JP5213727B2 - 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、電子スチルカメラ、ＴＶ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。また、短い撮影距離においても広い撮影範囲が得られるよう広角端の焦点距離の短い広画角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つのレンズ群より構成される４群ズームレンズが知られている。

この４群ズームレンズとして、カメラの非使用時（非撮影時）に収納性を高めるために、各レンズ群を沈胴させる沈胴方式に適した４群ズームレンズが知られている（特許文献１〜３）。

特許文献１は４つのレンズ群全てを移動させてズーミングを行うズーム比１８程度のズームレンズを開示している。

特許文献１では、第２レンズ群のズーミングの際の移動量を適切に定め、かつ第１レンズ群及び第３レンズ群の焦点距離の比を適切に定める事で全系の小型化を図っている。

特許文献２は４つのレンズ群全てを移動させてズーミングを行うズーム比４．５以上のズームレンズを開示している。特許文献２では、開口絞りを隣接するレンズ群と独立に移動させている。また、第１レンズ群のズーミングの際の移動量を適切に定める事で、全系の小型化を図っている。

特許文献３は、４つのレンズ群全てと、第２レンズ群と第３レンズ群との間に配置した開口絞りを移動させてズーミングを行うズーム比６．５以上のズームレンズを開示している。このとき、開口絞りは隣接するレンズ群と独立に移動している。

特許文献３では、第２レンズ群を構成するレンズの材料の屈折率を適切に定める事で光学系全長の短縮を実現している。

一方、ズームレンズにおいて一部のレンズ群を光軸と垂直方向に変位させて画像ぶれを補正した所謂、防振機能を有したものが知られている（特許文献４）。特許文献４では前述した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像ぶれを補正し、静止画像を得るズームレンズを開示している。

特開２００７−００３５５４号公報 特開２００６−２３５０６２号公報 特開２００８−０９６９２４号公報 特開２００６−１８９６２７号公報

近年、撮像装置に用いるズームレンズには、撮像装置の小型化と共に高ズーム比（高変倍比）で、かつレンズ系全体が小型であることが強く要望されている。

一方、撮像装置の非使用時に各レンズ群を沈胴して収納し、小型にすることも強く要望されている。

一般に高ズーム比化を図りつつ、ズームレンズ全体を小型化するためには、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、このように構成したズームレンズは、各レンズ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組立上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組立上の誤差に伴う光学性能が劣化したり、ズーミング時に像ゆれが生じてしまうことがある。このためズームレンズにおいては、レンズやレンズ群の偏芯に対する敏感度をなるべく小さく設計するのが望まれている。

特許文献１〜３で示されたズームレンズは比較的、第１レンズ群や第２レンズ群の屈折力が小さく、光軸からの偏芯に対する敏感度も小さく沈胴構造には適している。

しかしながら、この４群ズームレンズにおいて、より高ズーム比化と広画角化を図ろうとすると収差変動が大きくなり、これを抑制する事が困難になっている。

特許文献１で示されたズームレンズは、広画角で高ズーム比のズームレンズを開示しているが、前玉径の小型化に主眼が置かれており、第１レンズ群の繰出し量が比較的大きい。このため、沈胴時のレンズ全長を短くするためには、レンズ鏡筒を多段構成にする必要があり、レンズ鏡筒の構成が複雑化してくる。

特許文献２で示されたズームレンズは、開口絞りを隣接するレンズ群とは独立に移動させる事で全系を小型化する技術を開示している。しかしながらズーミングの際の第２レンズ群の移動量が小さいため、より高ズーム比化するためには第１レンズ群の移動量を大きくする必要がある。そのため沈胴全長を短縮するにはレンズ鏡筒を多段化することが必要となり、レンズ鏡筒の外径が増大してくる。

特許文献３で示されたズームレンズも特許文献１、２と同様に、より高ズーム比化する場合にズーミングに際して第１レンズ群の移動量を増やす必要がある。このため、高ズーム比化を図りつつ、全系の小型化を図るのが困難になる。

