ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
【課題】 フォーカシング時の収差変動が小さく、物体距離全般にわたり高い光学性能を有するズームレンズを得ること。
【解決手段】
物体側から像側へ順に、ズーミングに際して移動する複数のレンズ群を含む前群と、開口絞りと、フォーカシングに際して移動する複数のレンズ群を含む後群を有するズームレンズであって、
前記後群は、無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して、像側へ移動する負の屈折力の第Ｎレンズ群と、物体側へ移動する正の屈折力の第Ｐレンズ群を有し、
広角端において無限遠にフォーカスしているときの前記後群の焦点距離をｆＲ、前記第Ｎレンズ群と前記第Ｐレンズ群の焦点距離を各々ｆＲＮ、ｆＲＰとするとき、
０．３＜｜ｆＲＮ／ｆＲ｜＜０．８
０．３＜｜ｆＲＰ／ｆＲ｜＜０．８
なる条件式を満足すること。
【解決手段】
物体側から像側へ順に、ズーミングに際して移動する複数のレンズ群を含む前群と、開口絞りと、フォーカシングに際して移動する複数のレンズ群を含む後群を有するズームレンズであって、
前記後群は、無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して、像側へ移動する負の屈折力の第Ｎレンズ群と、物体側へ移動する正の屈折力の第Ｐレンズ群を有し、
広角端において無限遠にフォーカスしているときの前記後群の焦点距離をｆＲ、前記第Ｎレンズ群と前記第Ｐレンズ群の焦点距離を各々ｆＲＮ、ｆＲＰとするとき、
０．３＜｜ｆＲＮ／ｆＲ｜＜０．８
０．３＜｜ｆＲＰ／ｆＲ｜＜０．８
なる条件式を満足すること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スチルカメラ、テレビカメラ、ビデオカメラ、写真用カメラ、そしてデジタルカメラ等に好適なズームレンズに関する。特に、無限遠から最至近撮影距離に至る物体距離全般にわたり良好なる収差補正を行うことのできるフォーカシング方式を用いたズームレンズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ズームレンズのフォーカシング方式として、最も物体側に位置する第１レンズ群を光軸方向に移動させて行う所謂前玉フォーカス方式が知られている。この他、第２レンズ群以降のレンズ群を光軸方向に移動させてフォーカシングする所謂インナーフォーカス方式又はリアフォーカス方式が知られている。これらのフォーカス方式では、いずれもフォーカシングに際して１つのレンズ群を光軸方向に移動させている。１つのレンズ群を移動させてフォーカシングする方式は、フォーカシングの際、収差変動が生じやすく、物体距離全域にわたり良好な光学性能を得ることが困難である。
【０００３】
特にマクロレンズ系に要望されている程度に物体距離が至近距離になると、収差変動が大きくなり、高い光学性能を維持するのが困難になってくる。近年、無限遠からマクロレンズ系に要望されている程度の至近距離まで広い撮影距離範囲にわたり、良好なる光学性能を有するズームレンズが望まれている。従来よりフォーカシング方式として、フォーカシングの際の収差変動を改善するため、フォーカシングに際して複数のレンズ群を光軸方向に移動させるフローティング方式を利用したズームレンズが知られている（特許文献１〜３）。
【０００４】
フローティング方式を用いると、至近距離にフォーカシングする際、フォーカシングレンズ群のフォーカスストローク（移動量）を短くすることができ、レンズ系全体の小型化が図れる他、収差変動の低減を図ることが容易となる。特にマクロ撮影と同様の至近距離まで収差変動を少なくしつつ、フォーカシングが容易となる。
【０００５】
特許文献１では、物体側より正の屈折力の前群、ズーミングに際して移動する変倍群、固定のリレーレンズ群からなるズームレンズにおいて、リレーレンズ群中の２つのレンズ群をフォーカシングに際して移動させている。特許文献２では、物体側より負の屈折力の前群、ズーミングに際して移動する変倍群、固定のリレーレンズ群からなるズームレンズにおいて、リレーレンズ群の２つのレンズ群をフォーカシングに際して移動させている。
【０００６】
特許文献２のズームレンズでは、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、そして最終レンズ群に負の屈折力のレンズ群を有している。そして第１レンズ群および最終レンズ群をフォーカシングに際して移動させている。また、特許文献３のズームレンズでは、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、正の屈折力の第３レンズ群、負の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群を有している。そして第１レンズ群、第２レンズ群をフォーカシングに際して移動させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６１-２３６５１６号公報
【特許文献２】特開平０８−０１５６０８号公報
【特許文献３】特開平１１−２５８５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ズームレンズにおいて、全ズーム範囲および物体距離全般（全フォーカス範囲）にわたり高い光学性能を得るためには、ズームレンズを構成する各レンズ群のパワーやレンズ構成等を適切に設定する必要がある。例えばズーム方式やフォーカシング方式を適切に設定することが重要になってくる。
【０００９】
一般に、撮影可能な物体距離を短くし、撮影倍率を大きくしようとすると、フォーカシングに際して収差変動が増大し、光学性能が大きく低下してくる。前述したフローティング方式は、フォーカシングに際しての収差変動を少なくするために有効な方式である。しかしながら、ズームレンズを構成するレンズ群のうち、単に複数のレンズ群を移動させることにより、フォーカシングを行っても収差変動を少なくし、高い光学性能を維持するのは困難である。
【００１０】
例えばズーミングに際して移動させるレンズ群構成、そしてフォーカシングに際して移動させる複数のレンズ群の屈折力や、移動量等を適切に設定することが重要になってくる。これらの構成が不適切であると、所定のズーム比を確保しつつ、物体距離全般にわたり高い光学性能を得るのが困難になってくる。
【００１１】
本発明は、フォーカシング時の収差変動が小さく、物体距離全般にわたり高い光学性能を有するズームレンズ及びそれを有する撮像装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のズームレンズは、
物体側から像側へ順に、ズーミングに際して移動する複数のレンズ群を含む前群と、開口絞りと、フォーカシングに際して移動する複数のレンズ群を含む後群を有するズームレンズであって、
前記後群は、無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して、像側へ移動する負の屈折力の第Ｎレンズ群と、物体側へ移動する正の屈折力の第Ｐレンズ群を有し、
広角端において無限遠にフォーカスしているときの前記後群の焦点距離をｆＲ、前記第Ｎレンズ群と前記第Ｐレンズ群の焦点距離を各々ｆＲＮ、ｆＲＰとするとき、
０．３＜｜ｆＲＮ／ｆＲ｜＜０．８
０．３＜｜ｆＲＰ／ｆＲ｜＜０．８
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】
【００１３】
本発明によれば、フォーカシング時の収差変動が小さく、物体距離全般にわたり高い光学性能を有するズームレンズが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の数値実施例１の物体距離無限遠での広角端、中間のズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図
【図２】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の数値実施例１の物体距離至近での広角端、中間のズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図
【図３】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の数値実施例１の物体距離無限遠での広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図
【図４】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の数値実施例１の物体距離至近での広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図
【図５】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の数値実施例２の物体距離無限遠での広角端、中間のズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図
【図６】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の数値実施例２の物体距離至近での広角端、中間のズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図
【図７】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の数値実施例２の物体距離無限遠での広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図
【図８】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の数値実施例２の物体距離至近での広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図
【図９】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の数値実施例３の物体距離無限遠での広角端、中間のズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図
【図１０】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の数値実施例３の物体距離至近での広角端、中間のズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図
【図１１】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の数値実施例３の物体距離無限遠での広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図
【図１２】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の数値実施例３の物体距離至近での広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図
【図１３】本発明のズームレンズの基本原理を示す近軸概念図
【図１４】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】
【００１５】
以下、図面を用いて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例について説明する。本発明のズームレンズは、物体側から像側へ順に、ズーミングに際して移動する複数のレンズ群を含む前群と、開口絞りと、フォーカシングに際して移動する複数のレンズ群を含む後群を有する。
【００１６】
後群は無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して像側へ移動する負の屈折力の第Ｎレンズ群と物体側へ移動する正の屈折力の第Ｐレンズ群を有する。なお、最至近距離とは、各焦点距離における最短の撮影距離であり、各焦点距離における合焦範囲のうち撮影距離が短い側の端に相当する。また、撮影距離とはカメラ本体に設けた距離基準マーク（例えば像面）から被写体までの距離である。
【００１７】
また、本発明におけるレンズ群とは、ズーミングまたはフォーカシングに際して一体で移動する複数のレンズまたは単レンズをいう。 一般に迅速なＡＦ（オートフォーカス）を行うためには、絞りよりも後方に配置されている小型かつ軽量のレンズ群でフォーカシングを行うことが望ましい。また、フォーカシングによる収差の変動を抑制するためには、複数のレンズ群を独立に移動させるフローティング方式を用いることが望ましい。更に、レンズ全系を小型化するためには、最至近距離にフォーカシングするときの各フォーカスレンズ群の移動量が少ないことが好ましい。
