(57)【要約】【課題】本発明は、高いズーム倍率を有するとともに、光軸方向の全体の厚さが大幅に短縮されたズームレンズを提供する。【解決手段】本発明に係るズームレンズには、その光軸に沿って物体側から像側に向かって、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レンズ群及び正の屈折力を有する第４レンズ群が順番に配列され、第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群及び第４レンズ群は、変倍する過程において光軸に沿って移動でき、以下の条件式を満足する。−０．１５＜Ｌ３／Ｌｔ＜−０．３５ただし、Ｌ３は、ズームレンズが広角端から望遠端まで変倍する際の、第３レンズ群の光軸上での移動ベクトルであり、第３レンズ群の物体側から像側までの移動ベクトルを正値とし、第３レンズ群の像側から物体側までの移動ベクトルを負値としたものであり、Ｌｔはズームレンズの望遠端における光軸方向に沿う全長である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸に沿って物体側から像側に向かって、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レンズ群及び正の屈折力を有する第４レンズ群が順番に配列され、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レンズ群は、変倍する過程において光軸に沿って移動することができ、以下の条件式（１）を満足することを特徴とするズームレンズ。
−０．１５＜Ｌ３／Ｌｔ＜−０．３５  （１）
ただし、Ｌ３は、前記ズームレンズが広角端から望遠端まで変倍する過程における、前記第３レンズ群の光軸上での移動ベクトルであり、前記第３レンズ群の物体側から像側までの移動ベクトルを正値とし、前記第３レンズ群の像側から物体側までの移動ベクトルを負値としたものであり、Ｌｔは前記ズームレンズの望遠端における光軸方向に沿う全長である。
【請求項２】
前記ズームレンズは、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。
０．１６５＜ｆ３／ｆｔ＜０．３  （２）
ただし、ｆ３は前記第３レンズ群の有効焦点距離であり、ｆｔは前記ズームレンズの望遠端における有効焦点距離である。
【請求項３】
前記ズームレンズは、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載のズームレンズ。
１．３＜（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４）／ＤＩＭ＜１．９  （３）
ただし、Ｔ１は前記第１レンズ群の光軸方向の厚さであり、Ｔ２は前記第２レンズ群の光軸方向の厚さであり、Ｔ３は前記第３レンズ群の光軸方向の厚さであり、Ｔ４は前記第４レンズ群の光軸方向の厚さであり、ＤＩＭは前記ズームレンズの最大の結像円の直径である。
【請求項４】
前記第１レンズ群には、物体側から像側に向かって、負の屈折力を有する第１レンズ及び正の屈折力を有する第２レンズが順番に配列されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項５】
前記第２レンズ群には、物体側から像側に向かって、負の屈折力を有する第３レンズ、負の屈折力を有する第４レンズ及び正の屈折力を有する第５レンズが順番に配列されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項６】
前記第３レンズ群には、物体側から像側に向かって、正の屈折力を有する第６レンズ及び負の屈折力を有する第７レンズが順番に配列されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項７】
前記第４レンズ群には、正の屈折力を有する第８レンズが配列されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項８】
前記ズームレンズは、前記第４レンズ群の像側に位置する固体撮像素子をさらに備え、前記固体撮像素子は、前記第４レンズ群に対面する結像面を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項９】
前記ズームレンズは、前記結像面と前記第４レンズ群との間に位置するフィルターをさらに備えることを特徴とする請求項８に記載のズームレンズ。
【請求項１０】
