JP4955414B2

JP4955414B2 - ズームレンズおよび撮像装置

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Publication number: JP4955414B2
Application number: JP2007038374A
Authority: JP
Inventors: 広道厚海
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2007-02-19
Filing date: 2007-02-19
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2027-02-19
Also published as: JP2008203453A

Description

この発明はズームレンズおよび撮像装置に関する。この発明の撮像装置は「固体撮像素子等を撮像素子とするビデオカメラや電子スチルカメラ等」として実施できる。

近年、デジタルカメラに代表される「撮像素子を用いる撮像装置」は広く普及し、更なる高性能化・小型化が求められ、撮影レンズとして用いられるズームレンズにも高性能化と小型化の両立が求められている。

ズームレンズは、小型化の面では、まず使用時のレンズ全長（最も物体側のレンズ面から像面までの距離）を短縮することが必要であり、また各レンズ群の厚みを短縮してレンズ収納時の全長を抑えることも小型化を実現するのに重要である。

ズームレンズの高性能化は、ハイエンドのデジタルカメラへの適用を考えると、少なくとも５００万〜１０００万画素の撮像素子に対応した解像力を全ズーム域にわたって有することが必要である。

さらに、撮影レンズの広画角化を望むユーザも多く、ズームレンズの広角端の半画角は３８度以上であることが望ましい。半画角：３８度は、３５ｍｍ銀塩カメラ（いわゆるライカ版）換算の焦点距離で２８ｍｍに相当する。
デジタルカメラ用のズームレンズには多くの種類が考えられるが、レンズ群数が５以上のものはレンズ群の総厚の短小化が難しく小型化には適さない。
高変倍化や大口径化に適したタイプとして良く知られているものに、物体側より順に、正の焦点距離を持つ第１レンズ群、負の焦点距離を持つ第２レンズ群、正の焦点距離を持つ第３レンズ群、正の焦点距離を持つ第４レンズ群を配したものが広く知られている（例えば、特許文献１、２）。
特許公報１、２に記載されたズームレンズは、具体的な実施例によれば、変倍比は８倍以上（特許文献１）、１１倍以上（特許文献２）と大きいが、広角端での半画角は２５度程度（特許文献１）、３１度程度（特許文献２）に留まっており、ビデオカメラには適するが、半画角：３８度以上を要望されるデジタルカメラには対して広角性が不十分である。

また、これら特許文献１、２に記載された具体的な実施例では「広角端における歪曲収差」が８％程度と大きく、この点からも、高性能のデジタルカメラ仕様のズームレンズとしては不十分である。

特許第２８５９７３４号公報特許第３００８３８０号公報

この発明は上述した事情に鑑み、小型・高性能のデジタルカメラ用のズームレンズに特に適し、広角端の半画角：３８度以上、３倍以上で５倍に近い変倍比、５００万〜１０００万画素程度の撮像素子に対応した解像力を実現可能なズームレンズの実現、さらには、このようなズームレンズを用いる撮像装置の実現を課題とする。

この発明のズームレンズは「物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群を配し、第２レンズ群と第３レンズ群との間に開口絞りを有してなり、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が大きくなり、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が小さくなり、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が大きくなり、且つ、第１レンズ群が、望遠端において広角端におけるよりも物体側に位置するように、少なくとも第１〜第３レンズ群が移動するズームレンズ」であり、以下の点を特徴とする（請求項１）。

即ち、第１レンズ群は２枚構成であり、第２レンズ群は「接合レンズを含む３枚構成」である。即ち、第２レンズ群は、物体側に「凸面を物体側に向けた負メニスカスレンズ」を配し、その像側に「接合レンズ」を配した３枚構成である。

さらに、以下の各量：
fw：広角端における全系の焦点距離
ft：望遠端における全系の焦点距離
Lmax：全焦点域において「最も物体側の面から像面までの距離」で最大となる距離
D1：光軸上における第1群の厚さ
D2：光軸上における第2群の厚さ
Y'max：最大像高
Tr：望遠端における望遠比
が、条件：
(1) ft/fw＞3
(2) 2.2＜(D1+D2)/Y'max＜2.8
(3) 1.6＜Tr＜2.2
(4) 2＜(Lmax×fw)/(Y'max×ft)＜2.8
を満足する。

請求項１記載のズームレンズは、さらに、以下の各量：
L3max：全焦点域において第３レンズ群の最も物体側の面から像面までの距離で最大となる距離
：Y'max：最大像高
が、条件：
(5) 3＜L3max/Y'max＜6
を満足することが好ましい（請求項２）。

