JP5046747B2 - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

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、例えばビデオカメラや電子スチルカメラ、銀塩写真用のカメラ等に好適なものである。

近年、固体撮像素子を用いたビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、放送用カメラ、そして銀塩フィルムを用いたカメラ等の撮像装置は高機能化され、又装置全体が小型化されている。そしてそれに用いる撮影光学系としてレンズ全長が短く、コンパクトでしかも高解像力のズームレンズが要求されている。

これらの要求に応えるズームレンズとして、物体側の第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、所謂リヤーフォーカス式のズームレンズが知られている。

一般にリヤーフォーカス式のズームレンズは第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。また近接撮影、特に極至近撮影が容易となり、さらに小型軽量のレンズ群を移動させているので、レンズ群の駆動力が小さくて済み迅速な焦点合わせが出来る等の特徴がある。

リヤーフォーカス式のズームレンズとして、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レンズ群の４つのレンズ群を有する４群ズームレンズが知られている（特許文献１、２）。この４群ズームレンズでは、第２レンズ群を移動させて変倍を行い、第４レンズ群を移動させて変倍に伴う像面変動の補正とフォーカスを行っている。

一般にカメラの非使用時（非撮影時）に収納性を高めるには各レンズ群を沈胴させるのが効果的である。しかしながら第２レンズ群が殆どの変倍機能を有する上記のようなズームタイプの４群ズームレンズでは第１レンズ群、第２レンズ群の偏心に対する敏感度が大きすぎて沈胴構造には適さない。

これに対して、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レンズ群の４つのレンズ群より成る沈胴に適したズームレンズが知られている（特許文献３〜９）。

特許文献３、４のズームレンズは、第１レンズ群を単レンズで構成すると共に、各レンズ群の間隔を変化させてズーミングを行い、第４レンズ群を移動させフォーカスを行っている。これにより光学系全体を簡素化して沈胴構造にも適したズーム比３程度のズームレンズを開示している。

又、特許文献５のズームレンズは、第１、第２、第３、第４レンズ群を移動させてズーミングを行うズーム比５程度のズームレンズを開示している。

特許文献６のズームレンズは、第２レンズ群の硝材選択を適切にすることで、レンズ系全体のコンパクト化を効果的に実現している。
特許文献７、８、９のズームレンズは、第１、第２、第３、第４レンズ群を移動させてズーミングを行うズーム比１０以上の高ズーム比のズームレンズを開示している。

一方、ズームレンズにおいて一部のレンズ群を変位させて画像ぶれを補正した防振用のズームレンズが知られている。例えば物体側から像側へ順に正、負、正、正の屈折力の第１、第２、第３、第４レンズ群より成る４群構成のズームレンズにおいて、第３レンズ群全体を光軸と垂直方向に振動させて静止画像を得るズームレンズが知られている（特許文献１０）。
特開平７−２７０６８４号公報 特開平１１−３０５１２４号公報 特開平１０−６２６８７号公報 特開２００１−１９４５８６号公報 特許２００３−３１５６７６号公報 特開２００５−２４８４４号公報 特許２００６−１７１６５５号公報 特開２００６−１８４４１３号公報 特開２００６−１３３６３２号公報 特開平７−１９９１２４号公報

一般に撮影光学系を小型化するためには、撮影光学系を構成する各レンズ群の屈折力を強めつつ、レンズ枚数を削減すれば良い。しかしながら、このようにした撮影光学系は、各面の屈折力の増加に伴いレンズ肉厚が増してしまい、レンズ系の短縮効果が不十分になると同時に諸収差の補正が困難になってくる。

またカメラの非使用時に各レンズ群を沈胴して収納しようとするとメカ構造的にどうしてもレンズ及びレンズ群の倒れなどの誤差が大きくなってくる。このときレンズ及びレンズ群の敏感度が大きいと光学性能の劣化やズーミング時の像ゆれが生じてしまう。このため撮影光学系においては、レンズやレンズ群の敏感度はなるべく小さくするのが望ましい。

