JP5224468B2

JP5224468B2 - ズームレンズおよび撮像装置

Info

Publication number: JP5224468B2
Application number: JP2009115271A
Authority: JP
Inventors: 剛田中
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2009-05-12
Filing date: 2009-05-12
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2029-05-12
Also published as: JP2010266504A; TWM388650U; CN201666969U

Description

本発明は、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等に好適に用いられるズームレンズおよび撮像装置に関し、特に、複数のレンズ群のうち一部のレンズ群を光軸とほぼ垂直な方向に移動させることにより、光学系が振動（傾動）した際に生じる撮影画像のブレを光学的に補正して良好な画像を得ることができるようにしたズームレンズおよび撮像装置に関する。

自動車等の移動物体上からの撮影や、シャッタースピードが遅い条件下における手持ち撮影では、撮影光学系に振動が伝わり手ぶれとなって撮影画像にブレが生じる。そのため、従来より撮影光学系の一部のレンズ群を光軸とほぼ垂直な方向に移動させることにより、撮影光学系の振動に伴う撮影画像のブレを防止する機能を有する防振光学系が種々提案されている（特許文献１ないし８参照）。一方、従来よりビデオカメラ用のズームレンズとしては、物体側から順に正の第１レンズ群、負の第２レンズ群、正の第３レンズ群、および正の第４レンズ群からなる４群構成で、第４レンズ群にて合焦させるリアフォーカスタイプのズームレンズが多く採用されている。

特許第３５５７３４４号公報特開２０００−２９８２３５号公報特許第３８１４４０６号公報特開２００５−１４８４３７号公報特開２００７−１０９０３号公報特開２００４−２５８５０９号公報特開２００７−１０７２８０号公報特開２００７−２３３１４７号公報

特許文献１には、物体側から順に、正の第１レンズ群、負の第２レンズ群、正の第３レンズ群、および正の第４レンズ群からなる４群構成で、第３レンズ群全体を手ぶれ補正群として光軸に垂直な方向に移動させる方式のズームレンズが開示されている。このズームレンズでは、第３レンズ群全体を手ぶれ補正群として移動させるため、手ぶれ補正群のレンズ枚数が多くなりやすく、その結果、防振駆動系への負担が大きくなってしまう。また、光学系を小型化しようとすると、第３レンズ群の光学系全体に対する相対的な正の屈折力が強くなるため、防振時に必要な手ぶれ補正群の移動量が小さすぎてしまい、小さな振動に対する手ぶれ補正群の制御が困難になってしまう。防振時に必要な手ぶれ補正群の移動量は、逆に大きすぎても防振駆動系への負担が大きくなるので、適切な量にする必要がある。

特許文献２には、物体側から順に、正の第１レンズ群、負の第２レンズ群、正の第３レンズ群、負の第４レンズ群、および正の第５レンズ群からなる５群構成で、第３レンズ群を手ぶれ補正群として光軸に垂直な方向に移動させる方式のズームレンズが開示されている。このズームレンズは、第３レンズ群と第４レンズ群とを合成したレンズ群が正の屈折力であるのは明らかであり、正負正正の４群構成のズームレンズで第３レンズ群が２つの部分レンズ群に分かれているとも解釈できる。このズームレンズでは、上記特許文献１に記載のズームレンズのような第３レンズ群全体を防振移動させる方式に比べて、上述の欠点は小さくなるが、第３レンズ群が２つの群にしか分かれていないため、それぞれの群が有する屈折力はある程度制限されてしまう。このため、防振時に必要な手ぶれ補正群の移動量を適切な量に制御するのが困難になってしまう。

特許文献３には、物体側から順に、正の第１レンズ群、負の第２レンズ群、正の第３レンズ群、および正の第４レンズ群からなる４群構成で、第３レンズ群を３つのレンズ群に分け、そのうち中央のレンズ群を手ぶれ補正群として光軸に垂直な方向に移動させる方式のズームレンズが開示されている。このズームレンズでは、第３レンズ群内において手振れ補正群の物体側に、負の屈折力のレンズ群が配置されているため、手ぶれ補正群に広い光束が入射してくる結果、レンズ径が大きくなり、駆動系への負担が大きくなってしまう。

特許文献４には、物体側から順に、正の第１レンズ群、負の第２レンズ群、正の第３レンズ群、および正の第４レンズ群からなる４群構成で、第３レンズ群を物体側から順に正の屈折力の第３ａ群と、負の屈折力の第３ｂ群と、第３ｃ群とで構成し、そのうち第３ｂ群を手ぶれ補正群として光軸に垂直な方向に移動させる方式のズームレンズが開示されている。このズームレンズでは、光学系を小型化しようとすると、第３レンズ群の光学系全体に対する相対的な正の屈折力が強くなるため、その中の負の群で手ぶれ補正をするには、第３レンズ群内の正の屈折力を大幅に強くしなければならない。その結果、十分な収差補正が困難になってしまう。

特許文献５には、物体側から順に、正の第１レンズ群、負の第２レンズ群、正の第３レンズ群、正の第４レンズ群、および正の第５レンズ群からなる５群構成で、第３レンズ群を物体側から順に、正の屈折力の第３ａ群と、正の屈折力の第３ｂ群と、負の屈折力の第３ｃ群とで構成し、そのうち第３ｂ群を手ぶれ補正群として光軸に垂直な方向に移動させる方式のズームレンズが開示されている。このズームレンズでは、手ぶれ補正群である第３ｂ群が物体側から順に負の屈折力の群と正の屈折力の群とで構成されており、長いバックフォーカスを必要としない光学系には全長が長くなって不向きである。また、手ぶれ補正群内での２つの群間隔がある程度必要となっており、手ぶれ補正群がコンパクトさに欠けている。

