ズームレンズ及びそれを有する撮像装置
【課題】 高ズーム比を有しつつ、物体距離全般にわたりフォーカシング時にフォーカスレンズ群の移動量が極端に増大することなく、フォーカスを行うことができ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、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、複数のレンズ群を含み、全体として正の屈折力の後群を有し、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において、フォーカシングに際して前記第３レンズ群が移動し、広角端における全系の焦点距離ｆｗ、望遠端における全系の焦点距離ｆｔ、広角端における前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の合成焦点距離ｆ１２ｗ、望遠端における第１レンズ群と前記第２レンズ群の合成焦点距離ｆ１２ｔを各々適切に設定すること。
【解決手段】 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、負の屈折力の第３レンズ群、複数のレンズ群を含み、全体として正の屈折力の後群を有し、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において、フォーカシングに際して前記第３レンズ群が移動し、広角端における全系の焦点距離ｆｗ、望遠端における全系の焦点距離ｆｔ、広角端における前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の合成焦点距離ｆ１２ｗ、望遠端における第１レンズ群と前記第２レンズ群の合成焦点距離ｆ１２ｔを各々適切に設定すること。
【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、例えば一眼レフカメラ、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、ＴＶカメラ、監視用カメラ等の撮影光学系に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
ズームレンズのフォーカシング方法として、物体側の第１レンズ群を移動させる、所謂前玉フォーカス式や、第２レンズ群以降のレンズ群を移動させる、所謂インナーフォーカス式やリアフォーカス式等が知られている。
【０００３】
一般にインナーフォーカス式やリアフォーカス式のズームレンズは、前玉フォーカス式のズームレンズに比べて、第１レンズ群の光線有効径が小さくなるので、レンズ系全体の小型化が図れるという利点を有している。また、比較的小型軽量のレンズ群を移動させてフォーカシングを行うため、フォーカスが容易で特にオートフォーカス機能を有するカメラにおいては迅速なフォーカシングが容易になるといった特徴も有している。
【０００４】
一方、近年デジタルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置用のズームレンズは、高ズーム比であることが要求されている。高ズーム比を実現することが容易なズームレンズとして最も物体側のレンズ群が正の屈折力のレンズ群より成るポジティブリードタイプのズームレンズが知られている。ポジティブリードタイプのズームレンズとして、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群と負の屈折力の第２レンズ群と全体として正の後続群とを有し、各レンズ群の空気間隔を変化させることによりズーミングを行う、ズームレンズが知られている。
【０００５】
このようなレンズ群構成よりなるポジティブリードタイプのズームレンズにおいて、負の屈折力の第２レンズ群を移動させてフォーカシングを行うズームレンズが知られている（特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１７５３２４号公報
【特許文献２】特開２００８−２１６４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述したレンズ群より構成されるポジティブリードタイプのズームレンズでは負の屈折力の第２レンズ群が主たる変倍作用をする。以下、前述したレンズ群より構成されるポジティブリードタイプのズームレンズにおいて、負の屈折力の第２レンズ群の変倍に伴う結像倍率（倍率）について説明する。
【０００８】
負の屈折力の第２レンズ群は、広角端において負の縮小倍率を有し、望遠端へのズーミングにともなって倍率の絶対値が増加する。更に第２レンズ群は、主変倍レンズ群であるので、光学全系が広角端から望遠端へズーミングする際の倍率の増加量が増大する、（負の縮小倍率から−１に近づく方向）。これは、特に高ズーム比のズームレンズの場合、顕著になる。ところで、フォーカスレンズ群の撮影倍率とフォーカス敏感度（フォーカスレンズ群の単位移動量に対するピントの移動量の比率）は次式で表わされる。
【０００９】
ＥＳ＝（１−βｆ2）×βｒ2
但し、ＥＳ：フォーカス敏感度
βｆ：フォーカスレンズ群の結像倍率
βｒ：フォーカスレンズ群より像側に配置された全てのレンズ群の合成結像倍率
上式によれば、フォーカス敏感度はフォーカスレンズ群の結像倍率βｆの絶対値が１の時０となり、１から離れるにしたがって大きくなることがわかる。
【００１０】
多くのポジティブリードタイプのズームレンズにおいては、負の屈折力の第２レンズ群が、広角端から望遠端へのズーミングに際して負の縮小倍率から−１に近づく方向に変倍する。そのため、高ズーム比のズームレンズにおいて近距離物体を撮影する場合などでは、望遠端付近で第２レンズ群のフォーカス敏感度が小となり、フォーカスレンズ群の移動量が増加してくる。また、変倍の途中で第２レンズ群の結像倍率が−１になるときには、フォーカス敏感度が０となりフォーカスができなくなってくる。
【００１１】
このため、ポジティブリードタイプで高ズーム比を実現し、リアフォーカス方式を採用するときには、フォーカス敏感度があまり小さくならないように各レンズ群の屈折力配置、フォーカス用のレンズ群の選択等を適切に設定することが重要になってくる。特にフォーカス用のレンズ群よりも物体側に位置するレンズ群の屈折力の設定が重要であり、この設定が不適切であると、フォーカス用のレンズ群の移動量の増大を軽減しつつ、広範囲の物体距離にわたりフォーカスするのが困難になってくる。
【００１２】
本発明は、高ズーム比を有しつつ、物体距離全般にわたりフォーカシング時にフォーカスレンズ群の移動量が極端に増大することなく、フォーカスを行うことができ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】
【００１３】
本発明のズームレンズは、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、負の屈折力の第３レンズ群、複数のレンズ群を含み、全体として正の屈折力の後群を有し、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において、フォーカシングに際して前記第３レンズ群が移動し、広角端における全系の焦点距離をｆｗ、望遠端における全系の焦点距離をｆｔ、広角端における前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の合成焦点距離をｆ１２ｗ、望遠端における第１レンズ群と前記第２レンズ群の合成焦点距離をｆ１２ｔとするとき、
３．７＜｜ｆ１２ｗ／ｆｗ｜
１．０＜｜ｆ１２ｔ／ｆｔ｜
なる条件を満足することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、高ズーム比を有しつつ、物体距離全般にわたりフォーカシング時にフォーカスレンズ群の移動量が極端に増大することなく、フォーカスを行うことができるズームレンズが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】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）において無限遠物体に合焦したときのレンズ断面図
【図２】（Ａ），（Ｂ） 実施例１のズームレンズの広角端（短焦点距離端）において無限遠物体と近距離物体（０．５ｍ）に合焦させたときの縦収差図
【図３】（Ａ），（Ｂ） 実施例１のズームレンズの望遠端（長焦点距離端）において無限遠物体と近距離物体（０．５ｍ）に合焦させたときの縦収差図
【図４】本発明の実施例２のズームレンズの広角端（短焦点距離端）において無限遠物体に合焦したときのレンズ断面図
【図５】（Ａ），（Ｂ） 実施例２のズームレンズの広角端（短焦点距離端）において無限遠物体と近距離物体（０．５ｍ）に合焦させたときの縦収差図
【図６】（Ａ），（Ｂ） 実施例２のズームレンズの望遠端（長焦点距離端）において無限遠物体と近距離物体（０．５ｍ）に合焦させたときの縦収差図
【図７】本発明の実施例３のズームレンズの広角端（短焦点距離端）において無限遠物体に合焦したときのレンズ断面図
【図８】（Ａ），（Ｂ） 実施例３のズームレンズの広角端（短焦点距離端）において無限遠物体と近距離物体（０．５ｍ）に合焦させたときの縦収差図
【図９】（Ａ），（Ｂ） 実施例３のズームレンズの望遠端（長焦点距離端）において無限遠物体と近距離物体（０．５ｍ）に合焦させたときの縦収差図
【図１０】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】
【００１６】
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、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、複数のレンズ群を含み、全体として正の屈折力の後群を有している。ズーミングに際して、各レンズ群の間隔が変化する。フォーカシングに際して第３レンズ群が移動する。
【００１７】
