JP5893422B2 - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

Description

本発明はズームレンズ及びそれを有する撮像装置に関し、例えばビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、監視カメラ、ＴＶカメラ、銀塩写真用のカメラ等に好適なものである。

近年、固体撮像素子を用いたビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、そして銀塩フィルムを用いたフィルムカメラ等の撮像装置（カメラ）は高機能化され、また装置全体が小型化されている。そしてそれに伴い、これらのカメラに用いられる撮影光学系には、高ズーム比で全体が小型であり、かつカメラの厚み（前後方向の厚み）を薄くできるズームレンズであること等が求められている。

カメラの小型化とズームレンズの高ズーム比化を図るため、非撮影時に各レンズ群の間隔を撮影状態と異なる間隔まで縮小してカメラ筐体内に収納する所謂沈胴式のズームレンズが知られている。またカメラの厚みを薄くするために、撮影光学系の光軸を９０°折り曲げる反射手段（ミラー部材やプリズム部材）を光路中に配置した所謂屈曲式のズームレンズが知られている。これらのうち、沈胴時にカメラの厚み方向の薄型化を図りつつ、かつ高ズーム比化のために、レンズ群間に光路を屈曲させるための屈曲手段（反射手段）を設けたズームレンズが知られている（特許文献１、２）。

特許文献１、２では、物体側より像側へ順に、正、負、正、正の屈折力の第１レンズ群乃至第４レンズ群よりなり、第１レンズ群と第３レンズ群がズーミングの際に移動し、第２レンズ群と第３レンズ群の間に光路を折り曲げるための反射手段を設けている。特許文献１、２ではズーム比６〜１０程度のズームレンズを開示している。この他、物体側より像側へ順に、正、負、正、負、正の屈折力の５つのレンズ群より成り、第１レンズ群中又は第２レンズ群中に光路を折り曲げる反射手段を設けたズームレンズが知られている（特許文献３）。

特開２００７−０２５１２３号公報 特開２００７−２７９５４１号公報 特開２００８−１９１２９１号公報

一般にズームレンズを構成するレンズ群の間に光路を折り曲げるための反射手段を有し、光路を屈曲させる構成をとると、高ズーム比化を図りつつ、カメラの厚み方向の薄型化および、屈曲後のレンズ長を短縮化し、カメラ全体の小型化を図るのが容易になる。しかしながらズームレンズの小型化及び高ズーム比化を図りつつ、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得るには、反射手段の光路中の位置や、ズームレンズのレンズ構成、変倍用のレンズ群の屈折力や移動量等を適切に設定することが重要になってくる。

例えば反射手段よりも物体側の各レンズ群の屈折力やズーミングに際しての移動量、そして反射手段よりも像側に配置するズーミングに際して移動するレンズ群の屈折力や結像倍率等を適切に設定することが重要になってくる。これらの構成が不適切であると、ズーミングに際して諸収差の変動が多くなり、またレンズ系全体の小型化が困難になる。

本発明は、高ズーム比で良好なる画像を容易に得ることができ、しかもカメラに適用したときカメラ等の厚みを薄くすることができるズームレンズ及びそれを用いた撮像装置の提供を目的とする。

本発明のズームレンズは、物体側より像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、光路を折り曲げるための反射手段、複数のレンズ群を含む後群より構成され、
広角端に比べて望遠端において物体側に位置するようにズーミングに際して前記第１レンズ群は移動し、広角端に比べて望遠端において像側に位置するようにズーミングに際して前記第２レンズ群は移動し、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、
前記後群は、ズーミングに際して移動する負の屈折力の第Ｌｎレンズ群を含み、広角端および望遠端における前記第Ｌｎレンズ群の横倍率を各々βＬｎｗ、βＬｎｔ、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、望遠端における全系の焦点距離をｆｔ、前記第１レンズ群の光軸上の厚さと前記第２レンズ群の光軸上の厚さの和をＴＤ１２とするとき、
１．０＜βＬｎｔ／βＬｎｗ＜５．０
０．０１＜｜ｆ２／ｆｔ｜＜０．１０
０．０５＜ＴＤ１２／ｆｔ≦０．１５
なる条件式を満足することを特徴としている。

本発明によれば、高ズーム比で良好なる画像を容易に得ることができ、しかもカメラに適用したときカメラ等の厚みを薄くすることができるズームレンズが得られる。

本発明の参考例１の広角端におけるレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の参考例１に対応する数値実施例１の広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図 本発明の実施例１の広角端におけるレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の実施例１に対応する数値実施例２の広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図 本発明の参考例２の広角端におけるレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の参考例２に対応する数値実施例３の広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図 本発明の実施例２の広角端におけるレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の実施例２に対応する数値実施例４の広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図 本発明の参考例１のズームレンズのレンズ断面図 本発明の撮像装置の要部概略図

以下、本発明のズームレンズ及びそれを有する撮像装置について説明する。本発明のズームレンズは、物体側より像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、光路を折り曲げるための反射部材、複数のレンズ群を含む後群より構成されている。後群はズーミングに際して移動する少なくとも１つの負の屈折力の第Ｌｎレンズ群を含む。広角端に比べ望遠端において第１レンズ群は物体側に位置するようにズーミングに際して移動する。広角端に比べ望遠端において第２レンズ群は像側に位置するようにズーミングに際して移動する。

後群は、一態様として物体側より像側へ順に、負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群、負の屈折力の第５レンズ群、正の屈折力の第６レンズ群より構成されている。そしてズーミングに際して第３レンズ群は不動であり、ズーミングに際して第４、第５、第６レンズ群は移動する。また後群の他の態様は物体側より像側へ順に、正の屈折力の第３レンズ群、負の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群より構成されている。そしてズーミングに際して第３、第４、第５レンズ群は移動する。