【００１８】
本発明のズームレンズでは、無限遠から最至近距離へのフォーカシングの際、開口絞りよりも像側に位置する負の屈折力の第Ｎレンズ群を像側へ、その像側に配置される正の屈折力の第Ｐレンズ群を物体側へ繰り出している。これにより、最大撮影倍率を上げることと、フォーカシングによる収差変動の低減を図っている。
【００１９】
フォーカスレンズ群の並び順は、物体側から像側へ順に、負の屈折力の第Ｎレンズ群、正の屈折力の第Ｐレンズ群の順である。この屈折力の並び順が正、負の順だと、必要な長さのバックフォーカスの確保すること、及びフォーカシングに際しての収差変動の補正が困難となる。
【００２０】
次に本発明のズームレンズにおいて、高い撮影倍率を得るための基本的な光学原理を説明する。物体側から像側へ順に、ズーミングの際に可動のレンズ群を含むズーム部、結像を担う結像部、というレンズ構成で、ズーム部から出射し、結像部に入射する光束が平行光の場合、そのズーム部はアフォーカル系と呼ばれる。このとき全系の焦点距離fと結像部の焦点距離f0には以下の関係式が成り立つ。
【００２１】
f=γ×f0
式中のγは角倍率と呼ばれ、物体側から入射する光束と結像部に入射する光束の光軸からの高さの比で定義される。角倍率γを変化させることで全系の焦点距離が変化し、ズームレンズが構成される。図１３はこの光学系の特徴の説明図である。アフォーカル系の結合により、像側主点位置は図中のH’0からH’に変化し、焦点距離が変化するが、像側焦点位置F’は変化しない。このような光学系において、結像部でフォーカシングを行うと、光学系の撮影倍率βzと、結像部の撮影倍率βRには、以下の関係が成り立つ。
【００２２】
βZ=βR/γ
この関係は、以下によって導かれる。ニュートンの公式（典拠：松居吉哉 レンズ設計法 共立出版）
x・x’=f2
より、光学系の撮影倍率は、像側焦点から像面までの距離x’と、光学系の焦点距離fによって、
βZ＝-x’/f＝-x’/γ・f0=βR/γ
の関係が成り立つ。
【００２３】
アフォーカル系の接続によって、距離x’が変化せずに焦点距離fが角倍率γによって変化するので、光学系の撮影倍率は、結像系の横倍率βRと角倍率γによって決まる。この原理を用いて、全ズーム域の撮影倍率を決めることができる。例えば本発明の後述する数値実施例１では、結像部となる、レンズ群Rの焦点距離が113mm、望遠端での角倍率γ＝1.7となっている。結像部の最至近距離での横倍率が0.85なので、望遠端での撮影倍率は0.85/1.7＝0.5倍となる。
【００２４】
本発明のズームレンズにおいて、最大撮影倍率は望遠端における最短の撮影距離（最至近距離）の倍率になる。レンズ群Ｒを一つのマクロレンズ光学系と考えると、上述の原理から、本発明はマクロレンズの物点が、物体側に位置するズーム光学系によって変化する光学系と考えることができる。この場合、望遠端の物点が全ズーム域で最も長くなり、この距離がバックフォーカスを変えずに焦点距離を変えることができる、ズームレンズとしての最短の撮影距離となる。
【００２５】
また、本発明では、広角域での撮影倍率を、ズームレンズとしての最大撮影倍率よりも上げることができる。本発明の後述する数値実施例１において、広角端の角倍率は0.63なので、広角端で、望遠端での最至近距離と同じ量フォーカスレンズ群が繰り出した状態での撮影倍率は0.85/0.63＝1.3倍となる。角倍率γの設定によって、レンズ群Rの横倍率よりもズーム全系としての撮影倍率を上げ、更なる近距離の撮影が容易となる。
【００２６】
本発明では、フォーカスレンズ群の移動量によって、最至近距離を任意に設定することができる。その際は、最大撮影倍率が小さくても、フローティングによって、フォーカス全域に渡って良好な性能が保たれたズームレンズが得られる。
【００２７】
図１(A)、(B)、(C)は本発明の数値実施例１の無限遠にフォーカスしているときの広角端（短焦点距離端）、中間のズーム位置、望遠端（長焦点距離端）のレンズ断面図である。図２(A)、(B)、(C)は本発明の数値実施例１の最至近距離にフォーカスしているときの広角端、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３(A)、(B)、(C)は本発明の数値実施例１の無限遠にフォーカスしているときの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。図４(A)、(B)、(C)は本発明の数値実施例１の最至近距離にフォーカスしているときの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。
【００２８】
図５(A)、(B)、(C)は本発明の数値実施例２の無限遠にフォーカスしているときの広角端、中間のズーム位置、望遠端のレンズ断面図である。図６(A)、(B)、(C)は本発明の数値実施例２の最至近距離にフォーカスしているときの広角端、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７(A)、(B)、(C)は本発明の数値実施例２の無限遠にフォーカスしているときの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。図８(A)、(B)、(C)は本発明の数値実施例２の最至近距離にフォーカスしているときの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。
【００２９】
図９(A)、(B)、(C)は本発明の数値実施例３の無限遠にフォーカスしているときの広角端、中間のズーム位置、望遠端のレンズ断面図である。図１０(A)、(B)、(C)は本発明の数値実施例３の最至近距離にフォーカスしているときの広角端、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１１(A)、(B)、(C)は本発明の数値実施例３の無限遠にフォーカスしているときの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。図１２(A)、(B)、(C)は本発明の数値実施例３の最至近距離にフォーカスしているときの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。
【００３０】
図１３は本発明のズームレンズの説明図である。図１４は本発明の撮像装置の要部概略図である。レンズ断面図において左方が物体側（被写体側）で、右方が像側である。各レンズ断面図において、ｉを物体側から数えたときの順番としたときＬｉは第ｉレンズ群である。ＬＦはズーミングに際して移動する複数のレンズ群を有する前群でズーム部を有している。ＳＰは開口絞りである。ＬＲは複数のレンズ群を有する後群である。ＦＣはフレアーカット絞りである。
【００３１】
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）の撮像面が、銀塩フィルム用カメラのときはフィルム面に相当する。ズームに関する矢印は広角端から望遠端のズーム位置へのズーミングにおける各レンズ群（ズーム部）の移動軌跡を示している。フォーカスに関する点線で示す矢印は、無限遠から最至近距離へのフォーカシングに関する各レンズ群の移動軌跡を示している。
【００３２】
球面収差図において、実線はｄ線である。非点収差図は点線はメリディオナル像面、実線はサジタル像面である。歪曲はｄ線について示している。FnoはFナンバー、ωは半画角（度）である。尚、以下の各実施例において広角端と望遠端と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。
【００３３】
本発明の各実施例のズームレンズでは、広角端において無限遠にフォーカスしているときの後群の焦点距離をｆＲ、第Ｎレンズ群と第Ｐレンズ群の焦点距離を各々ｆＲＮ、ｆＲＰとする。このとき、
０．３＜｜ｆＲＮ／ｆＲ｜＜０．８ ・・・（１）
０．３＜｜ｆＲＰ／ｆＲ｜＜０．８ ・・・（２）
なる条件式を満足している。
【００３４】
条件式（１）、（２）は、フォーカスレンズ群の屈折力に関し、最大撮影倍率とフォーカシングに際しての光学性能に関する。条件式（１）、（２）の上限値を超える程フォーカスレンズ群の屈折力が小さいと、例えば０．５倍程度の最大撮影倍率を確保するためにはレンズ群の繰り出し量を大きくとる必要があり、全系が大型化してくる。条件式（１）、（２）の下限を超えるほどフォーカスレンズ群の屈折力が強いと、フォーカシングによる収差の変動を補正することが困難になる。
【００３５】
各実施例において更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。望遠端において、無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際しての第Ｎレンズ群と第Ｐレンズ群の移動量を各々ｄｆＮ、ｄｆＰ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。
【００３６】
０．１＜｜ｄｆＮ／ｆＲ｜＜０．３ ・・・（３）
０．１＜｜ｄｆＰ／ｆＲ｜＜０．３ ・・・（４）
０．８＜｜ｄｆＮ／ｄｆＰ｜＜１．５ ・・・（５）
ここで移動量の符号は像側へ移動したときを正、物体側に移動したときを負としている。
【００３７】
条件式（３）、（４）は、フォーカシングの際に移動する第Ｎレンズ群と第Ｐレンズ群の移動量に関する。条件式（３）、（４）の上限を超えて、フォーカシングに際しての移動量が増大すると、全系が大型化してくる。条件式（３）、（４）の下限を超えて、フォーカスレンズ群の移動量が少なくなると、第Ｎレンズ群Ｎと第Ｐレンズ群Ｐの屈折力を強めないと、無限遠から最至近距離までのフォーカシングができなくなる。また第Ｎレンズ群と第Ｐレンズ群の屈折力を強めるとフォーカシングによる諸収差の変動が増大し、これを補正することが困難となる。
【００３８】
条件式（５）は、フォーカシングの際に移動する第Ｎレンズ群と第Ｐレンズ群の移動量の比に関する。負の屈折力の第Ｎレンズ群を像側に移動させると、球面収差がオーバー方向、像面がアンダー方向に移動する。正の屈折力の第Ｐレンズ群を物体側に移動させると、球面収差がアンダー方向、像面がオーバー方向に移動する。条件式（５）を満たすように２つのフォーカスレンズ群を移動させることで、それらの収差変化を相殺し、至近距離での良好な光学性能を得るのが容易となる。
【００３９】
条件式（５）の上限、下限を超えると、移動量の大きい方のフォーカスレンズ群が持つ、フォーカシングに際しての収差変動が増大し、至近距離での光学性能が低下してくる。また、各実施例において、前群ＬＦ、あるいは後群ＬＲ中の一部のレンズを防振レンズ群として光軸に対して垂直方向の成分を持つ方向に移動させることにより、振動時の像のブレを補正するようにしても良い。各実施例において最短の撮影距離（最至近距離）は３００ｍｍであり、最大撮影倍率は望遠端において０．５倍である。
【００４０】
以上のように、各実施例によれば、最大撮影倍率０．５程度を有し、全ズーム範囲及び全フォーカス範囲において良好な光学性能を持つズームレンズが得られる。次に各実施例のズームレンズのレンズ構成の特徴について説明する。実施例１のズームレンズにおいて前群ＬＦは、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群より構成されている。第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３はズーム部を構成している。
【００４１】
後群ＬＲは正の屈折力の第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、負の屈折力の第７レンズ群Ｌ７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て第２レンズ群Ｌ２は像側へ移動し、第３レンズ群Ｌ３は像側へ凸状の軌跡を描いて移動する。無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して第５レンズ群（第Ｎレンズ群）Ｌ５は像側へ、第６レンズ群（第Ｐレンズ群）Ｌ６は物体側へ移動する。
【００４２】
広角端から望遠端へのズーミングに際して、第２レンズ群Ｌ２が主たる変倍を行い、変倍によって移動する像面を、第３レンズ群Ｌ３の移動によって補正している。２つのレンズ群が移動することで、必要な変倍を得るとともに、諸収差のズーミングによる変動を抑えている。
【００４３】
