本発明は、ズームレンズおよびそのズームレンズを撮影用光学系として有するカメラおよびそのズームレンズを動画撮影用光学系として有するカメラに関するものである。

セキュリティ等に用いるカメラ市場は、大きなものとなっており、要望も多岐にわたっている。中でも、高画質化と高変倍化は、常にユーザの欲するところであり、ウエイトが大きい。よって、撮影レンズとして用いるズームレンズにも、高性能化と高変倍化の両立が求められる。 ここで、高性能化という面では、少なくとも、100万〜500万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。また、高変倍化としては、20倍程度の変倍が必要と考えられる。 また、暗い状態においても撮影できるように、近赤外の波長域においても収差が十分に補正されていることが望まれている。 さらに、大口径化も望まれており、短焦点(「広角」と称する場合がある)端のFナンバが2.0以下であることが望ましい。

物体側より像側に向かって、順に、正の屈折力を持つ第1レンズ群と、負の屈折力を持つ第2レンズ群と、負の屈折力を持つ第3レンズ群と、正の屈折力を持つ第4レンズ群とを有し、第4レンズ群に7〜8枚程度のレンズを有する大口径のズームレンズの従来例として、特許文献1(特開2006−030582号公報)、特許文献2(特開平09−61715号公報)、特許文献3(特開平09−61716号公報)、特許文献4(特開平07−159693号公報)、特許文献5(特開平10−054937号公報)等に開示のものがある。 これら特許文献1、特許文献2、特許文献3および特許文献4に開示されたズームレンズは、20倍程度の高変倍にはできていない。 また、本発明に最も近い文献と考えられる特許文献5は、他の特許文献1〜特許文献4と同様に、近赤外域の収差補正について、何ら考慮されていない。

従って、特許文献1〜5に開示されたいずれの構成においても、特に、近赤外域の収差等が少ないというユーザーの要望を充分に満たすものではない。 本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、高変倍比で、近赤外の波長域においても収差が十分に補正され、小型なズームレンズを提供することを目的としている。

本発明に係るズームレンズは、上述した目的を達成するために、 物体側より順に、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、負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レンズ群からなり、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、前記第1レンズ群は固定であり、前記第2レンズ群は像側に移動し、前記第3レンズ群は移動し、前記第4レンズ群は固定であるズームレンズにおいて、前記第4レンズ群は物体側から順に物体側が凸面である正レンズL41、像側が凹面である負レンズL42、正レンズL43、負レンズL44、正レンズL45を有し、 前記正レンズL41の物体側面の曲率半径をR411とし、前記負レンズL42の像側面の曲率半径をR422として、 下記の条件式(1): 0.1<(R411−R422)/(R411+R422)<0.6 (1) を満足することを特徴としている。

本発明に係るズームレンズは、上述した目的を達成するために、 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、負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レンズ群からなり、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、前記第1レンズ群は固定であり、前記第2レンズ群は像側に移動し、前記第3レンズ群は移動し、前記第4レンズ群は固定であるズームレンズにおいて、前記第4レンズ群は物体側から順に物体側が凸面である正レンズL41、像側が凹面である負レンズL42、正レンズL43、負レンズL44、正レンズL45を有し、 前記正レンズL41の物体側面の曲率半径をR411とし、前記負レンズL42の像側面の曲率半径をR422として、 下記の条件式(1): 0.1<(R411−R422)/(R411+R422)<0.6 (1) を満足することにより 高変倍比で、比較的安価且つ小型であり、近赤外光の波長域においても収差が十分に補正され、高い解像力を有するズームレンズを提供することができる。

本発明の第1の実施の形態に係る実施例(数値実施例。以下、同じ)1におけるズームレンズの光学系の構成およびズーミングに伴うズーム軌跡を示す図であり、(a)は短焦点端(広角端)、(b)は中間焦点距離および(c)は長焦点端(望遠端)のそれぞれにおける光軸に沿った断面図である。

図1に示す本発明の実施例1によるズームレンズの短焦点端(広角端)における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。

図1に示す本発明の実施例1によるズームレンズの中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。

図1に示す本発明の実施例1によるズームレンズの長焦点端(望遠端)における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。

本発明の第2の実施の形態に係る実施例2におけるズームレンズの光学系の構成およびズーミングに伴うズーム軌跡を示す図であり、(a)は短焦点端、(b)は中間焦点距離および(c)は長焦点端のそれぞれにおける光軸に沿った断面図である。

図5に示す本発明の実施例2によるズームレンズの短焦点端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。

図5に示す本発明の実施例2によるズームレンズの中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。

図5に示す本発明の実施例2によるズームレンズの長焦点端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。

本発明の第3の実施の形態に係る実施例3におけるズームレンズの光学系の構成およびズーミングに伴うズーム軌跡を示す図であり、(a)は短焦点端、(b)は中間焦点距離および(c)は長焦点端のそれぞれにおける光軸に沿った断面図である。

図9に示す本発明の実施例3によるズームレンズの短焦点端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。

図9に示す本発明の実施例3によるズームレンズの中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。

図9に示す本発明の実施例3によるズームレンズの長焦点端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。

本発明の第4の実施の形態に係る実施例4におけるズームレンズの光学系の構成およびズーミングに伴うズーム軌跡を示す図であり、(a)は短焦点端、(b)は中間焦点距離および(c)は長焦点端のそれぞれにおける光軸に沿った断面図である。

図13に示す本発明の実施例4によるズームレンズの短焦点端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。

図13に示す本発明の実施例4によるズームレンズの中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。

図13に示す本発明の実施例4によるズームレンズの長焦点端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。

本発明の第5の実施の形態に係るカメラとしてのデジタルカメラの物体側(被写体側)から見た外観構成を模式的に示す斜視図である。

図17のデジタルカメラを撮影者側から見た外観構成を模式的に示す斜視図である。

図17および図18のデジタルカメラの機能構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態に基づき、図面を参照して本発明に係るズームレンズおよびカメラを詳細に説明する。 具体的な実施例について説明する前に、先ず、本発明の原理的な実施の形態について説明する。 本発明は、物体側より順に、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、負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レンズ群を配置してなる。いわば、正−負−負−正の4レンズ群で構成されるズームレンズは、第2レンズ群が主要な変倍作用を負担する、いわゆるバリエータとして構成される。 短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第1レンズ群は固定し、第2レンズ群は像側に移動し、第3レンズ群は移動し、第4レンズ群が固定であることにより、第1レンズ群と第2レンズ群の間隔は大きくなり、第2レンズ群と第3レンズ群との間隔は変化する。 短焦点端において大口径であるズームレンズを構成するためには、短焦点端において軸上光束が太い第4レンズ群の構成が重要になる。また、短焦点端において可視域と近赤外域においてピント変動を小さくするためには軸上色収差を十分に補正する必要がある。

