して第３レンズ群Ｌ３が物体側へ移動するようにしている。

次に、各実施例の各レンズ群の構成に関して説明する。

図１に示す実施例１において第１レンズ群Ｌ１は、物体側より像側へ順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズ、両凹形状の負レンズ、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズを接合した接合レンズにより構成される。この構成により、前玉有効径の小型化、広角化を行ったときの軸外収差の発生を抑制している。第２レンズ群Ｌ２は、物体側より像側へ順に両凸形状の正レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズ、両凹形状の負レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズにより構成される。

この構成により、第１レンズ群Ｌ１で発散させる光束を緩やかに収斂させて、高次の球面収差、コマ収差の発生を低減している。第３レンズ群Ｌ３は、物体側より像側へ順に、像側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズと像側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズを接合した接合レンズを有する。更に、両凸形状の正レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと両凸形状の正レンズを接合した接合レンズ、両凸形状の正レンズにより構成される。この構成により、強い正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３で発生する、軸上収差、軸外収差を低減している。

第４レンズ群Ｌ４は、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズを接合した接合レンズ、像側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズと像側が平面の平凹形状の負レンズを接合した接合レンズにより構成される。この構成により、軸外収差を良好に補正している。

図３に示す実施例２において第１レンズ群Ｌ１は、両凹形状の負レンズ、両凹形状の負レンズ、両凸形状の正レンズにより構成される。この構成により、前玉有効径の小型化、広角化を行ったときの軸外収差の発生を抑制している。第２レンズ群Ｌ２は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズ、両凸形状の正レンズと像側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズを接合した接合レンズにより構成される。この構成により、第１レンズ群Ｌ１で発散させる光束を緩やかに収斂させて、高次の球面収差、コマ収差を低減している。

第３レンズ群Ｌ３は、両凸形状の正レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと両凸形状の正レンズを接合した接合レンズで構成される。この構成により、強い正の屈折力の第３レンズ群で発生する、軸上収差、軸外収差を低減している。第４レンズ群Ｌ４は、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズを接合した接合レンズ、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズを接合した接合レンズにより構成される。この構成により、軸外収差を良好に補正している。

図５に示す実施例３において第１レンズ群Ｌ１は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズ、両凹形状の負レンズ、両凸形状の正レンズ、像側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズより構成される。この構成により、前玉有効径の小型化、広角化を行ったときの軸外収差の発生を抑制している。第２レンズ群Ｌ２は、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズを接合した接合レンズ、両凸形状の正レンズにより構成される。この構成により、第１レンズ群Ｌ１で発散させる光束を緩やかに収斂させて、高次の球面収差、コマ収差を低減している。

第３レンズ群Ｌ３は、両凸形状の正レンズ、両凸形状の正レンズ、両凹形状の負レンズと両凸形状の正レンズを接合した接合レンズより構成される。この構成により、強い正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３で発生する、軸上収差、軸外収差を低減している。第４レンズ群Ｌ４は、像側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズ、像側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズにより構成される。この構成により、軸外収差を良好に補正している。

図７に示す実施例４において第１レンズ群Ｌ１は、両凹形状の負レンズ、両凹形状の負レンズ、両凸形状の正レンズにより構成される。この構成により、前玉有効径の小型化、広角化を行ったときの軸外収差の発生を抑制している。第２レンズ群Ｌ２は、両凸形状の正レンズ、像側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズにより構成される。この構成により、第１レンズ群Ｌ１で発散させる光束を緩やかに収斂させて、高次の球面収差、コマ収差を低減している。

第３レンズ群Ｌ３は、両凸形状の正レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと両凸形状の正レンズを接合した接合レンズにより構成される。この構成により、強い正の屈折力の第３レンズ群で発生する、軸上収差、軸外収差を低減している。第４レンズ群Ｌ４は、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズを接合した接合レンズ、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズを接合した接合レンズにより構成される。この構成により、軸外収差を良好に補正している。

また、実施例１乃至４は、第３レンズ群Ｌ３でフォーカシングを行っている。

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。

次に、各実施例に示したズームレンズを撮像光学系として用いたデジタルスチルカメラの実施形態について、図９を用いて説明する。図９において、２０はカメラ本体、２１は実施例１乃至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像光学系である。

２２はカメラ本体に内蔵され、撮像光学系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センサ等の撮像素子（光電変換素子）である。２３は撮像素子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、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。

以下、実施例１乃至４に対応する数値データ１乃至４を示す。各数値データにおいて、ｉは物体側から数えた順序を示し、ｒｉは第ｉ番目の光学面（第ｉ面）の曲率半径、ｄｉは第ｉ面と第（ｉ＋１）面との間の軸上間隔を示す。又、ｎｄｉ、νｄｉはそれぞれｄ線に対する第ｉ番目の光学部材の材料の屈折率、アッベ数である。

