JP5143532B2

JP5143532B2 - ズームレンズおよび撮像装置

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Publication number: JP5143532B2
Application number: JP2007296388A
Authority: JP
Inventors: 剛田中
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2007-11-15
Filing date: 2007-11-15
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2027-11-15
Also published as: JP2009122417A; CN101435912A; CN101435912B; US20090128925A1; US7715113B2

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なズームレンズ、およびそのズームレンズを備えた撮像装置に関する。

従来より、ビデオカメラ用のズームレンズとして、物体側から順に正負正正の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。最近のビデオカメラは、ハイビジョン対応によるテレビモニターの高画質化および大画面化により、小型軽量だけではなく、高性能が強く要望されている。また、室内などの狭い所でも広く撮影したいとの要望があり、広角端における画角が大きい高変倍比ズームレンズの実現が要望されている。

正負正正の４群構成のズームレンズにおいて、高性能を維持しつつ小型化を実現するには、いくつかの方法が考えられる。まず、第２レンズ群の負の屈折力を強め、所定の変倍比を確保するために第２レンズ群の光軸方向の移動量を少なくすることが考えられる。そのためには、第２レンズ群が４枚以上で構成されることが好ましい。特に４枚構成とする場合には、物体側から順に、像側に強い凹面を向けた負レンズと、両レンズ面が凹面の負レンズと、両レンズ面が凸面の正レンズおよび負レンズを接合した貼り合わせレンズとから構成することが好ましい（特許文献１〜２参照）。

また、第３レンズ群を物体側から順に、正の屈折力と負の屈折力とで構成された、いわゆる望遠タイプとし、第３レンズ群の主点位置を物体側に移動させることで、第３レンズ群から結像面までの長さを短くすることが考えられる。そのためには、第３レンズ群が２枚以上で構成されることが好ましい。特に２枚構成とする場合には、物体側から順に、物体側に強い凸面を向けた正レンズと、像側に強い凹面を向けた負のメニスカスレンズとから構成することが好ましい（特許文献３〜５参照）。

また、第４レンズ群を望遠タイプとし、第４レンズ群の主点位置を物体側に移動させることで、第４レンズ群から結像面までの長さを短くすることが考えられる。そのためには、第４レンズ群が３枚以上で構成されるのが好ましい。特に３枚構成とする場合には、物体側から順に、正の単レンズと、負レンズおよび正レンズを接合した全体として負の屈折力を有する貼り合わせレンズとから構成することが好ましい（特許文献６参照）。

特開２００１−９１８３０号公報特開２００１−２２８３９５号公報特開平４−４３３１１号公報特開平５−２９７２７５号公報特開平８−３０４７００号公報特開２００５−３２６５１６号公報

しかしながら、特許文献１に記載のズームレンズは、第２レンズ群が上記したような好ましい構成とされているものの、第４レンズ群が２枚で構成されているため、高性能を実現するには限界がある。また、特許文献２に記載のズームレンズは、第２レンズ群が好ましい構成とされているものの、第３レンズ群が１枚で構成されているため、全長が短くなりにくく、また高性能を実現するのが困難となる。また、第４レンズ群が負レンズ先行であるため、バックフォーカスが長くなって全長が短くなりにくい。

また、特許文献３〜５に記載のズームレンズは、第３レンズ群が上記したような好ましい構成とされているものの、第２レンズ群が３枚で構成されているため、全長が短くなるように屈折力を強くすると負のペッツバール和が大きくなり、ズーミングによる像面の変動が大きくなってしまう。また、第４レンズ群が１枚または２枚構成であり、しかも望遠タイプではないので、高性能を実現するのが困難なだけでなく全長が短くなりにくい。

また、特許文献６に記載のズームレンズは、第４レンズ群が上記したような好ましい構成とされているものの、小型化と高性能化が十分に両立されておらず、さらなる最適化の余地がある。特に、第４レンズ群内の２つのレンズ成分の空気間隔が大きく、第４レンズ群の全長が長くなるため、変倍時および合焦時における移動を考慮すると、第３レンズ群から結像面までに大きなスペースを必要としてしまう。

