JP5053750B2

JP5053750B2 - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置

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Publication number: JP5053750B2
Application number: JP2007203962A
Authority: JP
Inventors: 健志篠原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2007-08-06
Filing date: 2007-08-06
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2027-08-06
Also published as: US7630144B2; US20090040624A1; US7889437B2; US20090310228A1; JP2009042269A

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、電子スチルカメラ、放送用カメラ、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であることが要求されている。

更に広画角で高ズーム比のズームレンズであることが要求されている。

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。

この４群ズームレンズにおいて、第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群を移動させて変倍を行い、第４レンズ群にて変倍に伴う像面変動を補正すると共に、フォーカシングを行うリアフォーカス式の４群ズームレンズが知られている（特許文献１、２）。

又、このようなリアフォーカス式の４群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３）。
特開２００６−２８５０１９号公報特開２００６−１１３４５３号公報特開２００７−１０８５４４号公報

一般にズームレンズ全体を小型にするためには、ズームレンズ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、このようにしたズームレンズは、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。

前述のリアフォーカス式の４群ズームレンズにおいて、高ズーム比とレンズ系全体の小型化を図りつつ、良好な光学性能を得るには、各レンズ群の屈折力そして各レンズ群のレンズ構成等を適切に設定することが重要となる。

特に前述したリアフォーカス式の４群ズームレンズにおいては、第３レンズ群と第４レンズ群の屈折力や第３レンズ群のレンズ構成等を適切に設定しないと高ズーム比を確保しつつ全ズーム範囲で高い光学性能を得るのが大変困難になってくる。

本発明は全ズーム範囲にわたり高い光学性能が得られる小型の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レンズ群を有し、少なくとも該第２、第３、第４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、
該第３レンズ群は、物体側から像側へ順に、正レンズ、負レンズのレンズ配置を含み、全体として負レンズを少なくとも２つ有し、該第３、第４レンズ群の焦点距離を各々ｆ３、ｆ４、該第３レンズ群の最も物体側の面から最も像側の面までの距離を３ＴＤ、該第３レンズ群の最も物体側に配置された正レンズの像側の面から最も物体側に配置された負レンズの物体側の面までの距離を３Ｄａとするとき、
０．２０＜３Ｄａ／３ＴＤ＜０．３５
０．３＜ｆ３／ｆ４＜１．０
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、全ズーム範囲にわたり高い光学性能が得られる小型の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レンズ群より構成され、各レンズ群の間隔を変化させてズーミングを行うズームレンズであって、
該第３レンズ群は、物体側から像側へ順に、第１正レンズ、第１負レンズ、第２負レンズを含み、該第３、第４レンズ群の焦点距離を各々ｆ３、ｆ４、該第３レンズ群の最も物体側の面から最も像側の面までの距離をＴＤ３、前記第１正レンズの像側の面から前記第１負レンズの物体側の面までの距離をＤａ３とするとき、
０．２０＜Ｄａ３／ＴＤ３＜０．３５
０．３＜ｆ３／ｆ４＜１．０
なる条件を満足することを特徴としている。

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である。

図２、図３、図４はそれぞれ実施例１のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端（長焦点距離）における収差図である。

図５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である。図６、図７、図８はそれぞれ実施例２のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。

図９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である。図１０、図１１、図１２はそれぞれ実施例３のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。

図１３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である。図１４、図１５、図１６はそれぞれ実施例４のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。

図１７は本発明の実施例５のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図１８、図１９、図２０はそれぞれ実施例５のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。

図２１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と開口絞りＳＰ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、第１レンズ群Ｌ１は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は広角端に比べ望遠端において物体側に位置するようにしている。

第２レンズ群Ｌ２は像側に凸状の軌跡を描いて移動する。第３レンズ群Ｌ３は物体側へ移動する。第４レンズ群Ｌ４は物体側に凸状の軌跡を描いて移動する。開口絞りＳＰは各レンズ群と独立に物体側へ移動する。

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ア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。

このように第４レンズ群Ｌ４を物体側へ凸状の軌跡とすることで第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４との間の空間の有効利用を図り、レンズ全長の短縮化を効果的に達成している。

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。

尚、第１レンズ群Ｌ１はフォーカスの為には光軸方向に不動であるが、収差補正上必要に応じて単独で又は第４レンズ群Ｌ４とともに移動させてもよい。

各実施例においては、第３レンズ群Ｌ３の全部又は一部（最も物体側を除く３枚のレンズ、或いは接合レンズ）を光軸と垂直方向の成分を持つように移動させてズームレンズ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、被写体の像の位置を変化させることによって、像ぶれ（撮像素子上での像面位置の変動）を補正するようにしている。