非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＨ軸、光の進行方向を正としＲを近軸曲率半径、Ｋを円錐定数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を各々非球面係数としたとき、
なる式で表している。＊は非球面形状を有する面を意味している。「ｅ−ｘ」は１０^−ｘを意味している。ＢＦは空気換算のバックフォーカスである。レンズ全長は第１レンズ面から最終レンズ面までの距離にバックフォーカスの値を加えた長さである。また、前述の各条件式と数値実施例との関係を表１に示す。


（数値データ１）
単位 mm
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 99.261 2.43 1.81600 46.6 40.00
2 18.978 9.59 30.04
3* -50.380 1.63 1.43875 94.9 29.94
4 34.833 0.10 28.58
5 29.340 7.89 1.59270 35.3 28.66
6 -35.230 1.46 1.64000 60.2 28.25
7 119.567 (可変) 26.67
8 29.185 4.26 1.73077 40.5 22.82
9 -98.836 0.10 22.59
10 26.742 2.30 1.87800 38.2 21.16
11 48.528 1.45 20.37
12 -188.566 1.02 1.91650 31.6 20.28
13 18.510 0.21 18.85
14 19.350 2.67 1.47069 67.4 18.92
15 45.683 1.10 19.02
16(絞り) ∞ (可変) 19.05
17* -450.954 3.38 1.52855 77.0 20.04
18 -19.513 0.89 1.81600 46.6 20.39
19 -153.808 0.10 21.99
20 52.956 6.32 1.43875 94.9 23.38
21 -28.557 0.10 24.20
22 320.481 1.03 1.56013 47.0 25.39
23 23.796 7.71 1.43875 94.9 26.45
24 -32.306 0.10 26.75
25 140.264 3.40 1.59700 55.3 27.29
26 -49.124 (可変) 27.30
27 39.038 3.52 1.87400 35.3 23.55
28 -75.007 1.01 1.64000 60.2 23.17
29 19.375 3.34 20.33
30 -142.905 3.41 1.43875 94.9 20.31
31 -31.872 1.02 1.88300 40.8 20.07
32 ∞ (可変) 20.26
像面 ∞

非球面データ
第3面
K =-9.48107e+000 A 4=-4.69780e-006 A 6= 1.26017e-008

第17面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.37264e-005 A 6=-2.76944e-008 A 8=-4.40341e-011 A10=-6.12345e-013

各種データ
ズーム比 4.00
広角 中間 望遠
焦点距離 12.00 24.00 48.00
Fナンバー 1.70 2.73 4.00
半画角（度） 41.85 24.13 12.62
像高 10.75 10.75 10.75
レンズ全長 140.00 139.03 140.00
BF 9.00 36.93 60.61

d 7 32.91 10.69 1.00
d16 18.89 18.87 3.47
d26 7.66 1.00 3.38
d32 9.00 36.93 60.61

入射瞳位置 19.94 17.69 16.06
射出瞳位置 -67.01 -65.34 -25.15
前側主点位置 30.05 36.06 37.20
後側主点位置 -3.00 12.93 12.61

レンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
L1 1 -21.84 23.10 4.02 -12.75
L2 8 60.51 13.11 -12.35 -17.91
L3 17 26.29 23.04 12.87 -2.75
L4 27 -44.64 12.29 9.64 0.25

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -29.15
2 3 -46.67
3 5 28.30
4 6 -42.36
5 8 31.27
6 10 64.65
7 12 -18.35
8 14 69.07
9 17 38.48
10 18 -27.47
11 20 43.31
12 22 -45.95
13 23 32.60
14 25 61.35
15 27 29.81
16 28 -23.96
17 30 92.63
18 31 -36.09


（数値データ２）
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 -226.161 2.43 1.77250 49.6 40.00
2 25.883 10.26 32.45
3 -31.774 1.63 1.45880 90.0 32.42
4 130.764 0.75 33.55
5 75.365 5.25 1.88500 30.2 34.14
6 -162.661 (可変) 34.05
7* 120.887 2.19 1.80400 46.6 25.89
8 118.712 0.20 26.15
9 47.484 4.75 1.49700 81.1 26.67
10 -122.371 1.02 1.59270 35.3 26.77
11 -175.002 3.82 26.85
12(絞り) ∞ (可変) 26.85
13 30.326 6.00 1.43875 94.9 28.22
14 -65.390 0.10 28.03
15 54.073 1.03 1.83400 37.2 26.42
16 17.028 7.09 1.55332 71.7 24.21
17* -60.372 (可変) 23.95
18 103.320 2.33 1.91650 31.6 19.45
19 -43.096 1.01 1.78650 50.0 19.14
20 19.192 3.35 17.22
21 19.340 4.08 1.51200 52.1 18.98
22 -57.401 1.02 1.86300 41.5 18.95
23 73.520 (可変) 19.01
像面 ∞