前述した４群ズームレンズにおいて、レンズ系全体の小型化を図りつつ、全ズーム範囲にわたり、高い光学性能を得るには、ズーミングに際して各レンズ群のうち、特に第１レンズ群と開口絞りの移動条件を適切に設定することが重要になってくる。

本発明は、ズーミングに際して第１レンズ群と、開口絞りの移動条件を適切に設定することで、広画角・高ズーム比化を図るとともに、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、開口絞り、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、
ズーミングに際して各レンズ群と前記開口絞りが移動するズームレンズであって、
前記第１レンズ群は、広角端から望遠端へのズーミングに際し、像側に凸状の軌跡で移動し、広角端に比べ望遠端において物体側に位置し、このときの移動量をＭ１、前記開口絞りは、広角端から望遠端へのズーミングに際し物体側に凸状の軌跡で移動し、このときの移動量をＭｐとするとき、
３．４＜ Ｍ１／Ｍｐ ＜５０．０
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、ズーミングに際して第１レンズ群と、開口絞りの移動条件を適切に設定することで、広画角・高ズーム比化を図るとともに、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。

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

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、開口絞り、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群を有している。

ズーミングに際して各レンズ群と開口絞りが移動するズームレンズである。尚、第１レンズ群の物体側又は第４レンズ群の像側に屈折力のあるレンズ群、例えばコンバータレンズが配置される場合もある。

図１は本発明の実施例１のズームレンズの広角端（短焦点距離端）におけるレンズ断面図である。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（長焦点距離端）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である。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である。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である。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。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。

各実施例において、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、ΔＭ，ΔＳはメリディオナル像面、サジタル像面、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（第２レンズ群Ｌ２）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変倍に際して矢印のように各レンズ群及び開口絞りＳＰを移動させている。

具体的には、各実施例では広角端から望遠端へのズーミング（変倍）に際して図中矢印のように第１レンズ群Ｌ１を像側に凸状の軌跡で移動させている。又第２レンズ群Ｌ２を像側へ単調移動させ、第３レンズ群Ｌ３を物体側へ移動させ、第４レンズ群Ｌ４を物体側に凸状の軌跡で移動させている。

第１レンズ群Ｌ１は広角端から中間のズーム位置へズーミングするとき、一旦像側へ移動させる事で、広角端近傍での入射瞳距離を短くし、軸外光の光線高さを抑制して、前玉有効径を小型にしている。

ズーミングに際し、広角端に比べて望遠端において第１レンズ群Ｌ１と第３レンズ群Ｌ３が物体側に位置する様に移動させることで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、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第１レンズ群Ｌ１、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を得ている。

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に示すように第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の実線の曲線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際の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、例えば自動焦点検出を容易にしている。

各実施例においては、第３レンズ群Ｌ３の一部又は全部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像ぶれ（撮影画像のぶれ）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。

像ぶれ補正を行うために光軸と垂直方向に移動させるレンズ群は、第３レンズ群Ｌ３に限定するものでは無い。各実施例においては第３レンズ群Ｌ３の近傍に開口絞りＳＰが配置されているため、第３レンズ群Ｌ３のレンズ外径は小さくなり、駆動重量の点で他のレンズ群より好ましい。

なお、各実施例においては、開口絞りＳＰは、広角端から望遠端へのズーミングに際し、物体側に凸状の軌跡で移動する。特に開口絞り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、広画角域での入射瞳位置を極力物体側に配置させ、前玉有効径（第１レンズ群Ｌ１の有効径）を小さくしている。また、高ズーム比のズームレンズにおいては、望遠端において前玉と開口絞りＳＰの軸上間隔があまり広がらない事が、小型化のためには必要となる。

このため、開口絞りＳＰは望遠端において広角端よりも物体側に位置するように移動している。但し、広角端から望遠端へのズーミング時に開口絞りＳＰが物体側に移動する量が大きくなると、第２レンズ群Ｌ２の可動範囲が狭まり、高ズーム比化が不利になる。よって、開口絞りＳＰは広角端近傍で大きく物体側に移動し、その後のズーミングで像側へ移動する、物体側に凸状の軌跡を描く事が好ましい。

