JP4050234B2 - ズームレンズ、並びにそれを用いたビデオカメラ及びデジタルスチルカメラ - Google Patents

ズームレンズ、並びにそれを用いたビデオカメラ及びデジタルスチルカメラ Download PDF

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Description

本発明は、ビデオカメラ等に用いられ、手振れ、振動等によって生じる像の振れを光学的に補正する手振れ補正機能を備えたズームレンズ、並びにそれを用いたビデオカメラ及びデジタルスチルカメラに関する。
近年、ビデオカメラ等の撮影系においては、手振れ等の振動を防止する振れ防止機能が必須となっており、様々なタイプの防振光学系が提案されている。
例えば、特許文献１に記載のビデオカメラにおいては、ズームレンズの前面に２枚構成の手振れ補正用の光学系を装着し、そのうちのいずれか１枚を光軸に対して垂直に移動させることにより、手振れによる像の変動を補正するようにされている。
また、特許文献２に記載のビデオカメラにおいては、４群構成のズームレンズを用い、複数枚のレンズにより構成されている第３レンズ群の一部を光軸に対して垂直に移動させることにより、手振れによる像の変動を補正するようにされている。
特開平８−２９７３７号公報 特開平７−１２８６１９号公報
しかし、上記特許文献１に記載のビデオカメラにおいては、ズームレンズの前面に手振れ補正用の光学系を装着するために、手振れ補正用の光学系のレンズ径が大きくなる。また、それに伴ってビデオカメラそのものも大きくなり、駆動系への負担も大きくなるため、小型化、軽量化、省電力化には不利であった。
また、上記特許文献２に記載のビデオカメラにおいては、像面に対して固定された第３レンズ群の一部を光軸に対して垂直に移動させることによって手振れによる像の変動を補正するようにされているので、ズームレンズ前面に手振れ補正用の光学系を装着するタイプと比較して大きさ的には有利であるが、第３レンズ群の一部を動かしているために、手振れ補正時の色収差の劣化は避けられなかった。
本発明は、従来技術における前記課題を解決するためになされたものであり、４群構成のズームレンズであって、変倍時及びフォーカス時に像面に対して固定されている第３レンズ群全体を光軸と垂直な方向に移動させることによって手振れを補正することができ、かつ、手振れ補正時の色収差の劣化を防止することができると共に、小型化、軽量化、省電力化が可能なズームレンズ、並びにそれを用いたビデオカメラ及びデジタルスチルカメラを提供することを目的とする。
前記目的を達成するため、本発明に係るズームレンズの第１の構成は、物体側から像面側に向かって順に配置された、負の屈折力を有するレンズと、正の屈折力を有するレンズと、正の屈折力を有するレンズとを含み、全体として正の屈折力を有し、像面に対して固定された第１レンズ群と、
全体として負の屈折力を有し、光軸上を移動することによって変倍作用を行う第２レンズ群と、
前記像面に対して固定された絞りと、
物体側から像面側に向かって順に配置された、正の屈折力を有するレンズと、正の屈折力を有するレンズと、負の屈折力を有するレンズとからなり、全体として正の屈折力を有し、変倍時及び合焦時に光軸方向に対して固定される第３レンズ群と、
物体側から像面側に向かって順に配置された、正の屈折力を有するレンズと、負の屈折力を有するレンズと、正の屈折力を有するレンズとからなり、全体として正の屈折力を有し、前記第２レンズ群の光軸上での移動及び物体の移動に伴って変動する前記像面を基準面から一定の位置に保つように光軸上を移動する第４レンズ群とを備えたズームレンズであって、
前記第２レンズ群は、物体側から像面側に向かって順に配置された、凹メニスカスレンズと、凹レンズと、両凸レンズと、凹レンズとからなり、かつ、少なくとも一面の非球面を含み、
前記第３レンズ群は、接合面が物体側に凸面を向けた接合レンズを含み、手振れ時の像の変動を補正するために光軸に対して垂直な方向に移動可能であり、かつ、少なくとも一面の非球面を含み、
前記第４レンズ群は、少なくとも一面の非球面を含むことを特徴とする。
このズームレンズの第１の構成によれば、手振れ補正機能を備え、かつ、手振れ補正時の色収差の劣化を防止することができると共に、小型化、軽量化、省電力化が可能なズームレンズを実現することができる。
また、前記本発明のズームレンズの第１の構成においては、前記第４レンズ群は、物体側から像面側に向かって順に配置された、凹レンズと、凸レンズと、凹レンズとからなると共に、これら全てのレンズが接合されているのが好ましい。
また、前記本発明のズームレンズの第１の構成においては、前記第４レンズ群が、３枚のレンズからなると共に、これら全てのレンズが接合されており、前記第４レンズ群の物体側から第２番目のレンズの厚み１０ｍｍの部分における波長３７０ｎｍの光の透過率をτ370 、波長３８０ｎｍの光の透過率をτ380 としたとき、下記条件式（１）、（２）を満足するのが好ましい。
０．０２＜τ370 ＜０．２ ・・・（１）
０．２＜τ380 ＜０．５５・・・（２）
第４レンズ群を３枚構成とすることにより、色収差などの諸収差を良好に補正することができる。また、３枚のレンズを全て接合することにより、１枚のレンズを組み込むことと同じになるので、公差を緩くすることができる。
