ズームレンズおよび撮像装置
【課題】ズームレンズにおいて、小型かつ広角に構成し、高い光学性能を保持する。
【解決手段】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、広角端から望遠端への変倍において、各レンズ群の間隔が変化する。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、負レンズＬ２１、負レンズＬ２２、少なくとも１面の非球面を有する正レンズＬ２３からなる。下記条件式を満たす。
νｐ＜２３ （１）
νｎ−νｐ＞１７ （２）
Ｎｐ≧１．９ （３）
ただし、
νｐ：第２レンズ群Ｇ２の正レンズＬ２３のｄ線に対するアッベ数
νｎ：第２レンズ群Ｇ２に含まれる負レンズＬ２１、Ｌ２２のｄ線に対するアッベ数の平均
Ｎｐ：第２レンズ群Ｇ２の正レンズＬ２３のｄ線に対する屈折率
【解決手段】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、広角端から望遠端への変倍において、各レンズ群の間隔が変化する。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、負レンズＬ２１、負レンズＬ２２、少なくとも１面の非球面を有する正レンズＬ２３からなる。下記条件式を満たす。
νｐ＜２３ （１）
νｎ−νｐ＞１７ （２）
Ｎｐ≧１．９ （３）
ただし、
νｐ：第２レンズ群Ｇ２の正レンズＬ２３のｄ線に対するアッベ数
νｎ：第２レンズ群Ｇ２に含まれる負レンズＬ２１、Ｌ２２のｄ線に対するアッベ数の平均
Ｎｐ：第２レンズ群Ｇ２の正レンズＬ２３のｄ線に対する屈折率
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ズームレンズおよび撮像装置に関し、より詳しくは、デジタルカメラやビデオカメラ等に使用されるのに好適なズームレンズおよび該ズームレンズを備えた撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータの一般家庭への普及に伴い、撮影した風景や人物像等の画像情報をパーソナルコンピュータに入力することができるデジタルカメラが広く普及している。そして最近では、デジタルカメラの高機能化が進み、それに従い高倍率のズームレンズを搭載したデジタルカメラへの需要が高まってきている。
【０００３】
従来、変倍比が５倍程度で、物体側から順に、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レンズ群からなり、各群の間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズとしては、下記特許文献１〜３に記載のものが知られている。また、変倍比が１０倍程度の高倍率で、４つのレンズ群からなるズームレンズとしては、下記特許文献４に記載のものが知られている。
【特許文献１】特開２００５−３３８７４０号公報
【特許文献２】特開２００７−１７１３７１号公報
【特許文献３】特開２００５−２６５９１４号公報
【特許文献４】特開２００５−２４８４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、近年では、高倍率であるとともに、小型かつ広角であるズームレンズへの要求も高まってきている。特許文献１、２に記載のものは、レンズ枚数も少なく、コンパクトな構成であるが、広角端での画角が６０度程度であり、広角という点では不十分である。特許文献３に記載のものは、広角端での画角が７５度程度と広角ではあるが、第１レンズ群を３枚のレンズで構成しているため、レンズ群の光軸方向の長さが大きくなり、小型化という点では不利である。特許文献４に記載のものは、広角端での画角が６０度程度であり、広角という点では不十分である。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、小型かつ広角に構成され、高い光学性能を保持するズームレンズおよび該ズームレンズを備えた撮像装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のズームレンズは、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、広角端から望遠端への変倍において、各レンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、第２レンズ群が、物体側から順に、負レンズ、負レンズ、少なくとも１面の非球面を有する正レンズからなり、下記条件式（１）〜（３）を満たすことを特徴とするものである。
νｐ＜２３ （１）
νｎ−νｐ＞１７ （２）
Ｎｐ≧１．９ （３）
ただし、
νｐ：第２レンズ群の正レンズのｄ線に対するアッベ数
νｎ：第２レンズ群に含まれる負レンズのｄ線に対するアッベ数の平均
Ｎｐ：第２レンズ群の正レンズのd線に対する屈折率
【０００７】
なお、本発明において、各「レンズ群」は、複数のレンズから構成されるものだけでなく、１枚のレンズのみで構成されるものも含むものとする。
【０００８】
本発明のズームレンズにおいては、下記条件式（４）を満たすことが好ましい。
ｙ／ｆｗ＞０．７０ （４）
ただし、
ｙ：最大像高
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
【０００９】
また、本発明のズームレンズにおいては、下記条件式（５）を満たすことが好ましい。
４．５０＜｜ｆ１／ｆ２｜＜５．２０ （５）
ただし、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
【００１０】
また、本発明のズームレンズにおいては、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が減少し、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が変化するように、第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群、第４レンズ群がそれぞれ光軸方向に移動するように構成してもよい。
【００１１】
また、本発明のズームレンズにおいては、第１レンズ群が、物体側から順に、負レンズ、正レンズの２枚からなるように構成してもよい。
【００１２】
また、本発明のズームレンズにおいては、第３レンズ群が、物体側から順に、正レンズ、正レンズおよび負レンズの接合レンズの３枚からなるように構成してもよい。
【００１３】
また、本発明のズームレンズにおいては、第４レンズ群が１枚の正レンズからなるように構成してもよい。
【００１４】
本発明の撮像装置は、上記記載の本発明のズームレンズを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のズームレンズによれば、物体側から順に、正、負、正、正の第１〜第４レンズ群を備えたズームレンズにおいて、第２レンズ群を２枚の負レンズと１枚の正レンズで構成し、該正レンズを非球面レンズとして非球面を効果的に用いることで、少ないレンズ枚数で諸収差を良好に補正しながら、小型に構成し、なおかつ広角化も達成することができる。また、本発明のズームレンズによれば、条件式（１）、（２）を満たすことで、倍率色収差を良好に補正して高い光学性能を得ることができ、条件式（３）を満たすことで、諸収差を良好に補正しながら光軸方向の小型化を図ることができる。よって、本発明によれば、小型かつ広角に構成され、高い光学性能を保持するズームレンズおよび該ズームレンズを備えた撮像装置を提供することができる。
【００１６】
さらに、本発明において、条件式（４）を満たす場合には、所定の広角化を達成することができる。またさらに、本発明において、条件式（５）を満たす場合には、コマ収差や非点収差を良好に補正して高い光学性能を実現しつつ、小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施の形態にかかるズームレンズの構成を示す断面図であり、後述の実施例１のズームレンズに対応している。また、図２〜図５はそれぞれ、後述の実施例２〜実施例５のズームレンズの構成を示す断面図である。図１〜図５に示すズームレンズの基本的な構成は同様であり、図示方法も同様であるため、以下では主に図１に示すズームレンズを例にとり説明する。
【００１９】
