(57)【要約】【課題】製造コストが安く、高い光学性能を備え、高変倍が可能な小型のズームレンズを提供する。【解決手段】この発明にかかるズームレンズは、物体側から順に、少なくとも１枚以上の正レンズを含み全体として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、が配置されて構成される。このズームレンズでは、第２レンズ群Ｇ2を光軸に沿って物体側から像面ＩＭＧへ移動させることにより広角端から望遠端への変倍を行う。そして、このズームレンズは、所定の条件を満足することにより、製造コストが安く、高い光学性能を備え、高変倍が可能な小型のズームレンズになる。【選択図】図１
2009265306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に配置された、少なくとも１枚以上の正レンズを含み全体として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、
前記各レンズ群のうちいずれかひとつ以上のレンズ群を移動させることにより広角端から望遠端への変倍を行い、
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。
（１）  ７０≦νd≦８１
（２）  １．５≦ＯＶＬ／（ｆt／ｆw）≦１．８
（３）  ２．３≦ＯＶＬ／Ｍ2≦２．５
ただし、νdは前記第１レンズ群に含まれる少なくとも１枚の正レンズのｄ線におけるアッベ数、ＯＶＬは前記ズームレンズの全長、ｆtは前記ズームレンズの望遠端における焦点距離、ｆwは前記ズームレンズの広角端における焦点距離、Ｍ2は変倍時の前記第２レンズ群の移動量を示す。
【請求項２】
前記第２レンズ群の焦点距離をｆ2とするとき、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。
（４）  １．９≦｜ｆ2｜／ｆw≦２．４
【請求項３】
物体側から順に配置された、少なくとも１枚以上の正レンズを含み全体として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、
前記各レンズ群のうちいずれかひとつ以上のレンズ群を移動させることにより広角端から望遠端への変倍を行い、
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。
（１）  ７０≦νd≦８１
（２）  １．５≦ＯＶＬ／（ｆt／ｆw）≦１．８
（４）  １．９≦｜ｆ2｜／ｆw≦２．４
ただし、νdは前記第１レンズ群に含まれる少なくとも１枚の正レンズのｄ線におけるアッベ数、ＯＶＬは前記ズームレンズの全長、ｆtは前記ズームレンズの望遠端における焦点距離、ｆwは前記ズームレンズの広角端における焦点距離、ｆ2は前記第２レンズ群の焦点距離を示す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高い光学性能を備え、小型で高変倍が可能なズームレンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルスチルカメラやビデオカメラなどにおいて、より一層の小型化とともに高変倍化が要求されている。この要求に応えるために、小型で高変倍が可能なズームレンズが提案されている（たとえば、特許文献１を参照。）。
【０００３】
特許文献１に記載のズームレンズは、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、を配置し、前記第２レンズ群を移動させることで変倍を行い、前記第４レンズ群を移動させてフォーカシングを行うものである。このズームレンズは、２０倍程度の変倍を可能としたものである。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１７１６１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のズームレンズは、第２レンズ群の移動量を大きくすることで高変倍化を達成しているため、ズームレンズの全長が長くなる傾向がある。そこで、変倍比を変えずに第２レンズ群の移動量を抑制してズームレンズのコンパクト化を図ろうとすると、第２レンズ群の屈折力を強化しなければならない。ただ、このようにすると、光学系の敏感度が大きくなる。この結果、製造誤差の発生が顕著になり、解像性能の歩留まり率の低下につながるという問題が新たに発生する。
【０００６】
また、特許文献１に記載のズームレンズでは、色収差の発生を抑制するため、第１レンズ群中に異常分散性の高い硝材で形成されたレンズが配置されている。異常分散性の高い硝材は高価であるため、そのような硝材を用いた場合は、製造コストが増加するという問題が発生する。