前記ズームレンズは、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間に位置する絞りをさらに備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ズームレンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラ又はデジタルビデオの普及に伴い、人々の撮影品質に対する要求も次第に高くなる。例えば、使用者はデジタルカメラが高いズーム倍率を有しながら小型軽量化の要求を満足することを要望する。しかし、現在の高ズーム倍率を有するレンズにおいては、その内部の各々のレンズ群が一定の空間を占有して各々のレンズ群が移動することにより、変倍することに有利となっている。従って、ズームレンズの全体の厚さが大きくなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、高いズーム倍率を有するとともに、光軸方向の全体の厚さが大幅に短縮されたズームレンズを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記目的を達成するため、本発明に係るズームレンズは、その光軸に沿って物体側から像側に向かって、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レンズ群及び正の屈折力を有する第４レンズ群が順番に配列され、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レンズ群は、変倍する過程において光軸に沿って移動することができ、以下の条件式（１）を満足する。
−０．１５＜Ｌ３／Ｌｔ＜−０．３５  （１）
ただし、Ｌ３は、前記ズームレンズが広角端から望遠端まで変倍する過程における、前記第３レンズ群の光軸上での移動ベクトルであり、前記第３レンズ群の物体側から像側までの移動ベクトルを正値とし、前記第３レンズ群の像側から物体側までの移動ベクトルを、負値としたものであり、Ｌｔは、前記ズームレンズの望遠端における光軸方向に沿う全長である。
【発明の効果】
【０００５】
本発明のズームレンズは、高いズーム倍率を有するとともに、光軸方向の全体の厚さが大幅に短縮される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明に係るズームレンズを示す図である。
【図２】図１に示すズームレンズの広角端での球面収差図である。
【図３】図１に示すズームレンズの広角端での像面湾曲図である。
【図４】図１に示すズームレンズの広角端での歪曲収差図である。
【図５】図１に示すズームレンズの望遠端での球面収差図である。
【図６】図１に示すズームレンズの望遠端での像面湾曲図である。
【図７】図１に示すズームレンズの望遠端での歪曲収差図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
【０００８】
図１は、本発明の実施形態に係るズームレンズを示す図である。前記ズームレンズ１００は、その光軸に沿って物体側から像側に向かって、正の屈折力を有する第１レンズ群１０、負の屈折力を有する第２レンズ群２０、正の屈折力を有する第３レンズ群３０、正の屈折力を有する第４レンズ群４０及び固体撮像素子５０が順番に配列される。前記固体撮像素子５０は、結像面５１を有する。結像する際、物体側から入射した光線は、前記第１レンズ群１０、前記第２レンズ群２０、前記第３レンズ群３０、前記第４レンズ群４０を透過して、前記固体撮像素子５０の結像面５１に到達し、明瞭な像を獲得する。前記固体撮像素子５０は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ、電荷結合素子）又はＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、相補性金属酸化膜半導体）である。
【０００９】
前記第１レンズ群１０、前記第２レンズ群２０、前記第３レンズ群３０、前記第４レンズ群４０は、前記ズームレンズ１００の光軸に沿って移動することによって変倍を実現する。
【００１０】
前記第１レンズ群１０には、物体側から像側に向かって、負の屈折力を有する第１レンズ１１及び正の屈折力を有する第２レンズ１２が順番に配列される。前記第１レンズ１１は、物体側と対向する第一物体側表面Ｓ１及び像側と対向する第一像側表面Ｓ２を備える。前記第２レンズ１２は、物体側と対向する第二物体側表面Ｓ３及び像側と対向する第二像側表面Ｓ４を備える。
【００１１】
前記第２レンズ群２０には、物体側から像側に向かって、負の屈折力を有する第３レンズ２１、負の屈折力を有する第４レンズ２２及び正の屈折力を有する第５レンズ２３が順番に配列される。前記第３レンズ２１は、物体側と対向する第三物体側表面Ｓ５及び像側と対向する第三像側表面Ｓ６を備える。前記第４レンズ２２は、物体側と対向する第四物体側表面Ｓ７及び像側と対向する第四像側表面Ｓ８を備える。前記第５レンズ２３は、物体側と対向する第五物体側表面Ｓ９及び像側と対向する第五像側表面Ｓ１０を備える。
【００１２】
前記第３レンズ群３０には、物体側から像側に向かって、正の屈折力を有する第６レンズ３１及び負の屈折力を有する第７レンズ３２が順番に配列される。前記第６レンズ３１は、物体側と対向する第六物体側表面Ｓ１１及び像側と対向する第六像側表面Ｓ１２を備える。前記第７レンズ３２は、物体側と対向する第七物体側表面Ｓ１３及び像側と対向する第七像側表面Ｓ１４を備える。