特許文献６，７および特許文献８には、物体側から順に、正の第１レンズ群、負の第２レンズ群、正の第３レンズ群、および正の第４レンズ群からなる４群構成で、第３レンズ群を３つのレンズ群に分け、そのうち中央のレンズ群を手ぶれ補正群として光軸に垂直な方向に移動させる方式のズームレンズが開示されている。しかしながら、特許文献６，７では、広角端におけるＦ値が３．７程度の実施例にとどまっており、ビデオカメラ用途としては性能が不十分である。また第３レンズ群の最も像側に強い曲率の凹面がないため、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子用の光学系に必要な、射出瞳距離を遠くにすることが困難である。

特許文献８では、広角端におけるＦ値が４．１程度の実施例にとどまっており、またズーム比も６以下であり、さらなる高性能化が望まれている。また、手ぶれ補正群が１枚のみの構成であり、特に大きいズーム比にした場合には、防振時の偏心による色収差が発生してしまう。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、手ぶれ補正群をコンパクト化すると共に軽量化し、防振駆動系への負担を小さくしつつ、大きな手ぶれが発生した場合でも良好な光学性能を得ることができるズームレンズおよび撮像装置を提供することにある。

本発明によるズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とを備え、各レンズ群の間隔を変化させることで変倍を行うズームレンズであって、第３レンズ群が、物体側から順に、正の屈折力を有する第１の部分レンズ群と、正の屈折力を有する第２の部分レンズ群と、負の屈折力を有する第３の部分レンズ群とからなり、第２の部分レンズ群を手ぶれ補正群として、光軸に垂直な方向に移動させることにより手ぶれ補正を行うようになされているものである。そして、第２の部分レンズ群が、物体側から順に正レンズ、および負レンズにより構成され、第３の部分レンズ群は最も物体側の面が凸面であり、かつ最も像側の面が凹面であり、以下の条件式を満足するように構成されているものである。
ν_3b1−ν_3b2＞３２ ……（１）
−１．０＜φ_3CF／φ_3CR＜−０．２ ……（２）
ただし、ν_3b1は第２の部分レンズ群の正レンズのｄ線に対するアッベ数、ν_3b2は第２の部分レンズ群の負レンズのｄ線に対するアッベ数、φ_3CFは第３の部分レンズ群の最も物体側の面の屈折力、φ_3CRは第３の部分レンズ群の最も像側の面の屈折力とする。第ｍ面の屈折力φ_mは、第ｍ面のｄ線に対する屈折率をＮ_m、第ｍ面の曲率半径をＲ_mとしたとき、
φ_m＝（Ｎ_m−Ｎ_m-1）／Ｒ_m とする。

本発明によるズームレンズでは、第３レンズ群が３つの部分レンズ群で構成され、そのうち第２の部分レンズ群が手ぶれ補正群とされ、各部分レンズ群の屈折力配分や形状等が従来とは異なる構成で最適化されていることで、手ぶれ補正群がコンパクトで軽量となり、防振駆動系への負担が小さくなる。また、防振時の偏心による色収差の発生が抑制され、大きな手ぶれが発生した場合でも良好な光学性能が得られる。

本発明によるズームレンズにおいて、第１レンズ群および第３レンズ群は変倍時および合焦時に固定とされ、第２レンズ群は変倍時に光軸に沿って移動し、第４レンズ群は変倍時および合焦時に光軸に沿って移動することが好ましい。

また、以下の条件式を満足することが好ましい。
０．９＜ｆ３／ｆ４＜１．７ ……（３）
ただし、ｆ３は第３レンズ群の焦点距離、ｆ４は第４レンズ群の焦点距離とする。

第２の部分レンズ群の正レンズおよび負レンズは、それぞれ単レンズにより構成され、第２の部分レンズ群は少なくとも１面の非球面を有し、さらに以下の条件式を満足することが好ましい。また、第２の部分レンズ群の負レンズは、プラスチックレンズであることが好ましい。
１．１＜ｆ３ｂ／ｆ３＜２．０ ……（４）
ただし、ｆ３ｂは第２の部分レンズ群の焦点距離、ｆ３は第３レンズ群の焦点距離とする。

第３の部分レンズ群は、単レンズまたは１つの接合レンズにより構成され、２枚以下のレンズで構成されていることが好ましい。

第１の部分レンズ群は、単レンズにより構成され、第１の部分レンズ群の単レンズは、物体側の面の曲率半径が像側の面の曲率半径に比べて絶対値が小さくなっていることが好ましい。また、第１の部分レンズ群の単レンズはプラスチックレンズによって構成され、さらに以下の条件式を満足することが好ましい。
１．０＜ｆ３ａ／ｆ３ｂ＜２．５ ……（５）
ただし、ｆ３ａは第１の部分レンズ群の焦点距離、ｆ３ｂは第２の部分レンズ群の焦点距離とする。