【０００７】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、製造コストが安く、高い光学性能を備え、高変倍が可能な小型のズームレンズを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明にかかるズームレンズは、物体側から順に配置された、少なくとも１枚以上の正レンズを含み全体として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、前記各レンズ群のうちいずれかひとつ以上のレンズ群を移動させることにより広角端から望遠端への変倍を行い、以下の条件式を満足することを特徴とする。
（１）  ７０≦νd≦８１
（２）  １．５≦ＯＶＬ／（ｆt／ｆw）≦１．８
（３）  ２．３≦ＯＶＬ／Ｍ2≦２．５
ただし、νdは前記第１レンズ群に含まれる少なくとも１枚の正レンズのｄ線におけるアッベ数、ＯＶＬは前記ズームレンズの全長、ｆtは前記ズームレンズの望遠端における焦点距離、ｆwは前記ズームレンズの広角端における焦点距離、Ｍ2は変倍時の前記第２レンズ群の移動量を示す。
【０００９】
この請求項１に記載の発明によれば、製造コストが安く、高い光学性能を備え、高変倍が可能な小型のズームレンズを提供することができる。
【００１０】
また、請求項２の発明にかかるズームレンズは、請求項１に記載の発明において、さらに、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ2とするとき、以下の条件式を満足することを特徴とする。
（４）  １．９≦｜ｆ2｜／ｆw≦２．４
【００１１】
この請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明が有する効果に加え、さらなる光学性能の向上が期待できる。
【００１２】
また、請求項３の発明にかかるズームレンズは、物体側から順に配置された、少なくとも１枚以上の正レンズを含み全体として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、前記各レンズ群のうちいずれかひとつ以上のレンズ群を移動させることにより広角端から望遠端への変倍を行い、以下の条件式を満足することを特徴とする。
（１）  ７０≦νd≦８１
（２）  １．５≦ＯＶＬ／（ｆt／ｆw）≦１．８
（４）  １．９≦｜ｆ2｜／ｆw≦２．４
ただし、νdは前記第１レンズ群に含まれる少なくとも１枚の正レンズのｄ線におけるアッベ数、ＯＶＬは前記ズームレンズの全長、ｆtは前記ズームレンズの望遠端における焦点距離、ｆwは前記ズームレンズの広角端における焦点距離、ｆ2は前記第２レンズ群の焦点距離を示す。
【００１３】
この請求項３に記載の発明によれば、製造コストが安く、高い光学性能を備え、高変倍が可能な小型のズームレンズを提供することができる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、製造コストが安く、高い光学性能を備え、高変倍が可能な小型のズームレンズを提供することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、この発明にかかるズームレンズの好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１６】
この実施の形態にかかるズームレンズは、物体側から順に、少なくとも１枚以上の正レンズを含み全体として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、が配置されて構成される。このズームレンズでは、前記第２レンズ群を光軸に沿って移動させることにより広角端から望遠端への変倍を行う。また、変倍の際に前記第４レンズ群を光軸に沿って移動させることにより、物体距離の変化にともなう像面の位置変化を補正する。
【００１７】
この発明は、製造コストが安く、高い光学性能を備え、高変倍が可能な小型のズームレンズを提供することを目的としている。そこで、かかる目的を達成するため、このズームレンズには、上記構成に加え、以下に示すような各種条件が設定される。
【００１８】
まず、この実施の形態にかかるズームレンズでは、第１レンズ群に含まれる少なくとも１枚の正レンズのｄ線におけるアッベ数をνdとするとき、次の条件式を満足することが好ましい。
（１）  ７０≦νd≦８１
【００１９】