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、物体側から順に正負正正の４群構成のズームレンズにおいて、特に広角端における画角が大きく（例えば６５°程度）、かつ高変倍比（例えば１０倍程度）で、小型でありながら光学性能が良好な、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等に好適なズームレンズ、およびそのズームレンズを搭載して高画質の画像を得ることができる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レンズ群とからなり、変倍時に第１レンズ群および第３レンズ群を固定とし、変倍時に第２レンズ群を移動させると共に、変倍時および合焦時に第４レンズ群を移動させるようになされ、第４レンズ群が、物体側から順に、両面に非球面を有すると共に物体側の面が像側の面に比べて強い屈折力の凸面とされた正の単レンズと、負レンズおよび物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズを接合した全体として負の屈折力を有する貼り合わせレンズとから構成され、かつ、以下の条件式を満足するものである。
０．０４＜Ｄａ／ｆ４＜０．１５ ……（１）
（ｎ41＋ｎ43）／２＜１．５３ ……（２）
ただし、Ｄａは第４レンズ群内の正の単レンズと貼り合わせレンズとの間隔、ｆ４は第４レンズ群の焦点距離、ｎ41は第４レンズ群内の正の単レンズのｄ線に対する屈折率、ｎ43は第４レンズ群内の正のメニスカスレンズのｄ線に対する屈折率とする。

本発明によるズームレンズでは、正負正正の４群構成のズームレンズにおいて、第４レンズ群が、物体側から順に、両面に非球面を有すると共に物体側の面が像側の面に比べて強い屈折力の凸面とされた正の単レンズと、負レンズおよび物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズを接合した全体として負の屈折力を有する貼り合わせレンズとから構成され、かつ、所定の条件式を満足して構成の最適化がなされていることで、第４レンズ群が適度な望遠タイプとなり主点位置が物体側に移動するので、必要なバックフォーカスを確保しつつ、第４レンズ群から結像面までの長さが短くなり、小型化と高性能とを両立させることが可能となる。
そしてさらに、次の好ましい条件を適宜採用して満足することで、本発明の目的をより実現しやすくなる。

本発明によるズームレンズにおいて、第４レンズ群内の正の単レンズに関し、以下の条件式を満足することが好ましい。
ν₄₁＞７０ ……（３）
ただし、ν₄₁は第４レンズ群内の正の単レンズのｄ線に対するアッベ数とする。

また、第３レンズ群が、物体側から順に、少なくとも１面に非球面を有すると共に物体側の面が像側の面に比べて強い屈折力の凸面とされた正レンズと、像側に凹面を向けた負のメニスカスレンズとから構成され、以下の条件式を満足することが好ましい。
ｎ_3N−ｎ_3P＞０．３８ ……（４）
ν_3N＜２１ ……（５）
ただし、ｎ_3Nは第３レンズ群内の負のメニスカスレンズのｄ線に対する屈折率、ｎ_3Pは第３レンズ群内の正レンズのｄ線に対する屈折率、ν_3Nは第３レンズ群内の負のメニスカスレンズのｄ線に対するアッベ数とする。

また、第２レンズ群が、物体側から順に、像側の面が物体側の面に比べて強い屈折力の凹面とされた負レンズと、両面が凹面の負レンズと、両面が凸面の正レンズおよび負レンズを接合した貼り合わせレンズとから構成され、以下の条件式を満足することが好ましい。 −１．２＜ｆｗ／ｆ２＜−０．８５ ……（６）
ただし、ｆｗは広角端における全系の焦点距離、ｆ２は第２レンズ群の焦点距離とする。

本発明による撮像装置は、本発明のズームレンズと、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、本発明のズームレンズによって得られた高解像の光学像に基づいて高解像の撮像信号が得られ、その撮像信号に基づいて高画質の撮影画像が得られる。

本発明のズームレンズによれば、正負正正の４群構成のズームレンズにおいて、第４レンズ群を、物体側から順に、両面に非球面を有すると共に物体側の面が像側の面に比べて強い屈折力の凸面とされた正の単レンズと、負レンズおよび物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズを接合した全体として負の屈折力を有する貼り合わせレンズとで構成し、かつ、所定の条件式を満足して構成の最適化を図るようにしたので、第４レンズ群が適度な望遠タイプとなり主点位置が物体側に移動し、必要なバックフォーカスを確保しつつ、第４レンズ群から結像面までの長さを短くすることができ、小型化と高性能とを両立させることが可能となる。これにより、特に広角端における画角が大きく、かつ高変倍比で、小型でありながら光学性能が良好な、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等に好適な性能を得やすくなる。

また、本発明の撮像装置によれば、上記本発明の高性能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ようにしたので、高画質の画像を得ることができる。

