JP2012022019A - ズームレンズ系、交換レンズ装置及びカメラシステム - Google Patents

Abstract

【課題】フォーカシングレンズが軽量でコンパクトなズームレンズ系を提供する。
【解決手段】物体側から像面側へと順に、負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、少なくとも１つの正の屈折力を有する後続群とを備え、ズーミングに際して、前記各レンズ群の間隔を変化させ、無限遠合焦状態から近接物体合焦状態へのフォーカシングの際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔と、前記第２レンズ群と前記後続群のうち最も物体側にあるレンズ群との間隔が変化し、前記正の屈折力を有する後続群全体もしくは一部を、光学的に像ぶれを補正する為に光軸に対して垂直方向に移動することを特徴とするズームレンズ系、交換レンズ装置及びカメラシステム。
【選択図】図１

Description

本発明は、ズームレンズ系、交換レンズ装置及びカメラシステムに関する。

近年、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などの撮像素子を持つカメラ本体と、撮像素子の受光面に光学像を形成するためのズームレンズ系を備えた交換レンズ装置とを備え、撮像レンズをカメラ本体から着脱可能にしたレンズ交換式カメラシステム（以下、単に「カメラシステム」ともいう）の市場が急速に拡大している。このような交換レンズ装置は、静止画を撮影するに留まらず、動画撮影が可能なレンズを搭載したものに人気がある。

従来から最も物体側に負の屈折力を持つズームレンズでは、広画角化や近接撮影距離を比較的短くすることが容易な為、特に広画角用のズームレンズとして多く用いられている。

特許文献１は、物体側から順に負、負、正、正の屈折力の４つのレンズ群よりなり、負の屈折力を持つ第２レンズ群をフォーカシング時に移動させるズームレンズを開示している。

特許文献２は、物体側から順に負、負、正の屈折力の３つのレンズ群よりなり、第３レンズ群を前群と後群とに分け、前群をフォーカシング時に移動させるズームレンズを開示している。

特許文献３は、物体側から順に負、負、正の屈折力の３つのレンズ群よりなり、第１レンズ群を前群と後群とに分け、後群をフォーカシング時に移動させるズームレンズを開示している。

特開２０１０−７２４６７号公報 特開２００９−１８６５７０号公報 特開２００９−１７５６０３号公報

しかしながら前記特許文献１、２、３に開示の光学系はいずれも、像ぶれ補正について何ら開示も示唆もされていない。本発明では、フォーカシング時レンズを高速で連続移動させることのできる軽量なフォーカシングレンズ群を持ち、更に像ぶれ補正を行うレンズ群を持ち、小型で良好な結像性能を有するズームレンズ系、該ズームレンズ系を含む交換レンズ装置、及び該撮像装置を備えたカメラシステムを提供することである。

上記目的の一つは、以下のズームレンズ系により達成される。すなわち本発明は、物体側から像面側へと順に、負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、少なくとも１つの正の屈折力を有する後続群とを備え、ズーミングに際して、前記各レンズ群の間隔を変化させ、無限遠合焦状態から近接物体合焦状態へのフォーカシングの際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔と、前記第２レンズ群と前記後続群のうち最も物体側にあるレンズ群との間隔が変化し、前記正の屈折力を有する後続群全体もしくは一部を、光学的に像ぶれを補正する為に光軸に対して垂直方向に移動することを特徴とするズームレンズ系である。

上記目的の一つは、以下の交換レンズ装置により達成される。すなわち本発明は、ズームレンズ系であり、物体側から像面側へと順に、負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、少なくとも１つの正の屈折力を有する後続群とを備え、ズーミングに際して、前記各レンズ群の間隔を変化させ、無限遠合焦状態から近接物体合焦状態へのフォーカシングの際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔と、前記第２レンズ群と前記後続群のうち最も物体側にあるレンズ群との間隔が変化し、前記正の屈折力を有する後続群全体もしくは一部を、光学的に像ぶれを補正する為に光軸に対して垂直方向に移動することを特徴とするズームレンズ系と、
前記ズームレンズ系が形成する光学像を受光して電気的な画像信号に変換する撮像素子を含むカメラ本体との接続が可能なレンズマウント部とを備える、交換レンズ装置に関する。

上記目的の一つは、以下のカメラシステムにより達成される。すなわち本発明は、ズームレンズ系であり、物体側から像面側へと順に、負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、少なくとも１つの正の屈折力を有する後続群とを備え、ズーミングに際して、前記各レンズ群の間隔を変化させ、無限遠合焦状態から近接物体合焦状態へのフォーカシングの際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔と、前記第２レンズ群と前記後続群のうち最も物体側にあるレンズ群との間隔が変化し、前記正の屈折力を有する後続群全体もしくは一部を、光学的に像ぶれを補正する為に光軸に対して垂直方向に移動することを特徴とするズームレンズ系を含む交換レンズ装置と、
前記交換レンズ装置とカメラマウント部を介して着脱可能に接続され、前記ズームレンズ系が形成する光学像を受光して電気的な画像信号画像信号に変換する撮像素子を含むカメラ本体とを備える、カメラシステムに関する。

本発明によれば、最大画角が８０°程度の、動画撮影に対応できる高速オートフォーカスが可能で、結像特性が良好で、撮影時の像ぶれ補正をレンズシフトで行えるコンパクトなズームレンズ系を提供することが可能である。