本発明による撮像装置は、本発明によるズームレンズと、このズームレンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子とを備えたものである。
本発明による撮像装置では、軽量で防振性能の良好な手ぶれ補正群を有する本発明のズームレンズを撮像レンズとして用いていることで、防振駆動が容易となり、かつ撮像レンズの振動に伴う撮影画像のブレが良好に補正される。

本発明のズームレンズによれば、第３レンズ群を３つの部分レンズ群で構成し、そのうち第２の部分レンズ群を手ぶれ補正群として、各部分レンズ群の構成を最適化するようにしたので、手ぶれ補正群をコンパクト化すると共に軽量化し、防振駆動系への負担を小さくしつつ、大きな手ぶれが発生した場合でも良好な光学性能を得ることができる。

また、本発明の撮像装置によれば、軽量で防振性能の良好な手ぶれ補正群を有する上記本発明のズームレンズを撮像レンズとして用いるようにしたので、防振駆動が容易となり、かつ、撮像レンズの振動に伴う撮影画像のブレを光学的に補正して振動時にも良好な画像を得ることができる。

本発明の一実施の形態に係るズームレンズの第１の構成例を示すものであり、実施例１に対応するレンズ断面図である。ズームレンズの第２の構成例を示すものであり、実施例２に対応するレンズ断面図である。ズームレンズの第３の構成例を示すものであり、実施例３に対応するレンズ断面図である。ズームレンズの第４の構成例を示すものであり、実施例４に対応するレンズ断面図である。ズームレンズの第５の構成例を示すものであり、実施例５に対応するレンズ断面図である。実施例１に係るズームレンズの広角端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差、（Ｄ）は倍率色収差を示す。実施例１に係るズームレンズの中間域における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差、（Ｄ）は倍率色収差を示す。実施例１に係るズームレンズの望遠端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差、（Ｄ）は倍率色収差を示す。実施例１に係るズームレンズの望遠端における横収差を示す収差図である。実施例２に係るズームレンズの広角端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差、（Ｄ）は倍率色収差を示す。実施例２に係るズームレンズの中間域における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差、（Ｄ）は倍率色収差を示す。実施例２に係るズームレンズの望遠端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差、（Ｄ）は倍率色収差を示す。実施例２に係るズームレンズの望遠端における横収差を示す収差図である。実施例３に係るズームレンズの広角端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差、（Ｄ）は倍率色収差を示す。実施例３に係るズームレンズの中間域における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差、（Ｄ）は倍率色収差を示す。実施例３に係るズームレンズの望遠端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差、（Ｄ）は倍率色収差を示す。実施例３に係るズームレンズの望遠端における横収差を示す収差図である。実施例４に係るズームレンズの広角端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差、（Ｄ）は倍率色収差を示す。実施例４に係るズームレンズの中間域における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差、（Ｄ）は倍率色収差を示す。実施例４に係るズームレンズの望遠端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差、（Ｄ）は倍率色収差を示す。実施例４に係るズームレンズの望遠端における横収差を示す収差図である。実施例５に係るズームレンズの広角端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差、（Ｄ）は倍率色収差を示す。実施例５に係るズームレンズの中間域における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差、（Ｄ）は倍率色収差を示す。実施例５に係るズームレンズの望遠端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差、（Ｄ）は倍率色収差を示す。実施例５に係るズームレンズの望遠端における横収差を示す収差図である。本発明の一実施の形態に係る撮像装置としてのビデオカメラの一構成例を示す外観図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係るズームレンズの第１の構成例を示している。この構成例は、後述の第１の数値実施例のレンズ構成に対応している。同様にして、後述の第２ないし第５の数値実施例のレンズ構成に対応する第２ないし第５の構成例の断面構成を、図２〜図５に示す。図１〜図５において、符号Ｒｉは、最も物体側の構成要素の面を１番目として、像側（結像側）に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目の面の曲率半径を示す。符号Ｄｉは、ｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ１上の面間隔を示す。なお符号Ｄｉについては、変倍に伴って変化する部分の面間隔のみ符号を付す。

このズームレンズは、光軸Ｚ１に沿って物体側から順に、第１レンズ群１Ｇと、第２レンズ群２Ｇと、第３レンズ群３Ｇと、第４レンズ群４Ｇとを備えている。光学的な開口絞りＳｔは、第３レンズ群３Ｇの物体側近傍に配設されていることが好ましい。

このズームレンズは、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等に搭載可能である。このズームレンズの像側には、搭載されるカメラの撮影部の構成に応じた部材が配置される。例えば、このズームレンズの結像面（撮像面）には、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子が配置される。撮像素子は、このズームレンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力するものである。少なくとも、このズームレンズと撮像素子とで、本実施の形態における撮像装置が構成される。最終レンズ群（第４レンズ群４Ｇ）と撮像素子との間には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、種々の光学部材ＤＧが配置されていても良い。例えば撮像面保護用のカバーガラスや赤外線カットフィルタなどの平板状の光学部材が配置されていても良い。

図２６は、このズームレンズが搭載される撮像装置の一例としてビデオカメラの構成例を示している。このビデオカメラは、カメラ本体１と、カメラ本体１の上部に設けられた撮像レンズ２とを備えている。カメラ本体１内には、撮像レンズ２によって形成された被写体像に応じた撮像信号を出力するＣＣＤ等の撮像素子、その撮像素子から出力された撮像信号を処理して画像を生成する信号処理回路、およびその生成された画像を記録するための記録媒体等が設けられている。カメラ本体１にはまた、撮影した画像を表示するための表示ユニット３が取り付けられている。このようなビデオカメラにおける撮像レンズ２として、本実施の形態におけるズームレンズを適用可能である。

