JP6238732B2 - ズームレンズおよびそれを有する撮像装置 - Google Patents

Description

本発明はズームレンズおよびそれを有する撮像装置に関し、例えばビデオカメラ、電子スチルカメラ、放送用カメラ、監視カメラ等のように撮像素子を用いた撮像装置、或いは銀塩フィルムを用いたカメラ等の撮像装置に好適なものである。

撮像装置に用いられる撮影光学系にはレンズ全長（第１レンズ面から像面までの距離）が短く、全系が小型（コンパクト）でしかも高ズーム比でズーム全域において高い光学性能を有するズームレンズが求められている。高ズーム比のズームレンズは全系が大型となり、しかも高重量となる傾向がある。

一般にズームレンズが大型で高重量になると、撮影に際して手ブレ等によりズームレンズが振動する場合が多くなる。ズームレンズが振動によって傾くと、撮影画像（結像位置）はその傾き角とそのときのズーム位置での焦点距離に応じた量だけ変移（画像ブレ）する。即ち像ぶれが生ずる。

このときの像ぶれを補正する手段（防振機能を有する手段）としてレンズ系の一部を光軸に対して垂直な方向にシフトさせたズームレンズが知られている（特許文献１，２）。特許文献１では物体側から像側へ順に、正、負、正、正の屈折力の第１レンズ群乃至第４レンズ群で構成される４群ズームレンズにおいて、第３レンズ群をシフトさせて像ぶれ補正を行っている。

特許文献２では物体側から像側へ順に、正、負、正、負、正の屈折力のレンズ群の第１乃至第５レンズ群より成る５群ズームレンズにおいて、第４レンズ群をシフトさせて像ぶれ補正を行っている。また、像ぶれを補正する手段としてレンズ系の一部を光軸上の点を中心として回動（チルト）させたズームレンズが知られている（特許文献３）。特許文献３では物体側から像側へ順に、正、負、正、正の屈折力の第１レンズ群乃至第４レンズ群で構成される４群ズームレンズにおいて第１レンズ群をチルト（回転）させて像ぶれ補正を行っている。

この他、像ぶれを補正するとき（防振時）の収差を低減するためにレンズ系の一部の防振群を光軸と垂直な方向にシフトさせるとともに光軸上の一点を回転中心として微小な角度にて回動させたズームレンズが知られている（特許文献４）。特許文献４では物体側から像側へ順に、正、負、正、正の屈折力の第１レンズ群乃至第４レンズ群で構成される４群ズームレンズにおいて、第２レンズ群をシフトおよびチルトさせて像ぶれ補正を行っている。

特開平１０−２６０３５６号公報 特開平１０−０９０６０１号公報 特開平０６−１６０７７８号公報 特開平０５−２３２４１０号公報

一般に防振機能を有したズームレンズにおいて、像ぶれ補正を精度良く行い、かつ像ぶれ補正の際の収差変動を少なくするには、ズームレンズのレンズ構成および像ぶれ補正のための防振群のレンズ構成等を適切に設定することが重要になってくる。像ぶれ補正のために移動させる防振群のレンズ構成が適切でないと、像ぶれ補正が不十分となり、また防振時において偏心収差の発生量が多くなり、防振時に高い光学性能を維持するのが困難になってくる。

特許文献３では、第１レンズ群をチルトさせて像ぶれ補正を行っている。一般に物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群を有するズームレンズにおいては、第１レンズ群の有効径が大型化する。このため第１レンズ群の重量が大きくなり、像ぶれに応じて早い応答性で第１レンズ群を駆動させることが難しい。

また、特許文献４では、第２レンズ群を光軸に対して垂直な方向にシフトさせると共に第２レンズ群をチルトさせることにより像ぶれ補正を行っている。特許文献４では、シフト及びチルトの複数の駆動機構が必要となり、像ぶれに応じた適切な駆動量の制御が必要となる。

本発明は、像ぶれ補正が容易でしかも像ぶれ補正に際しても良好な光学性能を維持することができるズームレンズおよびそれを有する撮像装置の提供を目的とする。

本発明のズームレンズは、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、１以上のレンズ群を有する後群より構成され、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズにおいて、
前記第２レンズ群の全体または一部は、光軸上または光軸近傍の１点を回動中心として、像ぶれ補正に際して回動可能な補正レンズ系であり、前記回動中心は、光軸と前記補正レンズ系の中で最も物体側のレンズ面との交点よりも像側に位置し、
前記交点から前記回動中心までの光軸方向の距離をＲ、前記補正レンズ系の光軸上の厚みをｄ２ｉｓとするとき、
０．５＜｜Ｒ／ｄ２ｉｓ｜＜１７．５
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、像ぶれ補正が容易でしかも像ぶれ補正に際しても良好な光学性能を維持することができるズームレンズが得られる。

（Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 本発明の数値実施例１の広角端，中間のズーム位置，望遠端におけるレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 本発明の数値実施例１の広角端，中間のズーム位置，望遠端における縦収差図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 本発明の数値実施例１の広角端，中間のズーム位置，望遠端における横収差図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 本発明の数値実施例１の像ぶれ補正時における広角端，中間のズーム位置，望遠端における横収差図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 本発明の数値実施例２の広角端，中間のズーム位置，望遠端におけるレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 本発明の数値実施例２の広角端，中間のズーム位置，望遠端における縦収差図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 本発明の数値実施例２の広角端，中間のズーム位置，望遠端における横収差図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 本発明の数値実施例２の像ぶれ補正時における広角端，中間のズーム位置，望遠端における横収差図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 本発明の数値実施例３の広角端，中間のズーム位置，望遠端におけるレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 本発明の数値実施例３の広角端，中間のズーム位置，望遠端における縦収差図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 本発明の数値実施例３の広角端，中間のズーム位置，望遠端における横収差図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 本発明の数値実施例３の像ぶれ補正時における広角端，中間のズーム位置，望遠端における横収差図 本発明の撮像装置の要部概略図 本発明に係る補正レンズ系の像ぶれ補正時の説明図

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、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、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、１以上のレンズ群を有する後群より構成されている。ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する。ここで、レンズ群は、１枚以上のレンズを有していればよく、必ずしも複数枚のレンズを有していなくてもよい。第２レンズ群の全体または一部は像ぶれ補正に際して、光軸上または光軸近傍の１点を回動中心として回動可能な補正レンズ系である。

図１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は本発明の実施例１の広角端，中間のズーム位置，望遠端におけるレンズ断面図である。図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ実施例１のズームレンズの広角端，中間のズーム位置，望遠端における縦収差図である。図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ実施例１のズームレンズの広角端，中間のズーム位置，望遠端における横収差図である。図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ実施例１のズームレンズの像ぶれ補正時における広角端，中間のズーム位置，望遠端における横収差図である。実施例１はズーム比１３．３１、開口比３．０２〜５．９３ 程度のズームレンズである。

図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は本発明の実施例２の広角端，中間のズーム位置，望遠端におけるレンズ断面図である。図６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ実施例２のズームレンズの広角端，中間のズーム位置，望遠端における縦収差図である。図７（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ実施例２のズームレンズの広角端，中間のズーム位置，望遠端における横収差図である。図８（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ実施例２のズームレンズの像ぶれ補正時における広角端，中間のズーム位置，望遠端における横収差図である。実施例２はズーム比９．８０、開口比１．８５〜２．８８程度のズームレンズである。

図９（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は本発明の実施例３の広角端，中間のズーム位置，望遠端におけるレンズ断面図である。図１０（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ実施例３のズームレンズの広角端，中間のズーム位置，望遠端における縦収差図である。図１１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ実施例３のズームレンズの広角端，中間のズーム位置，望遠端における横収差図である。図１２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ実施例３のズームレンズの像ぶれ補正時における広角端，中間のズーム位置，望遠端における横収差図である。実施例３はズーム比９８．５２、開口比１．８５〜９．００程度のズームレンズである。

図１３は本発明の撮像装置の要部概略図である。図１４は本発明に係る補正レンズ系の像ぶれ補正時の説明図である。

本発明のズームレンズは、デジタルカメラ、ビデオカメラ、銀塩フィルムカメラ等の撮像装置に用いられるものである。レンズ断面図において左方が前方（物体側、拡大側）で右方が後方（像側、縮小側）である。レンズ断面図において、ｉは物体側から像側への各レンズ群の順序を示し、Ｌｉは第ｉレンズ群である。ＬＲは１以上のレンズ群を有する後群である。ＳＰは開放Ｆナンバー（Ｆｎｏ）光束を決定（制限）する開口絞りの作用をするＦナンバー決定部材（以下「開口絞り」ともいう。）である。

Ｇは光学フィルター、フェースプレート、水晶ローパスフィルター、赤外カットフィルター等に相当する光学ブロックである。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センサ等の撮像素子（光電変換素子）の撮像面が置かれる。又、銀塩フィルム用カメラの撮影光学系として使用する際にはフィルム面に相当する感光面が置かれている。