そこで、本発明においては、第4レンズ群は、物体側から順に、物体側が凸面である正レンズL41、像側が凹面である負レンズL42、正レンズL43、負レンズL44、正レンズL45を有する構成にする。その構成にすることにより、短焦点端の軸上色収差を抑えつつ、球面収差やコマ収差等を十分に補正することができる。 また、正レンズL41の物体側面と負レンズL42の像側面はお互いの収差を打ち消すような補正をしている。そのため、それらの曲率半径の関係が重要になる。 そこで、以下の条件式(1)を満足するとよい。 0.1<(R411−R422)/(R411+R422)<0.6 (1) ただし、R411は、正レンズL41の物体側面の曲率半径であり、R422は、負レンズL42の像側面の曲率半径である。 上記条件式(1)を満足することにより、各種収差を十分に補正することが可能となる。 さらに望ましくは、以下の条件式を満足すると良い。 0.1<(R411−R422)/(R411+R422)<0.5 (1’) 請求項1に記載のズームレンズにおいて、短焦点端の軸上色収差をより補正するためには、異常分散性がある光学材料を第4レンズ群の正レンズのうち、少なくとも1枚の正レンズに用いると良い。

少なくとも1枚の正レンズは、下記の条件式(2)、(3)、(4)を満足することが望ましい(請求項2に対応する)。 1.40

d<1.65 (2) 65.0<ν

_d<100.0 (3) 0.015

g,F−(−0.001802×ν

_d+0.6483)<0.060 (4) ただし、N

_dは正レンズの屈折率であり、ν

_dは正レンズのアッベ数であり、P

_g,Fは正レンズの部分分散比である。ここで、P

_g,F=(n

_g−n

_F)/(n

_F−n

_C)であり、n

_g、n

_F、n

_Cはそれぞれ、正レンズの、g線、F線、C線に対する屈折率である。 条件式(2)、(3)、(4)を満足する光学材料は、異常分散性が高く、低分散な光学材料を用いることにより、色収差を十分に補正することができる。 望ましくは、第4レンズ群は、第4レンズ群内で最も間隔が大きい位置を境として、より物体側に第4レンズ群前群、像側に第4レンズ群後群を構成し、最も軸上光束が太くなる第4レンズ群前群に含まれる正レンズに異常分散性がある光学材料を用いると軸上色収差への効果が高い。

さらに、請求項2に記載のズームレンズにおいて、短焦点端の軸上色収差を補正するためには、第4レンズ群の正レンズのうち、少なくとも2枚が条件式(2)、(3)、(4)を満足すると良い(請求項3に対応する)。さらに望ましくは、第4レンズ群に含まれる正レンズL41、正レンズL43、正レンズL45が条件式(2)、(3)、(4)を満足すると良い。軸上光束が太いため、異常分散による効果が大きいからである。 さらに請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のズームレンズにおいて、各種収差を十分に補正するためには、第4レンズ群に含まれる正レンズL43、負レンズL44は接合されており、以下の条件式(5)を満足すると良い(請求項4に対応する)。 −4.0

ただし、Rcomは、正レンズL43と負レンズL44の接合レンズの接合面の曲率半径であり、N43は、第4レンズ群の正レンズL43の屈折率であり、N44は第4レンズ群の負レンズL44の屈折率であり、f41は、第4レンズ群の正レンズL41の焦点距離である。

正レンズL43と負レンズL44との間の接合面は、正レンズL41とお互いの球面収差やコマ収差等を打ち消すような補正をしている。上記条件式(5)を満足することにより、各種収差をバランス良く補正することができる。 さらに、請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のズームレンズにおいて、各種収差を補正するためには、以下の条件式(6)を満足するとよい(請求項5に対応する)。 −0.8

ただし、f41は、第4レンズ群の正レンズL41の焦点距離であり、f42は、第4レンズ群の負レンズL42の焦点距離である。 正レンズL41と負レンズL42の像側面は、お互いの収差を打ち消すような補正をしているため、上記条件式(6)を満足するようにすると、各種収差を十分に補正できる。 さらに請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のズームレンズにおいて、各種収差を補正するためには、以下の条件式(7)、(8)を満足するとよい(請求項6に対応する)。 −1.2

−2.5

ただし、f43は、第4レンズ群の正レンズL43の焦点距離であり、f44は、第4レンズ群の負レンズL44の焦点距離であり、f45は、第4レンズ群の正レンズL45の焦点距離である。

上記条件式(7)、(8)を満足するようにすると、短焦点端の軸上色収差を補正しつつ、各種収差を補正することができる。 さらに、請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載のズームレンズにおいて、各種収差を補正するためには、第4レンズ群は、第4レンズ群内で最も間隔が大きい位置より物体側に第4レンズ群前群を配置し、像側に第4レンズ群後群を配置して構成する。第4レンズ群前群は、物体側から順に、物体側が凸面である正レンズL41、像側が凹面である負レンズL42、正レンズL43、負レンズL44、正レンズL45で構成する。第4レンズ群後群は、物体側から順に、負レンズL46、正レンズL47で構成すると良い(請求項7に対応する)。 第4レンズ群前群は、主な結像作用を持ち、上記構成にすることにより大口径であることから発生する球面収差やコマ収差等を補正することができる。また、第4レンズ群後群により、適切な射出瞳位置にすることや第4レンズ群前群で発生する各種収差の残りを補正することができる。

請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載のズームレンズにおいて、長焦点端の軸上色収差を十分に補正するためには、第1レンズ群は、回折面を有し、以下の条件式を満足すると良い(請求項8に対応する)。 100