各実施例において、広角端から望遠端へのズーミングの際の第１レンズ群の移動量をＭ１、開口絞りの移動量をＭｐとする。このとき、
３．４＜ Ｍ１／Ｍｐ ＜５０．０ ・・・（１）
なる条件を満足している。

ここで言う移動量とは、ズーミング（変倍）時に不動の基準位置（例えば結像面）に対する指定ズーム位置での対象レンズ群の光軸方向の位置変化（相対差）を示しており、指定ズーム位置以外への移動量を含むものではない。

又、移動量の符号は基準位置から像側への位置変化を正、物体側への位置変化を負とする。

条件式（１）を満たすことで、広画角で高ズーム比のズームレンズを実現している。

ズームレンズを広画角化、高ズーム比化した際に良好なる結像性能を確保するためには、一般的には各レンズ群のレンズの枚数を増やしたり、各レンズ群の屈折力を弱めて配置する事が有効である。

しかし、このような手法は、レンズ全長が長くなり、又前玉系の大きさに依存するレンズ鏡筒外形が大型化し易くなる。又、高い光学性能を得る為には非球面を用いれば良い。しかしながら非球面は製作が難しいので数多く用いることができない。

条件式（１）は、ズーミング時における第１レンズ群Ｌ１と開口絞りＳＰの移動量の比を表したものである。一般的に広画角のズームレンズでは、前玉（第１レンズ群で最も物体側のレンズ）の光線有効径は、広角端近傍で最大像高へ入射する光線束によって決定される。

よって全系の小型化を図るには、広角端近傍において前玉と開口絞りＳＰとの光軸上の間隔が、結像性能に悪影響にならない程度に、極力小さいことが好ましい。

一方、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が物体側へ移動するタイプのズームレンズにおいては、前玉と開口絞りＳＰの間隔が増大すると、望遠端近傍での最大像高へ入射する光線束が、前玉有効径を決定する場合もある。この場合は前述と同様に望遠端付近で前玉と開口絞りＳＰの光軸上の間隔は短いほうが、全系の小型化という観点では好ましい。

条件式（１）は、このような観点から規定したものである。

条件式（１）の下限を超えて、第１レンズ群Ｌ１の移動量が小さくなりすぎると、高ズーム比化する場合に前玉有効径が大型化し易い。これは各実施例のズームタイプのズームレンズにおいては、必然的に第２レンズ群Ｌ２の変倍負担が大きくなるため、ズーミング時に第２レンズ群Ｌ２のストローク（移動量）を大きくする必要が生じるためである。

結果として、前玉と開口絞りＳＰの間隔は大きくなり、全系のコンパクト化が難しくなる。

条件式（１）の上限を超えて第１レンズ群Ｌ１の移動量が大きくなりすぎると、沈胴時のレンズ全長を短縮するために、鏡筒を多段化する必要があり、又、径方向が大型化してくるので良くない。

また、鏡筒の多段化により、各レンズ群の偏芯が発生しやすくなり、結像性能に悪影響を与え、特に高ズーム比化が困難になる。

また条件式（１）は、ズーミング時に第１レンズ群Ｌ１の移動方向と開口絞りＳＰの移動方向が同じ事を示している。ズーミング時の移動方向が逆方向の場合、広角端か望遠端の何れかで、必要以上に前玉と開口絞りＳＰとの間隔が離れるため、鏡筒のコンパクト化が困難になる。

更に好ましくは、条件式（１）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

３．５＜ Ｍ１／Ｍｐ ＜４５．０ … （１ａ）
これによれば、より広画角化や高ズーム比化を図りつつ、ズーム全域に渡り、高い結像性能を得ることが容易になる。

以上のように各実施例によれば、高ズーム比化を図ると共に、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。