このズームレンズは、各群間隔を変化させることにより変倍を行うようになされている。より詳しくは、第１レンズ群１Ｇおよび第３レンズ群３Ｇが変倍および合焦の際に常時固定であり、第２レンズ群２Ｇは変倍時に光軸Ｚ１に沿って移動し、第４レンズ群４Ｇは変倍時および合焦時に光軸Ｚ１に沿って移動するようになっている。

より詳しくは、無限遠合焦時において、広角端から中間へ、さらに望遠端へと変倍させるに従い、各移動群は図１〜図５に実線で示した矢印の軌跡を描くように移動する。第４レンズ群４Ｇは、近距離物体への合焦時には、破線の矢印の軌跡を描くように移動する。

第１レンズ群１Ｇは、全体として正の屈折力を有している。第１レンズ群１Ｇは例えば３枚のレンズＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３で構成されている。ただし、図４および図５の構成例のように、第１レンズ群１Ｇが４枚のレンズＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４で構成されていても良い。

第２レンズ群２Ｇは、全体として負の屈折力を有している。第２レンズ群２Ｇは例えば４枚のレンズＬ２１，Ｌ２２，Ｌ２３，Ｌ２４で構成されている。ただし、図３および図５の構成例のように、第２レンズ群２Ｇが３枚のレンズＬ２１，Ｌ２２，Ｌ２３で構成されていても良い。

第４レンズ群４Ｇは、全体として正の屈折力を有している。第４レンズ群４Ｇは例えば２枚のレンズＬ４１，Ｌ４２で構成されている。ただし、図３の構成例のように、第４レンズ群４Ｇが３枚のレンズＬ４１，Ｌ４２，Ｌ４３で構成されていても良い。

第３レンズ群３Ｇは、全体として正の屈折力を有している。第３レンズ群３Ｇは物体側から順に、正の屈折力を有する第１の部分レンズ群３ａ、正の屈折力を有する第２の部分レンズ群３ｂ、および負の屈折力を有する第３の部分レンズ群３ｃで構成され、そのうち第２の部分レンズ群３ｂを手ぶれ補正群として、光軸Ｚ１に垂直な方向に移動させることにより手ぶれ補正を行うようになされている。

第２の部分レンズ群３ｂは、物体側から順に正レンズＬ３２、および負レンズＬ３３により構成されている。第３の部分レンズ群３ｃは最も物体側の面が凸面であり、かつ最も像側の面が凹面となっている。第３レンズ群３Ｇは、以下の条件式を満足するように構成されていることが好ましい。
ν_3b1−ν_3b2＞３２ ……（１）
−１．０＜φ_3CF／φ_3CR＜−０．２ ……（２）
ただし、ν_3b1は第２の部分レンズ群３ｂの正レンズＬ３２のｄ線に対するアッベ数、ν_3b2は第２の部分レンズ群３ｂの負レンズＬ３３のｄ線に対するアッベ数とする。φ_3CFは第３の部分レンズ群３ｃの最も物体側の面の屈折力、φ_3CRは第３の部分レンズ群３ｃの最も像側の面の屈折力とする。第ｍ面の屈折力φ_mは、第ｍ面のｄ線に対する屈折率をＮ_m、第ｍ面の曲率半径をＲ_mとしたとき、
φ_m＝（Ｎ_m−Ｎ_m-1）／Ｒ_m とする。

第３レンズ群３Ｇに関してはまた、以下の条件式を満足することが好ましい。ただし、ｆ３は第３レンズ群３Ｇの焦点距離、ｆ４は第４レンズ群４Ｇの焦点距離とする。
０．９＜ｆ３／ｆ４＜１．７ ……（３）

第２の部分レンズ群３ｂの正レンズＬ３２および負レンズＬ３３は、それぞれ単レンズにより構成されていることが好ましい。また、第２の部分レンズ群３ｂは少なくとも１面の非球面を有していることが好ましい。さらに以下の条件式を満足することが好ましい。また、第２の部分レンズ群３ｂの負レンズＬ３３は、プラスチックレンズであることが好ましい。
１．１＜ｆ３ｂ／ｆ３＜２．０ ……（４）
ただし、ｆ３ｂは第２の部分レンズ群３ｂの焦点距離、ｆ３は第３レンズ群３Ｇの焦点距離とする。

第３の部分レンズ群３ｃは、２枚以下のレンズで構成されていることが好ましい。図２の構成例では、第３の部分レンズ群３ｃがレンズＬ３４のみの単レンズの構成とされている。図１および図３〜図５の構成例では、第３の部分レンズ群３ｃがレンズＬ３４とレンズＬ３５との接合レンズにより構成されている。

第１の部分レンズ群３ａは、単レンズＬ３１により構成されていることが好ましい。その単レンズＬ３１は、物体側の面の曲率半径が像側の面の曲率半径に比べて絶対値が小さくなっていることが好ましい。また、その単レンズＬ３１は、プラスチックレンズによって構成され、さらに以下の条件式を満足することが好ましい。
１．０＜ｆ３ａ／ｆ３ｂ＜２．５ ……（５）
ただし、ｆ３ａは第１の部分レンズ群３ａの焦点距離、ｆ３ｂは第２の部分レンズ群３ｂの焦点距離とする。