ただし、f1doeは、第1レンズ群の回折面の焦点距離であり、f1は、第1レンズ群の焦点距離である。 回析面の焦点距離fは、 f=−1/(2×C2)で表される。 ここで、C2は、位相関数の2次項の係数である。 第1レンズ群は、長焦点端において軸上光線が最も高い位置を通るため、長焦点端の軸上色収差を補正するためには第1レンズ群に回折面を用いるとよい。 回析面には、積層型の回析光学素子を用いることができる。各々の波長において、適切な屈折率差になるような光学素子を積層することにより、広範囲な波長域において、回析効率を高くすることが可能である。

また、以下に述べる実施例のように、光学素子を密着してもよい。さらに、レンズの接合面を回析構造にすることにより、回析面に対する環境に対して充分に耐え得るようにすることもできる。 さらに上記条件式(9)を満足することにより、長焦点端の軸上色収差を過不足なく補正することが可能となる。 尚、フォーカスは、第1レンズ群で行うことが望ましい。 第1レンズ群でフォーカスすることにより、ズーム位置が変化してもピントがずれないメリットがある。また、長焦点端における温度変化によるピント位置変動に対し第1レンズ群で再度フォーカスする場合、フォーカス移動量が小さくできる点もメリットとなる。 次に、上述した本発明の原理的な実施の形態に基づく、具体的な実施例を詳細に説明する。以下に述べる実施例1〜実施例4は、本発明の第1の実施の形態〜第4の実施の形態に係るズームレンズの数値例(数値実施例)による具体的な構成の実施例である。図1〜図4は、本発明の第1の実施の形態に係る実施例1におけるズームレンズを説明するためのものである。図5〜図8は、本発明の第2の実施の形態に係る実施例2におけるズームレンズを説明するためのものである。

図9〜図12は、本発明の第3の実施の形態に係る実施例3におけるズームレンズを説明するためのものである。そして図13〜図16は、本発明の第4の実施の形態に係る実施例4におけるズームレンズを説明するためのものである。 実施例1〜実施例4のズームレンズは、いずれも、物体側から、順次、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、負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た、いわゆる正−負−負−正の4群構成のズームレンズである。 実施例1〜実施例4の各実施例のズームレンズにおいて、第4レンズ群の像面側に配設される平行平板からなる光学要素は、光学ローパスフィルタおよび紫外カットフィルタ等の各種光学フィルタや、CMOS(相補型金属酸化物半導体)イメージセンサまたはCCD(電荷結合素子)イメージセンサ等の受光撮像素子のカバーガラス(シールガラス)を想定したものである。ここでは、等価的な透明平行平板として、フィルタ等FGと総称することにする。 また、絞りADの物体側または像側に配置される平行平板は、NDフィルタ等の各種フィルタFを想定したものである。 また、実施例1〜実施例4の各実施例において用いている光学ガラスの硝材は、株式会社オハラ(OHARA)の製品の光学硝種名で示している。

実施例1〜実施例4の各実施例のズームレンズにおける収差は、十分に補正されており、100万〜500万画素またはそれ以上の画素数の受光素子に対応することが可能となっている。本発明の第1の実施の形態〜第4の実施の形態に従ってズームレンズを構成することによって、十分な小型化を達成しながら、非常に良好な像性能を確保し得ることは、実施例1〜実施例4の各実施例より明らかである。 実施例1〜実施例4に共通な記号の意味は、次の通りである。 f:光学系全系の焦点距離 F:F値(Fナンバ) ω:半画角(度) R:曲率半径 D:面間隔 Nd:屈折率 νd:アッベ数 C2:位相関係の2次項の係数 C4:位相関係の4次項の係数 回折格子の形状を、基準波長(d線)をλd、光軸からの距離をh、位相をφ(h)とし、 φ(h)=(2π/λd)(C2・h²+C4・h⁴)と表す。

図1は、本発明の第1の実施の形態に係る実施例1のズームレンズの光学系のレンズ構成および短焦点端、つまり広角端から所定の中間焦点距離を経て長焦点端、つまり望遠端へのズーミングに伴うズーム軌跡を示しており、(a)は短焦点端、即ち広角端における断面図、(b)は所定の中間焦点距離における断面図、そして(c)は長焦点端、即ち望遠端における断面図である。なお、実施例1のレンズ群配置を示す図1において、図示左側が物体(被写体)側である。 図1に示すズームレンズは、物体側から、順次、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、負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とを配置している。 第4レンズ群G4は、当該第4レンズ群G4内で最も間隔が大きい位置より物体側に第4レンズ群前群G4aを、像側に第4レンズ群後群G4bを配置している。 第1レンズ群G1〜第4レンズ群G4は、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては第2レンズ群G2と第3レンズ群G3の各群毎に一体的に動作し、絞りADは、第4レンズ群G4と一体的に設けられている。図1には、各光学面の面番号も示している。なお、図1における各参照符号は、参照符号の桁数の増大による説明の煩雑化を避けるため、各実施例毎に独立に用いている。そのため他の実施例に係る図面と共通の参照符号を付していてもそれらは、他の実施例とはかならずしも共通の構成ではない。

短焦点端(広角端)から長焦点端(望遠端)への変倍に際しては、第1レンズ群G1は、固定であり、第2レンズ群G2は、像側に移動し、第3レンズ群G3は、移動し、第4レンズ群G4は、固定である。これにより、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が大きくなり、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が変化するように移動する。 図1に示す本発明に係る第1の実施の形態であって、実施例(数値実施例。以下同じ)1のズームレンズの第1レンズ群G1は、物体側から順に、凹面を像面側に向けた負メニスカスレンズからなる負レンズL11と、物体側に像面側より曲率半径の絶対値の小さな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズL12と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる正レンズL13とを、配置している。 この第1レンズ群G1のレンズ面、この例の場合、負レンズL11と正レンズL12との接合面2に積層型の回折光学素子を密着する。 そして、第1レンズ群G1の負レンズL11と正レンズL12の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、2枚の接合レンズを形成している。

