JP6568709B2 - ズームレンズ及び撮像装置 - Google Patents

Description

本件発明は、ズームレンズ及び撮像装置に関し、特に、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の固体撮像素子を用いた撮像装置に好適なズームレンズ及び当該ズームレンズを備えた撮像装置に関する。

従来より、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等の固体撮像素子を用いた撮像装置が普及している。これらの撮像装置は、監視用撮像装置など種々の目的で用いられている。近年、固体撮像素子の高画素化の進展に伴い、被写体の細かな特徴を確認可能なフルハイビジョン方式に対応した高性能な変倍比の高い小型のズームレンズが求められるようになっている。

このようなズームレンズとして、従来より４群構成のズームレンズが広く知られている（例えば、「特許文献１」参照。）。特許文献１に記載のズームレンズは、物体側から順に配置された、正、負、正、正の第１のレンズ群から第４のレンズ群を備え、第１レンズ群と第３レンズ群を固定させたまま、第２レンズ群を光軸方向に沿って一方向に移動させることで変倍を行う。また、第４レンズ群を光軸方向に沿って前後方向に移動させることによって変倍に伴う像面変動の補正やフォーカシングを行う。このような４群構成のズームレンズは、変倍域全域において高い結像性能を実現することができるとしている。この特許文献１に記載のズームレンズは２５倍程度の変倍比を達成している。

近年、より変倍比の高いズームレンズが求められ、５群構成のズームレンズが提案されるようになってきた（例えば、「特許文献２」及び「特許文献３」参照。）。例えば、特許文献２及び特許文献３に記載のズームレンズは、上記４群構成のズームレンズの像側に固定群を追加したような構成を有している。すなわち、これらのズームレンズでは、物体側から順に配置された、正、負、正、正、負の第１レンズ群から第５レンズ群を備え、第１レンズ群と第３レンズ群と第５レンズ群を固定させたまま、第２レンズ群を光軸方向に沿って一方向に移動させることにより変倍を行い、第４レンズ群を光軸方向に沿って前後方向に移動させることによって変倍に伴う像面変動の補正やフォーカシングを行うものとしている。特許文献２に記載のズームレンズの変倍比は３５倍程度、特許文献３に記載のズームレンズの変倍比は３０倍程度であり、特許文献１に記載のズームレンズと比較すると高い変倍比を実現している。

特許第４６７２８６０号 特許第４８２３６８０号 特開２０１３−１７８４０９号公報

しかしながら、特許文献２に記載のズームレンズでは高い変倍比を実現しているものの、変倍に伴う収差変動が大きく、変倍域全域において良好な光学性能を実現することが困難であった。一方、特許文献３に記載のズームレンズでは、変倍に伴う収差変動が抑制されており、変倍域全域において良好な光学性能を実現しているものの、特許文献２に記載のズームレンズと比較すると変倍比は低い。

本発明の課題は、高い変倍比を有し、且つ、変倍域全域にわたって良好な光学性能を有する小型のズームレンズを提供することにある。

上記課題を解決するために、本件発明に係るズームレンズは、物体側から順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群と、負の屈折力の第２レンズ群と、正の屈折力の第３レンズ群と、正の屈折力の第４レンズ群と、負の屈折力の第５レンズ群と、正の屈折力の第６レンズ群とから構成され、前記第１レンズ群が、物体側から順に配置された、１枚の負レンズおよび１枚の正レンズからなる接合レンズと、少なくとも１枚の正の単レンズとを備え、隣接するレンズ群同士の間隔が変化しながら、少なくとも前記第５レンズ群を移動させることで広角端から望遠端への変倍を行い、以下の条件式を満足することを特徴とする。

（３）０．１５＜Ｆ１／Ｆｔ＜０．３５
（１） ４．０＜ β５Ｔ ＜６．０
ただし、
Ｆ１は、第１レンズ群の焦点距離であり、
Ｆｔは、望遠端における当該ズームレンズ全系の焦点距離であり、
β５Ｔは、望遠端における前記第５レンズ群の横倍率である。

本件発明に係る撮像装置は、前記ズームレンズと、当該ズームレンズの像面側に設けられ、当該ズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備えたことを特徴とする。