図１は本発明の参考例１のズームレンズの広角端（短焦点距離端）におけるレンズ断面図である。図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ参考例１のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端（長焦点距離端）における収差図である。図３は本発明の実施例１のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例１のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。

図５は本発明の参考例２のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ参考例２のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。図７は本発明の実施例２のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例２のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。各実施例では反射手段として内面反射のプリズムを用いており、プリズム内に設けた内面反射面で光路を９０度折り曲げているが各レンズ断面図では便宜上光路を展開した状態で示している。

図９は本発明の参考例１において反射手段（プリズム）の内面反射面で光路を９０度折り曲げたときのレンズ断面図である。図１０は本発明のズームレンズを備えるカメラ（撮像装置）の要部概略図である、各実施例のズームレンズはビデオカメラやデジタルカメラそして銀塩フィルムカメラ等の撮像装置（カメラ）に用いられる撮影レンズ系である。レンズ断面図において、左方が被写体側（物体側）（前方）で、右方が像側（後方）である。レンズ断面図において、ｉは物体側からのレンズ群の順番を示し、Ｌｉは第ｉレンズ群である。

ＬＲは複数のレンズ群を含む後群である。ＳＰはＦナンバー光束を制限する開口絞り、ＦＲは不要光をカットするフレアー絞りである。ＰＲは内面反射面を有し、光路上の光路を９０度又は９０度前後（±１０度）折り曲げるプリズムよりなる反射手段である。尚、反射手段ＰＲとしてプリズムの代わりに反射ミラーを用いても良い。Ｇは光学フィルター、フェースプレート、水晶ローパスフィルター、赤外カットフィルター等に相当する光学ブロックである。

ＩＰは像面であり、ビデオカメラやデジタルスチルカメラの撮影光学系として使用する際にはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面に、銀塩フィルム用カメラのときはフィルム面に相当する感光面が置かれる。収差図のうち、球面収差図において、実線のｄと２点鎖線のｇは各々ｄ線とｇ線、非点収差図において点線のΔＭと実線のΔＳはメリディオナル像面とサジタル像面である。倍率色収差はｇ線によって表している。ωは半画角（撮影画角の半分の値）、ＦｎｏはＦナンバーである。尚、以下の各実施例において広角端と望遠端は変倍用レンズ群が機構上光軸上を移動可能な範囲の両端に位置したときのズーム位置をいう。

各実施例のズームレンズは、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、光路を折り曲げるための反射手段ＰＲ、複数のレンズ群を含む後群ＬＲを有している。そして広角端から望遠端へのズーミングに際し、広角端よりも望遠端で第１レンズ群Ｌ１が撮像面（像面）に対して物体側に位置するように移動する。また広角端から望遠端へのズーミングに際して第２レンズ群Ｌ２が像側へ移動する。

各実施例では、ズーミングに際し、広角端に比べて望遠端において第１レンズ群Ｌ１が物体側に位置する様に移動させている。これにより広角端におけるレンズ全長（第１レンズ面から像面までの距離）を短くし、前玉有効径の小型化を図りつつ、高いズーム比を得ている。

特に、各実施例では、広角端から望遠端へのズーミングに際し、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１を物体側へ移動することで第２レンズ群Ｌ２に大きな変倍効果を持たせている。さらに、後群ＬＲ中の負の屈折力の第Ｌｎレンズ群Ｌｎをズーミングに際して移動させることにより変倍効果を持たせ、第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２の屈折力をあまり大きくすることなくズーム比１５倍以上の高ズーム比を得ている。各実施例において、広角端および望遠端における後群ＬＲ中の第Ｌｎレンズ群Ｌｎの横倍率を各々βＬｎｗ、βＬｎｔとする。

このとき、
１．０＜βＬｎｔ／βＬｎｗ＜５．０ ・・・（１）
なる条件式を満足している。

条件式（１）は全系の小型化及び高ズーム比化を図るために後群ＬＲ中のズーミングに際して移動する負の屈折力の第Ｌｎレンズ群Ｌｎの広角端と望遠端における横倍率βＬｎｗとβＬｎｔとの比を適切に定めたものである。条件式（１）の下限を超えて、第Ｌｎレンズ群Ｌｎの望遠端における横倍率βＬｎｔが広角端における横倍率βＬｎｗに比べて小さくなりすぎると、第Ｌｎレンズ群Ｌｎが減倍作用を持ち、高ズーム比化が困難になる。また、高ズーム比化を図ろうとすると、他のレンズ群の変倍分担比を大きくしなければならず、ズーミングに際して像面湾曲や球面収差の変動が増大してくる。

また条件式（１）の上限を超えて、第Ｌｎレンズ群Ｌｎの望遠端における横倍率βＬｎｔが広角端における横倍率βＬｎｗに比べて大きくなりすぎると、第Ｌｎレンズ群Ｌｎの移動量が大きくなるために、レンズ全長が長くなり、全系の小型化が困難になる。

各実施例では、以上のように構成することにより、ズーム全域で高い光学性能を維持したズーム比１５倍以上の高ズーム比で前玉有効径の小さい小型なズームレンズを達成している。尚、更に好ましくは条件式（１）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

１．０＜βＬｎｔ／βＬｎｗ＜３．０ ・・・（１ａ）
更に好ましくは条件式（１ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

