JP5202003B2

JP5202003B2 - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置

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Publication number: JP5202003B2
Application number: JP2008006535A
Authority: JP
Inventors: 宏志遠藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2008-01-16
Filing date: 2008-01-16
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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、例えばデジタルカメラ、ビデオカメラ、銀塩フィルム用カメラ等の撮影系に好適なものである。

従来より、負の屈折力のレンズ群が先行する（最も物体側に位置する）所謂ネガティブリード型のズームレンズが知られている。ネガティブリード型のズームレンズは、近接撮影距離が比較的短くなり、広画角化が比較的容易であり、バックフォーカスを長くすることが容易である。このため、広画角用の撮影レンズとして多く用いられている。

ネガティブリード型のズームレンズとして、物体側から像側へ順に少なくとも負、正、負、正の屈折力の４つのレンズ群を有するズームレンズが知られている（特許文献１〜３）。

特許文献１では、物体側より像側へ順に、負、正、負、正の屈折力の第１〜第４レンズ群より成り、各レンズ群の間隔を変化させてズーミングを行い、フォーカシングは、第３レンズ群と第４レンズ群の双方を移動させて行なうズームレンズを開示している。

特許文献２は、物体側より像側へ順に負、正、負、正、負、正の屈折力の第１〜第６レンズ群より成り、各レンズ群の間隔を変化させてズーミングを行い、フォーカシングは、第５レンズ群を移動させて行なうズームレンズを開示している。

特許文献３では、物体側から像側へ順に負、正、負、正の屈折力の４つのレンズ群より成り、各レンズ群間を変化させてズーミングを行っている。そして第１レンズ群を負の屈折力の前群と、負の屈折力の後群に分けてフォーカシングは後群を移動させて行う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、負、負、正、負、正の屈折力の第１〜第５レンズ群より成り、各レンズ群の間隔を変化させてズーミングを行い、フォーカシングは、第１レンズ群を移動させて行なうズームレンズが知られている（特許文献４）。
特開平６−１７５０２３号公報特開２００４−１９８５２９号公報特開平７−２６１０８４号公報特開平５−３１３０６６号公報

近年、デジタルカメラ用のズームレンズには、レンズ系全体が小型であること、更に撮影画角が広画角で撮影される像が高画質であることが強く求められている。

特に白色光源において色にじみ具合や像の解像感を左右する色収差の補正が、広角端から望遠端の全ズーム領域及び物体遠無限から至近距離物体までの物体距離全般にわたり良好に行われていることが求められている。

ネガティブリード型のズームレンズでは、物体距離が変化すると諸収差、特に色収差の変動が大きくなってくる。

特にネガティブリード型のズームレンズにおいて、撮影領域の拡大のため高ズーム比化を図ると、すなわち広角端の焦点距離をより短く望遠端の焦点距離はより長くすると広角側において倍率色収差が望遠側において倍率色収差及び軸上色収差が多く発生してくる。

さらに物体距離が無限遠物体において色収差の補正を十分に行なっても、物体距離が至近になると色収差が悪化してくる。そのためネガティブリード型のズームレンズでは、フォーカシング（フォーカス）による色収差の変動を小さくすることが撮影領域全般に渡って高画質な像性能を得るために重要な要素になってくる。

更に詳しく述べると、イメージサークル（有効画面）の長さに近い焦点距離、いわゆる標準の焦点距離を含む高ズーム比のズームレンズでは、多くの場合、広角端において倍率色収差がプラスの方向に発生する。

すなわち、設計波長の結像位置に比べて像高の高い方向に極長波長及び極短波長の光が結像する傾向がある。

反対に、望遠側において倍率色収差がマイナスの方向に発生する。すなわち、設計波長の結像位置に比べて像高の低い方向に極長波長及び極短波長の光が結像する傾向がある。

また、ズームレンズのフォーカシングは、レンズ全系の一部のレンズ群を光軸方向に移動させて行なうのが一般的である。

この場合、無限遠物体にピントが合った状態のレンズ全系の焦点距離と至近距離物体にピントが合った状態のレンズ全系の焦点距離は異なった長さとなる。無限遠物体にピントが合った状態の焦点距離に対し、至近距離物体にピントが合った状態の焦点距離が短い場合は、無限遠物体に比べ至近距離物体において倍率色収差がプラスの方向に発生する。

すなわち、設計波長の結像位置に比べて像高の高い方向に極短波長の光が結像する。逆に、無限遠物体にピントが合った状態の焦点距離に対し、至近距離物体にピントが合った状態の焦点距離が長い場合は、無限遠物体に比べ至近距離物体において倍率色収差がマイナスの方向に発生する。すなわち、設計波長の結像位置に比べて像高の低い方向に極短波長の光が結像する。

従来より、フォーカスの際の収差変動を少なくする方法として、複数のレンズ群を互いに独立して移動する、所謂フローティング方式を用いることが行われている。

このフローティング方式はフォーカスの際の収差変動を少なくするのに大変有効である。しかしながらネガティブリード型のズームレンズは、レンズ構成の非対称性が顕著であるため、単にフローティング方式を用いても、物体距離が変化したときの色収差を良好に補正することが難しく、物体距離全般にわたり高い光学性能を得るのが大変困難であった。