本件発明によれば、高い変倍比を有し、且つ、変倍域全域にわたって良好な光学性能を有する小型のズームレンズを提供することができる。

本件発明の実施例１のズームレンズのレンズ構成例を示す断面図である。 実施例１のズームレンズの広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端における無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。 実施例１のズームレンズの中間焦点距離状態における無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。 実施例１のズームレンズの望遠端状態における無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。 本件発明の実施例２のズームレンズのレンズ構成例を示す断面図である。 実施例２のズームレンズの広角端状態における無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。 実施例２のズームレンズの中間焦点距離状態における無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。 実施例２のズームレンズの望遠端状態における無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。 本件発明の実施例３のズームレンズのレンズ構成例を示す断面図である。 実施例３のズームレンズの広角端状態における無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。 実施例３のズームレンズの中間焦点距離状態における無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。 実施例３のズームレンズの望遠端状態における無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。 本件発明の実施例４のズームレンズのレンズ構成例を示す断面図である。 実施例４のズームレンズの広角端状態における無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。 実施例４のズームレンズの中間焦点距離状態における無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。 実施例４のズームレンズの望遠端状態における無限遠合焦時の球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図である。

以下、本件発明に係るズームレンズ及び撮像装置の実施の形態を説明する。

１．ズームレンズ
１−１．光学系の構成
本実施の形態のズームレンズは、物体側から順に配置された、第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群、第４レンズ群、第５レンズ群及び第６レンズ群から構成され、前記第５レンズ群は負の屈折力を有し、少なくとも当該第５レンズ群を移動させることで広角端から望遠端への変倍を行い、後述する条件式（１）を満足することを特徴とする。

本実施の形態のズームレンズでは、上記６群構成を採用するとともに、後述する条件式（１）を満足させることにより、各レンズ群間の間隔（空気間隔）を変化させることで高い変倍比を有し、且つ、変倍域全域にわたって良好な光学性能を有する小型のズームレンズを得ることができる。なお、変倍時及び合焦時の動作と条件式に関する事項は後述する。

本実施の形態のズームレンズにおいて、第５レンズ群の屈折力が負であれば、他のレンズ群の屈折力は特に限定されるものではなく、当該ズームレンズに要求される変倍比、光学性能等に応じて適宜適切なパワー配置を採用することができる。以下、各レンズ群の構成等について説明する。

（１）第１レンズ群及び第２レンズ群
本実施の形態のズームレンズにおいて、第１レンズ群及び第２レンズ群の屈折力は限定されるものではなく、各レンズ群の具体的なレンズ構成も特に限定されるものではない。例えば、当該第１レンズ群を正の屈折力のレンズ群とし、第２レンズ群を負の屈折力のレンズ群とすれば、変倍比が高く、望遠端における焦点距離の長いズームレンズを実現することが容易になる。これと同時に、当該ズームレンズ全系の全長が長くなるのを抑制することができ、小型のズームレンズを得ることが容易になる。

例えば、第１レンズ群を正の屈折力のレンズ群としたとき、当該第１レンズ群を物体側から順に配置された、１枚の負レンズおよび１枚の正レンズからなる接合レンズと、少なくとも１枚の正の単レンズとを備える構成とすることができる。このように構成することで、望遠端における球面収差の補正が容易になり、特に望遠端における光学性能をより向上することができる。

また、第２レンズ群を負の屈折力のレンズ群としたとき、少なくとも１枚の正レンズを含む構成とすることが好ましい。このように構成することで、色収差補正等を良好に行うことができ、より光学性能の高いズームレンズを得ることができる。

（２）第３レンズ群及び第４レンズ群
本実施の形態のズームレンズにおいて、第３レンズ群及び第４レンズ群の屈折力は特に限定されるものではなく、各レンズ群の具体的なレンズ構成も特に限定されるものではない。例えば、第３レンズ群及び第４レンズ群をそれぞれ正の屈折力のレンズ群とすれば、変倍域全域にわたって、球面収差、コマ収差及び像面湾曲の補正が容易になり、良好な光学性能を実現することが容易になる。

例えば、第３レンズ群を正の屈折力のレンズ群としたとき、少なくとも１枚の正レンズを含み、当該正レンズの少なくとも１面が非球面とすることが好ましい。この場合、変倍比の高いズームレンズとした場合も、変倍域全域において、球面収差及びコマ収差の補正を良好に行うことができる。

また、第３レンズ群を正の屈折力のレンズ群としたとき、少なくとも１枚の負レンズを含むことも好ましい。例えば、第３レンズ群を１枚の正レンズと１枚の負レンズとから構成することにより、少ないレンズ枚数で、高解像力のズームレンズを実現することができ、ズームレンズの小型化、軽量化及び低コスト化を図ることができる。ただし、第３レンズ群を１枚の正レンズと１枚の負レンズとから構成した場合、上述した理由から、この正レンズの少なくとも１面が非球面であることがより好ましい。

（３）第５レンズ群
第５レンズ群は、負の屈折力を有するレンズ群であり、後述する条件式（１）を満足する限り、その具体的なレンズ構成は特に限定されるものではない。ただし、第５レンズ群を１枚の負レンズにより構成することで、当該ズームレンズの小型化及び軽量化を図ることができる。