実施の形態１に係るズームレンズ系のレンズ配置図 実施の形態１に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態での縦収差図 実施の形態１に係るズームレンズ系の望遠端における、像ぶれ補正を行っていない基本状態及び像ぶれ補正状態での横収差図 実施の形態２に係るズームレンズ系のレンズ配置図 実施の形態２に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態での縦収差図 実施の形態２に係るズームレンズ系の望遠端における、像ぶれ補正を行っていない基本状態及び像ぶれ補正状態での横収差図 実施の形態３に係るズームレンズ系のレンズ配置図 実施の形態３に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態での縦収差図 実施の形態３に係るズームレンズ系の望遠端における、像ぶれ補正を行っていない基本状態及び像ぶれ補正状態での横収差図 実施の形態４に係るズームレンズ系のレンズ配置図 実施の形態４に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態での縦収差図 実施の形態４に係るズームレンズ系の望遠端における、像ぶれ補正を行っていない基本状態及び像ぶれ補正状態での横収差図 実施の形態５に係るカメラシステムの概略構成図

（実施の形態１〜４）
図１、４、７及び１０は、各々実施の形態１〜４に係るズームレンズ系のレンズ配置図である。各図においていずれも無限遠合焦状態にある光学系を表している。またレンズに付された矢印は、無限遠合焦状態から近接物体合焦状態へのフォーカシングの際の移動方向を示している。各実施の形態に係るズームレンズ系は、物体側から像面側へ順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力の第２レンズ群Ｇ２、絞りＡと、少なくとも正の屈折力を有する後続群とを備えている。また、像ぶれ補正を行うレンズ群全体もしくは一部を上下方向の矢印にて示している。なお、各図において、各レンズ群の符号に付された記号（＋）及び記号（−）は、各レンズ群の屈折力の符号に対応する。また各図において、最も右側に記載された直線は、像面Ｓの位置を表している。

図１に示すように、実施の形態１に係るズームレンズ系において、第１レンズ群Ｇ１は物体側から順に、物体側に凸面を向け、像面側に光軸から周辺にいくに従い負の屈折力が弱まる方向に曲率半径が大きくなる非球面を持つ負レンズＬ１と、物体側に凸面を持ち、像面側に光軸から周辺にいくに従い正の屈折力が強まる方向に曲率半径が小さくなる非球面を持つ正レンズＬ２からなる。第２レンズ群Ｇ２、は像面側に凸面を向け、像面側に非球面を持つ負レンズＬ３からなる。第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凸面を向け、レンズ面の両面を非球面とした正レンズＬ４、負レンズＬ５と正レンズＬ６の接合レンズからなり、メニスカス負レンズＬ７、そして正レンズＬ８とからなる。絞りＡは第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に配置されている。フォーカシングに際しては第２レンズ群Ｇ２を光軸上に沿って移動させている。具体的には、無限遠合焦状態から近接物体合焦状態へのフォーカシングに際して、第２レンズ群Ｇ２を物体側へ移動させている。正レンズＬ８は像ぶれ補正時、光軸に垂直な方向に所定量移動する。像ぶれ補正レンズ群の移動量はカメラ本体の振れ角度０．３°相当を補正する量となっている。

実施の形態１の第１レンズ群Ｇ１は最大画角がおよそ８０°の入射角度を持つ光束を光軸と平行な方向へ大きく曲げる強い発散作用を持っている。更に像面側の非球面は、広角端での歪曲収差を良好に補正している。Ｌ２の正レンズは特にＬ１で発生したマイナス方向の倍率色収差をプラス方向へ補正している。第２レンズ群Ｇ２を構成する負レンズＬ３の非球面は、フォーカシング時の収差変動、特に像面湾曲の変化を小さくしている。実施の形態においては、該Ｌ２、Ｌ３は樹脂材料からなっている。正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３は、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２からの光束を結像させる働きを持っており、主に球面収差、コマ収差の補正をしている。正レンズＬ４は両面を非球面とし、負レンズＬ５と正レンズＬ６との接合レンズとともに、軸上色収差を補正している。負レンズＬ７は第３レンズ群Ｇ３の最も物体側にある正レンズＬ４で発生したマイナス方向の像面湾曲を補正している。最も像面側に正レンズＬ８を配置し撮像面に対するテレセントリック性を確保している。

図４に示すように、実施の形態２に係るズームレンズ系において、第１レンズ群Ｇ１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Ｌ１と、負レンズＬ２、正の屈折力を持ち物体側に凸面を持ち、像面側に光軸から周辺にいくに従い正の屈折力が強まる方向に曲率半径が小さくなる非球面を持つ正レンズL３からなる。第２レンズ群Ｇ２は、像面側に凸面を向けた負レンズＬ４からなる。第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凸面を向け、非球面を持つ正レンズＬ５、負レンズＬ６と正レンズＬ７との接合レンズからなり、物体側に凸面を向けた負レンズＬ８、そして正レンズＬ９とからなる。絞りＡは第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に配置されている。フォーカシングに際しては第２レンズ群Ｇ２を光軸上に沿って移動させている。具体的には、無限遠合焦状態から近接物体合焦状態へのフォーカシングに際して、第２レンズ群Ｇ２を物体側へ移動させている。正レンズＬ９は像ぶれ補正時、光軸に垂直な方向に所定量移動する。像ぶれ補正レンズ群の移動量はカメラ本体の振れ角度０．３°相当を補正する量となっている。