本実施例は、フォーカスの際に２つのレンズ群が移動しているが、更なるフォーカス時の収差変動を低減するために、２つ以上のレンズ群を移動させてもよい。実施例１において更に好ましくは条件式（１）乃至（５）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【００４４】
０．４０＜｜ｆＲＮ／ｆＲ｜＜０．６０ ・・・（１ａ）
０．４０＜｜ｆＲＰ／ｆＲ｜＜０．６０ ・・・（２ａ）
０．１２＜｜ｄｆＮ／ｆＲ｜＜０．２０ ・・・（３ａ）
０．１＜｜ｄｆＰ／ｆＲ｜＜０．２ ・・・（４ａ）
０．９０＜｜ｄｆＮ／ｄｆＰ｜＜１．４０ ・・・（５ａ）
実施例２のズームレンズにおいて前群ＬＦは物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３より構成されている。第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３はズーム部を構成している。
【００４５】
後群ＬＲは正の屈折力の第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、正の屈折力の第７レンズ群Ｌ７、負の屈折力の第８レンズ群Ｌ８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て、第２レンズ群Ｌ２は像側へ移動し、第３レンズ群Ｌ３は像側へ凸状の軌跡を描いて移動する。無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して第５レンズ群（第Ｎレンズ群）Ｌ５は像側へ、第７レンズ群（第Ｐレンズ群）Ｌ７は物体側へ移動する。
【００４６】
広角端から望遠端へのズーミングに際して、第２レンズ群Ｌ２が主たる変倍を行い、変倍によって移動する像面を、第３レンズ群Ｌ３の移動によって補正している。２つのレンズ群が移動することで、必要な変倍を得るとともに、諸収差のズーミングによる変動を抑えている。
【００４７】
本実施例は、フォーカスの際に２つのレンズ群が移動しているが、更なるフォーカス時の収差変動の低減のために、２つ以上のレンズ群を移動させてもよい。実施例２において更に好ましくは条件式（１）乃至（５）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【００４８】
０．４＜｜ｆＲＮ／ｆＲ｜＜０．６ ・・・（１ｂ）
０．４＜｜ｆＲＰ／ｆＲ｜＜０．６ ・・・（２ｂ）
０．１＜｜ｄｆＮ／ｆＲ｜＜０．２ ・・・（３ｂ）
０．１＜｜ｄｆＰ／ｆＲ｜＜０．２ ・・・（４ｂ）
１．０＜｜ｄｆＮ／ｄｆＰ｜＜１．４ ・・・（５ｂ）
実施例３のズームレンズにおいて前群ＬＦは物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３より構成されている。
【００４９】
後群ＬＲは正の屈折力の第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、正の屈折力の第７レンズ群Ｌ７、負の屈折力の第８レンズ群Ｌ８より構成されている。第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３乃至第８レンズ群Ｌ８はズーム部を構成している。
【００５０】
広角端から望遠端へのズーミングに際して第２レンズ群Ｌ２は像側へ移動し、第３レンズ群Ｌ３は像側へ凸状の軌跡を描いて移動する。第４レンズ群Ｌ４乃至第８レンズ群Ｌ８は一体的に物体側へ移動する。無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して第５レンズ群Ｌ５（第Ｎレンズ群）Ｌ５は像側へ、第７レンズ群（第Ｐレンズ群）Ｌ７は物体側へ移動する。
【００５１】
広角端から望遠端へのズーミングに際して、第２レンズ群Ｌ２が主たる変倍を行い、変倍によって移動する像面を、第３レンズ群Ｌ３の移動によって補正している。ズーミングに際して２つ以上のレンズ群が移動することで、必要な変倍を得るとともに、諸収差のズームによる変動を抑えている。
【００５２】
本実施例は、フォーカスの際に２つのレンズ群が移動しているが、更なるフォーカス時の収差変動の低減のために、２つ以上のレンズ群を移動させてもよい。実施例３において、更に好ましくは条件式（１）乃至（５）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【００５３】
０．４＜｜ｆＲＮ／ｆＲ｜＜０．６ ・・・（１ｃ）
０．４＜｜ｆＲＰ／ｆＲ｜＜０．６ ・・・（２ｃ）
０．１＜｜ｄｆＮ／ｆＲ｜＜０．２ ・・・（３ｃ）
０．１＜｜ｄｆＰ／ｆＲ｜＜０．２ ・・・（４ｃ）
１．０＜｜ｄｆＮ／ｄｆＰ｜＜１．５ ・・・（５ｃ）
次に本発明の実施例１〜３に対応する数値実施例１〜３を示す。数値実施例においてｉは物体側からの面の順番を示す。ｒｉは第ｉ番目の面の曲率半径、ｄｉは第ｉ番目と第ｉ＋１番目の面の間隔である。ｎｄｉとνｄｉは各々レンズの材料の屈折率とアッベ数のｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する値である。ＢＦはバックフォーカスである。又表１に前述の条件式と数値実施例との関係を示す。
【００５４】
［数値実施例１］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 100.925 2.1 1.69895 30.1 61.79
2 65.156 0.31 60
3 66.709 8.35 1.43387 95.1 60.01
4 1206.703 0.15 59.58
5 71.044 7.34 1.497 81.5 57.44
6 1793.281 (可変) 56.64
7 157.425 1.2 1.804 46.6 32.52
8 31.727 6.84 29.82
9 -134.64 1.25 1.497 81.5 28.97
10 33.05 4.77 1.80518 25.4 28.1
11 493.419 3.61 27.57
12 -47.186 1.25 1.801 35 26.84
13 -172.301 (可変) 27.24
14 190.401 4.9 1.6968 55.5 27.89
15 -29.377 1.4 1.83481 42.7 28
16 -68.103 (可変) 28.67
17(絞り) ∞ 1.4 28.69
18 62.76 3.57 1.6727 32.1 28.69
19 -98.523 0.2 28.53
20 42.855 3.8 1.6968 55.5 26.73
21 80.685 2.44 25.18
22 -91.944 1.6 1.80518 25.4 24.7
23 28.001 5.04 1.59282 68.6 23.32
24 -77.381 (可変) 22.99
25 1629.791 1.37 1.84666 23.9 22.17
26 36.519 3.14 21.36
27 -64.404 2.05 1.6223 53.2 21.36
28 31.211 4.32 1.80809 22.8 21.99
29 -119.497 (可変) 22.05
30 357.537 5.04 1.72 50.2 35.22
31 -53.635 0.5 35.53
32 62.636 7.26 1.6223 53.2 34.52
33 -43.07 1.5 1.883 40.8 34.09
34 645.292 (可変) 33.32
35 -131.214 1.5 1.834 37.2 32.96
36 45.5 3.29 32.9
37 43.514 3.54 1.883 40.8 35.8
38 96.86 (可変) 35.67
像面 ∞
各種データ
ズーム比 2.68
広角 中間 望遠
焦点距離 72.11 131.37 193.4
Fナンバー 4 4 4
画角 16.7 9.35 6.38
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 234.52 234.52 234.52
BF 50.12 50.12 50.12
d6 2.37 31.13 42.35
d13 28.82 15.21 0.95
d16 16.3 1.16 4.19
d24 0.71 0.71 0.71
d29 38.39 38.39 38.39
d34 2.78 2.78 2.78
d38 50.12 50.12 50.12
入射瞳位置 59.23 131.61 171.53
射出瞳位置 -97.31 -97.31 -97.31
前側主点位置 96.07 145.92 111.23
後側主点位置 -21.99 -81.25 -143.27
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 1 111.53 18.25 4.86 -7.69
2 7 -32.51 18.92 5.2 -8.85
3 14 89.69 6.3 2.81 -0.88
4 17 55.87 18.05 0.36 -12.1
5 25 -54.26 10.89 -1.54 -9.53
6 30 53.49 14.29 0.86 -7.59
7 35 -78.84 8.33 -1.22 -7.24
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -269.54
2 3 162.39
3 5 148.63
4 7 -49.63
5 9 -53.26
6 10 43.79
7 12 -81.49
8 14 36.86
9 15 -62.92
10 18 57.5
11 20 125.98
12 22 -26.5
13 23 35.31
14 25 -44.14
15 27 -33.51
16 28 31.02
17 30 65.11
18 32 42.12
19 33 -45.68
20 35 -40.35
21 37 86.78
【００５５】
［数値実施例２］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 142.116 2.1 1.72047 34.7 61.09
2 75.448 0.5 59.57
3 75.024 10 1.43387 95.1 59.61
4 -258.928 0.15 59.17
5 59.745 7.3 1.43387 95.1 55.63
6 350.491 (可変) 54.74
7 494.288 1.2 1.804 46.6 31.2
8 32.35 4 28.67
9 1145.599 1.25 1.497 81.5 28.46
10 28.377 4.77 1.80518 25.4 27.52
11 222.399 2.5 26.96
12 -49.976 1.25 1.801 35 26.82
13 -366.162 (可変) 26.74
14 155.236 4.9 1.6968 55.5 27.22
15 -28.249 1.4 1.83481 42.7 27.32
16 -65.951 (可変) 27.96
17(絞り) ∞ 1.4 27.69
18 127.375 3.57 1.6727 32.1 27.65
19 -76.515 0.2 27.5
20 31.655 3.8 1.6968 55.5 25.73
21 85.018 2.24 24.53
22 -111.684 1.6 1.80518 25.4 23.93
23 26.296 5.04 1.59282 68.6 22.34
24 -75.11 (可変) 21.89
25 467.939 1.37 1.84666 23.9 20.81
26 29.607 2.86 19.78
27 -61.646 1.08 1.6223 53.2 19.76
28 24.917 4.32 1.80809 22.8 20.14
29 -100.428 (可変) 20.12
30 160.401 2.5 1.76182 26.5 24.23
31 106.675 (可変) 24.63
32 -142.61 3.08 1.80518 25.4 30.72
33 -42.788 0.5 31.06
34 59.299 6.42 1.51742 52.4 31.06
35 -37.718 1.5 2.00069 25.5 30.86
36 -114.687 (可変) 31.16
37 -83.271 1.5 1.834 37.2 31.04
38 56.799 3.29 31.62
39 43.514 3.54 1.883 40.8 35.33
40 96.86 (可変) 35.24
像面 ∞
各種データ
ズーム比 2.68
広角 中間 望遠
焦点距離 72.14 130.58 193.38
Fナンバー 4 4 4
画角 16.69 9.41 6.38
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 213.85 213.85 213.85
BF 39.96 39.96 39.96