本発明は広画角で、全ズーム領域で高い光学性能を有したズームレンズ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、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群を有し、各レンズ群の間隔を変化させてズーミングを行うズームレンズにおいて、前記第３レンズ群は負の屈折力の第３ａレンズ群と負の屈折力の第３ｂレンズ群とを有し、前記第３ｂレンズ群は正レンズと負レンズを有しており、フォーカスに際して互いに独立して移動する第１のフォーカス群と第２のフォーカス群を有し、前記第３ｂレンズ群は前記第２のフォーカス群を構成しており、ｉを物体側から数えたレンズ群の順番とし、広角端と望遠端における第ｉレンズ群と第ｉ＋１レンズ群の空気間隔を各々Ｄｉｗ、Ｄｉｔ、前記第２のフォーカス群を構成する負レンズの材料のアッベ数の平均値をνＮ２、前記第２のフォーカス群を構成する正レンズの材料のアッベ数の平均値をνＰ２とし、全てのズーム範囲において前記第１のフォーカス群のみで無限遠物体から至近距離物体へのフォーカシングを行なった際の無限遠物体でのｇ線の結像位置に対する至近距離物体でのｇ線の結像位置が画面周辺から画面中心へと変化するときをΔｇ＝１、画面中心から画面周辺へと変化するときをΔｇ＝２、前記第２のフォーカス群が無限遠物体から至近距離物体へフォーカスする際に像側から物体側へ移動するときをΔＸ２＝１、物体側から像側へ移動するときをΔＸ２＝２とおいたとき、
Ｄ１ｗ＞Ｄ１ｔ
Ｄ２ｗ＜Ｄ２ｔ
Ｄ３ｗ＞Ｄ３ｔ
（−１）^Δｇ×（νＮ２−νＰ２）×（−１）^ΔＸ２＞０
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、広画角で、全ズーム領域において高い光学性能を有したズームレンズが得られる。

以下に、本発明のズームレンズ及びそれを有する撮像装置の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

本発明のズームレンズは、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、１以上のレンズ群を含む後群を有している。そして、各レンズ群の間隔を変化させてズーミングを行っている。

又、フォーカスの際に互いに独立して移動する第１のフォーカス群と第２のフォーカス群を有している。

そして、第１、第２のフォーカス群を適切に移動させてフォーカスを行い、物体距離全般にわたり収差変動（特に色収差の変動）が少なくすることにより高い光学性能を得ている。

図１は本発明の実施例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、図３はそれぞれ実施例１のズームレンズの広角端，望遠端（長焦点距離端）における無限遠物体に合焦したときの収差図である。

図４、図５はそれぞれ実施例１のズームレンズの広角端、望遠端における至近距離物体に合焦したときの収差図である。

図６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７、図８はそれぞれ実施例２のズームレンズの広角端、望遠端における無限遠物体に合焦したときの収差図である。

図９、図１０はそれぞれ実施例２のズームレンズの広角端、望遠端における至近距離物体に合焦したときの収差図である。

図１１は本発明の実施例３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１２、図１３はそれぞれ実施例３のズームレンズの広角端、望遠端における無限遠物体に合焦したときの収差図である。

図１４、図１５はそれぞれ実施例３のズームレンズの広角端、望遠端における至近距離物体に合焦したときの収差図である。

図１６は、本発明のズームレンズを備える一眼レフカメラ（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に用いられる撮影レンズ系（光学系）である。レンズ断面図において、左方が物体側（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。Ｓは開口絞り、ＳＳはフレアーカット絞りである。ＬＲは１以上のレンズ群を有する後群である。

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。

矢印は広角端から望遠端へのズーミングにおける各レンズ群の移動軌跡を示している。

収差図において、ｄ、ｇ、Ｆは順にｄ線、ｇ線、Ｆ線である。ΔＭ、ΔＳはｄ線でのメリディオナル像面、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。ｆｎｏはＦナンバー、ωは半画角である。

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、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、１以上のレンズ群を含む後群ＬＲを有している。そして各レンズ群の間隔を変化させてズーミングを行っている。フォーカスの際に互いに独立して移動する第１のフォーカス群と第２のフォーカス群を有し、第１、第２のフォーカス群はいずれも正レンズと負レンズとを各々１以上有している。

このとき各実施例では次の条件式（１）、（２）のうち、少なくとも１つを満足している。

第１のフォーカス群中の負レンズの材料のアッベ数の平均値をνＮ１、第１のフォーカス群中の正レンズの材料のアッベ数の平均値をνＰ１とする。

第２のフォーカス群中の負レンズの材料のアッベ数の平均値をνＮ２、第２のフォーカス群中の正レンズの材料のアッベ数の平均値をνＰ２とする。

また、全てのズーム範囲において、第１のフォーカス群のみで無限遠物体から至近距離物体へのフォーカシングを行なった際の無限遠物体でのｇ線の結像位置に対する至近距離物体でのｇ線の結像位置が画面周辺から画面中心へと変化するときをΔｇ＝１とおく。画面中心から画面周辺へと変化するときをΔｇ＝２とおく。

第１のフォーカス群が無限遠物体から至近距離物体へフォーカスする際に像側から物体側へ移動するときをΔＸ１＝１とおく。物体側から像側へ移動するときをΔＸ１＝２とおく。

第２のフォーカス群が無限遠物体から至近距離物体へフォーカスする際に像側から物体側へ移動するときをΔＸ２＝１とおく。物体側から像側へ移動するときをΔＸ２＝２とおく。

無限遠物体から至近距離物体へフォーカスする際に第１のフォーカス群と第２のフォーカス群が光軸上同方向へ移動するときをΔｈ１＝２とおく。光軸上逆方向へ移動するときをΔｈ１＝１とおく。