第2レンズ群G2は、物体側から順に、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる負レンズL21と、物体側に像面側より曲率半径の小さな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズL22と、像面側に物体側の面より曲率半径の絶対値が小さい凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズL23とを配置している。 第3レンズ群G3は、像面側に物体側より曲率半径の小さなな凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズL31と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる正レンズL32とを配置している。 そして、第3レンズ群G3の負レンズL31と正レンズL32の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合された2枚の接合レンズを形成している。 第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間には、絞りADと、この絞りADに隣接して平行平板よりなるNDフィルタ等の各種フィルタFが介挿され、第4レンズ群G4と一体に保持されている。

第4レンズ群G4のうち、第4レンズ群G4内で最も間隔が大きい位置より物体側に配置された第4レンズ群前群G4aは、物体側から順に、物体側に像面側より曲率半径の小さな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズL41と、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる負レンズL42と、像面側に物体側の面より曲率半径の小さな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズL43と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる負レンズL44と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる正レンズL45とを配置している。 そして、第4レンズ群前群G4aの正レンズL43と負レンズL44とは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合された2枚の接合レンズを形成している。 第4レンズ群G4のうち、第4レンズ群G4内で最も間隔が大きい位置より像面側に配置された第4レンズ群後群G4bは、物体側から順に、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる負レンズL46と、像面側に物体側より曲率半径の小さな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズL47を配置している。

そして、第4レンズ群後群G4bの像面側には、光学ローパスフィルタや赤外カットフィルタ等の各種光学フィルタやCMOSイメージセンサまたはCCDイメージセンサ等の受光撮像素子のカバーガラス(シールガラス)を想定したものが配置されている。ここでは、等価的な透明平行平板として表わした、フィルタ等FGが配置されている。 この場合、図1に示すように、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第1レンズ群G1は固定であり、第2レンズ群G2は像側に移動し、第3レンズ群G3は移動し、第4レンズ群G4は固定であるため、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の間隔は大きくなり、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔は変化する。 フォーカシングは、第1レンズ群G1で行うことが望ましい。 その理由は、第1レンズ群でフォーカシングする場合、どのズーム域でもフォーカス群である第1レンズ群の位置が同じくなる、というメリットがあるからである。 この実施例1においては、全光学系の焦点距離f、FナンバFおよび半画角ωが、短焦点端から長焦点端へのズーミングによって、それぞれf=15.45〜70.34〜320.15、F=1.95〜1.95〜4.78およびω=18.80〜3.87〜0.83の範囲で変化する。各光学要素の光学特性は、次表1の通りである。

この実施例1においては、全光学系の焦点距離f、F値、半画角ω、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間の可変間隔DA、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間の可変間隔DB、そして第3レンズ群G3と絞りADとの間の可変間隔DC等の可変量は、ズーミング即ち、短焦点端(Wide)、中間焦点距離(Mean)、長焦点端(Tele)の移動に伴って次表2のように変化する。

回折面の焦点距離fdoeは、位相関数の2次項の係数をC2とし、位相関数の4次項の係数をC4として、 fdoe=−1(2×C2) で表されるが、この実施例1においては、第2面、即ち、負レンズL11と正レンズL12との接合面2に形成される回折面の位相関数の2次項の係数C2は、以下の表3に記載の通りである。尚、位相関数の4次項の係数C4も併記する。

尚、回折格子の形状は、上述したように、基準波長(d線)をλd、光軸からの距離をh、位相をφ(h)として、 φ(h)=2π/λd(C2・h²+C4・h⁴)と表される。 この実施例1の場合、上記条件式(1)〜条件式(9)に対応する値は、次表4および5の通りとなり、それぞれ条件式(1)〜(9)を満足している。 条件式のうち、条件式(1)、条件式(5)〜条件式(9)の値を、下表4にまとめて記載する。条件式(2)〜条件式(4)は、請求項2において規定しているものなので、下表5にてまとめてその数値を記載してある。

また、上記条件式(4)に係る部分分散比P_g,Fの硝種毎の値を下表6に示す。

また、図2、図3および図4に、それぞれ、実施例1の短焦点端(広角端)、中間焦点距離および長焦点端(望遠端)における球面収差、非点収差、歪曲収差、並びにコマ収差の各収差図を示している。なお、これらの収差図において、球面収差図における破線は正弦条件をあらわし、非点収差図における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれあらわしている。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。 図2〜図4より明らかなように、実施例1のズームレンズにおいて、収差は、十分に補正されている。100万〜500万画素の受光素子に対応することが可能となっており、実施例1のようにズームレンズを構成することで、十分な小型化を達成しながら、非常に良好な像性能を確保し得ることが明らかである。

図5は、本発明の第2の実施の形態に係る実施例2のズームレンズの光学系のレンズ構成および短焦点端、つまり広角端から所定の中間焦点距離を経て長焦点端、つまり望遠端へのズーミングに伴うズーム軌跡を示しており、(a)は短焦点端、即ち広角端における断面図、(b)は所定の中間焦点距離における断面図、そして(c)は長焦点端、即ち望遠端における断面図である。なお、実施例2のレンズ群配置を示す図5において、図示左側が物体(被写体)側である。 図5に示すズームレンズは、物体側から、順次、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、負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とを配置している。 第4レンズ群G4は、当該第4レンズ群G4内で最も間隔が大きい位置より物体側に第4レンズ群前群G4aを、像側に第4レンズ群後群G4bを配置している。 第1レンズ群G1〜第4レンズ群G4は、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては第2レンズ群G2と第3レンズ群G3の各群毎に一体的に動作し、絞りADは、第4レンズ群G4と一体的に設けられている。

短焦点端(広角端)から長焦点端(望遠端)への変倍に際しては、第1レンズ群G1は、固定であり、第2レンズ群G2は、像側に移動し、第3レンズ群G3は、移動し、第4レンズ群G4は、固定である。これにより、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が大きくなり、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が変化するように移動する。 図5に示す本発明に係る第2の実施の形態であって、実施例(数値実施例。以下同じ)2のズームレンズの第1レンズ群G1は、物体側から順に、凹面を像面側に向けた負メニスカスレンズからなる負レンズL11と、物体側に像面側より曲率半径の絶対値の小さな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズL12と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる正レンズL13とを、配置している。 この第1レンズ群G1のレンズ面、この例の場合、負レンズL11と正レンズL12との接合面2に積層型の回折光学素子を密着する。 そして、第1レンズ群G1の負レンズL11と正レンズL12の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、2枚の接合レンズを形成している。