１．０＜βＬｎｔ／βＬｎｗ＜２．０ ・・・（１ｂ）
以上の如く構成することにより、高ズーム比でズーム全域にわたり高い光学性能を有した小型なズームレンズを得ることができる。

各実施例において、更に好ましくは次の諸条件のうち１以上を満足するのが良い。広角端および望遠端における全系の焦点距離をそれぞれｆｗ、ｆｔとする。第２レンズ群Ｌ２の焦点距離をｆ２とする。後群ＬＲ中のズーミングに際して移動する負の屈折力の第Ｌｎレンズ群Ｌｎの焦点距離ｆＬｎとする。第１レンズ群Ｌ１の光軸上の厚さと第２レンズ群Ｌ２の光軸上の厚さの和をＴＤ１２とする。広角端から望遠端へのズーミングに際しての第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の像面に対する相対移動量をそれぞれＭ１，Ｍ２とする。但し、相対移動量とは各レンズ群の広角端に比べ望遠端での光軸方向の像面に対する変位量（位置の差）の絶対値である。

最も物体側に配置されたレンズの物体側のレンズ面から、反射手段ＰＲの反射面と光軸の交点までの広角端における光軸上の距離をＤＲｗとする。このとき、
０．０１＜｜ｆ２／ｆｔ｜＜０．１０ ・・・（２）
０．０１＜｜ｆＬｎ／ｆｔ｜＜０．６０ ・・・（３）
０．０５＜ＴＤ１２／ｆｔ≦０．１５ ・・・（４）
０．０５＜（Ｍ１＋Ｍ２）／ｆｔ＜０．３５ ・・・（５）
３．０＜ＤＲｗ／ｆｗ＜７．０ ・・・（６）
なる条件式のうち１以上を満足するのが良い。

次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。条件式（２）は第２レンズ群Ｌ２の焦点距離ｆ２と望遠端における全系の焦点距離ｆｔの比を適切にし、高ズーム比化を図りつつ、ズーム全域で良好な光学性能を得るためのものである。条件式（２）の下限を超えて第２レンズ群Ｌ２の焦点距離が望遠端における全系の焦点距離ｆｔに比べて小さくなると、主に広角端において像面湾曲、倍率色収差の補正、ズーム全域において画面周辺の像面の変動を抑制するのが困難になる。

また、主に変倍に寄与する第２レンズ群Ｌ２の屈折力が強くなるために各レンズ群の傾き・平行偏芯の敏感度が高くなり、ズームレンズを組み立てる際、および通常撮影時に、メカ部品のガタなどによる偏芯で良好な光学性能を得るのが困難になる。また条件式（２）の上限を超えて第２レンズ群Ｌ２の焦点距離が望遠端における全系の焦点距離ｆｔに比べて大きくなると高ズーム比化するために第２レンズ群Ｌ２の移動量を増やさなければならない。この結果、レンズ全長が長くなり、カメラが大型化してくる。また、第１、第２レンズ群の有効径が増大するため良くない。

条件式（３）は後群ＬＲ中の第Ｌｎレンズ群Ｌｎの焦点距離ｆＬｎと望遠端における全系の焦点距離ｆｔの比を適切にし、高ズーム比化しつつ、ズーム全域で良好な光学性能を得るためのものである。

条件式（３）の下限を超えて第Ｌｎレンズ群Ｌｎの焦点距離ｆＬｎの絶対値が望遠端における全系の焦点距離ｆｔに比べて小さくなりすぎると、後群ＬＲのレンズ全長を短くするには後群ＬＲ中のレンズ群のパワー（焦点距離の逆数）を大きくしなければならない。そうすると、広角端から望遠端へのズーミングに際して像面変動が大きくなってくる。条件式（３）の上限を超えて第Ｌｎレンズ群Ｌｎの焦点距離ｆＬｎの絶対値が望遠端における全系の焦点距離ｆｔに比べて大きくなりすぎると、高ズーム比化する際に、第Ｌｎレンズ群Ｌｎのズーミングに伴う移動量が増加し、全系の小型化が困難になる。

条件式（４）は良好な光学性能を維持しつつ、カメラの薄型化するために、第１レンズ群Ｌ１の厚さと第２レンズ群Ｌ２の厚さの和ＴＤ１２と望遠端における全系の焦点距離ｆｔとの比を適切に定めたものである。条件式（４）の下限を超えて第１レンズ群Ｌ１の厚さと第２レンズ群Ｌ２の厚さの和ＴＤ１２が望遠端における全系の焦点距離ｆｔに比べ小さくなりすぎると前玉有効径の小型化を図る際に第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２のパワーを増大しなければならなくなる。この結果、望遠端において色収差と球面収差が増大し、これらの補正が困難になる。

条件式（４）の上限を超えて第１レンズ群Ｌ１の厚さと第２レンズ群Ｌ２の厚さの和ＴＤ１２が望遠端における全系の焦点距離ｆｔに比べて大きくなりすぎるとカメラの厚みが厚くなるとともに前玉有効径が増大する。

条件式（５）は広角端から望遠端へのズーミングに際しての第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の移動量Ｍ１，Ｍ２に対する望遠端における全系の焦点距離ｆｔとの比を適切にし、高ズーム比化しつつ、全系の小型化を図るためのものである。条件式（５）の下限を超えて移動量Ｍ１，Ｍ２の合計が望遠端における全系の焦点距離ｆｔに比べて小さくなりすぎると、広角端において像面湾曲、望遠側において球面収差、色収差の補正が困難になる。また、高ズーム比化する際に、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２のパワーが大きくなるため、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の相対偏芯敏感度が大きくなり、良好な光学性能を得ることが困難となる。

