ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
【課題】広画角で長いバックフォーカスを有し、しかも動画撮影にも十分適用できる速さの自動焦点検出動作が容易なズームレンズを得る。
【解決手段】物体側から像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１と正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２を有し、ズーミングに際して各レンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、前記第１レンズ群は、正レンズと負レンズを有する負の屈折力の第１ａレンズ群と、単一の負レンズにより構成される第１ｂレンズ群から構成され、前記第１ｂレンズ群を光軸方向に移動させてフォーカシングを行うズームレンズにおいて、前記第１ｂレンズ群の焦点距離ｆ１ｂ、広角端における全系の焦点距離ｆｗを各々適切に設定する。
【解決手段】物体側から像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１と正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２を有し、ズーミングに際して各レンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、前記第１レンズ群は、正レンズと負レンズを有する負の屈折力の第１ａレンズ群と、単一の負レンズにより構成される第１ｂレンズ群から構成され、前記第１ｂレンズ群を光軸方向に移動させてフォーカシングを行うズームレンズにおいて、前記第１ｂレンズ群の焦点距離ｆ１ｂ、広角端における全系の焦点距離ｆｗを各々適切に設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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、監視カメラ、ＴＶカメラ等に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、撮像装置としてデジタル一眼レフレックスカメラシステム（以下、「Ｄ−ＳＬＲ」という）が多く用いられている。Ｄ−ＳＬＲは、ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの撮像素子をもつカメラ本体と、撮像センサー面に光学像を形成する撮像レンズ系を備えている。最近のＤ−ＳＬＲは、静止画だけではなく動画を撮影する機能を備えている。Ｄ−ＳＬＲによって動画を撮影するときの自動合焦動作においては、撮像信号中の高周波成分を検出することによって撮影レンズの合焦状態を評価する、高周波検出方式（ＴＶ−ＡＦ方式）が多く用いられている。
【０００３】
このＴＶ−ＡＦ方式を用いたＤ−ＳＬＲでは、フォーカスレンズ群を光軸方向に高速で振動させて（以下、「ウォブリング」という）合焦状態からのズレ方向を検出する。そしてウォブリングの後、撮像センサーの出力信号から画像領域の特定の周波数帯の信号成分を検出して、合焦状態となるフォーカスレンズ群の最適位置を算出する。その後、最適位置にフォーカスレンズ群を移動させて合焦完了となる。動画撮影時はフリッカなどの違和感が生じないように、フォーカスレンズ群をウォブリング時に高速に駆動する必要がある。
【０００４】
このためフォーカスレンズ群が大型で重量が重いと、フォーカスレンズ群を高速に駆動する為のモーターやアクチュエーターが大きくなってしまう。そうすると、レンズ鏡筒の最大径が大きくなってきて撮像装置全体が大型化してくる。一方、Ｄ−ＳＬＲに用いられる撮影レンズとしては撮像領域拡大のため広画角で、かつバックフォーカスが長いズームレンズであることが要望されている。広画角でバックフォーカスの長いＤ−ＳＬＲ用のズームレンズとしては、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において、負の屈折力の第１レンズ群の一部を光軸方向へ移動させることにより、高速のフォーカシングを容易にした広画角のズームレンズが知られている（特許文献１、２）。
【０００５】
特許文献１は、物体側から像側へ順に、負、正、負、正の屈折力の第１〜第４レンズ群より成るズームレンズにおいて、第１レンズ群の一部を構成する接合レンズをフォーカスレンズ群としたズームレンズを開示している。また、特許文献２は、物体側から像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群と正の屈折力の第２レンズ群より成るズームレンズにおいて、第１レンズ群の最も物体側の負レンズをフォーカスレンズ群としたズームレンズを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３１１３３０号公報
【特許文献２】特開平９−１７１１３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
負の屈折力のレンズ群が先行するネガティブリード型のズームレンズは、広画角化が比較的容易であり、又長いバックフォーカスが容易に得られるという特徴がある。しかしながらネガティブリード型のズームレンズは開口絞りに対し、レンズ構成が非対称となるため、諸収差の補正が難しく、例えばフォーカスの際の収差変動が多く高い光学性能を得ることが大変難しい。
【０００８】
例えば、自動合焦速度を向上するために、負の屈折力の第１レンズ群の一部を構成する小型軽量のレンズ群を移動させてフォーカスを行うと、フォーカスの際の収差変動が多くなりやすい。特に色収差の変動が大きくなり、物体距離全般にわたり高い高額性能を得るのが困難になってくる。このため、長いバックフォーカスを確保し、広画角化を図ると共に、動画撮影に適用できるように自動焦点検出動作を高速に行うためには、フォーカスレンズ群を含む負の屈折力の第１レンズ群のレンズ構成を適切に設定することが重要になってくる。負の屈折力の第１レンズ群のレンズ構成が不適切であると、広画角で、長いバックフォーカスを有し、物体距離全般にわたり高い光学性能を得ることが困難になってくる。
【０００９】
本発明は、広画角で、長いバックフォーカスを有し、動画撮影にも十分適用できる速さの自動焦点検出動作が容易なズームレンズ及びそれを有する撮像装置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】
【００１０】
本発明のズームレンズは、物体側から像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群と正の屈折力の第２レンズ群を有し、ズーミングに際して各レンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、前記第１レンズ群は、正レンズと負レンズを有する負の屈折力の第１ａレンズ群と、単一の負レンズにより構成される第１ｂレンズ群から構成され、前記第１ｂレンズ群を光軸方向に移動させてフォーカシングを行うズームレンズにおいて、前記第１ｂレンズ群の焦点距離をｆ１ｂ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
−０．４＜ｆｗ／ｆ１ｂ＜−０．１
なる条件式を満足することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、広画角で、長いバックフォーカスを有し、しかも動画撮影にも十分適用できる速さの自動焦点検出動作が容易なズームレンズが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１のズームレンズの広角端と望遠端におけるレンズ断面図とズーミングの際の移動軌跡の説明図である。
【図２】本発明の実施例１のズームレンズの広角端における収差図である。
【図３】本発明の実施例１のズームレンズの望遠端における収差図である。
【図４】本発明の実施例２のズームレンズの広角端と望遠端におけるレンズ断面図とズーミングの際の移動軌跡の説明図である。
【図５】本発明の実施例２のズームレンズの広角端における収差図である。
【図６】本発明の実施例２のズームレンズの望遠端における収差図である。