各実施例において、更に好ましくは次の諸条件のうち１以上を満足するのが良い。

ズームレンズの広角端の焦点距離をｆｗ、望遠端の焦点距離をｆｔとする。中間のズーム位置における全系の焦点距離ｆｍを

ｆｍ＝√（ｆｗ・ｆｔ）

とする。開口絞りＳＰの広角端から中間のズーム位置までの移動量をＭｐｍとする。

広角端から望遠端へのズーミングの際の第２レンズ群Ｌ２の移動量をＭ２とする。

広角端から望遠端へのズーミングにおいて、開口絞りＳＰと第３レンズ群Ｌ３との光軸上の間隔変化量をΔｄｐとする。

ここで言う間隔変化量Δｄｐは、広角端での開口絞りＳＰとその像側の第３レンズ群Ｌ３との間隔をｄｐｗ、望遠端での開口絞りＳＰとその像側の第３レンズ群Ｌ３との間隔をｄｐｔとする。

このとき、
Δｄｐ ＝ ｄｐｗ − ｄｐｔ
で定義されるものである。

このとき、
０．７＜ Ｍｐｍ／Ｍｐ ＜７．０ ・・・（２）
−０．８＜ Ｍｐ／Ｍ２ ＜ ０．０ ・・・（３）
１．３＜ Δｄｐ／ｆｗ ＜４．０ ・・・（４）
なる条件のうち１以上を満足することが良い。それによれば、それに応じた効果が得られる。

条件式（２）は、開口絞りＳＰの広角端からミドルのズーム位置（中間のズーム位置）へのズーミングにおける移動量と、広角端から望遠端へのズーミングにおける移動量の比率を定めたものである。

広画角化に伴い、前玉有効径は広角端近傍の最大像高へ入射する光線束により決定されるが、広角端近傍での前玉と開口絞りＳＰの距離が短いほど全系の小径化に有利である。

条件式（２）の下限を超えると、広角端からミドルのズーム位置にかけて、開口絞りＳＰが物体側へ繰出す量が小さすぎるため、前玉と開口絞りＳＰとの光軸上の間隔が大きくなりすぎて、全系の小径化が困難になる。

条件式（２）の上限を超えると、ミドルのズーム領域で中間像高において、主光線よりも上方の光束が過剰に入射し、色フレアが多く発生し、結像性能が低下してくるので好ましくない。

条件式（３）は、広角端から望遠端へのズーミングにおける開口絞りＳＰの移動量と、第２レンズ群Ｌ２の移動量を定めたものである。

各実施例のズームレンズのレンズ構成においては、広角端での第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間隔が、ズーミング時に第２レンズ群Ｌ２と開口絞りＳＰとが移動するときの移動可能な最大範囲となる。また、符号から読み取れるように、第２レンズ群Ｌ２と開口絞りＳＰはズーミング時に反対方向に移動する。

条件式（３）の下限を超えると、開口絞りＳＰの移動量が小さすぎるため、開口絞りＳＰより像側に配置された第３レンズ群Ｌ３の移動量も必然的に小さくなる。これは、ズーミング時の収差補正の負担が第２レンズ群Ｌ２に集中する事を意味しており、高ズーム比化に伴う収差変動を抑制するのが困難になる。

逆に、条件式（３）の上限を超えると第２レンズ群Ｌ２の移動量が小さすぎるため、ズームレンズの高ズーム比化が困難になる。小さい移動量で高ズーム比化を実現するためには、第２レンズ群Ｌ２の屈折力を強くし、高い光学性能を維持するため、構成レンズ枚数を増やす必要が生じる。

この結果、第２レンズ群Ｌ２が高重量になり、又全体が大型化するため好ましくない。

条件式（４）は開口絞りＳＰと、その像側に隣接する第３レンズ群Ｌ３との間隔の、ズーミング時の変動量を広角端の焦点距離で規格化したものである。

各実施例のズームレンズのレンズ構成においては、開口絞りＳＰとその像側に隣接する第３レンズ群Ｌ３との間隔は、特に広角端における結像性能や、鏡筒外形の大きさに大きな影響を与えている。

条件式（４）の下限を超えて、開口絞りＳＰが充分に物体側に配置されていないと、即ち前玉と開口絞りＳＰの間隔が大きすぎると、前玉有効径を縮小するのが困難となる。又、条件式（４）の上限を超えて、開口絞りＳＰとその像側に隣接する第３レンズ群Ｌ３の間隔が大きくなりすぎると、第３レンズ群Ｌ３の有効径が大きくなりすぎて、広角端における球面収差の補正が困難になる。