（４）第６レンズ群
第６レンズ群の屈折力及び具体的なレンズ構成は特に限定されるものではないが、当該ズームレンズの小型化を図る上で、第６レンズ群は正の屈折力を有することが好ましい。最も像面側に配置されるレンズ群の屈折力を正にすることにより、バックフォーカスを短くすることができ、ズームレンズ全系の全長を短くすることができる。また、第６レンズ群は１枚のレンズから構成することが好ましい。このように構成することで、当該ズームレンズの小型化及び軽量化を図ることができる。

（５）絞り
本件発明に係るズームレンズにおいて、絞りの配置は特に限定されるものではない。絞りが当該ズームレンズ内のどの位置に配置された場合であっても、本件発明に係る光学的効果を得ることができる。また、当該絞りは、像面に対して固定であってもよいし、移動可能に構成されてもよい。しかしながら、当該ズームレンズの大口径化を実現しながら、径方向の小型化を図るという観点から、第３レンズ群の物体側に絞りを配置することが好ましい。

１−２．変倍時の動作
次に、本実施の形態のズームレンズの変倍時における動作を説明する。当該ズームレンズでは、広角端から望遠端への変倍の際に、負の屈折力を有する第５レンズ群を移動させる。これにより、変倍に伴う結像位置の変化を抑制することができ、変倍比の高いズームレンズとしたときも、変倍域全域にわたって良好な光学性能を実現することができる。

本実施の形態のズームレンズにおいて、変倍時における第５レンズ群以外の各レンズ群の具体的な動作は特に限定されるものではない。しかしながら、本件発明の課題を解決する上で、広角端から望遠端にかけて変倍する際に、各レンズ群の動作は以下のとおりであることが好ましい。

（１）第１レンズ群
第１レンズ群は、固定群とすることが好ましい。ズームレンズの場合、一般に、第１レンズ群を構成するレンズは、他のレンズ群を構成するレンズよりも外径が大きく、重い。このため、第１レンズ群を固定群とすることにより、変倍時に移動する移動群を駆動するための駆動機構等の小型化を図ることができる。また、第１レンズ群を固定群とすることにより、変倍時における重心位置の移動を防止することができる。さらに、当該ズームレンズ全系の全長が変化せず、鏡筒構成を簡素にすることができる。ただし、当該ズームレンズ全系の全長とは、第１レンズ群において最も物体側に配置されたレンズの物体面と、像面との間の光軸上の距離をいう。

（２）第２レンズ群
第２レンズ群は、広角端から望遠端への変倍の際に、第１レンズ群及び第２レンズ群の間隔が大きくなり、第２レンズ群及び第３レンズ群の間隔が小さくなるように移動することが好ましい。第２レンズ群を移動させることにより高変倍比のズームレンズを得ることが容易になる。

（３）第３レンズ群
第３レンズ群は、変倍の際に光軸方向に固定された固定群であってもよく、光軸方向に沿って移動する移動群であってもよい。しかしながら、より変倍比が高く、光学性能の高いズームレンズを得るという観点から、第３レンズ群は移動群であることが好ましい。変倍時に第２レンズ群と共に第３レンズ群を移動させることにより、第２レンズ群と第３レンズ群とで変倍作用を分担することができる。これにより、第２レンズ群のみに変倍作用を持たせる場合と比較すると、変倍時における収差変動を抑制することができる。このため、少ない枚数のレンズで収差補正を良好に行うことができ、高解像力のズームレンズ、すなわちより光学性能の高いズームレンズを小型に構成することができる。

また、第３レンズ群を移動群とする場合、広角端から望遠端への変倍の際に、第３レンズ群を像側に向かって凹の軌跡を描くように移動させることが好ましい。変倍の際に第３レンズ群をこのように移動させることにより、変倍に伴う結像位置の変化を抑制することができ、変倍域全域において、高解像力のズームレンズを得ることができる。

（４）第４レンズ群
第４レンズ群は移動群及び固定群のいずれであってもよいが、移動群とすることが好ましい。変倍時に第４レンズ群を移動させることで、変倍に伴う結像位置の変化を抑制することができ、変倍域全域において、高解像力のズームレンズを得ることができる。

また、第４レンズ群を移動群とするとき、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔が、広角端から中間焦点距離への変倍の際には小さくなり、中間焦点距離から望遠端への変倍の際には大きくなるように、第４レンズ群を第３レンズ群に対して相対的に移動させることが好ましい。変倍の際に、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔をこのように変化させることにより、変倍に伴う結像位置の変化を抑制し、変倍域全域において、高解像力のズームレンズを得ることができる。この際、変倍に伴う結像位置の変化をより良好に抑制するという観点から、広角端から望遠端への変倍の際に、第３レンズ群及び第４レンズ群をそれぞれ異なる軌跡で像側に向かって凹の軌跡を描くように移動させることが好ましい。