縦収差図において、球面収差のｄはｄ線、ｇはｇ線を、非点収差のΔＭはメリディオナル像面、ΔＳはサジタル像面を、倍率色収差のｇはｇ線を表している。 横収差図において、上から順に１０割、７割、中心、反対側の７割、反対側の１０割の像高におけるｄ線の収差図を示す。破線はサジタル像面、実線はメリディオナル像面を表している。ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角（度）である。半画角ωは光線追跡値による値を示す。レンズ断面図において矢印は広角端から望遠端へのズーミングに際しての各レンズ群の移動軌跡を示している。

以下の各実施例において広角端と望遠端は変倍レンズ群が機構上光軸上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。実施例１のズームレンズの特徴について説明する。図１のレンズ断面図において、Ｌ１は正の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は正の屈折力の第３レンズ群、Ｌ４は負の屈折力の第４レンズ群、Ｌ５は正の屈折力の第５レンズ群である。後群ＬＲは物体側より像側へ順に配置された第４レンズ群Ｌ４と第５レンズ群Ｌ５より構成されている。

実施例１のズームレンズでは、ズーミングに際して各レンズ群が移動する。広角端に対して望遠端にて、各レンズ群の間隔変化は次のとおりである。第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との間隔は広がる。第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３との間隔は狭まる。第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４との間隔は広がる。第４レンズ群Ｌ４と第５レンズ群Ｌ５との間隔は広がる。

更に、広角端に対して望遠端にて、第１レンズ群Ｌ１、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はいずれも物体側に位置している。また第２レンズ群Ｌ２は像側に凸状の軌跡で、第５レンズ群Ｌ５は物体側に凸状の軌跡にて移動している。以上のように各レンズ群を適切に移動させることで全系の小型化と高ズーム比化を図っている。

開口絞りＳＰは第３レンズ群Ｌ３内に配置している。開口絞りＳＰをこのような位置に配置することにより望遠端における第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間隔が狭くなり、ズーミングのための第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３との間隔変化量を十分長く確保している。

なお、開口絞りＳＰは、第３レンズ群Ｌ３の物体側に配置してもよい。この場合第１レンズ群Ｌ１と開口絞りＳＰとの間隔を短縮することができるため前玉有効径の小型化が容易になる。また、開口絞りＳＰは第３レンズ群Ｌ３の像側に配置してもよい。この場合はズーミングに際しての第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の移動ストロークを長くとることができ、高ズーム比化が容易となる。

開口絞りＳＰはズーミングに際し第３レンズ群Ｌ３と一体（同じ軌跡）で移動している。このように移動させることで第３レンズ群Ｌ３のレンズ径の増大を軽減している。なお、開口絞りＳＰはズーミングに際し第３レンズ群Ｌ３とは異なる軌跡（独立）にて移動させてもよい。この場合、広角側で決まる前玉有効径の増大を軽減するのが容易になる。

次に図５の実施例２，図９の実施例３のズームレンズについて説明する。図５，図９のレンズ断面図において、Ｌ１は正の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は正の屈折力の第３レンズ群、Ｌ４は正の屈折力の第４レンズ群である。後群ＬＲは第４レンズ群Ｌ４より構成されている。

実施例２，３のズームレンズでは、ズーミングに際して第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４が移動する。広角端に対して望遠端にて、各レンズ群の間隔変化は次のとおりである。第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との間隔は広がる。第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３との間隔は狭まる。第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４との間隔は広がる。

実施例２，３のズームレンズでは、ズーミングに際して第１レンズ群Ｌ１、開口絞りＳＰは不動である。広角端に対して望遠端にて、第２レンズ群Ｌ２は像側に位置し、第３レンズ群Ｌ３は物体側に位置する。第４レンズ群Ｌ４は物体側に凸状の軌跡で移動している。

以上のように第２レンズ群Ｌ２乃至第４レンズ群Ｌ４を適切に移動させることで全系の小型化と高ズーム比化を図っている。

各実施例のズームレンズは撮像面上の像ぶれ補正を行うために、光軸上または光軸近傍の点を中心に回動させる補正レンズ系を有する。各実施例のズームレンズでは、いずれも第２レンズ群Ｌ２が補正レンズ系である。

補正レンズ系は、補正レンズ系から光軸上に有限距離だけ離れた点を回動中心として回動することで、光軸に対して垂直方向の成分（シフト成分）を有するように移動し、同時に、光軸に対して傾きを持つ成分（チルト成分）を有するように移動する。シフト成分を与えることにより像ぶれ補正の作用が得られる。チルト成分を与えることにより補正レンズ系が偏心した際に発生する偏心収差を低減する作用が得られる。偏心時に発生する収差としては偏心コマ収差、偏心非点収差、像面の傾き等があり、シフト成分に対して適切なチルト成分を設定することでこれら偏心収差を低減することが容易となる。