物体側から像側へ順に、正、負、正、正の屈折力のレンズ群より成る４群構成のズームレンズでは、第２レンズ群と，第４レンズ群だけを移動して変倍（ズーミング）を行う方式が多く用いられている。この方式では、殆どの変倍を第２レンズ群で行わなければならない。その結果どうしても第１レンズ群と第２レンズ群の屈折力を大きくせざるを得ない。

これに対して特許文献３で示されたズームレンズは比較的、第１レンズ群や第２レンズ群の敏感度が小さくなるので沈胴構造には適している。

しかしながら第１レンズ群がズーミング時に固定であるので広角端でのレンズ全長の短縮化や前玉径の小型化が難しい。

また特許文献４で示されたズームレンズは第１レンズ群をズーミング時に移動させることで小型、大口径かつ高性能を達成している。但し、特許文献４は、第１レンズ群の広角端から望遠端へのズーミングに伴う移動量が小さいので高倍率化が難しい。

特許文献５で示されたズームレンズは、第３レンズ群による変倍の負担を適切に定める事により、ズーム比５倍程度を得ている。特許文献５において、より高倍率化を実現するためには、第２レンズ群との変倍の分担が必要になってくる。

特許文献７、８で示されたズームレンズは、第１レンズ群の焦点距離を規定することで、小型化と収差補正のバランスを取っている。しかしながら、第１レンズ群の移動量が大きいため、沈胴長短縮のためには、より多段の鏡筒構造を必要とする。

特許文献９で示されたズームレンズは、ズーミング時の第２レンズ群の横倍率の変化を１５以下としており、高倍率化、例えば２０倍前後のズーム比を実現することが難しい。

本発明は、各レンズ群の移動量と各レンズ群の屈折力を適切に設定することにより、高倍率化を図ると共に、広角端から望遠端に至る全ズーム範囲にわたり良好なる光学性能を有する、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、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レンズ群より構成され、各レンズ群が移動してズーミングを行うズームレンズであって、前記第１レンズ群は広角端に比べて望遠端において物体側に位置し、前記第４レンズ群は広角端から望遠端へのズーミングに際して物体側に凸状の軌跡で移動し、前記第３レンズ群の広角端と望遠端における横倍率をそれぞれβ３ｗ、β３ｔ、前記第４レンズ群の広角端と望遠端における横倍率をそれぞれβ４ｗ、β４ｔ、前記ズームレンズの広角端と望遠端における焦点距離をそれぞれｆｗ、ｆｔ、焦点距離ｆｍをｆｍ＝√（ｆｗ・ｆｔ）とし、前記第４レンズ群の広角端から焦点距離ｆｍまでの光軸方向の移動量をＭｗｍ、前記第４レンズ群の広角端から望遠端までの光軸方向の移動量をＭｗｔとするとき、
０．５＜（β３ｔ・β４ｗ）／（β３ｗ・β４ｔ）＜０．９
１．２＜β４ｔ／β４ｗ＜１．４
０．３５＜（｜Ｍｗｍ｜＋｜Ｍｗｔ｜）／ｆ３＜０．６０
なる条件を満足することを特徴としている。

本発明によれば、高倍率化を図ると共に、広角端から望遠端に至る全ズーム範囲にわたり良好なる光学性能を有する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、正の屈折力の第４レンズ群を有し、各レンズ群が移動してズーミングを行っている。

そして、広角端から望遠端へのズーミングに際し該第１レンズ群は広角端に比べ望遠端において物体側に位置し、第４レンズ群は物体側に凸状の軌跡で移動するズームレンズである。

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）におけるレンズ断面図、図２、図３はそれぞれ実施例１のズームレンズの広角端、望遠端（長焦点距離）における収差図である。

図４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５、図６はそれぞれ実施例２のズームレンズの広角端、望遠端における収差図である。

図７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８、図９はそれぞれ実施例３のズームレンズの広角端、望遠端における収差図である。

図１０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１１、図１２はそれぞれ実施例４のズームレンズの広角端、望遠端における収差図である。