（５）第６レンズ群
第６レンズ群は、固定群であることが好ましい。第６レンズ群を固定群とすることにより、移動群を移動させるための上記駆動機構の構成を簡素にすることができる。また、第１レンズ群及び第６レンズ群を固定群とすることで、鏡筒を密閉構造とすることが容易になり、鏡筒内に水や埃が進入するのを防止することができる。

（６）絞り
上述したとおり、絞りは像面に対して固定であっても、移動可能に構成されていてもよい。しかしながら、第３レンズ群の物体側に絞りを配置した場合、変倍時に第３レンズ群を移動させるときは、絞りと第３レンズ群とを一体的に移動させることが好ましい。これにより、上述したとおり、当該ズームレンズの大口径化を実現しながら、径方向の小型化を図ることができる。

１−３．合焦時の動作
当該ズームレンズにおいて、合焦群は特に限定されるものではないが、第４レンズ群を合焦群とすることが好ましい。本実施の形態のズームレンズの構成では、第４レンズ群を比較的外径の小さいレンズで構成することができ、合焦群の小型化及び軽量化を図ることができ、迅速なフォーカシングが可能になる。また、合焦群の移動量を小さくすることができるため、当該ズームレンズ全系の全長の小型化を図ることができる。

１−４．防振時の動作
当該ズームレンズは、いわゆる防振群を備えてもよい。ここで、防振群とは、光軸に対して略垂直方向に移動可能に構成された１枚又は複数枚のレンズからなるレンズ群をいう。防振群を光軸に対して略垂直方向に移動させることで、光軸に対して略垂直方向に像を移動させることができる。これにより、手振れ等の撮像時の振動に伴う像ブレを補正することができる。

当該ズームレンズを構成するレンズ群のうち、いずれか一のレンズ群を防振群とすることができる。また、当該ズームレンズを構成するいずれか一のレンズ群の一部を防振群としてもよい。例えば、第２レンズ群を防振群とすることにより、上記撮像時の振動に伴う像ブレを補正する際の防振群の移動量を小さくすることができる。

１−５．条件式
次に、各条件式について説明する。上述したとおり、当該ズームレンズは、上記構成を採用すると共に、下記条件式（１）を満足することを特徴とする。

（１） ４．０＜ β５Ｔ ＜６．０
ただし、
β５Ｔは、望遠端における前記第５レンズ群の横倍率である。

１−５−１．条件式（１）
条件式（１）は、第５レンズ群の望遠端状態における横倍率を規定した式である。条件式(１)を満足することにより、３５倍〜４５倍程度の高い変倍比を実現した場合も、変倍域全域にわたって良好な光学性能を有する小型のズームレンズを得ることができる。

条件式（１）の数値が上限値以上になると、すなわち第５レンズ群の望遠端状態の横倍率が大きくなると、諸収差の補正が困難になり、変倍域全域にわたって良好な光学性能を実現することが困難になる。一方、条件式（１）の数値が下限値以下になると、すなわち第５レンズ群の望遠端状態の横倍率が小さくなると、望遠端における当該ズームレンズ全系の全長が大きくなるため小型化の妨げとなる。

これらの効果を得る上で、条件式（１）の上限値は５．７であることが好ましく、５．５であることがより好ましい。条件式（１）の上限値が小さいほど、高い変倍比を実現した場合も、諸収差の補正が良好になり、変倍域全域にわたって良好な光学性能を実現することが容易になる。一方、条件式（１）の下限値は４．２であることが好ましく、４．５であることがより好ましい。条件式（１）の下限値が大きいほど、望遠端における当該ズームレンズ全系の全長を小さくすることが容易になり、変倍比を高くした場合も小型のズームレンズとすることがより容易になる。

１−５−２．条件式（２）
本実施の形態のズームレンズにおいて、第５レンズ群を１枚の負レンズから構成する場合、以下の条件式を満足することが好ましい。

（２） ｎｄ５ ＞ １．８５
ただし、ｎｄ５は第５レンズ群を構成する負レンズのｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率である。

条件式（２）は、第５レンズ群を構成する負レンズの屈折率を規定した式である。条件式（２）を満足する負レンズにより第５レンズ群を構成することで、変倍時に第５レンズ群を移動させることにより、像面湾曲等の諸収差の補正を良好に行うことができ、変倍域全域にわたって高い光学性能を有するズームレンズを得ることができる。また、第５レンズ群を１枚の負レンズから構成できるため、当該ズームレンズの小型化及び軽量化を図ることができる。