実施の形態２の第１レンズ群Ｇ１は最大画角がおよそ８０°の入射角度を持つ光束を光軸と平行な方向へ大きく曲げる強い発散作用を持っている。負レンズＬ２は非球面を像面側に設け、非球面変形量が周辺にいくに従い、曲率半径が大きくなる負の屈折力が弱くなるような形状としている。実施の形態ではレンズ周辺部のコバ形状が非球面の変形により非常に薄い構成となり、あたかも正レンズのような形となっている。Ｌ２の非球面レンズを樹脂層で構成させ負レンズＬ１に接合し複合非球面としてもよいし、負レンズＬ１と空気間隔を空けプラスチックレンズとして構成させても良い。正レンズＬ３は、特に負レンズＬ１で発生したマイナス方向の倍率色収差をプラス方向へ補正している。第２レンズ群Ｇ２を構成する負レンズＬ３の非球面は、フォーカシング時の収差変動を小さくしている。実施の形態においては、負レンズＬ２、正レンズＬ３、負レンズＬ４は樹脂材料からなっている。正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３は第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２からの光束を結像させる働きを持っており、主に球面収差、コマ収差の補正をしている。特に正レンズＬ５を両面非球面にすることで、球面収差、コマ収差を良好に補正している。また負レンズＬ６と正レンズＬ７との接合レンズとともに軸上色収差を補正している。負レンズＬ８は第３レンズ群Ｇ３の最も物体側にある正レンズＬ５で発生したマイナス方向の像面湾曲を補正している。最も像面側に正レンズＬ９を配置し、撮像面に対するテレセントリック性を確保している。

図７に示すように、実施の形態３に係るズームレンズ系において、第１レンズ群Ｇ１は物体側から順に、物体側に凸面を向けた負レンズＬ１と、物体側に凸面を向けたメニスカス負レンズＬ２、物体側に凸面を向け非球面を像面側にもつ正レンズＬ３からなる。第２レンズ群Ｇ２は像面側に凸面を向けた負レンズＬ４からなる。第３レンズ群Ｇ３は物体側に凸面を向けた正レンズＬ５、負レンズＬ６と正レンズＬ７の接合レンズからなり、物体側に凸面を向けた負レンズＬ８、そして正レンズＬ９とからなる。絞りＡは第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に配置されている。フォーカシングに際しては第２レンズ群Ｇ２を光軸上に沿って移動させている。具体的には、無限遠合焦状態から近接物体合焦状態へのフォーカシングに際して、第２レンズ群Ｇ２を物体側へ移動させている。Ｌ９は像ぶれ補正時、光軸に垂直な方向に所定量移動する。像ぶれ補正レンズ群の移動量はカメラ本体の振れ角度０．３°相当を補正する量となっている。

実施の形態３の第１レンズ群Ｇ１は最大画角がおよそ８０°の入射角度を持つ光束を光軸と平行な方向へ大きく曲げる強い発散作用を持っている。特に第２レンズＬ２の像面側の非球面は、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２で生じたプラス方向の像面湾曲を良好に補正している。第３レンズＬ３は、物体側にあるＬ１とＬ２の２枚の負レンズで発生したマイナス方向の倍率色収差を補正する働きを持っている。第１レンズ群Ｇ１を３枚のレンズで構成しているため、諸収差を適切に補正することができる。第２レンズ群Ｇ２を構成する負レンズＬ４に非球面を用いずともズーミング時、フォーカシング時に光学性能を維持させることができる。実施の形態においては、該Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４は樹脂材料からなっている。正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３は第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２からの光束を結像させる働きを持っており、主に球面収差、コマ収差を補正している。正レンズＬ５は両面を非球面とし、負レンズＬ６と正レンズＬ７との接合レンズとともに軸上色収差を補正している。負レンズＬ８は第３レンズ群Ｇ３の最も物体側にある正レンズＬ５で発生したマイナス方向の像面湾曲を補正している。最も像面側に正レンズＬ９を配置し、撮像面に対するテレセントリック性を確保している。

図１０に示すように、実施の形態４に係るズームレンズ系において、第１レンズ群Ｇ１は物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、負レンズＬ２、正レンズＬ３、負レンズＬ４とからなる。第２レンズ群Ｇ２は負レンズＬ５からなる。第３レンズ群Ｇ３は物体側に凸面を向けた正レンズＬ６、負レンズＬ７と正レンズＬ８の接合レンズからなり、像ぶれ補正時光軸上を上下に所定量移動する接合レンズからなる負レンズＬ９と正レンズＬ１０、そして弱い屈折力の正レンズＬ１１とからなる。像ぶれ補正レンズ群の移動量はカメラ本体の振れ角度０．３°相当を補正する量となっている。絞りＡは第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に配置されている。フォーカシングに際しては第２レンズ群Ｇ２を光軸上に沿って移動させている。具体的には、無限遠合焦状態から近接物体合焦状態へのフォーカシングに際して、第２レンズ群Ｇ２を物体側へ移動させている。

実施の形態４の第1レンズ群Ｇ１は画角がおよそ８０°の入射角度を持つ光束を光軸と平行な方向へ大きく曲げる働きを強い発散作用を持っている。第２レンズ群Ｇ２を構成する負レンズＬ５の非球面は、フォーカシング時の収差変動を小さくしている。実施の形態においては、該Ｌ２、Ｌ５は樹脂材料からなっている。正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３中、最も物体側にある正の屈折力を持った正レンズＬ６と、負レンズＬ７と正レンズＬ８との接合レンズは、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２からの光束を結像させる働きを持っており、主に球面収差、コマ収差の補正をしている。負レンズＬ９と正レンズＬ１０は像ぶれ時に起る色分離を最小化するため、接合レンズとしている。

以下、実施の形態１〜４に係るズームレンズ系が満足することが好ましい条件を説明する。なお、各実施の形態に係るズームレンズ系に対して複数の好ましい条件が規定されるが、これら複数の条件全てを満足するズームレンズ系の構成が最も望ましい。しかしながら、個別の条件を満足することにより、それぞれ対応する効果を奏するズームレンズ系を得ることも可能である。例えば、実施の形態１〜４に係るズームレンズ系のように、
物体側から像面側へと順に、負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、少なくとも１つの正の屈折力を有する後続群とを備え、ズーミングに際して、前記各レンズ群の間隔を変化させ、無限遠状態から近接物体合状態へのフォーカシングの際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔と、前記第２レンズ群と前記後続群のうち最も物体側にあるレンズ群との間隔が変化し、前記正の屈折力を有する後続群全体もしくは一部を、光学的に像ぶれを補正する為に光軸に対して垂直方向に移動するズームレンズ系とすることである。