図１３は本発明のズームレンズを備えるカメラ（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そして銀塩フィルム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、左方が物体側（前方）で、右方が像側（後方）である。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。

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は正の屈折力の第４レンズ群である。

ＳＰは開口絞りであり、第３レンズ群Ｌ３の物体側に配置している。
Ｇは光学フィルター、フェースプレート、水晶ローパスフィルター、赤外カットフィルター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スチ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）の撮像面に、銀塩フィルム用カメラのときはフィルム面に相当する感光面が置かれる。

収差図において、ｄ、ｇは各々ｄ線及びｇ線である。ΔＭ，ΔＳは各々メリディオナル像面、サジタル像面である。倍率色収差はｇ線によって表している。ωは半画角、ｆｎｏはＦナンバーである。

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が機構上光軸上を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。

各実施例では、広角端から望遠端へのズーミングに際して矢印のように各レンズ群を移動させている。

具体的には、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を物体側へ、第２レンズ群Ｌ２を像側へ、第３レンズ群Ｌ３を物体側へ移動させている。又、第４レンズ群Ｌ４は物体側に凸状の軌跡で移動させている。

広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群Ｌ１と第３レンズ群Ｌ３は広角端に比べて望遠端において物体側に位置する様に移動させている。これにより広角端におけるレンズ全長を小型に維持しつつ、大きなズーム比が得られるようにしている。

特に、各実施例では、ズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３を物体側に移動させることにより、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４に変倍分担を持たせている。更に正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１を物体側へ移動することで第２レンズ群Ｌ２に大きな変倍効果を持たせている。これにより第１レンズ群Ｌ１と、第２レンズ群Ｌ２の屈折力をあまり大きくすることなく高いズーム比が得られるようにしている。

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ヤーフォーカス式を採用している。

望遠端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レンズ断面図に示す矢印４ｃのように第４レンズ群Ｌ４を前方に繰り出すことによって行っている。第４レンズ群Ｌ４に関する実線の曲線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へのズーミングに伴う像面変動を補正するための移動軌跡を示している。

各実施例では、軽量な第４レンズ群Ｌ４をフォーカスの為に移動することで迅速なフォーカスを容易にし、例えば自動焦点検出を迅速に行えるようにしている。

各実施例においては、第３レンズ群Ｌ３を光軸と垂直方向の成分を持つように移動させて光学系全体が振動したときの撮影画像の位置を補正している。即ち、像ぶれ（像面位置の変動）を補正するようにしている。

これにより、可変頂角プリズム等の光学部材や防振のためのレンズ群を新たに付加することなく防振を行うようにし、光学系全体が大型化するのを防止している。

なお、実施例１〜３において、開口絞りＳＰはズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３と別体で移動している。これによって、広画角領域での入射瞳位置を物体側に配置させて前玉径（第１レンズ群の有効径）が増大しないようにしている。

実施例４では、開口絞りＳＰがズーミングに際して第３レンズ群と一体にて移動している。尚、開口絞りＳＰをズーミングに際して固定としてもよい。開口絞りＳＰを第３レンズ群Ｌ３と一体に移動すると移動／可動で分けられる群数が少なくなり、メカ構造が簡素化しやすくなる。

また、開口絞りＳＰを固定とする場合は絞りユニットを移動させる必要がないため、ズーミングの際、駆動させるアクチュエータの駆動トルクを小さく設定できる省電力化の点で有利となる。

次に各レンズ群のレンズ構成の特徴に関して説明する。

第１レンズ群Ｌ１は有効レンズ径が他のレンズ群に比べて大きくなるので、レンズ枚数が少ない方が軽量化のために好ましい。

第１レンズ群Ｌ１は物体側から像側へ順に、物体側が凸面でメニスカス形状の負レンズと２枚の正レンズを含んでいる。

具体的な構成として、実施例１及び４においては、第１レンズ群Ｌ１を負レンズと正レンズの各１枚を接合した接合レンズと、単一の正レンズより構成している。これにより、高変倍比を図ったときに多く発生する球面収差と色収差を良好に補正している。