条件式（２）の数値が下限値以下になると、像面湾曲等の補正が困難になり、変倍域全域にわたって良好な光学性能を維持することが困難になる。

これらの効果を得る上で、条件式（２）の下限値は１．８７であることが好ましく、１．９０であることがより好ましい。条件式（２）の下限値が大きいほど、像面湾曲等の補正が容易になり、変倍域全域にわたって良好な光学性能を維持することがより容易になる。

１−５−３．条件式（３）
当該ズームレンズは、以下の条件式（３）を満足することも好ましい。
（３） ０．１５ ＜ Ｆ１／Ｆｔ ＜ ０．３５
ただし、Ｆ１は、第１レンズ群の焦点距離であり、Ｆｔは、望遠端における当該ズームレンズ全系の焦点距離である。

条件式（３）は、望遠端における当該ズームレンズ全系の焦点距離に対する第１レンズ群の焦点距離の比を規定した式である。条件式（３）を満足することにより、高変倍比を実現したときも全長方向の一層の小型化を図ることができ、より光学性能の高いズームレンズを得ることができる。

条件式（３）の数値が上限値以上になると、第１レンズ群の屈折力が小さく、変倍比を高くしたときにズームレンズ全系の全長が長くなり、当該ズームレンズの小型化を図ることが困難になる。一方、条件式（３）の数値が下限値以下になると、第１レンズ群の屈折力が大きくなり過ぎ、球面収差や色収差の補正が困難になる。このため、変倍域全域にわたって良好な光学性能を得るには、収差補正に要するレンズ枚数が増加し、この場合も当該ズームレンズの小型化を図ることが困難になる。

これらの効果を得る上で、条件式（３）の上限値は０．３２であることが好ましく、０．３０であることがより好ましい。条件式（３）の上限値が小さいほど、高い変倍比を実現した場合も、ズームレンズ全系の全長を小さくすることができ、小型のズームレンズを得ることが容易になる。一方、条件式（３）の下限値は０．１８であることが好ましく、０．２０であることがより好ましい。条件式（３）の下限値が大きいほど、球面収差や色収差の補正が容易になり、変倍域全域にわたって、良好な光学性能を有するズームレンズを得ることが容易になる。

本実施の形態のズームレンズによれば、高い変倍比を有し、且つ、変倍域全域にわたって良好な光学性能を有する小型のズームレンズを提供することができる。本実施の形態のズームレンズは、３５倍〜４５倍程度の高変倍比を実現した場合も、変倍域全域にわたって良好な光学性能を有する小型のズームレンズを得ることができる。

２．撮像装置
次に、本件発明に係る撮像装置について説明する。本件発明に係る撮像装置は、上記本件発明に係るズームレンズと、当該ズームレンズの像面側に設けられた、当該ズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備えたことを特徴とする。ここで、撮像素子等に特に限定はなく、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの固体撮像素子等も用いることができ、本件発明に係る撮像装置は、デジタルカメラやビデオカメラ等のこれらの固体撮像素子を用いた撮像装置に好適である。また、当該撮像装置は、レンズが筐体に固定されたレンズ固定式の撮像装置であってもよいし、一眼レフカメラやミラーレス一眼カメラ等のレンズ交換式の撮像装置であってもよいのは勿論である。

次に、実施例および比較例を示して本件発明を具体的に説明する。ただし、本件発明は以下の実施例に限定されるものではない。以下に挙げる各実施例のズームレンズは、デジタルカメラ、ビデオカメラ、銀塩フィルムカメラ等の撮像装置（光学装置）に用いられる撮像光学系である。また、各レンズ断面図において、図面に向かって左方が物体側、右方が像面側である。

（１）ズームレンズの構成
図１は、本件発明に係る実施例１のズームレンズのレンズ構成を示すレンズ断面図であり、図面に向かって上から順に広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態における各レンズ断面図を示している。当該ズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力の第４レンズ群Ｇ４と、負の屈折力の第５レンズ群Ｇ５と、正の屈折力の第６レンズ群とから構成されている。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に配置される、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズ及び正レンズからなる接合レンズと、正レンズとから構成される。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に配置された、負レンズと、両凹レンズ及び正レンズからなる接合レンズと、負レンズとから構成される。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に配置された、正レンズと、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズとから構成される。

第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に配置された、両凸レンズと、像側に凸面を向けた負のメニスカスレンズとからなる接合レンズとから構成される。
第５レンズ群Ｇ５は、１枚の負レンズから構成される。
第６レンズ群Ｇ６は、像側に凸面を向けた１枚の正レンズから構成される。