【図７】本発明の撮像装置の要部概略図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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、物体側から像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群と正の屈折力の第２レンズ群を有し、ズーミングに際して各レンズ群の間隔が変化する。第１レンズ群は、正レンズと負レンズを有する負の屈折力の第１ａレンズ群と、単一の負レンズにより構成される第１ｂレンズ群により構成されている。そして、第１ｂレンズ群を光軸方向に移動させることによってフォーカシングが行われる。
【００１４】
図１（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の実施例１のズームレンズの広角端（短焦点距離端）、望遠端（長焦点距離端）におけるレンズ断面図である。図２（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ実施例１のズームレンズの広角端において無限遠物体と至近距離物体（撮影距離280mm）に合焦したときの収差図である。図３（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の実施例１のズームレンズの望遠端において無限遠物体と至近距離物体（撮影距離280mm）に合焦したときの収差図である。図４（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ実施例２のズームレンズの広角端、望遠端におけるレンズ断面図である。
【００１５】
図５（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ実施例２のズームレンズの広角端において無限遠物体と至近距離物体（撮影距離150mm）に合焦したときの収差図である。図６（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の実施例２のズームレンズの望遠端において無限遠物体と至近距離物体（撮影距離150mm）に合焦したときの収差図である。図７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。
【００１６】
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は開口絞りである。ＳＳはＦナンバー絞り（副絞り）である。Ｉ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。
【００１７】
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。球面収差図はｄ線（実線）、ｇ線（２点鎖線）、点線（正弦条件）について示している。非点収差図においてＭ、Ｓはｄ線でのメリディオナル像面、サジタル像面である。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。
【００１８】
図１の実施例１のズームレンズは、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からなる。第１レンズ群Ｌ１は、物体側から順に、負の屈折力の第１ａレンズ群Ｌ１ａとフォーカス用の負の屈折力の第１ｂレンズ群Ｌ１ｂから構成されている。第１ａレンズ群Ｌ１ａは物体側から像側へ順に、物体側の面が凸でメニスカス形状の負レンズ、物体側の面が凸でメニスカス形状の負レンズ、正レンズから構成されている。第１ｂレンズ群Ｌ１ｂは、単一の負レンズにより構成されている。
【００１９】
第２レンズ群Ｌ２は、物体側から像側へ順に、負レンズと正レンズとを接合した接合レンズ、正レンズから構成される。第３レンズ群Ｌ３は、物体側から像側へ順に、開口絞りＳ、負レンズと正レンズとを接合した接合レンズから構成される。第４レンズ群Ｌ４は、物体側から像側へ順に、正レンズ、負レンズと正レンズとを接合した接合レンズから構成される。
【００２０】
本実施例において広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群Ｌ１は一度像側へ移動後、物体側へ移動する。即ち像側に凸状の軌跡の一部を描いて移動する。第２、第３、第４レンズ群は互いに独立に物体側へ移動する。具体的には、第２レンズ群Ｌ２は物体側へ単調に移動する。第３レンズ群Ｌ３は開口絞りＳと一体的に第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間隔が広がるように物体側へ移動する。第４レンズ群Ｌ４は第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の間隔が狭まるように物体側へ移動する。フォーカシングは、第１レンズ群Ｌ１内の第１ｂレンズ群Ｌ１ｂを光軸方向に移動させて行う。
【００２１】
実施例１では広角端から望遠端へのズーミングの際、第２、第３、第４レンズ群Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４で変倍を行い、変倍によって移動する像面を、第１レンズ群Ｌ１の移動によって補正している。ズーミングに際して４つのレンズ群が移動することで、必要なズーム比を容易に得るとともに、ズーミングによる諸収差の変動を抑えている。図４の実施例２のズームレンズ系は、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からなる。
【００２２】
第１レンズ群Ｌ１は、物体側から像側へ順に、負の屈折力の第１ａレンズ群Ｌ１ａと、フォーカス用の負の屈折力の第１ｂレンズ群Ｌ１ｂから構成されている。第１ａレンズ群は物体側から像側へ順に、物体側の面が凸でメニスカス形状の負レンズ、物体側の面が凸でメニスカス形状の負レンズ、負レンズ、正レンズから構成されている。第１ｂレンズ群Ｌ１ｂは単一の負レンズにより構成される。第２レンズ群Ｌ２は、物体側から像側へ順に、副絞りＳＳ、正レンズ、開口絞りＳ、負レンズと正レンズを接合した接合レンズ、正レンズと負レンズを接合した接合レンズ、正レンズ、負レンズと正レンズとを接合した接合レンズ、正レンズから構成される。
【００２３】
本実施例においてズーミングは、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の光軸上での間隔を変化させて行っている。フォーカシングは、第１レンズ群Ｌ１内の第１ｂレンズ群Ｌ１ｂを光軸方向に移動させて行う。実施例２では、広角端から望遠端へのズーミングの際、第２レンズ群Ｌ２を単調に物体側へ移動させて変倍を行い、変倍によって移動する像面を第１レンズ群Ｌ１の像側への凸状の軌跡の一部の移動によって補正している。
【００２４】
各実施例のズームレンズは、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１を、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より構成している。そして第１ｂレンズ群Ｌ１ｂを光軸上移動させてフォーカスを行っている。
【００２５】
まず、フォーカシングの際の色収差の変動を抑えるため、第１ａレンズ群Ｌ１ａが正レンズと負レンズを含むようにして色収差の発生を抑えている。フォーカスレンズ群を第１ａレンズ群Ｌ１ａよりも像側に配置することにより軸外光束の影響を抑える構成としている。また、負の屈折力の第１ａレンズ群Ｌ１ａより発散光束となっている軸上光束の影響を抑える為、負の屈折力の第１ｂレンズ群Ｌ１ｂを、物体側に凹面を向けた単一の負レンズにより構成し、球面収差、コマ収差等の変動を抑えている。そして第１ｂレンズ群Ｌ１ｂの焦点距離をｆ１ｂ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとする。このとき、
−０．４＜ｆｗ／ｆ１ｂ ＜−０．１ ・・・（１）
なる条件式を満足している。
【００２６】
条件式（１）は、フォーカスレンズ群Ｌ１ｂの焦点距離と広角端における全系の焦点距離の比について規定している。条件式（１）の上限を超えるとフォーカスレンズ群の負の屈折力が弱くなり、フォーカシングに必要な移動量が大きくなり、全系が大きくなってしまうので良くない。条件式（１）の下限を超えると、フォーカスレンズ群の屈折力が強くなりすぎて、フォーカシングによる収差の変動が大きくなってしまうので良くない。更に好ましくは、条件式（１）の数値範囲を次の如く設定するのが好ましい。
【００２７】
−０．４＜ｆｗ／ｆ１ｂ ＜−０．１５ ・・・（１ａ）
以上のように各実施例によれば、フォーカスレンズ群が十分に軽量で、またフォーカシングによる収差（特に色収差）の変動が少なく、動画撮影に良好なズームレンズが得られる。