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）において無限遠物体に合焦したときのレンズ断面図である。図２（Ａ），（Ｂ）は実施例１のズームレンズの広角端において無限遠物体と近距離物体（０．５ｍ）に合焦させたときの縦収差図である。図３（Ａ），（Ｂ）は実施例１のズームレンズの望遠端（長焦点距離端）において無限遠物体と近距離物体（０．５ｍ）に合焦させたときの縦収差図である。
【００１８】
ここで近距離物体における０．５ｍは後述する数値実施例をｍｍ単位で表したときである。図４は本発明の実施例２のズームレンズの広角端において無限遠物体に合焦したときのレンズ断面図である。図５（Ａ），（Ｂ）は実施例２のズームレンズの広角端において無限遠物体と近距離物体（０．５ｍ）に合焦させたときの縦収差図である。図６（Ａ），（Ｂ）は実施例２のズームレンズの望遠端において無限遠物体と近距離物体（０．５ｍ）に合焦させたときの縦収差図である。
【００１９】
図７は本発明の実施例３のズームレンズの広角端において無限遠物体に合焦したときのレンズ断面図である。図８（Ａ），（Ｂ）は実施例３のズームレンズの広角端において無限遠物体と近距離物体（０．５ｍ）に合焦させたときの縦収差図である。図９（Ａ），（Ｂ）は実施例３のズームレンズの望遠端において無限遠物体と近距離物体（０．５ｍ）に合焦させたときの縦収差図である。
【００２０】
図１０は本発明のズームレンズを備えるカメラ（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は物体側からレンズ群の順番を示し、Ｌｉは第ｉレンズ群である。ＬＲは複数のレンズ群を含む全体として正の屈折力の後群である。後群ＬＲは光軸に対して垂直方向の成分を持つ方向に移動させて結像位置を光軸に対して垂直方向に移動させる負の屈折力のレンズ群ＩＳを有する。
【００２１】
図１、図７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は負の屈折力の第３レンズ群、Ｌ４は正の屈折力の第４レンズ群、Ｌ５は正の屈折力の第５レンズ群である。ここで、屈折力とは光学的パワーのことであり、焦点距離の逆数である。後群ＬＲは第４レンズ群Ｌ４と第５レンズ群より構成されている。ＩＳは第４レンズ群Ｌ４の一部を構成する負の屈折力の防振レンズ群である。
【００２２】
図４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は負の屈折力の第３レンズ群、Ｌ４は正の屈折力の第４レンズ群、Ｌ５は負の屈折力の第５レンズ群、Ｌ６は正の屈折力の第６レンズ群である。後群ＬＲは第４レンズ群Ｌ４乃至第６レンズ群Ｌ６より構成されている。ＩＳは第５レンズ群Ｌ５の一部を構成する負の屈折力の防振レンズ群である。各レンズ断面図において、ＳＰは開口絞りであり、第４レンズ群Ｌ４の物体側に配置している。
【００２３】
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センサなどの固体撮像素子（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感光面が置かれる。球面収差図においてｄ，ｇは各々ｄ線，ｇ線である。非点収差図においてΔＭ、ΔＳは各々メリディオナル像面、サジタル像面である。倍率色収差においてｇはｇ線を表している。ωは撮影半画角（度）、ＦｎｏはＦナンバーである。
【００２４】
尚、以下の各実施例において広角端と望遠端は各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。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おける各レンズ群の移動軌跡を示している。
【００２５】
図１、図７の実施例１、３では広角端から望遠端へのズーミングに際して矢印の如く第１レンズ群Ｌ１は物体側へ移動している。第２レンズ群Ｌ２は第１レンズ群Ｌ１との間隔を増大しつつ物体側へ移動している。第３レンズ群Ｌ３は第２レンズ群Ｌ２との間隔を増大しつつ物体側へ移動している。第４レンズ群Ｌ４は第３レンズ群Ｌ３との間隔を減少しつつ物体側へ移動している。第５レンズ群Ｌ５は第４レンズ群Ｌ４との間隔を減少しつつ物体側へ移動している。絞りＳＰは第４レンズ群Ｌ４と一体に移動している。
【００２６】
図４の実施例２では広角端から望遠端へのズーミングに際して矢印の如く第１レンズ群Ｌ１は物体側へ移動している。第２レンズ群Ｌ２は第１レンズ群Ｌ１との間隔を増大しつつ物体側へ移動している。第３レンズ群Ｌ３は第２レンズ群Ｌ２との間隔を増大しつつ物体側へ移動している。第４レンズ群Ｌ４は第３レンズ群Ｌ３との間隔を減少しつつ物体側へ移動している。第５レンズ群Ｌ５は第４レンズ群Ｌ４との間隔を増大しつつ物体側へ移動している。第６レンズ群Ｌ６は第５レンズ群Ｌ５との間隔を減少しつつ物体側へ移動している。絞りＳＰは第４レンズ群Ｌ４と一体に移動している。
【００２７】
各実施例において無限遠物体から近距離物体へのフォーカスは第３レンズ群Ｌ３を光軸方向で像側に移動させて行っている。各実施例において、防振レンズ群ＩＳは、光軸と略垂直方向の成分を持つ方向に移動して、光軸と略垂直方向に像（撮影画像）を変移させてズームレンズ全体が振動したときの像ぶれを補正している。即ち防振を行っている。防振レンズ群ＩＳは第４レンズ群Ｌ４又は第５レンズ群Ｌ５の全部又は一部のレンズ群であれば良い。
【００２８】
次に各実施例の特徴について説明する。広角端における全系の焦点距離をｆｗ、望遠端における全系の焦点距離をｆｔとする。広角端における第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の合成焦点距離をｆ１２ｗ、望遠端における第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の合成焦点距離をｆ１２ｔとする。このとき、
３．７＜｜ｆ１２ｗ／ｆｗ｜ ・・・（１）
１．０＜｜ｆ１２ｔ／ｆｔ｜ ・・・（２）
なる条件を満足している。
【００２９】
条件式（１）は広角端において全フォーカス範囲にわたり諸収差の変動が少なく、画面全体にわたり高い光学性能を得るためのものである。条件式（１）はフォーカスレンズ群である第３レンズ群Ｌ３よりも物体側にある第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の広角端での合成焦点距離を規定している。条件式（１）を満足することで、広角端においてフォーカスレンズ群である第３レンズ群に入射する軸上光線の入射角度を小さくして、フォーカシングによる軸上光線の入射高の変動を小さくしている。これにより、広角端において軸上色収差、球面収差のフォーカシングによる変動を小さくしている。
【００３０】
条件式（２）は望遠端において全フォーカス範囲にわたり諸収差の変動が少なく、画面全体にわたり高い光学性能を得るためのものである。条件式（２）は第３レンズ群の物体側にある第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の望遠端での合成焦点距離を規定している。条件式（２）を満足することで、望遠端においてフォーカスレンズ群である第３レンズ群に入射する軸上光線の入射角度を小さくして、フォーカシングによる軸上光線の入射高の変動を小さくしている。これにより、望遠端において軸上色収差、球面収差のフォーカシングによる変動を小さくしている。
【００３１】
また、条件式（１）、（２）を同時に満足することで全ズーム域において第３レンズ群Ｌ３に入射する軸上光線の入射角度を小さくすることができ、軸上色収差、球面収差のフォーカスシングによる変動を小さくすることが容易になる。更に好ましくは条件式（１），（２）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【００３２】
４．０＜｜ｆ１２ｗ／ｆｗ｜＜８．５ ・・・（１ａ）
１．５＜｜ｆ１２ｔ／ｆｔ｜＜５．５ ・・・（２ａ）
各実施例において好ましくは、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離をｆ３とする。このとき、
０．１＜｜ｆ３／ｆｔ｜＜０．６ ・・・（３）
なる条件を満足するのが良い。
【００３３】
条件式（３）はフォーカスレンズ群である第３レンズ群Ｌ３の焦点距離を規定するものである。条件式（３）の上限を超えると、フォーカシングに際しての第３レンズ群Ｌ３の移動量が大きくなり、全系の小型化が難しくなる。条件式（３）の下限を超えると、高ズーム比化には有利であるが、ペッツバール和が負の方向に大きくなり全ズーム範囲で非点収差の補正が困難になる。また、広角端においてフォーカシングに際しての非点収差の変動が大きくなってくるので良くない。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のが良い。
【００３４】
０．１２＜｜ｆ３／ｆｔ｜＜０．４０ ・・・（３ａ）
第３レンズ群Ｌ３は、１つのレンズ成分で構成するのが良い。ここで１つのレンズ成分とは単一レンズ又は複数のレンズを接合した接合レンズをいう。
【００３５】
条件式（１）、（２）を満足すれば、フォーカスレンズ群を１つのレンズ成分で構成してもフォーカシングに際しての収差変動を抑制することは容易になる。フォーカスレンズ群を１つのレンズ成分で構成することで、フォーカスレンズ群を小型軽量化することができ、オートフォーカス時に迅速なフォーカシングが容易になる。また、光軸方向の厚みを抑制することで、各レンズ群の移動量を増やすことができるため、小型で高ズーム比のズームレンズを得ることが容易になる。
【００３６】
第３レンズ群Ｌ３は、非球面形状のレンズ面を有するのが良い。非球面を用いることで、広角端においてフォーカシングによる非点収差の変動を小さくすることができ、第３レンズ群を１つのレンズ成分のレンズで構成しても良好な光学性能を得ることが容易になる。
【００３７】