当該実施例１のズームレンズにおいて、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１は固定され、第２レンズ群Ｇ２は像側に移動し、第３レンズ群Ｇ３及び第４レンズ群Ｇ４はいずれも異なる軌跡で、像側に向かって凹の軌跡を描くように移動し、第５レンズ群Ｇ５は物体側に移動し、第６レンズ群Ｇ６は固定される。これにより、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群及び第２レンズ群の間隔が大きくなり、第２レンズ群及び前記第３レンズ群の間隔が小さくなり、各レンズ群間の間隔が変化する。

また、無限遠から近接物体への合焦は、第４レンズ群Ｇ４を物体側に移動させることで行う。

さらに、第２レンズ群Ｇ２は、防振群ＶＣであり、光軸に対して略垂直方向に移動可能に構成されている。第２レンズ群を光軸に対して略垂直方向に移動させることで、光軸に対して略垂直方向に像を移動させて、手振れ等の撮像時の振動に伴う像ブレを補正することができる。

なお、図１において、第３レンズ群Ｇ３の物体側に示す「Ｓ」は開口絞りであり、変倍時に第３レンズ群Ｇ３と一体的に移動する。また、第５レンズ群Ｇ５の像面側に示す「ＣＧ」はカバーガラスであり、ローパスフィルターや赤外カットフィルター等を表す。また、カバーガラスの像側には、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの固体撮像素子の撮像面、或いは、銀塩フィルムのフィルム面等の像面が配置される。これらの符号等は他の実施例で示す各レンズ断面図においても同様である。

（２）数値実施例
次に、当該ズームレンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表１に当該ズームレンズのレンズデータを示す。表１において、「面番号」は物体側から数えたレンズ面の順番、「ｒ」はレンズ面の曲率半径、「ｄ」はレンズ面の光軸上の間隔、「ｎｄ」はｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率、「ｖｄ」はｄ線に対するアッベ数をそれぞれ示している。また、レンズ面が非球面である場合には、面番号の後に「＊（アスタリスク）」を付し、レンズ面が回折面である場合には、面番号の後に「♯（シャープ）」を付している。レンズ面が非球面又は回折面である場合は、曲率半径「ｒ」の欄には曲率半径を示している。

表２（２−１）は、非球面データである。表（２−１）には、下記式で定義したときの非球面係数を示す。ただし、表２（２−１）において、「Ｅ−ａ」は、「×１０−ａ」を示す。

ただし、上記式において、「ｒ」は曲率、「ｈ」は光軸からの高さ、「ｋ」は円錐係数、「Ａ４」、「Ａ６」、「Ａ８」、「Ａ１０」は各次数の非球面係数を示す。

表２（２−２）及び表２（２−３）に各種データを示す。表（２−２）には、広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態における当該ズームレンズ全系の焦点距離（Ｆ）、Ｆナンバー（Ｆｎｏ）、半画角（ω）及び可変間隔（Ｄ（ｉ））を示す。また、表２（２−３）に各レンズ群の焦点距離を示す。

表３は、回折面データである。表３には、下記位相差関数で定義したときの、回折次数（ｍ）、規格化波長（λ）、回折面係数（Ｃ０１、Ｃ０２、Ｃ０３、Ｃ０４）を示す。ただし、Ｃ０１、Ｃ０２、Ｃ０３、Ｃ０４はそれぞれ下記位相差関数のＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４に対応する。

また、各条件式（１）〜条件式（３）の数値を表１２に示す。なお、各表中の長さの単位は全て「ｍｍ」であり、画角の単位は全て「°」である。これらの表に関する事項は他の実施例で示す各表においても同様であるため、以下では説明を省略する。

さらに、図２〜図４に当該ズームレンズの広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における無限遠合焦時の縦収差図をそれぞれ示す。それぞれの縦収差図は、図面に向かって左から順に、球面収差、非点収差、歪曲収差を表している。球面収差を表す各図では、縦軸は開放Ｆ値との割合、横軸にデフォーカスをとり、実線がｄ線（波長λ=587.6ｎｍ）、破線がＦ線（波長λ=486.1ｎｍ）、一点鎖線がＣ線（波長λ=656.3ｎｍ）における球面収差を表す。非点収差を表す各図では、縦軸は像高、横軸にデフォーカスをとり、実線がサジタル面、破線がメリジオナル面での非点収差を表す。歪曲収差を表す各図では、縦軸は像高、横軸に％をとり、歪曲収差を表す。これらの縦収差図に関する事項は他の実施例で示す各図においても同様であるため、以下では説明を省略する。