例えば実施の形態１〜４に係るズームレンズ系は以下の条件（１）を満足することが好ましい。

０．１＜ｄ１ｗ／ｄ２ｗ＜ ０．４ ・・・（１）
ここで、
ｄ１ｗ：広角端での無限遠合焦状態における第１レンズ群と第２レンズ群の空気間隔、
ｄ２ｗ：広角端での無限遠合焦状態における第２レンズ群と後続群の空気間隔
である。

前記条件（１）は、第１レンズ群の最も像面側に配置されたレンズと第２レンズ群の最も物体側に配置されたレンズとの物体距離無限遠時の広角端における空気間隔を規定するものである。条件（１）の下限を超えると、第１レンズ群と第２レンズ群とが最も接近するフォーカス位置にてクリアランスを確保できず、機構部品と接触するなど不具合が起るため望ましくない。上限を超えると、機構上の干渉は回避できるが、第１レンズ群と第２レンズ群とが離れ空気間隔が広がることにより、前玉有効径が大きくなり鏡筒サイズの拡大を招くため望ましくない。

物体距離無限遠から近接物体距離へのフォーカシング時は前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔と、前記第２レンズ群と前記後続群との間隔が変化する構成とする理由は、それぞれの群の間隔が変化することで、変倍に伴う像面変動の補正を適正に行う為である。

さらにフォーカシング時に第２レンズ群が撮像面に対して移動する構成とすると、第２レンズ群が固定であった場合に比べて、光学全長の短縮化が図れるので望ましい。さらに、フォーカシング時の光学性能の劣化を小さくすることができる。

なお、さらに以下の条件（１）‘を満足することにより、前記効果を更に奏功させることができる。

０．１＜ｄ１ｗ／ｄ２ｗ＜０．３５ ・・・（１）‘
前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、全系無限遠合時広角端の焦点距離をｆｗとした時、条件（２）を満足することが望ましい。

０．９ ＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜ ５．６ ・・・（２）
前記条件（２）は第１レンズ群の焦点距離を規定するものである。上限を超えて焦点距離が長くなると、バックフォーカスが短くなるため光学全長が短縮されるが、像面湾曲がマイナス方向へ過大となり、これを補正する為にはレンズ枚数の追加が避けられなくなり簡素なレンズ構成とすることが出来なくなる。逆に焦点距離が短くなると、特に望遠端での球面収差補正が困難となるばかりでなく光学全長が長くなるため望ましくない。

本発明の実施にあたり、絞りは後続群内に配置されることが望ましいが、より望ましくは後続群内の最も物体側に配置することである。絞りと後続レンズ群とを分離することで、後続群内で調芯組立を行う場合の作業性が、絞りユニットを介さないことで高まり、組み立て工数削減に効果を得ることができる。

例えば実施の形態１〜４に係るズームレンズ系は以下の条件（３）を満足することが好ましい。

０．３ ＜ βw ＜ ０．８ ・・・（３）
ここで、
βｗ：像ぶれ補正レンズ群の広角端における近軸横倍率
である。

条件式（３）は、像ぶれ補正用のレンズ群の倍率を規定することにより、光学全長を短くするとともに、像ぶれ補正用のレンズ群の平行移動量を適切な値にし、諸収差を良好に補正するための条件である。条件（３）の下限を超える場合には、光学全長を短くするには有利であるが、像ぶれ補正用のレンズ群で発生するコマ収差、非点収差が過大となり、これらの軸外収差を他のレンズ群でバランス良く補正することが困難となる。また、条件（３）の上限を越える場合には、光学全長が長くなり、また、手ぶれ補正時の像ぶれ補正用のレンズ群の平行移動量が過大となり、レンズ群を移動させるアクチュエータが大型化してしまい、鏡筒をコンパクトにするのが困難になる。

像ぶれ補正用のレンズ群は軽量であることが望ましく、光学レンズ素子１枚、ないし２枚程度から構成させるのが好ましい。また絞りユニットとの機構上の配置においては、メカ的な干渉が避けられる程°の距離をおいて配置されるのが望ましい。

実施の形態１〜４に係るズームレンズ系を構成している各光学レンズ素子は、入射光線を屈折により偏向させる屈折型レンズ素子（すなわち、異なる屈折率を有する媒質同士の界面で偏向が行われるタイプのレンズ素子）のみで構成されているが、これに限定されるものではない。例えば、回折により入射光線を偏向させる回折型レンズ素子、回折作用と屈折作用との組み合わせで入射光線を偏向させる屈折・回折ハイブリッド型レンズ素子、入射光線を媒質内の屈折率分布により偏向させる屈折率分布型レンズ素子等で構成してもよい。特に、屈折・回折ハイブリッド型レンズ素子において、屈折率の異なる媒質の界面に回折構造を形成すると、回折効率の波長依存性が改善されるので、好ましい。

更に本発明の実施の形態では、フォーカシングを行う第２レンズ群の構成を１枚の光学レンズ素子としているが、それはＡＦを高速駆動させる為、フォーカシング群の軽量化を図るためである。硝子で構成させても良いし、球面研磨レンズに樹脂層からなる所謂ハイブリッドレンズとしても良い。更に硝子材料のみならず樹脂材料で構成させても本発明の課題を解決させることが出来る。

（実施の形態５）
図１３は、実施の形態５に係るカメラシステムのブロック図である。実施の形態５に係るカメラシステムは、カメラ本体１００と、交換レンズ装置２００とを含む。