次に第１、第２レンズ群Ｌ１、Ｌ２のレンズ構成について説明する。以下、各レンズ群のレンズは物体側から像側へ順に配置されているとする。第１レンズ群Ｌ１は負レンズと正レンズとを接合した接合レンズ、物体側の面が凸でメニスカス形状の正レンズで構成している。各実施例のズームレンズでは、第１レンズ群Ｌ１内で発生する諸収差、特に望遠側において球面収差が多く発生してくる。そこで第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力を接合レンズと正レンズで分担し、これらの収差の発生を低減している。
【００３８】
第２レンズ群Ｌ２は屈折力の絶対値が物体側に比べて像側に強く、像側のレンズ面が凹形状の負レンズ、像側のレンズ面が凹形状の負レンズ、両凸形状の正レンズで構成している。各実施例のズームレンズでは第２レンズ群Ｌ２で発生する諸収差、特に広角側において歪曲収差、像面湾曲が多く発生してくる。
【００３９】
そこで各実施例では第２レンズ群Ｌ２の負の屈折力を２つの負レンズで分担し、像面湾曲の発生を低減している。このようなレンズ構成により、広画角化を図りながら前玉有効径の小型化と高い光学性能を得ている。後群ＬＲのレンズ構成は次のとおりである。
【００４０】
実施例１，３では第４レンズ群Ｌ４の全部又は一部の負の屈折力のレンズ群を光軸に対して垂直方向の成分を持つ方向に移動させて結像位置を光軸に対して垂直方向に移動させている。実施例２では第５レンズ群Ｌ５の全部又は一部の負の屈折力のレンズ群を光軸に対して垂直方向の成分を持つ方向に移動させて結像位置を光軸に対して垂直方向に移動させている。
【００４１】
実施例１，３において第４レンズ群Ｌ４は正レンズ、正レンズと負レンズとの接合レンズ、負レンズと正レンズとの接合レンズ（防振レンズ群ＩＳ）より構成している。又、実施例２において第４レンズ群Ｌ４は正レンズ、負レンズと正レンズとの接合レンズより構成している。
【００４２】
実施例１において第５レンズ群Ｌ５は正レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズより構成している。実施例２において第５レンズ群Ｌ５は負レンズと正レンズとの接合レンズ（防振レンズ群ＩＳ）、負レンズより構成している。実施例２において第６レンズ群Ｌ６は正レンズ、正レンズと負レンズとの接合レンズ、正レンズより構成している。後群ＬＲを以上のように構成することにより全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得ている。
【００４３】
以上のように各実施例によれば、高ズーム比であっても、フォーカシングに際してのフォーカスレンズ群の移動量が極端に増大することのなく、小型軽量のフォーカスレンズ群を有したズームレンズを得ることができる。
【００４４】
以下に、実施例１乃至３に各々対応する数値実施例１乃至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し、ｒｉは第ｉ番目（第ｉ面）の曲率半径、ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間の間隔、ｎｄｉ、νｄｉはそれぞれｄ線を基準とした材料の屈折率、アッベ数を示す。画角は全系の半画角、像高は半画角を決定する最高像高である。レンズ全長は第１レンズ面から像面までの長さである。バックフォーカスＢＦは最終レンズ面から像面までの長さである。（非球面データ）には、非球面を次式で表した場合の非球面係数を示す。
【００４５】
【数１】
【００４６】
但し、
x：光軸方向の基準面からの変位量
h：光軸に対して垂直な方向の高さ
R：ベースとなる２次曲面の半径
k：円錐定数
An：ｎ次の非球面係数
なお、「Ｅ−Ｚ」の表示は「10-Z」を意味する。又前述の各条件式と数値実施例における諸数値との関係を表１に示す。
【００４７】
[数値実施例１]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 123.227 2.00 1.90366 31.3 55.82
2 61.298 8.47 1.49700 81.5 54.23
3 -579.136 0.10 54.03
4 60.082 6.39 1.60300 65.4 52.33
5 411.197 (可変) 51.72
6* 2255.189 1.55 1.81600 46.6 32.83
7 17.837 6.60 25.17
8 -76.484 1.20 1.81600 46.6 24.91
9 58.500 0.10 24.20
10 31.253 5.66 1.84666 23.9 24.16
11 -56.963 (可変) 23.38
12 -25.067 1.00 1.72916 54.7 17.34
13* 269.260 (可変) 16.61
14(絞り) ∞ 0.38 14.99
15 55.473 2.57 1.65160 58.5 15.36
16 -44.336 0.10 15.53
17 33.951 3.64 1.48749 70.2 15.50
18 -27.965 0.80 1.84666 23.9 15.22
19 -128.204 1.42 15.18
20* -60.556 1.00 1.67003 47.2 15.01
21 21.942 1.89 1.84666 23.9 15.04
22 48.455 (可変) 14.97
23 27.549 3.10 1.48749 70.2 21.03
24 149.861 0.15 21.12
25 31.779 5.33 1.49700 81.5 21.39
26 -36.741 0.15 21.15
27* -715.087 1.09 1.85400 40.4 20.43
28 24.341 2.10 19.84
29 83.257 3.36 1.83481 42.7 20.13
30 -192.687 (可変) 20.49
像面 ∞
非球面データ
第6面
K = 0.00000e+000 A 4= 5.35897e-006 A 6=-4.91712e-009 A 8= 1.41283e-012 A10= 5.95554e-017
第13面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.20124e-006 A 6= 1.03446e-008 A 8=-5.05143e-011 A10=-1.11959e-012
第20面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.73999e-006 A 6= 6.72334e-009 A 8= 7.09581e-011 A10=-1.27996e-012
第27面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.00157e-005 A 6=-2.42943e-008 A 8= 1.01958e-010 A10=-3.98635e-013
各種データ
ズーム比 10.39
広角 中間 望遠
焦点距離 18.60 60.40 193.27
Fナンバー 3.48 4.98 5.88
画角 36.27 12.74 4.04
像高 13.65 13.65 13.65
レンズ全長 144.58 176.50 208.42
BF 38.09 63.96 77.06
d 5 1.18 30.51 56.25
d11 4.80 5.63 11.04
d13 28.60 12.17 2.46
d22 11.77 4.09 1.47
d30 38.09 63.96 77.06
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 98.70
2 6 -51.17
3 12 -31.41
4 14 53.76
5 23 44.36
【００４８】
[数値実施例２]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 153.678 2.00 1.80610 33.3 52.55
2 53.100 9.17 1.49700 81.5 51.10
3 -403.597 0.15 51.00
4 51.417 6.86 1.60311 60.6 49.88
5 312.464 (可変) 49.20
6* 204.094 1.20 1.83481 42.7 28.12
7 16.037 5.88 22.19
8 -60.806 0.90 1.77250 49.6 21.91
9 35.697 0.15 21.29
10 29.006 6.15 1.84666 23.9 21.38
11 -34.331 (可変) 20.70
12* -24.478 0.85 1.81600 46.6 17.85
13 6538.582 (可変) 17.28
14(絞り) ∞ 0.59 15.41
15 46.351 3.05 1.61800 63.3 15.94
16 -50.401 0.15 16.13
17 25.007 0.90 1.80518 25.4 16.09
18 14.752 4.42 1.48749 70.2 15.54
19 -139.568 (可変) 15.29
20 -44.487 0.70 1.71300 53.9 13.12
21 14.943 2.45 1.80610 33.3 13.09
22 60.441 2.66 13.01
23 -21.786 1.10 1.83481 42.7 13.09
24 -39.714 (可変) 13.77
25 49.770 5.22 1.49700 81.5 21.11
26 -27.557 0.20 21.74
27 35.444 5.76 1.59240 68.3 22.11
28 -62.293 1.30 1.83481 42.7 21.54
29 32.446 1.00 21.08
30 52.468 2.96 1.58313 59.4 21.21
31* -102.383 (可変) 21.33
像面 ∞
非球面データ
第6面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.80273e-006 A 6=-2.12313e-009 A 8=-4.28129e-011 A10= 1.22741e-013