上記条件式（１）、（２）は、前記接合レンズの真ん中のレンズの紫外線（ＵＶ）波長域における透過率を規定したものである。３枚のレンズを接合する際には、図１に示すように、まず、２枚のレンズを接合した後、３枚目のレンズを接合する。３枚目のレンズを接合する際に、先に接合した箇所にもＵＶ照射を行うこととなるので、ＵＶ照射が過剰となり、最初の接合面の強度が低下して、接着面が剥離する可能性がある。そのため、真ん中のレンズの材料のＵＶ波長域における透過率を規定する必要がある。上記条件式（１）、（２）の上限を超えると、ＵＶ波長域における透過率が大きくなりすぎるために、３枚のレンズを良好に接合することが困難となる。逆に、上記条件式（１）、（２）の下限を下回ると、本硬化を行うための十分なＵＶ照射を行うことができなくなるために、先に接合した箇所の強度が不十分となって、剥離しやすくなる。
また、本発明に係るズームレンズの第２の構成は、物体側から像面側に向かって順に配置された、負の屈折力を有するレンズと、正の屈折力を有するレンズと、正の屈折力を有するレンズとを含み、全体として正の屈折力を有し、像面に対して固定された第１レンズ群と、
全体として負の屈折力を有し、光軸上を移動することによって変倍作用を行う第２レンズ群と、
前記像面に対して固定された絞りと、
物体側から像面側に向かって順に配置された、正の屈折力を有するレンズと、正の屈折力を有するレンズと、負の屈折力を有するレンズとからなり、全体として正の屈折力を有し、変倍時及び合焦時に光軸方向に対して固定される第３レンズ群と、
物体側から像面側に向かって順に配置された、正の屈折力を有するレンズと、負の屈折力を有するレンズと、正の屈折力を有するレンズとからなり、全体として正の屈折力を有し、前記第２レンズ群の光軸上での移動及び物体の移動に伴って変動する前記像面を基準面から一定の位置に保つように光軸上を移動する第４レンズ群とを備えたズームレンズであって、
前記第２レンズ群は、少なくとも一面の非球面を含み、
前記第３レンズ群は、物体側から像面側に向かって順に配置された、凸レンズと、凹レンズと、凸レンズとの３枚の単レンズからなると共に、手振れ時の像の変動を補正するために光軸に対して垂直な方向に移動可能であり、かつ、少なくとも一面の非球面を含み、
前記第４レンズ群は、３枚の単レンズからなり、かつ、少なくとも一面の非球面を含むことを特徴とする。
このズームレンズの第２の構成によれば、特に、第３及び第４レンズ群を全て単レンズによって構成することにより、設計パラメータが増えるので、高性能化を図ることができる。
また、本発明に係るズームレンズの第３の構成は、物体側から像面側に向かって順に配置された、負の屈折力を有するレンズと、正の屈折力を有するレンズと、正の屈折力を有するレンズとを含み、全体として正の屈折力を有し、像面に対して固定された第１レンズ群と、
全体として負の屈折力を有し、光軸上を移動することによって変倍作用を行う第２レンズ群と、
前記像面に対して固定された絞りと、
物体側から像面側に向かって順に配置された、正の屈折力を有するレンズと、正の屈折力を有するレンズと、負の屈折力を有するレンズとからなり、全体として正の屈折力を有し、変倍時及び合焦時に光軸方向に対して固定される第３レンズ群と、
前記第２レンズ群の光軸上での移動及び物体の移動に伴って変動する前記像面を基準面から一定の位置に保つように光軸上を移動する第４レンズ群とを備えたズームレンズであって、
前記第２レンズ群は、物体側から像面側に向かって順に配置された、凹メニスカスレンズと、両凹レンズと、両凸レンズと、凸レンズとからなり、かつ、少なくとも一面の非球面を含み、
前記第３レンズ群は、物体側から像面側に向かって順に配置された、両凸レンズと、凸レンズと凹レンズとの接合レンズとからなると共に、手振れ時の像の変動を補正するために光軸に対して垂直な方向に移動可能であり、かつ、少なくとも一面の非球面を含み、
前記第４レンズ群は、１枚の凸レンズからなり、かつ、少なくとも一面の非球面を含むことを特徴とする。
このズームレンズの第３の構成によれば、第４レンズ群を１枚の凸レンズによって構成することにより、製造コストと組立公差を緩くすることができる。
前記本発明のズームレンズの第１〜第３の構成においては、像高をＲＩＨ、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 としたとき、下記条件式（３）、（４）を満足するのが好ましい。
２．０＜｜ｆ2 ／ＲＩＨ｜＜３．０ ・・・（３）
０．１６＜｜ｆ2 ／ｆ1 ｜＜０．２２ ・・・（４）
上記条件式（３）は、第２レンズ群の焦点距離を適切に定義し、高性能化と小型化を両立させるための式である。必要な焦点距離は、画面サイズで変化するので、画面サイズで正規化している。上記条件式（３）の上限を超えると、第２レンズ群のズーム時の移動における収差の変化は緩やかなものとなるが、移動量が大きくなるために、コンパクト化には不利となる。
上記条件式（４）は、上記条件式（３）を満足した上で、必要となる第１レンズ群の焦点距離を定義したものである。上記条件式（４）の上限を超えると、第１レンズ群のパワーが強くなりすぎるために、標準位置から望遠端にかけて、特に下光線のフレアが発生しやすくなる。逆に、上記条件式（４）の下限を下回ると、フレアの発生は少なくなるが、第１レンズ群のパワーが弱くなりすぎるために、望遠端において軸上色収差が発生しやすくなる。
前記本発明のズームレンズの第１〜第３の構成においては、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ1 、前記第１レンズ群の物体側から第１番目のレンズと第２番目のレンズの合成焦点距離をｆ11-12 としたとき、下記条件式（５）を満足するのが好ましい。
３．２＜ｆ11-12 ／ｆ1 ＜５．０ ・・・（５）
上記条件式（５）は、望遠側での軸上色収差とコマ収差を良好に補正するための式である。上記条件式（５）の上限を超えると、接合面のパワーが弱くなるために、充分な色消しができず、望遠端において軸上色収差が拡大してしまう。逆に、上記条件式（５）の下限を下回ると、全体の焦点距離に対して接合面のパワーが強くなりすぎるために、標準位置から望遠域にかけてコマフレアが発生しやすくなる。