請求項１または２記載のズームレンズは、さらに、以下の各量：
T23min：全焦点域において第２レンズ群の最も像側の面から第３レンズ群の最も物体側の面までの距離で最小となる距離
Y'max：最大像高
が、条件：
(6) 0.2＜T23min/Y'max＜0.6
を満足することが好ましい（請求項３）。

また、請求項１〜３の任意の１に記載のズームレンズは、沈胴によるレンズ収納時に、第３レンズ群及び／または第４レンズ群がレンズ光軸から退避することが好ましい（請求項４）。

この発明の撮像装置は、請求項１〜４の任意の１に記載のズームレンズを有する撮像装置である（請求項５）。

説明を補足すると、この発明のズームレンズのように「正・負・正・正の４つのレンズ群で構成されるズームレンズ」は一般に、第２レンズ群が主要な変倍作用を負担する所謂「バリエータ」として構成される。

しかし、この発明のズームレンズにおいては、第２レンズ群のみならず「第３レンズ群にも変倍作用を分担」させることにより、第２レンズ群の変倍作用の負担を軽くして「広角化・高変倍化に伴って困難になる収差補正」に対する補正の自由度を確保している。

また、広角端から望遠端への変倍に際し、第１レンズ群は「望遠端において広角端におけるよりも物体側に位置する」ように移動するので、変倍に際して、第１レンズ群は全体としては「物体側へ移動」する。
このようにして、広角端において第１レンズ群を通過する光線高さを低くして「広角化に伴う第１レンズ群の大型化を抑制」するとともに、望遠端においては「第１レンズ群と第２レンズ群の間隔をある程度確保」することにより「長焦点側のＦナンバが大きくならない」ようにしている。
広角端から望遠端への変倍に際しての第１レンズ群の「移動」は、単調に物体側へ移動する移動でもよいが、これに限らず、第２レンズ群との間隔が単調に増大することを条件として「一旦、像側に移動した後、移動の向きを物体側に反転し、像側に凸のＵターン状の軌跡を描く」ように移動するようにしてもよい。第２レンズ群は単調に像側へ移動し、第３レンズ群は物体側へ単調に移動する。このようなレンズ群の移動により、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レンズ群の間隔が増大する。

このように望遠端への変倍の際に、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が大きくなり、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔は小さくなって、第２レンズ群・第３レンズ群の倍率はどちらも増加し、変倍作用を互いに分担する。
第４レンズ群は広角端から望遠端への変倍に際して「まず物体側に移動した後、移動の向きを像側に反転して、物体側に凸のＵターン状の軌跡を描く」ように移動するようにすることもできるし、「まず像側に移動した後、移動の向きを物体側に反転して、像側に凸のＵターン状の軌跡を描く」ように移動することもできる。これら何れの場合も、広角端から望遠端への変倍の際に、第３レンズ群との間隔が単調に増大することが前提である。第４レンズ群はまた、「変倍に際して固定」としてもよい。

条件(1)は、変倍比を規制する条件である。即ち、この発明のズームレンズは３以上の変倍比を有する。
条件(2)は、「光軸上における第１レンズ群の厚さと第２レンズ群の厚さの和」の最大像高に対する比を規制する条件である。上限値：２．８を超えるとズームレンズ収納時のサイズが大きくなって撮像装置のコンパクト化が難しくなるか、あるいは最大像高が小さくなり、撮像素子の受光面が小さくなり、５００万〜１０００万画素程度の撮像素子に対応した解像力を実現するのが難しくなる。
また、下限値：２．２より小さくなると、第１、第２レンズ群のパワーが小さくなって、各収差を十分に補正し切れない。

条件(3)は、望遠端における望遠比の範囲を表している。即ち、この発明のズームレンズは、望遠端における望遠比が１．６から２．２の範囲にある。

条件(4)は、「最も物体側の面から像面までの距離」が全焦点域において最大となるときの最大距離：Lmaxと、変倍比：ft/fwと、最大像高：Y'maxとの関係を規制する。
上限値：２．８を超えるとズームレンズの「沈胴によるレンズ収納時のサイズ」が大きくなり撮像装置のコンパクト化が困難になる。下限値：２より小さくなると各収差を十分に補正し切れない。
条件(2)、(4)を満足することにより、レンズ収納時のコンパクト性と良好な収差補正が可能になる。

条件(5)は、「第３レンズ群の最も物体側の面から像面までの距離」が全焦点域において最大となるときの最大距離：L3maxと最大像高：Y'maxの比を規制するものであり、上限値：６を超えると広角端から望遠端への変倍に伴う第３レンズ群の物体側への変位が大きくなるので「第３レンズ群を繰り出すためのリードスクリュ」が長くなって、レンズ収納時のサイズが大きくなり、撮像装置のコンパクト化が難しくなる。