なお、各実施例において、開口絞りＳＰはズーミングに際して各レンズ群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。

各実施例において、第３レンズ群Ｌ３は、物体側から像側へ順に、正レンズ、負レンズのレンズ配置を含み、全体として負レンズを少なくとも２つ有している。具体的には、第３レンズ群Ｌ３は、物体側から像側へ順に、正レンズ（第１正レンズ）、負レンズ（第１負レンズ）、負レンズ（第２負レンズ）、正レンズ（第２正レンズ）より構成されている。ここで、第３レンズ群Ｌ３は、物体側から像側へ順に、正レンズ（第１正レンズ）、負レンズ（第１負レンズ）、正レンズ（第２正レンズ）、負レンズ（第２負レンズ）より構成しても良い。

そして第３、第４レンズ群Ｌ３、Ｌ４の焦点距離を各々ｆ３、ｆ４とする。第３レンズ群Ｌ３の最も物体側の面から最も像側の面までの距離をＴＤ３とする。第３レンズ群Ｌ３の最も物体側に配置された正レンズの像側の面から最も物体側に配置された負レンズの物体側の面までの距離をＤａ３とする。

このとき、
０．２０＜Ｄａ３／ＴＤ３＜０．３５ ‥‥‥（１）
０．３＜ｆ３／ｆ４＜１．０ ‥‥‥（２）
なる条件を満足している。

条件式（１）は、第３レンズ群Ｌ３の総厚（物体側のレンズ面から像側のレンズ面までの長さ）と第３レンズ群Ｌ３中のレンズ間隔に関する条件式である。条件式（１）の下限値を下回ると、第３レンズ群Ｌ３の総厚が薄くなり、レンズ全長に対しては有利である。

しかしながら、主点位置を前側にし、バックフォーカスを確保する為に負レンズの肉厚を厚くしなければならず、この結果、光学防振レンズ群としての重量が増す為、好ましくない。

一方、上限値を上回ると、第３レンズ群Ｌ３の総厚が厚くなり、レンズ全長が増大してくるので良くない。

条件式（２）は、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の光学的パワー比に関する条件式である。条件式（２）の下限値を下回ると、第４レンズ群Ｌ４のパワーが弱まり、フォーカス時の第４レンズ群Ｌ４の移動量が増える為、稼動スペースが増大し、レンズ全長が長くなる。又、収差変動が増大してくるので良くない。

また、防振時に像を補正する為に必要な稼動量が増える為、偏芯時の収差変動が大きくなり、好ましくない。一方、上限値を上回ると、第４レンズ群Ｌ４のパワーが強まり、フォーカス時の移動量が減る。しかしながら、レンズ面の曲率がきつくなり、各面での収差発生を抑えるためにはレンズ枚数を増やす必要があり、この結果、レンズ全長が長くなるので良くない。

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、高い光学性能を得るには、条件式（１）、（２）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

０．２０＜Ｄａ３／ＴＤ３＜０．３３ ‥‥‥（１ａ）
０．３０＜ｆ３／ｆ４＜０．９５ ‥‥‥（２ａ）
より好ましくは、条件式（１ａ）、（２ａ）を次の如く設定するのが良い。

０．２＜Ｄａ３／ＴＤ３＜０．３ ‥‥‥（１ｂ）
０．３＜ｆ３／ｆ４＜０．９ ‥‥‥（２ｂ）
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。

更に各実施例においては以下の条件式のうち１以上を満足するのが良く、これによれば各条件式に対応した効果を得ることができる。

第３レンズ群Ｌ３の物体側から数えて第２番目のレンズの焦点距離をｆ３２とする。各実施例において第２番目のレンズは負レンズ(第１負レンズ)である。

第３レンズ群Ｌ３を構成する負レンズ（２以上の負レンズ）のうち少なくとも１つの負レンズの材料のアッベ数をνｄ３ｎ、部分分散比をθｇｆ３ｎとする。このとき
−２．５＜ｆ３２／ｆ３＜−０．８ ‥‥‥（３）
１０＜νｄ３ｎ＜３５ ‥‥‥（４）
０．５７＜θｇｆ３ｎ＜０．６６ ‥‥‥（５）
なる条件式のうち１以上を満足することである。