このとき
（−１）^Δｇ×（νＮ２−νＰ２）×（−１）^ΔＸ２＞０・・・（１）
なる条件式（１）を満足することである。又は、
（−１）^ΔＸ１×（−１）^Δｈ１×（νＮ１−νＰ１）×
（νＮ２−νＰ２）×（−１）^ΔＸ２＞０・・・（２）
なる条件式（２）を満足することである。

又、各実施例のズームレンズが、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、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を有している。そして各レンズ群の間隔を変化させてズーミングを行うときは、次の条件式を満足している。

第３レンズ群Ｌ３は負の屈折力の第３ａレンズ群Ｌ３ａと負の屈折力の第３ｂレンズ群Ｌ３ｂとを有し、
第３ｂレンズ群Ｌ３ｂは正レンズと負レンズを有している。

フォーカスの際に互いに独立して移動する第１のフォーカス群と第２のフォーカス群を有している。

このとき第３ｂレンズ群Ｌ３ｂは第２のフォーカス群を構成している。ｉを物体側から数えたレンズ群の順番とし、広角端及び望遠端において第ｉレンズ群と第ｉ＋１レンズ群の空気間隔を各々Ｄｉｗ、Ｄｉｔとする。

第１のフォーカス群のみで無限遠物体から至近距離物体へのフォーカシングを行なった際の無限遠物体でのｇ線の結像位置に対する至近距離物体でのｇ線の結像位置が画面周辺から画面中心へと変化するときをΔｇ＝１とおく。画面中心から画面周辺へと変化するときをΔｇ＝２とおく。

無限遠物体から至近距離物体へフォーカスする際に第１のフォーカス群と第２のフォーカス群が光軸上同方向へ移動するときをΔｈ１＝２とおく。光軸上逆方向へ移動するときをΔｈ１＝１とおく。このとき
Ｄ１ｗ＞Ｄ１ｔ・・・（７）
Ｄ２ｗ＜Ｄ２ｔ・・・（８）
Ｄ３ｗ＞Ｄ３ｔ・・・（９）
（−１）^Δｇ×（νＮ２−νＰ２）×（−１）^ΔＸ２＞０・・・（１）
なる条件式を満足することである。又は、
Ｄ１ｗ＞Ｄ１ｔ・・・（７）
Ｄ２ｗ＜Ｄ２ｔ・・・（８）
Ｄ３ｗ＞Ｄ３ｔ・・・（９）
（−１）^ΔＸ１×（−１）^Δｈ１×（νＮ１−νＰ１）×
（νＮ２−νＰ２）×（−１）^ΔＸ２＞０・・・（２）
なる条件式を満足することである。

又、各実施例が物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、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を有するとき、次の諸条件のうち１以上を満足するのが良い。

第３レンズ群Ｌ３と第３ｂレンズ群Ｌ３ｂの焦点距離を各々ｆ３、ｆ３ｂとする。このとき
０．１＜ｆ３／ｆ３ｂ＜０．５・・・（３）
なる条件式を満足するのが好ましい。

又、第１、第２、第３レンズ群Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の焦点距離を順にｆ１、ｆ２、ｆ３、広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔとする。このとき

０．７＜｜ｆ１｜／√（ｆｗ・ｆｔ）＜１．２・・・（４）
０．５＜ｆ２／√（ｆｗ・ｆｔ）＜１・・・（５）
０．６＜｜ｆ３｜／√（ｆｗ・ｆｔ）＜１・・・（６）

なる条件式のうち１以上を満足するのが好ましい。

ここでフォーカスの際に移動するフォーカス群の移動方向の正、負の符号は次のとおりである。

物体側から像側へ移動するときを正、像側から物体側へ移動するときを負としている。

第１のフォーカス群Ｌ１のみで無限遠物体から至近距離物体へのフォーカシングを行った際の無限遠物体でのｇ線の結像位置に対する至近距離物体でのｇ線の結像位置の変化方向の正、負の符号は次のとおりである。

画面周辺から画面中心へと変化するときを負、画面中心から画面周辺へと変化するときを正としている。

これらの正、負の符号は条件式において、数式（−１）^Ｘを用いてＸの値が１のとき負となり、Ｘの値が２のとき正となるように設定している。

次に瞳近軸光線について、座標を用いて説明する。光軸をＸ軸とし、光の進行方向をプラス方向とする。光軸に垂直かつ紙面上方向をＹ軸とし、光軸より紙面上側をプラス方向、紙面下側をマイナス方向とする。瞳近軸光線は、Ｘ軸方向プラス側に進行し、Ｙ軸方向マイナス側よりレンズ第１面に入射する。そして絞り中心を通って、Ｙ軸方向プラス側に進み、像面上でＹ軸方向プラス側に到達するものとする。

アッベ数の平均値とはフォーカス群に１つのレンズしかないときは、その１つのレンズの値である。

次に前述した各条件式の技術的意味について説明する。

条件式（１）、（２）はどちらも、フォーカシング時（フォーカス時）、第１のフォーカス群で発生する倍率色収差の変動を第２のフォーカス群で補正するための条件式である。

又、条件式（１）、（２）は、第２のフォーカス群を構成する正レンズ、負レンズの材料のアッベ数を考慮しつつ、フォーカスの際のレンズ群の繰り出し量の方向の関係を適切に規定するものである。