また、下限値：３より小さくなると第３レンズ群の変位量が小さくなるため「第３レンズ群に十分な変倍機能を負担させる」ことが困難となり、「各レンズ群の収差補正の働き」をバランス良く配分することが困難になり、各収差の精度良い補正が困難である。
条件(2)、(4)とともに条件(5)を満足することにより、レンズ収納時のさらなるコンパクト性とさらに良好な収差補正が可能になる。
条件(6)は、「第２レンズ群の最も像側の面から第３レンズ群の最も物体側の面までの距離」が全焦点域において最小となるときの最小距離：T23minと最大像高Y'maxの比を規制する条件である。上限値：０．６を超えると、変倍作用を負担する第２レンズ群、第３レンズ群の移動範囲が制限され、十分な収差補正が困難になる。
また、下限値：０．２より小さくなると鏡胴のレイアウトが困難になる。
条件(6)を満足することにより、ズームレンズの鏡胴レイアウト性と同時に良好な収差補正が可能になる。

請求項４のように、沈胴によるレンズ収納時に「第３レンズ群および／または第４レンズ群をレンズ光軸から退避させる」ことにより、撮像装置のコンパクト性をより向上させることが出来る。

以上に説明したように、この発明によれば「新規なズームレンズと撮像装置」を実現可能である。この発明のズームレンズは、以下に挙げる具体的な実施例のように「小型で、収差が十分に補正され、広角端の半画角：３８度以上、３倍以上で５倍に近い変倍比、５００万〜１０００万画素程度の撮像素子に対応した解像力を実現可能なズームレンズ」を実現可能である。従って、このようなズームレンズを用いることにより、小型で性能良好な「デジタルカメラ等の撮像装置」を実現できる。

以下、発明の実施の形態を説明する。
図１に実施の形態を示すズームレンズは、光軸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Ｉ、負の屈折力を有する第２レンズ群ＩＩ、正の屈折力を有する第３レンズ群ＩＩＩ、正の屈折力を有する第４レンズ群ＩＶを有するとともに、第２レンズ群と第３レンズ群との間に開口絞りＳを有する。

広角端（図１の上図）から望遠端（図１の下図）への変倍に際し、第１レンズ群Ｉと第２レンズ群ＩＩの間隔が大きくなり、第２レンズ群ＩＩと第３レンズ群ＩＩＩの間隔が小さくなり、第３レンズ群ＩＩＩと第４レンズ群ＩＶの間隔が大きくなるように、第１レンズ群Ｉ、第３レンズ群ＩＩＩが物体側へ移動する。第２レンズ群ＩＩは単調に像側へ移動し、第４レンズ群ＩＶは、まず物体側に移動した後、移動の向きを像側に反転して「物体側に凸のＵターン状の軌跡」を描くように移動する。

第１レンズ群Ｉは２枚構成、第２レンズ群ＩＩは接合レンズを含む３枚構成である。
この実施の形態の具体例として後述する実施例１に示すように、図１のズームレンズは条件(1)〜(6)を満足する。

図５に実施の形態を示すズームレンズは、光軸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Ｉ、負の屈折力を有する第２レンズ群ＩＩ、正の屈折力を有する第３レンズ群ＩＩＩ、正の屈折力を有する第４レンズ群ＩＶを有するとともに、第２レンズ群と第３レンズ群との間に開口絞りＳを有する。

広角端（図５の上図）から望遠端（図５の下図）への変倍に際し、第１レンズ群Ｉと第２レンズ群ＩＩの間隔が大きくなり、第２レンズ群ＩＩと第３レンズ群ＩＩＩの間隔が小さくなり、第３レンズ群ＩＩＩと第４レンズ群ＩＶの間隔が大きくなるように、第１レンズ群Ｉ、第３レンズ群ＩＩＩが物体側へ移動する。第２レンズ群ＩＩは単調に像側へ移動し、第４レンズ群ＩＶは、まず物体側に移動した後、移動の向きを像側に反転して「物体側に凸のＵターン状の軌跡」を描くように移動する。

第１レンズ群Ｉは２枚構成、第２レンズ群ＩＩは接合レンズを含む３枚構成である。
この実施の形態の具体例として後述する実施例２に示すように、図５のズームレンズは条件(1)〜(6)を満足する。