実施例２及び３においては、実施例１、４に比べて、像側に更に正レンズを１枚追加して４枚のレンズで構成している。これにより第１レンズ群Ｌ１で発生する球面収差を抑制すると伴に、他の残存収差を抑制している。更に望遠領域において増大するフォーカス変動を抑えている。

実施例１、２及び４において、第２レンズ群Ｌ２は、物体側の面が凸でメニスカス形状の負レンズ、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の独立した３つのレンズより構成している。

これによってズーミング時の収差変動を少なくし、特に広角端における歪曲収差や望遠端における球面収差等を良好に補正している。

実施例３において、第２レンズ群Ｌ２は、実施例１、２、４に比べて正レンズの像側に更に負レンズを設けている。そして、この負レンズを物体側の正レンズと接合する事により、ズーム全域での色収差の変動を抑制している。

第３レンズ群Ｌ３は、独立した２枚の正レンズと１枚の負レンズを有している。

各実施例においては、第３レンズ群Ｌ３を全体として２枚の正レンズと像面側の面が凹形状の負レンズを含んで構成している。このとき第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３間の主点間隔を小さくすることで第３レンズ群Ｌ３以降のレンズ長を短縮している。

また、第３レンズ群Ｌ３は１以上の面が非球面形状である。これによってズーミングに伴う収差変動を良好に補正している。

また、実施例２及び３では、第３レンズ群Ｌ３中に接合レンズを用いることで、ズーミングの際の色収差の変動を抑制している。更に第３レンズ群Ｌ３を光軸から垂直方向の成分を持つように偏芯させて防振動作を行う際の、偏芯による諸収差の発生が少なくなるようにしている。第３レンズ群Ｌ３の具体的なレンズ構成は次のとおりである。

実施例１、４では、第３レンズ群Ｌ３は物体側から像側へ順に、物体側が凸面の正レンズ、物体側の面が凸でメニスカス形状の負レンズ、両レンズ面が凸面の正レンズより成る。

実施例２では、第３レンズ群Ｌ３は物体側から像側へ順に、物体側が凸面の正レンズ、物体側の面が凸でメニスカス形状の負レンズ、物体側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より成る。

実施例３では、第３レンズ群Ｌ３は物体側から像側へ順に、物体側が凸面の正レンズ、物体側の面が凸でメニスカス形状の負レンズ、両レンズ面が凸面の正レンズと両レンズ面が凹面の負レンズとを接合した接合レンズより成る。

第４レンズ群Ｌ４は物体側の面が凸形状の単一の正レンズより、又は正レンズと負レンズの接合レンズにより構成している。

各実施例では、以上のようなレンズ構成とすることで高ズーム比でありながらコンパクトで高性能なズームレンズを達成している。

また、各実施例では以下の条件式のうち１以上を満足するようにして各条件式に対応した効果を得ている。

広角端での第３レンズ群Ｌ３及び第４レンズ群Ｌ４の横倍率をβ３ｗ、β４ｗとする。望遠端での第３レンズ群Ｌ３及び第４レンズ群Ｌ４の横倍率をβ３ｔ、β４ｔとする。

ズームレンズの広角端での焦点距離をｆｗ、望遠端での焦点距離をｆｔとし、焦点距離ｆｍを

とおく。

このとき第４レンズ群Ｌ４の広角端から焦点距離ｆｍまでの光軸上の移動量をＭｗｍ、第４レンズ群Ｌ４の広角端から望遠端での移動量をＭｗｔとする。

第３レンズ群Ｌ３の広角端から望遠端までの光軸方向の移動量をＭ３とする。

広角端と望遠端における第３レンズ群Ｌ３と前記第４レンズ群Ｌ４の軸上間隔を各々Ｌ３ｗ、Ｌ３ｔとする。

尚、ここで言う移動量とは、ズーミング時不動な基準（例えば結像面）に対する指定ズーム位置（例えば広角端と望遠端）での対象レンズ群の位置変化を示す。指定ズーム位置以外の移動量を含むものではない。