第12面
K = 0.00000e+000 A 4= 7.39991e-006 A 6= 9.48141e-009 A 8=-2.10770e-011 A10= 3.36651e-013
第31面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.94025e-005 A 6=-4.76423e-009 A 8= 3.78784e-010 A10=-1.17111e-012
各種データ
ズーム比 10.39
広角 中間 望遠
焦点距離 18.60 60.56 193.30
Fナンバー 3.45 4.86 5.88
画角 36.29 12.71 4.04
像高 13.66 13.66 13.66
レンズ全長 147.70 181.75 215.80
BF 41.46 58.89 73.62
d 5 1.19 30.52 53.84
d11 2.12 3.67 10.03
d13 27.13 12.86 2.50
d19 2.50 8.11 9.46
d24 7.55 1.94 0.59
d31 41.46 58.89 73.62
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 94.67
2 6 -59.98
3 12 -29.88
4 14 25.53
5 20 -24.24
6 25 30.53
【００４９】
[数値実施例３]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 114.376 2.00 1.84666 23.9 62.81
2 67.281 8.87 1.49700 81.5 60.83
3 -9905.006 0.16 60.41
4 61.737 6.85 1.60300 65.4 57.38
5 282.710 (可変) 56.61
6* 1062.760 0.08 1.51640 52.2 33.33
7 1138.379 1.60 1.81600 46.6 33.38
8 18.890 6.86 25.83
9 -61.304 1.30 1.81600 46.6 25.55
10 116.595 0.16 25.07
11 38.764 5.62 1.84666 23.9 24.93
12 -48.808 (可変) 24.20
13* -32.757 1.00 1.80400 46.6 20.20
14 342.032 (可変) 19.36
15(絞り) ∞ 0.40 18.56
16 62.340 2.84 1.69680 55.5 18.91
17 -59.066 0.16 19.05
18 26.585 4.72 1.49700 81.5 18.94
19 -33.996 0.90 1.84666 23.9 18.47
20 -8042.681 3.35 18.22
21* -116.750 0.90 1.80610 40.9 17.59
22 23.589 2.31 1.84666 23.9 17.43
23 70.619 (可変) 17.35
24* 86.149 4.40 1.58313 59.4 19.46
25 -27.204 8.29 20.25
26 -3162.335 1.10 1.88300 40.8 21.67
27 35.096 1.28 21.89
28 51.894 2.29 1.60300 65.4 22.53
29 360.700 (可変) 22.90
像面 ∞
非球面データ
第6面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.32728e-006 A 6= 3.19088e-009 A 8=-1.82287e-011 A10= 2.42134e-014
第13面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.54686e-006 A 6=-1.85676e-010 A 8=-4.01493e-011 A10= 4.15170e-013
第21面
K = 0.00000e+000 A 4= 4.17108e-006 A 6=-3.87287e-008 A 8= 4.75576e-010 A10=-2.00405e-012
第24面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.45890e-005 A 6= 5.88756e-008 A 8=-6.10080e-010 A10= 2.33946e-012
各種データ
ズーム比 6.69
広角 中間 望遠
焦点距離 28.90 76.87 193.28
Fナンバー 3.60 5.27 5.88
画角 36.82 15.72 6.39
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 144.56 176.58 208.59
BF 38.00 66.95 76.98
d 5 1.06 23.02 48.69
d12 2.86 4.53 11.19
d14 26.98 12.08 2.52
d23 8.26 2.60 1.81
d29 38.00 66.95 76.98
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 101.29
2 6 -70.55
3 13 -37.14
4 15 48.73
5 24 61.19
【００５０】
【表１】
【００５１】
次に本発明のズームレンズを撮影光学系として用いた実施例を図１０を用いて説明する。図１０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。
【００５２】
１２は交換レンズ１１を通して得られる被写体像を記録する銀塩フィルムや被写体像を受光する固体撮像素子（光電変換素子）などの感光面である。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からの被写体像を感光面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。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。
【００５３】
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感光面記録手段１２に形成される結像して記録される。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光学機器に適用することにより、高い光学性能を有した光学機器が実現できる。尚、本発明はクイックリターンミラーのないＳＬＲ（Single lens Reflex）カメラ（ミラーレス一眼レフカメラ）にも同様に適用することができる。尚、本発明のズームレンズはビデオカメラにも同様に適用することができる。
【００５４】
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】
【００５５】
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
ＳＰ：開口絞り ＩＰ：像面 ＬＲ：後群
【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、例えば一眼レフカメラ、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、ＴＶカメラ、監視用カメラ等の撮影光学系に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
ズームレンズのフォーカシング方法として、物体側の第１レンズ群を移動させる、所謂前玉フォーカス式や、第２レンズ群以降のレンズ群を移動させる、所謂インナーフォーカス式やリアフォーカス式等が知られている。
【０００３】
一般にインナーフォーカス式やリアフォーカス式のズームレンズは、前玉フォーカス式のズームレンズに比べて、第１レンズ群の光線有効径が小さくなるので、レンズ系全体の小型化が図れるという利点を有している。また、比較的小型軽量のレンズ群を移動させてフォーカシングを行うため、フォーカスが容易で特にオートフォーカス機能を有するカメラにおいては迅速なフォーカシングが容易になるといった特徴も有している。
【０００４】
一方、近年デジタルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置用のズームレンズは、高ズーム比であることが要求されている。高ズーム比を実現することが容易なズームレンズとして最も物体側のレンズ群が正の屈折力のレンズ群より成るポジティブリードタイプのズームレンズが知られている。ポジティブリードタイプのズームレンズとして、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群と負の屈折力の第２レンズ群と全体として正の後続群とを有し、各レンズ群の空気間隔を変化させることによりズーミングを行う、ズームレンズが知られている。
【０００５】
このようなレンズ群構成よりなるポジティブリードタイプのズームレンズにおいて、負の屈折力の第２レンズ群を移動させてフォーカシングを行うズームレンズが知られている（特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１７５３２４号公報
【特許文献２】特開２００８−２１６４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述したレンズ群より構成されるポジティブリードタイプのズームレンズでは負の屈折力の第２レンズ群が主たる変倍作用をする。以下、前述したレンズ群より構成されるポジティブリードタイプのズームレンズにおいて、負の屈折力の第２レンズ群の変倍に伴う結像倍率（倍率）について説明する。
【０００８】