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（図４（Ａ），（Ｂ）、図５）のレンズ構成に対応している。同様にして、後述の第２および第３の数値実施例のレンズ構成に対応する第２および第３の構成例の断面構成を、図２および図３に示す。なお、図１〜図３には、広角端で無限遠物体にフォーカスしている状態でのレンズ配置を示す。図１〜図３において、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部分にのみ符号を付している。

本実施の形態に係るズームレンズは、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等に搭載されて好適なものである。このズームレンズは、光軸Ｚ１に沿って物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを備えている。光学的な開口絞りＳｔは、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に配置されている。

このズームレンズの像側には、搭載されるカメラの撮像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１００が配置される。また、最終レンズ群（第４レンズ群Ｇ４）と撮像面との間には、各種光学フィルタやカバーガラス、プリズム等の光学部材ＤＧが配置される。撮像素子１００は、このズームレンズによって形成された被写体像に応じた電気信号（撮像信号）を出力する。本実施の形態に係る撮像装置は、少なくとも本実施の形態に係るズームレンズと撮像素子１００とを備えて構成される。

図２０は、このズームレンズが適用されるビデオカメラの一例を示している。
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カメラ用レンズ２とを備えている。カメラ本体１内には、カメラ用レンズ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カメラ用レンズ２として、本実施の形態におけるズームレンズが適用される。

このズームレンズにおいて、第１レンズ群Ｇ１は変倍および合焦時に固定の群であり、複数のレンズを有している。第１レンズ群Ｇ１は、例えば図１等に示したように、負レンズＬ１１および正レンズＬ１２からなる貼り合わせレンズと、１枚の正レンズＬ１３とで構成されている。

このズームレンズにおいて、第２レンズ群Ｇ２および第４レンズ群Ｇ４は変倍部であり、変倍に伴い、図１等にその軌跡を示したように移動する。すなわち、第２レンズ群Ｇ２は、広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）へと変倍させるに従い光軸Ｚ１に沿って像面側に移動することで、第１レンズ群Ｇ１との間隔が広がるように移動する。第４レンズ群Ｇ４は、広角端から望遠端へと変倍させるに従い、光軸Ｚ１上を物体側に移動した後、像側に移動して、変倍時に弧を描くように移動する。第４レンズ群Ｇ４は、変倍に伴う像面の変動を補正する機能を有している。第４レンズ群Ｇ４はまた、合焦時に移動するようになっている。第４レンズ群Ｇ４の移動に関して、図１等において実線で示した円弧状の軌跡は無限遠に合焦している状態での変倍の軌跡を示し、破線で示した円弧状の軌跡は近距離物体に合焦している状態での変倍の軌跡を示している。

第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、両面に非球面を有すると共に物体側の面が像側の面に比べて強い屈折力の凸面とされた正の単レンズＬ４１と、負レンズＬ４２および物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズＬ４３を接合した全体として負の屈折力を有する貼り合わせレンズとから構成されている。第４レンズ群Ｇ４に関しては、以下の条件式を満足することが好ましい。
０．０４＜Ｄａ／ｆ４＜０．１５ ……（１）
（ｎ₄₁＋ｎ₄₃）／２＜１．５３ ……（２）
ν₄₁＞７０ ……（３）
ただし、Ｄａは正の単レンズＬ４１と貼り合わせレンズとの間隔、ｆ４は第４レンズ群Ｇ４の焦点距離、ｎ₄₁は正の単レンズＬ４１のｄ線に対する屈折率、ｎ₄₃は正のメニスカスレンズＬ４３のｄ線に対する屈折率とする。また、ν₄₁は正の単レンズＬ４１のｄ線に対するアッベ数とする。

第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、少なくとも１面に非球面を有すると共に物体側の面が像側の面に比べて強い屈折力の凸面とされた正レンズＬ３１と、像側に凹面を向けた負のメニスカスレンズＬ３２とから構成されている。第３レンズ群Ｇ３に関しては、以下の条件式を満足することが好ましい。
ｎ_3N−ｎ_3P＞０．３８ ……（４）
ν_3N＜２１ ……（５）
ただし、ｎ_3Nは負のメニスカスレンズＬ３２のｄ線に対する屈折率、ｎ_3Pは正レンズＬ３１のｄ線に対する屈折率、ν_3Nは負のメニスカスレンズＬ３２のｄ線に対するアッベ数とする。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、像側の面が物体側の面に比べて強い屈折力の凹面とされた負レンズＬ２１と、両面が凹面の負レンズＬ２２と、両面が凸面の正レンズＬ２３および負レンズＬ２４を接合した貼り合わせレンズとから構成されている。第２レンズ群Ｇ２に関しては、以下の条件式を満足することが好ましい。
−１．２＜ｆｗ／ｆ２＜−０．８５ ……（６）
ただし、ｆｗは広角端における全系の焦点距離、ｆ２は第２レンズ群Ｇ２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４レンズ群Ｇ４が、物体側から順に、両面に非球面を有する物体側に強い凸面を向けた正の単レンズＬ４１と、負レンズＬ４２および物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズＬ４３を接合した全体として負の屈折力を有する貼り合わせレンズとから構成されることで、第４レンズ群Ｇ４が適度な望遠タイプとなり主点位置が物体側に移動するので、必要なバックフォーカスを確保しつつ、第４レンズ群Ｇ４から結像面までの長さが短くなり、小型化と高性能とを両立させることが可能となる。