ここで波長４３５．８ｎｍ（ｇ線）、波長４８６．１ｎｍ（Ｆ線）、波長５８７．６ｎｍ（ｄ線）、波長６５６．３ｎｍ（Ｃ線）のそれぞれに対する材料の屈折率を、それぞれｎｇ、ｎＦ、ｎｄ、ｎＣとする。

このとき、アッベ数νｄと部分分散比θｇＦは次のとおりである。

νｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
θｇＦ＝（ｎｆ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）
条件式（３）は、第３レンズ群Ｌ３中の物体側から数えて第２番目の負レンズのパワー配分に関する条件式である。条件式（３）の下限値を下回ると、負レンズのパワーが弱まり、第３レンズ群Ｌ３としてのパワーが強まるので、像面湾曲がアンダーとなってくる。

一方、上限値を上回ると、負レンズのパワーが強まり、第３レンズ群Ｌ３としてのパワーが弱まるので、変倍のために第３レンズ群Ｌ３の移動量を増やす必要があり、レンズ全長が長くなってくるので良くない。

条件式（４）及び（５）は、第３レンズ群Ｌ３の負レンズの硝材（材料）に関する条件式である。条件式（４）の下限値を下回ると、分散が大きくなり、軸上色収差を補正する為に負レンズのパワーが弱まるため、像面湾曲がアンダーとなってくる。一方、上限値を上回ると、分散が小さくなり、軸上色収差が補正不足となる。

条件式（５）の下限値を下回ると、部分分散比としては小さくなり、軸上色収差の２次スペクトルの補正効果は高まるが、補正効果が強すぎる為に負レンズのパワーが弱まるため、像面湾曲がアンダーとなってくる。

一方、上限値を上回ると、部分分散比としては大きくなり、軸上色収差の２次スペクトルの補正効果が少なくなり、特に高倍率の望遠端での２次スペクトルが補正不足となってくる。

尚、収差補正上、更に好ましくは、条件式（３）〜（５）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

−２．２＜ｆ３２／ｆ３＜−０．９ ‥‥‥（３ａ）
１１＜νｄ３ｎ＜３４ ‥‥‥（４ａ）
０．５８＜θｇｆ３ｎ＜０．６５ ‥‥‥（５ａ）
より好ましくは条件式（３ａ）、（４ａ）、（５ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

−２．００＜ｆ３２／ｆ３＜−０．９５ ‥‥‥（３ｂ）
１８＜νｄ３ｎ＜３３ ‥‥‥（４ｂ）
０．５９＜θｇｆ３ｎ＜０．６４ ‥‥‥（５ｂ）
各実施例では以上のように各レンズ群を構成することによって、レンズ系全体を小型化し、簡易なレンズ構成にもかかわらず、全ズーム範囲、又、物体距離全般にわたり高い光学性能を得ている。

次に各実施例における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は少なくとも１枚の負レンズと２枚の正レンズを有するようにしている。

具体的な構成として、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、高ズーム比化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。

第２レンズ群Ｌ２は、物体側の面が凸でメニスカス形状の２つの負レンズ、物体側の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４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。

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構成している。

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の全部又は一部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４レンズ群Ｌ４は物体側の面が凸形状の正レンズと負レンズの接合レンズにより構成している。

次に、本発明の実施例１〜５に各々対応する数値実施例１〜５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、Ｆ、Ｇ、Ｈ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＋Ｆｈ^１2＋Ｇｈ^１４＋Ｈｈ^１６
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。