【００２８】
各実施例によればネガティブリード型のズームレンズにおいて、前述の如く第１レンズ群Ｌ１のレンズ構成を最適化している。これにより、広画角で、フォーカシングの際の色収差を良好に補正し、高い光学特性を有するズームレンズを得ている。各実施例のズームレンズにおいて、更に広画角化を図りつつ、フォーカシングの際の収差変動を少なくし、良好な光学性能を得るためには、次の諸条件のうち１以上を満足するのが良い。第１ａレンズ群の物体側から第ｉ番目の正レンズの部分分散比をθｇｆｐｉ、焦点距離をｆｐｉ、第ｉ番目の負レンズの部分分散比をθｇｆｎｉ、焦点距離ｆｎｉとするとき、
Ｑｐ＝Σ（θｇｆｐｉ／ｆｐｉ）／ Σ（１／ｆｐｉ）
Ｑｎ＝Σ（θｇｆｎｉ／ｆｎｉ）／ Σ（１／ｆｎｉ）
とする。
【００２９】
第１ｂレンズ群Ｌ１ｂの負レンズの物体側のレンズ面の曲率半径をｒ１、像側のレンズ面の曲率半径をｒ２とする。広角端におけるレンズ全長をＬｗ、バックフォーカスをＢＫとする。第１ｂレンズ群Ｌ１ｂの軸上の厚みをＤｆ、全系の各レンズの軸上での厚みの総和をΣＤとする。このとき、
｜Ｑｐ−Ｑｎ｜≦０．１ ・・・（２）
−２．０≦（ｒ１−ｒ２）／（ｒ１＋ｒ２）≦−０．３ ・・・（３）
２＜ Ｌｗ／ＢＫ ＜５ ・・・（４）
０．０１＜Ｄｆ／ΣＤ＜０．１０ ・・・（５）
なる条件式のうち１以上を満足するのが良い。
【００３０】
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。フォーカシングにおいては色収差の変動を低減することが重要となる。色収差の変動を抑えるには、第１ａレンズ群Ｌ１ａでの色収差の発生を抑え、フォーカス用のレンズユニットＬ１ｂを軸外光束の光軸からの距離が短い位置に配置することが好ましい。そのため、第１ａレンズ群Ｌ１ａを次の如く構成している。
【００３１】
条件式（２）は、第１ａレンズ群Ｌ１ａを構成する正レンズと負レンズの材料の部分分散比と各レンズの焦点距離に関し、主に色収差を抑えるための硝材選択について規定している。条件式（２）の上限を超えると、第１ａレンズ群Ｌ１ａでの色収差の発生が大きくなり、フォーカシングによる色収差の変動が大きくなってしまう。更に好ましくは、条件式（２）を次の如く設定することが好ましい。
【００３２】
｜Ｑｐ−Ｑｎ｜≦０．０７ ・・・（２ａ）
色収差以外の収差、特に、球面収差やコマ収差といった軸上光束に起因する収差の変動を抑えるには、フォーカスレンズ群に入射する軸上光束の入射角がフォーカシングに際してあまり変化しないことが重要である。つまり、発散光束である場合は、物体側のレンズ面が凹形状の負レンズであることが好ましい。そのため条件式（３）は、第１ｂレンズ群Ｌ１ｂを構成する負レンズ（負のレンズユニット）のレンズ形状について規定している。
【００３３】
条件式（３）の上限を超えると、レンズ形状としては収差が発生しづらいが屈折力が少なくなり、フォーカシングの際の移動量が大きくなり、ズームレンズが大きくなってしまう。条件式（３）の下限を超えると、軸上光束の入射角がフォーカシングに伴って大きく変化し、収差の変動が大きくなる。更に好ましくは、条件式（３）の数値範囲を次の如く設定することが好ましい。
【００３４】
−１．５≦（ｒ１−ｒ２）／（ｒ１＋ｒ２）≦−０．７ ・・・（３ａ）
条件式（４）は長いバックフォーカスを確保しつつ、ズームレンズ全体の小型化を図るため、広角端における全系の長さ（レンズ全長）（第１レンズ面から像面までの長さ）とバックフォーカスについて規定している。条件式（４）の上限を超えると、レンズ全長が長くなり前玉有効径が大きくなってしまう。また、条件式（４）の下限を超えると、各レンズ群の屈折力が強くなり収差補正が困難になる。更に好ましくは、条件式（４）の数値範囲を次の如く設定することが好ましい。
【００３５】
２．２＜ Ｌｗ／ＢＫ ＜４．０ ・・・（４ａ）
条件式（５）は、第１ｂレンズ群Ｌ１ｂの光軸上の厚さについて規定している。条件式（５）の上限を超えると、レンズ群が大型化し、また重量も重くなり高速のフォーカスが困難となる。条件式（５）の下限を超えると、第１ｂレンズ群Ｌ１ｂの中心肉厚が薄くなり製造が困難となる。更に好ましくは、条件式（５）の数値範囲を次の如く設定することが好ましい。
【００３６】
０．０２５＜Ｄｆ／ΣＤ＜０．０５０ ・・・（５ａ）
各実施例において第１ａレンズ群Ｌ１ａと第１ｂレンズ群Ｌ１ｂの間の空気レンズは、像側に凸状のレンズ面同士で構成され双方のレンズ面の曲率半径も近くなる傾向にある。そのため、第１ｂレンズ群Ｌ１ｂは少なくとも１面以上の非球面を有するのが良い。具体的には第１ｂレンズ群Ｌ１ｂの最も物体側の面を非球面形状とするのが良く、これによればフォーカシングの際の像面の変動を抑えるのが容易となる。
【００３７】
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レンズ群を有し、ズーミングの際に各レンズ群の間隔が変化するズームレンズであれば良い。本発明のズームレンズにおいて、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。
【００３８】
以上のように各実施例によれば、フォーカスレンズ群がコンパクトでフォーカシングの際の諸収差変動（特に色収差変動）が少なく、高い光学性能を有したズームレンズが得られる。更にズームレンズを有する交換レンズ装置、及びそれを有する撮像装置が得られる。
【００３９】
次に実施例１、２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７を用いて説明する。本発明の撮像装置はズームレンズを含む交換レンズ装置と、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、ズームレンズ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ている。
【００４０】
図７は一眼レフカメラの要部概略図である。図７において、１０は実施例１、２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。
【００４１】
７は感光面であり、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等のズームレンズによって形成される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、２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。
【００４２】
以下に実施例１、２に対応する数値実施例１、２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、ｎｄｉとνｄｉ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。ＢＦはバックフォーカスである。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Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２としたとき
【００４３】
【数１】
【００４４】
で与えるものとする。各非球面係数において「ｅ−ｘ」は「１０-x」を意味する。前述の各条件式と数値実施例の関係を表−１に示す。
【００４５】
(数値実施例１)
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 85.814 3.50 1.58313 59.4 51.83
2* 12.150 12.84 31.65
3* 82.577 1.07 1.83481 42.7 30.63
4 24.728 1.76 28.27
5 24.951 7.72 1.64769 33.8 28.42
6 -84.939 4.70 27.41
7* -48.110 1.80 1.74100 52.6 22.43
8 791.370 (可変) 21.21
9 31.901 0.89 1.90366 31.3 20.84
10 19.866 5.77 1.49700 81.5 20.67
11 -50.208 0.15 21.07
12 37.448 2.95 1.67790 55.3 21.45
13 -166.162 (可変) 21.28
14(絞り) ∞ 1.46 19.02
15 -55.849 0.90 1.60311 60.6 18.78
16 19.715 1.73 1.80809 22.8 18.41