また、前記本発明のズームレンズの第１〜第３の構成においては、前記第１レンズ群の物体側から第３番目のレンズの焦点距離をｆ13、前記第１レンズ群の物体側から第３番目のレンズの像面側に向いた面の焦点距離をｆ132 としたとき、下記条件式（６）を満足するのが好ましい。
−２．５＜ｆ132 ／ｆ13＜−１．５ ・・・（６）
上記条件式（６）は、歪曲収差とコマ収差を良好に補正するための式である。上記条件式（６）の上限を超えると、非点収差が補正過剰となって、樽型の歪曲収差が大きくなる。逆に、上記条件式（６）の下限を下回ると、コマフレアが発生しやすくなって、糸巻き型の歪曲収差が大きくなる。
また、前記本発明のズームレンズの第１〜第３の構成においては、前記第２レンズ群の物体側からｉ番目の非球面の有効径１割における非球面量をｄｓａｇ2i1 、前記第２レンズ群の物体側からｉ番目の非球面の有効径９割における非球面量をｄｓａｇ2i9 としたとき、下記条件式（７）を満足するのが好ましい。
−０．２３＜ｄｓａｇ2i1 ／ｄｓａｇ2i9 ＜−０．１０ ・・・（７）
上記条件式（７）は、コマ収差を良好に補正するための式である。凹面に非球面を用いた場合、上記条件式（７）の上限を超えると、有効径付近の非球面量が小さくなりすぎるために、特に広角端〜標準位置の画面周辺部において、下光線のコマフレアが補正不足となる。逆に、上記条件式（７）の下限を下回ると、前記コマフレアが補正過剰となる。尚、凸面に非球面を用いた場合には、上記と逆の作用がなされる。
また、前記本発明のズームレンズの第１〜第３の構成においては、前記第２レンズ群の非球面は、最も像面側に配置され、かつ、像面側に凹面を向けた面であるのが好ましい。第２レンズ群の最も像面側の面は軸外の主光線高が低いので、この好ましい例によれば、非点収差に大きな影響を与えることなく、コマ収差を補正することができる。また、像面側に凹面を向けることにより、広角端と標準位置との間で発生する糸巻き型の歪曲収差を良好に補正することができる。
また、前記本発明のズームレンズの第１〜第３の構成においては、前記第３レンズ群の物体側からｉ番目の非球面の有効径１割における非球面量をｄｓａｇ3i1 、前記第３レンズ群の物体側からｉ番目の非球面の有効径９割における非球面量をｄｓａｇ3i9 としたとき、下記条件式（８）を満足するのが好ましい。
−０．２４＜ｄｓａｇ3i1 ／ｄｓａｇ3i9 ＜−０．１５ ・・・（８）
上記条件式（８）は、球面収差を良好に補正するための式である。第３レンズ群は、光束が太くなる箇所であり、特に軸上の性能に大きな影響を与える。凸面に非球面を用いた場合、上記条件式（８）の上限を超えると、軸上の光線が補正過剰となり、上記条件式（８）の下限を下回ると、軸上の光線が補正不足となる。尚、凹面に非球面を用いた場合には、上記と逆の作用がなされる。
また、前記本発明のズームレンズの第１〜第３の構成においては、前記第４レンズ群の物体側からｉ番目の非球面の有効径１割における非球面量をｄｓａｇ4i1 、前記第４レンズ群の物体側からｉ番目の非球面の有効径9割における非球面量をｄｓａｇ4i9 としたとき、下記条件式（９）を満足するのが好ましい。
−０．４５＜ｄｓａｇ4i1 ／ｄｓａｇ4i9 ＜−０．１３ ・・・（９）
上記条件式（９）は、コマ収差を良好に補正するための式である。第４レンズ群は、軸外光線のなかでも、特に上光線の性能に大きな影響を与える。凸面に非球面を用いた場合、上記条件式（９）の上限を超えると、周辺部での非球面量が小さくなりすぎるために、画面周辺部の軸外上光線が補正過剰となる。逆に、上記条件式（９）の下限を下回ると、補正不足となる。尚、凹面に非球面を用いた場合には、上記と逆の作用がなされる。
また、前記本発明のズームレンズの第１〜第３の構成においては、像高をＲＩＨ、前記第３レンズ群における、各レンズの比重をＳｇi 、各レンズのレンズ径をＣＬi としたとき、下記条件式（１０）を満足するのが好ましい。
n
Σ（Ｓｇi ・ＣＬi 2）／ＲＩＨ＜５０・・・（１０）
i=1
第３レンズ群は、手振れ時の像の変動を補正するためにレンズ群全体が光軸に対して垂直な方向に移動する。手振れ補正中は、常にレンズ群を稼動させるため、重量が大きいと消費電力が大きくなる。また、推力も必要となるため、サイズの大きなアクチュエータが必要となる。上記条件式（１０）は、第３レンズ群の重量を規定した式である。レンズの重量は、比重とレンズ径の２乗に比例する。また、レンズのサイズは像高によって異なり、使用できるアクチュエータのサイズ許容量が変わってくるため、像高で正規化している。上記条件式（１０）の上限を超えると、鏡筒サイズ、消費電力共に大きくなりすぎる。
本発明に係るビデオカメラの構成は、ズームレンズを備えたビデオカメラであって、前記ズームレンズとして前記本発明のズームレンズを用いることを特徴とする。
また、本発明に係るデジタルスチルカメラの構成は、ズームレンズを備えたデジタルスチルカメラであって、前記ズームレンズとして前記本発明のズームレンズを用いることを特徴とする。
以下、実施の形態を用いて、本発明をさらに具体的に説明する。
図２に、本発明の手振れ補正機能を備えたズームレンズの基本構成を示す。図２に示すように、本発明のズームレンズは、物体側から像面側に向かって順に配置された、第１レンズ群と、第２レンズ群と、第３レンズ群と、第４レンズ群とにより構成された４群構成のズームレンズである。この場合、第２レンズ群によって変倍作用（ズーミング）が行われ、第４レンズ群によってフォーカス調整が行われる。また、第３レンズ群を光軸に対して垂直な方向に移動させることにより、手振れ時の像の変動が補正される。
