JP2008040395A - ズームレンズおよび撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フォーカスの際の作動性に優れた大口径で高変倍比のズームレンズおよび撮像装置を提供する。
【解決手段】変倍群Ｇ２に対して物体側にフォーカス群Ｇ１を配置する。フォーカス群Ｇ１は、物体側より順に、正の屈折力を持つ第１群Ｇ１１と、正の屈折力を持つ第２群Ｇ１２と、正の屈折力を持つ第３群Ｇ１３とで構成する。第１群Ｇ１１は、物体側より順に少なくとも１枚の凹レンズ（Ｌ１１）と少なくとも１枚の凸レンズとを有する。無限遠物体から至近物体にフォーカスする際には、物体距離の変化に対して、無限遠寄りでは第２群Ｇ１２の移動量が大きく、至近寄りでは第３群Ｇ１３の移動量が大きくなるようにして、第２群Ｇ１２と第３群Ｇ１３とを移動させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、テレビカメラやビデオカメラ等に好適なズームレンズに関し、特に変倍群よりも物体側にフォーカス群を備え、その一部のレンズ群を移動してフォーカスするようにしたズームレンズ、およびそのズームレンズを備えた撮像装置に関する。

従来より、テレビカメラやビデオカメラ等に好適な大口径・高変倍比のズームレンズとして、物体側から順に、正の屈折力を有するフォーカス群と、負の屈折力を有する変倍群と、正または負の屈折力を有する補正群と、正の屈折力を有するリレーレンズ群とを備えた４群方式のズームレンズが知られている。また、そのような４群方式のズームレンズにおいて、フォーカス群を複数のレンズ群に分割し、その分割された一部のレンズ群を移動させてフォーカスを行うインナーフォーカス式のレンズが知られている。例えば特許文献１には、４群方式のズームレンズにおいて、フォーカス群を物体側より順に、負の屈折力の第Ａ群、正の屈折力の第Ｂ１群、および正の屈折力の第Ｂ２群の３つのレンズ群に分け、それらのうち第Ｂ１群および第Ｂ２群を移動させるインナーフォーカス式のレンズが記載されている。特許文献１に記載のズームレンズでは、無限遠物体から近距離物体へのフォーカスの際には第Ｂ１群と第Ｂ２群とを異なる移動量で物体側へ移動させ、かつ、第Ｂ１群および第Ｂ２群の移動量を各々ＭＢ１，ＭＢ２として、ＭＢ２／ＭＢ１＜１なる条件を満足するようにフォーカスが行われる。
特許第３４９５７７２号公報

しかしながら、特許文献１に記載のズームレンズは、全体として正の屈折力を有するフォーカス群において、第１群（第Ａ群）を負の屈折力で構成しているために、第２群（第Ｂ１群）および第３群（第Ｂ２群）の正の屈折力を大きくしなければならず、第２群および第３群の厚みおよびレンズ径が大きくなりがちで質量増大傾向になるために、フォーカスの際の作動性が悪くなるという問題がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、フォーカスの際の作動性に優れた大口径で高変倍比のズームレンズおよび撮像装置を提供することにある。

本発明によるズームレンズは、変倍群と、変倍群に対して物体側に配置されたフォーカス群とを備え、フォーカス群は、物体側より順に、正の屈折力を持つ第１群と、正の屈折力を持つ第２群と、正の屈折力を持つ第３群とで構成され、かつ第１群は、物体側より順に少なくとも１枚の凹レンズと少なくとも１枚の凸レンズとを有し、無限遠物体から至近物体にフォーカスする際に、第２群と第３群とを互いに異なる移動量で移動させるようになされているものである。

本発明による撮像装置は、上記本発明によるズームレンズを備えたものである。

本発明によるズームレンズおよび撮像装置では、フォーカス群内の各群を正の屈折力を有する構成にしたことで、正の屈折力が各群に適当に分配される。これにより、フォーカス群内の第１群を負の屈折力とした場合に比べて、第２群および第３群の正の屈折力を必要以上に大きくしなくて済み、第２群および第３群の質量増大傾向が抑制され、フォーカスの際の作動性の悪化が防止される。
そして、さらに、次の好ましい条件を適宜採用して満足することで、作動性と収差性能とをより良好なものとすることができる。

本発明によるズームレンズにおいて、フォーカスする際に物体距離の変化に対して、無限遠寄りでは第２群の移動量が大きく、至近寄りでは第３群の移動量が大きくなるように第２群と第３群とを移動させるようにしても良い。
これにより、無限遠物体から最至近へとフォーカスする際に第２群および第３群を物体側へ移動させるものとすると、無限遠物体時において第１群と第２群との間の空気間隔に比べて第２群と第３群との間の空気間隔が狭い場合であっても第２群および第３群が互いに機構的に干渉することなく、適切に移動が行われる。

また、フォーカスする際に、最至近時での第２群および第３群の移動量をそれぞれＺ２，Ｚ３、無限遠物体を含む任意の有限物体時での第２群および第３群の移動量をそれぞれＸ２，Ｘ３としたとき、
０≦Ｘ２≦Ｚ２／２ となる範囲で、
｜Ｘ３／Ｚ３｜≦０．１４ ……（１）
となる関係で第２群と第３群とを移動させることが好ましい。
これにより、無限遠寄りでのフォーカス移動量が適切に規制される。

