JP2015102619A - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 全ズーム範囲及び物体距離全般にわたって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】 物体側より像側へ順に、正、負の屈折力の第１、第２レンズ群、３以上のレンズ群を有し、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、物体側から数えてＮ番目（５≰Ｎ）の第Ｎレンズ群は負の屈折力を有し、無限遠から近距離へのフォーカシングに際して第Ｎレンズ群は、像側に移動し、物体側より物体側へ順に、負レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズより構成され、第Ｎレンズ群の焦点距離ｆＮ、望遠端における全系の焦点距離ｆＴ、第Ｎレンズ群の物体側の面頂点から第Ｎレンズ群の前側主点位置までの距離ｏ１Ｎ、第Ｎレンズ群の光軸上の長さｄＮを各々適切に設定すること。【選択図】 図１

Description

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、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ、監視カメラ、フィルム用カメラ、放送用カメラ等の撮像装置に好適に用いられるものである。
撮像装置用のズームレンズは、種々な撮影倍率で撮像できる高ズーム比であること、そして携帯性が良いため小型であること等が要求されている。高ズーム比で全系の小型化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で、５群以上のレンズ群より成るポジティブリードタイプの望遠型のズームレンズが知られている。また、光学系全体の小型化が比較的容易なズームレンズとして、第１レンズ群以外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リアフォーカス方式のズームレンズが知られている。
又、近年では、オートフォーカスの高速化、オートフォーカスとマニュアルフォーカスをリアルタイムで併用する、所謂フルタイムマニュアルであること等が要望されている。
このような要望を実現するズームレンズとして、物体側より像側へ順に、正、負、正、正、負の屈折力の第１〜第５レンズ群より成るズームレンズが知られている（特許文献１，２）。特許文献１，２は各レンズ群を移動させてズーミングを行い、第５レンズ群を移動させてフォーカスを行うズームレンズを開示している。また、物体側より像側へ順に正、負、正、負、正、負の屈折力の第１〜第６レンズ群より成る６群ズームレンズが知られている（特許文献３，４）。
特許文献３では第１レンズ群を物体側へ移動して無限遠から近距離へのフォーカスを行っている。この他第４レンズ群と第６レンズ群を移動させてフォーカス（フローティング）を行うズームレンズを開示している。特許文献４では第６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を開示している。また、物体側から像側へ順に、正、負、正、負、正、負、正の屈折力のレンズ群より成る７群ズームレンズが知られている（特許文献５）。特許文献５では第６レンズ群を移動させてフォーカスを行うズームレンズを開示している。
特開平１０−２０６７３６号公報 特開２００９−１６８９３４号公報 特開平１１−１７４３２４号公報 特開２０１１−１８０２１８号公報 特開２００４−３１７８６７号公報
多くのズームレンズにはフォーカシングが高速で、またフォーカシングによる収差変動、例えば球面収差や像面湾曲の変動が小さいこと、近接撮影においても高い光学性能を有すること等が要望されている。更に、フルタイムマニュアルフォーカスが容易なことが要望されている。５群以上のレンズ群よりなる望遠型のズームレンズにおいて、高速なフォーカシングが容易で、フォーカシングに際しての収差変動が少なく、物体距離全般にわたり高い光学性能を得るには、各レンズ群の屈折力を適切に設定することが重要になってくる。
更にフォーカス用のレンズ群の屈折力やレンズ構成等を適切に設定することが重要になってくる。これらの構成が適切でないと、フォーカシングを高速に行い、無限遠から近距離に至る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。
本発明は、高ズーム比で、しかも全ズーム範囲及び物体距離全般にわたり高い光学性能が得られる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。
本発明のズームレンズは、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、３以上のレンズ群を有し、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、物体側から数えてＮ番目（５≦Ｎ）の第Ｎレンズ群は負の屈折力を有し、
無限遠から近距離へのフォーカシングに際して前記第Ｎレンズ群は像側に移動し、前記第Ｎレンズ群は、物体側より物体側へ順に、負レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズより構成され、
前記第Ｎレンズ群の焦点距離をｆＮ、望遠端における全系の焦点距離をｆＴ、前記第Ｎレンズ群の物体側の面頂点から前記第Ｎレンズ群の前側主点位置までの距離をｏ１Ｎ、前記第Ｎレンズ群の光軸上の長さをｄＮとするとき、
−０．１５＜ｆＮ／ｆＴ＜−０．０５
−０．３０＜ｏ１Ｎ／ｄＮ＜０．０５
なる条件式を満たすことを特徴としている。
本発明によれば、全ズーム範囲及び物体距離全般にわたって高い光学性能を有するズームレンズが得られる。
本発明の実施例１の広角端におけるレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ） 本発明の実施例１の物体距離無限遠での広角端（短焦点距離端）と望遠端（長焦点距離端）における収差図 （Ａ），（Ｂ） 本発明の実施例１の物体距離１ｍ（後述する数値実施例をｍｍ単位で表したとき（以下同じ））での広角端と望遠端における収差図 本発明の実施例２の広角端におけるレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ） 本発明の実施例２の物体距離無限遠での広角端と望遠端における収差図 （Ａ），（Ｂ） 本発明の実施例２の物体距離１ｍでの広角端と望遠端における収差図 本発明の実施例３の広角端におけるレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ） 本発明の実施例３の物体距離無限遠での広角端と望遠端における収差図 （Ａ），（Ｂ） 本発明の実施例３の物体距離１ｍでの広角端と望遠端における収差図 本発明の実施例４の広角端におけるレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ） 本発明の実施例４の物体距離無限遠での広角端と望遠端における収差図 （Ａ），（Ｂ） 本発明の実施例４の物体距離１ｍでの広角端と望遠端における収差図 本発明の撮像装置の要部説明図