条件式（５）の上限を超えて移動量Ｍ１，Ｍ２の合計が望遠端における全系の焦点距離ｆｔに比べて大きくなりすぎると、カメラの薄型化のため、沈胴する際に第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の移動量の大きさが原因となり、カメラ厚が厚くなるため良くない。

条件式（６）はカメラの薄型化のために広角端における第１レンズ面から光軸と反射手段ＰＲの反射面の交点までの光軸上の距離ＤＲｗと広角端における全系の焦点距離ｆｗとの比を適切に定めたものである。条件式（６）の下限を超えて広角端における第１レンズ面から光軸と反射面の交点までの距離ＤＲｗが広角端における全系の焦点距離ｆｗに比べて短くなると、主に広角端付近において像面湾曲の補正が困難になる。

条件式（６）の上限を超えて広角端における第１レンズ面から光軸と反射面の交点までの距離ＤＲｗが広角端における全系の焦点距離ｆｗに比べて長くなると、前玉有効径が大きくなる。それにつれて反射面より前方のレンズの肉厚が大きくなるため、全系の小型化が困難になる。尚、更に収差補正及びズーミングの際の収差変動を小さくしつつレンズ系全体の小型化を図るには、条件式（２）乃至（６）の数値範囲を次の如く設定するのが好ましい。

０．０３＜｜ｆ２／ｆｔ｜＜０．１０ ・・・（２ａ）
０．０３＜｜ｆＬｎ／ｆｔ｜＜０．５０ ・・・（３ａ）
０．１０＜ＴＤ１２／ｆｔ≦０．１５ ・・・（４ａ）
０．１０＜（Ｍ１＋Ｍ２）／ｆｔ＜０．２５ ・・・（５ａ）
４．０＜ＤＲｗ／ｆｗ＜６．０ ・・・（６ａ）
以上のようにレンズ構成を特定することにより各実施例では、全系の小型化を維持しつつ、ズーム比１５倍を超えるズームレンズを容易に得ている。

各実施例では第１レンズ群Ｌ１の有効レンズ径を小型にするために、第１レンズ群Ｌ１を構成するレンズの数がなるべく少なくなるようにしている。各実施例では、第１レンズ群Ｌ１を物体側から像側へ順に、負レンズ（負の屈折力のレンズ）、正レンズ（正の屈折力のレンズ）、正レンズの３枚のレンズより構成している。

具体的には、正レンズと負レンズを接合した接合レンズ、正レンズより構成している。さらに、接合レンズの正レンズの材料はアッベ数が８０以上の硝材を用いるのが好ましい。これにより高ズーム比を図る際に発生する球面収差と色収差を良好に補正している。各実施例の反射手段ＰＲを構成するプリズムの材料は屈折率が１．９以上の硝材を用いている。これにより、レンズ全長の短縮化を図っている。

次に図１、図３、図５の参考例１、実施例１、参考例２のレンズ構成について説明する。参考例１、実施例１、参考例２のレンズ断面図において、Ｌ１は正の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群である。後群ＬＲは負の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、負の屈折力の第５レンズ群Ｌ５、正の屈折力の第６レンズ群Ｌ６より構成されている。参考例１、実施例１、参考例２は６群ズームレンズである。第５レンズ群Ｌ５は第Ｌｎレンズ群Ｌｎに相当している。

広角端から望遠端へのズーミングに際して矢印のように第１、第２、第４、第５、第６レンズ群Ｌ１、Ｌ２、Ｌ４、Ｌ５，Ｌ６を移動させている。具体的には、広角端から望遠端へのズーミングに際して矢印のように像面に対して相対的に、第１レンズ群Ｌ１を物体側へ、第２レンズ群Ｌ２を像側へ、第４レンズ群Ｌ４、第５レンズ群Ｌ５を物体側へ移動させている。

これによって高ズーム比を図る際の第２レンズ群Ｌ２の変倍負担を少なし、第２レンズ群Ｌ２全体を小型にしつつ、カメラに適用したときのカメラ全体が薄くなるようにしている。またズーム全域における像面湾曲を少なくしつつ、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得ている。第６レンズ群Ｌ６はズーミングに際して非線形に移動させている。また、第６レンズ群Ｌ６を光軸上移動させてフォーカシングを行うリヤーフォーカス式を採用し、前群（第１、第２レンズ群Ｌ１、Ｌ２）でフォーカシングするのに比べて全系の小型化を図っている。

望遠端において無限遠物体から近距離物体へフォーカスを行う場合には矢印６ｃに示すように第６レンズ群Ｌ６を前方に繰り出すことによって行っている。第６レンズ群Ｌ６に関する実線の曲線６ａと点線の曲線６ｂは各々無限遠物体と近距離物体にフォーカスしているときの広角端から望遠端へのズーミングに伴う際の像面変動を補正するための移動軌跡を示している。また、参考例１、実施例１、参考例２においては、負の屈折力の第５レンズ群Ｌ５でフォーカシングを行っても良い。この際には無限遠物体から近距離物体へのフォーカスを第５レンズ群Ｌ５を後方に繰り込むことによって行う。

参考例１、実施例１、参考例２において反射手段ＰＲ、第３レンズ群Ｌ３はズーミングに際して不動である。尚、ズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３を必要に応じて他のレンズ群と独立に（互いに異なった移動軌跡で）移動させても良い。第３レンズ群Ｌ３と第５レンズ群Ｌ５は、いずれも１枚の負レンズ（負の屈折力のレンズ）より構成し、レンズ全長の短縮化及び全系の小型化を図っている。第４レンズ群Ｌ４は少なくとも１枚の負レンズと少なくとも２枚の正レンズを有するようにして収差補正を良好に行っている。