負の屈折力の第２レンズ群は、広角端において負の縮小倍率を有し、望遠端へのズーミングにともなって倍率の絶対値が増加する。更に第２レンズ群は、主変倍レンズ群であるので、光学全系が広角端から望遠端へズーミングする際の倍率の増加量が増大する、（負の縮小倍率から−１に近づく方向）。これは、特に高ズーム比のズームレンズの場合、顕著になる。ところで、フォーカスレンズ群の撮影倍率とフォーカス敏感度（フォーカスレンズ群の単位移動量に対するピントの移動量の比率）は次式で表わされる。
【０００９】
ＥＳ＝（１−βｆ2）×βｒ2
但し、ＥＳ：フォーカス敏感度
βｆ：フォーカスレンズ群の結像倍率
βｒ：フォーカスレンズ群より像側に配置された全てのレンズ群の合成結像倍率
上式によれば、フォーカス敏感度はフォーカスレンズ群の結像倍率βｆの絶対値が１の時０となり、１から離れるにしたがって大きくなることがわかる。
【００１０】
多くのポジティブリードタイプのズームレンズにおいては、負の屈折力の第２レンズ群が、広角端から望遠端へのズーミングに際して負の縮小倍率から−１に近づく方向に変倍する。そのため、高ズーム比のズームレンズにおいて近距離物体を撮影する場合などでは、望遠端付近で第２レンズ群のフォーカス敏感度が小となり、フォーカスレンズ群の移動量が増加してくる。また、変倍の途中で第２レンズ群の結像倍率が−１になるときには、フォーカス敏感度が０となりフォーカスができなくなってくる。
【００１１】
このため、ポジティブリードタイプで高ズーム比を実現し、リアフォーカス方式を採用するときには、フォーカス敏感度があまり小さくならないように各レンズ群の屈折力配置、フォーカス用のレンズ群の選択等を適切に設定することが重要になってくる。特にフォーカス用のレンズ群よりも物体側に位置するレンズ群の屈折力の設定が重要であり、この設定が不適切であると、フォーカス用のレンズ群の移動量の増大を軽減しつつ、広範囲の物体距離にわたりフォーカスするのが困難になってくる。
【００１２】
本発明は、高ズーム比を有しつつ、物体距離全般にわたりフォーカシング時にフォーカスレンズ群の移動量が極端に増大することなく、フォーカスを行うことができ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】
【００１３】
本発明のズームレンズは、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、負の屈折力の第３レンズ群、複数のレンズ群を含み、全体として正の屈折力の後群を有し、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において、フォーカシングに際して前記第３レンズ群が移動し、広角端における全系の焦点距離をｆｗ、望遠端における全系の焦点距離をｆｔ、広角端における前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の合成焦点距離をｆ１２ｗ、望遠端における第１レンズ群と前記第２レンズ群の合成焦点距離をｆ１２ｔとするとき、
３．７＜｜ｆ１２ｗ／ｆｗ｜
１．０＜｜ｆ１２ｔ／ｆｔ｜
なる条件を満足することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、高ズーム比を有しつつ、物体距離全般にわたりフォーカシング時にフォーカスレンズ群の移動量が極端に増大することなく、フォーカスを行うことができるズームレンズが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】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）において無限遠物体に合焦したときのレンズ断面図
【図２】（Ａ），（Ｂ） 実施例１のズームレンズの広角端（短焦点距離端）において無限遠物体と近距離物体（０．５ｍ）に合焦させたときの縦収差図
【図３】（Ａ），（Ｂ） 実施例１のズームレンズの望遠端（長焦点距離端）において無限遠物体と近距離物体（０．５ｍ）に合焦させたときの縦収差図
【図４】本発明の実施例２のズームレンズの広角端（短焦点距離端）において無限遠物体に合焦したときのレンズ断面図
【図５】（Ａ），（Ｂ） 実施例２のズームレンズの広角端（短焦点距離端）において無限遠物体と近距離物体（０．５ｍ）に合焦させたときの縦収差図
【図６】（Ａ），（Ｂ） 実施例２のズームレンズの望遠端（長焦点距離端）において無限遠物体と近距離物体（０．５ｍ）に合焦させたときの縦収差図
【図７】本発明の実施例３のズームレンズの広角端（短焦点距離端）において無限遠物体に合焦したときのレンズ断面図
【図８】（Ａ），（Ｂ） 実施例３のズームレンズの広角端（短焦点距離端）において無限遠物体と近距離物体（０．５ｍ）に合焦させたときの縦収差図
【図９】（Ａ），（Ｂ） 実施例３のズームレンズの望遠端（長焦点距離端）において無限遠物体と近距離物体（０．５ｍ）に合焦させたときの縦収差図
【図１０】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】
【００１６】
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、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、複数のレンズ群を含み、全体として正の屈折力の後群を有している。ズーミングに際して、各レンズ群の間隔が変化する。フォーカシングに際して第３レンズ群が移動する。
【００１７】
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）において無限遠物体に合焦したときのレンズ断面図である。図２（Ａ），（Ｂ）は実施例１のズームレンズの広角端において無限遠物体と近距離物体（０．５ｍ）に合焦させたときの縦収差図である。図３（Ａ），（Ｂ）は実施例１のズームレンズの望遠端（長焦点距離端）において無限遠物体と近距離物体（０．５ｍ）に合焦させたときの縦収差図である。
【００１８】
ここで近距離物体における０．５ｍは後述する数値実施例をｍｍ単位で表したときである。図４は本発明の実施例２のズームレンズの広角端において無限遠物体に合焦したときのレンズ断面図である。図５（Ａ），（Ｂ）は実施例２のズームレンズの広角端において無限遠物体と近距離物体（０．５ｍ）に合焦させたときの縦収差図である。図６（Ａ），（Ｂ）は実施例２のズームレンズの望遠端において無限遠物体と近距離物体（０．５ｍ）に合焦させたときの縦収差図である。
【００１９】
図７は本発明の実施例３のズームレンズの広角端において無限遠物体に合焦したときのレンズ断面図である。図８（Ａ），（Ｂ）は実施例３のズームレンズの広角端において無限遠物体と近距離物体（０．５ｍ）に合焦させたときの縦収差図である。図９（Ａ），（Ｂ）は実施例３のズームレンズの望遠端において無限遠物体と近距離物体（０．５ｍ）に合焦させたときの縦収差図である。
【００２０】
図１０は本発明のズームレンズを備えるカメラ（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は物体側からレンズ群の順番を示し、Ｌｉは第ｉレンズ群である。ＬＲは複数のレンズ群を含む全体として正の屈折力の後群である。後群ＬＲは光軸に対して垂直方向の成分を持つ方向に移動させて結像位置を光軸に対して垂直方向に移動させる負の屈折力のレンズ群ＩＳを有する。
【００２１】
図１、図７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は負の屈折力の第３レンズ群、Ｌ４は正の屈折力の第４レンズ群、Ｌ５は正の屈折力の第５レンズ群である。ここで、屈折力とは光学的パワーのことであり、焦点距離の逆数である。後群ＬＲは第４レンズ群Ｌ４と第５レンズ群より構成されている。ＩＳは第４レンズ群Ｌ４の一部を構成する負の屈折力の防振レンズ群である。
【００２２】
図４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は負の屈折力の第３レンズ群、Ｌ４は正の屈折力の第４レンズ群、Ｌ５は負の屈折力の第５レンズ群、Ｌ６は正の屈折力の第６レンズ群である。後群ＬＲは第４レンズ群Ｌ４乃至第６レンズ群Ｌ６より構成されている。ＩＳは第５レンズ群Ｌ５の一部を構成する負の屈折力の防振レンズ群である。各レンズ断面図において、ＳＰは開口絞りであり、第４レンズ群Ｌ４の物体側に配置している。
【００２３】
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センサなどの固体撮像素子（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感光面が置かれる。球面収差図においてｄ，ｇは各々ｄ線，ｇ線である。非点収差図においてΔＭ、ΔＳは各々メリディオナル像面、サジタル像面である。倍率色収差においてｇはｇ線を表している。ωは撮影半画角（度）、ＦｎｏはＦナンバーである。
【００２４】
尚、以下の各実施例において広角端と望遠端は各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。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おける各レンズ群の移動軌跡を示している。
【００２５】
図１、図７の実施例１、３では広角端から望遠端へのズーミングに際して矢印の如く第１レンズ群Ｌ１は物体側へ移動している。第２レンズ群Ｌ２は第１レンズ群Ｌ１との間隔を増大しつつ物体側へ移動している。第３レンズ群Ｌ３は第２レンズ群Ｌ２との間隔を増大しつつ物体側へ移動している。第４レンズ群Ｌ４は第３レンズ群Ｌ３との間隔を減少しつつ物体側へ移動している。第５レンズ群Ｌ５は第４レンズ群Ｌ４との間隔を減少しつつ物体側へ移動している。絞りＳＰは第４レンズ群Ｌ４と一体に移動している。
【００２６】