補正レンズ系は光軸上のある１点を中心に回動させている。この際、回動中心位置を光軸方向に適切に設定することでチルト成分による偏心収差の低減を効果的に行っている。補正レンズ系としては開口絞りＳＰより物体側のレンズ系を選択すると前玉有効径の増大を軽減することができるため好ましい。像ぶれ補正時に光束がレンズを通過する入射高さの変化は補正レンズ系よりも物体側のレンズ群の方が大きい。

よって補正レンズ系をなるべく物体側のレンズ系とすると像ぶれ補正時に前玉（第１レンズ群Ｌ１）にて光束がレンズを通過する入射高さの変化を抑えることができる。これにより周辺光量を十分確保しやすくなる。逆に所定の周辺光量比を確保する前提では前玉有効径を小型化しやすい。

上記の観点から、まずは第１レンズ群を補正レンズ系とすることが想起される。しかしながら、一般に物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群を有するポジティブリード型のズームレンズにおいては、第１レンズ群の有効径が大型化する。このため第１レンズ群の重量が大きく、像ぶれに応じて早い応答性で駆動させることが困難である。

よって、像ぶれ補正時の光学性能の劣化の抑制、周辺光量の確保、前玉有効径の小型化、補正レンズ系の軽量化等、の観点から各実施例のズームレンズでは第２レンズ群Ｌ２を補正レンズ系としている。なお、補正レンズ系は第２レンズ群Ｌ２内の一部のレンズ系としてもかまわない。

図１４は補正レンズ系の駆動方法の説明図である。図１４に示すように、補正レンズ系の回動を実現する構成としては、レンズホルダーＬＨとこれに隣接する固定部材ＬＢとの間に数点の球体ＳＢを挟んだ構成が考えられる。固定部材ＬＢに対して球体ＳＢの転がりによりレンズホルダーＬＨを可動とすることができる。この際、球体ＳＢに対する固定部材ＬＢの受け面を球面形状とすれば回動させることができる。なお回動の回動中心は受け面の球面中心となる。ズーミングに際してはレンズホルダーＬＨ、球体ＳＢ、固定部材ＬＢが一体で光軸方向に移動すればよい。

ただしこの場合、レンズホルダーＬＨから回動中心Ｌａまでの距離はズーミングによらず固定としてもよい。このように簡易的な駆動機構により、所望の補正レンズ系のシフト成分及びチルト成分を発生させることができる。なお、各実施例による補正レンズ系の動き方としては、必ずしも球面形状に沿った回動に限定するものではない。球面形状から微小にずれた非球面形状、例えば放物面形状や楕円面形状としてもよい。

各実施例において、補正レンズ系の光軸上の厚みをｄ２ｉｓ、補正レンズ系の最も物体側のレンズ面と光軸の交点に対し像ぶれ補正時の回動中心は像側に位置し、交点から回動中心までの光軸方向の距離をＲとする。このとき、
０．５＜｜Ｒ／ｄ２ｉｓ｜＜１７．５ ・・・（１）
なる条件式を満足する。補正レンズ系を光軸上またはその近傍の一点を中心に回動させることにより、光軸に対するシフト成分とチルト成分を与えている。

各実施例のズームレンズでは、シフト成分に対するチルト成分を適切に設定することで偏心収差を効果的に低減している。チルト成分が生じたことによる偏心収差への影響度は、条件式（１）のパラメータＲ及びｄ２ｉｓの大きさに依存する。例えば、距離Ｒの値が小さくなると所望の像ぶれ補正量に対しチルト成分が大きくなり、偏心収差への寄与が大きくなる。また、厚みｄ２ｉｓの値が大きくなると、チルト成分が生じた時の光路長の変化量が大きくなり、偏心収差への寄与が大きくなる。

条件式（１）は補正レンズ系の光軸上の厚みｄ２ｉｓに対する補正レンズ系から回動中心までの距離Ｒの比を規定している。条件式（１）の上限を超えて補正レンズ系から回動中心までの距離が遠すぎると、補正レンズ系のチルト成分が小さくなり過ぎ、チルト成分による偏心収差を低減する効果が不十分となる。あるいは上限を超えて補正レンズ系の光軸上の厚みが薄くなり過ぎると、チルト成分による光路長の変化が小さくなり、偏心収差を低減する効果が不十分となる。