d6 3.97 32.75 43.98
d13 28.89 15.38 1.07
d16 15.74 0.48 3.56
d24 0.81 0.81 0.81
d29 16.61 16.61 16.61
d31 15.28 15.28 15.28
d36 1.44 1.44 1.44
d40 39.96 39.96 39.96
入射瞳位置 60.46 130.39 166.94
射出瞳位置 -77.06 -77.06 -77.06
前側主点位置 88.13 115.26 40.77
後側主点位置 -32.19 -90.63 -153.42
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 1 111.14 20.05 6.72 -7.28
2 7 -32.25 14.97 4.11 -6.42
3 14 82.21 6.3 2.65 -1.04
4 17 46.22 17.85 1.95 -10.45
5 25 -50.05 9.64 -1.46 -8.54
6 30 -426.64 2.5 4.32 2.88
7 32 54.59 11.5 1.78 -5.37
8 37 -78.82 8.33 -1.45 -7.48
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -226.22
2 3 135.3
3 5 164.75
4 7 -43.1
5 9 -58.57
6 10 39.96
7 12 -72.38
8 14 34.68
9 15 -60.21
10 18 71.56
11 20 70.32
12 22 -26.3
13 23 33.47
14 25 -37.38
15 27 -28.38
16 28 25.09
17 30 -426.64
18 32 74.89
19 34 45.58
20 35 -56.72
21 37 -40.29
22 39 86.78
【００５６】
［数値実施例３］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 101.942 2.1 1.72047 34.7 61.45
2 64.514 0.46 59.63
3 67.415 8.51 1.43387 95.1 59.63
4 7799.242 0.15 59.23
5 64.986 8.2 1.43875 94.9 56.89
6 -4511.65 (可変) 56.04
7 136.575 1.2 1.804 46.6 32.4
8 32.132 7.99 29.77
9 -67.699 1.25 1.497 81.5 28.65
10 38.466 4.77 1.80518 25.4 27.95
11 -331.876 2.89 27.5
12 -49.886 1.25 1.801 35 26.73
13 -302.862 (可変) 27.36
14 190.408 5.9 1.6968 55.5 28.03
15 -28.467 1.4 1.8348 42.7 28.12
16 -65.753 (可変) 28.86
17(絞り) ∞ 1.4 28.9
18 63.068 3.57 1.6727 32.1 28.93
19 -101.907 0.2 28.77
20 41.704 3.8 1.6968 55.5 27
21 85.528 2.6 25.53
22 -100.149 1.6 1.80518 25.4 24.6
23 26.371 5.04 1.59282 68.6 23.12
24 -77.054 (可変) 22.81
25 -1700.67 1.37 1.84666 23.9 22.02
26 36.486 2.96 21.21
27 -67.657 2.05 1.6223 53.2 21.21
28 30.006 4.32 1.80809 22.8 21.83
29 -124.655 (可変) 21.89
30 ∞ 3.6 26.64
31 -10636.7 3 1.6223 53.2 28.14
32 -355.643 (可変) 28.84
33 -232.907 4.14 1.72047 34.7 33.52
34 -46.764 0.5 33.93
35 54.282 7.21 1.59282 68.6 33.38
36 -43.153 1.5 1.883 40.8 32.98
37 -1721.54 (可変) 32.43
38 -110.459 1.5 1.834 37.2 32.03
39 45.45 3.29 32
40 43.514 3.54 1.883 40.8 34.85
41 96.86 (可変) 34.73
像面 ∞
各種データ
ズーム比 2.68
広角 中間 望遠
焦点距離 72.11 132.09 193.4
Fナンバー 4.0 4.0 4.0
画角 16.7 9.3 6.38
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 233.51 233.51 233.51
BF 49.05 49.77 50.05
d6 2.03 30.58 41.73
d13 26.8 14.1 1.28
d16 18.03 1.46 2.85
d24 0.58 0.58 0.58
d29 18.13 18.13 18.13
d32 12.99 12.99 12.99
d37 2.63 2.63 2.63
d41 49.05 49.77 50.05
入射瞳位置 59.91 132.19 171.75
射出瞳位置 -85.83 -85.83 -85.83
前側主点位置 93.46 135.61 89.89
後側主点位置 -23.05 -82.31 -143.34
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 1 110.72 19.43 5.62 -8
2 7 -31.26 19.35 5.46 -8.97
3 14 87.58 7.3 3.25 -1.04
4 17 53.26 18.21 0.57 -12.06
5 25 -52.53 10.71 -1.5 -9.29
6 30 591.2 6.6 5.51 0.06
7 33 56.2 13.35 1.4 -6.65
8 38 -72.05 8.33 -1.11 -7.13
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -249.76
2 3 156.68
3 5 146.09
4 7 -52.53
5 9 -49.16
6 10 43.06
7 12 -74.73
8 14 35.94
9 15 -61.18
10 18 58.42
11 20 112.79
12 22 -25.78
13 23 33.75
14 25 -42.17
15 27 -33.14
16 28 30.31
17 31 591.2
18 33 80.46
19 35 41.7
20 36 -50.15
21 38 -38.44
22 40 86.78
【００５７】
【表１】
【００５８】
次に、本発明のズームレンズを用いた一眼レフカメラシステム（撮像装置）の実施例を図１４を用いて説明する。図１４において、１０は一眼レフカメラ本体、１１は本発明によるズームレンズを搭載した交換レンズである。１２は交換レンズ１１を通して形成される被写体像を記録（受光）するフィルムや撮像素子などの記録手段である。１３は交換レンズ１１からの被写体像を観察するファインダー光学系、１４は交換レンズ１１からの被写体像を記録手段１２とファインダー光学系１３に切り替えて伝送するための回動するクイックリターンミラーである。
【００５９】
ファインダーで被写体像を観察する場合は、クイックリターンミラー１４を介してピント板１５に結像した被写体像をペンタプリズム１６で正立像としたのち、接眼光学系１７で拡大して観察する。撮影時にはクイックリターンミラー１４が矢印方向に回動して被写体像は記録手段１２に結像して記録される。１８はサブミラー、１９は焦点検出装置である。このように本発明のズームレンズを一眼レフカメラ交換レンズ等の撮像装置に適用することにより、高い光学性能を有した撮像装置が実現できる。尚、本発明はクイックリターンミラーのない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。
【符号の説明】
【００６０】
ＬＦ 前群 ＬＲ 後群 ＦＣ フレアカット絞り
Ｌ１ 第１レンズ群 Ｌ２ 第２レンズ群 Ｌ３ 第３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 Ｌ７ 第７レンズ群 Ｌ８ 第８レンズ群 ＳＰ 開口絞り
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スチルカメラ、テレビカメラ、ビデオカメラ、写真用カメラ、そしてデジタルカメラ等に好適なズームレンズに関する。特に、無限遠から最至近撮影距離に至る物体距離全般にわたり良好なる収差補正を行うことのできるフォーカシング方式を用いたズームレンズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ズームレンズのフォーカシング方式として、最も物体側に位置する第１レンズ群を光軸方向に移動させて行う所謂前玉フォーカス方式が知られている。この他、第２レンズ群以降のレンズ群を光軸方向に移動させてフォーカシングする所謂インナーフォーカス方式又はリアフォーカス方式が知られている。これらのフォーカス方式では、いずれもフォーカシングに際して１つのレンズ群を光軸方向に移動させている。１つのレンズ群を移動させてフォーカシングする方式は、フォーカシングの際、収差変動が生じやすく、物体距離全域にわたり良好な光学性能を得ることが困難である。
【０００３】
特にマクロレンズ系に要望されている程度に物体距離が至近距離になると、収差変動が大きくなり、高い光学性能を維持するのが困難になってくる。近年、無限遠からマクロレンズ系に要望されている程度の至近距離まで広い撮影距離範囲にわたり、良好なる光学性能を有するズームレンズが望まれている。従来よりフォーカシング方式として、フォーカシングの際の収差変動を改善するため、フォーカシングに際して複数のレンズ群を光軸方向に移動させるフローティング方式を利用したズームレンズが知られている（特許文献１〜３）。
【０００４】
フローティング方式を用いると、至近距離にフォーカシングする際、フォーカシングレンズ群のフォーカスストローク（移動量）を短くすることができ、レンズ系全体の小型化が図れる他、収差変動の低減を図ることが容易となる。特にマクロ撮影と同様の至近距離まで収差変動を少なくしつつ、フォーカシングが容易となる。
【０００５】
特許文献１では、物体側より正の屈折力の前群、ズーミングに際して移動する変倍群、固定のリレーレンズ群からなるズームレンズにおいて、リレーレンズ群中の２つのレンズ群をフォーカシングに際して移動させている。特許文献２では、物体側より負の屈折力の前群、ズーミングに際して移動する変倍群、固定のリレーレンズ群からなるズームレンズにおいて、リレーレンズ群の２つのレンズ群をフォーカシングに際して移動させている。
【０００６】
特許文献２のズームレンズでは、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、そして最終レンズ群に負の屈折力のレンズ群を有している。そして第１レンズ群および最終レンズ群をフォーカシングに際して移動させている。また、特許文献３のズームレンズでは、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、正の屈折力の第３レンズ群、負の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群を有している。そして第１レンズ群、第２レンズ群をフォーカシングに際して移動させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６１-２３６５１６号公報
【特許文献２】特開平０８−０１５６０８号公報
【特許文献３】特開平１１−２５８５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ズームレンズにおいて、全ズーム範囲および物体距離全般（全フォーカス範囲）にわたり高い光学性能を得るためには、ズームレンズを構成する各レンズ群のパワーやレンズ構成等を適切に設定する必要がある。例えばズーム方式やフォーカシング方式を適切に設定することが重要になってくる。
【０００９】
一般に、撮影可能な物体距離を短くし、撮影倍率を大きくしようとすると、フォーカシングに際して収差変動が増大し、光学性能が大きく低下してくる。前述したフローティング方式は、フォーカシングに際しての収差変動を少なくするために有効な方式である。しかしながら、ズームレンズを構成するレンズ群のうち、単に複数のレンズ群を移動させることにより、フォーカシングを行っても収差変動を少なくし、高い光学性能を維持するのは困難である。