図９に実施の形態を示すズームレンズは、光軸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Ｉ、負の屈折力を有する第２レンズ群ＩＩ、正の屈折力を有する第３レンズ群ＩＩＩ、正の屈折力を有する第４レンズ群ＩＶを有するとともに、第２レンズ群と第３レンズ群との間に開口絞りＳを有する。

広角端（図９の上図）から望遠端（図９の下図）への変倍に際し、第１レンズ群Ｉと第２レンズ群ＩＩの間隔が大きくなり、第２レンズ群ＩＩと第３レンズ群ＩＩＩの間隔が小さくなり、第３レンズ群ＩＩＩと第４レンズ群ＩＶの間隔が大きくなるように、第１レンズ群Ｉ、第３レンズ群ＩＩＩが物体側へ移動する。第２レンズ群ＩＩは単調に像側へ移動し、第４レンズ群ＩＶは、まず像側に移動した後、移動の向きを物体側に反転して「像側に凸のＵターン状の軌跡」を描くように移動する。

第１レンズ群Ｉは２枚構成、第２レンズ群ＩＩは接合レンズを含む３枚構成である。
この実施の形態の具体例として後述する実施例３に示すように、図９のズームレンズは条件(1)〜(6)を満足する。

なお、図１、図５、図９において、符号Ｐ１は「像面Ｉｍの前面に配設されたＣＣＤ等の、撮像素子の限界解像以上の空間周波数をカットするためのローパスフィルタ」、符号Ｐ２は「撮像素子を保護するカバーガラス」を示す。

ズームレンズの具体的な実施例を挙げる前に「撮像装置」の実施の１形態としてのデジタルカメラを説明する。
図１３、図１４に示すように、デジタルカメラ３０は撮影レンズ３１と撮像素子である受光素子（エリアセンサ）４５を有し、撮影レンズ３１による「撮影対象物の像」を受光素子４５上に結像させて受光素子４５により読み取るように構成されている。

受光素子４５は「カラー撮像素子」である。
撮影レンズ３１としては請求項１〜４に記載されたズームレンズ、具体的には、後述の実施例１〜３の何れかが用いられる。また、受光素子４５としては、画素数：５００万〜１０００万画素程度のもの、例えば、受光領域の対角長：９．１ｍｍ、画素ピッチ：２．３５μｍ、画素数：略７００万画素のＣＣＤエリアセンサや、受光領域の対角長：９．１ｍｍ、画素ピッチ：２μｍ、画素数：略１０００万画素のＣＣＤエリアセンサ等を使用できる。

図１４に示すように、受光素子４５からの出力は中央演算装置４０の制御を受ける信号処理装置４２によって処理されてデジタル情報に変換される。信号処理装置４２によってデジタル化された画像情報は、中央演算装置４０の制御を受ける画像処理装置４１において所定の画像処理を受けた後、半導体メモリ４４に記録される。液晶モニタ３８には「撮影中の画像」を表示することもできるし、「半導体メモリ４４に記録されている画像」を表示することもできる。また、半導体メモリ４４に記録した画像は通信カード４３等を使用して外部へ送信することも可能である。

図１３（ａ）に示すように、撮影レンズ３１は装置携帯時には「沈胴状態」にあり、ユーザが電源スイッチ３６を操作して電源を入れると図１３（ｂ）に示すように、鏡胴が繰り出される。このとき、鏡胴内部でズームレンズの各群は、例えば「短焦点端の配置」となっており、ズームレバー３４を操作することで各群の配置が変化し、長焦点端への変倍を行うことができる。このとき、ファインダ３３も撮影レンズ３１の画角の変化に連動して変倍する。

シャッタボタン３５の半押しによりフォーカシングがなされる。フォーカシングは、実施例１、２のズームレンズを用いる場合、第４レンズ群の移動、もしくは「受光素子４５の移動」によって行うことができる。シャッタボタン３５をさらに押し込むと撮影がなされ、その後は上述の画像情報処理がなされる。符号３２はフラッシュを示す。

半導体メモリ４４に記録した画像を液晶モニタ３８に表示したり、通信カード４３等を使用して外部へ送信したりする際は操作ボタン３７の操作により行う。半導体メモリ４４および通信カード等４３は、それぞれ専用または汎用のスロット３９Ａ、３９Ｂに挿入して使用される。

なお、撮影レンズ３１が沈胴状態にあるとき、ズームレンズの各レンズ群は必ずしも光軸上に並んでいなくても良く、例えば、第３レンズ群や第４レンズ群が光軸上から退避して「他のレンズ群と並列に収納」されるような機構とすればデジタルカメラのさらなる薄型化を実現できる。

図１に示すように、実施例１のズームレンズにおいて、第１レンズ群Ｉは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとからなる２枚構成である。