以下、本発明のズームレンズ及びそれを有する撮像装置について説明する。本発明のズームレンズは、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、３以上のレンズ群を有し、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する。
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）におけるレンズ断面図である。図２（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例１の無限遠に合焦しているときの広角端、望遠端（長焦点距離端）における縦収差図である。図３（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例１の物体距離１．０ｍの物体に合焦しているときの広角端、望遠端における縦収差図である。実施例１はズーム比３．７８、Ｆナンバー４．６３〜５．８６の６群ズームレンズである。
但し物体距離は後述する数値実施例をｍｍ単位で表わしたときの像面からの距離である。これは以下全て同じである。
図４は本発明の実施例２のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図５（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例２の無限遠に合焦しているときの広角端、望遠端における縦収差図である。図６（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例２の物体距離１．０ｍの物体に合焦しているときの広角端、望遠端における縦収差図である。実施例２はズーム比３．７８、Ｆナンバー４．６３〜５．８５の６群ズームレンズである。
図７は本発明の実施例３のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図８（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例３の無限遠に合焦しているときの広角端、望遠端における縦収差図である。図９（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例３の物体距離１．０ｍの物体に合焦しているときの広角端、望遠端における縦収差図である。実施例３はズーム比３．７８、Ｆナンバー４．６３〜５．８６の７群ズームレンズである。
図１０は本発明の実施例４のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図１１（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例４の無限遠に合焦しているときの広角端、望遠端における縦収差図である。図１２（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例４の物体距離１．０ｍの物体に合焦しているときの広角端、望遠端における縦収差図である。
実施例４はズーム比３．７８、Ｆナンバー５．１１〜５．８６の５群ズームレンズである。図１３は本発明のズームレンズを備える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デジタルスチルカメラや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。尚、各実施例のズームレンズをプロジェクター等の投射レンズとして用いるときは、左方がスクリーン、右方が被投射画像となる。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。
ＳＰは開口絞り（Ｆナンバー決定絞り）である。ＩＰは像面であり、ビデオカメラやデジタルスチルカメラの撮像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）の撮像面が置かれている。又、銀塩フィルム用のカメラの撮像光学系として使用する際には、フィルム面に相当する。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。Focus及びFloatingに関する矢印は無限遠から近距離へのフォーカシングに際しての各レンズ群の移動方向を示している。
球面収差図において実線と２点鎖線は各々ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ）である。非点収差図において点線と実線は各々メリディオナル像面、サジタル像面である。歪曲はｄ線について示している。倍率色収差はｇ線によって表わしている。ωは半画角（度）、ＦＮｏはＦナンバーである。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。
ズーミング及びフォーカシングに際して、第１レンズ群が移動するズームレンズでは、第１レンズ群のみでフォーカシングを行うと、全ズーム範囲でフォーカシング用のレンズ群の移動量を一定にできる。
一方、ズームレンズにおける第１レンズ群は、軸上光線の入射高と軸外主光線の入射高が共に高くなる。このため、偏芯に対する光学性能の劣化敏感度が大きい。そのため、ズーミングとフォーカシングの際に第１レンズ群を移動する構成では第１レンズ群の移動構造が多重化し、製造誤差による光学性能の劣化が生じやすくなる。また、多くの場合、第１レンズ群は、全レンズ群の中で最も重量が重くなる。このためオートフォーカスの高速化が難しい。
また、第１レンズ群でフォーカシングする際、第１レンズ群が外力で押さえられる可能性があり、その際に駆動手段として超音波モーターを用いると、それより異音を発することがある。このため、オートフォーカスとマニュアルフォーカスをリアルタイムで併用する、所謂フルタイムマニュアルが困難になる。