【００１０】
例えばズーミングに際して移動させるレンズ群構成、そしてフォーカシングに際して移動させる複数のレンズ群の屈折力や、移動量等を適切に設定することが重要になってくる。これらの構成が不適切であると、所定のズーム比を確保しつつ、物体距離全般にわたり高い光学性能を得るのが困難になってくる。
【００１１】
本発明は、フォーカシング時の収差変動が小さく、物体距離全般にわたり高い光学性能を有するズームレンズ及びそれを有する撮像装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のズームレンズは、
物体側から像側へ順に、ズーミングに際して移動する複数のレンズ群を含む前群と、開口絞りと、フォーカシングに際して移動する複数のレンズ群を含む後群を有するズームレンズであって、
前記後群は、無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して、像側へ移動する負の屈折力の第Ｎレンズ群と、物体側へ移動する正の屈折力の第Ｐレンズ群を有し、
広角端において無限遠にフォーカスしているときの前記後群の焦点距離をｆＲ、前記第Ｎレンズ群と前記第Ｐレンズ群の焦点距離を各々ｆＲＮ、ｆＲＰとするとき、
０．３＜｜ｆＲＮ／ｆＲ｜＜０．８
０．３＜｜ｆＲＰ／ｆＲ｜＜０．８
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】
【００１３】
本発明によれば、フォーカシング時の収差変動が小さく、物体距離全般にわたり高い光学性能を有するズームレンズが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の数値実施例１の物体距離無限遠での広角端、中間のズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図
【図２】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の数値実施例１の物体距離至近での広角端、中間のズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図
【図３】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の数値実施例１の物体距離無限遠での広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図
【図４】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の数値実施例１の物体距離至近での広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図
【図５】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の数値実施例２の物体距離無限遠での広角端、中間のズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図
【図６】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の数値実施例２の物体距離至近での広角端、中間のズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図
【図７】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の数値実施例２の物体距離無限遠での広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図
【図８】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の数値実施例２の物体距離至近での広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図
【図９】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の数値実施例３の物体距離無限遠での広角端、中間のズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図
【図１０】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の数値実施例３の物体距離至近での広角端、中間のズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図
【図１１】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の数値実施例３の物体距離無限遠での広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図
【図１２】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の数値実施例３の物体距離至近での広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図
【図１３】本発明のズームレンズの基本原理を示す近軸概念図
【図１４】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】
【００１５】
以下、図面を用いて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例について説明する。本発明のズームレンズは、物体側から像側へ順に、ズーミングに際して移動する複数のレンズ群を含む前群と、開口絞りと、フォーカシングに際して移動する複数のレンズ群を含む後群を有する。
【００１６】
後群は無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して像側へ移動する負の屈折力の第Ｎレンズ群と物体側へ移動する正の屈折力の第Ｐレンズ群を有する。なお、最至近距離とは、各焦点距離における最短の撮影距離であり、各焦点距離における合焦範囲のうち撮影距離が短い側の端に相当する。また、撮影距離とはカメラ本体に設けた距離基準マーク（例えば像面）から被写体までの距離である。
【００１７】
また、本発明におけるレンズ群とは、ズーミングまたはフォーカシングに際して一体で移動する複数のレンズまたは単レンズをいう。 一般に迅速なＡＦ（オートフォーカス）を行うためには、絞りよりも後方に配置されている小型かつ軽量のレンズ群でフォーカシングを行うことが望ましい。また、フォーカシングによる収差の変動を抑制するためには、複数のレンズ群を独立に移動させるフローティング方式を用いることが望ましい。更に、レンズ全系を小型化するためには、最至近距離にフォーカシングするときの各フォーカスレンズ群の移動量が少ないことが好ましい。
【００１８】
本発明のズームレンズでは、無限遠から最至近距離へのフォーカシングの際、開口絞りよりも像側に位置する負の屈折力の第Ｎレンズ群を像側へ、その像側に配置される正の屈折力の第Ｐレンズ群を物体側へ繰り出している。これにより、最大撮影倍率を上げることと、フォーカシングによる収差変動の低減を図っている。
【００１９】
フォーカスレンズ群の並び順は、物体側から像側へ順に、負の屈折力の第Ｎレンズ群、正の屈折力の第Ｐレンズ群の順である。この屈折力の並び順が正、負の順だと、必要な長さのバックフォーカスの確保すること、及びフォーカシングに際しての収差変動の補正が困難となる。
【００２０】
次に本発明のズームレンズにおいて、高い撮影倍率を得るための基本的な光学原理を説明する。物体側から像側へ順に、ズーミングの際に可動のレンズ群を含むズーム部、結像を担う結像部、というレンズ構成で、ズーム部から出射し、結像部に入射する光束が平行光の場合、そのズーム部はアフォーカル系と呼ばれる。このとき全系の焦点距離fと結像部の焦点距離f0には以下の関係式が成り立つ。
【００２１】
f=γ×f0
式中のγは角倍率と呼ばれ、物体側から入射する光束と結像部に入射する光束の光軸からの高さの比で定義される。角倍率γを変化させることで全系の焦点距離が変化し、ズームレンズが構成される。図１３はこの光学系の特徴の説明図である。アフォーカル系の結合により、像側主点位置は図中のH’0からH’に変化し、焦点距離が変化するが、像側焦点位置F’は変化しない。このような光学系において、結像部でフォーカシングを行うと、光学系の撮影倍率βzと、結像部の撮影倍率βRには、以下の関係が成り立つ。
【００２２】
βZ=βR/γ
この関係は、以下によって導かれる。ニュートンの公式（典拠：松居吉哉 レンズ設計法 共立出版）
x・x’=f2
より、光学系の撮影倍率は、像側焦点から像面までの距離x’と、光学系の焦点距離fによって、
βZ＝-x’/f＝-x’/γ・f0=βR/γ
の関係が成り立つ。
【００２３】
アフォーカル系の接続によって、距離x’が変化せずに焦点距離fが角倍率γによって変化するので、光学系の撮影倍率は、結像系の横倍率βRと角倍率γによって決まる。この原理を用いて、全ズーム域の撮影倍率を決めることができる。例えば本発明の後述する数値実施例１では、結像部となる、レンズ群Rの焦点距離が113mm、望遠端での角倍率γ＝1.7となっている。結像部の最至近距離での横倍率が0.85なので、望遠端での撮影倍率は0.85/1.7＝0.5倍となる。
【００２４】
本発明のズームレンズにおいて、最大撮影倍率は望遠端における最短の撮影距離（最至近距離）の倍率になる。レンズ群Ｒを一つのマクロレンズ光学系と考えると、上述の原理から、本発明はマクロレンズの物点が、物体側に位置するズーム光学系によって変化する光学系と考えることができる。この場合、望遠端の物点が全ズーム域で最も長くなり、この距離がバックフォーカスを変えずに焦点距離を変えることができる、ズームレンズとしての最短の撮影距離となる。
【００２５】
また、本発明では、広角域での撮影倍率を、ズームレンズとしての最大撮影倍率よりも上げることができる。本発明の後述する数値実施例１において、広角端の角倍率は0.63なので、広角端で、望遠端での最至近距離と同じ量フォーカスレンズ群が繰り出した状態での撮影倍率は0.85/0.63＝1.3倍となる。角倍率γの設定によって、レンズ群Rの横倍率よりもズーム全系としての撮影倍率を上げ、更なる近距離の撮影が容易となる。
【００２６】
本発明では、フォーカスレンズ群の移動量によって、最至近距離を任意に設定することができる。その際は、最大撮影倍率が小さくても、フローティングによって、フォーカス全域に渡って良好な性能が保たれたズームレンズが得られる。
【００２７】
図１(A)、(B)、(C)は本発明の数値実施例１の無限遠にフォーカスしているときの広角端（短焦点距離端）、中間のズーム位置、望遠端（長焦点距離端）のレンズ断面図である。図２(A)、(B)、(C)は本発明の数値実施例１の最至近距離にフォーカスしているときの広角端、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３(A)、(B)、(C)は本発明の数値実施例１の無限遠にフォーカスしているときの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。図４(A)、(B)、(C)は本発明の数値実施例１の最至近距離にフォーカスしているときの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。
【００２８】
図５(A)、(B)、(C)は本発明の数値実施例２の無限遠にフォーカスしているときの広角端、中間のズーム位置、望遠端のレンズ断面図である。図６(A)、(B)、(C)は本発明の数値実施例２の最至近距離にフォーカスしているときの広角端、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７(A)、(B)、(C)は本発明の数値実施例２の無限遠にフォーカスしているときの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。図８(A)、(B)、(C)は本発明の数値実施例２の最至近距離にフォーカスしているときの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。
【００２９】