カメラ本体１００は、カメラコントローラ１０１、撮像センサ１０２、シャッタユニット１０３、画像表示制御部１０４、撮像センサ制御部１０５、コントラスト検出部１０６、シャッタ制御部１０７、画像記録制御部１０８、ディスプレイ１１０、レリーズ釦１１１、メモリ１１２、電源１１３及びカメラマウント１１４を含む。

カメラコントローラ１０１は、カメラシステム全体を制御する演算装置である。カメラコントローラ１０１は、画像表示制御部１０４と、撮像センサ制御部１０５と、コントラスト検出部１０６と、シャッタ制御部１０７と、画像記録制御部１０８と、メモリ１１２と、カメラマウント１１４と電気的に接続され相互に信号のやり取りが可能である。また、カメラコントローラ１０１は、レリーズ釦１１１と電気的に接続され、レリーズ釦１１１の操作による信号を受信する。さらに、カメラコントローラ１０１は、電源１１３と接続される。

撮像センサ１０２は、例えばＣ−ＭＯＳセンサである。撮像センサ１０２は、受光面に入射した光学像を画像データに変換して出力する。撮像センサ１０２は、撮像センサ制御部１０５からの駆動信号に応じて駆動される。撮像センサ制御部１０５は、カメラコントローラ１０１からの制御信号に応じて、撮像センサ１０２を駆動する駆動信号を出力するとともに、撮像センサ１０２から出力される画像データをカメラコントローラ１０１へ出力する。コントラスト検出部１０６は、カメラコントローラ１０１からの制御信号に応じて、撮像センサ１０２から出力される画像データからコントラストを演算して検出し、カメラコントローラ１０１へ出力する。

シャッタユニット１０３は、撮像センサ１０２に入射する画像光の光路を遮断するシャッタ板を含む。シャッタユニット１０３は、シャッタ制御部１０７からの駆動信号に応じて駆動される。シャッタ制御部１０７は、カメラコントローラ１０１からの制御信号に応じて、シャッタユニット１０３のシャッタ板の開閉タイミングを制御する。

ディスプレイ１１０は、例えば液晶表示装置である。ディスプレイ１１０は、画像表示制御部１０４からの駆動信号に応じて駆動され、表示面に画像を表示する。画像表示制御部１０４は、カメラコントローラ１０１からの制御信号に応じて、ディスプレイ１１０に表示する画像データとディスプレイを駆動する駆動信号を出力する。

画像記録制御部１０８は、カメラコントローラ１０１からの制御信号に応じて、画像データを着脱可能に接続されたメモリカード１０９に出力する。

カメラマウント１１４は、カメラ本体２００と後述する交換レンズ装置２００とを機構的に接続する。また、カメラマウント１１４は、カメラ本体２００と後述する交換レンズ装置２００とを電気的に接続するインターフェースとしても機能する。

交換レンズ装置２００は、レンズコントローラ２０１、像ぶれ制御部２０２、絞り制御部２０３、フォーカス制御部２０４、ズーム制御部２０５、メモリ２０６、ぶれ検出部２０７、絞りユニット２０８、ズームレンズ系２０９及びレンズマウント２１０を含む。

レンズコントローラ２０１は、交換レンズ装置２００の全体を制御する演算装置であり、レンズマウント２１０及びカメラマウント１１４を介して前述したカメラ本体にあるカメラコントローラ１０１と接続される。レンズコントローラ２０１は、像ぶれ制御部２０２、絞り制御部２０３、フォーカス制御部２０４、ズーム制御部２０５、メモリ２０６及びぶれ検出部２０７と電気的に接続され相互に信号のやり取りが可能である。

ズームレンズ系２０９は、上述した実施の形態１のズームレンズ系である。ズームレンズ系２０９は、レンズ群２０９ａ、レンズ群２０９ｂ及びレンズ群２０９ｃを含む。ズームレンズ系２０９は、レンズ群２０９ａ、２０９ｂ、２０９ｃを光軸に沿った方向に移動させて、ズーミングを行う。ズームレンズ系２０９は、フォーカシングレンズ群２０９ｂを光軸に沿った方向に移動させて、フォーカシングを行う。また、ズームレンズ系２０９は、像ぶれ補正レンズ群２０９ｃを光軸に直交する方向に移動させて、像ぶれ補正を行う。

像ぶれ制御部２０２は、レンズコントローラ２０１からの制御信号に応じて、像ぶれ補正レンズ群２０９ｃの現在の位置を検出して出力する。また、像ぶれ制御部２０２は、像ぶれ補正レンズ群２０９ｃを駆動する駆動信号を出力して、像ぶれ補正レンズ群２０９ｃを光軸と直交する方向に駆動する。

絞り制御部２０３は、レンズコントローラ２０１からの制御信号に応じて、絞りユニット２０８の現在の位置を検出して出力する。また、絞り制御部２０３は、絞りユニット２０８に含まれる絞り羽根を駆動する駆動信号を出力して絞りを開閉し、光学系のＦナンバーを変更する。

フォーカス制御部２０４は、レンズコントローラ２０１からの制御信号に応じて、フォーカシングレンズ群２０９ｂの現在の位置を検出して出力する。また、フォーカス制御部２０４は、フォーカシング群２０９ｂを駆動する駆動信号を出力して、フォーカシングレンズ群２０９ｂを光軸に沿った方向に駆動する。

ズーム制御部２０５は、レンズコントローラ２０１からの制御信号に応じて、ズームレンズ群２０９ａ、２０９ｂ、２０９ｃの現在の位置を検出して出力する。また、ズーム制御部２０５は、ズームレンズ群２０９ａ、２０９ｂ、２０９ｃを駆動する駆動信号を出力して、ズームレンズ群２０９ａ、２０９ｂ、２０９ｃを光軸に沿った方向に駆動する。