移動量の符号は位置の変化が像側へ移動したときを正、その逆を負としている。

往復移動のときの移動量とは、移動前と移動後の位置の変化量をいう。

このとき、各実施例では
０．５＜β３ｔ・β４ｗ／（β３ｗ・β４ｔ）＜０．９ ・・・（１）
１．２＜β４ｔ／β４ｗ＜１．４ ・・・（２）
０．３５＜（｜Ｍｗｍ｜＋｜Ｍｗｔ｜）／ｆ３＜０．６０ ・・・（３）
１．０＜｜Ｍｗｍ／Ｍｗｔ｜＜３．０ ・・・（４）
０．０８＜（Ｌ３ｔ−Ｌ３ｗ）／ｆｔ＜０．２０ ・・・（５）
０．０１＜｜Ｍ３｜／ｆｔ＜０．１５ ・・・（６）
なる条件のうち１以上を満足している。

そして各実施例では、それぞれの条件式を満足することによって、それに応じた効果を得ている。

次に各条件式の技術的な意味について説明する。

条件式（１）及び（２）は、変倍に寄与する第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の変倍分担を適切に設定したものである。

条件式（１）の下限を超えて第３レンズ群Ｌ３の変倍負担が小さくなりすぎると、隣接するレンズ群（特に第２レンズ群Ｌ２）の変倍負担が大きくなり、偏芯や像ブレに対する敏感度が高くなってくる。

条件式（１）の上限を超えると第３レンズ群Ｌ３の変倍負担が過剰になりすぎるため、第３レンズ群Ｌ３を構成するレンズ枚数を増やして収差補正をしなくてはならず、レンズ系の小型化が難しくなってくる。

条件式（２）は第４レンズ群Ｌ４の変倍負担を表しており、少ないレンズ枚数で全ズーム領域での収差変動を少なくするためのものである。

また、条件式（２）は変倍負担を規定すると同時に、第４レンズ群Ｌ４の変倍に伴う移動量とも密接に関連している。更に高倍率化を図ると、第４レンズ群Ｌ４のフォーカス駆動量が大きくなるので、条件式（２）を満足することにより、第４レンズ群Ｌ４の移動量を適切に抑えている。

条件式（３）は第３レンズ群Ｌ３の焦点距離と、第４レンズ群Ｌ４のズーミングに伴う駆動量の比率を規定したものである。

上述のように第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４は変倍分担をしているため、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離が長くなると第３レンズ群Ｌ３での変倍分担が不十分になる。このため、第４レンズ群Ｌ４の移動量を増やしてズーム比を稼ぐ必要がある。条件式（３）の下限を超えて第３レンズ群Ｌ３の焦点距離が長くなると、高ズーム比を得るためには、第４レンズ群Ｌ４の移動量を増やす必要がある。

その結果、隣接するレンズ群やガラッスブロックとの物理的な干渉を避けるために、レンズ全長を延ばす必要がある。逆に上限を超えて第３レンズ群Ｌ３の焦点距離が短くなると、ズーミング時の収差変動を抑制するために第３レンズ群Ｌ３の構成レンズ枚数を増やす必要が生じる。このため、レンズ系全体の小型化が難しくなってくる。

条件式（４）は、第４レンズ群Ｌ４の広角端から中間のズーム位置への移動量Ｍｗｍと、広角端から望遠端への移動量Ｍｗｔの比率を定めたものである。高倍率化に伴い、望遠端において、フォーカスの際の第４レンズ群Ｌ４の総移動量は増加する。一方、基準となる広角端において、第４レンズ群Ｌ４のフォーカスの際の物体側への繰り出し量と像側への繰り込み量のバランスが適正であると、沈胴長をより短くすることができる。

条件式（４）の下限を超えると像側への繰り込み量が大きくなり、望遠端において第４レンズ群Ｌ４とガラスブロックＧとが干渉しやすくなる。

また、望遠側において物体側に繰出した第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４との間隔を活用することができないため、沈胴長の点で非効率的となる。