数値実施例１
ｆ＝1〜13.71 Ｆｎｏ＝ 2.89 〜5.57 ２ω＝75.2゜〜 6.4゜

R 1 = 13.578 D 1 = 0.33 N 1 = 1.806100 ν 1 = 33.3
R 2 = 5.850 D 2 = 1.02 N 2 = 1.496999 ν 2 = 81.5
R 3 = 162.493 D 3 = 0.03
R 4 = 6.244 D 4 = 0.76 N 3 = 1.696797 ν 3 = 55.5
R 5 = 31.628 D 5 = 可変
R 6 = 9.845 D 6 = 0.18 N 4 = 1.882997 ν 4 = 40.8
R 7 = 1.798 D 7 = 0.45
R 8 = 6.219 D 8 = 0.15 N 5 = 1.882997 ν 5 = 40.8
R 9 = 1.859 D 9 = 0.58
R10 = -4.443 D10 = 0.14 N 6 = 1.806100 ν 6 = 33.3
R11 = 58.969 D11 = 0.02
R12 = 4.038 D12 = 0.29 N 7 = 1.922860 ν 7 = 18.9
R13 = -14.018 D13 = 可変
R14 = 絞り D14 = 可変
R15* = 1.846 D15 = 0.62 N 8 = 1.583126 ν 8 = 59.4
R16 = 64.350 D16 = 0.41
R17 = 7.983 D17 = 0.21 N 9 = 1.581439 ν 9 = 40.8
R18 = 1.994 D18 = 0.05
R19 = 3.003 D19 = 0.14 N10 = 2.003300 ν10 = 28.3
R20 = 1.332 D20 = 0.39 N11 = 1.712995 ν11 = 53.9
R21 = -7.630 D21 = 可変
R22 = 4.487 D22 = 0.41 N12 = 1.754998 ν12 = 52.3
R23 = -3.750 D23 = 0.10 N13 = 1.834000 ν13 = 37.2
R24 = 19.645 D24 = 可変
R25 = ∞ D25 = 0.14 N14 = 1.516330 ν14 = 64.1
R26 = ∞

ズーム比 13.71

広角中間望遠
焦点距離 1.00 8.07 13.71
Fナンバー 2.87 3.88 5.57
画角 37.6 12.4 3.2
像高 0.75 0.75 0.75
レンズ全長 14.8 15.9 19.7
BF 1.87 3.08 1.79

D 5 0.17 5.63 6.56
D13 3.92 0.45 0.26
D14 1.47 0.28 0.19
D21 1.07 1.99 4.61
D24 1.45 3.03 1.37

群始面焦点距離
1 1 10.71
2 6 -1.68
3 15 3.32
4 22 9.29

非球面係数

R16 ｋ=-1.12605e-01 Ｂ=-1.29138e-02 Ｃ=1.74008e-03
Ｄ=-8.76570e-03 Ｅ= 6.98905e-03 Ｆ=0.00000e+00
Ｇ= 0.00000e+00 Ｈ= 0.00000e+00

数値実施例２
ｆ＝1〜13.73 Ｆｎｏ＝ 2.87 〜5.50 ２ω＝75.3゜〜 6.4゜

R 1 = 13.647 D 1 = 0.33 N 1 = 1.806100 ν 1 = 33.3
R 2 = 5.864 D 2 = 1.02 N 2 = 1.496999 ν 2 = 81.5
R 3 = 170.503 D 3 = 0.03
R 4 = 6.267 D 4 = 0.76 N 3 = 1.696797 ν 3 = 55.5
R 5 = 32.141 D 5 = 可変
R 6 = 9.863 D 6 = 0.18 N 4 = 1.882997 ν 4 = 40.8
R 7 = 1.793 D 7 = 0.46
R 8 = 6.243 D 8 = 0.15 N 5 = 1.882997 ν 5 = 40.8
R 9 = 1.862 D 9 = 0.58
R10 = -4.514 D10 = 0.14 N 6 = 1.806100 ν 6 = 33.3
R11 = 50.598 D11 = 0.02
R12 = 3.975 D12 = 0.29 N 7 = 1.922860 ν 7 = 18.9
R13 = -13.670 D13 = 可変
R14 = 絞り D14 = 可変
R15* = 1.868 D15 = 0.62 N 8 = 1.583126 ν 8 = 59.4
R16 = 32.615 D16 = 0.41
R17 = 5.511 D17 = 0.21 N 9 = 1.582673 ν 9 = 46.4
R18 = 2.135 D18 = 0.04
R19 = 3.024 D19 = 0.14 N10 = 2.003300 ν10 = 28.3
R20 = 1.265 D20 = 0.39 N11 = 1.696797 ν11 = 55.5
R21 = -9.816 D21 = 可変
R22 = 4.511 D22 = 0.41 N12 = 1.754998 ν12 = 52.3
R23 = -4.113 D23 = 0.10 N13 = 1.834000 ν13 = 37.2
R24 = 27.588 D24 = 可変
R25 = ∞ D25 = 0.14 N14 = 1.516330 ν14 = 64.1
R26 = ∞

ズーム比 13.73

広角中間望遠
焦点距離 1.00 7.96 13.73
Fナンバー 2.87 3.84 5.50
画角 37.7 12.6 3.2
像高 0.75 0.75 0.75
レンズ全長 14.8 16.0 19.7
BF 1.89 3.02 1.85