以上の構成において、レリーズ釦１１１が半押しされると、カメラコントローラ１０１は、オートフォーカスのルーチンを実行する。はじめに、カメラコントローラ１０１は、カメラマウント１１４及びレンズマウント２１０を介して、レンズコントローラ２０１と通信し、ズームレンズ群２０９ａ、２０９ｂ、２０９ｃ、フォーカシングレンズ群２０９ｂ、像ぶれ補正レンズ群２０９ｃ及び絞りユニット２０８の状態を検出する。

次に、カメラコントローラ１０１は、カメラマウント１１４及びレンズマウント２１０を介して、レンズコントローラ２０１と通信し、レンズコントローラ２０１にフォーカシングレンズ群２０９ｂをウォブリング駆動する制御信号を出力する。レンズコントローラ２０１は、制御信号に基づいてフォーカス制御部２０４を制御して、フォーカシングレンズ群２０９ｂをウォブリング駆動する。カメラコントローラ１０１は、同時にカメラマウント１１４及びレンズマウント２１０を介して、レンズコントローラ２０１と通信し、レンズコントローラ２０１に絞り値が所定の値となるように指示する制御信号を出力する。レンズコントローラ２０１は、制御信号に基づいて絞り制御部２０３を制御して、絞りユニット２０８の絞り羽根を所定のＦナンバーとなるように駆動する。

一方、カメラコントローラ１０１は、撮像センサ制御部１０５及びコントラスト検出部１０６に、制御信号を出力する。撮像センサ制御部１０５及びコントラスト検出部１０６は、それぞれフォーカシングレンズ群２０９ｂのウォブリング駆動のサンプリング周波数と関連付けて、撮像センサ１０２からの出力を得る。撮像センサ制御部１０５は、カメラコントローラ１０１からの制御信号に基づいて、光学像に対応する画像データをカメラコントローラ１０１へ送信する。カメラコントローラ１０１は、画像データに所定の画像処理を施し、画像表示制御部１０４へ送信する。画像表示制御部１０４は、画像データをディスプレイ１１０に可視像として表示させる。

また、コントラスト検出部１０６は、ウォブリングと関連付けて画像データのコントラスト値を演算により求めてカメラコントローラ１０１へ送信する。カメラコントローラ１０１は、コントラスト検出部１０６の検出結果に基づいて、レンズコントローラ２０１へフォーカシングレンズ群のフォーカシング移動方向と移動量を決定し、これらに関する情報をレンズコントローラ２０１へ送信する。レンズコントローラ２０１は、フォーカシングレンズ群２０９ｂを移動するように、フォーカス制御部２０４へ制御信号を出力する。
フォーカス制御部２０４は、レンズコントローラ２０１からの制御信号に基づいてフォーカシングレンズ群２０９ｂを駆動する。

以上説明した実施の形態１では、ズームレンズ系として実施の形態１に記載したズームレンズ系を適用した例を説明したが、他の実施の形態に係るズームレンズ系を適用しても良いことは言うまでもない。

以下、実施の形態１〜４に係るズームレンズ系を具体的に実施した数値実施例を説明する。後述するように、数値実施例１〜４は、それぞれ実施の形態１〜４に対応する。なお、各数値実施例において、表中の長さの単位はすべて「ｍｍ」であり、画角の単位はすべて「°」である。また、各数値実施例において、ｒは曲率半径、ｄは面間隔、ｎｄはｄ線に対する屈折率、ｖｄはｄ線に対するアッベ数である。

図２、４、６及び８は、各々実施の形態１〜４に係るズームレンズ系の無限遠合焦状態における縦収差図である。

各縦収差図において、左側から順に、球面収差（ＳＡ（ｍｍ））、非点収差（ＡＳＴ（ｍｍ））、歪曲収差（ＤＩＳ（％））を示す。球面収差図において、縦軸はＦナンバー（図中、Ｆで示す）を表し、実線はｄ線（ｄ−ｌｉｎｅ）、短破線はＦ線（Ｆ−ｌｉｎｅ）、長破線はＣ線（Ｃ−ｌｉｎｅ）の特性である。非点収差図において、縦軸は像高（図中、Ｈで示す）を表し、実線はサジタル平面（図中、ｓで示す）、破線はメリディオナル平面（図中、ｍで示す）の特性である。歪曲収差図において、縦軸は像高（図中、Ｈで示す）を表す。

ここで、κは円錐定数、Ａ４，Ａ６，Ａ８及びＡ１０は、それぞれ４次、６次、８次及び１０次の非球面係数である。

（数値実施例１）
数値実施例１のズームレンズ系は、図１に示した実施の形態１に対応する。

数値実施例１のズームレンズ系の面データを表１に示す。

（表１）
面データ
面番号 r d nd vd
物面 ∞
1 104.79360 1.70000 1.75039 45.5
2* 14.11960 7.23930
3 53.48700 4.20890 1.63185 23.4
4* -64.32310 可変
5 -20.74670 1.00000 1.54360 56.0
6* -70.85060 可変
7(絞り) ∞ 1.50000
8* 17.18620 2.47040 1.60820 57.8
9* 104.78870 0.20000
10 26.67370 0.80000 1.72342 38.0
11 12.16250 4.96930 1.62041 60.3
12 -16.62090 0.20000
13 -242.00890 0.81840 1.70154 41.1
14 11.95320 4.29260
15 41.58320 1.76430 1.51680 64.2
16 -346.67830 BF
像面 ∞

非球面データ
第2面
K= 0.00000E+00, A4=-2.28690E-05, A6=-8.21557E-08, A8=-3.65299E-10
A10=-1.97419E-12
第4面
K= 0.00000E+00, A4=-6.82611E-06, A6=-5.54081E-08, A8= 6.42339E-10
A10=-4.30705E-12
第6面
K= 0.00000E+00, A4=-1.11598E-05, A6= 1.17977E-07, A8=-1.73302E-09
A10= 1.59732E-11
第8面
K= 0.00000E+00, A4=-8.23363E-05, A6=-1.23544E-06, A8=-1.87392E-08
A10=-4.33067E-10
第9面
K= 0.00000E+00, A4= 2.93472E-05, A6=-7.23152E-07, A8=-3.72748E-08
A10=-2.87250E-11