条件式（１）は、前記第１レンズ群に含まれる少なくとも１枚の正レンズのｄ線におけるアッベ数を規定する式である。一般に、ｄ線におけるアッベ数νdが大きくなる硝材でレンズを形成すると、異常分散性が高くなり好都合であるが、製造コストが増大するという問題がある。特に、νd＞８１となる硝材を用いた場合は、レンズの製造コストが極めて高くなる。一方、νd＜７０となる硝材を用いた場合は、レンズの製造コストを抑制できる点は有利であるが、色収差の発生が顕著になり、また解像性能も劣化するという問題が発生する。そこで、条件式（１）を満足することで、製造コストを抑え、しかも光学性能が高いレンズを形成することができる。
【００２０】
さらに、この実施の形態にかかるズームレンズでは、当該ズームレンズの全長をＯＶＬ、当該ズームレンズの望遠端における焦点距離をｆt、当該ズームレンズの広角端における焦点距離をｆwとするとき、次の条件式を満足することが好ましい。
（２）  １．５≦ＯＶＬ／（ｆt／ｆw）≦１．８
【００２１】
条件式（２）は、このズームレンズにおける変倍比に対する全長の比を規定する式である。この条件式（２）を満足することにより、小型でありながらも、高変倍が可能なズームレンズを提供することができる。条件式（２）においてその上限を上回ると、光学系の全長が長くなるか、または高変倍が不可能となるため、好ましくない。一方、条件式（２）においてその下限を下回ると、ズームレンズの光学性能の劣化が著しくなるため、やはり好ましくない。
【００２２】
さらに、この実施の形態にかかるズームレンズでは、変倍時の第２レンズ群の移動量をＭ2とするとき、次の条件式を満足することが好ましい。
（３）  ２．３≦ＯＶＬ／Ｍ2≦２．５
【００２３】
条件式（３）は、このズームレンズにおける変倍時の第２レンズ群の移動量に対する全長の比を規定する式である。この条件式（３）を満足することにより、小型でありながらも、高性能で高変倍が可能なズームレンズを提供することができる。条件式（３）においてその上限を上回ると、変倍時の前記第２レンズ群の移動量が増加し、光学系の全長が長くなるため、好ましくない。一方、条件式（３）においてその下限を下回ると、敏感度が大きくなり、設計値からの公差が大きくなった場合に解像性能の劣化が著しくなるため、問題がある。
【００２４】
さらに、この実施の形態のズームレンズでは、第２レンズ群の焦点距離をｆ2とするとき、次の条件式を満足することが好ましい。
（４）  １．９≦｜ｆ2｜／ｆw≦２．４
【００２５】
条件式（４）は、前記第２レンズ群の屈折力を規定する式である。この条件式（４）を満足することにより、製造誤差による前記第２レンズ群の光学性能の劣化を抑制することができる。条件式（４）においてその上限を上回ると、変倍時の前記第２レンズ群の移動量が増加し、光学系の全長が長くなるため、好ましくない。一方、条件式（４）においてその下限を下回ると、敏感度が大きくなり、設計値からの公差が大きくなった場合に解像性能の劣化が著しくなるため、問題がある。
【００２６】
以上説明したように、この実施の形態にかかるズームレンズは、上記条件式（１）〜（４）を満足することにより、製造コストが安く、４０倍程度以上の高変倍が可能な小型のズームレンズになる。しかも、このズームレンズは、設計値からの公差が大きくなった場合でも、解像性能が維持される（解像性能による歩留まり率が低い）という優れた光学性能を備えたものである。
【００２７】
なお、この実施の形態にかかるズームレンズは、必ずしも上記条件式（１）〜（４）をすべて満足する必要はない。少なくとも上記条件式（１）〜（３）または上記条件式（１），（２），（４）を満足していれば、製造コストが安く、高い光学性能を備え、高変倍が可能な小型のズームレンズを提供することができる。
【００２８】
また、この実施の形態にかかるズームレンズは、少なくとも１面以上の非球面を備えていることが好ましい。このようにすることで、少ないレンズ枚数で全変倍域における諸収差を良好に補正することができ、高い光学性能を維持できる。
【００２９】
また、この実施の形態にかかるズームレンズは、樹脂材料により形成されたレンズを少なくとも１枚以上備えていることが好ましい。このようにすることで、光学系の軽量化を図ることができる。また、樹脂は成型が容易であることから、より製造コストの低減を図ることができる。
【実施例】
【００３０】
以下、この発明にかかるズームレンズの実施例を示す。
【００３１】
図１は、この発明の実施例にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。このズームレンズは、図示しない物体側から順に、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、が配置されて構成される。第２レンズ群Ｇ2と第３レンズ群Ｇ3との間には、所定の口径を規定する光学絞りＳＴＰが配置される。第４レンズ群Ｇ4と像面ＩＭＧとの間には、カバーガラスＣＧが配置される。このカバーガラスＣＧは必要に応じて配置されるものであり、不要な場合は省略可能である。また、像面ＩＭＧには、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子の受光面が配置される。