逆に条件式（４）の上限を超えると、物体側への繰り出し量が大きくなり、中間のズーム領域で第３レンズ群Ｌ４とのメカニカルな干渉が生じやすくなる。

条件式（５）は、ズーミング時の第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の軸上間隔の変化と望遠端における全系の焦点距離との比率をあらわしたものである。

条件式（５）の下限を超えると、変倍に充分なレンズ群間隔の変化が確保できなくなる。上限を超えてレンズ群間隔の距離を大きく変化させれば、高倍率化には有利であるが、望遠端においてレンズ全長が増大し、多段沈胴などのより複雑な構成が必要となってくるので良くない。

条件式（６）は、広角端から望遠端へのズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３の移動量と、望遠端における全系の焦点距離の比を表したものである。

下限を超えると第３レンズ群Ｌ３の広角端と望遠端での位置がほぼ一致するため、像側にある第４レンズ群Ｌ４が最も物体側に位置する中間のズーム領域で第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４がメカニカルに干渉するおそれがあるので良くない。

これを回避するためにはレンズ全長を延ばす必要が生じ、レンズ系全体の小型化が難しくなる。

条件式（６）の上限を超えると、第３レンズ群Ｌ３のズーミングの際の移動量が大きくなるため、沈胴全長を短縮することが難しくなる。

尚、各実施例において、更に収差補正を良好に行い、及びズーミングの際の収差変動を小さくしつつ高倍率化を図るには、各条件式の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

０．６＜β３ｔ・β４ｗ／（β３ｗ・β４ｔ）＜０．９ ・・・（１ａ）
１．２＜β４ｔ／β４ｗ＜１．３９ ・・・（２ａ）
０．３５＜（｜Ｍｗｍ｜＋｜Ｍｗｔ｜）／ｆ３＜０．５５ ・・・（３ａ）
１．０＜｜Ｍｗｍ／Ｍｗｔ｜＜２．６ ・・・（４ａ）
０．０８＜（Ｌ３ｔ−Ｌ３ｗ）／ｆｔ＜０．１８ ・・・（５ａ）
０．０３＜｜Ｍ３｜／ｆｔ＜０．１２ ・・・（６ａ）
以上のように、ズーミングにおける各レンズ群の移動量と各レンズ群の屈折力等を適切に設定することで、高ズーム比にもかかわらずレンズ全長の小型化を図りつつ、高い光学性能が得られる。

特に広角端から望遠端に至る全ズーム範囲にわたり良好なる光学性能を有するズームレンズを得ることができる。

次に、本発明の実施例１〜４に各々対応する数値実施例１〜４を示す。各数値実施例においてｉは物体側からの光学面の順序を示し、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面との間の間隔、ｎｉとνｉ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、アッベ数を示す。

またｋを離心率、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ａ’、Ｂ’、Ｃ’を非球面係数、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、非球面形状は、
ｘ＝（ｈ^２／Ｒ）／［１＋［１−（１＋ｋ）（ｈ／Ｒ）^２］^１／２］＋Ｂｈ^４＋Ｃｈ^６
＋Ｄｈ^８＋Ｅｈ^１０＋A’ｈ³＋B’ｈ⁵＋C’ｈ⁷
で表示される。但しＲは曲率半径である。また例えば「Ｅ−Ｚ」の表示は「１０^−Ｚ」を意味する。ｆは焦点距離、ｆｎｏはＦナンバー、ωは半画角を示す。

数値実施例において最後の２つの面は、フィルター、フェースプレート等の光学ブロックの面である。

また、各数値実施例における上述した条件式との対応を表１に示す。

次に各実施例に示したような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形態を図１３を用いて説明する。