第２レンズ群ＩＩは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズで、その物体側に樹脂層が施されている非球面レンズと、両凸正レンズと像側に凸面を向けた負メニスカスレンズの像側に樹脂層が施されている非球面レンズを接合したレンズからなる３枚構成である。

第２レンズ群ＩＩと第３レンズ群ＩＩＩの間に開口絞りＳを有し、第３レンズ群ＩＩＩは、物体側から順に、物体側により強い凸面を向けた両凸形状の両面非球面の正レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズとの接合レンズからなる。第４レンズ群ＩＶは両凸の単レンズである。

ｆはズームレンズ系全体の焦点距離、ＦＮＯはＦナンバー、ωは半画角（ｄｅｇ）をそれぞれ示す。「面番号」は物体側からの面（レンズ面と開口絞りの面）の順序、「面間隔」はこれらの面の間隔を示す。Ｎｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）における媒質の屈折率、νはアッベ数を示す。空気の屈折率：１．０００００は省略している。

非球面は、近軸曲率半径の逆数（近軸曲率）をＣ、光軸からの高さをＨとして、周知の式：
Ｘ＝ＣＨ^２/｛１＋√（１−（１＋Ｋ）Ｃ^２Ｈ^２）｝
＋Ａ_４・Ｈ^４＋Ａ_６・Ｈ^６＋Ａ_８・Ｈ^８＋Ａ_１０・Ｈ^１０＋Ａ_１２・Ｈ^１２
＋Ａ_１４・Ｈ^１４＋Ａ_１６・Ｈ^１６＋Ａ_１８・Ｈ^１８
で表される。

焦点距離、曲率半径（非球面にあっては「近軸曲率半径」）、面間隔その他の長さの単位としては一般に「ｍｍ」が用いられるが、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、これに限られるものではない。

「実施例１」
f=4.74〜21.53 、FNO=3.81〜5.89 、ω=40.3〜10.0
面番号曲率半径面間隔 Nd νd
1 16.59512 0.90000 1.92286 18.90 （第１レンズ）
2 12.40618 0.25357
3 13.00180 2.80491 1.77250 49.60 （第２レンズ）
4 76.57722 可変（A）
5 52.82221 0.04000 1.52020 52.02 （樹脂層）
6 40.78779 0.70000 1.83481 42.71 （第３レンズ）
7 4.30788 2.05683
8 17.38548 2.04470 1.76182 26.52 （第４レンズ）
9 -8.60012 0.60000 1.83481 42.71 （第５レンズ）
10 -100.67074 0.04000 1.52020 52.02 （樹脂層）
11 42.12000 可変（B）
12 ∞(絞り) 可変（C）
13 4.75083 2.09031 1.58913 61.15 （第６レンズ）
14 -9.35149 0.10000
15 7.44129 1.15752 1.71300 53.87 （第７レンズ）
16 13.35959 0.63000 1.84666 23.78 （第８レンズ）
17 3.39496 可変（D）
18 11.44312 1.90413 1.51633 64.06 （第９レンズ）
19 -40.08254 可変（E）
20 ∞ 0.40000 1.51680 64.20 （ローパスフィルタＰ１）
21 ∞ 0.50000 1.50000 64.00 （カバーガラスＰ２）
22 ∞ 。

「非球面」
第５レンズ面、第１１レンズ面、第１３レンズ面、第１４レンズ面及び第１８レンズ面は非球面であり、それぞれの非球面係数を以下に示す。
「第５面」
Ｋ＝ 0.0000
A_４＝+1.208260E-04
A_６＝+3.441680E-07
A_８＝-6.416810E-09
A_１０＝-2.947880E-09
A_１２＝+4.963580E-11
「第１１面」
K= 0.0000
A₄ =-9.601490E-04
A₆ =-1.622380E-06
A₈ =-1.545930E-06
A₁₀=-6.836210E-08
「第１３面」
K= 0.0000
A₄ =-1.584810E-03
A₆ =+4.309830E-05
A₈ =-5.440710E-06
A₁₀=+1.228130E-07
「第１４面」
K= 0.0000
A₄ =+8.678480E-04
A₆ =+6.378960E-05
A₈ =-6.090850E-06
A₁₀=+2.059220E-07
「第１８面」
K= 0.0000
A₄ =+1.233540E-04
A₆ =+6.049860E-06
A₈ =+1.521610E-07 。

「可変量」
広角端中間焦点距離望遠端
A 0.60000 5.10937 12.12000
B 8.15816 2.89426 0.90000
C 3.45179 2.01280 0.65000
D 3.63883 6.03742 8.47804
E 1.00962 1.69284 1.01534 。