また、このズームレンズでは、第３レンズ群Ｇ３が、物体側から順に、少なくとも１面に非球面を有し物体側に強い凸面を向けた正レンズＬ３１と、像側に凹面を向けた負のメニスカスレンズＬ３２とから構成されることで、第３レンズ群Ｇ３が望遠タイプとなり主点位置が物体側に移動するので、第３レンズ群Ｇ３から結像面までの長さを短くすることが可能となる。

また、このズームレンズでは、第２レンズ群Ｇ２が、物体側から順に、像側に強い凹面を向けた負レンズＬ２１と、両レンズ面が凹面の負レンズＬ２２と、両レンズ面が凸面の正レンズＬ２３および負レンズＬ２４を接合した貼り合わせレンズとから構成されることで、広角端における画角を大きくし高変倍比でありながら、第２レンズ群Ｇ２の光軸方向の移動量を少なくし全長の短縮化が可能となる。また各レンズの屈折力の分担を減らし負のペッツバール和が低減されるため、高変倍比にしてもズーミングによる像面の変動が少なくなり、光学性能を良好とすることが可能となる。

上記条件式（１）は、第４レンズ群Ｇ４内の２つのレンズ成分（正の単レンズＬ４１と貼り合わせレンズ）の適切な空気間隔を規定するためのものである。条件式（１）の下限を越えると、望遠タイプの効果が弱くなり、必要以上にバックフォーカスが長くなってしまい好ましくない。一方、条件式（１）の上限を超えると、第４レンズ群Ｇ４内の２つのレンズ成分の空気間隔が大きくなり過ぎて、第４レンズ群Ｇ４の全長が長くなるため、変倍時および合焦時における移動を考慮すると、第３レンズ群Ｇ３から結像面までに大きなスペースを必要としてしまい、小型化の点で不利となる。

上記条件式（２）は、第４レンズ群Ｇ４内の正レンズ成分（単レンズＬ４１とメニスカスレンズＬ４３）の屈折率の平均値を規定するためのものである。条件式（２）の上限を越えると、正レンズ成分の屈折率が高くなって全系の負のペッツバール和が大きくなり、像面湾曲が大きくなってしまうので好ましくない。

上記条件式（３）は、第４レンズ群Ｇ４内の正の単レンズＬ４１のアッベ数を規定するためのものである。条件式（３）の下限を越えると、第４レンズ群Ｇ４にて発生する色収差が補正不足となり、ズーム全域における色収差のバランスが悪くなってしまう。

上記条件式（４）は、第３レンズ群Ｇ３内の正レンズＬ３１と負レンズＬ３２との屈折率の適切な組み合わせを規定するためのものである。条件式（４）の下限を越えると、正レンズ成分の屈折率が高くなると同時に負レンズ成分の屈折率が低くなって、全系の負のペッツバール和が大きくなり、像面湾曲が大きくなってしまう。

上記条件式（５）は、第３レンズ群Ｇ３内の負レンズＬ３２のアッベ数を規定するためのものである。条件式（５）の上限を越えると、第３レンズ群Ｇ３にて発生する色収差が補正不足となり、ズーム全域において軸上色収差が補正しきれなくなる。

上記条件式（６）は、第２レンズ群Ｇ２の適切な屈折力を規定するためのものである。条件式（６）の下限を越えると、第２レンズ群Ｇ２の負の屈折力が強くなることで、第２レンズ群Ｇ２の変倍時の移動量を小さくできるが、第２レンズ群Ｇ２での収差発生が大きくなりズーム全域で高性能を維持できなくなる。一方、条件式（６）の上限を超えると、第２レンズ群Ｇ２の負の屈折力が弱くなり過ぎて、１０倍程度の変倍比を得るためには第２レンズ群Ｇ２の移動量が大きくなり、レンズ全長を小型に保てなくなる。