一方、条件式（１）の下限を超えて補正レンズ系から回動中心までの距離が近すぎると、所望の像ぶれ補正に必要なシフト成分を得ようとするとチルト成分が非常に大きな角度となる。この結果、チルト成分によって高次の偏心収差が多く発生しシフト成分とキャンセル関係が良好とならないため好ましくない。あるいは下限を超えて補正レンズ系の光軸上の厚みが厚くなり過ぎると、チルト成分による光路長の変化が大きくなり、偏心収差が多く発生してくるので好ましくない。

なお、好ましくは条件式（１）の、数値範囲を次の如く設定するのが良い。
０．７＜｜Ｒ／ｄ２ｉｓ｜＜１７．３ ・・・（１ａ）
より更に好ましくは、条件式（１ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
１．０＜｜Ｒ／ｄ２ｉｓ｜＜１７．０ ・・・（１ｂ）
以上のように各実施例によれば、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群を有する広画角かつ高ズーム比のズームレンズにおいて、像ぶれを良好に行うことができる。特に像ぶれ補正角を大きくした際にも高い光学性能と十分な周辺光量比を有しかつ前玉有効径の小型化が容易なズームレンズが得られる。

各実施例に好ましくは次の条件式のうち１以上を満足するのが良い。第１レンズ群Ｌ１の焦点距離をｆ１、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離をｆ２とする。補正レンズ系の焦点距離をｆ２ｉｓとする。広角端における全系の焦点距離をｆＷとする。

このとき次の条件式のうち１以上を満足するのが良い。
−０．２４＜ｆ２ｉｓ／ｆ１＜−０．０５ ・・・（２）
−２．５＜ｆ２ｉｓ／ｄ２ｉｓ＜−０．１ ・・・（３）
０．０２＜ｆＷ／ｆ１＜０．３５ ・・・（４）
−１０．５＜ｆ１／ｆ２＜−４．２ ・・・（５）

次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。条件式（２）は第１レンズ群の焦点距離ｆ１に対する補正レンズ系の負の焦点距離ｆ２ｉｓの比を規定している。条件式（２）の上限を超えて補正レンズ系の負の焦点距離が短く（焦点距離の絶対値が小さく）なり過ぎると、像ぶれ補正時のシフト成分により発生する偏心収差量が大きくなり過ぎ、チルト成分による偏心収差の低減が難しくなる。

一方、下限を超えて補正レンズ系の負の焦点距離が長く（焦点距離の絶対値が大きく）なり過ぎると、防振敏感度が低すぎるため所望の像ぶれ補正角を得るためのシフト成分が大きくなりすぎる。この場合は補正レンズ系の回動のための駆動ストロークが長くなり駆動手段が大型化するため好ましくない。

条件式（３）は補正レンズ系の光軸上の厚みｄ２ｉｓに対する補正レンズ系の負の焦点距離ｆ２ｉｓの比を規定している。条件式（３）の上限を超えて補正レンズ系の負の焦点距離が短くなり過ぎるか、あるいは補正レンズ系の光軸上の厚みが厚くなり過ぎると、像ぶれ補正時のシフト成分及びチルト成分により発生する偏心収差のキャンセル関係が良好とならなくなるため好ましくない。

一方、下限を超えて補正レンズ系の負の焦点距離が長くなり過ぎるか、あるいは補正レンズ系の光軸上の厚みが薄くなり過ぎると、補正レンズ系の屈折力が弱すぎるか、あるいはチルト成分による光路長の変化が小さくなる。そうすると偏心収差を低減する効果が不十分となり好ましくない。

条件式（４）は第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１に対する広角端における全系の焦点距離ｆＷの比を規定している。条件式（４）の上限を超えて広角端における全系の焦点距離が長くなり過ぎると、ズーム全域において像ぶれ補正時の収差補正は容易となるが、広角端において広画角化が困難になる。一方、条件式（４）の下限を超えて広角端における全系の焦点距離が短くなり過ぎると、広角端において広画角化が容易となるが、ズーム全域において像ぶれ補正時の偏心収差の補正が困難となる。

条件式（５）は第２レンズ群Ｌ２の負の焦点距離ｆ２に対する第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１の比を規定している。条件式（５）の上限を超えて第２レンズ群Ｌ２の負の焦点距離が長く（焦点距離の絶対値が大きく）なり過ぎると、ズーム全域における収差補正は容易となるが、主に変倍に寄与する第２レンズ群Ｌ２の屈折力が弱まる。この結果、高ズーム比化が困難になる。一方、条件式（５）の下限を超えて第２レンズ群Ｌ２の負の焦点距離が短く（焦点距離の絶対値が小さく）なり過ぎると、高ズーム比化は容易となるが、ズーム全域において収差補正が困難となる。