図１３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。

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。

本発明の実施例１の広角端におけるレンズ断面図 本発明の実施例１に対応する数値実施例１の広角端の収差図 本発明の実施例１に対応する数値実施例１の望遠端の収差図 本発明の実施例２の広角端におけるレンズ断面図 本発明の実施例２に対応する数値実施例２の広角端の収差図 本発明の実施例２に対応する数値実施例２の望遠端の収差図 本発明の実施例３の広角端におけるレンズ断面図 本発明の実施例３に対応する数値実施例３の広角端の収差図 本発明の実施例３に対応する数値実施例３の望遠端の収差図 本発明の実施例４の広角端におけるレンズ断面図 本発明の実施例４に対応する数値実施例４の広角端の収差図 本発明の実施例４に対応する数値実施例４の望遠端の収差図 本発明の撮像装置の概略図

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
ｄ ｄ線
ｇ ｇ線
ΔＭ メリディオナル像面
ΔＳ サジタル像面
ＳＰ 絞り
Ｇ ＣＣＤのフェースプレートやローパスフィルター等のガラスブロック
ω 半画角
ｆｎｏ Ｆナンバー

Claims (13)

1. 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レンズ群より構成され、各レンズ群が移動してズーミングを行うズームレンズであって、前記第１レンズ群は広角端に比べて望遠端において物体側に位置し、前記第４レンズ群は広角端から望遠端へのズーミングに際して物体側に凸状の軌跡で移動し、前記第３レンズ群の広角端と望遠端における横倍率をそれぞれβ３ｗ、β３ｔ、前記第４レンズ群の広角端と望遠端における横倍率をそれぞれβ４ｗ、β４ｔ、前記ズームレンズの広角端と望遠端における焦点距離をそれぞれｆｗ、ｆｔ、焦点距離ｆｍをｆｍ＝√（ｆｗ・ｆｔ）とし、前記第４レンズ群の広角端から焦点距離ｆｍまでの光軸方向の移動量をＭｗｍ、前記第４レンズ群の広角端から望遠端までの光軸方向の移動量をＭｗｔとするとき、
   ０．５＜（β３ｔ・β４ｗ）／（β３ｗ・β４ｔ）＜０．９
   １．２＜β４ｔ／β４ｗ＜１．４
   ０．３５＜（｜Ｍｗｍ｜＋｜Ｍｗｔ｜）／ｆ３＜０．６０
   なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
2. 前記ズームレンズは、
   １．０＜｜Ｍｗｍ／Ｍｗｔ｜＜３．０
   なる条件を満足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. 前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に、物体側が凸面でメニスカス形状の負レンズと２枚の正レンズを含むことを特徴とする請求項１または２に記載のズームレンズ。
4. 前記第３レンズ群は、独立した２枚の正レンズと１枚の負レンズを有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. 広角端と望遠端における前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の軸上間隔を各々Ｌ３ｗ、Ｌ３ｔとするとき、
   ０．０８＜（Ｌ３ｔ−Ｌ３ｗ）／ｆｔ＜０．２０
   なる条件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. 前記第３レンズ群の広角端から望遠端までの光軸方向の移動量をＭ３とするとき、
   ０．０１＜｜Ｍ３｜／ｆｔ＜０．１５
   なる条件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. 前記第３レンズ群は、物体側から像側へ順に、物体側が凸面の正レンズ、物体側の面が凸でメニスカス形状の負レンズ、両レンズ面が凸面の正レンズより成ることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
8. 前記第３レンズ群は、物体側から像側へ順に、物体側が凸面の正レンズ、物体側の面が凸でメニスカス形状の負レンズ、物体側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より成ることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
9. 前記第３レンズ群は、物体側から像側へ順に、物体側が凸面の正レンズ、物体側の面が凸でメニスカス形状の負レンズ、両レンズ面が凸面の正レンズと両レンズ面が凹面の負レンズとを接合した接合レンズより成ることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
10. 前記第４レンズ群は、単一の正レンズ又は正レンズと負レンズとの接合レンズより成ることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のズームレンズ。
11. 前記第３レンズ群を、光軸と垂直方向の成分を持つように移動させて、前記ズームレンズが振動したときの撮影画像の位置を補正することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のズームレンズ。
12. 固体撮像素子に像を形成することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のズームレンズ。
13. 請求項１から１２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る像を受光する固体撮像素子とを有することを特徴とする撮像装置。