次に、以上のように構成されたズームレンズの作用および効果を説明する。
このズームレンズでは、第３レンズ群３Ｇが３つの部分レンズ群で構成され、そのうち第２の部分レンズ群３ｂが手ぶれ補正群とされ、各部分レンズ群の屈折力配分や形状等が従来とは異なる構成で最適化されていることで、手ぶれ補正群がコンパクトで軽量となり、防振駆動系への負担が小さくなる。また、防振時の偏心による色収差の発生が抑制され、大きな手ぶれが発生した場合でも良好な光学性能が得られる。

具体的には、第３レンズ群３Ｇを物体側から順に正、正、負の屈折力に分けることで、第３レンズ群３Ｇがいわゆる望遠タイプの構成となる。これにより、全長を短くしつつ、第３レンズ群３Ｇ内の各群の屈折力配分が調整されて手ぶれ補正群が最適な屈折力とされ、防振時における手ぶれ補正群の移動量が適切となる。さらに第２の部分レンズ群３ｂが物体側から順に正レンズＬ３２と負レンズＬ３３とにより構成されることで、手ぶれ補正群が望遠タイプの構成となり、コンパクトでありながら防振時の偏心による色収差（色ずれ）を補正することができ、大きな手ぶれが発生した場合でも良好な光学性能を得ることができる。さらに第３の部分レンズ群３ｃの最も物体側の面を凸面とし、かつ最も像側の面を凹面とすることで、光学系の全長を短くしつつ、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子用の光学系に必要な、射出瞳距離を遠くすることが可能となる。

このズームレンズでは、第１レンズ群１Ｇおよび第３レンズ群３Ｇは変倍時および合焦時に固定とされ、第２レンズ群２Ｇが変倍時に移動し、第４レンズ群４Ｇが変倍時および合焦時に移動する。これにより、変倍または合焦のための移動群が２つのみとなって構造上単純になり、特に動画の撮影時において変倍または合焦における像ゆれが発生しにくくなる。

また、第２の部分レンズ群３ｂの正レンズＬ３２および負レンズＬ３３を、それぞれ単レンズにより構成し、第２の部分レンズ群３ｂが少なくとも１面の非球面を有することで、防振時に発生する偏心による色収差およびコマ収差を良好に補正することができる。また、第２の部分レンズ群３ｂ内にプラスチックレンズを含めることで、手ぶれ補正群が３枚のレンズで構成されている場合や、手ぶれ補正群が２枚以上のガラスレンズを含む場合に比べて、手ぶれ補正群が軽量となる。これにより、防振駆動系への負担を小さくしつつ、低コスト化が可能となる。プラスチックレンズは、射出成形により製造されることで、非球面化が容易でありながら大量生産時の低コスト化が可能である。また一般には、比重が０．９〜１．３ｇ／ｃｍ³であり、光学ガラスの比重２．３〜５．６ｇ／ｃｍ³に比べて大幅に小さい点が特長である。

特に、第２の部分レンズ群３ｂ内において負レンズＬ３３をプラスチックレンズで構成することが好ましい。第２の部分レンズ群３ｂ内では正レンズＬ３２よりも負レンズＬ３３の方が屈折力の絶対値が小さくなるため、温度変化に伴うプラスチックレンズの屈折力変化を小さくでき、温度変化時にピント移動が発生しにくくなる。さらに、手ぶれ補正群の正レンズをガラスレンズによって構成することで、温度変化に伴う屈折力変化を気にすることなく、手ぶれ補正をするために十分な正の屈折力を得ることが可能となる。

また、第３の部分レンズ群３ｃを単レンズまたは１つの接合レンズにより構成し、２枚以下のレンズで構成することで、第３レンズ群３Ｇを３つの部分レンズ群に分けながらも第３レンズ群３Ｇを最小限のレンズ枚数で構成することができ、コンパクト化が可能となる。

また、第１の部分レンズ群３ａを単レンズＬ３１により構成し、その単レンズＬ３１の物体側の面を像側の面よりも強い曲率にすることで、第３レンズ群３Ｇのレンズ枚数が少なくなりコンパクト化が可能となる。さらに、その単レンズＬ３１をプラスチックレンズとすることで、第３レンズ群３Ｇ内に非球面を有して良好な光学性能を得ながらも、低コスト化が可能となる。また、第２の部分レンズ群３ｂ内において負レンズＬ３３をプラスチックレンズとした場合、第３レンズ群３Ｇ内で正と負の２枚のプラスチックレンズを有することになり、温度変化に伴うプラスチックレンズの屈折力変化が正と負でキャンセルされるため、温度変化時にピント移動が発生しにくくなる。

上記条件式（１）は、手ぶれ補正群である第２の部分レンズ群３ｂを構成する正レンズＬ３２および負レンズＬ３３のｄ線に対するアッベ数を規定するものである。条件式（１）の下限を越えると、手ぶれ補正群内における色収差が補正不足となり、光軸とほぼ垂直な方向に移動させたときに偏心による色収差が発生し、性能劣化が大きくなってしまう。