各種データ
ズーム比 2.80014
広角 中間 望遠
焦点距離 14.3987 24.0939 40.3185
Ｆナンバー 3.60517 4.70020 5.76812
画角 40.0710 24.8202 15.1230
像高 10.8150 10.8150 10.8150
レンズ全長 94.3552 89.5957 97.5656
ＢＦ 29.09953 39.82728 57.55796
d4 6.5172 7.1216 6.7444
d6 27.5753 11.4836 2.1000

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -61.63434
2 5 -54.35067
3 7 24.97327

（数値実施例２）
数値実施例２のズームレンズ系は、図４に示した実施の形態２に対応する。

数値実施例２のズームレンズ系の面データを表２に示す。

（表２）
面番号 r d nd vd
物面 ∞
1 86.66020 1.30000 1.77250 49.6
2 14.23360 0.20000
3 14.23360 1.50000 1.54360 56.0
4* 13.98030 6.47290
5 44.00630 3.97150 1.63185 23.4
6* -107.54900 可変
7 -19.75230 1.00000 1.54360 56.0
8* -57.34390 可変
9(絞り) ∞ 1.50000
10* 16.46360 2.67980 1.60820 57.8
11* 117.74390 0.20000
12 27.76630 0.80000 1.72342 38.0
13 11.46000 4.91930 1.62041 60.3
14 -19.44130 0.20000
15 186.21390 0.82000 1.70154 41.1
16 11.91570 3.45530
17 39.95880 1.70650 1.51823 59.0
18 -2076.12290 BF
像面 ∞

非球面データ
第4面
K= 0.00000E+00, A4=-3.03043E-05, A6=-8.47979E-08, A8=-1.16725E-09
A10=-8.95427E-13
第6面
K= 0.00000E+00, A4=-1.04340E-05, A6=-4.00762E-08, A8= 1.10491E-09
A10=-6.24852E-12
第8面
K= 0.00000E+00, A4=-7.49541E-06, A6= 1.07579E-07, A8=-3.60542E-09
A10= 4.32910E-11
第10面
K= 0.00000E+00, A4=-7.82234E-05, A6=-7.69569E-07, A8=-1.61880E-08
A10=-2.82006E-10
第11面
K= 0.00000E+00, A4= 1.66125E-05, A6=-5.23175E-07, A8=-2.79224E-08
A10=-5.43633E-11

各種データ
ズーム比 2.85000
広角 中間 望遠
焦点距離 14.4003 24.3094 41.0409
Ｆナンバー 3.60552 4.70092 5.76896
画角 40.0747 24.6547 14.8746
像高 10.8150 10.8150 10.8150
レンズ全長 93.5139 89.3875 97.5680
ＢＦ 29.35072 40.34810 58.48252
d6 8.3405 7.7763 6.1602
d8 25.0974 10.5378 2.2000

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -52.27574
2 7 -55.95287
3 9 24.16783

（数値実施例３）
数値実施例３のズームレンズ系は、図７に示した実施の形態３に対応する。

数値実施例３のズームレンズ系の面データを表３に示す。

（表３）
面番号 r d nd vd
物面 ∞
1 63.22440 1.30000 1.58913 61.3
2 14.59190 4.77520
3 30.58660 1.49020 1.54360 56.0
4* 14.14470 3.84470
5 22.28760 3.73960 1.60740 27.0
6* 160.05920 可変
7 -22.83810 1.00000 1.54360 56.0
8* -58.05490 可変
9(絞り) ∞ 1.50000
10* 15.54220 2.94430 1.60820 57.8
11* 285.73990 0.34260
12 36.79150 0.80000 1.72342 38.0
13 12.53930 4.68890 1.62041 60.3
14 -19.35440 0.20000
15 161.87650 0.82000 1.70154 41.1
16 11.68540 5.34910
17 38.09310 1.74340 1.51680 64.2
18 436.05980 BF
像面 ∞

非球面データ
第4面
K= 0.00000E+00, A4=-5.44576E-05, A6=-1.58151E-07, A8=-2.27016E-09
A10= 4.84012E-12
第6面
K= 0.00000E+00, A4= 7.93874E-06, A6=-8.26366E-09, A8= 1.86616E-09
A10=-1.39326E-11
第8面
K= 0.00000E+00, A4=-7.30182E-06, A6=-3.86910E-08, A8= 1.32208E-09
A10=-3.59227E-12
第10面
K= 0.00000E+00, A4=-7.39950E-05, A6=-7.01861E-07, A8=-1.93716E-08
A10=-2.14383E-10
第11面
K= 0.00000E+00, A4= 2.62799E-05, A6=-4.87820E-07, A8=-3.02852E-08
A10=-6.92452E-12

各種データ
ズーム比 2.84990
広角 中間 望遠
焦点距離 14.4004 24.3105 41.0398
Ｆナンバー 3.60556 4.70060 5.76820
画角 40.1327 24.6300 14.8690
像高 10.8150 10.8150 10.8150
レンズ全長 96.8142 91.7920 101.0672
ＢＦ 28.42988 39.58654 58.44785
d6 6.5947 6.0960 5.8814
d8 27.2516 11.5715 2.2000

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -43.60023
2 7 -69.95750
3 9 25.25487