これに対して最終レンズ群又はその近傍のレンズ群（以下「最終レンズ群」と称する。）でフォーカシングを行うズームレンズでは最終レンズ群が多くの場合、小型軽量であるため、オートフォーカスの高速化が容易となる。また、駆動モーターへの負荷も小さく、外力が加わらない内部のレンズ群でフォーカシングを行うことから、フルタイムマニュアルフォーカスも容易となる。
しかしながら、最終レンズ群は軸上光束が像側に収束する中にあるため、フォーカシングで移動すると、最終レンズ群での軸上光線の入射高が大きく変化する。このため、この方式は、望遠側において、フォーカシングによる球面収差の変動が大きくなる傾向がある。
本発明者は、望遠端において、最終レンズ群を軸上光線の入射高があまり高くならない位置に配置し、かつ最終レンズ群のパワー（屈折力）を適度に抑えることで、フォーカシングによる球面収差の変動を抑えられることを見出した。
しかしながら、この方法は、フォーカシングによる像面移動の敏感度が小さいため、近接撮影をするときの駆動量が大きくなり、必ずしも小型化と近接合焦を両立し得なかった。
そこで、本発明者は、最終レンズ群のパワーをある程度まで強め、かつフォーカシング用のレンズ群の前側主点位置をなるべく物体側に配置させることが良いことを見出した。これによれば望遠端において実質的には、比較的強いパワーのレンズ群に軸上光線の入射高が高くなるように入射させる状態を作り出すことができる。具体的には、最終レンズ群を物体側から像側へ順に、負レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズの順番に配置した。それにより、所定のフォーカス敏感度を確保しつつ、球面収差を良好に補正することができることを見出した。
最終レンズ群に負レンズが２枚連なった場合、その像側に強い正レンズを配置したとしても、負レンズの位置での軸上光線の入射高との差があり過ぎて、球面収差の補正が困難になる。また負レンズ、正レンズ、負レンズの３枚構成でも、正の球面収差の補正のパワーが弱過ぎてしまう上に、主点位置を物体側に配置することが難しくなる。また最も物体側が正レンズから始まるレンズ構成の場合、主点位置を物体側に配置することが困難になり、フォーカシングによる像面移動の敏感度を大きくするのが困難となる。
本発明は次の構成をとることにより、近接撮影が容易で、全ズーム域でかつ全フォーカス域で高い光学性能のズームレンズを得ていることを特徴としている。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Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、３以上のレンズ群を有する。ズーミングに際して各レンズ群の間隔が変化する。そして物体側から数えてＮ番目（５≦Ｎ）の第Ｎレンズ群は負の屈折力を有している。無限遠から近距離へのフォーカシングに際して第Ｎレンズ群は像側に移動し、第Ｎレンズ群は、物体側より物体側へ順に、負レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズより構成されている。
第Ｎレンズ群の焦点距離をｆＮとする。望遠端における全系の焦点距離をｆＴとする。第Ｎレンズ群の物体側の面頂点から第Ｎレンズ群の前側主点位置までの距離をｏ１Ｎとする。第Ｎレンズ群の光軸上の長さをｄＮとする。このとき、
−０．１５＜ｆＮ／ｆＴ＜−０．０５ ・・・（１）
−０．３０＜ｏ１Ｎ／ｄＮ＜０．０５ ・・・（２）
なる条件式を満たす。
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。条件式（１）は、第Ｎレンズ群のパワー（屈折力）を強くし、フォーカシングによる像面移動の敏感度を強めつつ、球面収差の変動を抑えるためのものである。条件式（１）の下限値を逸脱すると、第Ｎレンズ群の負のパワーが弱過ぎて（負の屈折力の絶対値が小さくなりすぎて）、近接撮影が困難になる。条件式（１）の上限値を逸脱すると、第Ｎレンズ群の負のパワーが強すぎて（負の屈折力の絶対値が大きくなりすぎて）、フォーカシングに際して球面収差の変動が大きくなってくる。
条件式（２）は、第Ｎレンズ群の前側主点位置を極力物体側に位置するようにして、フォーカシングによる像面移動の敏感度を高めるためのものである。条件式（２）の上限値を逸脱すると、前側主点位置での軸上光線の入射高が小さくなり、フォーカシングによる像面移動の敏感度が低くなってしまい、近接撮影が困難になる。条件式（２）の下限値を逸脱すると、第Ｎレンズ群の負のパワーが強くなり過ぎて、フォーカシングに際して球面収差の変動が大きくなってしまう。条件式（１），（２）の数値範囲は、より好ましくは次の如く設定するのが良い。
−０．１４＜ｆＮ／ｆＴ＜−０．０８ ・・・（１ａ）
−０．２５＜ｏ１Ｎ／ｄＮ＜０．０２ ・・・（２ａ）
以上の構成をとることにより、近接撮影が容易で、ズーム全域かつフォーカス全域で高い光学性能のズームレンズを得ている。
本発明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。望遠端における第Ｎレンズ群の物体側の面頂点から像面までの距離をＬＮとする。第Ｎレンズ群の物体側から数えて３番目の第３レンズと４番目の第４レンズの間隔をｄ３４とする。第Ｎ−１レンズ群の焦点距離をｆＮ−１とする。
望遠端における全系の焦点距離の５倍の物体距離に合焦可能であり、望遠端において、無限遠から物体距離Ｘ（ｍｍ）にフォーカシングするときの第Ｎレンズ群の移動量をＤＴ（Ｘ）とする。第１レンズ群Ｌ１の焦点距離をｆ１、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離をｆ２とする。移動量の符号は像側への移動を正、物体側への移動を負とする。このとき、次の条件式のうち１以上を満足するのが良い。
０．１５＜ＬＮ／ｆＴ＜０．３５ ・・・（３）
０．１５＜ｄ３４／ｄＮ＜０．６０ ・・・（４）
０．０５＜ｆＮ−１／ｆＴ＜０．２０ ・・・（５）
０．０１５＜ＤＴ（５ｆＴ）／ｆＴ＜０．０３０ ・・・（６）
０．３５＜ｆ１／ｆＴ＜０．６０ ・・・（７）
−０．２０＜ｆ２／ｆＴ＜−０．１０ ・・・（８）
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。
条件式（３）は、第Ｎレンズ群の望遠端における光軸上の位置を適切な範囲に配置するためのものである。条件式（３）の上限値を超えると、望遠端における第Ｎレンズ群が物体側に近づき過ぎて、軸上光線の入射高が大きくなり、球面収差の変動が大きくなってしまう。条件式（３）の下限値を超えると、望遠端における第Ｎレンズ群が像側に近づき過ぎて、軸上光線の入射高が小さくなり、フォーカシングによる像面移動の敏感度が低くなり、近接撮影が困難になる。