上記条件式（２）は、第３の部分レンズ群３ｃの最も物体側の面の屈折力と最も像側の面の屈折力との適切な比を規定するものである。条件式（２）の下限を越えると、第３の部分レンズ群３ｃの最も物体側の面の屈折力が強くなって第３の部分レンズ群３ｃの負の屈折力が弱くなり過ぎてしまい、第３レンズ群３Ｇが望遠タイプの構成にならなくなって光学系の全長短縮化が困難になる。一方、条件式（２）の上限を越えると、第３の部分レンズ群３ｃの最も像側の面の屈折力が強くなって第３の部分レンズ群３ｃの負の屈折力が強くなり過ぎてしまい、その結果十分な収差補正が難しくなる。
ここで、より高い効果を得るためには、条件式（２）の数値範囲は、
−０．９５＜φ_3CF／φ_3CR＜−０．２５ ……（２’）
であることが望ましい。

上記条件式（３）は、第３レンズ群３Ｇと第４レンズ群４Ｇの焦点距離の比に関するものであり、第３レンズ群３Ｇ以降のレンズ系の小型化を達成するためのものである。条件式（３）の下限を越えると、第３レンズ群３Ｇの屈折力が強くなり過ぎて、光学系の像側にフィルタ等が入るための十分なバックフォーカスの確保が困難となってしまう。一方、条件式（３）の上限を越えると、第３レンズ群３Ｇの屈折力が弱くなり過ぎて、バックフォーカスが必要以上に長くなり、光学系の全長短縮化が困難になってしまう。
ここで、より高い効果を得るためには、条件式（３）の数値範囲は、
１．０＜ｆ３／ｆ４＜１．５ ……（３’）
であることが望ましい。

上記条件式（４）は、第３レンズ群３Ｇ全体の屈折力に対する第２の部分レンズ群３ｂの屈折力配分に関するものである。条件式（４）の下限を越えると、第２の部分レンズ群３ｂの屈折力が強くなって防振時に必要な第２の部分レンズ群３ｂの移動量が小さくなり過ぎてしまい、小さな振動に対する手ぶれ補正群の制御が困難になってしまう。一方、条件式（４）の上限を越えると、第２の部分レンズ群３ｂの屈折力が弱くなって防振時に必要な第２の部分レンズ群３ｂの移動量が大きくなり過ぎてしまい、これを駆動するためのアクチュエーターのサイズも大きくなってしまう。
ここで、より高い効果を得るためには、条件式（４）の数値範囲は、
１．１５＜ｆ３ｂ／ｆ３＜１．８５ ……（４’）
であることが望ましい。

上記条件式（５）は、第１の部分レンズ群３ａと第２の部分レンズ群３ｂの焦点距離の比に関するものであり、第１の部分レンズ群３ａを１枚のプラスチックレンズにて構成させるためのものである。条件式（５）の下限を越えると、第１の部分レンズ群３ａの屈折力が強くなり、温度変化に伴うプラスチックレンズの屈折力変化が大きくなり過ぎてしまい、その結果温度変化時に大きなピント移動が発生してしまう。一方、条件式（５）の上限を越えると、第１の部分レンズ群３ａの屈折力が弱くなり過ぎてしまい、第３レンズ群３Ｇを正，正，負の屈折力に分けたことによる長所を生かせなくなってしまう。
ここで、より高い効果を得るためには、条件式（５）の数値範囲は、
１．１＜ｆ３ａ／ｆ３ｂ＜２．１ ……（５’）
であることが望ましい。

以上説明したように、本実施の形態に係るズームレンズによれば、第３レンズ群３Ｇを３つの部分レンズ群で構成し、そのうち第２の部分レンズ群３ｂを手ぶれ補正群として、各部分レンズ群の構成を最適化するようにしたので、手ぶれ補正群をコンパクト化すると共に軽量化し、防振駆動系への負担を小さくできる。かつ、大きな手ぶれが発生した場合でも良好な光学性能を得ることができる。また、本実施の形態に係るズームレンズを搭載した撮像装置によれば、防振駆動が容易となり、かつ、撮像レンズの振動に伴う撮影画像のブレを光学的に補正して振動時にも良好な画像を得ることができる。

次に、本実施の形態に係るズームレンズの具体的な数値実施例について説明する。以下では、複数の数値実施例を部分的にまとめて説明する。

［実施例１］
［表１］〜［表３］は、図１に示したズームレンズの構成に対応する具体的なレンズデータを示している。特に［表１］にはその基本的なレンズデータを示し、［表２］および［表３］にはその他のデータを示す。［表１］に示したレンズデータにおける面番号Ｓｉの欄には、実施例１に係るズームレンズについて、最も物体側の構成要素の面を１番目として、像側に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目の面の番号を示している。曲率半径Ｒｉの欄には、図１において付した符号Ｒｉに対応させて、物体側からｉ番目の面の曲率半径の値（ｍｍ）を示す。面間隔Ｄｉの欄についても、同様に物体側からｉ番目の面Ｓｉとｉ＋１番目の面Ｓｉ＋１との光軸上の間隔（ｍｍ）を示す。Ｎｄｊの欄には、物体側からｊ番目の光学要素のｄ線（５８７．６ｎｍ）に対する屈折率の値を示す。νｄｊの欄には、物体側からｊ番目の光学要素のｄ線に対するアッベ数の値を示す。［表１］にはまた、諸データとして、広角端、中間および望遠端における全系の近軸焦点距離ｆ（ｍｍ）、画角（２ω）およびＦナンバー（ＦＮＯ．）の値についても示す。