図９(A)、(B)、(C)は本発明の数値実施例３の無限遠にフォーカスしているときの広角端、中間のズーム位置、望遠端のレンズ断面図である。図１０(A)、(B)、(C)は本発明の数値実施例３の最至近距離にフォーカスしているときの広角端、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１１(A)、(B)、(C)は本発明の数値実施例３の無限遠にフォーカスしているときの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。図１２(A)、(B)、(C)は本発明の数値実施例３の最至近距離にフォーカスしているときの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。
【００３０】
図１３は本発明のズームレンズの説明図である。図１４は本発明の撮像装置の要部概略図である。レンズ断面図において左方が物体側（被写体側）で、右方が像側である。各レンズ断面図において、ｉを物体側から数えたときの順番としたときＬｉは第ｉレンズ群である。ＬＦはズーミングに際して移動する複数のレンズ群を有する前群でズーム部を有している。ＳＰは開口絞りである。ＬＲは複数のレンズ群を有する後群である。ＦＣはフレアーカット絞りである。
【００３１】
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）の撮像面が、銀塩フィルム用カメラのときはフィルム面に相当する。ズームに関する矢印は広角端から望遠端のズーム位置へのズーミングにおける各レンズ群（ズーム部）の移動軌跡を示している。フォーカスに関する点線で示す矢印は、無限遠から最至近距離へのフォーカシングに関する各レンズ群の移動軌跡を示している。
【００３２】
球面収差図において、実線はｄ線である。非点収差図は点線はメリディオナル像面、実線はサジタル像面である。歪曲はｄ線について示している。FnoはFナンバー、ωは半画角（度）である。尚、以下の各実施例において広角端と望遠端と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。
【００３３】
本発明の各実施例のズームレンズでは、広角端において無限遠にフォーカスしているときの後群の焦点距離をｆＲ、第Ｎレンズ群と第Ｐレンズ群の焦点距離を各々ｆＲＮ、ｆＲＰとする。このとき、
０．３＜｜ｆＲＮ／ｆＲ｜＜０．８ ・・・（１）
０．３＜｜ｆＲＰ／ｆＲ｜＜０．８ ・・・（２）
なる条件式を満足している。
【００３４】
条件式（１）、（２）は、フォーカスレンズ群の屈折力に関し、最大撮影倍率とフォーカシングに際しての光学性能に関する。条件式（１）、（２）の上限値を超える程フォーカスレンズ群の屈折力が小さいと、例えば０．５倍程度の最大撮影倍率を確保するためにはレンズ群の繰り出し量を大きくとる必要があり、全系が大型化してくる。条件式（１）、（２）の下限を超えるほどフォーカスレンズ群の屈折力が強いと、フォーカシングによる収差の変動を補正することが困難になる。
【００３５】
各実施例において更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。望遠端において、無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際しての第Ｎレンズ群と第Ｐレンズ群の移動量を各々ｄｆＮ、ｄｆＰ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。
【００３６】
０．１＜｜ｄｆＮ／ｆＲ｜＜０．３ ・・・（３）
０．１＜｜ｄｆＰ／ｆＲ｜＜０．３ ・・・（４）
０．８＜｜ｄｆＮ／ｄｆＰ｜＜１．５ ・・・（５）
ここで移動量の符号は像側へ移動したときを正、物体側に移動したときを負としている。
【００３７】
条件式（３）、（４）は、フォーカシングの際に移動する第Ｎレンズ群と第Ｐレンズ群の移動量に関する。条件式（３）、（４）の上限を超えて、フォーカシングに際しての移動量が増大すると、全系が大型化してくる。条件式（３）、（４）の下限を超えて、フォーカスレンズ群の移動量が少なくなると、第Ｎレンズ群Ｎと第Ｐレンズ群Ｐの屈折力を強めないと、無限遠から最至近距離までのフォーカシングができなくなる。また第Ｎレンズ群と第Ｐレンズ群の屈折力を強めるとフォーカシングによる諸収差の変動が増大し、これを補正することが困難となる。
【００３８】
条件式（５）は、フォーカシングの際に移動する第Ｎレンズ群と第Ｐレンズ群の移動量の比に関する。負の屈折力の第Ｎレンズ群を像側に移動させると、球面収差がオーバー方向、像面がアンダー方向に移動する。正の屈折力の第Ｐレンズ群を物体側に移動させると、球面収差がアンダー方向、像面がオーバー方向に移動する。条件式（５）を満たすように２つのフォーカスレンズ群を移動させることで、それらの収差変化を相殺し、至近距離での良好な光学性能を得るのが容易となる。
【００３９】
条件式（５）の上限、下限を超えると、移動量の大きい方のフォーカスレンズ群が持つ、フォーカシングに際しての収差変動が増大し、至近距離での光学性能が低下してくる。また、各実施例において、前群ＬＦ、あるいは後群ＬＲ中の一部のレンズを防振レンズ群として光軸に対して垂直方向の成分を持つ方向に移動させることにより、振動時の像のブレを補正するようにしても良い。各実施例において最短の撮影距離（最至近距離）は３００ｍｍであり、最大撮影倍率は望遠端において０．５倍である。
【００４０】
以上のように、各実施例によれば、最大撮影倍率０．５程度を有し、全ズーム範囲及び全フォーカス範囲において良好な光学性能を持つズームレンズが得られる。次に各実施例のズームレンズのレンズ構成の特徴について説明する。実施例１のズームレンズにおいて前群ＬＦは、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群より構成されている。第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３はズーム部を構成している。
【００４１】
後群ＬＲは正の屈折力の第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、負の屈折力の第７レンズ群Ｌ７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て第２レンズ群Ｌ２は像側へ移動し、第３レンズ群Ｌ３は像側へ凸状の軌跡を描いて移動する。無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して第５レンズ群（第Ｎレンズ群）Ｌ５は像側へ、第６レンズ群（第Ｐレンズ群）Ｌ６は物体側へ移動する。
【００４２】
広角端から望遠端へのズーミングに際して、第２レンズ群Ｌ２が主たる変倍を行い、変倍によって移動する像面を、第３レンズ群Ｌ３の移動によって補正している。２つのレンズ群が移動することで、必要な変倍を得るとともに、諸収差のズーミングによる変動を抑えている。
【００４３】
本実施例は、フォーカスの際に２つのレンズ群が移動しているが、更なるフォーカス時の収差変動を低減するために、２つ以上のレンズ群を移動させてもよい。実施例１において更に好ましくは条件式（１）乃至（５）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【００４４】
０．４０＜｜ｆＲＮ／ｆＲ｜＜０．６０ ・・・（１ａ）
０．４０＜｜ｆＲＰ／ｆＲ｜＜０．６０ ・・・（２ａ）
０．１２＜｜ｄｆＮ／ｆＲ｜＜０．２０ ・・・（３ａ）
０．１＜｜ｄｆＰ／ｆＲ｜＜０．２ ・・・（４ａ）
０．９０＜｜ｄｆＮ／ｄｆＰ｜＜１．４０ ・・・（５ａ）
実施例２のズームレンズにおいて前群ＬＦは物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３より構成されている。第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３はズーム部を構成している。
【００４５】
後群ＬＲは正の屈折力の第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、正の屈折力の第７レンズ群Ｌ７、負の屈折力の第８レンズ群Ｌ８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て、第２レンズ群Ｌ２は像側へ移動し、第３レンズ群Ｌ３は像側へ凸状の軌跡を描いて移動する。無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して第５レンズ群（第Ｎレンズ群）Ｌ５は像側へ、第７レンズ群（第Ｐレンズ群）Ｌ７は物体側へ移動する。
【００４６】
広角端から望遠端へのズーミングに際して、第２レンズ群Ｌ２が主たる変倍を行い、変倍によって移動する像面を、第３レンズ群Ｌ３の移動によって補正している。２つのレンズ群が移動することで、必要な変倍を得るとともに、諸収差のズーミングによる変動を抑えている。
【００４７】
本実施例は、フォーカスの際に２つのレンズ群が移動しているが、更なるフォーカス時の収差変動の低減のために、２つ以上のレンズ群を移動させてもよい。実施例２において更に好ましくは条件式（１）乃至（５）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【００４８】
０．４＜｜ｆＲＮ／ｆＲ｜＜０．６ ・・・（１ｂ）
０．４＜｜ｆＲＰ／ｆＲ｜＜０．６ ・・・（２ｂ）
０．１＜｜ｄｆＮ／ｆＲ｜＜０．２ ・・・（３ｂ）
０．１＜｜ｄｆＰ／ｆＲ｜＜０．２ ・・・（４ｂ）
１．０＜｜ｄｆＮ／ｄｆＰ｜＜１．４ ・・・（５ｂ）
実施例３のズームレンズにおいて前群ＬＦは物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３より構成されている。
【００４９】
後群ＬＲは正の屈折力の第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、正の屈折力の第７レンズ群Ｌ７、負の屈折力の第８レンズ群Ｌ８より構成されている。第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３乃至第８レンズ群Ｌ８はズーム部を構成している。
【００５０】
広角端から望遠端へのズーミングに際して第２レンズ群Ｌ２は像側へ移動し、第３レンズ群Ｌ３は像側へ凸状の軌跡を描いて移動する。第４レンズ群Ｌ４乃至第８レンズ群Ｌ８は一体的に物体側へ移動する。無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して第５レンズ群Ｌ５（第Ｎレンズ群）Ｌ５は像側へ、第７レンズ群（第Ｐレンズ群）Ｌ７は物体側へ移動する。
【００５１】
広角端から望遠端へのズーミングに際して、第２レンズ群Ｌ２が主たる変倍を行い、変倍によって移動する像面を、第３レンズ群Ｌ３の移動によって補正している。ズーミングに際して２つ以上のレンズ群が移動することで、必要な変倍を得るとともに、諸収差のズームによる変動を抑えている。
【００５２】
本実施例は、フォーカスの際に２つのレンズ群が移動しているが、更なるフォーカス時の収差変動の低減のために、２つ以上のレンズ群を移動させてもよい。実施例３において、更に好ましくは条件式（１）乃至（５）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【００５３】
０．４＜｜ｆＲＮ／ｆＲ｜＜０．６ ・・・（１ｃ）
０．４＜｜ｆＲＰ／ｆＲ｜＜０．６ ・・・（２ｃ）
０．１＜｜ｄｆＮ／ｆＲ｜＜０．２ ・・・（３ｃ）
０．１＜｜ｄｆＰ／ｆＲ｜＜０．２ ・・・（４ｃ）
１．０＜｜ｄｆＮ／ｄｆＰ｜＜１．５ ・・・（５ｃ）
次に本発明の実施例１〜３に対応する数値実施例１〜３を示す。数値実施例においてｉは物体側からの面の順番を示す。ｒｉは第ｉ番目の面の曲率半径、ｄｉは第ｉ番目と第ｉ＋１番目の面の間隔である。ｎｄｉとνｄｉは各々レンズの材料の屈折率とアッベ数のｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する値である。ＢＦはバックフォーカスである。又表１に前述の条件式と数値実施例との関係を示す。
【００５４】
［数値実施例１］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 100.925 2.1 1.69895 30.1 61.79
2 65.156 0.31 60
3 66.709 8.35 1.43387 95.1 60.01
4 1206.703 0.15 59.58
5 71.044 7.34 1.497 81.5 57.44
6 1793.281 (可変) 56.64
7 157.425 1.2 1.804 46.6 32.52
8 31.727 6.84 29.82
9 -134.64 1.25 1.497 81.5 28.97
10 33.05 4.77 1.80518 25.4 28.1
11 493.419 3.61 27.57