条件式（１）又は条件式（２）を外れると、いずれもフォーカスの際、倍率色収差の変動が大きくなってくるので良くない。

条件式（３）は、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離と第３ｂレンズ群Ｌ３ｂすなわち、第２のフォーカス群の焦点距離の関係を規定する条件式である。条件式（３）の下限値を越えて第３レンズ群Ｌ３の屈折力に対して、第３ｂレンズ群Ｌ３ｂの屈折力が弱くなると第３ｂレンズ群Ｌ３ｂによる収差補正の効果が少なくなる。又、上限値を越えて第３レンズ群Ｌ３の屈折力に対して、第３ｂレンズ群Ｌ３ｂの屈折力が強くなると第３ｂレンズ群Ｌ３ｂで発生する諸収差を小さくするためにレンズ枚数を増加させねばならず、この結果、レンズ全長が長くなってくるので良くない。

各実施例のズームレンズは、像面側にクイックリターンミラーやローパスフィルター、赤外カットフィルター等の部材を配置することを想定している。従って、所定の長さのバックフォーカスを確保する必要がある。

条件式（４）は広角端における全系の焦点距離と望遠端における全系の焦点距離の積の平方根に対する第１レンズ群Ｌ１の焦点距離の範囲を規定するものである。条件式（４）の下限値を超えて第１レンズ群Ｌ１の負の屈折力が強くなるとバックフォーカスの確保には有利であるが、第１レンズ群Ｌ１で発生する諸収差が大きくなりそれを他の群で補正することが困難となる。条件式（４）の上限値を超えて第１レンズ群Ｌ１の負の屈折力が弱くなると、所定のバックフォーカスを得るのが困難となる。

条件式（５）は広角端における全系の焦点距離と望遠端における全系の焦点距離の積の平方根に対する第２レンズ群Ｌ２の焦点距離の範囲を規定するものである。条件式（５）の下限値を超えて第２レンズ群Ｌ２の正の屈折力が強くなるとレンズ系の小型化には有利な方向であるが、第２レンズ群Ｌ２で発生する諸収差が大きくなりこれ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。

条件式（５）の上限値を超えて第２レンズ群Ｌ２の正の屈折力が弱くなると収差補正には有利であるが、レンズ系が大型化するので良くない。

条件式（６）は広角端における全系の焦点距離と望遠端における全系の焦点距離の積の平方根に対する第３レンズ群Ｌ３の焦点距離の範囲を規定するものである。条件式（６）の下限値を超えて第３レンズ群Ｌ３の負の屈折力が強くなるとレンズ系の小型化には有利であるが、第３レンズ群で発生する諸収差が大きくなりそれを他のレンズ群で補正することが困難となる。条件式（６）の上限値を超えて第３レンズ群Ｌ３の負の屈折力が弱くなるとレンズ系が大型化してくるので良くない。

各実施例において更に好ましくは条件式（３）〜（６）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

０．１５＜ｆ３／ｆ３ｂ＜０．４０・・・（３ａ）

０．７５＜｜ｆ１｜／√（ｆｗ・ｆｔ）＜１．１０・・・（４ａ）
０．６＜ｆ２／√（ｆｗ・ｆｔ）＜０．９・・・（５ａ）
０．７０＜｜ｆ３｜／√（ｆｗ・ｆｔ）＜０．９５・・・（６ａ）

条件式（７）、（８）、（９）は少なくとも負、正、負、正の屈折力の第１〜第４レンズ群を有するズームレンズにおいて、ズーミングに際して各レンズ群間隔の増減を適切に設定し、高いズーム比を効果的に得るためのものである。

条件式（７）、（８）、（９）のいずれが外れても高いズーム比を効果的に得るのが難しくなってくる。

以上のように各実施例では、物体側より像側へ順に少なくとも負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群を有し、第１のフォーカス群と第２のフォーカス群を備えている。そして各レンズ群を前述の如く構成することで、広角端から望遠端、さらに無限遠物体から至近距離物体に渡って良項に色収差が補正された高い光学性能を有する広角域を含む高ズーム比のズームレンズを達成することが出来る。

尚、後述する実施例において、第１のフォーカス群は次のとおりである。

第４レンズ群Ｌ４の像側にズーミングに際して移動する負の屈折力の第５レンズ群Ｌ５と、ズーミングに際して不動の正の屈折力の第６レンズ群Ｌ６を有しているときは、第５レンズ群Ｌ５が第１のフォーカス群を構成している。

物体側から像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、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より成るときは、第１レンズ群Ｌ１が第１のフォーカス群を構成している。

又は第１レンズ群Ｌ１が負の屈折力の第１ａレンズ群Ｌ１ａと負の屈折力の第１ｂレンズ群Ｌ１ｂを有し、ズーミングに際して双方が独立して移動するときは、第１ｂレンズ群Ｌ１ｂが第１のフォーカス群を構成している。

次に各実施例の具体的な構成について説明する。

図１の実施例１は、物体側より像側へ順に負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、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。

第３レンズ群Ｌ３は負の屈折力の第３ａレンズ群Ｌ３ａ、負の屈折力の第３ｂレンズ群Ｌ３ｂより構成されている。

広角端から望遠端へのズーミングに際し、条件式（７）から条件式（９）を満足させつつ、第１レンズ群Ｌ１は像面側へ移動している。更に第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４、第５レンズ群Ｌ５は各々のレンズ群に挟まれた空気間隔を変化させつつ物体側へ移動している。第６レンズ群Ｌ６は像面に対し不動である。

実施例１では、各レンズ群に変倍を分担することで少ない移動量で所定の変倍比を達成し、レンズ系をコンパクトにしている。

また、第１レンズ群Ｌ１の最も物体側の負レンズＧ１１はレンズ中心からレンズ周辺にいくに従って正の屈折力が強くなる形状の非球面を有している。これにより、特に広角側において歪曲を良好に補正している。