実施例１に係るズームレンズは、変倍に伴って第２レンズ群２Ｇ、および第４レンズ群４Ｇが光軸上を移動するため、それらの各移動群の前後の面間隔Ｄ５，Ｄ１２，Ｄ２２，Ｄ２６の値は可変となっている。［表２］には、これらの面間隔Ｄ５，Ｄ１２，Ｄ２２，Ｄ２６の変倍時のデータとして、広角端、中間および望遠端における値を示す。

［表１］のレンズデータにおいて、面番号の左側に付された記号「＊」は、そのレンズ面が非球面形状であることを示す。実施例１に係るズームレンズは、第３レンズ群３Ｇ内のレンズＬ３１の物体側の面Ｓ１４およびレンズＬ３３の物体側の面Ｓ１８と、第４レンズ群４Ｇ内のレンズＬ４２の両面Ｓ２５，Ｓ２６とが非球面形状となっている。［表１］の基本レンズデータには、これらの非球面の曲率半径として、光軸近傍の曲率半径の数値を示している。

［表３］には実施例１に係るズームレンズにおける非球面データを示す。非球面データとして示した数値において、記号“Ｅ”は、その次に続く数値が１０を底とした“べき指数”であることを示し、その１０を底とした指数関数で表される数値が“Ｅ”の前の数値に乗算されることを示す。例えば、「１．０Ｅ−０２」であれば、「１．０×１０^-2」であることを示す。

実施例１に係るズームレンズの非球面データとしては、以下の式（Ａ）によって表される非球面形状の式における各係数Ａ_n，Ｋの値を記す。Ｚは、より詳しくは、光軸から高さｈの位置にある非球面上の点から、非球面の頂点の接平面（光軸に垂直な平面）に下ろした垂線の長さ（ｍｍ）を示す。
Ｚ＝Ｃ・ｈ²／｛１＋（１−Ｋ・Ｃ²・ｈ²）^1/2｝＋ΣＡ_n・ｈⁿ ……（Ａ）
（ｎ＝３以上の整数）
ただし、
Ｚ：光軸方向の面の深さ（ｍｍ）
ｈ：光軸からレンズ面までの距離（高さ）（ｍｍ）、ｈ≧０
Ｋ：離心率
Ｃ：近軸曲率＝１／Ｒ
（Ｒ：近軸曲率半径）
Ａ_n：第ｎ次の非球面係数

実施例１に係るズームレンズは、非球面係数Ａ_nとしてＡ₃〜Ａ₁₂までの次数を適宜有効に用いて表されている。

［数値実施例２〜５］
以上の実施例１に係るズームレンズと同様にして、図２に示したズームレンズの構成に対応する具体的なレンズデータを実施例２として、［表４］〜［表６］に示す。また同様にして、図３に示したズームレンズの構成に対応する具体的なレンズデータを実施例３として、［表７］〜［表９］に示す。同様にして、図４に示したズームレンズの構成に対応する具体的なレンズデータを実施例４として、［表１０］〜［表１２］に示す。また同様にして、図５に示したズームレンズの構成に対応する具体的なレンズデータを実施例５として、［表１３］〜［表１５］に示す。

なお、実施例２に係るズームレンズは、第３レンズ群３Ｇ内のレンズＬ３１の物体側の面Ｓ１４およびレンズＬ３３の物体側の面Ｓ１８と、第４レンズ群４Ｇ内のレンズＬ４２の両面Ｓ２４，Ｓ２５とが非球面形状となっている。実施例３に係るズームレンズは、第２レンズ群２Ｇ内のレンズＬ２２の両面Ｓ８，Ｓ９と、第３レンズ群３Ｇ内のレンズＬ３２の物体側の面Ｓ１５と、第４レンズ群４Ｇ内のレンズＬ４１の両面Ｓ２２，Ｓ２３とが非球面形状となっている。実施例４に係るズームレンズは、第３レンズ群３Ｇ内のレンズＬ３１の物体側の面Ｓ１６およびレンズＬ３２の物体側の面Ｓ１８と、第４レンズ群４Ｇ内のレンズＬ４１の両面Ｓ２５，Ｓ２６とが非球面形状となっている。実施例５に係るズームレンズは、第２レンズ群２Ｇ内のレンズＬ２２の両面Ｓ１０，Ｓ１１と、第３レンズ群３Ｇ内のレンズＬ３１の物体側の面Ｓ１５およびレンズＬ３２の物体側の面Ｓ１７と、第４レンズ群４Ｇ内のレンズＬ４１の両面Ｓ２４，Ｓ２５とが非球面形状となっている。

［表１６］には、望遠端において０．３°手ぶれしたときの補正レンズ群の移動量（平行偏心シフト量）を、各実施例についてまとめたものを示す。［表１７］には、上述の各条件式に関する値を、各実施例についてまとめたものを示す。［表１７］から分かるように、各条件式について、各実施例の値がその数値範囲内となっている。

図６（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ、実施例１に係るズームレンズにおける広角端（無限遠合焦時）での球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）および倍率色収差を示している。図７（Ａ）〜（Ｄ）は中間域（無限遠合焦時）における同様の各収差を示し、図８（Ａ）〜（Ｄ）は、望遠端（無限遠合焦時）における同様の各収差を示している。各収差図には、ｄ線（５８７．６ｎｍ）を基準波長とした収差を示す。球面収差図および倍率色収差図には、Ｃ線（波長６５６．２７ｎｍ）およびＦ線（波長４８６．１３ｎｍ）についての収差も示す。非点収差図において、実線はサジタル方向、破線はタンジェンシャル方向の収差を示す。ＦＮＯ．はＦ値、ωは半画角を示す。さらに、図９には、実施例１に係るズームレンズの望遠端におけるタンジェンシャル方向の横収差を示す。特に図９（Ａ）〜（Ｃ）は通常時での横収差を示し、図９（Ｄ）〜（Ｆ）は０．３°の手ぶれ補正時の横収差を示す。