なお、さらに好ましくは、条件式（２）乃至（５）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
−０．２３＜ｆ２ｉｓ／ｆ１＜−０．０６ ・・・（２ａ）
−２．２＜ｆ２ｉｓ／ｄ２ｉｓ＜−０．２ ・・・（３ａ）
０．０３＜ｆＷ／ｆ１＜０．３１ ・・・（４ａ）
−１０．２＜ｆ１／ｆ２＜−４．３ ・・・（５ａ）

より更に好ましくは、条件式（２ａ）乃至（５ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
−０．２２＜ｆ２ｉｓ／ｆ１＜−０．０７ ・・・（２ｂ）
−１．９＜ｆ２ｉｓ／ｄ２ｉｓ＜−０．３ ・・・（３ｂ）
０．０４＜ｆＷ／ｆ１＜０．２９ ・・・（４ｂ）
−９．９＜ｆ１／ｆ２＜−４．４ ・・・（５ｂ）

各実施例のズームレンズでは第３レンズ群Ｌ３の屈折力を正とすることが好ましい。物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群を有するズームレンズにおいて、第３レンズ群Ｌ３を負の屈折力とする。そして全体として例えば物体側から像側へ順に、正、負、負、正の屈折力のレンズ群よりなる４群構成のズームレンズが知られている。

しかしながら、第３レンズ群の屈折力を負とした場合、収差補正上第３レンズ群の最も物体側のレンズ面が凹面となりやすい。そうすると、第２レンズ群の全体または一部の補正レンズ系を像側で光軸上の１点を中心に回動させた場合、第３レンズ群と干渉しやすくなる。この結果、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔を狭めることが困難となり、高ズーム比化を図りつつ、全系の小型化が困難になる。

各実施例のズームレンズでは、補正レンズ系を第２レンズ群全体より構成することが好ましい。第２レンズ群の一部を補正レンズ系とした場合、像ぶれ補正時の光学性能を良好に維持することはできるが、このとき第２レンズ群を複数レンズ系に分割し駆動制御することが必要となる。このため、ズーミング及び像ぶれ補正時の駆動制御を精度良く行うことが困難となる。

次に本発明のズームレンズを撮影光学系として用いたデジタルカメラ（撮像装置）の実施形態について図１３を用いて説明する。

図１３において、２０はデジタルカメラ本体、２１は上述の各実施例のズームレンズによって構成された撮影光学系、２２は撮影光学系２１によって被写体像を受光するＣＣＤ等の撮像素子、２３は撮像素子２２が受光した被写体像を記録する記録手段である。２４は不図示の表示素子に表示された被写体像を観察するためのファインダーである。上記表示素子は液晶パネル等によって構成され、撮像素子２２上に形成された被写体像が表示される。このように本発明のズームレンズをデジタルカメラ等の撮像装置に適用することにより、小型で高い光学性能を有する撮像装置を実現することができる。

尚、本発明のズームレンズはミラーレスの一眼レフカメラにも同様に適用することができる。

次に本発明の各実施例の数値実施例を示す。各数値実施例において、ｉは物体側からの面の順序を示す。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である。ｄｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ厚及び空気間隔である。ｎｄｉとνｄｉは各々物体側より順に第ｉ番目の材料のガラスのｄ線に対する屈折率、アッベ数である。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、Kを円錐定数、A4，A6，A8，A10を各々非球面係数としたとき

なる式で表している。また、［e+X］は［×10^＋ｘ］を意味し、［e-X］は［×10^-ｘ］を意味している。ＢＦはバックフォーカスであり、レンズ最終面から近軸像面までの距離を空気換算したものである。レンズ全長はレンズ最前面からレンズ最終面までの距離にバックフォーカスＢＦを加えたものである。非球面は面番号の後に*を付加して示す。

像ぶれ補正時の補正レンズ系データにて、回動中心位置は補正レンズ系の最も物体側レンズ面頂点から回動中心までの距離を表し、プラス符号は補正レンズ系からみて像側を意味する。チルト角は像ぶれ補正時の回動角度を表し、プラス符号は各実施例のレンズ断面図において反時計まわり方向を意味する。なお、像ぶれ補正角は画面中心の補正角を表す。また前述した各条件式と各数値実施例との関係を表１に示す。