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、物体側から順に正負正正の４群構成のズームレンズにおいて、各群を適切に構成したことで、特に広角端における画角が大きく（例えば６５°程度）、かつ高変倍比（例えば１０倍程度）で、小型でありながら光学性能が良好な、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等に好適なレンズ系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撮像装置に搭載することで、高画質の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まとめて説明する。

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実施例１として、図４（Ａ），（Ｂ）および図５に示す。特に図４（Ａ）にはその基本的なレンズデータを示す。図４（Ａ）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、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（波長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。

図４（Ａ）にはまたその他の諸データとして、広角端、中間焦点距離および望遠端における全系の近軸焦点距離ｆ（ｍｍ）、Ｆナンバー（ＦＮＯ．）、画角２ω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Ｇ２および第４レンズ群Ｇ４が光軸上を移動するため、これらの各群の前後の面間隔Ｄ５，Ｄ１２，Ｄ１７，Ｄ２２の値は可変となっている。図４（Ｂ）には、これらの可変面間隔の変倍時のデータとして、広角端、中間焦点距離および望遠端における値を示す。

図４（Ａ）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Ｇ３内の正レンズＬ３１の物体側の面Ｓ１４と、第４レンズ群Ｇ４内の正の単レンズＬ４１の両面Ｓ１８，Ｓ１９とが非球面形状となっている。図４（Ａ）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。

図５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。
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〜Ａ₁₆までの次数を有効に用いて表されている。
Ｚ＝ｈ²・Ｒ^-1／｛１＋（１−Ｋ・ｈ²・Ｒ^-2）^1/2｝＋ΣＡ_n・ｈⁿ ……（Ａ）
（ｎ＝３以上の整数）
ただし、
Ｚ：非球面の光軸方向の深さ（ｍｍ）
ｈ：光軸からレンズ面までの距離（高さ）（ｍｍ）
Ｋ：離心率
Ｒ：近軸曲率半径（ｍｍ）
Ａ_n：第ｎ次の非球面係数

以上の実施例１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、図６（Ａ），（Ｂ）および図７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、図８（Ａ），（Ｂ）および図９に示す。実施例２〜３に係るズームレンズも、実施例１と同様、変倍に伴って第２レンズ群Ｇ２および第４レンズ群Ｇ４が光軸上を移動するため、これらの各群の前後の面間隔Ｄ５，Ｄ１２，Ｄ１７，Ｄ２２の値は可変となっている。また、実施例１と同様に、第３レンズ群Ｇ３内の正レンズＬ３１の物体側の面Ｓ１４と、第４レンズ群Ｇ４内の正の単レンズＬ４１の両面Ｓ１８，Ｓ１９とが非球面形状となっている。

図１０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。図１０に示したように、各実施例の値は、各条件式の数値範囲内となっている。

図１１（Ａ）〜図１１（Ｄ）はそれぞれ、実施例１に係るズームレンズにおいて広角端で無限遠物体にフォーカスしている状態での球面収差、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。各収差図には、ｄ線を基準波長とした収差を示す。球面収差図には、Ｆ線（波長４８６．１ｎｍ），Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）についての収差も示す。倍率色収差図には、Ｆ線，Ｃ線についての収差を示す。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。同様にして、図１２（Ａ）〜図１２（Ｄ）には、中間焦点距離で無限遠物体にフォーカスしている状態での球面収差、非点収差、ディストーション、および倍率色収差を示す。同様にして、図１３（Ａ）〜図１３（Ｄ）には、望遠端で無限遠物体にフォーカスしている状態での球面収差、非点収差、ディストーション、および倍率色収差を示す。

同様にして、実施例２に係るズームレンズにおいて広角端で無限遠物体にフォーカスしている状態での諸収差を図１４（Ａ）〜図１４（Ｄ）に示す。同様にして、図１５（Ａ）〜図１５（Ｄ）には、中間焦点距離で無限遠物体にフォーカスしている状態での球面収差、非点収差、ディストーション、および倍率色収差を示す。同様にして、図１６（Ａ）〜図１６（Ｄ）には、望遠端で無限遠物体にフォーカスしている状態での球面収差、非点収差、ディストーション、および倍率色収差を示す。