具体的には物体側より像側へ順に、正レンズ、負レンズ、正レンズと負レンズを接合した接合レンズより構成している。これにより、ズーム全域における球面収差およびコマ収差、さらには防振時の偏芯によるコマ収差および倍率色収差等を良好に補正している。また第４レンズ群Ｌ４は１以上の非球面を有している。これによってズーミングに伴う球面収差の変動を良好に補正している。

参考例１、実施例１、参考例２では開口絞りＳＰを第４レンズ群Ｌ４中に配置し、フレアー絞りＦＰを第４レンズ群Ｌ４の像側に配置し、いずれもズーミングに際して第４レンズ群Ｌ４を一体的に移動している。参考例１、実施例１、参考例２では正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４の一部または全体を光軸に対し垂直方向の成分を持つ方向に移動させて、結像位置を光軸に対し垂直方向に移動させている。これにより光学系（ズームレンズ）全体が振動（傾動）したときの撮影画像のぶれを補正し、良好な光学性能を得ている。

尚、第４レンズ群Ｌ４の一部又は全部の代わりに第５レンズ群Ｌ５を光軸に対し垂直方向の成分を持つ方向に移動させて、撮影画像のぶれを補正しても良い。

本実施例及び以下に示す各実施例では、可変頂角プリズム等の光学部材や防振のためのレンズ群を新たに付加することなく防振を行うようにし、これによって光学系全体が大型化するのを防止している。

なお、本実施例及び以下に示す各実施例ではレンズ群の全体または一部を光軸と垂直方向に移動させて防振を行っているが、移動方式はレンズ群の全体または一部を光軸に対して垂直方向の成分を持つように移動させれば、画像のぶれを補正することが可能である。例えば鏡筒構造の複雑化を許容すれば、光軸上に回転中心を持つようにレンズ群の全体または一部を回動させて防振を行っても良い。

次に図７の実施例２のレンズ構成について説明する。実施例２のレンズ断面図においてＬ１は正の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群である。後群ＬＲは正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、負の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群Ｌ５より構成されている。実施例２は５群ズームレンズである。第４レンズ群Ｌ４は第Ｌｎレンズ群Ｌｎに相当している。広角端から望遠端へのズーミングに際して矢印のように第１、第２、第３、第４、第５レンズ群Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５を移動させている。

具体的には広角端から望遠端へのズーミングに際して第１レンズ群Ｌ１を物体側へ、第２レンズ群Ｌ２を像側へ、第３レンズ群Ｌ３を物体側へ、第４レンズ群Ｌ４を物体側へ移動させている。これによって高ズーム比を図る際の第２レンズ群Ｌ２の変倍負担を少なし、第２レンズ群Ｌ２全体を小型にしつつ、カメラに適用したときのカメラ全体が薄くなるようにしている。またズーム全域における像面湾曲を少なくしつつ、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得ている。

そして第５レンズ群Ｌ５を物体側へ凸状の軌跡に移動させて、変倍に伴う像面変動を補正している。また第５レンズ群Ｌ５でフォーカシングを行っている。第５レンズ群Ｌ５の移動軌跡を物体側へ凸状の軌跡とするとことで、第４レンズ群Ｌ４と第５レンズ群Ｌ５との空間の有効利用を図り、レンズ全長の短縮化を効果的に達成している。望遠端において無限遠物体から近距離物体へフォーカスを行う場合には矢印５ｃに示すように第５レンズ群Ｌ５を前方に繰り出すことによって行っている。

第５レンズ群Ｌ５に関する実線の曲線５ａと点線の曲線５ｂは、各々無限遠物体と近距離物体にフォーカスしているときの変倍に伴う像面変動を補正するための移動軌跡である。実施例５において反射手段ＰＲはズーミングの際には不動である。開口絞りＳＰは第３レンズ群Ｌ３中に配置し、フレアー絞りＦＰは第３レンズ群Ｌ３の像側に配置し、いずれもズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３と一体的に移動している。

実施例２では第３レンズ群Ｌ３の一部または全部を光軸に対し垂直方向の成分を持つ方向に移動させて、結像位置を光軸に対し垂直方向に移動させている。これにより光学系（ズームレンズ）全体が振動（傾動）したときの撮影画像のぶれを補正し、良好な光学性能を得ている。第３レンズ群Ｌ３は少なくとも１枚の負レンズと少なくとも２枚の正レンズを有するようにして収差補正を良好に行っている。具体的には正レンズ、負レンズ、正レンズと負レンズとを接合した接合レンズより成っている。

これにより、ズーム全域における球面収差およびコマ収差、さらには防振時の偏芯によるコマ収差および倍率色収差を良好に補正している。第３レンズ群Ｌ３は１以上の非球面を有している。これによりズーミングに伴う球面収差の変動を良好に補正している。図７に示すように、又後述する数値実施例４に示すように第４レンズ群Ｌ４は１枚の負レンズより構成している。

各実施例によれば以上の如く構成することにより、光学系全体が小型で、ズーム比１５倍以上の高ズーム比で、しかも全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有したズームレンズが得られる。また各実施例のズームレンズは、図９に示すように第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３との間に物体側からの光を折り曲げる反射部材ＰＲを含むことで、カメラの厚み方向を薄くすることを容易にしている。