条件式（４）は、第Ｎレンズ群内の物体側から数えて３番目の第３レンズ（負レンズ）と４番目の第４レンズ（正レンズ）のレンズ配置を適切にし、主点位置を効果的に物体側に配置するためのものである。条件式（４）の上限値を逸脱すると、フォーカシングに際して第３レンズで発生する球面収差の変動を第４レンズで補正することが困難になる。条件式（４）の下限値を逸脱すると、第Ｎレンズ群の前側主点位置を物体側に配置するために負のパワーを強める必要があり、球面収差の変動が大きくなるため、好ましくない。
本発明のズームレンズにおいては、第Ｎ−１レンズ群が、正のパワーであることが好ましい。それによれば、第Ｎレンズ群の負のパワーを条件式（１）の条件にまで強めやすくなり、フォーカシングによる像面移動の敏感度を高めるのが容易になる。
条件式（５）は、第Ｎ−１レンズ群のパワーを適切に設定するものである。条件式（５）の上限を逸脱して、第Ｎ−１レンズ群の正のパワーが弱くなると、第Ｎレンズ群のパワーを強めることが困難になり、フォーカシングによる像面移動の敏感度を高くするのが困難になる。条件式（５）の下限を逸脱して、第Ｎ−１レンズ群の正のパワーが強くなると、第Ｎレンズ群のパワーも強める必要があり、フォーカシングによる球面収差の変動が大きくなるため、好ましくない。
また、パワーが強くなり過ぎると、フォーカシングだけでなく、ズーミングによる収差変動が増大するので良くない。ここで、本発明で言う近接撮影が可能なズームレンズとは、像面基準での合焦可能な被写体距離が、最低でも望遠端の焦点距離の５倍以下であり、より好ましくは３倍以下であることを意味している。
条件式（６）は望遠端において、望遠端における全系の焦点距離の５倍に合焦させる時のフォーカシングの際の第Ｎレンズ群の移動量に関する。条件式（６）の上限値を逸脱すると、その時のフォーカシングの際の第Ｎレンズ群の移動量が大きくなりすぎて、全系が大型化してしまう。条件式（６）の下限値を逸脱すると、球面収差の変動が大きくなってしまう。
条件式（７）は、第１レンズ群の屈折力、条件式（８）は第２レンズ群の屈折力を適切に設定するためのものである。条件式（７）の上限値又は条件式（８）の下限値を逸脱すると、それぞれの屈折力の絶対値が小さくなり過ぎて、全系が大型化してくる。条件式（７）の下限値又は条件式（８）の上限値を逸脱すると、それぞれの屈折力の絶対値が大きくなり過ぎて、ズーミングによる収差変動が大きくなるため好ましくない。更に好ましくは条件式（３）乃至（８）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
０．２０＜ＬＮ／ｆＴ＜０．３０ ・・・（３ａ）
０．２０＜ｄ３４／ｄＮ＜０．５０ ・・・（４ａ）
０．０８＜ｆＮ−１／ｆＴ＜０．１５ ・・・（５ａ）
０．０１８＜ＤＴ（５ｆＴ）／ｆＴ＜０．０２５ ・・・（６ａ）
０．４０＜ｆ１／ｆＴ＜０．５５ ・・・（７ａ）
−０．１７＜ｆ２／ｆＴ＜−０．１２ ・・・（８ａ）
本発明のズームレンズにおいて好ましくは次の構成をとるのが収差補正上好ましい。物体側から数えてＮ−１番目の第Ｎ−１レンズ群は、正の屈折力であることとフォーカシングによる像面移動の敏感度を高めることが容易になる。
フォーカシングに際し、物体側から数えて３番目の第３レンズ群からＮ−１番目の第Ｎ−１レンズ群のうち、少なくとも１つのレンズ群が移動するのが良い。物体側から数えてＮ−２番目の第Ｎ−２レンズ群は負の屈折力を有し、無限遠から近距離へのフォーカシングに際し、物体側に移動するのが良い。これによればフォーカシングに際しての収差変動を軽減することが容易になる。
本発明のズームレンズは例えば物体側より像側へ順に、次のとおりである。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、負の屈折力の第６レンズ群より構成される６群ズームレンズである。そして第６レンズ群（第Ｎレンズ群）でフォーカシングを行う。その他にも例えば物体側より像側へ順に、次のとおりである。
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、負の屈折力の第６レンズ群、正の屈折力の第７レンズ群より構成される７群ズームレンズである。そして第６レンズ群（第Ｎレンズ群）でフォーカシングを行う。
その他にも、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、正の屈折力の第４レンズ群、負の屈折力の第５レンズ群より構成される５群ズームレンズである。そして第５レンズ群（第Ｎレンズ群）でフォーカシングを行う。また、それぞれのフォーカシング用のレンズ群より像側に、正又は負の屈折力のレンズ群を配置しても良い。それにより、フォーカシング用のレンズ群のフォーカシングによる像面移動の敏感度を上げ易くなる。
ここで、本発明で言うレンズ群とは、光学系の最前面または、前方に隣接するレンズとの間隔がズーミングまたはフォーカシングで変化する面から、光学系の最後面または、後方に隣接するレンズとの間隔がズーミングまたはフォーカシングで変化する面までを言う。
以下、各実施例における構成について説明する。実施例１は、物体側より像側へ順に、次のとおりである。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、負の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、正の屈折力の第５レンズ群Ｌ５、負の屈折力の第６レンズ群Ｌ６で構成される、６群ズームレンズである。ズーミングに際して第２レンズ群Ｌ２と第５レンズ群Ｌ５は不動である。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、第３レンズ群Ｌ３、第６レンズ群Ｌ６が物体側に移動し、第４レンズ群Ｌ４が像側に移動している。
また、第６レンズ群Ｌ６を像側に移動することで、無限遠から近距離への主なフォーカシングを行っている。尚、無限遠から近距離へのフォーカシングに際し、第４レンズ群Ｌ４も補助的に物体側に微量移動しているが、これによって主に広角端において像面湾曲の変動の補正している。望遠端において球面収差の変動補正の効果は少ない。また、実施例１のズームレンズは、最短で像面から１．０ｍ（数値実施例をｍｍ単位で表したとき、以下同じ）までの距離に合焦可能であり、望遠端における焦点距離の３倍以下の距離まで近接合焦が可能である。
第６レンズ群Ｌ６は、物体側より像側へ順に、負レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズの順に配置されている。それにより、フォーカシングによる像面移動の敏感度を効果的に得ると共に、球面収差の変動を抑え易くしている。また、第６レンズ群Ｌ６のパワー（屈折力）及び前側主点位置は、条件式（１）、（２）を満たしている。また、第６レンズ群Ｌ６は、条件式（３）を満たす光軸上の位置に配置されている。それらは即ち、比較的強いパワーの負の屈折力のレンズ群が、軸上光線の入射高の高い位置に配置されていることを意味し、それによりフォーカシング敏感度を効果的に高めている。