第2レンズ群G2は、物体側から順に、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる負レンズL21と、物体側に像面側より曲率半径の小さな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズL22と、像面側に物体側の面より曲率半径の絶対値が小さい凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズL23とを配置している。 第3レンズ群G3は、像面側に物体側より曲率半径の小さなな凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズL31と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる正レンズL32とを配置している。 そして、第3レンズ群G3の負レンズL31と正レンズL32の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合された2枚の接合レンズを形成している。 第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間には、絞りADと、この絞りADに隣接して平行平板よりなるNDフィルタ等の各種フィルタFが介挿され、第4レンズ群G4と一体に保持されている。 第4レンズ群G4のうち、第4レンズ群G4内で最も間隔が大きい位置より物体側に配置された第4レンズ群前群G4aは、物体側から順に、像面側に物体側より曲率半径の小さな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズL41と、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる負レンズL42と、像面側に物体側の面より曲率半径の小さな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズL43と、物体側に像面側より曲率半径の小さな凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズL44と、物体側に像面側より曲率半径の小さな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズL45とを配置している。

そして、第4レンズ群前群G4aの正レンズL43と負レンズL44とは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合された2枚の接合レンズを形成している。 第4レンズ群G4のうち、第4レンズ群G4内で最も間隔が大きい位置より像面側に配置された第4レンズ群後群G4bは、物体側から順に、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる負レンズL46と、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる正レンズL47を配置している。 そして、第4レンズ群後群G4bの像面側には、光学ローパスフィルタや赤外カットフィルタ等の各種光学フィルタやCMOSイメージセンサまたはCCDイメージセンサ等の受光撮像素子のカバーガラス(シールガラス)を想定したものが配置されている。ここでは、等価的な透明平行平板として表わした、フィルタ等FGが配置されている。 この場合、図5に示すように、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第1レンズ群G1は固定であり、第2レンズ群G2は像側に移動し、第3レンズ群G3は移動し、第4レンズ群G4は固定であるため、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の間隔は大きくなり、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔は変化する。

フォーカシングは、第1レンズ群G1で行うことが望ましい。 その理由は、第1レンズ群でフォーカシングする場合、どのズーム域でもフォーカス群である第1レンズ群の位置が同じくなる、というメリットがあるからである。 この実施例2においては、全光学系の焦点距離f、FナンバFおよび半画角ωが、短焦点端から長焦点端へのズーミングによって、それぞれf=15.44〜70.28〜319.93、F=1.93〜1.93〜4.77およびω=18.79〜3.87〜0.83の範囲で変化する。各光学要素の光学特性は、次表7の通りである。

この実施例2においては、全光学系の焦点距離f、F値、半画角ω、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間の可変間隔DA、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間の可変間隔DB、そして第3レンズ群G3と絞りADとの間の可変間隔DC等の可変量は、ズーミング即ち、短焦点端(Wide)、中間焦点距離(Mean)、長焦点端(Tele)の移動に伴って次表8のように変化する。

回折面の焦点距離fdoeは、位相関数の2次項の係数をC2とし、位相関数の4次項の係数をC4として、 fdoe=−1(2×C2) で表されるが、この実施例2においては、第2面、即ち、負レンズL11と正レンズL12との接合面2に形成される回折面の位相関数の2次項の係数C2は、以下の表9に記載の通りである。尚、位相関数の4次項の係数C4も併記する。

尚、回折格子の形状は、上述したように、基準波長(d線)をλd、光軸からの距離をh、位相をφ(h)として、 φ(h)=2π/λd(C2・h²+C4・h⁴)と表される。 この実施例2の場合、上記条件式(1)〜条件式(9)に対応する値は、次表10および11の通りとなり、それぞれ条件式(1)〜(9)を満足している。 条件式のうち、条件式(1)、条件式(5)〜条件式(9)の値を、下表10にまとめて記載する。条件式(2)〜条件式(4)は、請求項2において規定しているものなので、下表11にてまとめてその数値を記載してある。

また、上記条件式(4)に係る部分分散比P_g,Fの硝種毎の値を下表12に示す。

また、図6、図7および図8に、それぞれ、実施例2の短焦点端(広角端)、中間焦点距離および長焦点端(望遠端)における球面収差、非点収差、歪曲収差、並びにコマ収差の各収差図を示している。なお、これらの収差図において、球面収差図における破線は正弦条件をあらわし、非点収差図における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれあらわしている。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。 図6〜図8より明らかなように、実施例2のズームレンズにおいて、収差は、十分に補正されている。100万〜500万画素の受光素子に対応することが可能となっており、実施例2のようにズームレンズを構成することで、十分な小型化を達成しながら、非常に良好な像性能を確保し得ることが明らかである。

図9は、本発明の第3の実施の形態に係る実施例3のズームレンズの光学系のレンズ構成および短焦点端、つまり広角端から所定の中間焦点距離を経て長焦点端、つまり望遠端へのズーミングに伴うズーム軌跡を示しており、(a)は短焦点端、即ち広角端における断面図、(b)は所定の中間焦点距離における断面図、そして(c)は長焦点端、即ち望遠端における断面図である。なお、実施例3のレンズ群配置を示す図9において、図示左側が物体(被写体)側である。 図9に示すズームレンズは、物体側から、順次、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、負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とを配置している。 第4レンズ群G4は、当該第4レンズ群G4内で最も間隔が大きい位置より物体側に第4レンズ群前群G4aを、像側に第4レンズ群後群G4bを配置している。 第1レンズ群G1〜第4レンズ群G4は、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては第2レンズ群G2と第3レンズ群G3の各群毎に一体的に動作し、絞りADは、第4レンズ群G4と一体的に設けられている。図9には、各光学面の面番号も示している。

短焦点端(広角端)から長焦点端(望遠端)への変倍に際しては、第1レンズ群G1は、固定であり、第2レンズ群G2は、像側に移動し、第3レンズ群G3は、移動し、第4レンズ群G4は、固定である。これにより、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が大きくなり、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が変化するように移動する。 図9に示す本発明に係る第3の実施の形態であって、実施例(数値実施例。以下同じ)3のズームレンズの第1レンズ群G1は、物体側から順に、凹面を像面側に向けた負メニスカスレンズからなる負レンズL11と、物体側に像面側より曲率半径の絶対値の小さな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズL12と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる正レンズL13とを、配置している。 この第1レンズ群G1のレンズ面、この例の場合、負レンズL11と正レンズL12との接合面2に積層型の回折光学素子を密着する。 そして、第1レンズ群G1の負レンズL11と正レンズL12の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、2枚の接合レンズを形成している。