【００３２】
第１レンズ群Ｇ1は、前記物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズＬ11と、正の屈折力を有する第２レンズＬ12と、正の屈折力を有する第３レンズＬ13と、が配置されて構成されている。第１レンズＬ11は、凸面を物体側に向けたメニスカスレンズである。この第１レンズＬ11と第２レンズＬ12とは、接合されている。
【００３３】
また、第２レンズ群Ｇ2は、前記物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズＬ21と、負の屈折力を有する第２レンズＬ22と、正の屈折力を有する第３レンズＬ23と、が配置されて構成されている。第１レンズＬ21は、凸面を物体側に向けたメニスカスレンズである。第２レンズＬ22と第３レンズＬ23とは、接合されている。また、第２レンズＬ22の物体側面には、非球面が形成されている。
【００３４】
また、第３レンズ群Ｇ3は、正の屈折力を有するレンズＬ31で構成されている。このレンズＬ31は、樹脂で形成してもよい。
【００３５】
また、第４レンズ群Ｇ4は、前記物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズＬ41と、負の屈折力を有する第２レンズＬ42と、正の屈折力を有する第３レンズＬ43と、が配置されて構成されている。第２レンズＬ42と第３レンズＬ43とは、接合されている。また、第２レンズＬ42の両面には、非球面が形成されている。
【００３６】
このズームレンズでは、第２レンズ群Ｇ2を光軸に沿って物体側から像面ＩＭＧへ移動させることにより広角端から望遠端への変倍を行う。また、変倍の際に第４レンズ群Ｇ4を光軸に沿って望遠端付近でＵターンする軌道を描くように移動させることにより、物体距離の変化にともなう像面の位置変化を補正する。なお、第１レンズ群Ｇ1および第３レンズ群Ｇ3は、常時固定されている。
【００３７】
以下、この実施例にかかるズームレンズに関する各種数値データを示す。
【００３８】
ズームレンズ全長（ＯＶＬ）＝65.188
ズームレンズの広角端における焦点距離（ｆw）＝2.05
ズームレンズの望遠端における焦点距離（ｆt）＝81.65
変倍時の第２レンズ群Ｇ2の移動量（Ｍ2）＝26.206
第２レンズ群Ｇ2の焦点距離（ｆ2）＝-4.743
画角（２ω）＝ 4.52°（望遠端）〜137.08°（広角端）
【００３９】
（条件式（１）に関する数値）
νd＝70.44
【００４０】
（条件式（２）に関する数値）
ＯＶＬ／（ｆt／ｆw）＝1.637
【００４１】
（条件式（３）に関する数値）
ＯＶＬ／Ｍ2＝2.488
【００４２】
（条件式（４）に関する数値）
｜ｆ2｜／ｆw＝2.314
【００４３】
ｒ1＝54.2
ｄ1＝1    ｎｄ1＝1.846663    νｄ1＝23.78
ｒ2＝26.3
ｄ2＝4.4    ｎｄ2＝1.487489    νｄ2＝70.44
ｒ3＝-100.6
ｄ3＝0.15
ｒ4＝23.4
ｄ4＝2.5    ｎｄ3＝1.743299    νｄ3＝49.22
ｒ5＝72
ｄ5＝0.740(広角端)〜18.602(中間端)〜26.94（望遠端）
ｒ6＝63.4
ｄ6＝0.5    ｎｄ4＝1.834    νｄ4＝37.35
ｒ7＝4.58
ｄ7＝2.3
ｒ8＝-9.05（非球面）
ｄ8＝0.5    ｎｄ5＝1.516798    νｄ5＝64.2
ｒ9＝6.2
ｄ9＝1.8    ｎｄ6＝1.846663    νｄ6＝23.78
ｒ10＝33.5
ｄ10＝27.406(広角端)〜9.544(中間端)〜1.200（望遠端）
ｒ11＝∞（光学絞り）
ｄ11＝0.8
ｒ12＝10.3159
ｄ12＝1.45    ｎｄ7＝1.5247    νｄ7＝56.24
ｒ13＝24.1358
ｄ13＝7.579(広角端)〜4.137(中間端)〜10.327（望遠端）
ｒ14＝6.4881
ｄ14＝2.18    ｎｄ8＝1.58313    νｄ8＝59.46
ｒ15＝-10.2336
ｄ15＝0.15
ｒ16＝-16.91（非球面）
ｄ16＝0.53    ｎｄ9＝1.834    νｄ9＝37.35
ｒ17＝5.8（非球面）
ｄ17＝1.85    ｎｄ10＝1.487489    νｄ10＝70.44
ｒ18＝-10.26
ｄ18＝5.583(広角端)〜9.0258(中間端)〜2.825（望遠端）