17 26.931 (可変) 18.20
18 21.636 6.77 1.59282 68.6 21.00
19 -31.620 0.20 21.16
20* -76.613 0.84 1.85400 40.4 20.81
21 16.324 8.88 1.48749 70.2 21.03
22 -37.172 (可変) 22.79
像面 ∞
非球面データ
第2面
K =-5.73958e-001 A 4=-3.31917e-006 A 6=-2.25126e-008 A 8=-3.99746e-011
第3面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.96859e-006 A 6=-1.73017e-008 A 8= 5.23762e-011 A10=-1.15220e-015
第7面
K = 0.00000e+000 A 4= 3.98392e-006 A 6= 7.81336e-009 A 8=-6.88826e-011
第20面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.71627e-005 A 6=-1.36689e-008 A 8=-3.49811e-011 A10= 3.08747e-013
各種データ
広角 中間 望遠
焦点距離 17.64 23.00 39.05
Fナンバー 2.64 3.04 4.10
画角 50.80 43.25 28.99
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 134.67 132.15 136.70
BF 39.97 48.70 64.95
d 8 17.73 9.75 1.06
d13 1.24 1.26 5.84
d17 11.79 8.50 0.92
d22 39.97 48.70 64.95
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 -19.62 33.38 5.48 -18.75
2 9 25.99 9.76 3.64 -2.82
3 14 -32.75 4.09 2.75 -0.21
4 18 39.96 16.70 2.77 -9.19
【００４６】
(数値実施例２)
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 59.840 2.50 1.80400 46.6 61.87
2 17.282 14.64 34.15
3 129.723 1.61 1.59282 68.6 32.59
4 21.610 6.44 27.39
5 -86.935 1.36 1.59282 68.6 27.10
6 31.102 0.15 25.84
7 22.525 7.45 1.80518 25.4 26.07
8 -110.226 5.82 24.72
9* -31.089 1.20 1.85135 40.1 17.80
10 -844.340 (可変) 17.08
11 ∞ 1.46 10.26
12 43.413 1.62 1.88300 40.8 10.87
13 -94.260 1.85 10.94
14(絞り) ∞ 1.70 10.95
15 -19.292 0.75 1.88300 40.8 10.96
16 32.493 3.22 1.51823 58.9 11.53
17 -20.261 0.20 12.31
18 194.716 4.25 1.48749 70.2 12.74
19 -12.377 0.80 1.88300 40.8 13.21
20 -27.182 0.20 13.96
21 712.893 3.28 1.59270 35.3 14.77
22 -21.620 0.35 15.87
23 -60941.798 0.93 1.83400 37.2 16.91
24 28.231 4.77 1.49700 81.5 17.60
25 -34.279 0.20 18.70
26 -80910.795 1.68 1.48749 70.2 19.49
27 -87.072 (可変) 19.87
像面 ∞
非球面データ
第9面
K = 0.00000e+000 A 4=-6.64162e-006 A 6= 2.58871e-008 A 8=-8.99837e-010 A10= 1.12233e-011 A12=-5.07106e-014
各種データ
広角 中間 望遠
焦点距離 8.05 11.85 15.14
Fナンバー 4.12 4.12 4.12
画角 175 175 175
像高 11.15 16.77 21.64
レンズ全長 129.57 127.26 129.98
BF 40.25 49.58 57.66
d10 20.89 9.25 3.89
d27 40.25 49.58 57.66
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 -10.91 41.17 10.51 -15.41
2 11 26.80 27.26 15.90 -6.32
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。次に各条件式に対しての値を表（３）に示す。
【００４７】
【表１】
【００４８】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００４９】
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 Ｌ１ａ 第１ａレンズ群 Ｌ１ｂ 第１ｂレンズ群
Ｓ 虹彩絞り ＳＳ 副絞り Ｉ 像面
【技術分野】
【０００１】
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、監視カメラ、ＴＶカメラ等に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、撮像装置としてデジタル一眼レフレックスカメラシステム（以下、「Ｄ−ＳＬＲ」という）が多く用いられている。Ｄ−ＳＬＲは、ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの撮像素子をもつカメラ本体と、撮像センサー面に光学像を形成する撮像レンズ系を備えている。最近のＤ−ＳＬＲは、静止画だけではなく動画を撮影する機能を備えている。Ｄ−ＳＬＲによって動画を撮影するときの自動合焦動作においては、撮像信号中の高周波成分を検出することによって撮影レンズの合焦状態を評価する、高周波検出方式（ＴＶ−ＡＦ方式）が多く用いられている。
【０００３】
このＴＶ−ＡＦ方式を用いたＤ−ＳＬＲでは、フォーカスレンズ群を光軸方向に高速で振動させて（以下、「ウォブリング」という）合焦状態からのズレ方向を検出する。そしてウォブリングの後、撮像センサーの出力信号から画像領域の特定の周波数帯の信号成分を検出して、合焦状態となるフォーカスレンズ群の最適位置を算出する。その後、最適位置にフォーカスレンズ群を移動させて合焦完了となる。動画撮影時はフリッカなどの違和感が生じないように、フォーカスレンズ群をウォブリング時に高速に駆動する必要がある。
【０００４】
このためフォーカスレンズ群が大型で重量が重いと、フォーカスレンズ群を高速に駆動する為のモーターやアクチュエーターが大きくなってしまう。そうすると、レンズ鏡筒の最大径が大きくなってきて撮像装置全体が大型化してくる。一方、Ｄ−ＳＬＲに用いられる撮影レンズとしては撮像領域拡大のため広画角で、かつバックフォーカスが長いズームレンズであることが要望されている。広画角でバックフォーカスの長いＤ−ＳＬＲ用のズームレンズとしては、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において、負の屈折力の第１レンズ群の一部を光軸方向へ移動させることにより、高速のフォーカシングを容易にした広画角のズームレンズが知られている（特許文献１、２）。
【０００５】
特許文献１は、物体側から像側へ順に、負、正、負、正の屈折力の第１〜第４レンズ群より成るズームレンズにおいて、第１レンズ群の一部を構成する接合レンズをフォーカスレンズ群としたズームレンズを開示している。また、特許文献２は、物体側から像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群と正の屈折力の第２レンズ群より成るズームレンズにおいて、第１レンズ群の最も物体側の負レンズをフォーカスレンズ群としたズームレンズを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３１１３３０号公報