第５レンズ群Ｌ５は第１のフォーカス群であり、無限遠物体から至近距離物体へのフォーカシング時に、矢印Ｆ１の如く像面側へ移動する。第５レンズ群Ｌ５は、同一物体距離へのフォーカシングのための移動量が焦点距離（ズーム位置）により異なっており、広角端に比べ望遠側の方が繰り出し量が大きくなる。

負の屈折力の第３レンズ群Ｌ３を負の屈折力の第３ａレンズ群Ｌ３ａと負の屈折力の第３ｂレンズ群Ｌ３ｂに分割し、第３ｂレンズ群Ｌ３ｂを第２のフォーカス群としている。無限遠物体から至近距離物体へのフォーカシング時に、矢印Ｆ２の如く像面側へ移動させている。これによって倍率色収差のフォーカシングによる変動を小さくしている。第３ｂレンズ群Ｌ３ｂは、同一物体距離へのフォーカシングのための移動量は焦点距離によらず一定である。

このように同一物体距離へのフォーカシングのための移動量を焦点距離によらず一定とした方が鏡筒構造を簡単にできる。但し鏡筒構造の簡素化よりも収差補正を優先して、同一物体距離へのフォーカシングのための移動量が焦点距離によって変化するようにしても良い。

尚、実施例１において至近距離物体とは、後述する数値実施例をｍｍ単位で表わしたとき広角端と望遠端における物体距離が３８０ｍｍのときである。

又、結像倍率で示すと広角端と望遠端における結像倍率βｗ、βｔが
βｗ＝０．１６２
βｔ＝０．２８７
のときである。

図６の実施例２は、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、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より構成されている。また、第１レンズ群Ｌ１は負の屈折力の第１ａレンズ群Ｌ１ａと負の屈折力の第１ｂレンズ群Ｌ１ｂとに分割されている。

第３レンズ群Ｌ３は負の屈折力の第３ａレンズ群Ｌ３ａと負の屈折力の第３ｂレンズ群Ｌ３ｂより構成されている。

広角端から望遠端へのズーミングに際し、条件式（７）から条件式（９）を満足させつつ、第１レンズ群Ｌ１全体としては像面側へ移動させている。更に、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４は各々のレンズ群に挟まれた空気間隔を変化させつつ物体側へ移動している。

尚、第１ａレンズ群Ｌ１ａと第１ｂレンズ群Ｌ１ｂは空気間隔を変化させて移動している。このため実施例２のズームレンズは全体として５のレンズ群より成るズームレンズとして取り扱うこともできる。

第１レンズ群Ｌ１の最も物体側の負レンズＧ１１はレンズ中心からレンズ周辺にいくに従って正の屈折力が強くなる形状の非球面を有している。

第１ｂレンズ群Ｌ１ｂは、第１のフォーカス群であり、無限遠物体から至近距離物体へのフォーカシング時、矢印Ｆ１の如く物体側へ移動する。同一物体距離へのフォーカシングのための移動量は焦点距離によらず一定である。

負の屈折力の第３レンズ群Ｌ３を負の屈折力の第３ａレンズ群Ｌ３ａと負の屈折力の第３ｂレンズ群Ｌ３ｂに分割し、第３ｂレンズ群Ｌ３ｂを第２のフォーカス群としている。

無限遠物体から至近距離物体へのフォーカシング時に矢印Ｆ２の如く像面側へ移動させている。これによって倍率色収差のフォーカシングによる変動を小さくしている。

第３ｂレンズ群Ｌ３ｂは、同一物体距離へのフォーカシングのための移動量は焦点距離によらず一定である。このように同一物体距離へのフォーカシングのための移動量を焦点距離によらず一定とした方が鏡筒構造を簡単にできる。

但し鏡筒構造の簡素化よりも収差補正を優先して、同一物体距離へのフォーカシングのための移動量が焦点距離によって変化させても良い。

尚、実施例２において至近距離物体とは、後述する数値実施例をｍｍ単位で表わしたとき広角端と望遠端における物体距離が５００ｍｍのときである。

又、結像倍率で示すと広角端と望遠端における結像倍率βｗ、βｔが
βｗ＝０．０８３
βｔ＝０．１８３
のときである。

図１１の実施例３は、物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、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より構成されている。

広角端から望遠端へのズーミングに際し、条件式（７）から条件式（９）を満足させつつ、第１レンズ群Ｌ１は像面側へ、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４は各々のレンズ群に挟まれた空気間隔を変化させつつ物体側へ移動している。

第１レンズ群Ｌ１は第１のフォーカス群であり、無限遠物体から至近距離物体へのフォーカシング時に矢印Ｆ１の如く物体側へ移動する。同一物体距離へのフォーカシングのための移動量は焦点距離によらず一定である。

負の屈折力の第３レンズ群Ｌ３を負の屈折力の第３ａレンズ群Ｌ３ａと負の屈折力の第３ｂレンズ群Ｌ３ｂに分割し、第３ｂレンズ群Ｌ３ｂを第２のフォーカス群としている。無限遠物体から至近距離物体へのフォーカシング時は矢印Ｆ２の如く像面側へ移動させている。これにより倍率色収差のフォーカシングによる変動を小さくしている。同一物体距離へのフォーカシングのための移動量は焦点距離によらず一定である。このように同一物体距離へのフォーカシングのための移動量を焦点距離によらず一定とした方が鏡筒構造を簡単にできる。但し、鏡筒構造の簡素化よりも収差補正を優先して、同一物体距離へのフォーカシングのための移動量が焦点距離によって変化させても良い。