「条件のパラメータの値」
fw＝4.74
ft＝21.53
Lmax＝40.96
D1＝4.00
D2＝5.48
Y'max＝3.85
Tr＝1.90
L3max＝17.84
T23min＝1.55
(1) ft/fw＝4.54
(2) (D1+D2)/Y'max＝2.46
(3) Tr＝1.90
(4) (Lmax×fw)/(Y'max×ft)＝2.34
(5) L3max/Y'max＝4.63
(6) T23min/Y'max＝0.4 。

図２、３、４は、それぞれ、実施例１のズームレンズの広角端、ある特定の中間焦点距離、望遠端における諸収差図を表す。非点収差図中の実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を示す。さらに、コマ収差図は「各像高でのコマ収差」を表す。各収差図中で「ｄ」はｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）、「ｇ」はｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）における収差をそれぞれ表す。球面収差および非点収差の図における横軸の両端の値は±０．０１、歪曲収差の図における横軸の両端の値は±３．０である。以下の実施例２、３においても同様である。

図５に示すように、実施例２のズームレンズにおいて、第１レンズ群Ｉは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとからなる。第２レンズ群ＩＩは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズで、その物体側に樹脂層が施されている非球面レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズの像側に樹脂層が施されている非球面レンズを接合したレンズからなる。

「実施例２」
f=4.74〜21.53 、FNO=3.66〜5.82 、ω=40.3〜10.1
面番号曲率半径面間隔 Nd νd
1 15.69534 0.90000 1.92286 18.90 （第１レンズ）
2 12.28091 0.31585
3 13.09735 2.78503 1.77250 49.60 （第２レンズ）
4 60.47042 可変（A）
5 18.14588 0.04000 1.52020 52.02 （樹脂層）
6 18.76489 0.70000 1.84666 23.78 （第３レンズ）
7 4.03154 2.36321
8 94.55572 0.60000 1.77250 49.60 （第４レンズ）
9 6.93815 1.69591 1.92286 18.90 （第５レンズ）
10 483.99468 0.04000 1.52020 52.02 （樹脂層）
11 29.50928 可変（B)
12 ∞(絞り) 可変（C）
13 4.96871 2.13504 1.58913 61.15 （第６レンズ）
14 -8.18157 0.11593
15 7.83298 1.42239 1.70154 41.24 （第７レンズ）
16 -53.21583 0.60000 1.84666 23.78 （第８レンズ）
17 3.57929 可変（D）
18 11.95305 1.98363 1.51633 64.06 （第９レンズ）
19 -25.86114 可変（E）
20 ∞ 0.40000 1.51680 64.20 （ローパスフィルタＰ１）
21 ∞ 0.50000 1.50000 64.00 （カバーガラスＰ２）
22 ∞ 。

「非球面」
第５レンズ面、第１１レンズ面、第１３レンズ面、第１４レンズ面及び第１８レンズ面は非球面であり、それぞれの非球面係数を以下に示す。

「第５面」
K = 0.0000
A₄ = -2.194910E-04
A₆ = 2.601020E-06
A₈ = 1.116260E-07
A₁₀= -8.140270E-09
A₁₂= 1.134390e-10
「第１１面」
K= 0.0000
A₄= -1.093210E-03
A₆= 6.301750E-07
A₈= -1.960560E-06
A₁₀= -9.307350E-08
「第１３面」
K= 0.0000
A₄= -1.559870E-03
A₆= 5.398200E-05
A₈= -6.420540E-06
A₁₀= 3.474950E-07
「第１４面」
K= 0.0000
A₄= 9.555100E-04
A₆= 6.426550E-05
A₈= -6.622820E-06
A₁₀= 4.323890E-07
「第１８面」
K= 0.0000
A₄ 1.056200E-04
A₆ 8.941770E-06
A₈ 5.917050E-08 。

「可変量」
広角端中間焦点距離望遠端
A 0.60000 5.06283 12.12000
B 7.35199 2.95248 0.90000
C 3.52729 1.95291 0.65000
D 3.09723 6.09327 8.07301
E 1.00945 1.25877 1.01400 。

「条件のパラメータの値」
fw＝4.74
ft＝21.53
Lmax＝40.95
D1＝4.00
D2＝5.43
Y'max＝3.85
Tr＝1.90
L3max＝17.84
T23min＝1.55
(1) ft/fw＝4.54
(2) (D1+D2)/Y'max＝2.45
(3) Tr＝1.90
(4) (Lmax×fw)/(Y'max×ft)＝2.34
(5) L3max/Y'max＝4.63
(6) T23min/Y'max＝0.4 。