【特許文献２】特開平９−１７１１３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
負の屈折力のレンズ群が先行するネガティブリード型のズームレンズは、広画角化が比較的容易であり、又長いバックフォーカスが容易に得られるという特徴がある。しかしながらネガティブリード型のズームレンズは開口絞りに対し、レンズ構成が非対称となるため、諸収差の補正が難しく、例えばフォーカスの際の収差変動が多く高い光学性能を得ることが大変難しい。
【０００８】
例えば、自動合焦速度を向上するために、負の屈折力の第１レンズ群の一部を構成する小型軽量のレンズ群を移動させてフォーカスを行うと、フォーカスの際の収差変動が多くなりやすい。特に色収差の変動が大きくなり、物体距離全般にわたり高い高額性能を得るのが困難になってくる。このため、長いバックフォーカスを確保し、広画角化を図ると共に、動画撮影に適用できるように自動焦点検出動作を高速に行うためには、フォーカスレンズ群を含む負の屈折力の第１レンズ群のレンズ構成を適切に設定することが重要になってくる。負の屈折力の第１レンズ群のレンズ構成が不適切であると、広画角で、長いバックフォーカスを有し、物体距離全般にわたり高い光学性能を得ることが困難になってくる。
【０００９】
本発明は、広画角で、長いバックフォーカスを有し、動画撮影にも十分適用できる速さの自動焦点検出動作が容易なズームレンズ及びそれを有する撮像装置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】
【００１０】
本発明のズームレンズは、物体側から像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群と正の屈折力の第２レンズ群を有し、ズーミングに際して各レンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、前記第１レンズ群は、正レンズと負レンズを有する負の屈折力の第１ａレンズ群と、単一の負レンズにより構成される第１ｂレンズ群から構成され、前記第１ｂレンズ群を光軸方向に移動させてフォーカシングを行うズームレンズにおいて、前記第１ｂレンズ群の焦点距離をｆ１ｂ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
−０．４＜ｆｗ／ｆ１ｂ＜−０．１
なる条件式を満足することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、広画角で、長いバックフォーカスを有し、しかも動画撮影にも十分適用できる速さの自動焦点検出動作が容易なズームレンズが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１のズームレンズの広角端と望遠端におけるレンズ断面図とズーミングの際の移動軌跡の説明図である。
【図２】本発明の実施例１のズームレンズの広角端における収差図である。
【図３】本発明の実施例１のズームレンズの望遠端における収差図である。
【図４】本発明の実施例２のズームレンズの広角端と望遠端におけるレンズ断面図とズーミングの際の移動軌跡の説明図である。
【図５】本発明の実施例２のズームレンズの広角端における収差図である。
【図６】本発明の実施例２のズームレンズの望遠端における収差図である。
【図７】本発明の撮像装置の要部概略図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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、物体側から像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群と正の屈折力の第２レンズ群を有し、ズーミングに際して各レンズ群の間隔が変化する。第１レンズ群は、正レンズと負レンズを有する負の屈折力の第１ａレンズ群と、単一の負レンズにより構成される第１ｂレンズ群により構成されている。そして、第１ｂレンズ群を光軸方向に移動させることによってフォーカシングが行われる。
【００１４】
図１（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の実施例１のズームレンズの広角端（短焦点距離端）、望遠端（長焦点距離端）におけるレンズ断面図である。図２（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ実施例１のズームレンズの広角端において無限遠物体と至近距離物体（撮影距離280mm）に合焦したときの収差図である。図３（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の実施例１のズームレンズの望遠端において無限遠物体と至近距離物体（撮影距離280mm）に合焦したときの収差図である。図４（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ実施例２のズームレンズの広角端、望遠端におけるレンズ断面図である。
【００１５】
図５（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ実施例２のズームレンズの広角端において無限遠物体と至近距離物体（撮影距離150mm）に合焦したときの収差図である。図６（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の実施例２のズームレンズの望遠端において無限遠物体と至近距離物体（撮影距離150mm）に合焦したときの収差図である。図７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。
【００１６】
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は開口絞りである。ＳＳはＦナンバー絞り（副絞り）である。Ｉ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。
【００１７】
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。球面収差図はｄ線（実線）、ｇ線（２点鎖線）、点線（正弦条件）について示している。非点収差図においてＭ、Ｓはｄ線でのメリディオナル像面、サジタル像面である。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。
【００１８】
図１の実施例１のズームレンズは、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からなる。第１レンズ群Ｌ１は、物体側から順に、負の屈折力の第１ａレンズ群Ｌ１ａとフォーカス用の負の屈折力の第１ｂレンズ群Ｌ１ｂから構成されている。第１ａレンズ群Ｌ１ａは物体側から像側へ順に、物体側の面が凸でメニスカス形状の負レンズ、物体側の面が凸でメニスカス形状の負レンズ、正レンズから構成されている。第１ｂレンズ群Ｌ１ｂは、単一の負レンズにより構成されている。
【００１９】
第２レンズ群Ｌ２は、物体側から像側へ順に、負レンズと正レンズとを接合した接合レンズ、正レンズから構成される。第３レンズ群Ｌ３は、物体側から像側へ順に、開口絞りＳ、負レンズと正レンズとを接合した接合レンズから構成される。第４レンズ群Ｌ４は、物体側から像側へ順に、正レンズ、負レンズと正レンズとを接合した接合レンズから構成される。
【００２０】
本実施例において広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群Ｌ１は一度像側へ移動後、物体側へ移動する。即ち像側に凸状の軌跡の一部を描いて移動する。第２、第３、第４レンズ群は互いに独立に物体側へ移動する。具体的には、第２レンズ群Ｌ２は物体側へ単調に移動する。第３レンズ群Ｌ３は開口絞りＳと一体的に第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間隔が広がるように物体側へ移動する。第４レンズ群Ｌ４は第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の間隔が狭まるように物体側へ移動する。フォーカシングは、第１レンズ群Ｌ１内の第１ｂレンズ群Ｌ１ｂを光軸方向に移動させて行う。
【００２１】