また、フォーカスする際に、最至近時での第２群および第３群の移動量をそれぞれＺ２，Ｚ３、最至近物体を含む任意の有限物体時での第２群および第３群の移動量をそれぞれＹ２，Ｙ３としたとき、
Ｚ３／２≦Ｙ３≦Ｚ３ となる範囲で、
｜（Ｚ２−Ｙ２）／Ｚ２｜≦０．０５ ……（２）
となる関係で第２群と第３群とを移動させることが好ましい。
これにより、至近物体寄りでのフォーカス移動量が適切に規制される。

また、フォーカス群全体の屈折力をφＦ、第１群、第２群および第３群の屈折力をそれぞれφ１，φ２，φ３とするとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
これにより、フォーカス群内の各群の屈折力が最適化され、作動性を確保しつつ収差性能に有利となる。
０．０１３≦φ１／φＦ≦０．１５ ……（３）
０．３６≦φ２／φＦ≦０．６５ ……（４）
０．７４≦φ２／φ３≦１．６０ ……（５）

また、第１群の凹レンズのｄ線に対する屈折率をＮｄ１、アッベ数をνｄ１とするとき、凹レンズは下記不等式をすべて満足する領域に存在するレンズ材料で構成されていることが好ましい。
これにより、第１群の凹レンズのレンズ材料が最適化され、収差性能に有利となる。
Ｎｄ１≧０．０１４νｄ１＋１．２２ （ただし、νｄ１≧４０） ……（６）
Ｎｄ１≧０．００２６７νｄ１＋１．６７３ （ただし、νｄ１≦４０） ……（７）
Ｎｄ１≦０．０５２νｄ１＋０．４４ ……（８）

本発明のズームレンズまたは撮像装置によれば、フォーカス群内の各群を正の屈折力を有する構成とし、正の屈折力がフォーカス群内の各群で適当に分配されるようにしたので、フォーカス群内の第１群を負の屈折力とした場合に比べて、第２群および第３群の正の屈折力を必要以上に大きくすることなく、第２群および第３群の質量増大傾向を抑制することができ、フォーカスの際の作動性を優れたものとすることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係るズームレンズの第１の構成例を示している。この構成例は、後述の第１の数値実施例（図９、図１０（Ａ）および図１０（Ｂ））のレンズ構成に対応している。図２は、第２の構成例を示しており、後述の第２の数値実施例（図１２、図１３（Ａ）および図１３（Ｂ））のレンズ構成に対応している。図３は、第３の構成例を示しており、後述の第３の数値実施例（図１５、図１６（Ａ）および図１６（Ｂ））のレンズ構成に対応している。図４は、第４の構成例を示しており、後述の第４の数値実施例（図１８、図１９（Ａ）および図１９（Ｂ））のレンズ構成に対応している。図５は、第５の構成例を示しており、後述の第５の数値実施例（図２１、図２２（Ａ）および図２２（Ｂ））のレンズ構成に対応している。なお、図１〜図５には、広角端で無限遠物体にフォーカスしている状態でのレンズ配置を示す。図１〜図５において、符号Ｒ１は、最も物体側の構成要素の面の曲率半径を示す。符号Ｄｉは、ｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ上の面間隔を示す。なお符号Ｄｉについては、変倍に伴って変化する部分の面間隔部分に符号を付している。なお、各構成例共に基本的な構成は同じである。

このズームレンズは、テレビカメラやビデオカメラ等に好適な大口径・高変倍比のズームレンズとなっている。このズームレンズは、光軸Ｚに沿って物体側から順に、正の屈折力を有するフォーカス群Ｇ１と、負の屈折力を有する変倍群Ｇ２と、正または負の屈折力を有する補正群Ｇ３と、正の屈折力を有するリレーレンズ群Ｇ４とを備えた４群方式のズームレンズとなってている。補正群Ｇ３は、図１および図２に示した第１および第２の構成例では負の屈折力を有し、図３ないし図５に示した第３ないし第５の構成例では正の屈折力を有している。絞りＳｔは、補正群Ｇ３とリレーレンズ群Ｇ４との間に配置されている。

このズームレンズの結像面（撮像面）Ｓｉｍｇには、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の図示しない撮像素子が配置される。また、リレーレンズ群Ｇ４と撮像面との間には、色分解用のプリズムブロックＧＰが配置されている。図示しない撮像素子は、このズームレンズによって形成された被写体像に応じた電気信号（撮像信号）を出力する。少なくともズームレンズと撮像素子とを備えて撮像装置が構成される。

このズームレンズにおいて、変倍群Ｇ２および補正群Ｇ３は、変倍に伴い、各図にその軌跡を示したように移動する。すなわち、変倍群Ｇ２は、広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）へと変倍させるに従い光軸Ｚ上で像側に移動するようになっている。補正群Ｇ３は、変倍に伴う像面変動を補正するために、図１および図２に示した第１および第２の構成例では、広角端から望遠端へと変倍させるに従い、光軸Ｚ上を物体側に移動した後、像側に移動する。また、図３ないし図５に示した第３ないし第５の構成例では、補正群Ｇ３は、広角端から望遠端へと変倍させるに従い、光軸Ｚ上を物体側に移動する。フォーカス群Ｇ１は、各変倍域においてフォーカスする際に、内部の一部のレンズ群が光軸Ｚ上を移動する。リレーレンズ群Ｇ４は、変倍およびフォーカシングの際に常時固定となっている。

フォーカス群Ｇ１は、物体側より順に、第１群Ｇ１１、第２群Ｇ１２および第３群Ｇ１３で構成されている。第１群Ｇ１１、第２群Ｇ１２および第３群Ｇ１３はすべて正の屈折力を有している。