ｒ19＝∞
ｄ19＝1.87    ｎｄ11＝1.51680    νｄ11＝64.2
ｒ20＝∞
ｄ20＝1.9
ｒ21＝∞（像面）
【００４４】
円錐係数（ε）および非球面係数（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）
（第８面）
ε＝1，  Ａ＝0，
Ｂ＝-1.406922×10-4，  Ｃ＝7.618560×10-6，
Ｄ＝-1.936182×10-6，  Ｅ＝8.388272×10-8
（第１６面）
ε＝1，  Ａ＝0，
Ｂ＝-2.997188×10-4，  Ｃ＝2.328742×10-5，
Ｄ＝-2.776323×10-6，  Ｅ＝3.525980×10-7
（第１７面）
ε＝1，  Ａ＝0，
Ｂ＝7.363591×10-4，  Ｃ＝-8.495703×10-6，
Ｄ＝1.859080×10-6，  Ｅ＝1.557849×10-7
【００４５】
なお、上記数値データにおいて、ｒ1，ｒ2，・・・・は各レンズ、絞り面などの曲率半径、ｄ1，ｄ2，・・・・は各レンズ、絞りなどの肉厚またはそれらの面間隔、ｎｄ1，ｎｄ2，・・・・は各レンズなどのｄ線（λ＝５８７．５６ｎｍ）における屈折率、νｄ1，νｄ2，・・・・は各レンズなどのｄ線（λ＝５８７．５６ｎｍ）におけるアッベ数を示している。
【００４６】
また、上記各非球面形状は、光軸と垂直な高さをＨ、面頂を原点としたときの高さＨにおける光軸方向の変位量をＸ（Ｈ）とするとき、以下に示す式により表される。
【００４７】
【数１】
2009265306.tif 000003
【００４８】
ただし、Ｒは近軸曲率半径、εは円錐係数、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅはそれぞれ２次，４次，６次，８次，１０次の非球面係数である。
【００４９】
図２は、この発明の実施例にかかるズームレンズにおける球面収差図である。図３は、この発明の実施例にかかるズームレンズにおける倍率色収差図である。図２および図３において、ｅはｅ線（λ＝５４６．０７ｎｍ）、ｇはｇ線（λ＝４３５．８４ｎｍ）、ｃはｃ線（λ＝６５６．２７ｎｍ）に相当する波長の収差を表す。また、図４は、この発明の実施例にかかるズームレンズにおける非点収差図および歪曲収差図（ｄ線）である。図４の非点収差図における符号Ｓ，Ｔは、それぞれサジタル方向、タンジェンタル方向の収差を表す。
【００５０】
以上説明したように、この実施例によれば、上記条件式を満足することで、製造コストが安く、４０倍程度以上の高変倍が可能な小型のズームレンズを提供することができる。しかも、このズームレンズは、設計値からの公差が大きくなった場合でも、解像性能が維持される（解像性能による歩留まり率が低い）という優れた光学性能を備えたものである。
【００５１】
また、この実施例のズームレンズは、いくつかの接合レンズを備えることで、諸収差の発生を抑制している。
【００５２】
また、この実施例のズームレンズは、適宜非球面が形成されたレンズを用いて構成されていることにより、少ないレンズ枚数で諸収差を効果的に補正できるとともに、光学系の小型軽量化、製造コストの低減化を図ることができる。さらに、ズームレンズを構成するいずれかのレンズに樹脂材料を使用すれば、より一層の光学系の軽量化を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上のように、この発明にかかるズームレンズは、デジタルスチルカメラやビデオカメラなどをはじめとする小型撮像装置に有用であり、特に、高い光学性能と、高変倍が要求される小型撮像装置に適している。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】この発明の実施例にかかるズームレンズの構成を示す光軸に沿う断面図である。
【図２】この発明の実施例にかかるズームレンズにおける球面収差図である。
【図３】この発明の実施例にかかるズームレンズにおける倍率色収差図である
【図４】この発明の実施例にかかるズームレンズにおける非点収差図および歪曲収差図（ｄ線）である。
【符号の説明】
【００５５】
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
Ｌ11，Ｌ21，Ｌ41  第１レンズ
Ｌ12，Ｌ22，Ｌ42  第２レンズ
Ｌ13，Ｌ23，Ｌ43  第３レンズ
Ｌ31  レンズ
ＳＴＰ  光学絞り
ＣＧ  カバーガラス
ＩＭＧ  像面
【図１】
2009265306.tif 000004
【図２】
2009265306.tif 000005
【図３】
2009265306.tif 000006
【図４】
2009265306.tif 000007