ここでは、図１の左側を物体側、右側を像側としている。そして、図１では、上段に広角端における無限遠合焦時のレンズ配置を示し、下段に望遠端における無限遠合焦時のレンズ配置を示し、変倍時の各レンズ群の概略的な移動軌跡を上段と下段の間に実線の曲線で示している。
【００２０】
本発明のズームレンズは、光軸Ｚ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、広角端から望遠端への変倍において、各レンズ群の間隔が変化するように構成されている。すなわち、本ズームレンズは、広角端から望遠端への変倍において、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間隔が変化する。
【００２１】
例えば図１に示す例のズームレンズでは、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔が減少し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間隔が変化するように、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４の４つの群がそれぞれ光軸方向に移動する。
【００２２】
図１に示す例のズームレンズでは、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間に開口絞りＳｔが配置されており、この開口絞りＳｔは変倍時には第３レンズ群Ｇ３と一体的に移動するように構成されている。なお、図１に示す開口絞りＳｔは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸Ｚ上の位置を示すものである。
【００２３】
ズームレンズを撮像装置に適用する際には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、最も像側のレンズと結像面（撮像面）の間にカバーガラスや、赤外線カットフィルタ、ローパスフィルタなどの各種フィルタ等を配置することが好ましく、図１には、第４レンズ群Ｇ４の像側に、これらを想定した平行平板状の光学部材ＰＰが配置された例を示している。
【００２４】
なお、図１に示す例では、光学部材ＰＰの像側の面が結像面であり、結像面と光軸Ｚとの交点を結像位置Ｐｉｍとしている。例えばこのズームレンズを撮像装置に適用する際には、この結像面に撮像素子の撮像面が位置するように配置される。
【００２５】
図１のズームレンズは、各レンズ群とも物体側から順に、以下のように構成されている。第１レンズ群Ｇ１は、負レンズＬ１１と正レンズＬ１２の接合レンズからなる２枚構成であり、第２レンズ群Ｇ２は、負レンズＬ２１、負レンズＬ２２、少なくとも１面の非球面を有する正レンズＬ２３からなる３枚構成であり、第３レンズ群Ｇ３は、正レンズＬ３１、正レンズＬ３２および負レンズＬ３３の接合レンズからなる３枚構成であり、第４レンズ群Ｇ４は、正レンズＬ４１からなる１枚構成である。
【００２６】
第１レンズ群Ｇ１は２枚で構成されているため、特許文献３に記載のような第１レンズ群を３枚構成にしたものと比較して、第１レンズ群Ｇ１の厚み（光軸方向の長さ）を小さくすることができ、小型化を図ることができる。各レンズ群の厚みを短縮することで、沈胴時の小型化に貢献することができ、ひいては、ズームレンズを搭載する撮像装置の小型化に貢献することができる。また、最も物体側に配置される第１レンズ群Ｇ１は、他のレンズ群に比べてレンズ外径が大きいものとなるため、第１レンズ群Ｇ１のレンズ枚数を抑えることで、大幅な低コスト化を図ることもできる。
【００２７】
また、本実施形態のように、第１レンズ群Ｇ１が負レンズＬ１１と正レンズＬ１２を含むように構成することで、第１レンズ群単独における色収差の補正に有利となる。ズームレンズは各レンズ群単独で色消しを行うことが好ましいと考えられており、本実施形態の第１レンズ群Ｇ１はこの考えに沿った構成となっている。そして、負レンズＬ１１と正レンズＬ１２を接合レンズとすることで、負レンズＬ１１と正レンズＬ１２の空気間隔を０にすることができ、第１レンズ群Ｇ１の厚みの縮小に寄与できる。
【００２８】
なお、小型化のためには変倍時に第１レンズ群Ｇ１が移動するように構成することが好ましく、この場合には、第１レンズ群Ｇ１のレンズ径を小さくすることができるため、さらなる小型化を図ることができる。
【００２９】
第２レンズ群Ｇ２は２枚の負レンズと１枚の正レンズで構成されていることから、第２レンズ群Ｇ２に必要とされる負の屈折力を確保しながら諸収差の良好な補正が容易となる。
【００３０】
また、第２レンズ群Ｇ２においては、最も像側のレンズである正レンズＬ２３を非球面レンズとして、非球面を効果的に用いることにより、広角化の際の良好な補正が可能となり、少ないレンズ枚数で小型に構成しつつ、広角で高い光学性能を有するズームレンズを実現することができる。
【００３１】
図１に示す例のように、第２レンズ群Ｇ２が全て単レンズからなる場合には、接合レンズを含むように構成した場合に比べて、空気接触面が多くなり、広角化の際の収差補正に有利となる。
【００３２】
第３レンズ群Ｇ３は正レンズと負レンズの貼り合わせによる接合レンズを含む３枚構成とすることにより、色収差およびその他の諸収差を良好に補正することができる。
【００３３】
第４レンズ群Ｇ４は１枚構成とすることにより、小型に構成できる。また、軽量に構成できるため、第４レンズ群Ｇ４でフォーカシングを行う場合には、迅速なフォーカシングが容易となる。
【００３４】
本実施形態のズームレンズは、下記条件式（１）〜（３）を満たすように構成されている。
νｐ＜２３ （１）
νｎ−νｐ＞１７ （２）
Ｎｐ≧１．９ （３）
ただし、
νｐ：第２レンズ群Ｇ２の正レンズＬ２３のｄ線に対するアッベ数
νｎ：第２レンズ群Ｇ２に含まれる２つの負レンズＬ２１、Ｌ２２のｄ線に対するアッベ数の平均
Ｎｐ：第２レンズ群Ｇ２の正レンズＬ２３のｄ線に対する屈折率
【００３５】
さらに本実施形態のズームレンズは、下記条件式（４）、（５）を満たすことが好ましい。なお、好ましい態様としては、条件式（４）、（５）のいずれか一方を満たすものでもよく、あるいは両方を満たすものでもよい。
ｙ／ｆｗ＞０．７０ （４）
４．５０＜｜ｆ１／ｆ２｜＜５．２０ （５）
ただし、
ｙ：最大像高
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
ｆ１：第１レンズ群Ｇ１の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群Ｇ２の焦点距離
【００３６】
条件式（１）は、第２レンズ群Ｇ２に含まれる正レンズＬ２３のアッベ数の好適な範囲を規定するものである。条件式（１）を満たすように正レンズＬ２３の材料を選択することで、倍率色収差を良好に補正することができる。
【００３７】
条件式（２）は、第２レンズ群Ｇ２を構成する負レンズと正レンズのアッベ数に関するものである。条件式（２）を満たすように負レンズＬ２１、Ｌ２２、および正レンズＬ２３の材料を選択することで、倍率色収差を良好に補正することができる。
【００３８】
上述したように、ズームレンズは各レンズ群単独で色消しを行うことが好ましいため、色収差補正を考える上で、使用するレンズ材料の選択は重要である。特に、図１に示す例のように、第２レンズ群Ｇ２が接合レンズを用いず、全て単レンズからなる場合は、色収差補正を考慮したレンズ材料の選択はより重要となる。
【００３９】
条件式（３）は、第２レンズ群Ｇ２に含まれる正レンズＬ２３の屈折率の好適な範囲を規定するものである。条件式（３）を満たすように高屈折率の材料を選択することで、所望の屈折力を得るようにレンズ形状を決める際に、条件式（３）を満たさない場合に比べて、曲率半径を大きくすることができる。仮に曲率半径が小さい場合には、レンズの縁肉を確保するためにレンズの厚みを厚くする必要があり、そのために光軸方向の長さが長くなってしまうが、条件式（３）を満たすことで、正レンズＬ２３の厚みを薄くすることができ、小型化に貢献できる。
【００４０】
条件式（４）は、最大像高と広角端における全系の焦点距離の比を規定するものである。条件式（４）を満たすことにより、広角化を達成することができる。
【００４１】