D 5 0.17 5.65 6.60
D13 3.95 0.47 0.26
D14 1.48 0.28 0.19
D21 1.05 2.10 4.57
D24 1.45 2.91 1.40

群始面焦点距離
1 1 10.72
2 6 -1.71
3 15 3.37
4 22 8.33

非球面係数

R15 ｋ=-6.27526e-02 Ｂ=-1.31808e-02 Ｃ= 1.82424e-03
Ｄ=-8.73109e-03 Ｅ= 6.90110e-03 Ｆ= 0.00000e+00
Ｇ= 0.00000e+00 Ｈ= 0.00000e+00

数値実施例３
ｆ＝1〜13.72 Ｆｎｏ＝ 2.87 〜5.53 ２ω＝75.3゜〜 6.4゜

R 1 = 13.538 D 1 = 0.33 N 1 = 1.806100 ν 1 = 33.3
R 2 = 5.876 D 2 = 1.02 N 2 = 1.496999 ν 2 = 81.5
R 3 = 174.059 D 3 = 0.03
R 4 = 6.224 D 4 = 0.77 N 3 = 1.696797 ν 3 = 55.5
R 5 = 31.540 D 5 = 可変
R 6 = 9.879 D 6 = 0.18 N 4 = 1.882997 ν 4 = 40.8
R 7 = 1.787 D 7 = 0.46
R 8 = 6.216 D 8 = 0.15 N 5 = 1.882997 ν 5 = 40.8
R 9 = 1.861 D 9 = 0.59
R10 = -4.409 D10 = 0.14 N 6 = 1.806100 ν 6 = 33.3
R11 = 61.564 D11 = 0.02
R12 = 4.113 D12 = 0.37 N 7 = 1.922860 ν 7 = 18.9
R13 = -13.257 D13 = 可変
R14 = 絞り D14 = 可変
R15* = 1.837 D15 = 0.62 N 8 = 1.583126 ν 8 = 59.4
R16 = 60.337 D16 = 0.44
R17 = 8.527 D17 = 0.21 N 9 = 1.595509 ν 9 = 39.2
R18 = 1.974 D18 = 0.05
R19 = 3.006 D19 = 0.14 N10 = 2.003300 ν10 = 28.3
R20 = 1.370 D20 = 0.39 N11 = 1.712995 ν11 = 53.9
R21 = -7.728 D21 = 可変
R22 = 4.418 D22 = 0.41 N12 = 1.754998 ν12 = 52.3
R23 = -3.797 D23 = 0.10 N13 = 1.834000 ν13 = 37.2
R24 = 22.664 D24 = 可変
R25 = ∞ D25 = 0.14 N14 = 1.516330 ν14 = 64.1
R26 = ∞

ズーム比 13.72

広角中間望遠
焦点距離 1.00 8.00 13.72
Fナンバー 2.87 3.85 5.53
画角 37.7 12.6 3.2
像高 0.75 0.75 0.75
レンズ全長 14.9 16.0 19.8
BF 1.91 3.08 1.83

D 5 0.17 5.59 6.53
D13 3.84 0.44 0.26
D14 1.52 0.29 0.19
D21 1.04 2.04 4.58
D24 1.50 3.00 1.41

群始面焦点距離
1 1 10.61
2 6 -1.68
3 15 3.37
4 22 8.63

非球面係数

R15 ｋ=-5.82469e-02 Ｂ=-1.38910e-02 Ｃ= 7.57297e-04
Ｄ=-8.91734e-03 Ｅ= 6.88889e-03 Ｆ= 0.00000e+00
Ｇ= 0.00000e+00 Ｈ= 0.00000e+00