また、第６レンズ群Ｌ６における、負の屈折力の第３レンズと正の屈折力の第４レンズの間隔が、条件式（４）を満たしており、それにより前側主点位置を効果的に物体側に移動している。また、第５レンズ群Ｌ５を、条件式（５）を満たす正の屈折力とすることで、第６レンズ群Ｌ６のフォーカシングによる像面移動の敏感度を高め易くしている。また、近接撮影距離と、その時のフォーカシング用のレンズ群の移動量の関係が、条件式（６）を満たしており、これにより全系の小型化を図りつつ、近接撮影を達成している。
また、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２のパワーが、条件式（７），（８）を満たしており、それにより、全ズーム領域において高い光学性能を得ている。
実施例２は、実施例１と屈折力配置が同じ６群ズームレンズである。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条件は実施例１と同じである。無限遠から近距離へのフォーカシングにおけるレンズ群の移動条件も実施例１と同じである。また、実施例２のズームレンズは、最短で像面から１．０ｍまでの距離に合焦可能であり、望遠端における焦点距離の３倍以下の距離まで近接合焦が可能である。この他、実施例２における、各レンズ群の働きは、実施例１と同様である。
実施例３は物体側より像側へ順に、次のとおりである。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、負の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、正の屈折力の第５レンズ群Ｌ５、負の屈折力の第６レンズ群Ｌ６、正の屈折力の第７レンズ群Ｌ７で構成される。実施例３は７群ズームレンズである。ズーミングに際して第２レンズ群Ｌ２、第５レンズ群Ｌ５、第７レンズ群Ｌ７は不動である。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、第３レンズ群Ｌ３、第６レンズ群Ｌ６が物体側に移動し、第４レンズ群Ｌ４が像側に移動している。
また、第６レンズ群Ｌ６を像側に、移動することで、無限遠から近距離への主なフォーカシングを行っている。また、無限遠から近距離へのフォーカシングに際し、第４レンズ群Ｌ４も補助的に物体側に微量移動している。また、実施例３のズームレンズは、最短で像面から１．０ｍまでの距離に合焦可能であり、望遠端における焦点距離の３倍以下の距離まで近接合焦が可能である。実施例３における、第１レンズ群Ｌ１乃至第６レンズ群Ｌ６の働きは、実施例１と同様である。実施例３では正の屈折力の第７レンズ群Ｌ７が配置される分、フォーカシングによる像面移動の敏感度を大きくすることが出来る。
実施例４は、物体側より像側へ順に、次のとおりである。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、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で構成される、５群ズームレンズである。ズーミングに際して第２レンズ群Ｌ２は不動である。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、第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４、第５レンズ群Ｌ５が物体側に移動している。また、第５レンズ群Ｌ５を像側に、移動することで、無限遠から近距離へのフォーカシングを行っている。
また、実施例４のズームレンズは、最短で像面から１．０ｍまでの距離に合焦可能であり、望遠端における焦点距離の３倍以下の距離まで近接合焦が可能である。実施例４では、実施例１乃至３と異なり、フォーカシングで補助的に駆動するレンズ群が存在しない。しかしながら、収差図から明らかのように、望遠端において球面収差の変動については、実施例１乃至３と遜色ないことが分かる。
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことは言うまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
次に実施例１乃至４に示したズームレンズを有する撮像装置を説明する。図１３は一眼レフカメラの要部概略図である。図１３において１０は実施例１乃至４のいずれか１つのズームレンズ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を有する。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等によって構成されている。
７は感光面であり、像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（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乃至４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。
本発明のズームレンズはクイックリターンミラーのない一眼レフカメラにも適用できる。この他本発明のズームレンズは、上述のような光学系を有する光学機器（例えば撮像装置、画像投影装置やその他の光学機器）に、種々適用可能である。
以下に、実施例１乃至４に各々対応する数値実施例１乃至４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はレンズ面の曲率半径である。ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間のレンズ肉厚および空気間隔である。ｎｄｉ、νｄｉはそれぞれｄ線に対する屈折率、アッベ数である。また有効径を示している。
また、焦点距離、Ｆナンバー等のスペックに加え、画角は全系の半画角、像高は半画角を決定する最大像高、レンズ全長は第１レンズ面から最終レンズ面までの距離にバックフォーカスを加えた値である。ＢＦはバックフォーカスであり、最終レンズ面から像面までの長さを示している。
また、各光学面の間隔ｄが（可変）となっている部分は、ズーミングに際して変化するものであり、別表に焦点距離に応じた面間隔を記している。また、ズームレンズ群データは、各レンズ群の焦点距離、レンズ構成長（光軸上の長さ）、前側主点位置、後側主点位置を表している。尚、以下に記載する数値実施例１乃至４のレンズデータに及びそれに基づく、各条件式の計算結果を表１に示す。