条件式（５）は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の焦点距離の比に関するものであり、いわば第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の屈折力の大きさを規定するものである。条件式（５）の上限を上回ると、第２レンズ群Ｇ２の屈折力が強くなりすぎてコマ収差や非点収差の補正が困難となる。条件式（５）の下限を下回ると、第２レンズ群Ｇ２の屈折力が弱くなりすぎて、変倍時に第２レンズ群Ｇ２が移動する場合は、第２レンズ群Ｇ２の移動量が大きくなり、小型化が困難になる。
【００４２】
なお、本ズームレンズにおいて、最も物体側に配置される材料としては、具体的にはガラスを用いることが好ましく、あるいは透明なセラミックスを用いてもよい。
【００４３】
非球面形状が形成されるレンズの材料としては、ガラスを使用してもよいし、プラスチックを用いることも可能である。プラスチックを用いる場合には、軽量化および低コスト化を図ることが可能となる。
【００４４】
また、本ズームレンズには、保護用の多層膜コートが施されることが好ましい。さらに、保護用コート以外にも、使用時のゴースト光低減等のための反射防止コート膜を施すようにしてもよい。
【００４５】
図１に示す例では、レンズ系と結像面との間に光学部材ＰＰを配置した例を示したが、ローパスフィルタや特定の波長域をカットするような各種フィルタ等を配置する代わりに、各レンズの間にこれらの各種フィルタを配置してもよく、あるいは、いずれかのレンズのレンズ面に、各種フィルタと同様の作用を有するコートを施してもよい。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態のズームレンズによれば、要求される仕様等に応じて、上記した好ましい構成を適宜採用することで、少ないレンズ枚数で小型に構成し、広角化を達成しつつ、高い光学性能を保持することができる。
【実施例】
【００４７】
次に、本発明のズームレンズの数値実施例について説明する。実施例１〜５のズームレンズのレンズ断面図はそれぞれ図１〜図５に示したものである。
【００４８】
実施例１にかかるズームレンズのレンズデータを表１に、非球面データを表２に、変倍データを表３に示す。同様に、実施例２〜５にかかるズームレンズのレンズデータ、非球面データ、変倍データを表４〜表１５に示す。以下では、表中の記号の意味について、実施例１を例にとり説明するが、実施例２〜５のものについても基本的に同様である。
【００４９】
表１のレンズデータにおいて、Ｓｉは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ｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）の面番号を示し、Ｒｉはｉ番目の面の曲率半径を示し、Ｄｉはｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ上の面間隔を示している。なお、面間隔の最下欄は表中の最終面と結像面との面間隔を示している。また、表１のレンズデータにおいて、Ｎｄｊは最も物体側のレンズを１番目として像側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１、２、３、…）の光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄｊはｊ番目の光学要素のｄ線に対するアッベ数を示している。なお、レンズデータには、開口絞りＳｔおよび光学部材ＰＰも含めて示している。開口絞りＳｔに相当する面の曲率半径の欄には（開口絞り）と記載している。レンズデータの曲率半径は物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負としている。
【００５０】
表１のレンズデータにおいて、変倍時に間隔が変化する、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔、第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＳｔの間隔、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間隔、第４レンズ群Ｇ４と光学部材ＰＰの間隔に相当する面間隔の欄にはそれぞれ、Ｄ３（可変）、Ｄ９（可変）、Ｄ１５（可変）、Ｄ１７（可変）と記載している。
【００５１】
表１の欄外下方には、広角端および望遠端の各位置における焦点距離ｆ、ＦナンバーＦｎｏ．および全画角２ωの値を示す。
【００５２】
表１のレンズデータでは、非球面の面番号に＊印を付しており、非球面の曲率半径として近軸の曲率半径の数値を示している。表２の非球面データには、非球面の面番号Ｓｉと、これら非球面に関する非球面係数を示す。非球面係数は、以下の式（６）で表される非球面式における各係数ＫＡ、Ａｍ（ｍ＝３、４、５、…２０）の値である。
Ｚｄ＝Ｃ・ｈ２／｛１＋（１−ＫＡ・Ｃ２・ｈ２）１/２｝＋ΣＡｍ・ｈｍ … （６）
ただし、
Ｚｄ：非球面深さ（高さｈの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に
下ろした垂線の長さ）
ｈ：高さ（光軸からのレンズ面までの距離）
Ｃ：近軸曲率半径の逆数
ＫＡ、Ａｍ：非球面係数（ｍ＝３、４、５、…２０）
【００５３】
表３の変倍データには、広角端、中間、望遠端における全系の焦点距離ｆと、各面間隔Ｄ３、Ｄ９、Ｄ１５、Ｄ１７の値を示す。
【００５４】
表１のＲｉ、Ｄｉ、ｆの単位、表３のｆ、Ｄ３、Ｄ９、Ｄ１５、Ｄ１７の単位、（Ａ）式のＺｄ、ｈの単位としては、「ｍｍ」を用いることができる。しかし、光学系は比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、単位は「ｍｍ」に限定されることはなく、他の適当な単位を用いることもできる。表１の全画角２ωの単位は度である。
【００５５】
【表１】
【００５６】
【表２】
【００５７】
【表３】
【００５８】
実施例１のズームレンズにおいて、第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ１１と物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ１２の接合レンズからなる２枚構成であり、第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ２１と、両凹形状の負レンズＬ２２と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ２３とからなる３枚構成であり、第３レンズ群Ｇ３は、両凸形状の正レンズＬ３１と、両凸形状の正レンズＬ３２と両凹形状の負レンズＬ３３の接合レンズからなる３枚構成であり、第４レンズ群Ｇ４は両凸形状の正レンズＬ４１の１枚構成である。なお、ここで述べた形状は、非球面レンズについては、近軸領域におけるものである。実施例１における非球面は、負レンズＬ２１の両面、正レンズＬ２３の両面、正レンズＬ３１の両面に設けられている。非球面が設けられたレンズは各レンズ群の最も物体側あるいは最も像側のレンズであり、このように効果的に非球面を採用することにより、変倍に伴う収差補正を良好に行うことができる。
【００５９】
【表４】
【００６０】
【表５】
【００６１】
【表６】
【００６２】
実施例２のズームレンズの基本構成、および非球面を施した面は、上記した実施例１のものと同じである。
【００６３】
【表７】
【００６４】
【表８】
【００６５】
【表９】
【００６６】
実施例３のズームレンズは、負レンズＬ２１が近軸領域において平凹形状である点が実施例１のものと異なるが、その他の基本構成、および非球面を施した面は、上記した実施例１のものと同じである。
【００６７】
【表１０】
【００６８】
【表１１】
【００６９】
【表１２】
【００７０】
実施例４のズームレンズは、負レンズＬ２１が近軸領域において平凹形状であり、正レンズＬ２３が両凸形状である点が実施例１のものと異なるが、その他の基本構成、および非球面を施した面は、上記した実施例１のものと同じである。
【００７１】
【表１３】
【００７２】
【表１４】
【００７３】
【表１５】
【００７４】
実施例５のズームレンズの基本構成、および非球面を施した面は、上記した実施例１のものと同じである。
【００７５】
表１６に、実施例１〜５における条件式（１）〜（５）に対応する値を示す。表１６からわかるように、実施例１〜５は全て条件式（１）〜（５）を満足している。
【００７６】
【表１６】
【００７７】