図６、７、８はそれぞれ。実施例２のズームレンズの広角端、ある特定の中間焦点距離、望遠端における諸収差図を表す。

図９に示すように、実施例３のズームレンズにおいて、第１レンズ群Ｉは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとからなる。第２レンズ群ＩＩは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズで、その物体側に樹脂層が施されている非球面レンズと、凹面を像側に向けた平凹負レンズと「像側に樹脂層が施されている両凸非球面レンズ」を接合したレンズからなる。

第２レンズ群ＩＩと第３レンズ群ＩＩＩの間に開口絞りＳを有し、第３レンズ群ＩＩＩは、物体側から順に、物体側に「より強い凸面」を向けた面非球面の両凸レンズと、両凸正レンズと両凹レンズとの接合レンズからなる。第４レンズ群ＩＶは両凸の単レンズである。

「実施例３」
f=4.74〜16.58 、FNO=3.61〜4.58 、ω=40.3〜13.0
面番号曲率半径面間隔 Nd νd
1 19.45526 0.90000 1.92286 18.90 （第１レンズ）
2 13.30980 0.10000
3 11.76497 3.56554 1.76802 49.24 （第２レンズ）
4 189.94800 可変（A）
5 32.41118 0.04000 1.52020 52.02 （樹脂層）
6 37.06157 0.70000 1.88300 40.76 （第３レンズ）
7 3.85247 2.07806
8 ∞ 0.60738 1.58913 61.13 （第４レンズ）
9 26.37964 1.40902 1.92286 18.90 （第５レンズ）
10 -28.78719 0.04000 1.52020 52.02 （樹脂層）
11 1024.81056 可変（B)
12 ∞(絞り) 可変（C）
13 5.51581 2.27507 1.58913 61.15 （第６レンズ）
14 -7.71133 0.10000
15 7.43021 1.54935 1.70154 41.24 （第７レンズ）
16 -76.32684 0.60000 1.84666 23.78 （第８レンズ）
17 3.73003 可変（D）
18 14.44622 1.88630 1.51633 64.06 （第９レンズ）
19 -18.27491 可変（E）
20 ∞ 0.40000 1.51680 64.20 （各種フィルター）
21 ∞ 0.50000 1.50000 64.00 （各種フィルター）
22 ∞ 。

「非球面」
第４レンズ面、第５レンズ面、第１１レンズ面、第１３レンズ面、第１４レンズ面及び第１８レンズ面は非球面であり、それぞれの非球面係数を以下に示す。

「第４面」
K= 0.0000
A4= 4.104960E-05
A6= -3.543080E-07
A8= 5.803020E-09
A10= -3.545060E-11
A12= -1.853150E-14
「第５面」
K= 0.0000
A4= -1.662750E-04
A6= 1.647120E-06
A8= 2.575720E-07
A10= -1.665240E-08
A12= 2.926410E-10
「第１１面」
K= 0.0000
A4= -1.197210E-03
A6= -2.640530E-05
A8= -8.681480E-07
A10= -1.716240E-07
「第１３面」
K= 0.0000
A4= -1.332820E-03
A6= 4.273760E-05
A8= -3.542150E-06
A10= 1.038550E-07
「第１４面」
K= 0.0000
A4= 9.748850E-04
A6= 1.829450E-05
A8= 3.946040E-08
A10= -4.076620E-08
「第１８面」
K= 0.0000
A4= 1.354460E-04
A6= -1.766650E-06
A8= 6.705260E-07 。

「可変量」
広角端中間焦点距離望遠端
A 0.60000 4.06518 8.81000
B 6.49039 3.93624 1.00000
C 3.21697 1.22239 0.75000
D 3.03978 5.20933 5.54980
E 1.00607 0.99836 1.49494 。

「条件のパラメータの値」
fw＝4.74
ft＝16.58
Lmax＝35.96
D1＝4.57
D2＝4.87
Y'max＝3.85
Tr＝2.17
L3max＝15.96
T23min＝1.75
(1) ft/fw＝3.50
(2) (D1+D2)/Y'max＝2.45
(3) Tr＝2.17
(4) (Lmax×fw)/(Y'max×ft)＝2.67
(5) L3max/Y'max＝4.15
(6) T23min/Y'max＝0.45 。