（数値実施例１）
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 124.836 7.20 1.48749 70.2 69.65
2 1676.693 0.98 69.10
3 120.004 3.50 1.65412 39.7 67.48
4 61.568 10.94 1.49700 81.5 64.31
5 544.957 (可変) 63.39
6 431.883 1.60 1.77250 49.6 31.94
7 60.657 4.14 31.12
8 -69.337 1.60 1.69680 55.5 31.11
9 69.337 3.45 1.84666 23.8 32.00
10 -39825.716 (可変) 32.18
11 144.059 5.43 1.43387 95.1 32.64
12 -58.691 0.15 32.81
13 86.387 5.40 1.51742 52.4 32.25
14 -63.789 1.60 2.00100 29.1 31.84
15 -230.312 (可変) 31.72
16(絞り) ∞ (可変) 27.81
17 -48.183 1.40 1.60342 38.0 26.92
18 48.183 3.96 1.78472 25.7 27.64
19 -272.606 (可変) 27.73
20 -190.803 2.96 1.77250 49.6 28.33
21 -54.451 0.15 28.46
22 55.678 5.76 1.48749 70.2 27.38
23 -46.398 1.40 1.84666 23.8 26.64
24 -285.080 0.15 26.14
25 56.546 2.91 1.69680 55.5 25.45
26 227.154 (可変) 24.75
27 85.447 1.10 1.77250 49.6 22.17
28 24.359 3.47 21.25
29 -78.060 2.46 1.80518 25.4 21.32
30 -33.722 1.28 21.68
31 -32.129 1.10 1.77250 49.6 21.59
32 94.043 6.50 22.55
33 56.876 4.39 1.61340 44.3 27.93
34 -131.603 28.34
各種データ
ズーム比 3.78

広角 中間 望遠
焦点距離 102.79 199.97 389.03
Fナンバー 4.63 5.09 5.86
半画角（度） 11.89 6.17 3.18
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 229.72 281.23 301.71
BF 64.93 69.44 76.02

d 5 4.00 55.51 76.00
d10 30.80 23.46 1.18
d15 1.60 3.74 17.22
d16 8.54 21.82 37.70
d19 22.58 14.50 7.42
d26 12.30 7.79 1.20
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 1 176.34 22.62 -0.62 -15.68
2 6 -52.38 10.79 2.58 -5.21
3 11 75.79 12.58 2.38 -5.92
4 17 -173.79 5.36 -2.11 -5.26
5 20 43.07 13.33 3.03 -5.34
6 27 -47.75 20.29 -4.31 -24.16
（数値実施例２）
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 109.670 6.94 1.62299 58.2 69.44
2 495.105 0.15 68.74
3 147.450 2.70 1.65412 39.7 67.65
4 64.698 0.11 64.62
5 65.113 10.78 1.43875 94.9 64.62
6 1037.902 (可変) 63.83
7 111.494 4.03 1.59551 39.2 33.84
8 -147.429 1.70 1.77250 49.6 33.24
9 132.617 2.22 32.24
10 223.886 1.55 1.77250 49.6 31.72
11 63.492 4.14 31.05
12 -63.227 1.55 1.60311 60.6 31.04
13 80.909 3.00 1.84666 23.8 31.94
14 689.532 (可変) 32.10
15 132.772 5.44 1.43387 95.1 32.63
16 -62.875 0.18 32.81
17 87.368 5.37 1.51742 52.4 32.34
18 -66.028 1.60 1.90366 31.3 31.95
19 -375.161 (可変) 31.76
20(絞り) ∞ (可変) 28.41
21 -48.828 1.40 1.59270 35.3 27.04
22 48.828 3.87 1.78472 25.7 27.70
23 -249.921 (可変) 27.78
24 -192.509 2.72 1.76200 40.1 27.74
25 -53.844 0.16 27.82
26 57.166 5.64 1.48749 70.2 26.72
27 -44.894 1.40 1.84666 23.8 25.94
28 -452.162 0.15 25.41
29 52.725 2.93 1.72916 54.7 25.33
30 215.772 (可変) 25.03
31 55.796 1.20 1.88300 40.8 23.34
32 23.347 4.08 22.28
33 -65.479 2.53 1.80518 25.4 22.34
34 -32.044 1.33 22.74
35 -29.925 1.20 1.72916 54.7 22.63
36 99.181 4.30 23.80
37 51.642 4.11 1.65412 39.7 27.74
38 -235.796 28.05
各種データ
ズーム比 3.78

広角 中間 望遠
焦点距離 102.79 199.97 389.03
Fナンバー 4.63 4.94 5.85
半画角（度） 11.89 6.17 3.18