第2レンズ群G2は、物体側から順に、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる負レンズL21と、物体側に像面側より曲率半径の小さな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズL22と、像面側に物体側の面より曲率半径の絶対値が小さい凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズL23とを配置している。 第3レンズ群G3は、像面側に物体側より曲率半径の小さなな凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズL31と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる正レンズL32とを配置している。 そして、第3レンズ群G3の負レンズL31と正レンズL32の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合された2枚の接合レンズを形成している。 第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間には、絞りADと、この絞りADに隣接して平行平板よりなるNDフィルタ等の各種フィルタFが介挿され、第4レンズ群G4と一体に保持されている。

第4レンズ群G4のうち、第4レンズ群G4内で最も間隔が大きい位置より物体側に配置された第4レンズ群前群G4aは、物体側から順に、物体側に像面側より曲率半径の小さな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズL41と、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる負レンズL42と、像面側に物体側の面より曲率半径の小さな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズL43と、物体側に像面側より曲率半径の小さな凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズL44と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる正レンズL45とを配置している。 そして、第4レンズ群前群G4aの正レンズL43と負レンズL44とは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合された2枚の接合レンズを形成している。 第4レンズ群G4のうち、第4レンズ群G4内で最も間隔が大きい位置より像面側に配置された第4レンズ群後群G4bは、物体側から順に、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる負レンズL46と、物体側に像面側より曲率半径の小さな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズL47を配置している。

そして、第4レンズ群後群G4bの像面側には、光学ローパスフィルタや赤外カットフィルタ等の各種光学フィルタやCMOSイメージセンサまたはCCDイメージセンサ等の受光撮像素子のカバーガラス(シールガラス)を想定したものが配置されている。ここでは、等価的な透明平行平板として表わした、フィルタ等FGが配置されている。 この場合、図9に示すように、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第1レンズ群G1は固定であり、第2レンズ群G2は像側に移動し、第3レンズ群G3は移動し、第4レンズ群G4は固定であるため、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の間隔は大きくなり、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔は変化する。 フォーカシングは、第1レンズ群G1で行うことが望ましい。 その理由は、第1レンズ群でフォーカシングする場合、どのズーム域でもフォーカス群である第1レンズ群の位置が同じくなる、というメリットがあるからである。 この実施例3においては、全光学系の焦点距離f、FナンバFおよび半画角ωが、短焦点端から長焦点端へのズーミングによって、それぞれf=15.44〜70.28〜319.95、F=1.93〜1.93〜4.76およびω=18.79〜3.88〜0.83の範囲で変化する。各光学要素の光学特性は、次表13の通りである。

この実施例3においては、全光学系の焦点距離f、F値、半画角ω、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間の可変間隔DA、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間の可変間隔DB、そして第3レンズ群G3と絞りADとの間の可変間隔DC等の可変量は、ズーミング即ち、短焦点端(Wide)、中間焦点距離(Mean)、長焦点端(Tele)の移動に伴って次表14のように変化する。

回折面の焦点距離fdoeは、位相関数の2次項の係数をC2とし、位相関数の4次項の係数をC4として、 fdoe=−1(2×C2) で表されるが、この実施例3においては、第2面、即ち、負レンズL11と正レンズL12との接合面2に形成される回折面の位相関数の2次項の係数C2は、以下の表15に記載の通りである。尚、位相関数の4次項の係数C4も併記する。

尚、回折格子の形状は、上述したように、基準波長(d線)をλd、光軸からの距離をh、位相をφ(h)として、 φ(h)=2π/λd(C2・h²+C4・h⁴)と表される。 この実施例3の場合、上記条件式(1)〜条件式(9)に対応する値は、次表16および17の通りとなり、それぞれ条件式(1)〜(9)を満足している。 条件式のうち、条件式(1)、条件式(5)〜条件式(9)の値を、下表16にまとめて記載する。条件式(2)〜条件式(4)は、請求項2において規定しているものなので、下表17にてまとめてその数値を記載してある。

また、上記条件式(4)に係る部分分散比P_g,Fの硝種毎の値を下表18に示す。

また、図10、図11および図12に、それぞれ、実施例3の短焦点端(広角端)、中間焦点距離および長焦点端(望遠端)における球面収差、非点収差、歪曲収差、並びにコマ収差の各収差図を示している。なお、これらの収差図において、球面収差図における破線は正弦条件をあらわし、非点収差図における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれあらわしている。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。 図10〜図12より明らかなように、実施例3のズームレンズにおいて、収差は、十分に補正されている。100万〜500万画素の受光素子に対応することが可能となっており、実施例3のようにズームレンズを構成することで、十分な小型化を達成しながら、非常に良好な像性能を確保し得ることが明らかである。

図13は、本発明の第4の実施の形態に係る実施例4のズームレンズの光学系のレンズ構成および短焦点端、つまり広角端から所定の中間焦点距離を経て長焦点端、つまり望遠端へのズーミングに伴うズーム軌跡を示しており、(a)は短焦点端、即ち広角端における断面図、(b)は所定の中間焦点距離における断面図、そして(c)は長焦点端、即ち望遠端における断面図である。なお、実施例4のレンズ群配置を示す図13において、図示左側が物体(被写体)側である。 図13に示すズームレンズは、物体側から、順次、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、負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とを配置している。 第4レンズ群G4は、当該第4レンズ群G4内で最も間隔が大きい位置より物体側に第4レンズ群前群G4aを、像側に第4レンズ群後群G4bを配置している。 第1レンズ群G1〜第4レンズ群G4は、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては第2レンズ群G2と第3レンズ群G3の各群毎に一体的に動作し、絞りADは、第4レンズ群G4と一体的に設けられている。図13には、各光学面の面番号も示している。