第１群Ｇ１１は、物体側より順に少なくとも１枚の凹レンズと少なくとも１枚の凸レンズとを有している。第１群Ｇ１１は例えば、１枚の凹レンズＬ１１と、３枚の凸レンズＬ１２，Ｌ１３，Ｌ１４とで構成されている。ただし、第２および第４の構成例（図２、図４）のように、第１群Ｇ１１を、１枚の凹レンズＬ１１と、２枚の凸レンズＬ１２，Ｌ１３とで構成しても良い。また、第３および第５の構成例（図３、図５）のように、第１群Ｇ１１を、１枚の凹レンズＬ１１と、１枚の凸レンズＬ１２とで構成しても良い。

第２群Ｇ１２は例えば、１枚のレンズＬ２１で構成されている。ただし、第３の構成例のように、２枚のレンズＬ２１，Ｌ２２で構成しても良い。また、第５の構成例のように、３枚のレンズＬ２１，Ｌ２２，Ｌ２３で構成しても良い。第３群Ｇ１３は例えば、１枚のレンズＬ３１で構成されている。

第２群Ｇ１２と第３群Ｇ１３は、無限遠物体から最至近物体へとフォーカスする際に、最至近時では無限遠物体の位置に比べて物体側へ移動するようになっている。この際、第２群Ｇ１２と第３群Ｇ１３は、光軸Ｚ上を互いに異なる移動量で移動するようになされている。例えばフォーカスする際に物体距離の変化に対して、無限遠寄りでは第２群Ｇ１２の移動量が大きく、至近寄りでは第３群Ｇ１３の移動量が大きくなるように移動させることが好ましい。これにより、無限遠物体から最至近へとフォーカスする際に第２群Ｇ１２および第３群Ｇ１３を物体側へ移動させるものとすると、無限遠物体時において第１群Ｇ１１と第２群Ｇ１２との間の空気間隔に比べて第２群Ｇ１２と第３群Ｇ１３との間の空気間隔が狭い場合であっても第２群Ｇ１２および第３群Ｇ１３が互いに機構的に干渉することなく、適切に移動を行わせることができる。なお、第１群Ｇ１１は、フォーカス時および変倍時に常に移動しない固定群となっている。

また、フォーカスする際に、最至近時での第２群Ｇ１２および第３群Ｇ１３の移動量をそれぞれＺ２，Ｚ３、無限遠物体を含む任意の有限物体時での第２群Ｇ１２および第３群Ｇ１３の移動量をそれぞれＸ２，Ｘ３としたとき、
０≦Ｘ２≦Ｚ２／２ となる範囲で、
｜Ｘ３／Ｚ３｜≦０．１４ ……（１）
となる関係で第２群Ｇ１２と第３群１３とを移動させることが好ましい。

また、フォーカスする際に、最至近時での第２群Ｇ１２および第３群Ｇ１３の移動量をそれぞれＺ２，Ｚ３、最至近物体を含む任意の有限物体時での第２群Ｇ１２および第３群Ｇ１３の移動量をそれぞれＹ２，Ｙ３としたとき、
Ｚ３／２≦Ｙ３≦Ｚ３ となる範囲で、
｜（Ｚ２−Ｙ２）／Ｚ２｜≦０．０５ ……（２）
となる関係で第２群Ｇ１２と第３群１３とを移動させることが好ましい。

また、フォーカス群Ｇ１全体の屈折力をφＦ、第１群Ｇ１１、第２群Ｇ１２および第３群Ｇ１３の屈折力をそれぞれφ１，φ２，φ３とするとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
０．０１３≦φ１／φＦ≦０．１５ ……（３）
０．３６≦φ２／φＦ≦０．６５ ……（４）
０．７４≦φ２／φ３≦１．６０ ……（５）

また、第１群Ｇ１１の凹レンズＬ１１のｄ線に対する屈折率をＮｄ１、アッベ数をνｄ１とするとき、凹レンズＬ１１は下記不等式（６）〜（８）をすべて満足する領域に存在するレンズ材料で構成されていることが好ましい。
Ｎｄ１≧０．０１４νｄ１＋１．２２ （ただし、νｄ１≧４０） ……（６）
Ｎｄ１≧０．００２６７νｄ１＋１．６７３ （ただし、νｄ１≦４０） ……（７）
Ｎｄ１≦０．０５２νｄ１＋０．４４ ……（８）

次に、以上のように構成されたズームレンズの作用および効果を説明する。なお、このズームレンズの特徴はフォーカス群Ｇ１の構成にあるので、特に、その部分の構成に関わる作用および効果を説明する。