また同様にして、実施例３に係るズームレンズにおいて広角端で無限遠物体にフォーカスしている状態での諸収差を図１７（Ａ）〜図１７（Ｄ）に示す。同様にして、図１８（Ａ）〜図１８（Ｄ）には、中間焦点距離で無限遠物体にフォーカスしている状態での球面収差、非点収差、ディストーション、および倍率色収差を示す。同様にして、図１９（Ａ）〜図１９（Ｄ）には、望遠端で無限遠物体にフォーカスしている状態での球面収差、非点収差、ディストーション、および倍率色収差を示す。

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、特に広角端における画角２ωが６５度程度と大きく、１０倍程度の変倍比を持ち、小型でありながら光学性能が良好なズームレンズが実現できている。

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。

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。本発明の一実施の形態に係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。本発明の一実施の形態に係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。実施例１に係るズームレンズのレンズデータを示す図であり、（Ａ）は基本的なレンズデータを示し、（Ｂ）は変倍に伴って移動する部分の面間隔のデータを示す。実施例１に係るズームレンズの非球面に関するデータを示す図である。実施例２に係るズームレンズのレンズデータを示す図であり、（Ａ）は基本的なレンズデータを示し、（Ｂ）は変倍に伴って移動する部分の面間隔のデータを示す。実施例２に係るズームレンズの非球面に関するデータを示す図である。実施例３に係るズームレンズのレンズデータを示す図であり、（Ａ）は基本的なレンズデータを示し、（Ｂ）は変倍に伴って移動する部分の面間隔のデータを示す。実施例３に係るズームレンズの非球面に関するデータを示す図である。条件式に関する値を各実施例についてまとめて示した図である。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）はディストーション、（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焦点距離状態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）はディストーション、（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）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。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）はディストーション、（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焦点距離状態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）はディストーション、（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）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。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）はディストーション、（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焦点距離状態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）はディストーション、（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）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。本発明の一実施の形態に係るズームレンズが搭載されるカメラの一例を示す構成図である。

符号の説明

１…カメラ本体、２…カメラ用レンズ、３…表示ユニット、ＤＧ…光学部材、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、Ｓｔ…絞り、Ｄｉ…物体側から第１番目と第１＋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レンズ群とからなり、変倍時に前記第１レンズ群および前記第３レンズ群を固定とし、変倍時に前記第２レンズ群を移動させると共に、変倍時および合焦時に前記第４レンズ群を移動させるようになされ、
前記第４レンズ群が、物体側から順に、両面に非球面を有すると共に物体側の面が像側の面に比べて強い屈折力の凸面とされた正の単レンズと、負レンズおよび物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズを接合した全体として負の屈折力を有する貼り合わせレンズとから構成され、
かつ、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。
０．０４＜Ｄａ／ｆ４＜０．１５ ……（１）
（ｎ41＋ｎ43）／２＜１．５３ ……（２）
ただし、
Ｄａ：第４レンズ群内の正の単レンズと貼り合わせレンズとの間隔
ｆ４：第４レンズ群の焦点距離
ｎ41：第４レンズ群内の正の単レンズのｄ線に対する屈折率
ｎ43：第４レンズ群内の正のメニスカスレンズのｄ線に対する屈折率
とする。
前記第４レンズ群内の正の単レンズに関し、以下の条件式を満足する
ことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
ν41＞７０ ……（３）
ただし、
ν41：第４レンズ群内の正の単レンズのｄ線に対するアッベ数
とする。
前記第３レンズ群が、物体側から順に、少なくとも１面に非球面を有すると共に物体側の面が像側の面に比べて強い屈折力の凸面とされた正レンズと、像側に凹面を向けた負のメニスカスレンズとから構成され、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。
ｎ3N−ｎ3P＞０．３８ ……（４）
ν3N＜２１ ……（５）
ただし、
ｎ3N：第３レンズ群内の負のメニスカスレンズのｄ線に対する屈折率
ｎ3P：第３レンズ群内の正レンズのｄ線に対する屈折率
ν3N：第３レンズ群内の負のメニスカスレンズのｄ線に対するアッベ数
とする。
前記第２レンズ群が、物体側から順に、像側の面が物体側の面に比べて強い屈折力の凹面とされた負レンズと、両面が凹面の負レンズと、両面が凸面の正レンズおよび負レンズを接合した貼り合わせレンズとから構成され、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。
−１．２＜ｆｗ／ｆ２＜−０．８５ ……（６）
ただし、
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
とする。
請求項１ないし４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。