図９において各部材に付した符番は図１の参考例１で示した符番と同じである。

次に各実施例に示したようなズームレンズを撮影光学系として用いたデジタルスチルカメラの実施形態を図１０を用いて説明する。図１０において、２０はカメラ本体、２１は参考例１、実施例１、参考例２、実施例２で説明したいずれかのズームレンズによって構成された撮影光学系である。ＰＲはプリズムよりなる反射手段である。２２はカメラ本体に内蔵され、撮影光学系２１によって形成された被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）である。２３は固体撮像素子２２によって光電変換された被写体像に対応する情報を記録するメモリである。２４は液晶ディスプレイパネル等によって構成され、固体撮像素子２２上に形成された被写体像を観察するためのファインダである。

このように本発明のズームレンズをデジタルスチルカメラ等の撮像装置に適用することにより、小型で高い光学性能を有する撮像装置が実現できる。

次に、本発明の参考例１、実施例１、参考例２、実施例２に各々対応する数値実施例１乃至４を示す。各数値実施例においてｉは物体側からの光学面の順序を示す。ｒｉは第ｉ番目の光学面（第ｉ面）の曲率半径、ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間の間隔、ｎｄｉとνｄｉはそれぞれｄ線に対する第ｉ番目の光学部材の材料の屈折率、アッベ数を示す。またｋを離心率Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を非球面係数、光軸からの高さｈの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にしてｘとするとき、非球面形状は、
ｘ＝（ｈ^２／Ｒ）／［１＋［１−（１＋ｋ）（ｈ／Ｒ）^２］^１／２］＋Ａ４ｈ^４＋Ａ６ｈ^６＋Ａ８ｈ^８＋Ａ１０ｈ^１０
で表示される。

但しＲは近軸曲率半径である。また例えば「Ｅ−Ｚ」の表示は「１０^−Ｚ」を意味する。数値実施例において最後の２つの面は、フィルター、フェースプレート等の光学ブロックの面である。各実施例において、バックフォーカス（ＢＦ）はレンズ最終面から近軸像面までの距離を空気換算長により表したものである。レンズ全長は最も物体側のレンズ面からレンズ最終面までの距離にバックフォーカスを加えたものである。また、各数値実施例における上述した条件式との対応を表１に示す。

［数値実施例１］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 38.089 0.65 1.85478 24.8
2 16.270 3.75 1.49700 81.5
3 -345.616 0.05
4 17.314 2.10 1.83481 42.7
5 101.546 (可変)
6* -72.035 0.30 1.85135 40.1
7* 5.553 3.00
8 -9.874 0.40 1.88300 40.8
9 131.106 0.15
10 23.588 1.45 1.95906 17.5
11 -21.490 (可変)
12 ∞ 6.80 2.00100 29.1
13 ∞ 1.00
14 -13.423 0.40 1.48749 70.2
15 -57.158 (可変)
16* 7.290 1.70 1.55332 71.7
17* -33.455 0.80
18(絞り) ∞ 1.00
19 7.879 0.50 1.90366 31.3
20 5.653 1.40
21* 35.782 2.60 1.58313 59.4
22 -5.325 0.40 1.83400 37.2
23 -11.332 0.60
24 ∞ (可変) （フレアー絞り）
25 -49.512 0.40 1.88300 40.8
26 37.472 (可変)
27* 12.702 1.95 1.48749 70.2
28 -33.425 (可変)
29 ∞ 1.00 1.51633 64.1
30 ∞ 1.00
像面 ∞

非球面データ
第6面
K =-5.14066e+002 A 4= 2.83228e-005 A 6= 2.13210e-007

第7面
K = 3.70015e-001 A 4=-2.21201e-004 A 6=-2.34074e-005 A 8= 1.14761e-006
A10=-7.98571e-008

第16面
K =-1.26531e-001 A 4=-3.41758e-004 A 6= 1.25899e-005 A 8=-1.77405e-006
A10= 7.89790e-008

第17面
K = 7.77560e+000 A 4= 3.55419e-006 A 6= 2.03751e-005 A 8=-2.70124e-006
A10= 1.33983e-007

第21面
K =-6.35924e+001 A 4= 2.65517e-004 A 6= 1.12919e-005 A 8=-1.54736e-006
A10= 1.24433e-007

第27面
K =-6.31234e-001 A 4= 9.11226e-005 A 6=-4.51116e-006 A 8= 1.86389e-007

各種データ
ズーム比 16.93
広角 中間 望遠
焦点距離 4.13 10.27 69.94
Fナンバー 3.61 4.70 6.70
画角 32.76 16.56 2.50
像高 2.66 3.06 3.06
レンズ全長 64.17 64.44 73.38
BF 6.09 8.72 4.39

d 5 0.50 4.75 14.24
d11 5.10 1.12 0.57
d15 12.87 6.34 0.32
d24 2.54 6.71 9.71
d26 5.67 5.39 12.74
d28 4.43 7.06 2.73

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 23.74
2 6 -6.07
3 12 -36.10
4 16 11.52
5 25 -24.10
6 27 19.15
7 29 ∞

［数値実施例２］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 37.713 0.65 1.85478 24.8
2 15.927 3.75 1.49700 81.5
3 -326.925 0.05
4 16.918 2.10 1.83481 42.7
5 98.201 (可変)
6* -61.435 0.30 1.85135 40.1
7* 5.764 3.00
8 -10.371 0.40 1.88300 40.8
9 51.416 0.15
10 22.336 1.45 1.95906 17.5
11 -20.515 (可変)
12 ∞ 6.80 2.00100 29.1
13 ∞ 1.00
14 -10.596 0.40 1.48749 70.2
15 -45.479 (可変)
16* 7.095 1.70 1.55332 71.7
17* -24.698 0.80
18(絞り) ∞ 1.00
19 7.719 0.50 1.90366 31.3
20 5.501 1.40
21* 31.915 2.60 1.58313 59.4
22 -5.462 0.40 1.83400 37.2
23 -11.823 0.60
24 ∞ (可変) （フレアー絞り）
25 -30.511 0.40 1.88300 40.8
26 25.947 (可変)
27* 11.131 1.95 1.48749 70.2
28 -22.569 (可変)
29 ∞ 1.00 1.51633 64.1
30 ∞ 1.00
像面 ∞