同様に、実施例２に係るズームレンズについての諸収差を図１０（Ａ）〜（Ｄ）（広角端）、図１１（Ａ）〜（Ｄ）（中間域）および図１２（Ａ）〜（Ｄ）（望遠端）と図１３（Ａ）〜（Ｆ）とに示す。同様にして、実施例３に係るズームレンズについての諸収差を図１４〜図１６の（Ａ）〜（Ｄ）と図１７（Ａ）〜（Ｆ）とに示す。同様に、実施例４に係るズームレンズについての諸収差を図１８〜図２０の（Ａ）〜（Ｄ）と図２１（Ａ）〜（Ｆ）とに示す。同様に、実施例５に係るズームレンズについての諸収差を図２２〜図２４の（Ａ）〜（Ｄ）と図２５（Ａ）〜（Ｆ）とに示す。

以上の各数値データおよび各収差図から分かるように、各実施例について、手ぶれ補正群が軽量化され、また、手ぶれが発生した場合でも良好な光学性能が得られている。

なお、本発明は、上記実施の形態および各実施例に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔および屈折率の値などは、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得る。

ＤＧ…光学部材、１Ｇ…第１レンズ群、２Ｇ…第２レンズ群、３Ｇ…第３レンズ群、３ａ…第１の部分レンズ群、３ｂ…第２の部分レンズ群、３ｃ…第３の部分レンズ群、４Ｇ…第４レンズ群、Ｓｔ…開口絞り、Ｒｉ…物体側から第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、Ｄｉ…物体側から第ｉ番目と第ｉ＋１番目のレンズ面との面間隔、Ｚ１…光軸。

Claims

物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とを備え、各レンズ群の間隔を変化させることで変倍を行うズームレンズであって、
前記第３レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１の部分レンズ群と、正の屈折力を有する第２の部分レンズ群と、負の屈折力を有する第３の部分レンズ群とからなり、前記第２の部分レンズ群を手ぶれ補正群として、光軸に垂直な方向に移動させることにより手ぶれ補正を行うようになされ、
前記第２の部分レンズ群が、物体側から順に正レンズ、および負レンズにより構成され、前記第３の部分レンズ群は最も物体側の面が凸面であり、かつ最も像側の面が凹面であり、
以下の条件式を満足するように構成されている
ことを特徴とするズームレンズ。
ν_3b1−ν_3b2＞３２ ……（１）
−１．０＜φ_3CF／φ_3CR＜−０．２ ……（２）
ただし、
ν_3b1：第２の部分レンズ群の正レンズのｄ線に対するアッベ数
ν_3b2：第２の部分レンズ群の負レンズのｄ線に対するアッベ数
φ_3CF：第３の部分レンズ群の最も物体側の面の屈折力
φ_3CR：第３の部分レンズ群の最も像側の面の屈折力、
第ｍ面の屈折力φ_mは、第ｍ面のｄ線に対する屈折率をＮ_m、第ｍ面の曲率半径をＲ_mとしたとき、
φ_m＝（Ｎ_m−Ｎ_m-1）／Ｒ_m
とする。
前記第１レンズ群および前記第３レンズ群は変倍時および合焦時に固定とされ、前記第２レンズ群は変倍時に光軸に沿って移動し、前記第４レンズ群は変倍時および合焦時に光軸に沿って移動するようになされている
ことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
さらに以下の条件式を満足する
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。
０．９＜ｆ３／ｆ４＜１．７ ……（３）
ただし、
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
ｆ４：第４レンズ群の焦点距離
とする。
前記第２の部分レンズ群の正レンズおよび負レンズは、それぞれ単レンズにより構成され、前記第２の部分レンズ群は少なくとも１面の非球面を有し、さらに以下の条件式を満足する
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
１．１＜ｆ３ｂ／ｆ３＜２．０ ……（４）
ただし、
ｆ３ｂ：第２の部分レンズ群の焦点距離
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
とする。
前記第２の部分レンズ群の負レンズは、プラスチックレンズである
ことを特徴とする請求項４に記載のズームレンズ。
前記第３の部分レンズ群は単レンズまたは１つの接合レンズにより構成され、２枚以下のレンズで構成されている
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
前記第１の部分レンズ群は単レンズにより構成され、前記第１の部分レンズ群の単レンズは、物体側の面の曲率半径が像側の面の曲率半径に比べて絶対値が小さくなっている
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
前記第１の部分レンズ群の単レンズはプラスチックレンズによって構成され、さらに以下の条件式を満足する
ことを特徴とする請求項７に記載のズームレンズ。
１．０＜ｆ３ａ／ｆ３ｂ＜２．５ ……（５）
ただし、
ｆ３ａ：第１の部分レンズ群の焦点距離
ｆ３ｂ：第２の部分レンズ群の焦点距離
とする。
請求項１ないし８のいずれか１項に記載のズームレンズと、
前記ズームレンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子と
を備えたことを特徴とする撮像装置。