［数値実施例１］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 47.542 0.90 1.84666 23.9
2 28.475 2.74 1.49700 81.5
3 2493.581 0.20
4 26.865 2.17 1.69680 55.5
5 136.341 (可変)
6 2436.982 1.03 1.85135 40.1
7* 5.904 2.56
8 -12.706 0.60 1.80400 46.6
9 37.693 0.20
10 14.605 1.37 1.94595 18.0
11 -215.216 (可変)
12* 7.944 1.38 1.58313 59.4
13* -59.910 0.86
14(絞り) ∞ 1.39
15 10.467 0.60 1.94595 18.0
16 6.384 0.53
17 19.590 1.37 1.60311 60.6
18 -18.355 (可変)
19 452.291 0.50 1.48749 70.2
20 31.753 (可変)
21 16.612 1.44 1.69680 55.5
22 153.432 0.60 1.72825 28.5
23 51.937 (可変)
24 ∞ 0.80 1.51633 64.1
25 ∞ 0.88
像面 ∞

非球面データ
第7面
K =-2.35333e+000 A 4= 1.49919e-003 A 6=-2.81439e-006
A 8= 3.23263e-007 A10= 1.76871e-008

第12面
K = 1.29966e+000 A 4=-1.03059e-003 A 6=-8.43554e-005
A 8= 5.54525e-006 A10=-7.59601e-007

第13面
K = 2.12676e+002 A 4=-3.61241e-004 A 6=-6.62061e-005
A 8= 4.12821e-006 A10=-5.75474e-007

各種データ
ズーム比 13.31
広角 中間 望遠
焦点距離 5.13 19.59 68.25
Fナンバー 3.02 4.73 5.93
半画角（度） 33.03 11.19 3.25
像高 3.33 3.88 3.88
レンズ全長 49.53 56.32 75.76
BF 7.94 18.26 8.34

d 5 0.94 10.25 22.87
d11 15.81 3.51 0.71
d18 1.90 2.78 2.98
d20 2.50 1.09 20.42
d23 6.53 16.85 6.93

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 38.39
2 6 -6.36
3 12 11.44
4 19 -70.08
5 21 34.69
6 24 ∞


ぶれ補正時の補正レンズ系データ

補正レンズ系 始面番号 6 終面番号 11
補正レンズ系焦点距離 ｆ2is -6.363mm
補正レンズ系厚み d2is 5.756mm
補正レンズ系回動中心位置 R 60.154mm

広角 中間 望遠
補正レンズ系チルト角 -0.49度 -0.50度 -1.00度
ぶれ補正角 -4.0度 -3.0度 -3.0度

［数値実施例２］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 53.041 1.35 1.84666 23.9
2 27.668 6.05 1.60311 60.6
3 -440.882 0.18
4 24.922 3.45 1.69680 55.5
5 74.134 (可変)
6 147.266 0.70 1.88300 40.8
7 7.285 2.97
8 -111.952 0.60 1.80610 33.3
9 29.523 1.22
10 -25.404 0.60 1.80400 46.6
11 40.496 0.27
12 20.278 1.94 1.92286 18.9
13 -54.086 (可変)
14(絞り) ∞ (可変)
15* 10.402 3.01 1.58313 59.4
16 -129.903 4.39
17 56.301 0.60 1.80518 25.4
18 10.489 0.59
19* 21.401 2.23 1.58313 59.4
20 -36.073 (可変)
21 13.790 3.07 1.69680 55.5
22 -22.255 1.10 1.84666 23.9
23 -236.089 (可変)
24 ∞ 1.94 1.51633 64.1
25 ∞ 1.98
像面 ∞

非球面データ
第15面
K =-8.66524e-001 A 4=-1.99723e-006 A 6= 7.05266e-008
A 8= 6.79053e-010

第19面
K =-4.10770e-001 A 4=-2.43478e-005 A 6= 1.73933e-008
A 8=-1.14367e-011

各種データ
ズーム比 9.80
広角 中間 望遠
焦点距離 4.63 20.22 45.44
Fナンバー 1.85 2.61 2.88
半画角（度） 32.92 8.44 3.78
像高 3.00 3.00 3.00
レンズ全長 78.39 78.39 78.39
BF 9.14 13.15 11.55

d 5 1.01 16.10 21.46
d13 22.93 7.84 2.48
d14 6.40 2.56 2.25
d20 4.59 4.42 6.33
d23 5.88 9.89 8.29

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 36.96
2 6 -7.42
3 15 21.10
4 21 21.02
5 24 ∞


ぶれ補正時の補正レンズ系データ

補正レンズ系 始面番号 6 終面番号 13
補正レンズ系焦点距離 ｆ2is -7.420mm
補正レンズ系厚み d2is 8.300mm
補正レンズ系回動中心位置 R 139.366mm