非球面データ
第7面
K = 0.00000e+000 A 4=-6.05116e-006 A 6=-1.24042e-009 A 8=-1.61489e-011 A10= 1.66991e-014

第17面
K = 0.00000e+000 A 4= 7.68720e-006 A 6= 1.33684e-009 A 8=-2.20475e-011 A10= 1.83972e-013

各種データ
ズーム比 4.00
広角 中間 望遠
焦点距離 14.00 28.00 56.00
Fナンバー 1.70 2.93 4.00
半画角（度） 37.52 21.00 10.87
像高 10.75 10.75 10.75
レンズ全長 138.42 138.36 138.42
BF 9.61 44.33 63.84

d 6 47.62 27.30 1.55
d12 11.05 7.43 8.66
d17 11.83 1.00 6.06
d23 9.61 44.33 63.84

入射瞳位置 21.89 19.74 14.92
射出瞳位置 -28.86 -22.05 -25.10
前側主点位置 30.80 35.93 35.66
後側主点位置 -4.39 16.33 7.84

レンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
L1 1 -31.00 20.33 -0.04 -17.47
L2 7 78.17 11.97 1.61 -7.49
L3 13 36.13 14.22 3.62 -6.29
L4 18 -52.21 11.78 3.86 -4.22

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -29.94
2 3 -55.54
3 5 58.80
4 7 -14867.33
5 9 69.48
6 10 -691.48
7 13 48.14
8 15 -30.19
9 16 24.81
10 18 33.44
11 19 -16.76
12 21 28.77
13 22 -37.22


（数値データ３）
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 91.400 2.43 1.76385 48.5 40.00
2 16.221 10.79 28.08
3 -40.489 1.63 1.76385 48.5 27.99
4 87.282 0.10 28.34
5 38.379 6.23 1.85478 24.8 29.03
6 -48.785 2.00 28.81
7 -34.176 1.46 1.88300 40.8 27.46
8 -8541.260 (可変) 27.35
9* 26.924 6.98 1.76385 48.5 25.85
10 -36.085 1.02 1.88300 40.8 25.14
11 30.454 1.85 24.17
12 98.401 3.61 1.59522 67.7 24.27
13 -47.167 (可変) 24.78
14(絞り) ∞ 1.00 26.45
15* 20.917 7.90 1.55032 75.5 28.69
16 -268.182 0.20 27.99
17 27.272 4.95 1.43875 94.9 25.97
18 -94.746 1.00 25.42
19 -2204.806 1.03 2.00100 29.1 23.09
20 11.903 7.70 1.68948 31.0 19.65
21* -115.071 (可変) 19.22
22 -29.485 3.14 1.80810 22.8 14.45
23 -18.924 1.00 15.40
24 -18.953 1.01 1.76385 48.5 15.41
25* -96.830 (可変) 16.29
像面 ∞

非球面データ
第9面
K = 0.00000e+000 A 4=-4.58720e-006 A 6= 3.98531e-009 A 8=-1.89782e-011 A10= 4.32772e-014

第15面
K = 0.00000e+000 A 4=-7.79105e-006 A 6=-1.93541e-008 A 8= 4.91405e-012 A10=-1.98496e-013

第21面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.14790e-005 A 6=-6.51720e-008 A 8= 9.07917e-010 A10=-8.03696e-012

第25面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.13837e-006 A 6= 1.19049e-007 A 8=-3.07577e-009 A10= 2.62078e-011

各種データ
ズーム比 4.00
広角 中間 望遠
焦点距離 12.00 24.00 48.00
Fナンバー 1.61 2.59 4.00
半画角（度） 41.86 24.13 12.62
像高 10.75 10.75 10.75
レンズ全長 130.93 128.18 130.94
BF 9.00 28.97 44.87

d 8 24.81 7.21 1.00
d13 21.53 17.67 2.90
d21 8.58 7.32 15.16
d25 9.00 28.97 44.87

入射瞳位置 19.59 18.64 15.66
射出瞳位置 -20.29 -19.63 -23.47
前側主点位置 26.67 30.78 29.94
後側主点位置 -3.00 4.97 -3.13

レンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
L1 1 -17.00 24.64 5.15 -11.84
L2 9 61.51 13.45 0.70 -8.51
L3 14 32.15 23.77 -0.13 -15.42
L4 22 -62.66 5.14 0.47 -2.76

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -26.18
2 3 -36.01
3 5 25.99
4 7 -38.86
5 9 21.20
6 10 -18.57
7 12 54.07
8 15 35.60
9 17 48.87
10 19 -11.82
11 20 16.04
12 22 57.72
13 24 -31.03