尚、各実施例において、更に収差補正及びズーミングの際の収差変動を小さくしつつ高ズーム比化を図るには、条件式（２）〜（４）の数値範囲を次の如く設定するのが好ましい。

０．８＜ Ｍｐｍ／Ｍｐｔ ＜６．０ … （２ａ）
−０．６＜ Ｍｐ／Ｍ２ ＜ ０．０ … （３ａ）
１．３５＜ Δｄｐ／ｆｗ ＜３．００ … （４ａ）
以上のように各実施例によれば、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、広画角・高ズーム比にもかかわらずレンズ全長を小型化することが出来る。

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。

次に各レンズ群の構成に関して説明する。

第１レンズ群Ｌ１は有効レンズ径が大きくなるので、全体の小型化及び軽量化を図るにはレンズ枚数が少ない方が好ましい。

各実施例においては、第１レンズ群Ｌ１は物体側から像側へ順に負レンズ（負の屈折力のレンズ）と正レンズ（正の屈折力のレンズ）の各１枚を接合した接合レンズと正レンズを加えて３枚で構成している。これにより高倍化（高ズーム比化）により発生する球面収差と色収差を抑制している。

各実施例において、第２レンズ群Ｌ２は、最も物体側に少なくとも２枚の負レンズを有している。

具体的には、実施例１乃至３において第２レンズ群Ｌ２は、物体側から像側へ順に、物体側の面が凸でメニスカス形状の２枚の負レンズ、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を良好に補正している。

実施例４において、第２レンズ群Ｌ２は物体側から像側へ順に２枚の負レンズと１枚の正レンズにより構成することで、レンズ全長の短縮化とコンパクト化を達成している。

実施例４ではこれを容易に実現するために、最も物体側の負レンズに非球面を採用して、全系の小型化を図りつつ、光学性能の向上を図っている。

各実施例において第３レンズ群Ｌ３は２枚の正レンズと像面側の面が凹形状の負レンズを含む、全体として３枚以上のレンズで構成している。これにより、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。

第３レンズ群Ｌ３は１以上の非球面を有している。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１乃至３では、第３レンズ群Ｌ３に接合レンズを用いる事で、ズーミング時の色収差の変動を抑制すると伴に、第３レンズ群Ｌ３を光軸から偏芯させて像ぶれ補正動作を行う際の、偏芯による収差発生を抑えている。

各実施例において、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することで、軽量ながらフォーカス時の色収差変動を抑制している。

以上のような構成とすることで各実施例のズームレンズは、広角端での画角（撮影画角）が大きく、かつ高ズーム比でありながら全系がコンパクトなズームレンズを達成している。

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’ｈ^３＋Ｂ’ｈ^５＋Ｃ’ｈ^７
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]
i ri di ni νi
1 91.458 2.00 1.80610 33.3
2 34.222 6.20 1.49700 81.5
3 -261.230 0.20 1.
4 33.178 3.60 1.69680 55.5
5 138.908 可変 1.
6 60.396 1.00 1.88300 40.8
7 11.399 1.90 1.
8 26.065 0.85 1.83481 42.7
9 9.008 3.30 1.
10 -67.711 0.80 1.83400 37.2
11 30.418 0.20 1.
12 15.874 2.25 1.92286 18.9
13 163.511 可変 1.
14 （絞り） 可変 1.
15* 11.553 3.00 1.69350 53.2
16 110.250 3.00 1.
17 38.290 0.90 1.65844 50.9
18 12.267 0.50 1.
19 22.688 0.70 2.00069 25.5
20 8.329 2.50 1.72000 50.2
21 -45.246 可変 1.
22 24.839 2.50 1.77250 49.6
23 -20.522 0.60 1.69895 30.1
24 520.416 可変 1.
25 ∞ 0.950 1.51633 64.1
26 ∞

非球面
（第15面）k= 6.49556E-1
B= -1.04689E-4 C= -1.11852E-6 D= 1.71101E-8 E=−5.84379E-9