高倍率で長焦点のズームレンズの場合、望遠側寄りでの軸上色収差とフォーカス群Ｇ１で発生するコマ収差とをバランス良く補正する必要がある。その軸上色収差の残存２次スペクトル量を抑えるためには、第１群Ｇ１１内の凹レンズＬ１１を適切に選択する必要がある。それにより、第１群Ｇ１１に後続するフォーカス群Ｇ１内の凸レンズの屈折力配分、形状、およびレンズ材料は、最適化により比較的容易に決定しうる。凹レンズＬ１１の材料の選択を誤ると、最適に軸上色収差量を補正したときフォーカス群Ｇ１で発生するコマ収差が、それ以降の主に変倍群Ｇ２で拡大されて補正不足となり、球面収差と像面湾曲がアンダーに倒れることと相まって、高周波成分のＭＴＦの劣化や、開口絞りＳｔを絞り込んだとき像面がアンダーに倒れることによる性能劣化を生じてしまう。このように第１群Ｇ１１内の凹レンズＬ１１の硝材選択とそれ以降のフォーカス群Ｇ１内の凸レンズの屈折力とを適切に配置することが必要になる。合わせて、フォーカス群Ｇ１内の各群をすべて正の屈折力で構成することで、正の屈折力をフォーカス群Ｇ１内の各群に適当に分配する。これにより、フォーカス群Ｇ１内の第１群Ｇ１１を負の屈折力とした場合に比べて、第２群Ｇ１２および第３群Ｇ１３の正の屈折力を必要以上に大きくすることなく、第２群Ｇ１２および第３群Ｇ１３の質量増大傾向を抑制することができ、フォーカスの際の作動性を優れたものとすることができる。
以下、上述の各条件式について説明する。

まず、図６および図７を参照して、条件式（１），（２）について説明する。図６および図７において横軸は物体距離、縦軸はフォーカスの際の第２群Ｇ１２の移動量（δ２）および第３群Ｇ１３の移動量（δ３）を示す。移動量δ２，δ３は、無限遠物体にフォーカスしている状態でのレンズ位置を基準とした移動量を示す。なお、図６および図７は条件式（１），（２）の概念を説明するための模式図であり、各構成例のレンズがこれと全く同一の動きをするわけではない。各構成例のレンズにおけるフォーカス移動量の具体例は後述する。

図６および図７に示したように、第２群Ｇ１２および第３群Ｇ１３は、無限遠物体での位置に比べて最至近物体での位置が物体側となるように移動する。この際、物体距離の変化に対して、第２群Ｇ１２の移動量δ２と第３群Ｇ１３の移動量δ３とが異なるようにして第２群Ｇ１２および第３群Ｇ１３が移動する。

条件式（１）は、無限遠物体を含む任意の有限物体時での第２群Ｇ１２の移動量Ｘ２が、
０≦Ｘ２≦Ｚ２／２ となる範囲での第３群Ｇ１３のフォーカス移動量を規制している。物体距離の変化に対して、無限遠寄りでは第２群Ｇ１２の移動量を大きくし、至近寄りでは第３群Ｇ１３の移動量が大きくなるように移動させた場合、
０≦Ｘ２≦Ｚ２／２ となる範囲とは、図６に示したように、無限遠物体寄りでの移動量を示す。すなわち、条件式（１）は、第３群Ｇ１３の無限遠物体寄りでのフォーカス移動量を規制している。条件式（１）を満足することは、無限遠物体寄りでは第３群Ｇ１３のフォーカス移動量が至近側に比べて相対的に小さいことを意味する。条件式（１）を満足するようにして無限遠物体寄りではほとんど第２群Ｇ１２のみを移動させてフォーカスすることで、遠距離寄りの軸上色収差の変動を抑えると共に、基準波長での像面湾曲の距離変動を抑えることができる。

条件式（２）は、最至近物体を含む任意の有限物体時での第３群Ｇ１３の移動量Ｙ３が、
Ｚ３／２≦Ｙ３≦Ｚ３ となる範囲での第２群Ｇ１２のフォーカス移動量を規制している。物体距離の変化に対して、無限遠寄りでは第２群Ｇ１２の移動量を大きくし、至近寄りでは第３群Ｇ１３の移動量が大きくなるように移動させた場合、
Ｚ３／２≦Ｙ３≦Ｚ３ となる範囲とは、図７に示したように、至近物体寄りでの移動量を示す。すなわち、条件式（２）を満足することは、至近物体寄りでは第２群Ｇ１２のフォーカス移動量が至近側に比べて相対的に小さいことを意味する。条件式（２）を満足するようにして至近物体寄りではほとんど第３群Ｇ１３のみを移動させてフォーカスすることで、移動レンズ群の軽量化が図れ、作動性を良くすることができる。

条件式（３）〜（５）は、フォーカス群Ｇ１内の各群の屈折力を最適化するものである。特に、条件式（３）は第１群Ｇ１１の適切な屈折力を規定している。条件式（３）の下限を下回ると第１群Ｇ１１での屈折力が弱くなり、第２群Ｇ１２以降の屈折力が増大し、球面収差や像面湾曲がアンダーに大きくなりコマ収差も増大する。それを補正するためにはレンズ枚数を増やすことによる大型化が免れなくなる。条件式（３）の上限を上回ると、第２群Ｇ１２および第３群Ｇ１３の正の屈折力が弱くなり、フォーカス移動量が増大してしまうため、レンズ全長が伸びてしまう。

条件式（４）は第２群Ｇ１２の適切な屈折力を規定している。条件式（４）は、フォーカス群Ｇ１の小型化を可能とし、かつ無限遠から至近側へフォーカスする際、有効に収差補正が良好に抑えられるよう第２群Ｇ１２の屈折力を規制する。条件式（４）の下限を下回ると第２群Ｇ１２の屈折力が弱くなり、任意の物体距離で移動量を大きく取る必要があるためフォーカス系全長が長くなってしまう。条件式（４）の上限を上回ると、第２群Ｇ１２の屈折力が強くなり、球面収差の増大、コマ収差の増大、および像面湾曲がアンダーになる収差劣化が生じ、それを補正するためにレンズ枚数を増やす必要が生じ、フォーカス系が大型傾向になってしまう。