尚、実施例３において、至近距離物体とは、後述する数値実施例をｍｍ単位で表わしたとき広角端と望遠端における物体距離が５００ｍｍのときである。

又、結像倍率で示すと広角端と望遠端における結像倍率βｗ、βｔが
βｗ＝０．０８２
βｔ＝０．１７９
のときである。

尚、以上の各実施例において、一部のレンズ群、例えば第３ａレンズ群Ｌ３ａを光軸と垂直方向の成分を持つように移動させて、手ぶれ等による画像のブレを補正するようにしても良い。

又、第１レンズ群Ｌ１の物体側又は最終レンズ群の像側の少なくとも一方にコンバーターレンズやアフォーカルレンズ群等の屈折力のあるレンズ群が位置していても良い。

以下に実施例１〜３に対応する数値実施例１〜３を示す。各数値実施例においてｉは物体側からの面の順番を示す。

数値実施例においてＲｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、Ｄｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ厚及び空気間隔、Ｎｉとνｉは各々物体側より順に第ｉ番目のレンズの材料の屈折率とアッベ数である。

ｆは焦点距離、ＦＮｏはＦナンバー、ωは半画角である。非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＨ軸、光の進行方向を正とし、ｒを近軸曲率半径、各非球面係数をＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅとしたとき

で与えるものとする。

数値実施例２、３において最終面ｒ３０は設計上用いた平面（ダミー面）である。

又前述の条件式（１）〜（６）と数値実施例１〜３の関係を（表−１）に示す。

数値実施例1
f= 35.4〜67.9 FNo=1:2.9 2ω=62.9°〜35.3°
r 1= 109.671(非球面)d 1= 3.00 n 1=1.65160 ν 1=58.5
r 2= 32.249 d 2= 10.26
r 3= -115.127 d 3= 2.50 n 2=1.80400 ν 2=46.6
r 4= 78.676 d 4= 1.67
r 5= 70.460 d 5= 4.88 n 3=1.60342 ν 3=38.0
r 6= 392.151 d 6= 可変
r 7= 306.685 d 7= 3.52 n 4=1.83481 ν 4=42.7
r 8= -203.929 d 8= 2.00 n 5=1.74077 ν 5=27.8
r 9= 55.613 d 9= 6.51 n 6=1.83481 ν 6=42.7
r10= -102.842 d10= 0.15
r11= 76.148 d11= 3.28 n 7=1.80400 ν 7=46.6
r12= 376.318 d12= 0.15
r13= 44.370 d13= 3.84 n 8=1.69680 ν 8=55.5
r14= 133.715 d14= 可変
r15= -520.702 d15= 3.00 n 9=1.69350 ν 9=53.2
r16= -535.738 d16= 1.20 n10=1.80400 ν10=46.6
r17= 44.095 d17= 2.50
r18= 0.000(絞り) d18= 2.40
r19= -80.023 d19= 1.30 n11=1.81554 ν11=44.4
r20= 38.267 d20= 4.59 n12=1.80518 ν12=25.4
r21= -130.916 d21= 0.47
r22= 0.000 d22= 可変
r23= 161.296 d23= 1.30 n13=1.84666 ν13=23.9
r24= 27.277 d24= 6.15 n14=1.43875 ν14=95.0
r25= -49.033 d25= 0.15
r26= 67.340 d26= 2.67 n15=1.63854 ν15=55.4
r27= 189.142 d27= 0.15
r28= 37.261 d28= 5.58 n16=1.69680 ν16=55.5
r29= -102.956 d29= 可変
r30= -135.435 d30= 3.02 n17=1.84666 ν17=23.9
r31= -45.728 d31= 0.15
r32= -53.262 d32= 1.20 n18=1.77250 ν18=49.6
r33= 28.626 d33= 2.50
r34= 121.291 d34= 1.80 n19=1.86300 ν19=41.5
r35= 65.041 d35= 可変
r36= 64.599 d36= 8.10 n20=1.48749 ν20=70.2
r37= -54.407 d37

焦点距離 35.36 48.65 67.93
可変間隔
d 6 33.52 15.53 2.40
d 14 3.67 8.98 17.34
d 22 18.58 13.27 4.91
d 29 1.88 3.38 5.44
d 35 4.94 8.68 10.90
skinf 39.97 39.97 39.97

非球面係数
第1面 b c d e f
1.415629e-06 7.781292e-10 -1.691302e-12 1.625214e-15 -6.459461e-19

数値実施例2
f=29.1〜68.0 FNo=1:2.9 2ω=73.2°〜35.3°
r 1= 79.614(非球面)d 1= 3.00 n 1=1.71300 ν 1=53.8
r 2= 33.214 d 2= 可変
r 3= -171.539 d 3= 2.35 n 2=1.80400 ν 2=46.6
r 4= 44.737 d 4= 0.52
r 5= 44.819 d 5= 5.02 n 3=1.84666 ν 3=23.9
r 6= 150.832 d 6= 可変
r 7= 64.113 d 7= 3.07 n 4=1.77250 ν 4=49.6
r 8= 466.563 d 8= 1.80 n 5=1.84666 ν 5=23.9
r 9= 31.819 d 9= 6.55 n 6=1.64850 ν 6=53.0
r10= -244.677 d10= 0.15
r11= 98.761 d11= 3.68 n 7=1.65160 ν 7=58.5
r12= -382.031 d12= 0.15
r13= 46.544 d13= 4.42 n 8=1.80610 ν 8=41.0
r14= 231.728 d14= 可変
r15= 0.000(絞り) d15= 1.50
r16= -357.828 d16= 2.96 n 9=1.75550 ν 9=25.1
r17= -39.011 d17= 1.40 n10=1.80400 ν10=46.6
r18= 52.827 d18= 3.26
r19= -65.790 d19= 2.03 n11=1.80518 ν11=25.4
r20= -35.787 d20= 1.40 n12=1.48749 ν12=70.2
r21= 210.178 d21= 1.00
r22= 0.000 d22= 可変
r23= 242.523 d23= 5.82 n13=1.51633 ν13=64.2
r24= -25.187 d24= 1.40 n14=1.66446 ν14=35.8
r25= -37.987 d25= 0.15
r26= 74.493 d26= 5.10 n15=1.65160 ν15=58.5
r27= -50.434 d27= 2.79
r28= -36.178 d28= 1.40 n16=1.84666 ν16=23.9
r29= -226.295 d29= 可変
r30= 0.000 d30