［第１の実施の形態］
本実施の形態におけるズームレンズは、物体側から像面側に向かって順に配置された、負の屈折力を有するレンズと、正の屈折力を有するレンズと、正の屈折力を有するレンズとを含み、全体として正の屈折力を有し、像面に対して固定された第１レンズ群と、
物体側から像面側に向かって順に配置された、凹メニスカスレンズと、凹レンズと、両凸レンズと、凹レンズとからなり、全体として負の屈折力を有し、光軸上を移動することによって変倍作用を行う第２レンズ群と、
像面に対して固定された絞りと、
物体側から像面側に向かって順に配置された、正の屈折力を有するレンズと、正の屈折力を有するレンズと、負の屈折力を有するレンズとからなり、全体として正の屈折力を有し、変倍時及び合焦時に光軸方向に対して固定される第３レンズ群と、
物体側から像面側に向かって順に配置された、正の屈折力を有するレンズと、負の屈折力を有するレンズと、正の屈折力を有するレンズとからなり、全体として正の屈折力を有し、第２レンズ群の光軸上での移動及び物体の移動に伴って変動する像面を基準面から一定の位置に保つように光軸上を移動する第４レンズ群とにより構成されている。
第３レンズ群は、接合面が像面側に凸面を向けた接合レンズを含み、手振れ時の像の変動を補正するために光軸に対して垂直な方向に移動可能となっている。
また、第２レンズ群あるいは第３レンズ群あるいは第４レンズ群は、少なくとも一面の非球面を含んでいる。
尚、ここでいう非球面は、下記（数１）によって定義される（以下の第２及び第３の実施の形態についても同様である）。
Figure 0004050234
但し、上記（数１）中、Ｈは光軸からの高さ、ＳＡＧは光軸からの高さがＨの非球面上の点の非球面頂点からの距離、Ｒは非球面頂点の曲率半径、Ｋは円錐常数、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇは非球面係数を表している。
第４レンズ群は、物体側から像面側に向かって順に配置された、凹レンズと、凸レンズと、凹レンズとからなると共に、全てのレンズが接合されているのが望ましい。
また、本実施の形態のズームレンズにおいては、第４レンズ群は、その全てのレンズが接合されており、その物体側から第２番目のレンズの厚み１０ｍｍの部分における波長３７０ｎｍの光の透過率をτ370 、波長３８０ｎｍの光の透過率をτ380 としたとき、下記条件式（１）、（２）を満足するのが望ましい。
０．０２＜τ370 ＜０．２ ・・・（１）
０．２＜τ380 ＜０．５５・・・（２）
また、本実施の形態のズームレンズにおいては、像高をＲＩＨ、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 としたとき、下記条件式（３）、（４）を満足するのが望ましい。
２．０＜｜ｆ2 ／ＲＩＨ｜＜３．０ ・・・（３）
０．１６＜｜ｆ2 ／ｆ1 ｜＜０．２２ ・・・（４）
また、本実施の形態のズームレンズにおいては、第１レンズ群の焦点距離をｆ1 、前記第１レンズ群の物体側から第１番目のレンズと第２番目のレンズの合成焦点距離をｆ11-12 としたとき、下記条件式（５）を満足するのが望ましい。
３．２＜ｆ11-12 ／ｆ1 ＜５．０ ・・・（５）
また、本実施の形態のズームレンズにおいては、第１レンズ群の物体側から第３番目のレンズの焦点距離をｆ13、第１レンズ群の物体側から第３番目のレンズの像面側に向いた面の焦点距離をｆ132 としたとき、下記条件式（６）を満足するのが望ましい。
−２．５＜ｆ132 ／ｆ13＜−１．５ ・・・（６）
また、本実施の形態のズームレンズにおいては、第２レンズ群の物体側からｉ番目の非球面の有効径１割における非球面量をｄｓａｇ2i1 、第２レンズ群の物体側からｉ番目の非球面の有効径９割における非球面量をｄｓａｇ2i9 としたとき、下記条件式（７）を満足するのが望ましい。
−０．２３＜ｄｓａｇ2i1 ／ｄｓａｇ2i9 ＜−０．１０ ・・・（７）
また、本実施の形態のズームレンズにおいては、第２レンズ群の非球面は、最も像面側に配置され、かつ、像面側に凹面を向けた面であるのが望ましい。
また、本実施の形態のズームレンズにおいては、第３レンズ群の物体側からｉ番目の非球面の有効径１割における非球面量をｄｓａｇ3i1 、第３レンズ群の物体側からｉ番目の非球面の有効径９割における非球面量をｄｓａｇ3i9 としたとき、下記条件式（８）を満足するのが望ましい。
−０．２４＜ｄｓａｇ3i1 ／ｄｓａｇ3i9 ＜−０．１５ ・・・（８）
また、本実施の形態のズームレンズにおいては、第４レンズ群の物体側からｉ番目の非球面の有効径１割における非球面量をｄｓａｇ4i1 、第４レンズ群の物体側からｉ番目の非球面の有効径9割における非球面量をｄｓａｇ4i9 としたとき、下記条件式（９）を満足するのが望ましい。
−０．４５＜ｄｓａｇ4i1 ／ｄｓａｇ4i9 ＜−０．１３ ・・・（９）
また、本実施の形態のズームレンズにおいては、像高をＲＩＨ、前記第３レンズ群における、各レンズの比重をＳｇi 、各レンズのレンズ径をＣＬi としたとき、下記条件式（１０）を満足するのが望ましい。
n
Σ（Ｓｇi ・ＣＬi 2）／ＲＩＨ＜５０・・・（１０）
i=1
以下、具体的実施例を挙げて、本実施の形態におけるズームレンズをさらに詳細に説明する。
（実施例１）
下記（表１）に、本実施例におけるズームレンズの具体的数値例を示す。
Figure 0004050234
上記（表１）において、ｒ（ｍｍ）はレンズ面の曲率半径、ｄ（ｍｍ）はレンズの肉厚又はレンズ間の空気間隔、ｎは各レンズのｄ線に対する屈折率、νは各レンズのｄ線に対するアッベ数を示している（以下の実施例２〜４についても同様である）。