条件式（５）は第２群Ｇ１２と第３群Ｇ１３との屈折力の適切なバランスを規定している。条件式（５）は、このズームレンズによるフォーカス方式によって無限遠物体から至近側へフォーカスを行った際に、収差補正が良好に行えるフォーカス範囲を広く保つための関係式である。第２群Ｇ１２と第３群Ｇ１３とが一体となってフォーカスが行われる一群インナーフォーカス方式との違いを生じさせる関係式とも言える。条件式（５）の下限を下回ると第２群Ｇ１２の移動でフォーカスできる範囲が狭まる。すなわち、良好に補正できうる無限遠からのフォーカス範囲が狭まる。また、条件式（５）の上限を上回ると第２群Ｇ１２の屈折力が強くなり第２群Ｇ１２の移動による無限遠からのフォーカス範囲は広く取れるようになるが、諸収差の劣化が著しくなる。

不等式（６）〜（８）は、第１群Ｇ１１内の凹レンズＬ１１のレンズ材料の適切な存在可能範囲を規制した式で、これら３つの式すべてを満たす範囲に凹レンズＬ１１のレンズ材料が存在していることが好ましい。不等式（６）、（７）の条件から外れると、凹レンズＬ１１の曲率が大きくなり、そこで発生する高次収差を後続するフォーカス群Ｇ１内のレンズで補正することが困難となる。また不等式（６）の条件を外れると、短波長側で軸上色収差が補正不足となる。不等式（８）の条件式から外れると、軸上色収差の残存２次スペクトルが大きくなり、高性能化を満足することができない。不等式（６）〜（８）は、より好ましくは、下記不等式（９）〜（１１）のように範囲を狭めることで、より高性能化が図れる。
Ｎｄ１≧０．０２νｄ１＋１．０ （ただし、νｄ１≧４０） ……（９）
Ｎｄ１≧０．０００９νｄ１＋１．７６４ （ただし、νｄ１≦４０） ……（１０）
Ｎｄ１≦０．０８νｄ１−０．５３ ……（１１）

図８は、不等式（６）〜（８）または不等式（９）〜（１１）で規定されるレンズ材料の範囲を図示したものである。図８の横軸はアッベ数νｄ、縦軸は屈折率Ｎｄとなっている。領域Ａが不等式（６）〜（８）で規定される範囲、領域Ｂが不等式（９）〜（１１）で規定される範囲となっている。

以上説明したように、本実施の形態に係るズームレンズによれば、フォーカス群Ｇ１内の各群を正の屈折力を有する構成とし、正の屈折力がフォーカス群内の各群で適当に分配されるようにしたので、フォーカス群Ｇ１内の第１群Ｇ１１を負の屈折力とした場合に比べて、第２群Ｇ１２および第３群Ｇ１３の質量増大傾向を抑制することができ、フォーカスの際の作動性を優れたものとすることができる。また、適宜好ましい条件を採用して満足することで、作動性と収差性能とをより良好なものとすることができる。

次に、本実施の形態に係るズームレンズの具体的な数値実施例について説明する。以下では、第１ないし第５の数値実施例をまとめて説明する。

図１に示したズームレンズの構成に対応する具体的なレンズデータを実施例１として、図９に示す。図９に示したレンズデータにおける面番号Ｓｉの欄には、実施例１に係るズームレンズについて、最も物体側の構成要素の面を１番目として、像側に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目（ｉ＝１〜４４）の面の番号を示している。曲率半径Ｒｉの欄には、図１において付した符号Ｒ１を１番目として物体側からｉ番目の面の曲率半径の値（ｍｍ）を示す。面間隔Ｄｉの欄についても、同様に物体側からｉ番目の面Ｓｉとｉ＋１番目の面Ｓｉ＋１との光軸上の間隔（ｍｍ）を示す。Ｎｄｉの欄には、隣り合うレンズ面間のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率の値を示す。νｄｊの欄には、物体側からｊ番目の光学要素のｄ線に対するアッベ数の値を示す。図９にはまた、諸データとして、広角端および望遠端における全系の近軸焦点距離ｆ（ｍｍ）、Ｆナンバー（ＦＮＯ．）、および半画角ωの値についても示す。

実施例１に係るズームレンズは、変倍に伴って変倍群Ｇ２および補正群Ｇ３が光軸上を移動するため、これらの各群の前後の面間隔Ｄ１２，Ｄ２２，Ｄ２５の値は可変となっている。図１０（Ａ）には、これらの可変面間隔の変倍時のデータとして、広角端、中間焦点距離および望遠端における値を示す。また、この実施例１に係るズームレンズは、各変倍域においてフォーカスする際に、フォーカス群Ｇ１内の第２群Ｇ１２および第３群Ｇ１３が光軸上を移動する。図１０（Ｂ）には、フォーカスの際の有限物体距離での第２群Ｇ１２の移動量δ２（ｍｍ）および第３群Ｇ１３の移動量δ３（ｍｍ）を示す。また、図１１には、横軸を物体距離、縦軸をフォーカスの際の移動量として、第２群Ｇ１２および第３群Ｇ１３の移動量δ２，δ３の変化を示す。なお、各変倍域でフォーカスの際の移動量δ２，δ３の軌跡は同じである。