図６（Ａ）〜図６（Ｄ）に実施例１のズームレンズの広角端における、球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）、倍率色収差の各収差図を示し、図６（Ｅ）〜図６（Ｈ）に実施例１のズームレンズの変倍の中間領域における、球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）、倍率色収差の各収差図を示し、図６（Ｉ）〜図６（Ｌ）に実施例１のズームレンズの望遠端における、球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）、倍率色収差の各収差図を示す。
【００７８】
各収差図には、ｄ線（波長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ｄ線、波長４６０．０ｎｍ、波長６１５．０ｎｍについての収差をそれぞれ実線、一点鎖線、二点鎖線で示す。非点収差図にはサジタル方向、タンジェンシャル方向の収差をそれぞれ実線と破線で示す。球面収差図のＦｎｏ．はＦナンバー、その他の収差図のωは半画角を意味する。
【００７９】
同様に、実施例２のズームレンズの広角端、中間、望遠端における各収差を図７（Ａ）〜図７（Ｌ）に示し、実施例３のズームレンズの広角端、中間、望遠端における各収差を図８（Ａ）〜図８（Ｌ）に示し、実施例４のズームレンズの広角端、中間、望遠端における各収差を図９（Ａ）〜図９（Ｌ）に示し、実施例５のズームレンズの広角端、中間、望遠端における各収差を図１０（Ａ）〜図１０（Ｌ）に示す。
【００８０】
以上のデータから、実施例１〜５のズームレンズは、約５倍の高倍率を有し、少ないレンズ枚数で小型に構成され、広角端での全画角が約８０度と広角化が達成され、広角端から望遠端にわたって各収差が良好に補正されて可視域において高い光学性能を有することがわかる。
【００８１】
次に、本発明の撮像装置の実施形態について説明する。図１１Ａ、図１１Ｂはそれぞれ、本発明の撮像装置の一実施形態であるデジタルカメラ１０の正面側斜視図、背面側斜視図である。
【００８２】
図１１Ａに示すように、デジタルカメラ１０は、カメラボディ１１の正面に、本発明の実施形態にかかるズームレンズ１２と、ファインダの対物窓１３ａと、被写体に閃光を発光するための閃光発光装置１４とが設けられている。また、カメラボディ１１の上面にはシャッタボタン１５が設けられ、カメラボディ１１の内部にはズームレンズ１２によって結像された被写体の像を撮像するＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子１６が設けられている。
【００８３】
また、図１１Ｂに示すように、カメラボディ１１の背面には、画像や各種設定画面を表示するＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）１７と、ファインダの観察窓１３ｂと、ズームレンズ１２の変倍を行うためのズームレバー１８と、各種設定を行うための操作ボタン１９とが設けられている。なお、本デジタルカメラ１０では、正面側のファインダの対物窓１３ａを経由して導かれる被写体光が、背面側のファインダの観察窓１３ｂで視認可能な構成になっている。
【００８４】
ズームレンズ１２は、その光軸方向がカメラボディ１１の厚み方向に一致するように配設されている。上述したように、本実施形態のズームレンズ１２はレンズ枚数を極力抑えて小型化を図っているため、カメラボディ１１本体にズームレンズ１２を沈胴収納したときの光学系の光軸方向の全長は短くなり、デジタルカメラ１０の厚みを薄く構成することができる。また、本実施形態のズームレンズ１２は広角で高い光学性能を有するものであるから、デジタルカメラ１０は広い画角での撮影が可能であり、良好な画像を得ることができる。
【００８５】
以上、実施形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数等の値は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得るものである。
【００８６】
また、本発明のズームレンズにおいては、変倍時に移動するレンズ群やその方向は必ずしも上記例に限定されるものではなく、開口絞りの位置やその移動の有無も上記例に限定されるものではなく、例えば開口絞りは変倍時に固定されていてもよく、あるいは、レンズ群とは個別に移動するものでもよい。
【００８７】
また、上記実施形態では、撮像装置としてデジタルカメラを例にとり説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ビデオカメラや監視カメラ等の他の撮像装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の実施例１にかかるズームレンズのレンズ構成を示す断面図
【図２】本発明の実施例２にかかるズームレンズのレンズ構成を示す断面図
【図３】本発明の実施例３にかかるズームレンズのレンズ構成を示す断面図
【図４】本発明の実施例４にかかるズームレンズのレンズ構成を示す断面図
【図５】本発明の実施例５にかかるズームレンズのレンズ構成を示す断面図
【図６】図６（Ａ）〜図６（Ｌ）は本発明の実施例１にかかるズームレンズの各収差図
【図７】図７（Ａ）〜図７（Ｌ）は本発明の実施例２にかかるズームレンズの各収差図
【図８】図８（Ａ）〜図８（Ｌ）は本発明の実施例３にかかるズームレンズの各収差図
【図９】図９（Ａ）〜図９（Ｌ）は本発明の実施例４にかかるズームレンズの各収差図
【図１０】図１０（Ａ）〜図１０（Ｌ）は本発明の実施例５にかかるズームレンズの各収差図
【図１１Ａ】本発明の実施形態にかかる撮像装置の正面側斜視図
【図１１Ｂ】本発明の実施形態にかかる撮像装置の背面側斜視図
【符号の説明】
【００８９】
１０ デジタルカメラ
１１ カメラボディ
１２ ズームレンズ
１３ａ 対物窓
１３ｂ 観察窓
１４ 閃光発光装置
１５ シャッタボタン
１６ 撮像素子
１７ ＬＣＤ
１８ ズームレバー
１９ 操作ボタン
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
Ｐｉｍ 結像位置
ＰＰ 光学部材
Ｓｔ 開口絞り
Ｚ 光軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ズームレンズおよび撮像装置に関し、より詳しくは、デジタルカメラやビデオカメラ等に使用されるのに好適なズームレンズおよび該ズームレンズを備えた撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータの一般家庭への普及に伴い、撮影した風景や人物像等の画像情報をパーソナルコンピュータに入力することができるデジタルカメラが広く普及している。そして最近では、デジタルカメラの高機能化が進み、それに従い高倍率のズームレンズを搭載したデジタルカメラへの需要が高まってきている。
【０００３】
従来、変倍比が５倍程度で、物体側から順に、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レンズ群からなり、各群の間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズとしては、下記特許文献１〜３に記載のものが知られている。また、変倍比が１０倍程度の高倍率で、４つのレンズ群からなるズームレンズとしては、下記特許文献４に記載のものが知られている。
【特許文献１】特開２００５−３３８７４０号公報
【特許文献２】特開２００７−１７１３７１号公報
【特許文献３】特開２００５−２６５９１４号公報
【特許文献４】特開２００５−２４８４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、近年では、高倍率であるとともに、小型かつ広角であるズームレンズへの要求も高まってきている。特許文献１、２に記載のものは、レンズ枚数も少なく、コンパクトな構成であるが、広角端での画角が６０度程度であり、広角という点では不十分である。特許文献３に記載のものは、広角端での画角が７５度程度と広角ではあるが、第１レンズ群を３枚のレンズで構成しているため、レンズ群の光軸方向の長さが大きくなり、小型化という点では不利である。特許文献４に記載のものは、広角端での画角が６０度程度であり、広角という点では不十分である。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、小型かつ広角に構成され、高い光学性能を保持するズームレンズおよび該ズームレンズを備えた撮像装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のズームレンズは、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、広角端から望遠端への変倍において、各レンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、第２レンズ群が、物体側から順に、負レンズ、負レンズ、少なくとも１面の非球面を有する正レンズからなり、下記条件式（１）〜（３）を満たすことを特徴とするものである。