12 -47.186 1.25 1.801 35 26.84
13 -172.301 (可変) 27.24
14 190.401 4.9 1.6968 55.5 27.89
15 -29.377 1.4 1.83481 42.7 28
16 -68.103 (可変) 28.67
17(絞り) ∞ 1.4 28.69
18 62.76 3.57 1.6727 32.1 28.69
19 -98.523 0.2 28.53
20 42.855 3.8 1.6968 55.5 26.73
21 80.685 2.44 25.18
22 -91.944 1.6 1.80518 25.4 24.7
23 28.001 5.04 1.59282 68.6 23.32
24 -77.381 (可変) 22.99
25 1629.791 1.37 1.84666 23.9 22.17
26 36.519 3.14 21.36
27 -64.404 2.05 1.6223 53.2 21.36
28 31.211 4.32 1.80809 22.8 21.99
29 -119.497 (可変) 22.05
30 357.537 5.04 1.72 50.2 35.22
31 -53.635 0.5 35.53
32 62.636 7.26 1.6223 53.2 34.52
33 -43.07 1.5 1.883 40.8 34.09
34 645.292 (可変) 33.32
35 -131.214 1.5 1.834 37.2 32.96
36 45.5 3.29 32.9
37 43.514 3.54 1.883 40.8 35.8
38 96.86 (可変) 35.67
像面 ∞
各種データ
ズーム比 2.68
広角 中間 望遠
焦点距離 72.11 131.37 193.4
Fナンバー 4 4 4
画角 16.7 9.35 6.38
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 234.52 234.52 234.52
BF 50.12 50.12 50.12
d6 2.37 31.13 42.35
d13 28.82 15.21 0.95
d16 16.3 1.16 4.19
d24 0.71 0.71 0.71
d29 38.39 38.39 38.39
d34 2.78 2.78 2.78
d38 50.12 50.12 50.12
入射瞳位置 59.23 131.61 171.53
射出瞳位置 -97.31 -97.31 -97.31
前側主点位置 96.07 145.92 111.23
後側主点位置 -21.99 -81.25 -143.27
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 1 111.53 18.25 4.86 -7.69
2 7 -32.51 18.92 5.2 -8.85
3 14 89.69 6.3 2.81 -0.88
4 17 55.87 18.05 0.36 -12.1
5 25 -54.26 10.89 -1.54 -9.53
6 30 53.49 14.29 0.86 -7.59
7 35 -78.84 8.33 -1.22 -7.24
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -269.54
2 3 162.39
3 5 148.63
4 7 -49.63
5 9 -53.26
6 10 43.79
7 12 -81.49
8 14 36.86
9 15 -62.92
10 18 57.5
11 20 125.98
12 22 -26.5
13 23 35.31
14 25 -44.14
15 27 -33.51
16 28 31.02
17 30 65.11
18 32 42.12
19 33 -45.68
20 35 -40.35
21 37 86.78
【００５５】
［数値実施例２］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 142.116 2.1 1.72047 34.7 61.09
2 75.448 0.5 59.57
3 75.024 10 1.43387 95.1 59.61
4 -258.928 0.15 59.17
5 59.745 7.3 1.43387 95.1 55.63
6 350.491 (可変) 54.74
7 494.288 1.2 1.804 46.6 31.2
8 32.35 4 28.67
9 1145.599 1.25 1.497 81.5 28.46
10 28.377 4.77 1.80518 25.4 27.52
11 222.399 2.5 26.96
12 -49.976 1.25 1.801 35 26.82
13 -366.162 (可変) 26.74
14 155.236 4.9 1.6968 55.5 27.22
15 -28.249 1.4 1.83481 42.7 27.32
16 -65.951 (可変) 27.96
17(絞り) ∞ 1.4 27.69
18 127.375 3.57 1.6727 32.1 27.65
19 -76.515 0.2 27.5
20 31.655 3.8 1.6968 55.5 25.73
21 85.018 2.24 24.53
22 -111.684 1.6 1.80518 25.4 23.93
23 26.296 5.04 1.59282 68.6 22.34
24 -75.11 (可変) 21.89
25 467.939 1.37 1.84666 23.9 20.81
26 29.607 2.86 19.78
27 -61.646 1.08 1.6223 53.2 19.76
28 24.917 4.32 1.80809 22.8 20.14
29 -100.428 (可変) 20.12
30 160.401 2.5 1.76182 26.5 24.23
31 106.675 (可変) 24.63
32 -142.61 3.08 1.80518 25.4 30.72
33 -42.788 0.5 31.06
34 59.299 6.42 1.51742 52.4 31.06
35 -37.718 1.5 2.00069 25.5 30.86
36 -114.687 (可変) 31.16
37 -83.271 1.5 1.834 37.2 31.04
38 56.799 3.29 31.62
39 43.514 3.54 1.883 40.8 35.33
40 96.86 (可変) 35.24
像面 ∞
各種データ
ズーム比 2.68
広角 中間 望遠
焦点距離 72.14 130.58 193.38
Fナンバー 4 4 4
画角 16.69 9.41 6.38
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 213.85 213.85 213.85
BF 39.96 39.96 39.96
d6 3.97 32.75 43.98
d13 28.89 15.38 1.07
d16 15.74 0.48 3.56
d24 0.81 0.81 0.81
d29 16.61 16.61 16.61
d31 15.28 15.28 15.28
d36 1.44 1.44 1.44
d40 39.96 39.96 39.96
入射瞳位置 60.46 130.39 166.94
射出瞳位置 -77.06 -77.06 -77.06
前側主点位置 88.13 115.26 40.77
後側主点位置 -32.19 -90.63 -153.42
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 1 111.14 20.05 6.72 -7.28
2 7 -32.25 14.97 4.11 -6.42
3 14 82.21 6.3 2.65 -1.04
4 17 46.22 17.85 1.95 -10.45
5 25 -50.05 9.64 -1.46 -8.54
6 30 -426.64 2.5 4.32 2.88
7 32 54.59 11.5 1.78 -5.37
8 37 -78.82 8.33 -1.45 -7.48
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -226.22
2 3 135.3
3 5 164.75
4 7 -43.1
5 9 -58.57
6 10 39.96
7 12 -72.38
8 14 34.68
9 15 -60.21
10 18 71.56
11 20 70.32
12 22 -26.3
13 23 33.47
14 25 -37.38
15 27 -28.38
16 28 25.09
17 30 -426.64
18 32 74.89
19 34 45.58
20 35 -56.72
21 37 -40.29
22 39 86.78
【００５６】
［数値実施例３］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 101.942 2.1 1.72047 34.7 61.45
2 64.514 0.46 59.63
3 67.415 8.51 1.43387 95.1 59.63
4 7799.242 0.15 59.23
5 64.986 8.2 1.43875 94.9 56.89
6 -4511.65 (可変) 56.04
7 136.575 1.2 1.804 46.6 32.4
8 32.132 7.99 29.77
9 -67.699 1.25 1.497 81.5 28.65
10 38.466 4.77 1.80518 25.4 27.95
11 -331.876 2.89 27.5
12 -49.886 1.25 1.801 35 26.73
13 -302.862 (可変) 27.36
14 190.408 5.9 1.6968 55.5 28.03
15 -28.467 1.4 1.8348 42.7 28.12
16 -65.753 (可変) 28.86
17(絞り) ∞ 1.4 28.9
18 63.068 3.57 1.6727 32.1 28.93
19 -101.907 0.2 28.77
20 41.704 3.8 1.6968 55.5 27
21 85.528 2.6 25.53
22 -100.149 1.6 1.80518 25.4 24.6
23 26.371 5.04 1.59282 68.6 23.12
24 -77.054 (可変) 22.81
25 -1700.67 1.37 1.84666 23.9 22.02
26 36.486 2.96 21.21
27 -67.657 2.05 1.6223 53.2 21.21
28 30.006 4.32 1.80809 22.8 21.83
29 -124.655 (可変) 21.89
30 ∞ 3.6 26.64
31 -10636.7 3 1.6223 53.2 28.14
32 -355.643 (可変) 28.84
33 -232.907 4.14 1.72047 34.7 33.52
34 -46.764 0.5 33.93
35 54.282 7.21 1.59282 68.6 33.38
36 -43.153 1.5 1.883 40.8 32.98
37 -1721.54 (可変) 32.43
38 -110.459 1.5 1.834 37.2 32.03
39 45.45 3.29 32
40 43.514 3.54 1.883 40.8 34.85
41 96.86 (可変) 34.73
像面 ∞
各種データ
ズーム比 2.68
広角 中間 望遠
焦点距離 72.11 132.09 193.4
Fナンバー 4.0 4.0 4.0
画角 16.7 9.3 6.38
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 233.51 233.51 233.51
BF 49.05 49.77 50.05
d6 2.03 30.58 41.73
d13 26.8 14.1 1.28
d16 18.03 1.46 2.85
d24 0.58 0.58 0.58
d29 18.13 18.13 18.13
d32 12.99 12.99 12.99
d37 2.63 2.63 2.63
d41 49.05 49.77 50.05
入射瞳位置 59.91 132.19 171.75
射出瞳位置 -85.83 -85.83 -85.83
前側主点位置 93.46 135.61 89.89
後側主点位置 -23.05 -82.31 -143.34
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 1 110.72 19.43 5.62 -8