【００１３】
前記第４レンズ群４０には、正の屈折力を有する第８レンズ４１が配列される。前記第８レンズ４１は、物体側と対向する第八物体側表面Ｓ１５及び像側と対向する第八像側表面Ｓ１６を備える。
【００１４】
前記ズームレンズ１００は、前記固体撮像素子５０の物体側に位置し、且つ物体側から像側に向かって、フィルター６０及び保護ガラス７０が順番に配列される。前記フィルター６０は、赤外線などの迷光（ｓｔｒａｙ  ｌｉｇｈｔ）が前記固体撮像素子５０に入射することを防止することができ、これにより前記固体撮像素子５０の結像品質を保証する。前記保護ガラス７０は、前記固体撮像素子５０を保護するために用いられる。前記フィルター６０は、物体側と対向する第九物体側表面Ｓ１７及び像側と対向する第九像側表面Ｓ１８を備える。前記保護ガラス７０は、物体側と対向する第十物体側表面Ｓ１９及び像側と対向する第十像側表面Ｓ２０を備える。
【００１５】
前記ズームレンズ１００は、絞り８０をさらに備える。前記絞り８０は、前記第２レンズ群２０と前記第３レンズ群３０との間に位置して前記ズームレンズ１００の全体の構造を前記絞り８０に対して対称とし、これによりコマ収差を有効に減少させることができるとともに、前記第２レンズ群２０から出射した光線が前記第３レンズ群３０に入射する際の光束密度を制限することができ、且つ前記第３レンズ群３０を通過した光円錐（ｌｉｇｈｔ  ｃｏｎｅ）を更に対称とする。これにより前記ズームレンズ１００のコマ収差が良好に補正される。
【００１６】
前記ズームレンズ１００は、以下の条件式を満足している。
【００１７】
−０．１５＜Ｌ３／Ｌｔ＜−０．３５……（１）
【００１８】
ただし、Ｌ３は、前記ズームレンズ１００が広角端から望遠端まで変倍する過程における、前記第３レンズ群３０の光軸上での移動ベクトルであり、前記第３レンズ群３０の物体側から像側までの移動ベクトルは正値であり、前記第３レンズ群３０の像側から物体側までの移動ベクトルは負値としたものであり、Ｌｔは、前記ズームレンズ１００の望遠端における光軸方向に沿う全長である。前記ズームレンズ１００が光軸方向に沿う全長が同じである場合、前記ズームレンズ１００が広角端から望遠端まで変倍する過程において、もし前記第３レンズ群３０の移動量が大きすぎれば、前記第２レンズ群２０の屈折力が大きくなりすぎ、光束が前記第２レンズ群２０を通過する際に大きすぎる屈折を生じ、これにより前記ズームレンズ１００に大きすぎるコマ収差が生じて補正し難くなる。もし前記第３レンズ群３０の移動量が小さすぎれば、前記ズームレンズ１００が望遠端に位置する際に、前記第１レンズ群１０と前記第２レンズ群２０との間隔が大きくなり、これにより前記第２レンズ群２０と前記第３レンズ群３０との間隔が近くなりすぎて機械干渉を生じ易くなる。本実施形態において、Ｌ３＝−１０．４３ｍｍ、Ｌｔ＝４９ｍｍ、Ｌ３／Ｌｔ＝−０．２１３である。
【００１９】
光学性能を高めるために、前記ズームレンズ１００は、以下の条件式を満足することが好ましい。
【００２０】
０．１６５＜ｆ３／ｆｔ＜０．３……（２）
【００２１】
ただし、ｆ３は前記第３レンズ群３０の有効焦点距離であり、ｆｔは前記ズームレンズ１００の望遠端における有効焦点距離である。前記ズームレンズ１００の光軸方向に沿う全長が同じである場合、もし前記第３レンズ群３０の屈折力が大きすぎれば、前記第２レンズ群２０の屈折力を増加させることによって、前記ズームレンズ１００の有効焦点距離及びズーム倍率を保証することになる。しかし前記第２レンズ群２０の屈折力を増加させると、前記ズームレンズ１００に大きすぎるコマ収差が生じて、補正し難くなる。前記第３レンズ群３０の屈折力が小さすぎる場合、前記第４レンズ群４０の屈折力を増加させることによって、前記ズームレンズ１００の有効焦点距離及びズーム倍率を保証することになる。しかし前記第４レンズ群４０の屈折力を増加させると、前記ズームレンズ１００に大きすぎる球面収差が生じて補正し難くなり、且つ前記ズームレンズ１００が広角端に位置する際、前記第３レンズ群３０と前記第４レンズ群４０との間隔が近すぎて機械干渉を生じ易い。本実施形態において、ｆ３＝７．９９ｍｍ、ｆｔ＝３６．３３ｍｍ、ｆ３／ｆｔ＝０．２２である。
【００２２】
１．３＜（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４）／ＤＩＭ＜１．９……（３）
【００２３】
ただし、Ｔ１は前記第１レンズ群１０の光軸方向の厚さであり、Ｔ２は前記第２レンズ群２０の光軸方向の厚さであり、Ｔ３は前記第３レンズ群３０の光軸方向の厚さであり、Ｔ４は前記第４レンズ群４０の光軸方向の厚さであり、ＤＩＭは前記ズームレンズ１００の最大の結像円の直径である。本実施形態において、Ｔ１＝３．９７ｍｍ、Ｔ２＝４．４９５ｍｍ、Ｔ３＝２．１８４ｍｍ、Ｔ４＝１．８１ｍｍ、（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４）／ＤＩＭ＝１．５９９である。