νｐ＜２３ （１）
νｎ−νｐ＞１７ （２）
Ｎｐ≧１．９ （３）
ただし、
νｐ：第２レンズ群の正レンズのｄ線に対するアッベ数
νｎ：第２レンズ群に含まれる負レンズのｄ線に対するアッベ数の平均
Ｎｐ：第２レンズ群の正レンズのd線に対する屈折率
【０００７】
なお、本発明において、各「レンズ群」は、複数のレンズから構成されるものだけでなく、１枚のレンズのみで構成されるものも含むものとする。
【０００８】
本発明のズームレンズにおいては、下記条件式（４）を満たすことが好ましい。
ｙ／ｆｗ＞０．７０ （４）
ただし、
ｙ：最大像高
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
【０００９】
また、本発明のズームレンズにおいては、下記条件式（５）を満たすことが好ましい。
４．５０＜｜ｆ１／ｆ２｜＜５．２０ （５）
ただし、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
【００１０】
また、本発明のズームレンズにおいては、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が減少し、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が変化するように、第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群、第４レンズ群がそれぞれ光軸方向に移動するように構成してもよい。
【００１１】
また、本発明のズームレンズにおいては、第１レンズ群が、物体側から順に、負レンズ、正レンズの２枚からなるように構成してもよい。
【００１２】
また、本発明のズームレンズにおいては、第３レンズ群が、物体側から順に、正レンズ、正レンズおよび負レンズの接合レンズの３枚からなるように構成してもよい。
【００１３】
また、本発明のズームレンズにおいては、第４レンズ群が１枚の正レンズからなるように構成してもよい。
【００１４】
本発明の撮像装置は、上記記載の本発明のズームレンズを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のズームレンズによれば、物体側から順に、正、負、正、正の第１〜第４レンズ群を備えたズームレンズにおいて、第２レンズ群を２枚の負レンズと１枚の正レンズで構成し、該正レンズを非球面レンズとして非球面を効果的に用いることで、少ないレンズ枚数で諸収差を良好に補正しながら、小型に構成し、なおかつ広角化も達成することができる。また、本発明のズームレンズによれば、条件式（１）、（２）を満たすことで、倍率色収差を良好に補正して高い光学性能を得ることができ、条件式（３）を満たすことで、諸収差を良好に補正しながら光軸方向の小型化を図ることができる。よって、本発明によれば、小型かつ広角に構成され、高い光学性能を保持するズームレンズおよび該ズームレンズを備えた撮像装置を提供することができる。
【００１６】
さらに、本発明において、条件式（４）を満たす場合には、所定の広角化を達成することができる。またさらに、本発明において、条件式（５）を満たす場合には、コマ収差や非点収差を良好に補正して高い光学性能を実現しつつ、小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施の形態にかかるズームレンズの構成を示す断面図であり、後述の実施例１のズームレンズに対応している。また、図２〜図５はそれぞれ、後述の実施例２〜実施例５のズームレンズの構成を示す断面図である。図１〜図５に示すズームレンズの基本的な構成は同様であり、図示方法も同様であるため、以下では主に図１に示すズームレンズを例にとり説明する。
【００１９】
ここでは、図１の左側を物体側、右側を像側としている。そして、図１では、上段に広角端における無限遠合焦時のレンズ配置を示し、下段に望遠端における無限遠合焦時のレンズ配置を示し、変倍時の各レンズ群の概略的な移動軌跡を上段と下段の間に実線の曲線で示している。
【００２０】
本発明のズームレンズは、光軸Ｚ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、広角端から望遠端への変倍において、各レンズ群の間隔が変化するように構成されている。すなわち、本ズームレンズは、広角端から望遠端への変倍において、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間隔が変化する。
【００２１】
例えば図１に示す例のズームレンズでは、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔が減少し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間隔が変化するように、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４の４つの群がそれぞれ光軸方向に移動する。
【００２２】
図１に示す例のズームレンズでは、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間に開口絞りＳｔが配置されており、この開口絞りＳｔは変倍時には第３レンズ群Ｇ３と一体的に移動するように構成されている。なお、図１に示す開口絞りＳｔは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸Ｚ上の位置を示すものである。
【００２３】
ズームレンズを撮像装置に適用する際には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、最も像側のレンズと結像面（撮像面）の間にカバーガラスや、赤外線カットフィルタ、ローパスフィルタなどの各種フィルタ等を配置することが好ましく、図１には、第４レンズ群Ｇ４の像側に、これらを想定した平行平板状の光学部材ＰＰが配置された例を示している。
【００２４】
なお、図１に示す例では、光学部材ＰＰの像側の面が結像面であり、結像面と光軸Ｚとの交点を結像位置Ｐｉｍとしている。例えばこのズームレンズを撮像装置に適用する際には、この結像面に撮像素子の撮像面が位置するように配置される。
【００２５】
図１のズームレンズは、各レンズ群とも物体側から順に、以下のように構成されている。第１レンズ群Ｇ１は、負レンズＬ１１と正レンズＬ１２の接合レンズからなる２枚構成であり、第２レンズ群Ｇ２は、負レンズＬ２１、負レンズＬ２２、少なくとも１面の非球面を有する正レンズＬ２３からなる３枚構成であり、第３レンズ群Ｇ３は、正レンズＬ３１、正レンズＬ３２および負レンズＬ３３の接合レンズからなる３枚構成であり、第４レンズ群Ｇ４は、正レンズＬ４１からなる１枚構成である。
【００２６】
第１レンズ群Ｇ１は２枚で構成されているため、特許文献３に記載のような第１レンズ群を３枚構成にしたものと比較して、第１レンズ群Ｇ１の厚み（光軸方向の長さ）を小さくすることができ、小型化を図ることができる。各レンズ群の厚みを短縮することで、沈胴時の小型化に貢献することができ、ひいては、ズームレンズを搭載する撮像装置の小型化に貢献することができる。また、最も物体側に配置される第１レンズ群Ｇ１は、他のレンズ群に比べてレンズ外径が大きいものとなるため、第１レンズ群Ｇ１のレンズ枚数を抑えることで、大幅な低コスト化を図ることもできる。
【００２７】
また、本実施形態のように、第１レンズ群Ｇ１が負レンズＬ１１と正レンズＬ１２を含むように構成することで、第１レンズ群単独における色収差の補正に有利となる。ズームレンズは各レンズ群単独で色消しを行うことが好ましいと考えられており、本実施形態の第１レンズ群Ｇ１はこの考えに沿った構成となっている。そして、負レンズＬ１１と正レンズＬ１２を接合レンズとすることで、負レンズＬ１１と正レンズＬ１２の空気間隔を０にすることができ、第１レンズ群Ｇ１の厚みの縮小に寄与できる。