以上の実施例１に係るズームレンズと同様にして、図２に示したズームレンズの構成に対応する具体的なレンズデータを実施例２として、図１２に示す（ｉ＝１〜４１）。この実施例２に係るズームレンズも、変倍に伴って変倍群Ｇ２および補正群Ｇ３が光軸上を移動するため、これらの各群の前後の面間隔Ｄ１０，Ｄ１７，Ｄ２０の値が可変となっている。図１３（Ａ）には、これらの可変面間隔の変倍時のデータを示す。図１３（Ｂ）には、フォーカスの際の有限物体距離での第２群Ｇ１２の移動量δ２および第３群Ｇ１３の移動量δ３を示す。また、図１４には、横軸を物体距離、縦軸をフォーカスの際の移動量として、第２群Ｇ１２および第３群Ｇ１３の移動量δ２，δ３の変化を示す。なお、各変倍域でフォーカスの際の移動量δ２，δ３の軌跡は同じである。

同様にして、図３に示したズームレンズの構成に対応する具体的なレンズデータを実施例３として、図１５に示す（ｉ＝１〜４８）。この実施例３に係るズームレンズも、変倍に伴って変倍群Ｇ２および補正群Ｇ３が光軸上を移動するため、これらの各群の前後の面間隔Ｄ１０，Ｄ２０，Ｄ２９の値が可変となっている。図１６（Ａ）には、これらの可変面間隔の変倍時のデータを示す。図１６（Ｂ）には、フォーカスの際の有限物体距離での第２群Ｇ１２の移動量δ２および第３群Ｇ１３の移動量δ３を示す。また、図１７には、横軸を物体距離、縦軸をフォーカスの際の移動量として、第２群Ｇ１２および第３群Ｇ１３の移動量δ２，δ３の変化を示す。なお、各変倍域でフォーカスの際の移動量δ２，δ３の軌跡は同じである。

同様にして、図４に示したズームレンズの構成に対応する具体的なレンズデータを実施例４として、図１８に示す（ｉ＝１〜４８）。この実施例４に係るズームレンズも、変倍に伴って変倍群Ｇ２および補正群Ｇ３が光軸上を移動するため、これらの各群の前後の面間隔Ｄ１０，Ｄ２０，Ｄ２９の値が可変となっている。図１９（Ａ）には、これらの可変面間隔の変倍時のデータを示す。図１９（Ｂ）には、フォーカスの際の有限物体距離での第２群Ｇ１２の移動量δ２および第３群Ｇ１３の移動量δ３を示す。また、図２０には、横軸を物体距離、縦軸をフォーカスの際の移動量として、第２群Ｇ１２および第３群Ｇ１３の移動量δ２，δ３の変化を示す。なお、各変倍域でフォーカスの際の移動量δ２，δ３の軌跡は同じである。

同様にして、図５に示したズームレンズの構成に対応する具体的なレンズデータを実施例５として、図２１に示す（ｉ＝１〜５０）。この実施例５に係るズームレンズも、変倍に伴って変倍群Ｇ２および補正群Ｇ３が光軸上を移動するため、これらの各群の前後の面間隔Ｄ１２，Ｄ２２，Ｄ３１の値が可変となっている。図２２（Ａ）には、これらの可変面間隔の変倍時のデータを示す。図２２（Ｂ）には、フォーカスの際の有限物体距離での第２群Ｇ１２の移動量δ２および第３群Ｇ１３の移動量δ３を示す。また、図２３には、横軸を物体距離、縦軸をフォーカスの際の移動量として、第２群Ｇ１２および第３群Ｇ１３の移動量δ２，δ３の変化を示す。なお、各変倍域でフォーカスの際の移動量δ２，δ３の軌跡は同じである。

図２４（Ａ），図２４（Ｂ）には、上述の各条件式に関する値を、各実施例についてまとめたものを示す。なお、図２４（Ａ）において網掛けして強調表示している部分は、条件式から値が外れていることを示す。すなわち、実施例１に係るズームレンズは、フォーカス移動量に関する条件式（１）、（２）の条件を満たしていない。これは実施例１に係るズームレンズは、望遠端の焦点距離が他の実施例に比べて比較的短く、残存軸上色収差の絶対量も元々小さいため、本発明のフォーカス方式で軸上色収差の距離変動を抑える効果をあまり必要とせず、基準波長の距離変動による諸収差の変動も抑えられているためである。実施例１に係るズームレンズが条件式（１）、（２）の条件を満たしていないことを除いて、各実施例の値は、各条件式の数値範囲内となっている。

図２５（Ａ）〜図２５（Ｃ）はそれぞれ、実施例１に係るズームレンズにおいて望遠端で無限遠物体にフォーカスしている状態での球面収差、非点収差、およびディストーション（歪曲収差）を示している。各収差図には、ｄ線を基準波長とした収差を示す。球面収差図および軸上色収差図には、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ），Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）についての収差も示す。非点収差図において、実線はサジタル方向、破線はタンジェンシャル方向の収差を示す。ＦＮＯ．はＦ値、ωは半画角を示す。同様にして、３ｍの物体距離にフォーカスしている状態での諸収差を図２６（Ａ）〜図２６（Ｃ）に示す。また、１．４ｍの物体距離にフォーカスしている状態での諸収差を図２７（Ａ）〜図２７（Ｃ）に示す。また、０．７５ｍの最至近、最短物体距離（Ｍ．Ｏ．Ｄ）にフォーカスしている状態での諸収差を図２８（Ａ）〜図２８（Ｃ）に示す。