【００２４】
レンズ表面中心を原点として、光軸がｘ軸である場合、レンズ表面の非球面形状は以下の数式によって表示される。
【００２５】
【数１】
2012093761.tif 000003
【００２６】
ｃは、レンズ表面中心の曲率であり、ｈは、光軸からレンズ表面までの高さであり、ｋは、二次曲面係数であり、Ａｉは、第ｉ次の非球面形状の係数である。表１〜表４のデータを前記数式に代入することによって、レンズ表面の非球面形状を得ることができる。
【００２７】
前記ズームレンズ１００の各々の光学素子は、表１、表２及び表３の条件を満足する。以下の表１〜表４において、表面Ｓ１〜Ｓ２０は物体側から像側まで順番に番号付けされる光学表面の番号（Ｓｕｒｆａｃｅ＃）であり、Ｒは各々のレンズの光学表面の曲率半径であり、Ｄは対応する表面から次の表面までの軸上距離であり、Ｎｄは対応するレンズ群のｄ光線（波長が５８７ｎｍである）に対する屈折率であり、Ｖｄはレンズ群におけるｄ光線に対するアッベ数であり、ｆは前記ズームレンズ１００の有効焦点距離であり、Ｆ  ｎｕｍｂｅｒは前記ズームレンズ１００の絞り数であり、２ωは前記ズームレンズ１００の画角である。
【００２８】
【表１】
2012093761.tif 000004
【００２９】
【表２】
2012093761.tif 000005
【００３０】
【表３】
2012093761.tif 000006
【００３１】
【表４】
2012093761.tif 000007
【００３２】
本実施形態において、前記ズームレンズ１００が広角端に位置する際の、球面収差、像面湾曲及び歪曲収差は、図２乃至図４に示した。図２は、Ｆ線（波長が４８６ｎｍである）、ｄ線（波長が５８７ｎｍである）、Ｃ線（波長が６５６ｎｍである）に対する球面収差の曲線を示す。本実施形態のズームレンズ１００の可視光線（波長範囲は、４００ｎｍ〜７００ｎｍである）に対する球面収差値は−０．２ｍｍから０．２ｍｍまでの範囲内に制御される。図３に示された像面湾曲は、−０．２ｍｍから０．２ｍｍまでの範囲内に制御される。図４に示された歪曲収差は、−２０％から２０％までの範囲内に制御される。以上のように、前記ズームレンズ１００の球面収差、像面湾曲及び歪曲収差は良好に補正される。勿論、本実施形態において、前記ズームレンズ１００が広角端に位置する際、歪曲収差は−２０％から２０％までの範囲内に制御されるが、さらに影像処理技術によって修正することができる。
【００３３】
本実施形態において、前記ズームレンズ１００が望遠端に位置する際の、球面収差、像面湾曲及び歪曲収差は、図５乃至図７に示した。図５は、Ｆ線（波長が４８６ｎｍである）、ｄ線（波長が５８７ｎｍである）、Ｃ線（波長が６５６ｎｍである）に対する球面収差の曲線を示す。本実施形態のズームレンズ１００の可視光線（波長範囲は、４００ｎｍ〜７００ｎｍである）に対する球面収差値は−０．２ｍｍから０．２ｍｍまでの範囲内に制御される。図６に示された像面湾曲は、−０．５ｍｍから０．５ｍｍまでの範囲内に制御される。図７に示された歪曲収差は、−５％から５％までの範囲内に制御される。以上のように前記ズームレンズ１００の球面収差、像面湾曲及び歪曲収差は良好に補正される。
【００３４】
本発明のズームレンズは、高いズーム倍率を有するとともに、光軸方向の全体の厚さが大幅に短縮される。
【００３５】
以上、本発明を実施例に基づいて具体的に説明したが、本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能であることは勿論であって、本発明の保護範囲は、以下の特許請求の範囲から決まる。
【符号の説明】
【００３６】
１０  第１レンズ群
１１  第１レンズ
１２  第２レンズ
２０  第２レンズ群
２１  第３レンズ
２２  第４レンズ
２３  第５レンズ
３０  第３レンズ群
３１  第６レンズ
３２  第７レンズ
４０  第４レンズ群
４１  第８レンズ
５０  固体撮像素子
５１  結像面
６０  フィルター
７０  保護ガラス
８０  絞り
１００  ズームレンズ
Ｓ１  第一物体側表面
Ｓ２  第一像側表面
Ｓ３  第二物体側表面
Ｓ４  第二像側表面
Ｓ５  第三物体側表面
Ｓ６  第三像側表面
Ｓ７  第四物体側表面
Ｓ８  第四像側表面
Ｓ９  第五物体側表面
Ｓ１０  第五像側表面
Ｓ１１  第六物体側表面
Ｓ１２  第六像側表面
Ｓ１３  第七物体側表面
Ｓ１４  第七像側表面
Ｓ１５  第八物体側表面
Ｓ１６  第八像側表面
Ｓ１７  第九物体側表面
Ｓ１８  第九像側表面
Ｓ１９  第十物体側表面
Ｓ２０  第十像側表面
【図１】
2012093761.tif 000008
【図２】
2012093761.tif 000009
【図３】
2012093761.tif 000010
【図４】
2012093761.tif 000011
【図５】
2012093761.tif 000012
【図６】
2012093761.tif 000013
【図７】
2012093761.tif 000014