【００２８】
なお、小型化のためには変倍時に第１レンズ群Ｇ１が移動するように構成することが好ましく、この場合には、第１レンズ群Ｇ１のレンズ径を小さくすることができるため、さらなる小型化を図ることができる。
【００２９】
第２レンズ群Ｇ２は２枚の負レンズと１枚の正レンズで構成されていることから、第２レンズ群Ｇ２に必要とされる負の屈折力を確保しながら諸収差の良好な補正が容易となる。
【００３０】
また、第２レンズ群Ｇ２においては、最も像側のレンズである正レンズＬ２３を非球面レンズとして、非球面を効果的に用いることにより、広角化の際の良好な補正が可能となり、少ないレンズ枚数で小型に構成しつつ、広角で高い光学性能を有するズームレンズを実現することができる。
【００３１】
図１に示す例のように、第２レンズ群Ｇ２が全て単レンズからなる場合には、接合レンズを含むように構成した場合に比べて、空気接触面が多くなり、広角化の際の収差補正に有利となる。
【００３２】
第３レンズ群Ｇ３は正レンズと負レンズの貼り合わせによる接合レンズを含む３枚構成とすることにより、色収差およびその他の諸収差を良好に補正することができる。
【００３３】
第４レンズ群Ｇ４は１枚構成とすることにより、小型に構成できる。また、軽量に構成できるため、第４レンズ群Ｇ４でフォーカシングを行う場合には、迅速なフォーカシングが容易となる。
【００３４】
本実施形態のズームレンズは、下記条件式（１）〜（３）を満たすように構成されている。
νｐ＜２３ （１）
νｎ−νｐ＞１７ （２）
Ｎｐ≧１．９ （３）
ただし、
νｐ：第２レンズ群Ｇ２の正レンズＬ２３のｄ線に対するアッベ数
νｎ：第２レンズ群Ｇ２に含まれる２つの負レンズＬ２１、Ｌ２２のｄ線に対するアッベ数の平均
Ｎｐ：第２レンズ群Ｇ２の正レンズＬ２３のｄ線に対する屈折率
【００３５】
さらに本実施形態のズームレンズは、下記条件式（４）、（５）を満たすことが好ましい。なお、好ましい態様としては、条件式（４）、（５）のいずれか一方を満たすものでもよく、あるいは両方を満たすものでもよい。
ｙ／ｆｗ＞０．７０ （４）
４．５０＜｜ｆ１／ｆ２｜＜５．２０ （５）
ただし、
ｙ：最大像高
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
ｆ１：第１レンズ群Ｇ１の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群Ｇ２の焦点距離
【００３６】
条件式（１）は、第２レンズ群Ｇ２に含まれる正レンズＬ２３のアッベ数の好適な範囲を規定するものである。条件式（１）を満たすように正レンズＬ２３の材料を選択することで、倍率色収差を良好に補正することができる。
【００３７】
条件式（２）は、第２レンズ群Ｇ２を構成する負レンズと正レンズのアッベ数に関するものである。条件式（２）を満たすように負レンズＬ２１、Ｌ２２、および正レンズＬ２３の材料を選択することで、倍率色収差を良好に補正することができる。
【００３８】
上述したように、ズームレンズは各レンズ群単独で色消しを行うことが好ましいため、色収差補正を考える上で、使用するレンズ材料の選択は重要である。特に、図１に示す例のように、第２レンズ群Ｇ２が接合レンズを用いず、全て単レンズからなる場合は、色収差補正を考慮したレンズ材料の選択はより重要となる。
【００３９】
条件式（３）は、第２レンズ群Ｇ２に含まれる正レンズＬ２３の屈折率の好適な範囲を規定するものである。条件式（３）を満たすように高屈折率の材料を選択することで、所望の屈折力を得るようにレンズ形状を決める際に、条件式（３）を満たさない場合に比べて、曲率半径を大きくすることができる。仮に曲率半径が小さい場合には、レンズの縁肉を確保するためにレンズの厚みを厚くする必要があり、そのために光軸方向の長さが長くなってしまうが、条件式（３）を満たすことで、正レンズＬ２３の厚みを薄くすることができ、小型化に貢献できる。
【００４０】
条件式（４）は、最大像高と広角端における全系の焦点距離の比を規定するものである。条件式（４）を満たすことにより、広角化を達成することができる。
【００４１】
条件式（５）は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の焦点距離の比に関するものであり、いわば第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の屈折力の大きさを規定するものである。条件式（５）の上限を上回ると、第２レンズ群Ｇ２の屈折力が強くなりすぎてコマ収差や非点収差の補正が困難となる。条件式（５）の下限を下回ると、第２レンズ群Ｇ２の屈折力が弱くなりすぎて、変倍時に第２レンズ群Ｇ２が移動する場合は、第２レンズ群Ｇ２の移動量が大きくなり、小型化が困難になる。
【００４２】
なお、本ズームレンズにおいて、最も物体側に配置される材料としては、具体的にはガラスを用いることが好ましく、あるいは透明なセラミックスを用いてもよい。
【００４３】
非球面形状が形成されるレンズの材料としては、ガラスを使用してもよいし、プラスチックを用いることも可能である。プラスチックを用いる場合には、軽量化および低コスト化を図ることが可能となる。
【００４４】
また、本ズームレンズには、保護用の多層膜コートが施されることが好ましい。さらに、保護用コート以外にも、使用時のゴースト光低減等のための反射防止コート膜を施すようにしてもよい。
【００４５】
図１に示す例では、レンズ系と結像面との間に光学部材ＰＰを配置した例を示したが、ローパスフィルタや特定の波長域をカットするような各種フィルタ等を配置する代わりに、各レンズの間にこれらの各種フィルタを配置してもよく、あるいは、いずれかのレンズのレンズ面に、各種フィルタと同様の作用を有するコートを施してもよい。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態のズームレンズによれば、要求される仕様等に応じて、上記した好ましい構成を適宜採用することで、少ないレンズ枚数で小型に構成し、広角化を達成しつつ、高い光学性能を保持することができる。
【実施例】
【００４７】
次に、本発明のズームレンズの数値実施例について説明する。実施例１〜５のズームレンズのレンズ断面図はそれぞれ図１〜図５に示したものである。
【００４８】
実施例１にかかるズームレンズのレンズデータを表１に、非球面データを表２に、変倍データを表３に示す。同様に、実施例２〜５にかかるズームレンズのレンズデータ、非球面データ、変倍データを表４〜表１５に示す。以下では、表中の記号の意味について、実施例１を例にとり説明するが、実施例２〜５のものについても基本的に同様である。
【００４９】
表１のレンズデータにおいて、Ｓｉは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ｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）の面番号を示し、Ｒｉはｉ番目の面の曲率半径を示し、Ｄｉはｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ上の面間隔を示している。なお、面間隔の最下欄は表中の最終面と結像面との面間隔を示している。また、表１のレンズデータにおいて、Ｎｄｊは最も物体側のレンズを１番目として像側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１、２、３、…）の光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄｊはｊ番目の光学要素のｄ線に対するアッベ数を示している。なお、レンズデータには、開口絞りＳｔおよび光学部材ＰＰも含めて示している。開口絞りＳｔに相当する面の曲率半径の欄には（開口絞り）と記載している。レンズデータの曲率半径は物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負としている。
【００５０】
表１のレンズデータにおいて、変倍時に間隔が変化する、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔、第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＳｔの間隔、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間隔、第４レンズ群Ｇ４と光学部材ＰＰの間隔に相当する面間隔の欄にはそれぞれ、Ｄ３（可変）、Ｄ９（可変）、Ｄ１５（可変）、Ｄ１７（可変）と記載している。