同様にして、実施例２に係るズームレンズにおいて望遠端で無限遠物体にフォーカスしている状態での諸収差を図２９（Ａ）〜図２９（Ｃ）に示す。同様にして、９．６ｍの物体距離にフォーカスしている状態での諸収差を図３０（Ａ）〜図３０（Ｃ）に示す。また、３．４１ｍの物体距離にフォーカスしている状態での諸収差を図３１（Ａ）〜図３１（Ｃ）に示す。また、２．２ｍの最至近、最短物体距離（Ｍ．Ｏ．Ｄ）にフォーカスしている状態での諸収差を、図３２（Ａ）〜図３２（Ｃ）に示す。

同様にして、実施例３に係るズームレンズにおいて望遠端で無限遠物体にフォーカスしている状態での諸収差を図３３（Ａ）〜図３３（Ｃ）に示す。同様にして、１３．９ｍの物体距離にフォーカスしている状態での諸収差を図３４（Ａ）〜図３４（Ｃ）に示す。また、３．９６ｍの物体距離にフォーカスしている状態での諸収差を図３５（Ａ）〜図３５（Ｃ）に示す。また、２．７５ｍの最至近、最短物体距離（Ｍ．Ｏ．Ｄ）にフォーカスしている状態での諸収差を、図３６（Ａ）〜図３６（Ｃ）に示す。

同様にして、実施例４に係るズームレンズにおいて望遠端で無限遠物体にフォーカスしている状態での諸収差を図３７（Ａ）〜図３７（Ｃ）に示す。同様にして、１５．９ｍの物体距離にフォーカスしている状態での諸収差を図３８（Ａ）〜図３８（Ｃ）に示す。また、４．０６ｍの物体距離にフォーカスしている状態での諸収差を図３９（Ａ）〜図３９（Ｃ）に示す。また、２．７５ｍの最至近、最短物体距離（Ｍ．Ｏ．Ｄ）にフォーカスしている状態での諸収差を、図４０（Ａ）〜図４０（Ｃ）に示す。

同様にして、実施例５に係るズームレンズにおいて望遠端で無限遠物体にフォーカスしている状態での諸収差を図４１（Ａ）〜図４１（Ｃ）に示す。同様にして、１３．０３ｍの物体距離にフォーカスしている状態での諸収差を図４２（Ａ）〜図４２（Ｃ）に示す。また、３．８９ｍの物体距離にフォーカスしている状態での諸収差を図４３（Ａ）〜図４３（Ｃ）に示す。また、２．７５ｍの最至近、最短物体距離（Ｍ．Ｏ．Ｄ）にフォーカスしている状態での諸収差を、図４４（Ａ）〜図４４（Ｃ）に示す。

以上の各数値データおよび各収差図から分かるように、各実施例について、フォーカスの際の諸収差の変動が良好に抑えられた大口径・高変倍比のズームレンズが実現できている。

なお、本発明は、上記実施の形態および各実施例に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔および屈折率の値などは、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得る。また、本発明は、特にフォーカス群の構成に特徴があり、ズーム方式自体は上記実施の形態で説明した例に限られるものではない。

本発明の一実施の形態に係るズームレンズの第１の構成例を示すものであり、実施例１に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係るズームレンズの第２の構成例を示すものであり、実施例２に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係るズームレンズの第３の構成例を示すものであり、実施例３に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係るズームレンズの第４の構成例を示すものであり、実施例４に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係るズームレンズの第５の構成例を示すものであり、実施例５に対応するレンズ断面図である。 無限遠物体寄りでのフォーカス移動量についての説明図である。 至近物体寄りでのフォーカス移動量についての説明図である。 好ましいレンズ材料の範囲を示す説明図である。 実施例１に係るズームレンズの基本的なレンズデータを示す図である。 実施例１に係るズームレンズにおいて、変倍に伴って移動する部分の面間隔（Ａ）とフォーカスに伴って移動するレンズ群の移動量（Ｂ）を示す図である。 実施例１に係るズームレンズにおけるフォーカス時のレンズ移動量を示すグラフである。 実施例２に係るズームレンズの基本的なレンズデータを示す図である。 実施例２に係るズームレンズにおいて、変倍に伴って移動する部分の面間隔（Ａ）とフォーカスに伴って移動するレンズ群の移動量（Ｂ）を示す図である。 実施例２に係るズームレンズにおけるフォーカス時のレンズ移動量を示すグラフである。 実施例３に係るズームレンズの基本的なレンズデータを示す図である。 実施例３に係るズームレンズにおいて、変倍に伴って移動する部分の面間隔（Ａ）とフォーカスに伴って移動するレンズ群の移動量（Ｂ）を示す図である。 実施例３に係るズームレンズにおけるフォーカス時のレンズ移動量を示すグラフである。 実施例４に係るズームレンズの基本的なレンズデータを示す図である。 実施例４に係るズームレンズにおいて、変倍に伴って移動する部分の面間隔（Ａ）とフォーカスに伴って移動するレンズ群の移動量（Ｂ）を示す図である。 実施例４に係るズームレンズにおけるフォーカス時のレンズ移動量を示すグラフである。 実施例５に係るズームレンズの基本的なレンズデータを示す図である。 実施例５に係るズームレンズにおいて、変倍に伴って移動する部分の面間隔（Ａ）とフォーカスに伴って移動するレンズ群の移動量（Ｂ）を示す図である。 実施例５に係るズームレンズにおけるフォーカス時のレンズ移動量を示すグラフである。 条件式に関する値を各実施例についてまとめて示した図である。 実施例１に係るズームレンズの望遠端、かつ物体距離・無限遠における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差を示す。 実施例１に係るズームレンズの望遠端、かつ物体距離・３ｍにおける諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。 実施例１に係るズームレンズの望遠端、かつ物体距離・１．４ｍにおける諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。 実施例１に係るズームレンズの望遠端、かつ最至近物体距離・０．７５ｍにおける諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。 実施例２に係るズームレンズの望遠端、かつ物体距離・無限遠における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差を示す。 実施例２に係るズームレンズの望遠端、かつ物体距離・９．６ｍにおける諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。 実施例２に係るズームレンズの望遠端、かつ物体距離・３．４１ｍにおける諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。 実施例２に係るズームレンズの望遠端、かつ最至近物体距離・２．２ｍにおける諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。 実施例３に係るズームレンズの望遠端、かつ物体距離・無限遠における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差を示す。 実施例３に係るズームレンズの望遠端、かつ物体距離・１３．９ｍにおける諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。 実施例３に係るズームレンズの望遠端、かつ物体距離・３．９６ｍにおける諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。 実施例３に係るズームレンズの望遠端、かつ最至近物体距離・２．７５ｍにおける諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。 実施例４に係るズームレンズの望遠端、かつ物体距離・無限遠における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差を示す。 実施例４に係るズームレンズの望遠端、かつ物体距離・１５．９ｍにおける諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。 実施例４に係るズームレンズの望遠端、かつ物体距離・４．０６ｍにおける諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。 実施例４に係るズームレンズの望遠端、かつ最至近物体距離・２．７５ｍにおける諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。 実施例５に係るズームレンズの望遠端、かつ物体距離・無限遠における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差を示す。 実施例５に係るズームレンズの望遠端、かつ物体距離・１３．０３ｍにおける諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。 実施例５に係るズームレンズの望遠端、かつ物体距離・３．８９ｍにおける諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。 実施例５に係るズームレンズの望遠端、かつ最至近物体距離・２．７５ｍにおける諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。