図４の実施例２では広角端から望遠端へのズーミングに際して矢印の如く第１レンズ群Ｌ１は物体側へ移動している。第２レンズ群Ｌ２は第１レンズ群Ｌ１との間隔を増大しつつ物体側へ移動している。第３レンズ群Ｌ３は第２レンズ群Ｌ２との間隔を増大しつつ物体側へ移動している。第４レンズ群Ｌ４は第３レンズ群Ｌ３との間隔を減少しつつ物体側へ移動している。第５レンズ群Ｌ５は第４レンズ群Ｌ４との間隔を増大しつつ物体側へ移動している。第６レンズ群Ｌ６は第５レンズ群Ｌ５との間隔を減少しつつ物体側へ移動している。絞りＳＰは第４レンズ群Ｌ４と一体に移動している。
【００２７】
各実施例において無限遠物体から近距離物体へのフォーカスは第３レンズ群Ｌ３を光軸方向で像側に移動させて行っている。各実施例において、防振レンズ群ＩＳは、光軸と略垂直方向の成分を持つ方向に移動して、光軸と略垂直方向に像（撮影画像）を変移させてズームレンズ全体が振動したときの像ぶれを補正している。即ち防振を行っている。防振レンズ群ＩＳは第４レンズ群Ｌ４又は第５レンズ群Ｌ５の全部又は一部のレンズ群であれば良い。
【００２８】
次に各実施例の特徴について説明する。広角端における全系の焦点距離をｆｗ、望遠端における全系の焦点距離をｆｔとする。広角端における第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の合成焦点距離をｆ１２ｗ、望遠端における第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の合成焦点距離をｆ１２ｔとする。このとき、
３．７＜｜ｆ１２ｗ／ｆｗ｜ ・・・（１）
１．０＜｜ｆ１２ｔ／ｆｔ｜ ・・・（２）
なる条件を満足している。
【００２９】
条件式（１）は広角端において全フォーカス範囲にわたり諸収差の変動が少なく、画面全体にわたり高い光学性能を得るためのものである。条件式（１）はフォーカスレンズ群である第３レンズ群Ｌ３よりも物体側にある第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の広角端での合成焦点距離を規定している。条件式（１）を満足することで、広角端においてフォーカスレンズ群である第３レンズ群に入射する軸上光線の入射角度を小さくして、フォーカシングによる軸上光線の入射高の変動を小さくしている。これにより、広角端において軸上色収差、球面収差のフォーカシングによる変動を小さくしている。
【００３０】
条件式（２）は望遠端において全フォーカス範囲にわたり諸収差の変動が少なく、画面全体にわたり高い光学性能を得るためのものである。条件式（２）は第３レンズ群の物体側にある第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の望遠端での合成焦点距離を規定している。条件式（２）を満足することで、望遠端においてフォーカスレンズ群である第３レンズ群に入射する軸上光線の入射角度を小さくして、フォーカシングによる軸上光線の入射高の変動を小さくしている。これにより、望遠端において軸上色収差、球面収差のフォーカシングによる変動を小さくしている。
【００３１】
また、条件式（１）、（２）を同時に満足することで全ズーム域において第３レンズ群Ｌ３に入射する軸上光線の入射角度を小さくすることができ、軸上色収差、球面収差のフォーカスシングによる変動を小さくすることが容易になる。更に好ましくは条件式（１），（２）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【００３２】
４．０＜｜ｆ１２ｗ／ｆｗ｜＜８．５ ・・・（１ａ）
１．５＜｜ｆ１２ｔ／ｆｔ｜＜５．５ ・・・（２ａ）
各実施例において好ましくは、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離をｆ３とする。このとき、
０．１＜｜ｆ３／ｆｔ｜＜０．６ ・・・（３）
なる条件を満足するのが良い。
【００３３】
条件式（３）はフォーカスレンズ群である第３レンズ群Ｌ３の焦点距離を規定するものである。条件式（３）の上限を超えると、フォーカシングに際しての第３レンズ群Ｌ３の移動量が大きくなり、全系の小型化が難しくなる。条件式（３）の下限を超えると、高ズーム比化には有利であるが、ペッツバール和が負の方向に大きくなり全ズーム範囲で非点収差の補正が困難になる。また、広角端においてフォーカシングに際しての非点収差の変動が大きくなってくるので良くない。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のが良い。
【００３４】
０．１２＜｜ｆ３／ｆｔ｜＜０．４０ ・・・（３ａ）
第３レンズ群Ｌ３は、１つのレンズ成分で構成するのが良い。ここで１つのレンズ成分とは単一レンズ又は複数のレンズを接合した接合レンズをいう。
【００３５】
条件式（１）、（２）を満足すれば、フォーカスレンズ群を１つのレンズ成分で構成してもフォーカシングに際しての収差変動を抑制することは容易になる。フォーカスレンズ群を１つのレンズ成分で構成することで、フォーカスレンズ群を小型軽量化することができ、オートフォーカス時に迅速なフォーカシングが容易になる。また、光軸方向の厚みを抑制することで、各レンズ群の移動量を増やすことができるため、小型で高ズーム比のズームレンズを得ることが容易になる。
【００３６】
第３レンズ群Ｌ３は、非球面形状のレンズ面を有するのが良い。非球面を用いることで、広角端においてフォーカシングによる非点収差の変動を小さくすることができ、第３レンズ群を１つのレンズ成分のレンズで構成しても良好な光学性能を得ることが容易になる。
【００３７】
次に第１、第２レンズ群Ｌ１、Ｌ２のレンズ構成について説明する。以下、各レンズ群のレンズは物体側から像側へ順に配置されているとする。第１レンズ群Ｌ１は負レンズと正レンズとを接合した接合レンズ、物体側の面が凸でメニスカス形状の正レンズで構成している。各実施例のズームレンズでは、第１レンズ群Ｌ１内で発生する諸収差、特に望遠側において球面収差が多く発生してくる。そこで第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力を接合レンズと正レンズで分担し、これらの収差の発生を低減している。
【００３８】
第２レンズ群Ｌ２は屈折力の絶対値が物体側に比べて像側に強く、像側のレンズ面が凹形状の負レンズ、像側のレンズ面が凹形状の負レンズ、両凸形状の正レンズで構成している。各実施例のズームレンズでは第２レンズ群Ｌ２で発生する諸収差、特に広角側において歪曲収差、像面湾曲が多く発生してくる。
【００３９】
そこで各実施例では第２レンズ群Ｌ２の負の屈折力を２つの負レンズで分担し、像面湾曲の発生を低減している。このようなレンズ構成により、広画角化を図りながら前玉有効径の小型化と高い光学性能を得ている。後群ＬＲのレンズ構成は次のとおりである。
【００４０】
実施例１，３では第４レンズ群Ｌ４の全部又は一部の負の屈折力のレンズ群を光軸に対して垂直方向の成分を持つ方向に移動させて結像位置を光軸に対して垂直方向に移動させている。実施例２では第５レンズ群Ｌ５の全部又は一部の負の屈折力のレンズ群を光軸に対して垂直方向の成分を持つ方向に移動させて結像位置を光軸に対して垂直方向に移動させている。
【００４１】
実施例１，３において第４レンズ群Ｌ４は正レンズ、正レンズと負レンズとの接合レンズ、負レンズと正レンズとの接合レンズ（防振レンズ群ＩＳ）より構成している。又、実施例２において第４レンズ群Ｌ４は正レンズ、負レンズと正レンズとの接合レンズより構成している。
【００４２】
実施例１において第５レンズ群Ｌ５は正レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズより構成している。実施例２において第５レンズ群Ｌ５は負レンズと正レンズとの接合レンズ（防振レンズ群ＩＳ）、負レンズより構成している。実施例２において第６レンズ群Ｌ６は正レンズ、正レンズと負レンズとの接合レンズ、正レンズより構成している。後群ＬＲを以上のように構成することにより全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得ている。
【００４３】
以上のように各実施例によれば、高ズーム比であっても、フォーカシングに際してのフォーカスレンズ群の移動量が極端に増大することのなく、小型軽量のフォーカスレンズ群を有したズームレンズを得ることができる。
【００４４】
以下に、実施例１乃至３に各々対応する数値実施例１乃至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し、ｒｉは第ｉ番目（第ｉ面）の曲率半径、ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間の間隔、ｎｄｉ、νｄｉはそれぞれｄ線を基準とした材料の屈折率、アッベ数を示す。画角は全系の半画角、像高は半画角を決定する最高像高である。レンズ全長は第１レンズ面から像面までの長さである。バックフォーカスＢＦは最終レンズ面から像面までの長さである。（非球面データ）には、非球面を次式で表した場合の非球面係数を示す。
【００４５】
【数１】
【００４６】
但し、
x：光軸方向の基準面からの変位量
h：光軸に対して垂直な方向の高さ
R：ベースとなる２次曲面の半径
k：円錐定数
An：ｎ次の非球面係数
なお、「Ｅ−Ｚ」の表示は「10-Z」を意味する。又前述の各条件式と数値実施例における諸数値との関係を表１に示す。
【００４７】
[数値実施例１]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 123.227 2.00 1.90366 31.3 55.82
2 61.298 8.47 1.49700 81.5 54.23
3 -579.136 0.10 54.03
4 60.082 6.39 1.60300 65.4 52.33
5 411.197 (可変) 51.72
6* 2255.189 1.55 1.81600 46.6 32.83
7 17.837 6.60 25.17
8 -76.484 1.20 1.81600 46.6 24.91
9 58.500 0.10 24.20
10 31.253 5.66 1.84666 23.9 24.16
11 -56.963 (可変) 23.38
12 -25.067 1.00 1.72916 54.7 17.34