また、下記（表２）に、本実施例におけるズームレンズの非球面係数を示す。
Figure 0004050234
また、下記（表３）に、物点がレンズ先端から測って無限位置の場合の、ズーミングよって可変な空気間隔（ｍｍ）を示す。下記（表３）における標準位置は、第２レンズ群の倍率が−１倍となる位置である。下記（表３）中、ｆ（ｍｍ）、Ｆ／Ｎｏ、ω（゜）は、それぞれ上記（表１）のズームレンズの広角端、標準位置、望遠端における焦点距離、Ｆナンバー、入射半画角である（以下の実施例２〜４についても同様である）。
Figure 0004050234
図３に、上記（表１）のデータに基づいて構成されたズームレンズを示す。図３中、ｒ１〜ｒ５で示されるレンズ群が第１レンズ群、ｒ６〜ｒ１２で示されるレンズ群が第２レンズ群、ｒ１４〜ｒ１８で示されるレンズ群が第３レンズ群、ｒ１９〜ｒ２２で示されるレンズ群が第４レンズ群である。また、図３中、ｒ２３、ｒ２４で示される光学部品は、光学ローパスフィルタとＣＣＤのフェースプレートに等価な平板である。
図４〜図６に、本実施例におけるズームレンズの広角端、標準位置、望遠端における各収差性能を示す。尚、各図において、Ａは球面収差の図であり、ｄ線に対する値を示している。Ｂは非点収差の図であり、実線はサジタル像面湾曲、破線はメリディオナル像面湾曲を示している。Ｃは歪曲収差を示す図である。Ｄは軸上色収差の図であり、実線はｄ線、短い破線はＦ線、長い破線はＣ線に対する値を示している。Ｅは倍率色収差の図であり、短い破線はＦ線、長い破線はＣ線に対する値を示している（以下の実施例２〜４についても同様である）。
図４〜図６に示す収差性能図から明らかなように、本実施例のズームレンズは、高解像度を実現するのに十分な収差補正能力を有している。
図７に、望遠端における０．３１°の手振れ補正時の収差性能を示す。Ｆは相対像高０．７５、Ｇは画面中心、Ｈは相対像高−０．７５での横収差の図であり、実線はｄ線、短い破線はＦ線、長い破線はＣ線、一点鎖線はｇ線に対する値を示している（以下の実施例２〜４についても同様である）。
図７に示す収差性能図から明らかなように、本実施例のズームレンズは、手振れ補正時においても良好な収差性能を示している。
以下に、本実施例のズームレンズについての各条件式の値を示す。
τ370 ＝０．１４
τ380 ＝０．４８
｜ｆ2 ／ＲＩＨ｜＝２．９１２
｜ｆ2 ／ｆ1 ｜＝０．１９７
ｆ11-12 ／ｆ1 ＝４．８４
ｆ132 ／ｆ13＝−２．３８５
ｄｓａｇ211 ／ｄｓａｇ219 ＝−０．１８６
ｄｓａｇ311 ／ｄｓａｇ319 ＝−０．１７６
ｄｓａｇ321 ／ｄｓａｇ329 ＝−０．２１８
ｄｓａｇ411 ／ｄｓａｇ419 ＝−０．１８１
n
Σ（Ｓｇi ・ＣＬi 2）／ＲＩＨ＝４１．３
i=1
（実施例２）
下記（表４）に、本実施例におけるズームレンズの具体的数値例を示す。
Figure 0004050234
また、下記（表５）に、本実施例におけるズームレンズの非球面係数を示す。
Figure 0004050234
また、下記（表６）に、物点がレンズ先端から測って無限位置の場合の、ズーミングよって可変な空気間隔（ｍｍ）を示す。
Figure 0004050234
図８〜図１０に、本実施例におけるズームレンズの広角端、標準位置、望遠端における各収差性能を示す。
図８〜図１０に示す収差性能図から明らかなように、本実施例のズームレンズは、高解像度を実現するのに十分な収差補正能力を有している。
図１１に、望遠端における０．３０°の手振れ補正時の収差性能を示す。
図１１に示す収差性能図から明らかなように、本実施例のズームレンズは、手振れ補正時においても良好な収差性能を示している。
以下に、本実施例のズームレンズについての各条件式の値を示す。
τ370 ＝０．０３
τ380 ＝０．２７
｜ｆ2 ／ＲＩＨ｜＝２．９０８
｜ｆ2 ／ｆ1 ｜＝０．１９７
ｆ11-12 ／ｆ1 ＝４．７８６
ｆ132 ／ｆ13＝−２．３４１
ｄｓａｇ211 ／ｄｓａｇ219 ＝−０．１９３
ｄｓａｇ311 ／ｄｓａｇ319 ＝−０．２１８
ｄｓａｇ321 ／ｄｓａｇ329 ＝−０．１７８
ｄｓａｇ411 ／ｄｓａｇ419 ＝−０．１７７
n
Σ（Ｓｇi ・ＣＬi 2）／ＲＩＨ＝３８．０
i=1
［第２の実施の形態］
本実施の形態におけるズームレンズは、物体側から像面側に向かって順に配置された、負の屈折力を有するレンズと、正の屈折力を有するレンズと、正の屈折力を有するレンズとを含み、全体として正の屈折力を有し、像面に対して固定された第１レンズ群と、
全体として負の屈折力を有し、光軸上を移動することによって変倍作用を行う第２レンズ群と、
像面に対して固定された絞りと、
物体側から像面側に向かって順に配置された、凸レンズと、凹レンズと、凸レンズとの３枚の単レンズからなり、全体として正の屈折力を有し、変倍時及び合焦時に光軸方向に対して固定される第３レンズ群と、
物体側から像面側に向かって順に配置された、正の屈折力を有するレンズと、負の屈折力を有するレンズと、正の屈折力を有するレンズとの３枚の単レンズからなり、全体として正の屈折力を有し、第２レンズ群の光軸上での移動及び物体の移動に伴って変動する像面を基準面から一定の位置に保つように光軸上を移動する第４レンズ群とにより構成されている。
第３レンズ群は、手振れ時の像の変動を補正するために光軸に対して垂直な方向に移動可能となっている。
また、第２レンズ群あるいは第３レンズ群あるいは第４レンズ群は、少なくとも一面の非球面を含んでいる。
本実施の形態のズームレンズにおいても、上記条件式（３）〜（１０）を満足するのが望ましい。