符号の説明

ＧＰ…プリズムブロック、Ｇ１…フォーカス群、Ｇ２…変倍群、Ｇ３…補正群、Ｇ４…リレーレンズ群、Ｇ１１…フォーカス群内の第１群、Ｇ１２…フォーカス群内の第２群、Ｇ１３…フォーカス群内の第３群、Ｓｔ…絞り、Ｒｉ…物体側から第１番目のレンズ面の曲率半径、Ｄｉ…物体側から第１番目と第１＋１番目のレンズ面との面間隔、Ｚ…光軸。

Claims (7)

1. 変倍群と、前記変倍群に対して物体側に配置されたフォーカス群とを備え、
   前記フォーカス群は、物体側より順に、正の屈折力を持つ第１群と、正の屈折力を持つ第２群と、正の屈折力を持つ第３群とで構成され、かつ前記第１群は、物体側より順に少なくとも１枚の凹レンズと少なくとも１枚の凸レンズとを有し、無限遠物体から至近物体にフォーカスする際に、前記第２群と前記第３群とを互いに異なる移動量で移動させるようになされている
   ことを特徴とするズームレンズ。
2. フォーカスする際に物体距離の変化に対して、無限遠寄りでは前記第２群の移動量が大きく、至近寄りでは前記第３群の移動量が大きくなるように前記第２群と前記第３群とを移動させる
   ことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
3. フォーカスする際に、最至近時での前記第２群および前記第３群の移動量をそれぞれＺ２，Ｚ３、無限遠物体を含む任意の有限物体時での前記第２群および前記第３群の移動量をそれぞれＸ２，Ｘ３としたとき、
   ０≦Ｘ２≦Ｚ２／２ となる範囲で、
   ｜Ｘ３／Ｚ３｜≦０．１４ ……（１）
   となる関係で前記第２群と前記第３群とを移動させる
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のズームレンズ。
4. フォーカスする際に、最至近時での前記第２群および前記第３群の移動量をそれぞれＺ２，Ｚ３、最至近物体を含む任意の有限物体時での前記第２群および前記第３群の移動量をそれぞれＹ２，Ｙ３としたとき、
   Ｚ３／２≦Ｙ３≦Ｚ３ となる範囲で、
   ｜（Ｚ２−Ｙ２）／Ｚ２｜≦０．０５ ……（２）
   となる関係で前記第２群と前記第３群とを移動させる
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
5. 前記フォーカス群全体の屈折力をφＦ、前記第１群、前記第２群および前記第３群の屈折力をそれぞれφ１，φ２，φ３とするとき、以下の条件式を満足する
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
   ０．０１３≦φ１／φＦ≦０．１５ ……（３）
   ０．３６≦φ２／φＦ≦０．６５ ……（４）
   ０．７４≦φ２／φ３≦１．６０ ……（５）
6. 前記第１群の凹レンズのｄ線に対する屈折率をＮｄ１、アッベ数をνｄ１とするとき、前記凹レンズは下記不等式をすべて満足する領域に存在するレンズ材料で構成されている
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
   Ｎｄ１≧０．０１４νｄ１＋１．２２ （ただし、νｄ１≧４０） ……（６）
   Ｎｄ１≧０．００２６７νｄ１＋１．６７３ （ただし、νｄ１≦４０） ……（７）
   Ｎｄ１≦０．０５２νｄ１＋０．４４ ……（８）
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のズームレンズを備えたことを特徴とする撮像装置。
   
   

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