2 7 -31.26 19.35 5.46 -8.97
3 14 87.58 7.3 3.25 -1.04
4 17 53.26 18.21 0.57 -12.06
5 25 -52.53 10.71 -1.5 -9.29
6 30 591.2 6.6 5.51 0.06
7 33 56.2 13.35 1.4 -6.65
8 38 -72.05 8.33 -1.11 -7.13
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -249.76
2 3 156.68
3 5 146.09
4 7 -52.53
5 9 -49.16
6 10 43.06
7 12 -74.73
8 14 35.94
9 15 -61.18
10 18 58.42
11 20 112.79
12 22 -25.78
13 23 33.75
14 25 -42.17
15 27 -33.14
16 28 30.31
17 31 591.2
18 33 80.46
19 35 41.7
20 36 -50.15
21 38 -38.44
22 40 86.78
【００５７】
【表１】
【００５８】
次に、本発明のズームレンズを用いた一眼レフカメラシステム（撮像装置）の実施例を図１４を用いて説明する。図１４において、１０は一眼レフカメラ本体、１１は本発明によるズームレンズを搭載した交換レンズである。１２は交換レンズ１１を通して形成される被写体像を記録（受光）するフィルムや撮像素子などの記録手段である。１３は交換レンズ１１からの被写体像を観察するファインダー光学系、１４は交換レンズ１１からの被写体像を記録手段１２とファインダー光学系１３に切り替えて伝送するための回動するクイックリターンミラーである。
【００５９】
ファインダーで被写体像を観察する場合は、クイックリターンミラー１４を介してピント板１５に結像した被写体像をペンタプリズム１６で正立像としたのち、接眼光学系１７で拡大して観察する。撮影時にはクイックリターンミラー１４が矢印方向に回動して被写体像は記録手段１２に結像して記録される。１８はサブミラー、１９は焦点検出装置である。このように本発明のズームレンズを一眼レフカメラ交換レンズ等の撮像装置に適用することにより、高い光学性能を有した撮像装置が実現できる。尚、本発明はクイックリターンミラーのない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。
【符号の説明】
【００６０】
ＬＦ 前群 ＬＲ 後群 ＦＣ フレアカット絞り
Ｌ１ 第１レンズ群 Ｌ２ 第２レンズ群 Ｌ３ 第３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 Ｌ７ 第７レンズ群 Ｌ８ 第８レンズ群 ＳＰ 開口絞り
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から像側へ順に、ズーミングに際して移動する複数のレンズ群を含む前群と、開口絞りと、フォーカシングに際して移動する複数のレンズ群を含む後群を有するズームレンズであって、
前記後群は、無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して、像側へ移動する負の屈折力の第Ｎレンズ群と、物体側へ移動する正の屈折力の第Ｐレンズ群を有し、
広角端において無限遠にフォーカスしているときの前記後群の焦点距離をｆＲ、前記第Ｎレンズ群と前記第Ｐレンズ群の焦点距離を各々ｆＲＮ、ｆＲＰとするとき、
０．３＜｜ｆＲＮ／ｆＲ｜＜０．８
０．３＜｜ｆＲＰ／ｆＲ｜＜０．８
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】
望遠端において無限遠から最至近距離へフォーカシングするときの前記第Ｎレンズ群と前記第Ｐレンズ群の移動量を各々ｄｆＮ、ｄｆＰとするとき、
０．１＜｜ｄｆＮ／ｆＲ｜＜０．３
０．１＜｜ｄｆＰ／ｆＲ｜＜０．３
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】
望遠端において無限遠から最至近距離へフォーカシングするときの前記第Ｎレンズ群と前記第Ｐレンズ群の移動量を各々ｄｆＮ、ｄｆＰとするとき、
０．８＜｜ｄｆＮ／ｄｆＰ｜＜１．５
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】
前記第Ｐレンズ群は、前記第Ｎレンズ群の像側に配置されてい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】
前記前群は、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、正の屈折力の第３レンズ群より構成され、前記後群は正の屈折力の第４レンズ群、負の屈折力の第５レンズ群、正の屈折力の第６レンズ群、負の屈折力の第７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レンズ群は像側へ凸状の軌跡を描いて移動し、無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して、前記第５レンズ群は像側へ移動し、前記第６レンズ群は物体側へ移動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。
【請求項６】
前記前群は、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、正の屈折力の第３レンズ群より構成され、前記後群は正の屈折力の第４レンズ群、負の屈折力の第５レンズ群、正の屈折力の第６レンズ群、正の屈折力の第７レンズ群、負の屈折力の第８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レンズ群は像側へ凸状の軌跡を描いて移動し、無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して、前記第５レンズ群は像側へ移動し、前記第７レンズ群は物体側へ移動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。
【請求項７】
前記前群は、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、正の屈折力の第３レンズ群より構成され、前記後群は正の屈折力の第４レンズ群、負の屈折力の第５レンズ群、正の屈折力の第６レンズ群、正の屈折力の第７レンズ群、負の屈折力の第８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レンズ群は像側へ凸状の軌跡を描いて移動し、前記第４レンズ群乃至前記第８レンズ群は一体的に物体側へ移動し、
無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して、前記第５レンズ群は像側へ移動し、前記第７レンズ群は物体側へ移動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。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項のズームレンズと、該ズームレンズによって形成される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。
【請求項１】
物体側から像側へ順に、ズーミングに際して移動する複数のレンズ群を含む前群と、開口絞りと、フォーカシングに際して移動する複数のレンズ群を含む後群を有するズームレンズであって、
前記後群は、無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して、像側へ移動する負の屈折力の第Ｎレンズ群と、物体側へ移動する正の屈折力の第Ｐレンズ群を有し、
広角端において無限遠にフォーカスしているときの前記後群の焦点距離をｆＲ、前記第Ｎレンズ群と前記第Ｐレンズ群の焦点距離を各々ｆＲＮ、ｆＲＰとするとき、
０．３＜｜ｆＲＮ／ｆＲ｜＜０．８
０．３＜｜ｆＲＰ／ｆＲ｜＜０．８
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】
望遠端において無限遠から最至近距離へフォーカシングするときの前記第Ｎレンズ群と前記第Ｐレンズ群の移動量を各々ｄｆＮ、ｄｆＰとするとき、
０．１＜｜ｄｆＮ／ｆＲ｜＜０．３
０．１＜｜ｄｆＰ／ｆＲ｜＜０．３
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】
望遠端において無限遠から最至近距離へフォーカシングするときの前記第Ｎレンズ群と前記第Ｐレンズ群の移動量を各々ｄｆＮ、ｄｆＰとするとき、
０．８＜｜ｄｆＮ／ｄｆＰ｜＜１．５
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】
前記第Ｐレンズ群は、前記第Ｎレンズ群の像側に配置されてい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】
前記前群は、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、正の屈折力の第３レンズ群より構成され、前記後群は正の屈折力の第４レンズ群、負の屈折力の第５レンズ群、正の屈折力の第６レンズ群、負の屈折力の第７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レンズ群は像側へ凸状の軌跡を描いて移動し、無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して、前記第５レンズ群は像側へ移動し、前記第６レンズ群は物体側へ移動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。
【請求項６】
前記前群は、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、正の屈折力の第３レンズ群より構成され、前記後群は正の屈折力の第４レンズ群、負の屈折力の第５レンズ群、正の屈折力の第６レンズ群、正の屈折力の第７レンズ群、負の屈折力の第８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レンズ群は像側へ凸状の軌跡を描いて移動し、無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して、前記第５レンズ群は像側へ移動し、前記第７レンズ群は物体側へ移動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。
【請求項７】
前記前群は、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、正の屈折力の第３レンズ群より構成され、前記後群は正の屈折力の第４レンズ群、負の屈折力の第５レンズ群、正の屈折力の第６レンズ群、正の屈折力の第７レンズ群、負の屈折力の第８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レンズ群は像側へ凸状の軌跡を描いて移動し、前記第４レンズ群乃至前記第８レンズ群は一体的に物体側へ移動し、
無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して、前記第５レンズ群は像側へ移動し、前記第７レンズ群は物体側へ移動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。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項のズームレンズと、該ズームレンズによって形成される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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−１０５１３１（Ｐ２０１３−１０５１３１Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５０４９８（Ｐ２０１１−２５０４９８）
【出願日】平成２３年１１月１６日（２０１１．１１．１６）
【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２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１６日（２０１１．１１．１６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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