【００５１】
表１の欄外下方には、広角端および望遠端の各位置における焦点距離ｆ、ＦナンバーＦｎｏ．および全画角２ωの値を示す。
【００５２】
表１のレンズデータでは、非球面の面番号に＊印を付しており、非球面の曲率半径として近軸の曲率半径の数値を示している。表２の非球面データには、非球面の面番号Ｓｉと、これら非球面に関する非球面係数を示す。非球面係数は、以下の式（６）で表される非球面式における各係数ＫＡ、Ａｍ（ｍ＝３、４、５、…２０）の値である。
Ｚｄ＝Ｃ・ｈ２／｛１＋（１−ＫＡ・Ｃ２・ｈ２）１/２｝＋ΣＡｍ・ｈｍ … （６）
ただし、
Ｚｄ：非球面深さ（高さｈの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に
下ろした垂線の長さ）
ｈ：高さ（光軸からのレンズ面までの距離）
Ｃ：近軸曲率半径の逆数
ＫＡ、Ａｍ：非球面係数（ｍ＝３、４、５、…２０）
【００５３】
表３の変倍データには、広角端、中間、望遠端における全系の焦点距離ｆと、各面間隔Ｄ３、Ｄ９、Ｄ１５、Ｄ１７の値を示す。
【００５４】
表１のＲｉ、Ｄｉ、ｆの単位、表３のｆ、Ｄ３、Ｄ９、Ｄ１５、Ｄ１７の単位、（Ａ）式のＺｄ、ｈの単位としては、「ｍｍ」を用いることができる。しかし、光学系は比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、単位は「ｍｍ」に限定されることはなく、他の適当な単位を用いることもできる。表１の全画角２ωの単位は度である。
【００５５】
【表１】
【００５６】
【表２】
【００５７】
【表３】
【００５８】
実施例１のズームレンズにおいて、第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ１１と物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ１２の接合レンズからなる２枚構成であり、第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ２１と、両凹形状の負レンズＬ２２と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ２３とからなる３枚構成であり、第３レンズ群Ｇ３は、両凸形状の正レンズＬ３１と、両凸形状の正レンズＬ３２と両凹形状の負レンズＬ３３の接合レンズからなる３枚構成であり、第４レンズ群Ｇ４は両凸形状の正レンズＬ４１の１枚構成である。なお、ここで述べた形状は、非球面レンズについては、近軸領域におけるものである。実施例１における非球面は、負レンズＬ２１の両面、正レンズＬ２３の両面、正レンズＬ３１の両面に設けられている。非球面が設けられたレンズは各レンズ群の最も物体側あるいは最も像側のレンズであり、このように効果的に非球面を採用することにより、変倍に伴う収差補正を良好に行うことができる。
【００５９】
【表４】
【００６０】
【表５】
【００６１】
【表６】
【００６２】
実施例２のズームレンズの基本構成、および非球面を施した面は、上記した実施例１のものと同じである。
【００６３】
【表７】
【００６４】
【表８】
【００６５】
【表９】
【００６６】
実施例３のズームレンズは、負レンズＬ２１が近軸領域において平凹形状である点が実施例１のものと異なるが、その他の基本構成、および非球面を施した面は、上記した実施例１のものと同じである。
【００６７】
【表１０】
【００６８】
【表１１】
【００６９】
【表１２】
【００７０】
実施例４のズームレンズは、負レンズＬ２１が近軸領域において平凹形状であり、正レンズＬ２３が両凸形状である点が実施例１のものと異なるが、その他の基本構成、および非球面を施した面は、上記した実施例１のものと同じである。
【００７１】
【表１３】
【００７２】
【表１４】
【００７３】
【表１５】
【００７４】
実施例５のズームレンズの基本構成、および非球面を施した面は、上記した実施例１のものと同じである。
【００７５】
表１６に、実施例１〜５における条件式（１）〜（５）に対応する値を示す。表１６からわかるように、実施例１〜５は全て条件式（１）〜（５）を満足している。
【００７６】
【表１６】
【００７７】
図６（Ａ）〜図６（Ｄ）に実施例１のズームレンズの広角端における、球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）、倍率色収差の各収差図を示し、図６（Ｅ）〜図６（Ｈ）に実施例１のズームレンズの変倍の中間領域における、球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）、倍率色収差の各収差図を示し、図６（Ｉ）〜図６（Ｌ）に実施例１のズームレンズの望遠端における、球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）、倍率色収差の各収差図を示す。
【００７８】
各収差図には、ｄ線（波長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ｄ線、波長４６０．０ｎｍ、波長６１５．０ｎｍについての収差をそれぞれ実線、一点鎖線、二点鎖線で示す。非点収差図にはサジタル方向、タンジェンシャル方向の収差をそれぞれ実線と破線で示す。球面収差図のＦｎｏ．はＦナンバー、その他の収差図のωは半画角を意味する。
【００７９】
同様に、実施例２のズームレンズの広角端、中間、望遠端における各収差を図７（Ａ）〜図７（Ｌ）に示し、実施例３のズームレンズの広角端、中間、望遠端における各収差を図８（Ａ）〜図８（Ｌ）に示し、実施例４のズームレンズの広角端、中間、望遠端における各収差を図９（Ａ）〜図９（Ｌ）に示し、実施例５のズームレンズの広角端、中間、望遠端における各収差を図１０（Ａ）〜図１０（Ｌ）に示す。
【００８０】
以上のデータから、実施例１〜５のズームレンズは、約５倍の高倍率を有し、少ないレンズ枚数で小型に構成され、広角端での全画角が約８０度と広角化が達成され、広角端から望遠端にわたって各収差が良好に補正されて可視域において高い光学性能を有することがわかる。
【００８１】
次に、本発明の撮像装置の実施形態について説明する。図１１Ａ、図１１Ｂはそれぞれ、本発明の撮像装置の一実施形態であるデジタルカメラ１０の正面側斜視図、背面側斜視図である。
【００８２】
図１１Ａに示すように、デジタルカメラ１０は、カメラボディ１１の正面に、本発明の実施形態にかかるズームレンズ１２と、ファインダの対物窓１３ａと、被写体に閃光を発光するための閃光発光装置１４とが設けられている。また、カメラボディ１１の上面にはシャッタボタン１５が設けられ、カメラボディ１１の内部にはズームレンズ１２によって結像された被写体の像を撮像するＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子１６が設けられている。
【００８３】
また、図１１Ｂに示すように、カメラボディ１１の背面には、画像や各種設定画面を表示するＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）１７と、ファインダの観察窓１３ｂと、ズームレンズ１２の変倍を行うためのズームレバー１８と、各種設定を行うための操作ボタン１９とが設けられている。なお、本デジタルカメラ１０では、正面側のファインダの対物窓１３ａを経由して導かれる被写体光が、背面側のファインダの観察窓１３ｂで視認可能な構成になっている。
【００８４】
ズームレンズ１２は、その光軸方向がカメラボディ１１の厚み方向に一致するように配設されている。上述したように、本実施形態のズームレンズ１２はレンズ枚数を極力抑えて小型化を図っているため、カメラボディ１１本体にズームレンズ１２を沈胴収納したときの光学系の光軸方向の全長は短くなり、デジタルカメラ１０の厚みを薄く構成することができる。また、本実施形態のズームレンズ１２は広角で高い光学性能を有するものであるから、デジタルカメラ１０は広い画角での撮影が可能であり、良好な画像を得ることができる。
【００８５】
以上、実施形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数等の値は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得るものである。