また、本実施の形態のズームレンズにおいても、第２レンズ群の非球面は、最も像面側に配置され、かつ、像面側に凹面を向けた面であるのが望ましい。
以下、具体的実施例を挙げて、本実施の形態におけるズームレンズをさらに詳細に説明する。
（実施例３）
下記（表７）に、本実施例におけるズームレンズの具体的数値例を示す。
Figure 0004050234
また、下記（表８）に、本実施例におけるズームレンズの非球面係数を示す。
Figure 0004050234
また、下記（表９）に、物点がレンズ先端から測って無限位置の場合の、ズーミングよって可変な空気間隔（ｍｍ）を示す。
Figure 0004050234
図１２に、上記（表７）のデータに基づいて構成されたズームレンズを示す。図１２中、ｒ１〜ｒ５で示されるレンズ群が第１レンズ群、ｒ６〜ｒ１２で示されるレンズ群が第２レンズ群、ｒ１４〜ｒ１９で示されるレンズ群が第３レンズ群、ｒ２０〜ｒ２５で示されるレンズ群が第４レンズ群である。また、図１２中、ｒ２６、ｒ２７で示される光学部品は、光学ローパスフィルタとＣＣＤのフェースプレートに等価な平板である。
図１３〜図１５に、本実施例におけるズームレンズの広角端、標準位置、望遠端における各収差性能を示す。
図１３〜図１５に示す収差性能図から明らかなように、本実施例のズームレンズは、高解像度を実現するのに十分な収差補正能力を有している。
図１６に、望遠端における０．３３°の手振れ補正時の収差性能を示す。
図１６に示す収差性能図から明らかなように、本実施例のズームレンズは、手振れ補正時においても良好な収差性能を示している。
以下に、本実施例のズームレンズについての各条件式の値を示す。
｜ｆ2 ／ＲＩＨ｜＝２．９１１
｜ｆ2 ／ｆ1 ｜＝０．１９７
ｆ11-12 ／ｆ1 ＝４．７２５
ｆ132 ／ｆ13＝−１．９４９
ｄｓａｇ211 ／ｄｓａｇ219 ＝−０．１５９
ｄｓａｇ311 ／ｄｓａｇ319 ＝−０．２１０
ｄｓａｇ411 ／ｄｓａｇ419 ＝−０．１８５
n
Σ（Ｓｇi ・ＣＬi 2）／ＲＩＨ＝４２．２
i=1
［第３の実施の形態］
本実施の形態におけるズームレンズは、物体側から像面側に向かって順に配置された、負の屈折力を有するレンズと、正の屈折力を有するレンズと、正の屈折力を有するレンズとを含み、全体として正の屈折力を有し、像面に対して固定された第１レンズ群と、
物体側から像面側に向かって順に配置された、凹メニスカスレンズと、両凹レンズと、両凸レンズと、凸レンズとからなり、全体として負の屈折力を有し、光軸上を移動することによって変倍作用を行う第２レンズ群と、
像面に対して固定された絞りと、
物体側から像面側に向かって順に配置された、両凸レンズと、凸レンズと凹レンズとの接合レンズとからなり、全体として正の屈折力を有し、変倍時及び合焦時に光軸方向に対して固定される第３レンズ群と、
１枚の単（凸）レンズからなり、前記第２レンズ群の光軸上での移動及び物体の移動に伴って変動する前記像面を基準面から一定の位置に保つように光軸上を移動する第４レンズ群とにより構成されている。
第３レンズ群は、手振れ時の像の変動を補正するために光軸に対して垂直な方向に移動可能となっている。
また、第２レンズ群あるいは第３レンズ群あるいは第４レンズ群は、少なくとも一面の非球面を含んでいる。
本実施の形態のズームレンズにおいても、上記条件式（３）〜（１０）を満足するのが望ましい。
また、本実施の形態のズームレンズにおいても、第２レンズ群の非球面は、最も像面側に配置され、かつ、像面側に凹面を向けた面であるのが望ましい。
以下、具体的実施例を挙げて、本実施の形態におけるズームレンズをさらに詳細に説明する。
（実施例４）
下記（表１０）に、本実施例におけるズームレンズの具体的数値例を示す。
Figure 0004050234
また、下記（表１１）に、本実施例におけるズームレンズの非球面係数を示す。
Figure 0004050234
また、下記（表１２）に、物点がレンズ先端から測って無限位置の場合の、ズーミングよって可変な空気間隔（ｍｍ）を示す。
Figure 0004050234
図１７に、上記（表１０）のデータに基づいて構成されたズームレンズを示す。図１７中、ｒ１〜ｒ５で示されるレンズ群が第１レンズ群、ｒ６〜ｒ１２で示されるレンズ群が第２レンズ群、ｒ１４〜ｒ１８で示されるレンズ群が第３レンズ群、ｒ１９〜ｒ２０で示されるレンズ群が第４レンズ群である。また、図１７中、ｒ２１、ｒ２２で示される光学部品は、光学ローパスフィルタとＣＣＤのフェースプレートに等価な平板である。
図１８〜図２０に、本実施例におけるズームレンズの広角端、標準位置、望遠端における各収差性能を示す。
図１８〜図２０に示す収差性能図から明らかなように、本実施例のズームレンズは、高解像度を実現するのに十分な収差補正能力を有している。
図２１に、望遠端における０．３１°の手振れ補正時の収差性能を示す。
図２１に示す収差性能図から明らかなように、本実施例のズームレンズは、手振れ補正時においても良好な収差性能を示している。
以下に、本実施例のズームレンズについての各条件式の値を示す。
｜ｆ2 ／ＲＩＨ｜＝２．２６１
｜ｆ2 ／ｆ1 ｜＝０．１８６
ｆ11-12 ／ｆ1 ＝３．５９７
ｆ132 ／ｆ13＝−１．６０５
ｄｓａｇ211 ／ｄｓａｇ219 ＝−０．１３１
ｄｓａｇ311 ／ｄｓａｇ319 ＝−０．１９６
ｄｓａｇ321 ／ｄｓａｇ329 ＝−０．２１９
ｄｓａｇ411 ／ｄｓａｇ419 ＝−０．４１８
ｄｓａｇ421 ／ｄｓａｇ429 ＝−０．１５２
n
Σ（Ｓｇi ・ＣＬi 2）／ＲＩＨ＝４２．４
i=1
［第４の実施の形態］
図２２に、本発明の第４の実施の形態におけるビデオカメラの構成を示す配置図を示す。