実施例１では広角端から望遠端へのズーミングの際、第２、第３、第４レンズ群Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４で変倍を行い、変倍によって移動する像面を、第１レンズ群Ｌ１の移動によって補正している。ズーミングに際して４つのレンズ群が移動することで、必要なズーム比を容易に得るとともに、ズーミングによる諸収差の変動を抑えている。図４の実施例２のズームレンズ系は、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からなる。
【００２２】
第１レンズ群Ｌ１は、物体側から像側へ順に、負の屈折力の第１ａレンズ群Ｌ１ａと、フォーカス用の負の屈折力の第１ｂレンズ群Ｌ１ｂから構成されている。第１ａレンズ群は物体側から像側へ順に、物体側の面が凸でメニスカス形状の負レンズ、物体側の面が凸でメニスカス形状の負レンズ、負レンズ、正レンズから構成されている。第１ｂレンズ群Ｌ１ｂは単一の負レンズにより構成される。第２レンズ群Ｌ２は、物体側から像側へ順に、副絞りＳＳ、正レンズ、開口絞りＳ、負レンズと正レンズを接合した接合レンズ、正レンズと負レンズを接合した接合レンズ、正レンズ、負レンズと正レンズとを接合した接合レンズ、正レンズから構成される。
【００２３】
本実施例においてズーミングは、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の光軸上での間隔を変化させて行っている。フォーカシングは、第１レンズ群Ｌ１内の第１ｂレンズ群Ｌ１ｂを光軸方向に移動させて行う。実施例２では、広角端から望遠端へのズーミングの際、第２レンズ群Ｌ２を単調に物体側へ移動させて変倍を行い、変倍によって移動する像面を第１レンズ群Ｌ１の像側への凸状の軌跡の一部の移動によって補正している。
【００２４】
各実施例のズームレンズは、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１を、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より構成している。そして第１ｂレンズ群Ｌ１ｂを光軸上移動させてフォーカスを行っている。
【００２５】
まず、フォーカシングの際の色収差の変動を抑えるため、第１ａレンズ群Ｌ１ａが正レンズと負レンズを含むようにして色収差の発生を抑えている。フォーカスレンズ群を第１ａレンズ群Ｌ１ａよりも像側に配置することにより軸外光束の影響を抑える構成としている。また、負の屈折力の第１ａレンズ群Ｌ１ａより発散光束となっている軸上光束の影響を抑える為、負の屈折力の第１ｂレンズ群Ｌ１ｂを、物体側に凹面を向けた単一の負レンズにより構成し、球面収差、コマ収差等の変動を抑えている。そして第１ｂレンズ群Ｌ１ｂの焦点距離をｆ１ｂ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとする。このとき、
−０．４＜ｆｗ／ｆ１ｂ ＜−０．１ ・・・（１）
なる条件式を満足している。
【００２６】
条件式（１）は、フォーカスレンズ群Ｌ１ｂの焦点距離と広角端における全系の焦点距離の比について規定している。条件式（１）の上限を超えるとフォーカスレンズ群の負の屈折力が弱くなり、フォーカシングに必要な移動量が大きくなり、全系が大きくなってしまうので良くない。条件式（１）の下限を超えると、フォーカスレンズ群の屈折力が強くなりすぎて、フォーカシングによる収差の変動が大きくなってしまうので良くない。更に好ましくは、条件式（１）の数値範囲を次の如く設定するのが好ましい。
【００２７】
−０．４＜ｆｗ／ｆ１ｂ ＜−０．１５ ・・・（１ａ）
以上のように各実施例によれば、フォーカスレンズ群が十分に軽量で、またフォーカシングによる収差（特に色収差）の変動が少なく、動画撮影に良好なズームレンズが得られる。
【００２８】
各実施例によればネガティブリード型のズームレンズにおいて、前述の如く第１レンズ群Ｌ１のレンズ構成を最適化している。これにより、広画角で、フォーカシングの際の色収差を良好に補正し、高い光学特性を有するズームレンズを得ている。各実施例のズームレンズにおいて、更に広画角化を図りつつ、フォーカシングの際の収差変動を少なくし、良好な光学性能を得るためには、次の諸条件のうち１以上を満足するのが良い。第１ａレンズ群の物体側から第ｉ番目の正レンズの部分分散比をθｇｆｐｉ、焦点距離をｆｐｉ、第ｉ番目の負レンズの部分分散比をθｇｆｎｉ、焦点距離ｆｎｉとするとき、
Ｑｐ＝Σ（θｇｆｐｉ／ｆｐｉ）／ Σ（１／ｆｐｉ）
Ｑｎ＝Σ（θｇｆｎｉ／ｆｎｉ）／ Σ（１／ｆｎｉ）
とする。
【００２９】
第１ｂレンズ群Ｌ１ｂの負レンズの物体側のレンズ面の曲率半径をｒ１、像側のレンズ面の曲率半径をｒ２とする。広角端におけるレンズ全長をＬｗ、バックフォーカスをＢＫとする。第１ｂレンズ群Ｌ１ｂの軸上の厚みをＤｆ、全系の各レンズの軸上での厚みの総和をΣＤとする。このとき、
｜Ｑｐ−Ｑｎ｜≦０．１ ・・・（２）
−２．０≦（ｒ１−ｒ２）／（ｒ１＋ｒ２）≦−０．３ ・・・（３）
２＜ Ｌｗ／ＢＫ ＜５ ・・・（４）
０．０１＜Ｄｆ／ΣＤ＜０．１０ ・・・（５）
なる条件式のうち１以上を満足するのが良い。
【００３０】
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。フォーカシングにおいては色収差の変動を低減することが重要となる。色収差の変動を抑えるには、第１ａレンズ群Ｌ１ａでの色収差の発生を抑え、フォーカス用のレンズユニットＬ１ｂを軸外光束の光軸からの距離が短い位置に配置することが好ましい。そのため、第１ａレンズ群Ｌ１ａを次の如く構成している。
【００３１】
条件式（２）は、第１ａレンズ群Ｌ１ａを構成する正レンズと負レンズの材料の部分分散比と各レンズの焦点距離に関し、主に色収差を抑えるための硝材選択について規定している。条件式（２）の上限を超えると、第１ａレンズ群Ｌ１ａでの色収差の発生が大きくなり、フォーカシングによる色収差の変動が大きくなってしまう。更に好ましくは、条件式（２）を次の如く設定することが好ましい。
【００３２】
｜Ｑｐ−Ｑｎ｜≦０．０７ ・・・（２ａ）
色収差以外の収差、特に、球面収差やコマ収差といった軸上光束に起因する収差の変動を抑えるには、フォーカスレンズ群に入射する軸上光束の入射角がフォーカシングに際してあまり変化しないことが重要である。つまり、発散光束である場合は、物体側のレンズ面が凹形状の負レンズであることが好ましい。そのため条件式（３）は、第１ｂレンズ群Ｌ１ｂを構成する負レンズ（負のレンズユニット）のレンズ形状について規定している。
【００３３】
条件式（３）の上限を超えると、レンズ形状としては収差が発生しづらいが屈折力が少なくなり、フォーカシングの際の移動量が大きくなり、ズームレンズが大きくなってしまう。条件式（３）の下限を超えると、軸上光束の入射角がフォーカシングに伴って大きく変化し、収差の変動が大きくなる。更に好ましくは、条件式（３）の数値範囲を次の如く設定することが好ましい。
【００３４】
−１．５≦（ｒ１−ｒ２）／（ｒ１＋ｒ２）≦−０．７ ・・・（３ａ）
条件式（４）は長いバックフォーカスを確保しつつ、ズームレンズ全体の小型化を図るため、広角端における全系の長さ（レンズ全長）（第１レンズ面から像面までの長さ）とバックフォーカスについて規定している。条件式（４）の上限を超えると、レンズ全長が長くなり前玉有効径が大きくなってしまう。また、条件式（４）の下限を超えると、各レンズ群の屈折力が強くなり収差補正が困難になる。更に好ましくは、条件式（４）の数値範囲を次の如く設定することが好ましい。
【００３５】
２．２＜ Ｌｗ／ＢＫ ＜４．０ ・・・（４ａ）
条件式（５）は、第１ｂレンズ群Ｌ１ｂの光軸上の厚さについて規定している。条件式（５）の上限を超えると、レンズ群が大型化し、また重量も重くなり高速のフォーカスが困難となる。条件式（５）の下限を超えると、第１ｂレンズ群Ｌ１ｂの中心肉厚が薄くなり製造が困難となる。更に好ましくは、条件式（５）の数値範囲を次の如く設定することが好ましい。
【００３６】
０．０２５＜Ｄｆ／ΣＤ＜０．０５０ ・・・（５ａ）
各実施例において第１ａレンズ群Ｌ１ａと第１ｂレンズ群Ｌ１ｂの間の空気レンズは、像側に凸状のレンズ面同士で構成され双方のレンズ面の曲率半径も近くなる傾向にある。そのため、第１ｂレンズ群Ｌ１ｂは少なくとも１面以上の非球面を有するのが良い。具体的には第１ｂレンズ群Ｌ１ｂの最も物体側の面を非球面形状とするのが良く、これによればフォーカシングの際の像面の変動を抑えるのが容易となる。
【００３７】