広角 中間 望遠
補正レンズ系チルト角 -0.32度 -0.37度 -0.37度
ぶれ補正角 -5.0度 -3.0度 -2.0度

［数値実施例３］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 94.821 1.50 1.84666 23.9
2 49.889 4.75 1.49700 81.5
3 -368.278 0.15
4 42.147 3.92 1.49700 81.5
5 298.499 0.15
6 27.321 3.24 1.59282 68.6
7 52.988 (可変)
8 75.612 0.60 2.00100 29.1
9 6.608 3.18
10 -17.640 0.50 1.90826 38.7
11 77.849 0.10
12 14.745 3.89 1.95906 17.5
13 -8.334 0.50 2.01819 25.0
14 32.494 (可変)
15(絞り) ∞ (可変)
16* 13.428 3.61 1.58313 59.4
17* -44.842 5.90
18 284.356 0.60 2.00100 29.1
19 10.068 0.02
20 10.228 2.83 1.48067 43.9
21 -49.252 (可変)
22* 18.591 3.16 1.59201 67.0
23 -14.943 0.50 1.84666 23.9
24 -20.669 (可変)
25 ∞ 1.85 1.51633 64.1
26 ∞ 1.45
像面 ∞

非球面データ
第16面
K =-3.69536e-002 A 4=-2.65283e-005 A 6=-4.94023e-008
A 8= 4.71186e-009

第17面
K = 2.25732e+001 A 4= 7.04630e-005 A 6= 1.64565e-007
A 8= 7.84111e-009

第22面
K = 6.29556e-002 A 4=-4.38688e-005 A 6=-1.13944e-007

各種データ
ズーム比 98.52
広角 中間 望遠
焦点距離 3.07 53.41 302.40
Fナンバー 1.85 8.14 9.00
半画角（度） 36.24 2.41 0.43
像高 2.25 2.25 2.25
レンズ全長 110.05 110.05 110.05
BF 12.67 27.40 5.19

d 7 0.69 26.22 29.71
d14 30.27 4.74 1.26
d15 15.80 1.73 1.49
d21 11.50 10.85 33.29
d24 10.00 24.72 2.52

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 41.57
2 8 -5.01
3 16 30.47
4 22 18.49
5 25 ∞


ぶれ補正時の補正レンズ系データ

補正レンズ系 始面番号 8 終面番号 14
補正レンズ系焦点距離 ｆ2is -5.008mm
補正レンズ系厚み d2is 8.775mm
補正レンズ系回動中心位置 R 40.106mm

広角 中間 望遠
補正レンズ系チルト角 -0.68度 -1.30度 -0.50度
ぶれ補正角 -4.0度 -2.0度 -0.5度

ＬＲ 後群 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 ＳＰ 絞り

Claims (8)

1. 物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、１以上のレンズ群を有する後群より構成され、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズにおいて、
   前記第２レンズ群の全体または一部は、光軸上または光軸近傍の１点を回動中心として、像ぶれ補正に際して回動可能な補正レンズ系であり、前記回動中心は、光軸と前記補正レンズ系の中で最も物体側のレンズ面との交点よりも像側に位置し、
   前記交点から前記回動中心までの光軸方向の距離をＲ、前記補正レンズ系の光軸上の厚みをｄ２ｉｓとするとき、
   ０．５＜｜Ｒ／ｄ２ｉｓ｜＜１７．５
   なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
2. 前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記補正レンズ系の焦点距離をｆ２ｉｓとするとき、
   −０．２４＜ｆ２ｉｓ／ｆ１＜−０．０５
   なる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。
3. 前記補正レンズ系の焦点距離をｆ２ｉｓとするとき、
   −２．５＜ｆ２ｉｓ／ｄ２ｉｓ＜−０．１
   なる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。
4. 前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、広角端における全系の焦点距離をｆＷとするとき、
   ０．０２＜ｆＷ／ｆ１＜０．３５
   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。
5. 前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき、−１０．５＜ｆ１／ｆ２＜−４．２
   なる条件式を満足す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。
6. 前記後群は物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群より構成され、広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第１レンズ群、前記第３レンズ群、前記第４レンズ群は物体側へ移動し、前記第２レンズ群は像側に凸状の軌跡で移動し、前記第５レンズ群は物体側に凸状の軌跡で移動することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
7. 前記後群は正の屈折力の第４レンズ群より構成され、広角端から望遠端へのズーミングに際して前記第２レンズ群は像側へ移動し、前記第３レンズ群は物体側へ、前記第４レンズ群は物体側に凸状の軌跡で移動することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載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撮像素子を有することを特徴とする撮像装置。