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 234.72 286.21 311.71
BF 67.26 70.32 75.88

d 6 1.50 53.00 78.50
d14 37.75 24.29 1.40
d19 1.61 11.57 26.37
d20 11.62 22.70 35.24
d23 16.52 8.94 4.50
d30 9.98 6.91 1.35
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 1 194.15 20.68 -2.16 -15.67
2 7 -55.24 18.19 9.44 -4.03
3 15 78.73 12.59 2.08 -6.25
4 21 -202.64 5.27 -2.63 -5.75
5 24 43.67 13.00 2.85 -5.30
6 31 -45.81 18.75 -1.99 -18.66

（数値実施例３）
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 122.467 7.41 1.48749 70.2 69.77
2 2279.758 1.98 69.21
3 120.593 3.50 1.65412 39.7 67.21
4 59.881 10.99 1.49700 81.5 63.91
5 469.541 (可変) 62.98
6 309.635 1.60 1.77250 49.6 31.96
7 57.766 4.33 31.11
8 -66.259 1.60 1.69680 55.5 31.10
9 68.814 3.50 1.84666 23.8 32.07
10 -4141.348 (可変) 32.27
11 142.944 5.46 1.43387 95.1 32.75
12 -58.692 0.32 32.94
13 83.717 5.49 1.51742 52.4 32.39
14 -63.695 1.60 2.00100 29.1 31.98
15 -201.790 (可変) 31.87
16(絞り) ∞ (可変) 27.93
17 -50.156 1.40 1.60342 38.0 26.57
18 43.858 3.85 1.78472 25.7 27.15
19 -782.497 (可変) 27.20
20 -270.749 2.97 1.77250 49.6 27.94
21 -57.597 0.15 28.04
22 61.827 5.55 1.48749 70.2 27.09
23 -45.828 1.40 1.84666 23.8 26.48
24 -266.342 0.15 26.17
25 54.133 3.00 1.69680 55.5 25.67
26 232.583 (可変) 25.17
27 110.250 1.10 1.77250 49.6 22.33
28 27.023 2.97 21.46
29 -127.308 2.42 1.80518 25.4 21.49
30 -40.781 2.32 21.76
31 -39.938 1.10 1.77250 49.6 21.58
32 56.225 6.03 22.34
33 53.482 4.40 1.61340 44.3 27.43
34 -522.553 (可変) 27.97
35 86.090 4.32 1.54072 47.2 34.31
36 -200.000 1.50 1.63854 55.4 34.38
37 216.296 34.53
各種データ
ズーム比 3.78

広角 中間 望遠
焦点距離 102.79 199.98 389.04
Fナンバー 4.63 5.06 5.86
半画角（度） 11.89 6.17 3.18
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 229.73 280.68 301.71
BF 48.29 48.29 48.29

d 5 4.00 54.96 76.00
d10 29.67 21.98 1.14
d15 1.52 4.01 16.06
d16 8.40 21.20 36.39
d19 22.35 14.75 8.36
d26 12.41 7.98 1.20
d34 10.65 15.08 21.86
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 1 179.00 23.88 -0.74 -16.91
2 6 -51.84 11.03 2.71 -5.30
3 11 71.65 12.87 2.70 -5.86
4 17 -146.56 5.25 -0.97 -4.02
5 20 42.71 13.23 3.06 -5.24
6 27 -38.70 20.35 -0.16 -18.09
7 35 342.95 5.82 -4.23 -7.86
（数値実施例４）
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 114.736 7.77 1.48749 70.2 71.57
2 1355.258 0.22 70.83
3 97.981 3.50 1.65412 39.7 68.35
4 53.572 11.49 1.49700 81.5 64.22
5 262.432 (可変) 63.16
6 96.576 1.60 1.77250 49.6 30.81
7 47.505 16.67 29.36
8 -61.975 1.60 1.69680 55.5 26.57
9 48.083 3.73 1.84666 23.8 27.01
10 292.065 (可変) 27.08
11 252.575 5.42 1.43387 95.1 27.53
12 -38.467 0.15 27.69
13 494.813 4.58 1.51742 52.4 26.96
14 -36.452 1.60 2.00100 29.1 26.62
15 -79.642 (可変) 26.78
16(絞り) ∞ (可変) 24.26
17 -30.251 1.40 1.60342 38.0 23.59
18 57.885 4.03 1.78472 25.7 24.86
19 -72.580 18.30 25.14
20 -76.899 2.70 1.77250 49.6 25.83
21 -39.840 0.15 26.10
22 122.835 5.12 1.48749 70.2 25.38
23 -33.956 1.40 1.84666 23.8 24.90
24 -98.490 0.15 24.82
25 67.381 2.96 1.69680 55.5 24.28