（数値データ４）
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 -274.754 2.43 1.77250 49.6 39.81
2 25.314 12.27 32.19
3 -30.762 1.63 1.43875 94.7 31.46
4 224.185 0.10 32.39
5 75.605 4.59 1.85478 24.8 32.75
6 -333.375 (可変) 32.60
7* 45.613 5.31 1.55332 71.7 26.77
8 -68.034 5.90 26.76
9 -30.119 1.02 1.65412 39.7 25.74
10 -55.312 2.42 26.28
11(絞り) ∞ (可変) 26.55
12 27.681 7.03 1.43875 94.9 28.03
13 -68.295 0.10 27.72
14 42.814 1.03 1.83400 37.2 26.12
15 15.924 7.46 1.55332 71.7 23.80
16* -58.779 (可変) 23.47
17 115.563 1.89 1.91650 31.6 18.10
18 -54.269 1.01 1.72916 54.7 17.80
19 19.453 5.29 16.22
20 19.958 4.14 1.51200 52.1 18.63
21 -68.214 1.02 1.86300 41.5 18.57
22 57.175 (可変) 18.61
像面 ∞

非球面データ
第7面
K = 0.00000e+000 A 4=-4.10580e-006 A 6=-4.26834e-010 A 8= 6.85970e-012 A10=-1.93792e-014

第16面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.36403e-005 A 6=-6.89333e-009 A 8= 2.87978e-011 A10= 2.00894e-013

各種データ
ズーム比 4.00
広角 中間 望遠
焦点距離 14.00 28.00 56.00
Fナンバー 1.70 3.07 4.00
半画角（度） 37.52 21.00 10.87
像高 10.75 10.75 10.75
レンズ全長 132.85 132.85 132.85
BF 9.74 41.31 57.20

d 6 44.02 24.33 1.31
d11 4.74 1.57 1.61
d16 9.71 1.00 8.09
d22 9.74 41.31 57.20

入射瞳位置 21.82 20.04 16.50
射出瞳位置 -25.84 -19.51 -23.03
前側主点位置 30.31 35.15 33.41
後側主点位置 -4.26 13.31 1.20

レンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
L1 1 -28.00 21.03 1.39 -16.22
L2 7 86.23 14.65 -4.68 -16.23
L3 12 32.00 15.63 4.07 -6.94
L4 17 -51.65 13.34 3.74 -5.87

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -29.90
2 3 -61.53
3 5 72.47
4 7 50.18
5 9 -102.73
6 12 45.92
7 14 -30.94
8 15 23.48
9 17 40.51
10 18 -19.53
11 20 30.64
12 21 -35.91

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

Claims (9)

1. 物体側より像側へ順に配置された、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、負の屈折力の第４レンズ群より構成され、
   ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、
   望遠端における前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔は広角端より狭く、
   望遠端における前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔は広角端より狭く、
   前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、広角端における前記ズームレンズの焦点距離をｆｗとするとき、
   −２．３０＜ｆ１／ｆｗ＜−１．３７
   １．８０＜ｆ２／ｆ３＜２．８０
   なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
2. 前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間に開口絞りを有することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
3. 望遠端における前記ズームレンズの焦点距離をｆｔとし、中間のズーム位置Ｚｍを、
   Ｚｍ＝√ｆｗ×ｆｔ
   とするとき、広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群、前記第４レンズ群は物体側へ、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群のレンズ群間隔が中間のズーム位置で最小となるように移動することを特徴とする請求項１又は２に記載のズームレンズ。
4. フォーカシングに際して、前記第３レンズ群が移動することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
5. 前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４とするとき、
   ０．１５＜ｆ１／ｆ４＜０．７５
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
6. 望遠端における前記ズームレンズの焦点距離をｆｔとし、中間のズーム位置Ｚｍを、
   Ｚｍ＝√ｆｗ×ｆｔ
   とするとき、前記第１レンズ群の広角端から中間のズーム位置までの移動量の絶対値と、広角端から望遠端までの移動量の絶対値とで大きい方の移動量をＸ１、望遠端における焦点距離をｆｔとし、移動量Ｘ１の符号は広角端の位置から像側へ移動したときを正、広角端の位置から物体側へ移動したときを負とするとき、
   −０．０５＜Ｘ１／ｆｔ＜０．１５
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
7. 無限遠から近距離へのフォーカシングに際して、前記第３レンズ群は物体側へ移動することを特徴とする請求項４に記載のズームレンズ。
8. 請求項１乃至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撮像素子を有することを特徴とする撮像装置。
9. 広角端における前記ズームレンズの全長をＬｗ、前記撮像素子の撮像面の有効径の半分をｈとするとき、
   １０．０＜Ｌｗ／ｈ＜１５．０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。