13* 269.260 (可変) 16.61
14(絞り) ∞ 0.38 14.99
15 55.473 2.57 1.65160 58.5 15.36
16 -44.336 0.10 15.53
17 33.951 3.64 1.48749 70.2 15.50
18 -27.965 0.80 1.84666 23.9 15.22
19 -128.204 1.42 15.18
20* -60.556 1.00 1.67003 47.2 15.01
21 21.942 1.89 1.84666 23.9 15.04
22 48.455 (可変) 14.97
23 27.549 3.10 1.48749 70.2 21.03
24 149.861 0.15 21.12
25 31.779 5.33 1.49700 81.5 21.39
26 -36.741 0.15 21.15
27* -715.087 1.09 1.85400 40.4 20.43
28 24.341 2.10 19.84
29 83.257 3.36 1.83481 42.7 20.13
30 -192.687 (可変) 20.49
像面 ∞
非球面データ
第6面
K = 0.00000e+000 A 4= 5.35897e-006 A 6=-4.91712e-009 A 8= 1.41283e-012 A10= 5.95554e-017
第13面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.20124e-006 A 6= 1.03446e-008 A 8=-5.05143e-011 A10=-1.11959e-012
第20面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.73999e-006 A 6= 6.72334e-009 A 8= 7.09581e-011 A10=-1.27996e-012
第27面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.00157e-005 A 6=-2.42943e-008 A 8= 1.01958e-010 A10=-3.98635e-013
各種データ
ズーム比 10.39
広角 中間 望遠
焦点距離 18.60 60.40 193.27
Fナンバー 3.48 4.98 5.88
画角 36.27 12.74 4.04
像高 13.65 13.65 13.65
レンズ全長 144.58 176.50 208.42
BF 38.09 63.96 77.06
d 5 1.18 30.51 56.25
d11 4.80 5.63 11.04
d13 28.60 12.17 2.46
d22 11.77 4.09 1.47
d30 38.09 63.96 77.06
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 98.70
2 6 -51.17
3 12 -31.41
4 14 53.76
5 23 44.36
【００４８】
[数値実施例２]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 153.678 2.00 1.80610 33.3 52.55
2 53.100 9.17 1.49700 81.5 51.10
3 -403.597 0.15 51.00
4 51.417 6.86 1.60311 60.6 49.88
5 312.464 (可変) 49.20
6* 204.094 1.20 1.83481 42.7 28.12
7 16.037 5.88 22.19
8 -60.806 0.90 1.77250 49.6 21.91
9 35.697 0.15 21.29
10 29.006 6.15 1.84666 23.9 21.38
11 -34.331 (可変) 20.70
12* -24.478 0.85 1.81600 46.6 17.85
13 6538.582 (可変) 17.28
14(絞り) ∞ 0.59 15.41
15 46.351 3.05 1.61800 63.3 15.94
16 -50.401 0.15 16.13
17 25.007 0.90 1.80518 25.4 16.09
18 14.752 4.42 1.48749 70.2 15.54
19 -139.568 (可変) 15.29
20 -44.487 0.70 1.71300 53.9 13.12
21 14.943 2.45 1.80610 33.3 13.09
22 60.441 2.66 13.01
23 -21.786 1.10 1.83481 42.7 13.09
24 -39.714 (可変) 13.77
25 49.770 5.22 1.49700 81.5 21.11
26 -27.557 0.20 21.74
27 35.444 5.76 1.59240 68.3 22.11
28 -62.293 1.30 1.83481 42.7 21.54
29 32.446 1.00 21.08
30 52.468 2.96 1.58313 59.4 21.21
31* -102.383 (可変) 21.33
像面 ∞
非球面データ
第6面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.80273e-006 A 6=-2.12313e-009 A 8=-4.28129e-011 A10= 1.22741e-013
第12面
K = 0.00000e+000 A 4= 7.39991e-006 A 6= 9.48141e-009 A 8=-2.10770e-011 A10= 3.36651e-013
第31面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.94025e-005 A 6=-4.76423e-009 A 8= 3.78784e-010 A10=-1.17111e-012
各種データ
ズーム比 10.39
広角 中間 望遠
焦点距離 18.60 60.56 193.30
Fナンバー 3.45 4.86 5.88
画角 36.29 12.71 4.04
像高 13.66 13.66 13.66
レンズ全長 147.70 181.75 215.80
BF 41.46 58.89 73.62
d 5 1.19 30.52 53.84
d11 2.12 3.67 10.03
d13 27.13 12.86 2.50
d19 2.50 8.11 9.46
d24 7.55 1.94 0.59
d31 41.46 58.89 73.62
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 94.67
2 6 -59.98
3 12 -29.88
4 14 25.53
5 20 -24.24
6 25 30.53
【００４９】
[数値実施例３]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 114.376 2.00 1.84666 23.9 62.81
2 67.281 8.87 1.49700 81.5 60.83
3 -9905.006 0.16 60.41
4 61.737 6.85 1.60300 65.4 57.38
5 282.710 (可変) 56.61
6* 1062.760 0.08 1.51640 52.2 33.33
7 1138.379 1.60 1.81600 46.6 33.38
8 18.890 6.86 25.83
9 -61.304 1.30 1.81600 46.6 25.55
10 116.595 0.16 25.07
11 38.764 5.62 1.84666 23.9 24.93
12 -48.808 (可変) 24.20
13* -32.757 1.00 1.80400 46.6 20.20
14 342.032 (可変) 19.36
15(絞り) ∞ 0.40 18.56
16 62.340 2.84 1.69680 55.5 18.91
17 -59.066 0.16 19.05
18 26.585 4.72 1.49700 81.5 18.94
19 -33.996 0.90 1.84666 23.9 18.47
20 -8042.681 3.35 18.22
21* -116.750 0.90 1.80610 40.9 17.59
22 23.589 2.31 1.84666 23.9 17.43
23 70.619 (可変) 17.35
24* 86.149 4.40 1.58313 59.4 19.46
25 -27.204 8.29 20.25
26 -3162.335 1.10 1.88300 40.8 21.67
27 35.096 1.28 21.89
28 51.894 2.29 1.60300 65.4 22.53
29 360.700 (可変) 22.90
像面 ∞
非球面データ
第6面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.32728e-006 A 6= 3.19088e-009 A 8=-1.82287e-011 A10= 2.42134e-014
第13面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.54686e-006 A 6=-1.85676e-010 A 8=-4.01493e-011 A10= 4.15170e-013
第21面
K = 0.00000e+000 A 4= 4.17108e-006 A 6=-3.87287e-008 A 8= 4.75576e-010 A10=-2.00405e-012
第24面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.45890e-005 A 6= 5.88756e-008 A 8=-6.10080e-010 A10= 2.33946e-012
各種データ