26 -1210.507 (可変) 24.01
27 58.845 1.10 1.77250 49.6 22.21
28 24.622 3.17 21.33
29 -126.159 2.38 1.80518 25.4 21.38
30 -41.139 1.28 21.61
31 -38.539 1.10 1.77250 49.6 21.46
32 66.873 9.29 22.09
33 53.721 3.87 1.61340 44.3 28.44
34 -530.855 28.70
各種データ
ズーム比 3.78

広角 中間 望遠
焦点距離 102.76 199.93 388.91
Fナンバー 5.11 5.20 5.86
半画角（度） 11.89 6.18 3.18
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 229.72 273.73 301.72
BF 62.38 65.52 76.03

d 5 4.00 48.01 76.00
d10 25.60 12.22 3.13
d15 1.02 9.20 9.49
d16 5.13 10.33 19.13
d26 14.86 11.70 1.20
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 1 168.89 22.98 -2.70 -17.49
2 6 -48.34 23.61 10.52 -8.85
3 11 75.27 11.74 3.95 -3.88
4 17 48.10 36.22 28.49 5.11
5 27 -50.86 22.19 -3.76 -25.74
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 Ｌ７ 第７レンズ群
ＳＰ 開口絞り

Claims (13)

  1. 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、３以上のレンズ群を有し、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、物体側から数えてＮ番目（５≦Ｎ）の第Ｎレンズ群は負の屈折力を有し、
    無限遠から近距離へのフォーカシングに際して前記第Ｎレンズ群は像側に移動し、前記第Ｎレンズ群は、物体側より物体側へ順に、負レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズより構成され、
    前記第Ｎレンズ群の焦点距離をｆＮ、望遠端における全系の焦点距離をｆＴ、前記第Ｎレンズ群の物体側の面頂点から前記第Ｎレンズ群の前側主点位置までの距離をｏ１Ｎ、前記第Ｎレンズ群の光軸上の長さをｄＮとするとき、
    −０．１５＜ｆＮ／ｆＴ＜−０．０５
    −０．３０＜ｏ１Ｎ／ｄＮ＜０．０５
    なる条件式を満たすことを特徴とするズームレンズ。
  2. 望遠端における前記第Ｎレンズ群の物体側の面頂点から像面までの距離をＬＮとするとき、
    ０．１５＜ＬＮ／ｆＴ＜０．３５
    なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
  3. 前記第Ｎレンズ群の物体側から数えて３番目の第３レンズと４番目の第４レンズの間隔をｄ３４とするとき、
    ０．１５＜ｄ３４／ｄＮ＜０．６０
    なる条件式を満たす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. 物体側から数えてＮ−１番目の第Ｎ−１レンズ群は、正の屈折力であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  5. 前記第Ｎ−１レンズ群の焦点距離をｆＮ−１とするとき、
    ０．０５＜ｆＮ−１／ｆＴ＜０．２０
    なる条件式を満たすことを特徴とする請求項４に記載のズームレンズ。
  6. 望遠端における全系の焦点距離の５倍の物体距離に合焦可能であり、望遠端において、無限遠から物体距離Ｘ（ｍｍ）にフォーカシングするときの前記第Ｎレンズ群の移動量をＤＴ（Ｘ）とするとき、
    ０．０１５＜ＤＴ（５ｆＴ）／ｆＴ＜０．０３０
    なる条件式を満たす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。
  7. フォーカシングに際し、物体側から数えて３番目の第３レンズ群からＮ−１番目の第Ｎ−１レンズ群のうち、少なくとも１つのレンズ群が移動することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  8. 物体側から数えてＮ−２番目の第Ｎ−２レンズ群は負の屈折力を有し、無限遠から近距離へのフォーカシングに際し、物体側に移動することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  9. 前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき、
    ０．３５＜ｆ１／ｆＴ＜０．６０
    −０．２０＜ｆ２／ｆＴ＜−０．１０
    なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  10. 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、負の屈折力の第６レンズ群より構成され、前記第Ｎレンズ群は前記第６レンズ群であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  11. 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、負の屈折力の第６レンズ群、正の第７レンズ群より構成され、前記第Ｎレンズ群は前記第６レンズ群であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  12. 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、正の屈折力の第４レンズ群、負の屈折力の第５レンズ群より構成され、前記第Ｎレンズ群は前記第５レンズ群であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  13. 請求項１乃至１２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撮像素子を有することを特徴とする撮像装置。
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