【００８６】
また、本発明のズームレンズにおいては、変倍時に移動するレンズ群やその方向は必ずしも上記例に限定されるものではなく、開口絞りの位置やその移動の有無も上記例に限定されるものではなく、例えば開口絞りは変倍時に固定されていてもよく、あるいは、レンズ群とは個別に移動するものでもよい。
【００８７】
また、上記実施形態では、撮像装置としてデジタルカメラを例にとり説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ビデオカメラや監視カメラ等の他の撮像装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の実施例１にかかるズームレンズのレンズ構成を示す断面図
【図２】本発明の実施例２にかかるズームレンズのレンズ構成を示す断面図
【図３】本発明の実施例３にかかるズームレンズのレンズ構成を示す断面図
【図４】本発明の実施例４にかかるズームレンズのレンズ構成を示す断面図
【図５】本発明の実施例５にかかるズームレンズのレンズ構成を示す断面図
【図６】図６（Ａ）〜図６（Ｌ）は本発明の実施例１にかかるズームレンズの各収差図
【図７】図７（Ａ）〜図７（Ｌ）は本発明の実施例２にかかるズームレンズの各収差図
【図８】図８（Ａ）〜図８（Ｌ）は本発明の実施例３にかかるズームレンズの各収差図
【図９】図９（Ａ）〜図９（Ｌ）は本発明の実施例４にかかるズームレンズの各収差図
【図１０】図１０（Ａ）〜図１０（Ｌ）は本発明の実施例５にかかるズームレンズの各収差図
【図１１Ａ】本発明の実施形態にかかる撮像装置の正面側斜視図
【図１１Ｂ】本発明の実施形態にかかる撮像装置の背面側斜視図
【符号の説明】
【００８９】
１０ デジタルカメラ
１１ カメラボディ
１２ ズームレンズ
１３ａ 対物窓
１３ｂ 観察窓
１４ 閃光発光装置
１５ シャッタボタン
１６ 撮像素子
１７ ＬＣＤ
１８ ズームレバー
１９ 操作ボタン
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
Ｐｉｍ 結像位置
ＰＰ 光学部材
Ｓｔ 開口絞り
Ｚ 光軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、広角端から望遠端への変倍において、前記各レンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、
前記第２レンズ群が、物体側から順に、負レンズ、負レンズ、少なくとも１面の非球面を有する正レンズからなり、下記条件式（１）〜（３）を満たすことを特徴とするズームレンズ。
νｐ＜２３ （１）
νｎ−νｐ＞１７ （２）
Ｎｐ≧１．９ （３）
ただし、
νｐ：前記第２レンズ群の前記正レンズのｄ線に対するアッベ数
νｎ：前記第２レンズ群に含まれる前記負レンズのｄ線に対するアッベ数の平均
Ｎｐ：前記第２レンズ群の前記正レンズのｄ線に対する屈折率
【請求項２】
下記条件式（４）を満たすことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
ｙ／ｆｗ＞０．７０ （４）
ただし、
ｙ：最大像高
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
【請求項３】
下記条件式（５）を満たす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。
４．５０＜｜ｆ１／ｆ２｜＜５．２０ （５）
ただし、
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
【請求項４】
広角端から望遠端への変倍時に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の間隔が変化するように、前記第１レンズ群、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群、前記第４レンズ群がそれぞれ光軸方向に移動することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項５】
前記第１レンズ群が、物体側から順に、負レンズ、正レンズの２枚からなることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項６】
前記第３レンズ群が、物体側から順に、正レンズ、正レンズおよび負レンズの接合レンズの３枚からなることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項７】
前記第４レンズ群が１枚の正レンズからなることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載のズームレンズを備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項１】
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、広角端から望遠端への変倍において、前記各レンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、
前記第２レンズ群が、物体側から順に、負レンズ、負レンズ、少なくとも１面の非球面を有する正レンズからなり、下記条件式（１）〜（３）を満たすことを特徴とするズームレンズ。
νｐ＜２３ （１）
νｎ−νｐ＞１７ （２）
Ｎｐ≧１．９ （３）
ただし、
νｐ：前記第２レンズ群の前記正レンズのｄ線に対するアッベ数
νｎ：前記第２レンズ群に含まれる前記負レンズのｄ線に対するアッベ数の平均
Ｎｐ：前記第２レンズ群の前記正レンズのｄ線に対する屈折率
【請求項２】
下記条件式（４）を満たすことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
ｙ／ｆｗ＞０．７０ （４）
ただし、
ｙ：最大像高
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
【請求項３】
下記条件式（５）を満たす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。
４．５０＜｜ｆ１／ｆ２｜＜５．２０ （５）
ただし、
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
【請求項４】
広角端から望遠端への変倍時に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の間隔が変化するように、前記第１レンズ群、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群、前記第４レンズ群がそれぞれ光軸方向に移動することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項５】
前記第１レンズ群が、物体側から順に、負レンズ、正レンズの２枚からなることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項６】
前記第３レンズ群が、物体側から順に、正レンズ、正レンズおよび負レンズの接合レンズの３枚からなることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項７】
前記第４レンズ群が１枚の正レンズからなることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載のズームレンズを備えたことを特徴とする撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【公開番号】特開２０１０−９６８８６（Ｐ２０１０−９６８８６Ａ）
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６６１１０（Ｐ２００８−２６６１１０）
【出願日】平成２０年１０月１５日（２００８．１０．１５）
【出願人】（０００００５４３０）フジノン株式会社 (2,231)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１５日（２００８．１０．１５）
【出願人】（０００００５４３０）フジノン株式会社 (2,231)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]