図２２に示すように、本実施の形態におけるビデオカメラは、ズームレンズ２２１と、ズームレンズ２２１の像面側に順に配置されたローパスフィルタ２２２及び撮像素子２２３とを有している。また、撮像素子２２３には、信号処理回路２２４を介してビューファインダ２２５が接続されている。ここで、ズームレンズ２２１としては、手振れ補正機能を備えた上記実施例１のズームレンズ（図３参照）が用いられており、これにより小型、軽量で省電力化が可能である高性能な手振れ補正機能付きビデオカメラが実現されている。また、ズームレンズ２２１の第３レンズ群には、当該第３レンズ群を光軸に対して垂直方向に移動させるための駆動装置（アクチュエータ）２２６を介して、手振れを検出するための検出器２２７が接続されている。
尚、本実施の形態においては、上記実施例１で示した図３のズームレンズが用いられているが、このズームレンズに代えて、例えば、上記実施例２〜４で示したズームレンズを用いてもよい。
［第５の実施の形態］
図２３に、本発明の第５の実施の形態におけるデジタルスチルカメラの構成を示す。
図２３において、２３１は手振れ補正機能を備えた上記実施例１のズームレンズ（図３参照）を示している。また、２３２は沈胴式鏡筒、２３３は光学式ビューファインダ、２３４はシャッターをそれぞれ示している。
尚、本実施の形態においては、上記実施例１で示した図３のズームレンズが用いられているが、このズームレンズに代えて、例えば、上記実施例２〜４で示したズームレンズを用いてもよい。
図１Ａ、図１Ｂは３枚のレンズの接合方法を示す概略図 本発明の手振れ補正機能を備えたズームレンズの基本構成図 本発明の実施例１における手振れ補正機能を備えたズームレンズの構成を示す配置図 図４Ａ〜Ｅは本発明の実施例１の広角端における収差性能図 図５Ａ〜Ｅは本発明の実施例１の標準位置における収差性能図 図６Ａ〜Ｅは本発明の実施例１の望遠端における収差性能図 図７Ｆ〜Ｈは本発明の実施例１の望遠端における手振れ補正時の収差性能図 図８Ａ〜Ｅは本発明の実施例２の広角端における収差性能図 図９Ａ〜Ｅは本発明の実施例２の標準位置における収差性能図 図１０Ａ〜Ｅは本発明の実施例２の望遠端における収差性能図 図１１Ｆ〜Ｈは本発明の実施例２の望遠端における手振れ補正時の収差性能図 本発明の実施例３における手振れ補正機能を備えたズームレンズの構成を示す配置図 図１３Ａ〜Ｅは本発明の実施例３の広角端における収差性能図 図１４Ａ〜Ｅは本発明の実施例３の標準位置における収差性能図 図１５Ａ〜Ｅは本発明の実施例３の望遠端における収差性能図 図１６Ｆ〜Ｈは本発明の実施例３の望遠端における手振れ補正時の収差性能図 本発明の実施例４における手振れ補正機能を備えたズームレンズの構成を示す配置図 図１８Ａ〜Ｅは本発明の実施例４の広角端における収差性能図 図１９Ａ〜Ｅは本発明の実施例４の標準位置における収差性能図 図２０Ａ〜Ｅは本発明の実施例４の望遠端における収差性能図 図２１Ｆ〜Ｈは本発明の実施例４の望遠端における手振れ補正時の収差性能図 本発明の第４の実施の形態におけるビデオカメラの構成を示す配置図 本発明の第５の実施の形態におけるデジタルスチルカメラの構成を示す斜視図

Claims (16)

  1. 物体側から像面側に向かって順に配置された、負の屈折力を有するレンズと、正の屈折力を有するレンズと、正の屈折力を有するレンズとからなり、全体として正の屈折力を有し、像面に対して固定された第１レンズ群と、
    全体として負の屈折力を有し、光軸上を移動することによって変倍作用を行う第２レンズ群と、
    前記像面に対して固定された絞りと、
    物体側から像面側に向かって順に配置された、正の屈折力を有するレンズと、正の屈折力を有するレンズと、負の屈折力を有するレンズとからなり、全体として正の屈折力を有し、変倍時及び合焦時に光軸方向に対して固定される第３レンズ群と、
    物体側から像面側に向かって順に配置された、正の屈折力を有するレンズと、負の屈折力を有するレンズと、正の屈折力を有するレンズとからなり、全体として正の屈折力を有し、前記第２レンズ群の光軸上での移動及び物体の移動に伴って変動する前記像面を基準面から一定の位置に保つように光軸上を移動する第４レンズ群とを備えたズームレンズであって、
    前記第２レンズ群は、物体側から像面側に向かって順に配置された、凹メニスカスレンズと、凹レンズと、両凸レンズと、凹レンズとからなり、かつ、少なくとも一面の非球面を含み、
    前記第３レンズ群は、接合面が像面側に凸面を向けた接合レンズを含み、手振れ時の像の変動を補正するために光軸に対して垂直な方向に移動可能であり、かつ、少なくとも一面の非球面を含み、
    前記第４レンズ群は、少なくとも一面の非球面を含み、
    前記第１レンズ群の焦点距離をｆ1 、前記第１レンズ群の物体側から第１番目のレンズと第２番目のレンズの合成焦点距離をｆ11-12 としたとき、下記条件式（５）を満足することを特徴とするズームレンズ。
    ３．２＜ｆ11-12 ／ｆ1 ＜５．０ ・・・（５）
  2. 前記第４レンズ群は、物体側から像面側に向かって順に配置された、凸レンズと、凹レンズと、凸レンズとからなると共に、これら全てのレンズが接合されている請求項１に記載のズームレンズ。
  3. 前記第４レンズ群が、３枚のレンズからなると共に、これら全てのレンズが接合されており、前記第４レンズ群の物体側から第２番目のレンズの厚み１０ｍｍの部分における波長３７０ｎｍの光の透過率をτ370 、波長３８０ｎｍの光の透過率をτ380 としたとき、下記条件式（１）、（２）を満足する請求項１に記載のズームレンズ。
    ０．０２＜τ370 ＜０．２ ・・・（１）
    ０．２＜τ380 ＜０．５５・・・（２）