各種データ
ズーム比 19.21
広角 中間 望遠
焦点距離 5.15 22.61 98.95
Fナンバー 2.87 3.79 5.43
画角 36.9 9.7 2.2
像高 3.87 3.87 3.87
レンズ全長 87.20 93.13 109.70
BF 10.96 19.83 7.97
d5 0.90 20.33 38.12
d13 21.78 2.12 1.85
d14 11.57 5.84 1.40
d21 6.00 9.02 24.39
d24 7.00 15.87 4.01

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 56.04
2 6 -9.27
3 13 21.23
4 19 30.02

[数値実施例２]
i ri di ni νi
1 81.580 2.00 1.80610 33.3
2 32.093 5.80 1.49700 81.5
3 -431.793 0.20 1.
4 32.665 4.00 1.69680 55.5
5 162.575 可変 1.
6 73.762 1.00 1.88300 40.8
7 11.522 1.90 1.
8 29.357 0.85 1.83400 37.2
9 9.739 3.30 1.
10 -28.518 0.80 1.83400 37.2
11 59.869 0.20 1.
12 20.822 2.25 1.92286 18.9
13 -80.418 可変 1.
14 （絞り） 可変 1.
15* 11.784 3.00 1.69350 53.2
16 2857.738 3.00 1.
17 58.363 0.90 1.64769 33.8
18 13.498 0.50 1.
19 32.495 0.70 2.00330 28.3
20 8.084 2.40 1.74400 44.8
21 -48.830 可変 1.
22 19.455 2.70 1.77250 49.6
23 -14.540 0.60 1.80610 33.3
24 -191.527 可変 1.
25 ∞ 0.80 1.51633 64.1
26 ∞

非球面
（第15面）k= 1.38974
B= -1.58071E-4 C= -2.00290E-6 D= 3.83159E-9 E= -5.84379E-10

各種データ
ズーム比 19.41
広角 中間 望遠
焦点距離 5.15 22.71 100.00
Fナンバー 2.87 3.80 5.54
画角 36.9 9.81 2.21
像高 3.87 3.87 3.87
レンズ全長 89.23 97.54 108.97
BF 10.75 16.66 6.74
d5 0.90 21.48 36.18
d13 22.75 4.69 1.75
d14 12.22 5.17 2.00
d21 6.50 13.44 26.21
d24 8.00 13.91 4.01

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 53.91
2 6 -9.75
3 15 23.37
4 22 24.13

[数値実施例３]
i ri di ni νi
1 95.268 2.00 1.80610 33.3
2 35.014 6.00 1.49700 81.5
3 -270.255 0.20 1.
4 34.847 3.90 1.69680 55.5
5 168.865 可変 1.
6 63.684 1.00 1.88300 40.8
7 11.838 1.90 1.
8 29.553 0.90 1.83481 42.7
9 9.195 3.30 1.
10 -43.519 0.80 1.83481 42.7
11 56.929 0.20 1.
12 17.161 2.00 1.92286 18.9
13 140.797 可変 1.
14 （絞り） 可変 1.
15* 11.413 3.00 1.69350 53.2
16 393.819 3.00 1.
17 47.600 0.90 1.65844 50.9
18 12.574 0.44 1.
19 27.959 0.70 2.00069 25.5
20 7.766 2.70 1.74400 44.8
21 -39.039 可変 1.
22 23.269 2.50 1.80400 46.6
23 -16.607 0.60 1.69895 30.1
24 116.813 可変 1.
25 ∞ 0.80 1.51633 64.1
26 ∞

非球面
（第15面）k= 8.79203E-1
B= -1.37623E-4 C= -1.29310E-6 D= 8.16656E-9 E＝ -5.84379E-10

各種データ
ズーム比 19.21
広角 中間 望遠
焦点距離 5.15 22.60 98.94
Fナンバー 2.87 4.02 5.29
画角 36.89 9.70 2.24
像高 3.87 3.87 3.87
レンズ全長 86.75 96.46 109.77
BF 10.52 17.46 7.52
d5 0.90 22.26 39.08
d13 22.61 5.63 2.01
d14 10.69 3.83 1.40
d21 6.00 11.24 23.72
d24 8.00 14.94 5.00