数値実施例４
ｆ＝1〜17.0 Ｆｎｏ＝ 2.87 〜5.74 ２ω＝75.4゜〜 5.1゜

R 1 = 13.891 D 1 = 0.33 N 1 = 1.806100 ν 1 = 33.3
R 2 = 5.854 D 2 = 1.03 N 2 = 1.496999 ν 2 = 81.5
R 3 = 232.443 D 3 = 0.03
R 4 = 6.680 D 4 = 0.76 N 3 = 1.729157 ν 3 = 54.7
R 5 = 49.490 D 5 = 可変
R 6 = 12.500 D 6 = 0.18 N 4 = 1.882997 ν 4 = 40.8
R 7 = 1.810 D 7 = 0.44
R 8 = 5.862 D 8 = 0.15 N 5 = 1.882997 ν 5 = 40.8
R 9 = 1.872 D 9 = 0.59
R10 = -4.349 D10 = 0.14 N 6 = 1.806100 ν 6 = 33.3
R11 = 51.393 D11 = 0.02
R12 = 4.005 D12 = 0.33 N 7 = 1.922860 ν 7 = 18.9
R13 = -13.683 D13 = 可変
R14 = 絞り D14 = 可変
R15* = 1.874 D15 = 0.62 N 8 = 1.583126 ν 8 = 59.4
R16 = 144.162 D16 = 0.52
R17 = 9.133 D17 = 0.21 N 9 = 1.595509 ν 9 = 39.2
R18 = 2.049 D18 = 0.04
R19 = 3.024 D19 = 0.14 N10 = 2.003300 ν10 = 28.3
R20 = 1.319 D20 = 0.39 N11 = 1.712995 ν11 = 53.9
R21 = -9.408 D21 = 可変
R22 = 3.978 D22 = 0.41 N12 = 1.772499 ν12 = 49.6
R23 = -4.003 D23 = 0.10 N13 = 1.834000 ν13 = 37.2
R24 = 25.603 D24 = 可変
R25 = ∞ D25 = 0.14 N14 = 1.516330 ν14 = 64.1
R26 = ∞

ズーム比 17.0

広角中間望遠
焦点距離 1.00 8.40 17.00
Fナンバー 2.87 3.68 5.74
画角 37.7 12.4 2.5
像高 0.75 0.75 0.75
レンズ全長 15.0 16.1 20.4
BF 1.88 3.09 0.98

D 5 0.17 5.66 6.57
D13 3.93 0.42 0.28
D14 1.42 0.23 0.23
D21 1.14 2.16 5.96
D24 1.44 2.93 0.54

群始面焦点距離
1 1 10.26
2 6 -1.67
3 15 3.53
4 22 6.72

非球面係数

R15 ｋ=-1.28224e-01 Ｂ=-1.20097e-02 Ｃ= 2.31091e-03
Ｄ=-8.60297e-03 Ｅ= 5.31285e-03 Ｆ= 0.00000e+00
Ｇ= 0.00000e+00 Ｈ= 0.00000e+00

数値実施例５
ｆ＝1〜20.5 Ｆｎｏ＝ 2.87 〜5.74 ２ω＝75.4゜〜 4.19゜

R 1 = 13.689 D 1 = 0.33 N 1 = 1.806100 ν 1 = 33.3
R 2 = 5.772 D 2 = 1.02 N 2 = 1.496999 ν 2 = 81.5
R 3 = 286.543 D 3 = 0.03
R 4 = 6.590 D 4 = 0.76 N 3 = 1.691002 ν 3 = 54.8
R 5 = 57.149 D 5 = 可変
R 6 = 12.921 D 6 = 0.18 N 4 = 1.882997 ν 4 = 40.8
R 7 = 1.829 D 7 = 0.44
R 8 = 6.079 D 8 = 0.15 N 5 = 1.834807 ν 5 = 42.7
R 9 = 1.881 D 9 = 0.58
R10 = -4.380 D10 = 0.14 N 6 = 1.806100 ν 6 = 33.3
R11 = 40.602 D11 = 0.02
R12 = 4.014 D12 = 0.28 N 7 = 1.922860 ν 7 = 18.9
R13 = -13.918 D13 = 可変
R14 = 絞り D14 = 可変
R15* = 1.821 D15 = 0.62 N 8 = 1.583126 ν 8 = 59.4
R16 = -19.233 D16 = 0.55
R17 = 18.158 D17 = 0.21 N 9 = 1.605620 ν 9 = 43.7
R18 = 2.016 D18 = 0.05
R19 = 3.308 D19 = 0.12 N10 = 2.003300 ν10 = 28.3
R20 = 1.299 D20 = 0.39 N11 = 1.712995 ν11 = 53.9
R21 = -13.296 D21 = 可変
R22 = 3.503 D22 = 0.41 N12 = 1.754998 ν12 = 52.3
R23 = -4.582 D23 = 0.10 N13 = 1.834000 ν13 = 37.2
R24 = 274.040 D24 = 可変
R25 = ∞ D25 = 0.14 N14 = 1.516330 ν14 = 64.1
R26 = ∞
ズーム比 20.5