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レンズ群を有し、ズーミングの際に各レンズ群の間隔が変化するズームレンズであれば良い。本発明のズームレンズにおいて、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。
【００３８】
以上のように各実施例によれば、フォーカスレンズ群がコンパクトでフォーカシングの際の諸収差変動（特に色収差変動）が少なく、高い光学性能を有したズームレンズが得られる。更にズームレンズを有する交換レンズ装置、及びそれを有する撮像装置が得られる。
【００３９】
次に実施例１、２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７を用いて説明する。本発明の撮像装置はズームレンズを含む交換レンズ装置と、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、ズームレンズ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ている。
【００４０】
図７は一眼レフカメラの要部概略図である。図７において、１０は実施例１、２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。
【００４１】
７は感光面であり、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等のズームレンズによって形成される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、２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。
【００４２】
以下に実施例１、２に対応する数値実施例１、２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、ｎｄｉとνｄｉ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。ＢＦはバックフォーカスである。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Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２としたとき
【００４３】
【数１】
【００４４】
で与えるものとする。各非球面係数において「ｅ−ｘ」は「１０-x」を意味する。前述の各条件式と数値実施例の関係を表−１に示す。
【００４５】
(数値実施例１)
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 85.814 3.50 1.58313 59.4 51.83
2* 12.150 12.84 31.65
3* 82.577 1.07 1.83481 42.7 30.63
4 24.728 1.76 28.27
5 24.951 7.72 1.64769 33.8 28.42
6 -84.939 4.70 27.41
7* -48.110 1.80 1.74100 52.6 22.43
8 791.370 (可変) 21.21
9 31.901 0.89 1.90366 31.3 20.84
10 19.866 5.77 1.49700 81.5 20.67
11 -50.208 0.15 21.07
12 37.448 2.95 1.67790 55.3 21.45
13 -166.162 (可変) 21.28
14(絞り) ∞ 1.46 19.02
15 -55.849 0.90 1.60311 60.6 18.78
16 19.715 1.73 1.80809 22.8 18.41
17 26.931 (可変) 18.20
18 21.636 6.77 1.59282 68.6 21.00
19 -31.620 0.20 21.16
20* -76.613 0.84 1.85400 40.4 20.81
21 16.324 8.88 1.48749 70.2 21.03
22 -37.172 (可変) 22.79
像面 ∞
非球面データ
第2面
K =-5.73958e-001 A 4=-3.31917e-006 A 6=-2.25126e-008 A 8=-3.99746e-011
第3面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.96859e-006 A 6=-1.73017e-008 A 8= 5.23762e-011 A10=-1.15220e-015
第7面
K = 0.00000e+000 A 4= 3.98392e-006 A 6= 7.81336e-009 A 8=-6.88826e-011
第20面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.71627e-005 A 6=-1.36689e-008 A 8=-3.49811e-011 A10= 3.08747e-013
各種データ
広角 中間 望遠
焦点距離 17.64 23.00 39.05
Fナンバー 2.64 3.04 4.10
画角 50.80 43.25 28.99
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 134.67 132.15 136.70
BF 39.97 48.70 64.95
d 8 17.73 9.75 1.06
d13 1.24 1.26 5.84
d17 11.79 8.50 0.92
d22 39.97 48.70 64.95
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 -19.62 33.38 5.48 -18.75
2 9 25.99 9.76 3.64 -2.82
3 14 -32.75 4.09 2.75 -0.21
4 18 39.96 16.70 2.77 -9.19
【００４６】
(数値実施例２)
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 59.840 2.50 1.80400 46.6 61.87
2 17.282 14.64 34.15
3 129.723 1.61 1.59282 68.6 32.59
4 21.610 6.44 27.39
5 -86.935 1.36 1.59282 68.6 27.10
6 31.102 0.15 25.84
7 22.525 7.45 1.80518 25.4 26.07
8 -110.226 5.82 24.72
9* -31.089 1.20 1.85135 40.1 17.80
10 -844.340 (可変) 17.08
11 ∞ 1.46 10.26
12 43.413 1.62 1.88300 40.8 10.87
13 -94.260 1.85 10.94
14(絞り) ∞ 1.70 10.95
15 -19.292 0.75 1.88300 40.8 10.96
16 32.493 3.22 1.51823 58.9 11.53
17 -20.261 0.20 12.31
18 194.716 4.25 1.48749 70.2 12.74
19 -12.377 0.80 1.88300 40.8 13.21
20 -27.182 0.20 13.96
21 712.893 3.28 1.59270 35.3 14.77
22 -21.620 0.35 15.87
23 -60941.798 0.93 1.83400 37.2 16.91
24 28.231 4.77 1.49700 81.5 17.60
25 -34.279 0.20 18.70
26 -80910.795 1.68 1.48749 70.2 19.49
27 -87.072 (可変) 19.87
像面 ∞
非球面データ
第9面
K = 0.00000e+000 A 4=-6.64162e-006 A 6= 2.58871e-008 A 8=-8.99837e-010 A10= 1.12233e-011 A12=-5.07106e-014
各種データ
広角 中間 望遠
焦点距離 8.05 11.85 15.14
Fナンバー 4.12 4.12 4.12
画角 175 175 175
像高 11.15 16.77 21.64
レンズ全長 129.57 127.26 129.98
BF 40.25 49.58 57.66
d10 20.89 9.25 3.89
d27 40.25 49.58 57.66