短焦点端(広角端)から長焦点端(望遠端)への変倍に際しては、第1レンズ群G1は、固定であり、第2レンズ群G2は、像側に移動し、第3レンズ群G3は、移動し、第4レンズ群G4は、固定である。これにより、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が大きくなり、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔が変化するように移動する。 図13に示す本発明に係る第4の実施の形態であって、実施例(数値実施例。以下同じ)4のズームレンズの第1レンズ群G1は、物体側から順に、凹面を像面側に向けた負メニスカスレンズからなる負レンズL11と、物体側に像面側より曲率半径の絶対値の小さな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズL12と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる正レンズL13とを、配置している。 この第1レンズ群G1のレンズ面、この例の場合、負レンズL11と正レンズL12との接合面2に積層型の回折光学素子を密着する。 そして、第1レンズ群G1の負レンズL11と正レンズL12の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、2枚の接合レンズを形成している。

第2レンズ群G2は、物体側から順に、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる負レンズL21と、物体側に像面側より曲率半径の小さな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズL22と、像面側に物体側の面より曲率半径の絶対値が小さい凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズL23とを配置している。 第3レンズ群G3は、像面側に物体側より曲率半径の小さなな凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズL31と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる正レンズL32とを配置している。 そして、第3レンズ群G3の負レンズL31と正レンズL32の2枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合された2枚の接合レンズを形成している。 第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との間には、絞りADと、この絞りADに隣接して平行平板よりなるNDフィルタ等の各種フィルタFが介挿され、第4レンズ群G4と一体に保持されている。 第4レンズ群G4のうち、第4レンズ群G4内で最も間隔が大きい位置より物体側に配置された第4レンズ群前群G4aは、物体側から順に、物体側に像面側より曲率半径の小さな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズL41と、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる負レンズL42と、像面側に物体側の面より曲率半径の小さな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズL43と、物体側に像面側より曲率半径の小さな凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズL44と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる正レンズL45とを配置している。

そして、第4レンズ群前群G4aの正レンズL43と負レンズL44とは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合された2枚の接合レンズを形成している。 第4レンズ群G4のうち、第4レンズ群G4内で最も間隔が大きい位置より像面側に配置された第4レンズ群後群G4bは、物体側から順に、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる負レンズL46と、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる正レンズL47を配置している。 そして、第4レンズ群後群G4bの像面側には、光学ローパスフィルタや赤外カットフィルタ等の各種光学フィルタやCMOSイメージセンサまたはCCDイメージセンサ等の受光撮像素子のカバーガラス(シールガラス)を想定したものが配置されている。ここでは、等価的な透明平行平板として表わした、フィルタ等FGが配置されている。 この場合、図13に示すように、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第1レンズ群G1は固定であり、第2レンズ群G2は像側に移動し、第3レンズ群G3は移動し、第4レンズ群G4は固定であるため、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の間隔は大きくなり、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間隔は変化する。 フォーカシングは、第1レンズ群G1で行うことが望ましい。

その理由は、第1レンズ群でフォーカシングする場合、どのズーム域でもフォーカス群である第1レンズ群の位置が同じくなる、というメリットがあるからである。 この実施例4においては、全光学系の焦点距離f、FナンバFおよび半画角ωが、短焦点端から長焦点端へのズーミングによって、それぞれf=15.45〜70.30〜320.04、F=1.93〜1.93〜4.77およびω=18.79〜3.88〜0.83の範囲で変化する。各光学要素の光学特性は、次表19の通りである。

この実施例4においては、全光学系の焦点距離f、F値、半画角ω、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間の可変間隔DA、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間の可変間隔DB、そして第3レンズ群G3と絞りADとの間の可変間隔DC等の可変量は、ズーミング即ち、短焦点端(Wide)、中間焦点距離(Mean)、長焦点端(Tele)の移動に伴って次表20のように変化する。

回折面の焦点距離fdoeは、位相関数の2次項の係数をC2とし、位相関数の4次項の係数をC4として、 fdoe=−1(2×C2) で表されるが、この実施例2においては、第2面、即ち、負レンズL11と正レンズL12との接合面2に形成される回折面の位相関数の2次項の係数C2は、以下の表21に記載の通りである。尚、位相関数の4次項の係数C4も併記する。

尚、回折格子の形状は、上述したように、基準波長(d線)をλd、光軸からの距離をh、位相をφ(h)として、 φ(h)=2π/λd(C2・h²+C4・h⁴)と表される。 この実施例4の場合、上記条件式(1)〜条件式(9)に対応する値は、次表10および11の通りとなり、それぞれ条件式(1)〜(9)を満足している。 条件式のうち、条件式(1)、条件式(5)〜条件式(9)の値を、下表22にまとめて記載する。条件式(2)〜条件式(4)は、請求項2において規定しているものなので、下表23にてまとめてその数値を記載してある。

また、上記条件式(4)に係る部分分散比P_g,Fの硝種毎の値を下表24に示す。

また、図14、図15および図16に、それぞれ、実施例4の短焦点端(広角端)、中間焦点距離および長焦点端(望遠端)における球面収差、非点収差、歪曲収差、並びにコマ収差の各収差図を示している。なお、これらの収差図において、球面収差図における破線は正弦条件をあらわし、非点収差図における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれあらわしている。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。 図14〜図16より明らかなように、実施例4のズームレンズにおいて、収差は、十分に補正されている。100万〜500万画素の受光素子に対応することが可能となっており、実施例4のようにズームレンズを構成することで、十分な小型化を達成しながら、非常に良好な像性能を確保し得ることが明らかである。

〔第5の実施の形態〕 次に、上述した本発明の第1の実施の形態〜第4の実施の形態に係る実施例1〜実施例4等のようなズームレンズを撮影用光学系または動画撮影用光学系として採用して構成した本発明の第5の実施の形態に係るカメラについて図17〜図19を参照して説明する。図17は、本発明の第5の実施の形態に係るカメラとしてのデジタルカメラを物体側から見た外観構成を模式的に示す斜視図、そして図18は、当該デジタルカメラを撮影者側から見た外観構成を模式的に示す斜視図である。また、図19は、当該デジタルカメラの機能構成を示すブロック図である。なお、図17〜図19には、カメラとしてのデジタルカメラについて説明しているが、動画撮影を主としたビデオカメラ、特に、監視用ビデオカメラおよび在来の、いわゆる銀塩フィルムを用いるフィルムカメラ等を含む主として撮像専用の撮像装置だけでなく、携帯電話機や、PDA(personal data assistant)などと称される携帯情報端末装置、さらにはこれらの機能を含む、いわゆるスマートフォンやタブレット端末などの携帯端末装置を含む種々の情報装置にデジタルカメラ等に相当する撮像機能が組み込まれることが多い(請求項9〜請求項10に対応する)。