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 57.16
2 6 -9.38
3 15 21.15
4 22 28.56

[数値実施例４]
i ri di ni νi
1 107.907 1.90 1.80610 33.3
2 29.867 5.50 1.49700 81.5
3 -318.034 0.20 1.
4 33.475 3.20 1.77250 49.6
5 275.840 可変 1.
6 35.669 1.00 1.80610 40.7
7* 8.123 4.79 1.
8 -24.419 0.80 1.69680 55.5
9 15.204 0.70 1.
10 14.303 2.00 1.92286 18.9
11 47.173 可変 1.
12 （絞り） 可変 1.
13* 9.520 2.70 1.58313 59.4
14 -84.385 2.30 1.
15 16.410 0.70 1.84666 23.9
16 8.001 1.00 1.
17 18.086 1.60 1.49700 81.5
18 89.455 可変 1.
19 22.179 2.50 1.69680 55.5
20 -24.645 0.60 1.84666 23.9
21 -60.729 可変 1.
22 ∞ 1.31 1.49831 65.1
23 ∞

非球面
（第7面） k= 1.77319E-1 B= -2.03881E-5 C= -5.82581E-7
（第13面）k= -4.73317E-1 B= 1.12159E-4 C= 3.43802E-5 D= 4.49684E-7
E= -1.35163E-9 A’=-1.51965E-4 B’=-1.01902E-4 C’=-6.03458E-6

各種データ
ズーム比 19.42
広角 中間 望遠
焦点距離 5.15 22.72 99.99
Fナンバー 2.63 3.15 3.92
画角 34.7 8.92 2.04
像高 3.56 3.56 3.56
レンズ全長 84.55 88.78 97.61
BF 10.72 18.09 7.47
d5 0.80 22.72 36.73
d11 25.18 6.40 2.00
d12 9.20 4.81 2.00
d18 7.16 5.61 17.91
d21 6.00 13.37 2.76

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 52.06
2 6 -9.00
3 13 21.51
4 19 25.77

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）、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。

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。

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 開口絞り
Ｇ ＣＣＤのフォ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 (9)

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、開口絞り、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、
   ズーミングに際して各レンズ群と前記開口絞りが移動するズームレンズであって、
   前記第１レンズ群は、広角端から望遠端へのズーミングに際し、像側に凸状の軌跡で移動し、広角端に比べ望遠端において物体側に位置し、このときの移動量をＭ１、前記開口絞りは、広角端から望遠端へのズーミングに際し物体側に凸状の軌跡で移動し、このときの移動量をＭｐとするとき、
   ３．４＜ Ｍ１／Ｍｐ ＜５０．０
   なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
2. 前記ズームレンズの広角端の焦点距離をｆｗ、望遠端の焦点距離をｆｔ、中間のズーム位置における全系の焦点距離ｆｍを
   ｆｍ＝√（ｆｗ・ｆｔ）
   とし、前記開口絞りの広角端から中間のズーム位置までの移動量をＭｐｍとするとき、
   ０．７＜ Ｍｐｍ／Ｍｐ ＜７．０
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１のズームレンズ。
3. 広角端から望遠端へのズーミングに際し、前記第２レンズ群は像側に単調移動することを特徴とする請求項１又は２のズームレンズ。
4. 広角端から望遠端へのズーミングの際の前記第２レンズ群の移動量をＭ２とするとき、
   −０．８＜ Ｍｐ／Ｍ２ ＜ ０．０
   なる条件を満足すること特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項のズームレンズ。
5. 前記開口絞りは、ズーミングに際して望遠端において広角端よりも物体側に位置するように移動することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項のズームレンズ。
6. 広角端から望遠端へのズーミングにおいて、前記開口絞りと前記第３レンズ群との光軸上の間隔変化量をΔｄｐ、前記ズームレンズの広角端における焦点距離をｆｗとするとき、
   １．３＜ Δｄｐ／ｆｗ ＜４．０
   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項のズームレンズ。
7. 前記第２レンズ群は、最も物体側に少なくとも２枚の負レンズ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項のズームレンズ。
8. 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項のズームレンズ。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項のズームレンズと、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。