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 -10.91 41.17 10.51 -15.41
2 11 26.80 27.26 15.90 -6.32
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。次に各条件式に対しての値を表（３）に示す。
【００４７】
【表１】
【００４８】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００４９】
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 Ｌ１ａ 第１ａレンズ群 Ｌ１ｂ 第１ｂレンズ群
Ｓ 虹彩絞り ＳＳ 副絞り Ｉ 像面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群と正の屈折力の第２レンズ群を有し、ズーミングに際して各レンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、
前記第１レンズ群は、正レンズと負レンズを有する負の屈折力の第１ａレンズ群と、単一の負レンズにより構成される第１ｂレンズ群から構成され、前記第１ｂレンズ群を光軸方向に移動させてフォーカシングを行うズームレンズにおいて、
前記第１ｂレンズ群の焦点距離をｆ１ｂ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
−０．４＜ｆｗ／ｆ１ｂ ＜−０．１
なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】
前記第１ａレンズ群の物体側から第ｉ番目の正レンズの部分分散比をθｇｆｐｉ、焦点距離をｆｐｉ、第ｉ番目の負レンズの部分分散比をθｇｆｎｉ、焦点距離ｆｎｉとし、
Ｑｐ＝Σ（θｇｆｐｉ／ｆｐｉ）／ Σ（１／ｆｐｉ）
Ｑｎ＝Σ（θｇｆｎｉ／ｆｎｉ）／ Σ（１／ｆｎｉ）
とおいたとき、
｜Ｑｐ−Ｑｎ｜≦０．１
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１のズームレンズ。
【請求項３】
前記第１ｂレンズ群の負レンズの物体側のレンズ面の曲率半径をｒ１、像側のレンズ面の曲率半径をｒ２とするとき、
−２．０≦（ｒ１−ｒ２）／（ｒ１＋ｒ２）≦−０．３
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のズームレンズ。
【請求項４】
広角端におけるレンズ全長をＬｗ、バックフォーカスをＢＫとするとき、
２＜ Ｌｗ／ＢＫ ＜５
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項のズームレンズ。
【請求項５】
前記第１ｂレンズ群の光軸上の厚みをＤｆ、全系の各レンズの光軸上の厚みの総和をΣＤとするとき、
０．０１＜Ｄｆ／ΣＤ＜０．１０
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項のズームレンズ。
【請求項６】
前記ズームレンズは、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レンズ群より構成され、
広角端から望遠端へのズーミングに際し、前記第１レンズ群は像側に凸状の軌跡の一部を描いて移動し、前記第２、第３、第４レンズ群は互いに独立に物体側へ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項のズームレンズ。
【請求項７】
前記ズームレンズは、物体側から像側へ順に、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レンズ群は像側に凸の軌跡の一部を描いて移動し、前記第２レンズ群は物体側に単調に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項のズームレンズ。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項のズームレンズ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ことを特徴とする撮像装置。
【請求項１】
物体側から像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群と正の屈折力の第２レンズ群を有し、ズーミングに際して各レンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、
前記第１レンズ群は、正レンズと負レンズを有する負の屈折力の第１ａレンズ群と、単一の負レンズにより構成される第１ｂレンズ群から構成され、前記第１ｂレンズ群を光軸方向に移動させてフォーカシングを行うズームレンズにおいて、
前記第１ｂレンズ群の焦点距離をｆ１ｂ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
−０．４＜ｆｗ／ｆ１ｂ ＜−０．１
なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】
前記第１ａレンズ群の物体側から第ｉ番目の正レンズの部分分散比をθｇｆｐｉ、焦点距離をｆｐｉ、第ｉ番目の負レンズの部分分散比をθｇｆｎｉ、焦点距離ｆｎｉとし、
Ｑｐ＝Σ（θｇｆｐｉ／ｆｐｉ）／ Σ（１／ｆｐｉ）
Ｑｎ＝Σ（θｇｆｎｉ／ｆｎｉ）／ Σ（１／ｆｎｉ）
とおいたとき、
｜Ｑｐ−Ｑｎ｜≦０．１
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１のズームレンズ。
【請求項３】
前記第１ｂレンズ群の負レンズの物体側のレンズ面の曲率半径をｒ１、像側のレンズ面の曲率半径をｒ２とするとき、
−２．０≦（ｒ１−ｒ２）／（ｒ１＋ｒ２）≦−０．３
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のズームレンズ。
【請求項４】
広角端におけるレンズ全長をＬｗ、バックフォーカスをＢＫとするとき、
２＜ Ｌｗ／ＢＫ ＜５
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項のズームレンズ。
【請求項５】
前記第１ｂレンズ群の光軸上の厚みをＤｆ、全系の各レンズの光軸上の厚みの総和をΣＤとするとき、
０．０１＜Ｄｆ／ΣＤ＜０．１０
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項のズームレンズ。
【請求項６】
前記ズームレンズは、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レンズ群より構成され、
広角端から望遠端へのズーミングに際し、前記第１レンズ群は像側に凸状の軌跡の一部を描いて移動し、前記第２、第３、第４レンズ群は互いに独立に物体側へ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項のズームレンズ。
【請求項７】
前記ズームレンズは、物体側から像側へ順に、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レンズ群は像側に凸の軌跡の一部を描いて移動し、前記第２レンズ群は物体側に単調に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項のズームレンズ。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項のズームレンズ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ことを特徴とする撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−４２７９２（Ｐ２０１２−４２７９２Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８４９２０（Ｐ２０１０−１８４９２０）
【出願日】平成２２年８月２０日（２０１０．８．２０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２０日（２０１０．８．２０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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