焦点距離 29.12 50.22 68.04
可変間隔
d 2 19.24 19.50 19.24
d 6 41.68 11.81 2.12
d 14 3.30 11.80 17.61
d 22 18.54 10.04 4.23
d 29 -0.33 8.02 15.88
skinf 39.99 39.99 39.99

非球面係数
第 1面 b c d e
9.615046e-07 5.204449e-10 -4.958848e-13 2.584752e-16

数値実施例3
f=29.1〜68.1 FNo=1: 2.9 2ω=73.2°〜35.3°
r 1= 91.221(非球面)d 1= 3.00 n 1=1.71300 ν 1=53.8
r 2= 31.445 d 2= 可変
r 3= -409.043 d 3= 2.35 n 2=1.80400 ν 2=46.6
r 4= 48.264 d 4= 0.53
r 5= 43.866 d 5= 5.78 n 3=1.84666 ν 3=23.9
r 6= 117.648 d 6= 可変
r 7= 66.782 d 7= 3.39 n 4=1.77250 ν 4=49.6
r 8= 246.504 d 8= 1.80 n 5=1.84666 ν 5=23.9
r 9= 29.679 d 9= 6.92 n 6=1.64850 ν 6=53.0
r10= -487.891 d10= 0.15
r11= 103.836 d11= 3.88 n 7=1.65160 ν 7=58.5
r12= -582.969 d12= 0.15
r13= 47.114 d13= 4.70 n 8=1.80610 ν 8=41.0
r14= 556.008 d14= 可変
r15= 0.000(絞り) d15= 1.50
r16= -402.171 d16= 3.23 n 9=1.75550 ν 9=25.1
r17= -36.737 d17= 1.40 n10=1.80400 ν10=46.6
r18= 54.934 d18= 3.38
r19= -60.679 d19= 2.08 n11=1.80518 ν11=25.4
r20= -34.487 d20= 1.40 n12=1.48749 ν12=70.2
r21= 166.187 d21= 1.00
r22= 0.000 d22= 可変
r23= 177.454 d23= 6.53 n13=1.51633 ν13=64.2
r24= -23.640 d24= 1.40 n14=1.66446 ν14=35.8
r25= -37.936 d25= 0.15
r26= 77.901 d26= 5.54 n15=1.65160 ν15=58.5
r27= -47.123 d27= 2.90
r28= -36.199 d28= 1.40 n16=1.84666 ν16=23.9
r29= -191.098 d29= 可変
r30= 0.000 d30

焦点距離 29.12 50.21 68.06
可変間隔
d 2 12.83 12.83 12.83
d 6 43.18 12.96 3.02
d 14 3.19 11.60 17.31
d 22 17.74 9.34 3.62
d 29 -0.41 7.98 15.88
skinf 42.17 42.17 42.17

非球面係数
第 1面 b c d e
9.386768e-07 4.510339e-10 -4.965978e-13 2.585553e-16

次に実施例１〜３に示したズームレンズを撮像装置に適用した実施例を図１６を用いて説明する。

図１６は一眼レフカメラの要部概略図である。図１６において、１０は実施例１〜３のズームレンズ１を有する撮影レンズである。ズームレンズ１は保持部材である鏡筒２に保持されている。

２０はカメラ本体であり、撮影レンズ１０からの光束を上方に反射するクイックリターンミラー３、撮影レンズ１０の像形成位置に配置された焦点板４より構成されている。更に、焦点板４に形成された逆像を正立像に変換するペンタダハプリズム５、その正立像を観察するための接眼レンズ６などによって構成されている。

７は感光面であり、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の像を受光する固体撮像素子（光電変換素子）や銀塩フィルムが配置される。撮影時にはクイックリターンミラー３が光路から退避して、感光面７上に撮影レンズ１０によって像が形成される。

実施例１〜３にて説明した利益は、本実施例に開示したような撮像装置において効果的に享受される。

本発明数値実施例１のレンズ断面図本発明の数値実施例１の広角端における無限遠物体のときの諸収差図本発明の数値実施例１の望遠端における無限遠物体のときの諸収差図本発明の数値実施例１の広角端における至近距離物体のときの諸収差図本発明の数値実施例１の望遠端における至近距離物体のときの諸収差図本発明数値実施例２のレンズ断面図本発明の数値実施例２の広角端における無限遠物体のときの諸収差図本発明の数値実施例２の望遠端における無限遠物体のときの諸収差図本発明の数値実施例２の広角端における至近距離物体のときの諸収差図本発明の数値実施例２の望遠端における至近距離物体のときの諸収差図本発明数値実施例３のレンズ断面図本発明の数値実施例３の広角端における無限遠物体のときの諸収差図本発明の数値実施例３の望遠端における無限遠物体のときの諸収差図本発明の数値実施例３の広角端における至近距離物体のときの諸収差図本発明の数値実施例３の望遠端における至近距離物体のときの諸収差図本発明の撮像装置の要部概略図