非球面データ
第6面
K =-7.34343e+002 A 4=-9.11867e-005 A 6= 3.59460e-006

第7面
K = 5.51688e-001 A 4=-2.17628e-004 A 6=-4.31994e-005 A 8= 1.48711e-006
A10=-7.98571e-008

第16面
K = 8.29487e-002 A 4=-4.10648e-004 A 6= 1.03929e-005 A 8=-1.72474e-006
A10= 7.89790e-008

第17面
K =-9.04688e+000 A 4= 6.02166e-006 A 6= 2.03751e-005 A 8=-2.70124e-006
A10= 1.33983e-007

第21面
K =-4.68129e+001 A 4= 2.73770e-004 A 6= 8.65424e-006 A 8=-1.42002e-006
A10= 1.24433e-007

第27面
K =-6.49547e-001 A 4= 5.32177e-005 A 6=-5.14998e-006 A 8= 1.62766e-007

各種データ
ズーム比 20.49
広角 中間 望遠
焦点距離 4.15 10.60 84.94
Fナンバー 3.60 4.48 6.69
画角 32.66 16.08 2.06
像高 2.66 3.06 3.06
レンズ全長 64.17 64.44 73.38
BF 6.09 8.69 3.90

d 5 0.50 4.75 14.24
d11 5.10 1.12 0.57
d15 12.87 6.34 0.32
d24 2.54 6.71 9.71
d26 5.67 5.42 13.24
d28 4.43 7.03 2.24

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 23.33
2 6 -6.12
3 12 -28.45
4 16 10.80
5 25 -15.83
6 27 15.59
7 29 ∞

［数値実施例３］

単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 33.686 0.70 1.84666 23.9
2 16.813 3.50 1.48749 70.2
3 1089.750 0.05
4 17.468 2.05 1.77250 49.6
5 94.435 (可変)
6 4383.672 0.30 1.88300 40.8
7 5.425 2.70
8 -17.562 0.30 1.88300 40.8
9 19.388 0.15
10 11.950 1.55 1.95906 17.5
11 -111.277 (可変)
12 ∞ 7.30 2.00069 25.5
13 ∞ 1.00
14 -16.068 0.40 1.48749 70.2
15 -56.335 (可変)
16* 7.382 1.70 1.55332 71.7
17* -46.469 0.80
18(絞り) ∞ 1.00
19 8.075 0.50 1.90366 31.3
20 5.763 1.40
21* 22.306 2.50 1.58313 59.4
22 -5.029 0.40 1.80610 40.9
23 -12.141 0.60
24 ∞ (可変) （フレアー絞り）
25 -23.099 0.40 1.53172 48.8
26 23.099 (可変)
27 11.089 2.10 1.48749 70.2
28 -35.273 (可変)
29 ∞ 1.00 1.51633 64.1
30 ∞ 1.00
像面 ∞

非球面データ
第16面
K =-4.03172e-001 A 4=-1.69303e-004 A 6=-2.57545e-006 A 8= 1.61077e-008

第17面
K =-1.46793e+002 A 4=-1.36521e-004

第21面
K = 4.83049e+000 A 4= 1.63029e-004 A 6=-6.99481e-008 A 8= 4.75734e-007
A10=-1.25256e-009

各種データ
ズーム比 15.54
広角 中間 望遠
焦点距離 4.12 14.85 64.01
Fナンバー 3.23 4.41 6.08
画角 32.83 11.63
2.73
像高 2.66 3.06 3.06
レンズ全長 63.58 66.88 74.26
BF 6.59 9.31 4.11

d 5 0.45 7.31 14.54
d11 3.97 0.41 0.56
d15 13.99 4.84 0.35
d24 2.31 8.48 11.92
d26 4.86 5.13 11.38
d28 4.93 7.65 2.45

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 25.42
2 6 -6.04
3 12 -46.26
4 16 11.64
5 25 -21.66
6 27 17.57
7 29 ∞

［数値実施例４］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 45.904 0.65 1.85478 24.8
2 17.745 3.20 1.49700 81.5
3 -107.405 0.05
4 16.890 2.10 1.83481 42.7
5 82.058 (可変)
6* -143.248 0.30 1.85135 40.1
7* 5.727 2.50
8 -7.516 0.40 1.88300 40.8
9 23.940 0.15
10 16.498 1.45 1.95906 17.5
11 -23.506 (可変)
12 ∞ 6.80 2.00100 29.1
13 ∞ (可変)
14* 7.593 1.70 1.55332 71.7
15* -79.362 0.80
16(絞り) ∞ 1.00
17 7.302 0.50 1.90366 31.3
18 5.447 1.40
19* 29.408 2.60 1.58313 59.4
20 -5.091 0.40 1.83400 37.2
21 -11.719 0.60
22 ∞ (可変) （フレアー絞り）
23 -2826.038 0.40 1.48749 70.2
24 15.130 (可変)
25* 11.986 1.95 1.48749 70.2
26 -31.007 (可変)
27 ∞ 1.00 1.51633 64.1
28 ∞ 1.00
像面 ∞