（数値実施例４）
数値実施例４のズームレンズ系は、図１１に示した実施の形態４に対応する。

数値実施例４のズームレンズ系の面データを表４に示す。

（表４）
面番号 r d nd vd
物面 ∞
1 61.71270 1.30000 1.58913 61.3
2 14.62050 4.01940
3 29.88820 1.49360 1.54360 56.0
4* 18.94550 4.34900
5 59.37300 3.24520 1.80518 25.5
6 -76.99860 0.20000
7 -67.17730 0.90000 1.71300 53.9
8 -121.81040 可変
9 -16.86220 1.00000 1.54360 56.0
10* -53.56120 可変
11(絞り) ∞ 1.50000
12* 14.78400 3.66620 1.60820 57.8
13* -63.50450 1.74700
14 263.03310 0.80000 1.80610 40.7
15 13.34730 4.78130 1.58913 61.3
16 -15.93620 0.51890
17 128.93680 0.80000 1.72342 38.0
18 11.65180 1.94400 1.48749 70.4
19 16.04170 可変
20 26.56180 1.95010 1.71736 29.5
21 44.82240 BF
像面 ∞

非球面データ
第4面
K= 0.00000E+00, A4=-3.87598E-05, A6=-9.83871E-08, A8=-7.72283E-10
A10= 8.35102E-13
第10面
K= 0.00000E+00, A4=-1.38354E-05, A6=-4.23848E-08, A8= 2.93893E-09
A10=-3.32442E-11
第12面
K= 0.00000E+00, A4= 2.58463E-06, A6= 7.86089E-07, A8=-7.28990E-09
A10= 1.81771E-10
第13面
K= 0.00000E+00, A4= 1.39108E-04, A6= 8.83724E-07, A8=-5.40431E-09
A10= 2.09785E-10

各種データ
ズーム比 2.84994
広角 中間 望遠
焦点距離 14.3993 24.3086 41.0372
Ｆナンバー 3.60528 4.70065 5.76786
画角 40.0334 24.6931 14.8726
像高 10.8150 10.8150 10.8150
レンズ全長 93.0668 90.7845 101.5571
ＢＦ 19.50304 31.34773 51.33382
d8 5.2347 5.6005 5.9599
d10 24.5736 10.5130 2.2000
d19 9.5408 9.1086 7.8487

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -59.17648
2 9 -45.71076
3 11 25.48156
4 20 87.00553

以下の表５に、各数値実施例に係るズームレンズ系における各条件の対応値を示す。

表５ （条件の対応値：数値実施例１〜４）
実施例１ 実施例２ 実施例３ 実施例４
(１) d1w/d2w 0.24 0.33 0.24 0.21
(２)｜F１/FW｜ 4.28 3.63 3.03 4.11
(３) βｗ 0.58 0.60 0.63 2.73

本発明に係るズームレンズ系は、レンズ交換式カメラシステム、監視システムにおける監視カメラ、Ｗｅｂカメラ、車載カメラ等に適用可能であり、特にレンズ交換式カメラシステム等の高画質が要求されるズームレンズ系に好適である。

Ｌ１ 第１レンズ素子
Ｌ２ 第２レンズ素子
Ｌ３ 第３レンズ素子
Ｌ４ 第４レンズ素子
Ｌ５ 第５レンズ素子
Ｌ６ 第６レンズ素子
Ｌ７ 第７レンズ素子
Ｌ８ 第８レンズ素子
Ｌ９ 第９レンズ素子
Ｌ１０ 第１０レンズ素子
Ｌ１１ 第１１レンズ素子
Ａ 開口絞り
Ｓ 像面
１００ レンズ交換式デジタルカメラシステム
１０１ カメラ本体
１０２ 撮像素子
１１０ 液晶モニタ
１１４ カメラマウント部
２００ 交換レンズ装置
２０９ ズームレンズ系
２１０ レンズマウント部

Claims (7)

1. ズームレンズ系であって、物体側から像面側へと順に、負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、少なくとも１つの正の屈折力を有する後続群とを備え、ズーミングに際して、前記各レンズ群の間隔を変化させ、無限遠合焦状態から近接物体合焦状態へのフォーカシングに際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔と、前記第２レンズ群と前記後続群のうち最も物体側にあるレンズ群との間隔が変化し、前記正の屈折力を有する後続群全体もしくは一部を、光学的に像ぶれを補正する為に光軸に対して垂直方向に移動するズームレンズ系。
2. 以下の条件（１）を満足する、請求項１に記載のズームレンズ系：
   ０．１＜ｄ１ｗ／ｄ２ｗ＜０．４ ・・・（１）
   ここで、
   ｄ１ｗ：無限遠合焦時広角端における、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔、
   ｄ２ｗ：無限遠合焦時広角端における、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔
   である。
3. 以下の条件（２）を満足する、請求項１に記載のズームレンズ系：
   ０．９＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜５．６ ・・・（２）
   ここで、
   ｆ１：第１レンズ群の焦点距離、
   ｆＷ：光学端における全系の焦点距離
   である。
4. 前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間に、絞りを配置したことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ系：
5. 以下の条件（３）を満足する、請求項１に記載のズームレンズ系：
   ０．３ ＜ βw ＜ ０．８ ・・・（３）
   ここで、
   βw：像ぶれを光学的に補正する為に光軸に対して垂直方向に移動するレンズ群の広角端における近軸横倍率
   である。
6. 請求項１に記載のズームレンズ系と、
   前記ズームレンズ系が形成する光学像を受光して電気的な画像信号に変換する撮像素子を含むカメラ本体との接続が可能なレンズマウント部とを備える交換レンズ装置。
7. 請求項１に記載のズームレンズ系を含む交換レンズ装置と、
   前記撮像装置とカメラマウント部を介して着脱可能に接続され、前記ズームレンズ系が形成する光学像を受光して電気的な画像信号に変換する撮像素子を含むカメラ本体とを備えるカメラシステム。

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