符号の説明

Ｓ光彩絞り
ＳＳフレアーカット用副絞り
ｄｄ線
ｇｇ線
Ｓ．Ｃ正弦条件
ΔＳサジタル像面
ΔＭメリディオナル像面
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

Claims

物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群を有し、各レンズ群の間隔を変化させてズーミングを行うズームレンズにおいて、前記第３レンズ群は負の屈折力の第３ａレンズ群と負の屈折力の第３ｂレンズ群とを有し、前記第３ｂレンズ群は正レンズと負レンズを有しており、フォーカスに際して互いに独立して移動する第１のフォーカス群と第２のフォーカス群を有し、前記第３ｂレンズ群は前記第２のフォーカス群を構成しており、ｉを物体側から数えたレンズ群の順番とし、広角端と望遠端における第ｉレンズ群と第ｉ＋１レンズ群の空気間隔を各々Ｄｉｗ、Ｄｉｔ、前記第２のフォーカス群を構成する負レンズの材料のアッベ数の平均値をνＮ２、前記第２のフォーカス群を構成する正レンズの材料のアッベ数の平均値をνＰ２とし、全てのズーム範囲において前記第１のフォーカス群のみで無限遠物体から至近距離物体へのフォーカシングを行なった際の無限遠物体でのｇ線の結像位置に対する至近距離物体でのｇ線の結像位置が画面周辺から画面中心へと変化するときをΔｇ＝１、画面中心から画面周辺へと変化するときをΔｇ＝２、前記第２のフォーカス群が無限遠物体から至近距離物体へフォーカスする際に像側から物体側へ移動するときをΔＸ２＝１、物体側から像側へ移動するときをΔＸ２＝２とおいたとき、
Ｄ１ｗ＞Ｄ１ｔ
Ｄ２ｗ＜Ｄ２ｔ
Ｄ３ｗ＞Ｄ３ｔ
（−１）^Δｇ×（νＮ２−νＰ２）×（−１）^ΔＸ２＞０
なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
物体側より像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群を有し、各レンズ群の間隔を変化させてズーミングを行うズームレンズにおいて、前記第３レンズ群は負の屈折力の第３ａレンズ群と負の屈折力の第３ｂレンズ群とを有し、前記第３ｂレンズ群は正レンズと負レンズを有しており、フォーカスの際に互いに独立して移動する第１のフォーカス群と第２のフォーカス群を有し、前記第３ｂレンズ群は前記第２のフォーカス群を構成しており、ｉを物体側から数えたレンズ群の順番とし、広角端と望遠端における第ｉレンズ群と第ｉ＋１レンズ群の空気間隔を各々Ｄｉｗ、Ｄｉｔ、前記第１のフォーカス群が無限遠物体から至近距離物体へフォーカスする際に像側から物体側へ移動するときをΔＸ１＝１、物体側から像側へ移動するときをΔＸ１＝２、前記第２のフォーカス群が無限遠物体から至近距離物体へフォーカスする際に像側から物体側へ移動するときをΔＸ２＝１、物体側から像側へ移動するときをΔＸ２＝２、前記第１のフォーカス群を構成する負レンズの材料のアッベ数の平均値をνＮ１、前記第１のフォーカス群を構成する正レンズの材料のアッベ数の平均値をνＰ１とし、前記第２のフォーカス群を構成する負レンズの材料のアッベ数の平均値をνＮ２、前記第２のフォーカス群を構成する正レンズの材料のアッベ数の平均値をνＰ２とし、無限遠物体から至近距離物体へフォーカスする際に前記第１のフォーカス群と前記第２のフォーカス群が光軸上を同じ方向に移動するときをΔｈ１＝２、光軸上を逆方向に移動するときをΔｈ１＝１とおいたとき、
Ｄ１ｗ＞Ｄ１ｔ
Ｄ２ｗ＜Ｄ２ｔ
Ｄ３ｗ＞Ｄ３ｔ
（−１）^ΔＸ１×（−１）^Δｈ１×（νＮ１−νＰ１）×（νＮ２−νＰ２）×（−１）^ΔＸ２＞０
なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
前記第３レンズ群と前記第３ｂレンズ群の焦点距離を各々ｆ３、ｆ３ｂとするとき、
０．１＜ｆ３／ｆ３ｂ＜０．５
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。
前記第１、第２、第３レンズ群の焦点距離を順にｆ１、ｆ２、ｆ３、広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔとするとき、
０．７＜｜ｆ１｜／√（ｆｗ・ｆｔ）＜１．２
０．５＜ｆ２／√（ｆｗ・ｆｔ）＜１
０．６＜｜ｆ３｜／√（ｆｗ・ｆｔ）＜１
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。
前記第４レンズ群の像側に、ズーミングに際して移動する負の屈折力の第５レンズ群と、ズーミングに際して不動の正の屈折力の第６レンズ群を有しており、前記第５レンズ群は前記第１のフォーカス群を構成していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項のズームレンズ。
前記第１レンズ群は第１のフォーカス群を構成してい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。
前記第１レンズ群は負の屈折力の第１ａレンズ群と負の屈折力の第１ｂレンズ群を有し、該第１ｂレンズ群は前記第１のフォーカス群を構成していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項のズームレンズ。
請求項１から７のいずれか１項のズームレンズと、該ズームレンズによって形成された像を受光する固体撮像素子を有することを特徴とする撮像装置。