  4. 前記第２レンズ群の物体側からｉ番目の非球面の有効径１割における非球面量をｄｓａｇ2i1 、前記第２レンズ群の物体側からｉ番目の非球面の有効径９割における非球面量をｄｓａｇ2i9 としたとき、下記条件式（７）を満足する請求項１に記載のズームレンズ。
    −０．２３＜ｄｓａｇ2i1 ／ｄｓａｇ2i9 ＜−０．１０ ・・・（７）
  5. 前記第２レンズ群の非球面は、最も像面側に配置され、かつ、像面側に凹面を向けた面である請求項１に記載のズームレンズ。
  6. 前記第３レンズ群の物体側からｉ番目の非球面の有効径１割における非球面量をｄｓａｇ3i1 、前記第３レンズ群の物体側からｉ番目の非球面の有効径９割における非球面量をｄｓａｇ3i9 としたとき、下記条件式（８）を満足する請求項１に記載のズームレンズ。
    −０．２４＜ｄｓａｇ3i1 ／ｄｓａｇ3i9 ＜−０．１５ ・・・（８）
  7. 前記第４レンズ群の物体側からｉ番目の非球面の有効径１割における非球面量をｄｓａｇ4i1 、前記第４レンズ群の物体側からｉ番目の非球面の有効径９割における非球面量をｄｓａｇ4i9 としたとき、下記条件式（９）を満足する請求項１に記載のズームレンズ。
    −０．４５＜ｄｓａｇ4i1 ／ｄｓａｇ4i9 ＜−０．１３ ・・・（９）
  8. 物体側から像面側に向かって順に配置された、負の屈折力を有するレンズと、正の屈折力を有するレンズと、正の屈折力を有するレンズとからなり、全体として正の屈折力を有し、像面に対して固定された第１レンズ群と、
    全体として負の屈折力を有し、光軸上を移動することによって変倍作用を行う第２レンズ群と、
    前記像面に対して固定された絞りと、
    物体側から像面側に向かって順に配置された、正の屈折力を有するレンズと、正の屈折力を有するレンズと、負の屈折力を有するレンズとからなり、全体として正の屈折力を有し、変倍時及び合焦時に光軸方向に対して固定される第３レンズ群と、
    物体側から像面側に向かって順に配置された、正の屈折力を有するレンズと、負の屈折力を有するレンズと、正の屈折力を有するレンズとからなり、全体として正の屈折力を有し、前記第２レンズ群の光軸上での移動及び物体の移動に伴って変動する前記像面を基準面から一定の位置に保つように光軸上を移動する第４レンズ群とを備えたズームレンズであって、
    前記第２レンズ群は、物体側から像面側に向かって順に配置された、凹メニスカスレンズと、凹レンズと、両凸レンズと、凹レンズとからなり、かつ、少なくとも一面の非球面を含み、
    前記第３レンズ群は、接合面が像面側に凸面を向けた接合レンズを含み、手振れ時の像の変動を補正するために光軸に対して垂直な方向に移動可能であり、かつ、少なくとも一面の非球面を含み、
    前記第４レンズ群は、少なくとも一面の非球面を含み、
    前記第１レンズ群の物体側から第３番目のレンズの焦点距離をｆ13、前記第１レンズ群の物体側から第３番目のレンズの像面側に向いた面の焦点距離をｆ132 としたとき、下記条件式（６）を満足することを特徴とするズームレンズ。
    −２．５＜ｆ132 ／ｆ13＜−１．５ ・・・（６）
  9. 前記第４レンズ群は、物体側から像面側に向かって順に配置された、凸レンズと、凹レンズと、凸レンズとからなると共に、これら全てのレンズが接合されている請求項８に記載のズームレンズ。
  10. 前記第４レンズ群が、３枚のレンズからなると共に、これら全てのレンズが接合されており、前記第４レンズ群の物体側から第２番目のレンズの厚み１０ｍｍの部分における波長３７０ｎｍの光の透過率をτ370 、波長３８０ｎｍの光の透過率をτ380 としたとき、下記条件式（１）、（２）を満足する請求項８に記載のズームレンズ。
    ０．０２＜τ370 ＜０．２ ・・・（１）
    ０．２＜τ380 ＜０．５５・・・（２）
  11. 前記第２レンズ群の物体側からｉ番目の非球面の有効径１割における非球面量をｄｓａｇ2i1 、前記第２レンズ群の物体側からｉ番目の非球面の有効径９割における非球面量をｄｓａｇ2i9 としたとき、下記条件式（７）を満足する請求項８に記載のズームレンズ。
    −０．２３＜ｄｓａｇ2i1 ／ｄｓａｇ2i9 ＜−０．１０ ・・・（７）
  12. 前記第２レンズ群の非球面は、最も像面側に配置され、かつ、像面側に凹面を向けた面である請求項８に記載のズームレンズ。
  13. 前記第３レンズ群の物体側からｉ番目の非球面の有効径１割における非球面量をｄｓａｇ3i1 、前記第３レンズ群の物体側からｉ番目の非球面の有効径９割における非球面量をｄｓａｇ3i9 としたとき、下記条件式（８）を満足する請求項８に記載のズームレンズ。
    −０．２４＜ｄｓａｇ3i1 ／ｄｓａｇ3i9 ＜−０．１５ ・・・（８）
  14. 前記第４レンズ群の物体側からｉ番目の非球面の有効径１割における非球面量をｄｓａｇ4i1 、前記第４レンズ群の物体側からｉ番目の非球面の有効径９割における非球面量をｄｓａｇ4i9 としたとき、下記条件式（９）を満足する請求項８に記載のズームレンズ。
    −０．４５＜ｄｓａｇ4i1 ／ｄｓａｇ4i9 ＜−０．１３ ・・・（９）
  15. ズームレンズを備えたビデオカメラであって、前記ズームレンズとして請求項１〜１４のいずれかに記載のズームレンズを用いることを特徴とするビデオカメラ。
  16. ズームレンズを備えたデジタルスチルカメラであって、前記ズームレンズとして請求項１〜１４のいずれかに記載のズームレンズを用いることを特徴とするデジタルスチルカメラ。
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