（１）光学系の構成
図５は、本件発明に係る実施例２のズームレンズのレンズ構成を示すレンズ断面図である。当該ズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力の第４レンズ群Ｇ４と、負の屈折力の第５レンズ群Ｇ５と、正の屈折力の第６レンズ群とから構成されている。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に配置された、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズ及び正レンズからなる接合レンズと、正レンズとから構成される。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に配置された、負レンズと、両凹レンズ及び正レンズからなる接合レンズと、負レンズとから構成される。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に配置された、正レンズと、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズとから構成される。

第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に配置された、両凸レンズと、像側に凸面を向けた負のメニスカスレンズとからなる接合レンズとから構成される。
第５レンズ群Ｇ５は、１枚の負レンズから構成される。
第６レンズ群Ｇ６は、像側に凸面を向けた１枚の正レンズから構成される。

当該実施例２のズームレンズにおいて、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１は固定され、第２レンズ群Ｇ２は像側に移動し、第３レンズ群Ｇ３及び第４レンズ群はいずれも異なる軌跡で、像側に向かって凹の軌跡を描くように移動し、第５レンズ群Ｇ５は物体側に移動し、第６レンズ群Ｇ６は固定される。これにより、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群及び第２レンズ群の間隔が大きくなり、第２レンズ群及び前記第３レンズ群の間隔が小さくなり、各レンズ群間の間隔が変化する。

また、無限遠から近接物体への合焦は、第４レンズ群Ｇ４を物体側に移動させることで行う。

さらに、第２レンズ群Ｇ２は、防振群ＶＣであり、光軸に対して略垂直方向に移動可能に構成されている。第２レンズ群を光軸に対して略垂直方向に移動させることで、光軸に対して略垂直方向に像を移動させて、手振れ等の撮像時の振動に伴う像ブレを補正することができる。

（２）数値実施例
次に、当該ズームレンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表４は、当該ズームレンズのレンズデータであり、表５（５−１）は非球面データであり、表５（５−２）及び表５（５−３）は各種データである。また、表６は、回折面データである。また、表１２に条件式（１）〜条件式（３）の数値を示す。さらに、図６〜図８は、当該ズームレンズの広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における無限遠合焦時の縦収差図である。

（１）光学系の構成
図９は、本件発明に係る実施例３のズームレンズのレンズ構成を示すレンズ断面図である。当該ズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力の第４レンズ群Ｇ４と、負の屈折力の第５レンズ群Ｇ５と、正の屈折力の第６レンズ群とから構成されている。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に配置された、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズ及び正レンズからなる接合レンズと、正レンズとから構成される。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に配置された、負レンズと、両凹レンズ及び正レンズからなる接合レンズと、負レンズとから構成される。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に配置された、正レンズと、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズとから構成される。

第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に配置された、両凸レンズと、像側に凸面を向けた負のメニスカスレンズとからなる接合レンズとから構成される。
第５レンズ群Ｇ５は、１枚の負レンズから構成される。
第６レンズ群Ｇ６は、像側に凸面を向けた１枚の正レンズから構成される。

当該実施例３のズームレンズにおいて、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１は固定され、第２レンズ群Ｇ２は像側に移動し、第３レンズ群Ｇ３及び第４レンズ群Ｇ４はいずれも異なる軌跡で、像側に向かって凹の軌跡を描くように移動し、第５レンズ群Ｇ５は物体側に移動し、第６レンズ群Ｇ６は固定される。これにより、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群及び第２レンズ群の間隔が大きくなり、第２レンズ群及び前記第３レンズ群の間隔が小さくなり、各レンズ群間の間隔が変化する。

また、無限遠から近接物体への合焦は、第４レンズ群Ｇ４を物体側に移動させることで行う。

さらに、第２レンズ群Ｇ２は、防振群ＶＣであり、光軸に対して略垂直方向に移動可能に構成されている。第２レンズ群を光軸に対して略垂直方向に移動させることで、光軸に対して略垂直方向に像を移動させて、手振れ等の撮像時の振動に伴う像ブレを補正することができる。

（２）数値実施例
次に、当該ズームレンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表７は、当該ズームレンズのレンズデータであり、表８（８−１）は非球面データであり、表８（８−２）及び表８（８−３）は各種データである。また、表９は、回折面データである。また、表１２に条件式（１）〜条件式（３）の数値を示す。さらに、図１０〜図１２は、当該ズームレンズの広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における無限遠合焦時の縦収差図である。

（１）光学系の構成
図１３は、本件発明に係る実施例４のズームレンズのレンズ構成を示すレンズ断面図である。当該ズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力の第４レンズ群Ｇ４と、負の屈折力の第５レンズ群Ｇ５と、正の屈折力の第６レンズ群とから構成されている。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に配置された、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズ及び正レンズからなる接合レンズと、正レンズと、正レンズとから構成される。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に配置された、負レンズと、両凹レンズ及び正レンズからなる接合レンズと、負レンズとから構成される。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に配置された、正レンズと、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズとから構成される。