広角中間望遠
焦点距離 1.00 8.46 20.50
Fナンバー 2.87 4.20 5.74
画角 37.7 5.07 2.10
像高 0.75 0.75 0.75
レンズ全長 13.15 15.33 19.58
BF 1.94 3.45 1.23

D 5 0.17 5.83 7.01
D13 3.98 0.49 0.26
D14 1.55 0.24 0.21
D21 1.08 2.38 5.72
D24 1.51 3.01 0.79

群始面焦点距離
1 1 10.40
2 6 -1.69
3 15 3.80
4 22 5.09

非球面係数

R15 ｋ=-3.07164e-01 Ｂ=-1.04243e-02 Ｃ= 3.00760e-03
Ｄ=-9.93328e-03 Ｅ= 7.79403e-03 Ｆ= 0.00000e+00
Ｇ= 0.00000e+00 Ｈ= 0.00000e+00

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２１を用いて説明する。

図２１において、２０はカメラ本体、２１は実施例１〜５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の広角端における収差図本発明の実施例１に対応する数値実施例１の中間のズーム位置における収差図本発明の実施例１に対応する数値実施例１の望遠端における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の広角端における収差図本発明の実施例２に対応する数値実施例２の中間のズーム位置における収差図本発明の実施例２に対応する数値実施例２の望遠端における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の広角端における収差図本発明の実施例３に対応する数値実施例３の中間のズーム位置における収差図本発明の実施例３に対応する数値実施例３の望遠端における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の広角端における収差図本発明の実施例４に対応する数値実施例４の中間のズーム位置における収差図本発明の実施例４に対応する数値実施例４の望遠端における収差図本発明の実施例５の広角端におけるレンズ断面図本発明の実施例５に対応する数値実施例５の広角端における収差図本発明の実施例５に対応する数値実施例５の中間のズーム位置における収差図本発明の実施例５に対応する数値実施例５の望遠端における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
ｄｄ線
ｇｇ線
ΔＭメリディオナル像面
ΔＳサジタル像面
ＳＰ絞り
ＧＣＣＤ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
ｆｎｏＦナンバー

Claims

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、各レンズ群の間隔を変化させてズーミングを行うズームレンズであって、
該第３レンズ群は、物体側から像側へ順に、第１正レンズ、第１負レンズ、第２負レンズを含み、該第３、第４レンズ群の焦点距離を各々ｆ３、ｆ４、該第３レンズ群の最も物体側の面から最も像側の面までの距離をＴＤ３、前記第１正レンズの像側の面から前記第１負レンズの物体側の面までの距離をＤａ３とするとき、
０．２０＜Ｄａ３／ＴＤ３＜０．３５
０．３＜ｆ３／ｆ４＜１．０
なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
前記第１負レンズの焦点距離をｆ３２とするとき、
−２．５＜ｆ３２／ｆ３＜−０．８
なる条件を満足することを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
前記第１負レンズと前記第２負レンズのうち少なくとも１つの負レンズの材料のアッベ数をνｄ３ｎ、部分分散比をθｇｆ３ｎとするとき
１０＜νｄ３ｎ＜３５
０．５７＜θｇｆ３ｎ＜０．６６
なる条件を満足することを特徴とする請求項１又は２のズームレンズ。
前記第３レンズ群は物体側から像側へ順に、前記第１正レンズ、前記第１負レンズ、前記第２負レンズと第２正レンズとを接合した接合レンズより構成されており、
前記第１正レンズが物体側が凸面の正レンズであり、
前記第１負レンズが物体側の面が凸でメニスカス形状の負レンズであり、
前記第２負レンズが物体側が凸でメニスカス形状の負レンズであることを特徴とする請求項１、２又は３のズームレンズ。
前記第３レンズ群の全部又は一部を、光軸と垂直方向の成分を持つように移動させて、前記ズームレンズによる被写体の像の位置を変化させ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。
広角端から望遠端へのズーミングに際し、前記第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、前記第２レンズ群は像側に凸状の軌跡を描いて移動し、前記第３レンズ群は物体側へ移動し、前記第４レンズ群は物体側に凸状の軌跡を描いて移動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。
前記第２レンズ群と第３レンズ群との間に広角端から望遠端へのズーミングに際して光軸方向に移動する開口絞りを有す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。
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７のいずれか１項に記載のズームレンズ。
請求項１から８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していることを特徴とする撮像装置。