このような情報装置も、外観は若干異にするもののデジタルカメラ等と実質的に全く同様の機能・構成を含んでおり、このような情報装置に上述した本発明の第1の実施の形態〜第4の実施の形態に係るズームレンズを撮像用光学系として用いることができる。 図17および図18に示すように、デジタルカメラは、カメラボディ100に、撮像レンズ(撮影レンズ)101、光学ファインダ102、ストロボ(電子フラッシュライト)103、シャッタボタン104、電源スイッチ105、液晶モニタ106、操作ボタン107、メモリカードスロット108およびズームスイッチ109等を装備している。さらに、図19に示すように、デジタルカメラは、カメラボディ100内に、中央演算装置(CPU)111、画像処理装置112、受光素子113、信号処理装置114、半導体メモリ115および通信カード等116を具備している。 デジタルカメラは、撮像用光学系としての撮像レンズ101と、CMOS(相補型金属酸化物半導体)撮像素子またはCCD(電荷結合素子)撮像素子等を用いてイメージセンサとして構成された受光素子113とを有しており、撮像レンズ101によって結像される被写体光学像を受光素子113によって読み取る。この撮像レンズ101として、上述した実施例1〜実施例4等において説明したような本発明の第1の実施の形態〜第4の実施の形態に係るズームレンズを用いる。

受光素子113の出力は、中央演算装置111によって制御される信号処理装置114によって処理され、デジタル画像情報に変換される。信号処理装置114によってデジタル化された画像情報は、やはり中央演算装置111によって制御される画像処理装置112において所定の画像処理が施された後、不揮発性メモリ等の半導体メモリ115に記録される。この場合、半導体メモリ115は、メモリカードスロット108に装填されたメモリカードでもよく、デジタルカメラ本体にオンボードで内蔵された半導体メモリでもよい。液晶モニタ106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115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115に記録した画像は、通信カードスロット(明確には図示していないが、メモリカードスロット108と兼用しても良い)に装填した通信カード等116を介して外部へ送信することも可能である。 撮像レンズ101は、カメラの携帯時には、その対物面がレンズバリア(明確には図示していない)により覆われており、ユーザが電源スイッチ105を操作して電源を投入すると、レンズバリアが開き、対物面が露出する構成とする。このとき、撮像レンズ101の鏡胴の内部では、ズームレンズを構成する各群の光学系が、例えば短焦点端(広角端)の配置となっており、ズームスイッチ109を操作することによって、各群光学系の配置が変更されて、中間焦点距離を経て長焦点端(望遠端)への変倍動作を行うことができる。

なお、光学ファインダ102の光学系も撮像レンズ101の画角の変化に連動して変倍するようにすることが望ましい。 多くの場合、シャッタボタン104の半押し操作により、フォーカシングがなされる。 本発明の第1〜第4の実施の形態に係るズームレンズ(請求項1〜請求項8で定義され、あるいは前述した実施例1〜実施例4に示されるズームレンズ)におけるフォーカシングは、ズームレンズを構成する複数群の光学系の一部の群の移動によって行うことができる。シャッタボタン104を更に押し込み全押し状態とすると撮影が行なわれ、その後に上述した通りの処理がなされる。 半導体メモリ115に記録した画像を液晶モニタ106に表示させたり、通信カード等116を介して外部へ送信させたりする際には、操作ボタン107を所定のごとく操作する。半導体メモリ115および通信カード等116は、メモリカードスロット108および通信カードスロット等のような、それぞれ専用または汎用のスロットに装填して使用される。

なお、撮像レンズ101が沈胴状態にあるときには、結像レンズの各群は必ずしも光軸上に並んでいなくても良い。例えば、沈胴時に第2レンズ群G2および第3レンズ群G3の少なくとも一方が光軸上から退避して、その他のレンズ群と並列的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することができる。 上述したデジタルカメラ(カメラ)のような撮像装置または同様の撮像機能を有する情報装置には、既に述べた通り、第1〜第4の実施の形態(実施例1〜実施例4)のようなズームレンズを用いて構成した撮像レンズ101を撮影用光学系として使用することができる。したがって、収差は充分に補正されており、100万〜500万画素またはそれ以上の画素数の受光素子を使用した高画質で小型のデジタルカメラのような撮像装置または同様の撮像機能を有する携帯情報端末装置等の情報装置を実現することができる。 また、本発明の第1〜第4の実施の形態に係るズームレンズの構成は、在来の銀塩フィルムカメラの撮影レンズや投影機の投射レンズ、監視用カメラに用いるズーム撮影レンズとしても応用が可能である。

G1 第1レンズ群(正) L11 負レンズ L12 正レンズ L13 正レンズ G2 第2レンズ群(負) L21 負レンズ L22 正レンズ L23 負レンズ G3 第3レンズ群(負) L31 負レンズ L32 正レンズ G4 第4レンズ群(正) G4a 第4レンズ群前群 L41 正レンズ L42 負レンズ L43 正レンズ L44 負レンズ L45 正レンズ G4b 第4レンズ群後群 L46 負レンズ L47 正レンズ AD 絞り FG フィルタ等 F 各種フィルタ 100 カメラボディ 101 撮像レンズ 102 光学ファインダ 103 ストロボ(電子フラッシュライト) 104 シャッタボタン 105 電源スイッチ 106 液晶モニタ 107 操作ボタン 108 メモリカードスロット 109 ズームスイッチ 111 中央演算装置(CPU) 112 画像処理装置 113 受光素子(エリアセンサ) 114 信号処理装置 115 半導体メモリ 116 通信カード等

特開2006−030582号公報

特開平9−61715号公報

特開平9−61716号公報

特開平7−159693号公報

特開平10−054937号公報