図１０、１１、１２はそれぞれ実施例３のズームレンズの広角端、ある特定の中間焦点距離、望遠端における諸収差図を表す。

なお、実施例１、２において、広角端から望遠端への変倍に際して第１レンズ群は「一旦、像側に移動した後、物体側に移動する、像側に凸のＵターン状の軌跡を描く」ように移動し、第２レンズ群は単調に像側へ移動し、第３レンズ群は物体側へ単調に移動する。また、第４レンズ群は「一旦、物体側に移動した後、像側に移動する、物体側に凸のＵターン状の軌跡を描く」ように移動する。

また、実施例３において、広角端から望遠端への変倍に際して第１レンズ群は「一旦、像側に移動した後、物体側に移動する、像側に凸のＵターン状の軌跡を描く」ように移動し、第２レンズ群は単調に像側へ移動し、第３レンズ群は物体側へ単調に移動する。また、第４レンズ群は「一旦、像側に移動した後、物体側に移動する、像側に凸のＵターン状の軌跡を描く」ように移動する。

図２〜図４、図６〜図８、図１０〜図１２の収差図から明らかなように、実施例１〜３のズームレンズは変倍比が実施例１、２において４．５４倍と５倍に近く、実施例３において３．５倍の変倍比を有する。また、実施例１〜３のズームレンズとも、広角端における半画角：４０．３度と広画角であり、性能も良好で、５００万画素〜１０００万画素の受光素子に対応することが可能である。

即ち、実施例１〜３のズームレンズは、広角端の半画角：３８度以上、３倍以上で５倍に近い変倍比、５００万〜１０００万画素程度の撮像素子に対応した解像力を実現可能なズームレンズとして実現されている。実施例１〜３のズームレンズとも、レンズを沈胴で収納するときに、第３レンズ群ＩＩＩと第４レンズ群ＩＶを光軸から対比させることにより、沈胴状態で極めてコンパクトにレンズ収納できる。

ズームレンズの実施の１形態（実施例１）を説明するための図である。実施例１の広角端における収差図である。実施例１の中間主点距離における収差図である。実施例１の望遠端における収差図である。ズームレンズの実施の別形態（実施例２）を説明するための図である。実施例２の広角端における収差図である。実施例２の中間主点距離における収差図である。実施例２の望遠端における収差図である。ズームレンズの実施の別形態（実施例３）を説明するための図である。実施例３の広角端における収差図である。実施例３の中間主点距離における収差図である。実施例３の望遠端における収差図である。デジタルカメラの実施の１形態を説明するための図である。デジタルカメラのシステムを説明するための図である。

符号の説明

Ｉ第１レンズ群
ＩＩ第２レンズ群
ＩＩＩ第３レンズ群
ＩＶ第４レンズ群
Ｓ開口絞り

Claims

光軸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、負の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群を配し、上記第２レンズ群と第３レンズ群との間に開口絞りを有してなり、
広角端から望遠端への変倍に際し、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が大きくなり、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が小さくなり、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が大きくなり、且つ、第１レンズ群が、望遠端において広角端におけるよりも物体側に位置するように、少なくとも第１〜第３レンズ群が移動し、
上記第１レンズ群は２枚構成、上記第２レンズ群は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、その像側に配された接合レンズとによる３枚構成であり、
広角端における全系の焦点距離：fw、望遠端における全系の焦点距離：ft、全焦点域において最も物体側の面から像面までの距離で最大となる距離：Lmax、光軸上における第１レンズ群の厚さ：D1、光軸上における第２レンズ群の厚さ：D2、最大像高：Y'max、望遠端における望遠比：Trが、以下の条件：
(1) ft/fw＞3
(2) 2.2＜(D1+D2)/Y'max＜2.8
(3) 1.6＜Tr＜2.2
(4) 2＜(Lmax×fw)/(Y'max×ft)＜2.8
を満足することを特徴とするズームレンズ。
請求項１記載のズームレンズにおいて、
全焦点域において第３レンズ群の最も物体側の面から像面までの距離で最大となる距離：L3max、最大像高：Y'maxが、条件：
(5) 3＜L3max/Y'max＜6
を満足することを特徴とするズームレンズ。
請求項１または２記載のズームレンズにおいて、
全焦点域において第２レンズ群の最も像側の面から第３レンズ群の最も物体側の面までの距離で最小となる距離：T23min、最大像高：Y'maxが、条件：
(6) 0.2＜T23min/Y'max＜0.6
を満足することを特徴とするズームレンズ。
請求項１〜３の任意の１に記載のズームレンズにおいて、
沈胴によるレンズ収納時に、第３レンズ群及び／または第４レンズ群がレンズ光軸から退避することを特徴とするズームレンズ。
請求項１〜４の任意の１に記載のズームレンズを有する撮像装置。