非球面データ
第6面
K =-1.33283e+001 A 4= 4.18722e-004 A 6=-4.83416e-006

第7面
K = 9.24526e-001 A 4=-1.15427e-004 A 6=-1.36060e-005 A 8= 1.47434e-006
A10=-7.98571e-008

第14面
K =-4.44882e-001 A 4=-2.57237e-004 A 6= 1.37501e-005 A 8=-1.78739e-006
A10= 7.89790e-008

第15面
K =-2.26579e+002 A 4=-2.30789e-004 A 6= 2.03751e-005 A 8=-2.70124e-006
A10= 1.33983e-007

第19面
K = 1.02062e+001 A 4= 1.32687e-004 A 6= 7.96522e-006 A 8=-6.84849e-007
A10= 1.24433e-007

第25面
K = 3.19075e-001 A 4= 6.11997e-005 A 6=-4.50822e-006 A 8= 9.26333e-008

各種データ
ズーム比 16.82
広角 中間 望遠
焦点距離 4.15 9.80 69.84
Fナンバー 3.61 4.49 6.70
画角 32.63 17.32 2.50
像高 2.66 3.06 3.06
レンズ全長 62.22 62.49 71.43
BF 6.59 10.38 3.82

d 5 0.50 4.75 14.24
d11 5.10 1.12 0.57
d13 12.87 6.34 0.32
d22 2.54 6.71 9.71
d24 5.67 4.22 13.82
d26 4.93 8.73 2.16

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 23.30
2 6 -4.69
3 12 ∞
4 14 12.74
5 23 -30.87
6 25 18.00
7 27 ∞

Ｌ１ 第１レンズ群 Ｌ２ 第２レンズ群 Ｌ３ 第３レンズ群
Ｌ４ 第４レンズ群 Ｌ５ 第５レンズ群 Ｌ６ 第６レンズ群
ＬＲ 後群 ＰＲ プリズム（反射部材） ＳＰ 絞り
ＦＰ フレアーカット絞り

Claims (15)

1. 物体側より像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、光路を折り曲げるための反射手段、複数のレンズ群を含む後群より構成され、
   広角端に比べて望遠端において物体側に位置するようにズーミングに際して前記第１レンズ群は移動し、広角端に比べて望遠端において像側に位置するようにズーミングに際して前記第２レンズ群は移動し、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、
   前記後群は、ズーミングに際して移動する負の屈折力の第Ｌｎレンズ群を含み、広角端および望遠端における前記第Ｌｎレンズ群の横倍率を各々βＬｎｗ、βＬｎｔ、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、望遠端における全系の焦点距離をｆｔ、前記第１レンズ群の光軸上の厚さと前記第２レンズ群の光軸上の厚さの和をＴＤ１２とするとき、
   １．０＜βＬｎｔ／βＬｎｗ＜５．０
   ０．０１＜｜ｆ２／ｆｔ｜＜０．１０
   ０．０５＜ＴＤ１２／ｆｔ≦０．１５
   なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
2. 前記第Ｌｎレンズ群の焦点距離をｆＬｎとするとき、
   ０．０１＜｜ｆＬｎ／ｆｔ｜＜０．６０
   なる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。
3. 広角端から望遠端へのズーミングに際しての前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の移動量を各々Ｍ１、Ｍ２とするとき、
   ０．０５＜（Ｍ１＋Ｍ２）／ｆｔ＜０．３５
   なる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。
4. 広角端における全系の焦点距離をｆｗ、最も物体側に配置されたレンズの物体側のレンズ面から、前記反射手段の反射面と光軸の交点までの、広角端における光軸上の距離をＤＲｗとするとき、
   ３．０＜ＤＲｗ／ｆｗ＜７．０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
5. 前記後群は、物体側より像側へ順に配置された、負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群、負の屈折力の第５レンズ群、正の屈折力の第６レンズ群より構成され、ズーミングに際して前記第３レンズ群は不動であり、ズーミングに際して前記第４レンズ群、前記第５レンズ群、前記第６レンズ群は移動することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
6. 前記第３レンズ群は１枚の負レンズより構成されていることを特徴とする請求項５に記載のズームレンズ。
7. 前記第５レンズ群は１枚の負レンズより構成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載のズームレンズ。
8. 前記第４レンズ群を、光軸に対して垂直方向の成分を持つ方向に移動させることにより、結像位置を光軸に対して垂直方向に移動させることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載のズームレンズ。
9. 前記第４レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、正レンズ、負レンズ、正レンズと負レンズを接合した接合レンズより構成されていることを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載のズームレンズ。
10. 前記後群は、物体側より像側へ順に配置された、正の屈折力の第３レンズ群、負の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群より構成され、ズーミングに際して前記第３レンズ群、前記第４レンズ群、前記第５レンズ群は移動することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
11. 前記第４レンズ群は１枚の負レンズより構成されていることを特徴とする請求項１０に記載のズームレンズ。
12. 前記第３レンズ群を、光軸に対して垂直方向の成分を持つ方向に移動させることにより、結像位置を光軸に対して垂直方向に移動させることを特徴とする請求項１０又は１１に記載のズームレンズ。
13. 前記第３レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、正レンズ、負レンズ、正レンズと負レンズを接合した接合レンズより構成されていることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載のズームレンズ。
14. 固体撮像素子に像を形成することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
15. 請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のズームレンズと、該ズームレンズによって形成される像を受光する固体撮像素子とを有することを特徴とする撮像装置。