ズーム比 6.69
広角 中間 望遠
焦点距離 28.90 76.87 193.28
Fナンバー 3.60 5.27 5.88
画角 36.82 15.72 6.39
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 144.56 176.58 208.59
BF 38.00 66.95 76.98
d 5 1.06 23.02 48.69
d12 2.86 4.53 11.19
d14 26.98 12.08 2.52
d23 8.26 2.60 1.81
d29 38.00 66.95 76.98
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 101.29
2 6 -70.55
3 13 -37.14
4 15 48.73
5 24 61.19
【００５０】
【表１】
【００５１】
次に本発明のズームレンズを撮影光学系として用いた実施例を図１０を用いて説明する。図１０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。
【００５２】
１２は交換レンズ１１を通して得られる被写体像を記録する銀塩フィルムや被写体像を受光する固体撮像素子（光電変換素子）などの感光面である。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からの被写体像を感光面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。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。
【００５３】
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感光面記録手段１２に形成される結像して記録される。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光学機器に適用することにより、高い光学性能を有した光学機器が実現できる。尚、本発明はクイックリターンミラーのないＳＬＲ（Single lens Reflex）カメラ（ミラーレス一眼レフカメラ）にも同様に適用することができる。尚、本発明のズームレンズはビデオカメラにも同様に適用することができる。
【００５４】
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】
【００５５】
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
ＳＰ：開口絞り ＩＰ：像面 ＬＲ：後群
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、負の屈折力の第３レンズ群、複数のレンズ群を含み、全体として正の屈折力の後群を有し、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において、フォーカシングに際して前記第３レンズ群が移動し、広角端における全系の焦点距離をｆｗ、望遠端における全系の焦点距離をｆｔ、広角端における前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の合成焦点距離をｆ１２ｗ、望遠端における第１レンズ群と前記第２レンズ群の合成焦点距離をｆ１２ｔとするとき、
３．７＜｜ｆ１２ｗ／ｆｗ｜
１．０＜｜ｆ１２ｔ／ｆｔ｜
なる条件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３レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき、
０．１＜｜ｆ３／ｆｔ｜＜０．６
なる条件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３レンズ群は、単一レンズ又は複数のレンズを接合した接合レンズより構成され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３レンズ群は、非球面形状のレンズ面を含む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】
前記後群は、光軸に対して垂直方向の成分を持つ方向に移動させて結像位置を光軸に対して垂直方向に移動させる負の屈折力のレンズ群ＩＳを有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項のズームレンズ。
【請求項６】
前記後群は、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群より構成され、前記第４レンズ群の全部又は一部の負の屈折力のレンズ群を光軸に対して垂直方向の成分を持つ方向に移動させて結像位置を光軸に対して垂直方向に移動させ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７】
前記後群は、物体側から像側へ順に、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レンズ群より構成され、前記第５レンズ群の全部又は一部の負の屈折力のレンズ群を光軸に対して垂直方向の成分を持つ方向に移動させて結像位置を光軸に対して垂直方向に移動させ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８】
固体撮像素子に像を形成することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項のズームレンズ。
【請求項９】
請求項１乃至８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と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、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、複数のレンズ群を含み、全体として正の屈折力の後群を有し、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において、フォーカシングに際して前記第３レンズ群が移動し、広角端における全系の焦点距離をｆｗ、望遠端における全系の焦点距離をｆｔ、広角端における前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の合成焦点距離をｆ１２ｗ、望遠端における第１レンズ群と前記第２レンズ群の合成焦点距離をｆ１２ｔとするとき、
３．７＜｜ｆ１２ｗ／ｆｗ｜
１．０＜｜ｆ１２ｔ／ｆｔ｜
なる条件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３レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき、
０．１＜｜ｆ３／ｆｔ｜＜０．６
なる条件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３レンズ群は、単一レンズ又は複数のレンズを接合した接合レンズより構成され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３レンズ群は、非球面形状のレンズ面を含む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】
前記後群は、光軸に対して垂直方向の成分を持つ方向に移動させて結像位置を光軸に対して垂直方向に移動させる負の屈折力のレンズ群ＩＳを有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項のズームレンズ。
【請求項６】
前記後群は、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群より構成され、前記第４レンズ群の全部又は一部の負の屈折力のレンズ群を光軸に対して垂直方向の成分を持つ方向に移動させて結像位置を光軸に対して垂直方向に移動させ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７】
前記後群は、物体側から像側へ順に、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レンズ群より構成され、前記第５レンズ群の全部又は一部の負の屈折力のレンズ群を光軸に対して垂直方向の成分を持つ方向に移動させて結像位置を光軸に対して垂直方向に移動させ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８】
固体撮像素子に像を形成することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項のズームレンズ。
【請求項９】
請求項１乃至８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と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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−９７１８４（Ｐ２０１３−９７１８４Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４０２２５（Ｐ２０１１−２４０２２５）
【出願日】平成２３年１１月１日（２０１１．１１．１）
【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２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１日（２０１１．１１．１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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