第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に配置された、両凸レンズと、像側に凸面を向けた負のメニスカスレンズとからなる接合レンズとから構成される。
第５レンズ群Ｇ５は、１枚の負レンズから構成される。
第６レンズ群Ｇ６は、像側に凸面を向けた１枚の正のメニスカスレンズから構成される。

当該実施例４のズームレンズにおいて、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１は固定され、第２レンズ群Ｇ２は像側に移動し、第３レンズ群Ｇ３及び第４レンズ群Ｇ４はいずれも異なる軌跡で、像側に向かって凹の軌跡を描くように移動し、第５レンズ群Ｇ５は物体側に移動し、第６レンズ群Ｇ６は固定される。これにより、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群及び第２レンズ群の間隔が大きくなり、第２レンズ群及び前記第３レンズ群の間隔が小さくなり、各レンズ群間の間隔が変化する。

また、無限遠から近接物体への合焦は、第４レンズ群Ｇ４を物体側に移動させることで行う。

さらに、第２レンズ群Ｇ２は、防振群ＶＣであり、光軸に対して略垂直方向に移動可能に構成されている。第２レンズ群を光軸に対して略垂直方向に移動させることで、光軸に対して略垂直方向に像を移動させて、手振れ等の撮像時の振動に伴う像ブレを補正することができる。

（２）数値実施例
次に、当該ズームレンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表１０は、当該ズームレンズのレンズデータであり、表１１（１１−１）は非球面データであり、表１１（１１−２）及び表１１（１１−３）は各種データである。また、表１２に条件式（１）〜条件式（３）の数値を示す。さらに、図１４〜図１６は、当該ズームレンズの広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態における無限遠合焦時の縦収差図である。

本件発明によれば、高い変倍比を有し、且つ、変倍域全域にわたって良好な光学性能を有する小型のズームレンズ及び撮像装置を提供することができる。

Ｇ１・・・第１レンズ群
Ｇ２・・・第２レンズ群
Ｇ３・・・第３レンズ群
Ｇ４・・・第４レンズ群
Ｇ５・・・第５レンズ群
Ｇ６・・・第６レンズ群
ＶＣ・・・防振群
Ｓ・・・絞り
ＣＧ・・・カバーガラス

Claims (7)

1. 物体側から順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群と、負の屈折力の第２レンズ群と、正の屈折力の第３レンズ群と、正の屈折力の第４レンズ群と、負の屈折力の第５レンズ群と、正の屈折力の第６レンズ群とから構成され、
   前記第１レンズ群が、物体側から順に配置された、１枚の負レンズおよび１枚の正レンズからなる接合レンズと、少なくとも１枚の正の単レンズとを備え、
   隣接するレンズ群同士の間隔が変化しながら、少なくとも前記第５レンズ群を移動させることで広角端から望遠端への変倍を行い、
   以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
   （３）０．１５＜Ｆ１／Ｆｔ＜０．３５
   （１） ４．０＜ β５Ｔ ＜６．０
   ただし、
   Ｆ１は、第１レンズ群の焦点距離であり、
   Ｆｔは、望遠端における当該ズームレンズ全系の焦点距離であり、
   β５Ｔは、望遠端における前記第５レンズ群の横倍率である。
2. 広角端から望遠端への変倍時に、前記第６レンズ群が光軸方向に固定される請求項１に記載のズームレンズ。
3. 広角端から望遠端への変倍時に、前記第１レンズ群が光軸方向に固定され、前記第１レンズ群及び前記第２レンズ群の間隔が大きくなり、前記第２レンズ群及び前記第３レンズ群の間隔が小さくなるように、前記第２レンズ群を移動させる請求項１又は請求項２に記載のズームレンズ。
4. 前記第５レンズ群が１枚の負レンズから構成され、以下の条件式を満足する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のズームレンズ。
   （２） ｎｄ５＞１．８５
   ただし、
   ｎｄ５は、前記第５レンズ群を構成する負レンズのｄ線に対する屈折率である。
5. 前記第４レンズ群を移動させることにより無限遠から近距離物体への合焦を行う請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のズームレンズ。
6. 前記第２レンズ群が光軸に対して略垂直方向に移動可能に構成されており、第２レンズ群を光軸に対して略垂直方向に移動させることで、光軸に対して略垂直方向に像を移動させる請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のズームレンズ。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のズームレンズと、当該ズームレンズの像面側に設けられ、当該ズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備えたことを特徴とする撮像装置。

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