JP2015114553A - ズームレンズ及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】広角域と標準焦点距離域を含みながらも、良好な光学性能が得られると共に、更なる小型化及び軽量化に対応可能なズームレンズを提供する。
【解決手段】物体側から順に、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、全体として負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、全体として負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを備え、広角端から望遠端への変倍の際に、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の空気間隔が小となり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の空気間隔が大となり、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の空気間隔が変化し、第３レンズ群Ｇ３を光軸方向に移動させることによって、無限遠物体から近距離物体への合焦を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、ズームレンズ及び撮像装置に関する。

従来より、広角域を含むズームレンズに好適な光学系として、最も物体側に全体として負の屈折力を有するレンズ群を配置したネガティブリードタイプのズームレンズが知られている。ネガティブリードタイプのズームレンズは、広画角化が比較的容易であり、前玉径の小型化に有利であることから広く用いられている。

このようなネガティブリードタイプのズームレンズにおいても、広角端から望遠端への変倍（ズーミングという。）の際に高い光学性能を有することが求められている。このため、レンズ群を４群以上とした多群構成の様々なズームレンズが開発されている。

その中でも、物体側から順に、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群と、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群と、全体として負の屈折力を有する第３レンズ群と、全体として正の屈折力を有する第４レンズ群とを備えたズームレンズが開示されている（例えば、下記特許文献１等を参照。）。

しかしながら、上述した負・正・負・正の各レンズ群から構成される４群ズームレンズは、一眼レフカメラの交換レンズ用の光学系であるため、一眼レフカメラのクイックリターンミラーと干渉しないための長いバックフォーカスを有している。このため、クイックリターンミラーを有していないミラーレス一眼カメラの交換レンズに適用すると、無駄なスペースが発生し、小型化に不向きとなる。

他にも、物体側から順に、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群と、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群と、全体として負の屈折力を有する第３レンズ群と、全体として負の屈折力を有する第４レンズ群とを備えたズームレンズが開示されている（例えば、下記特許文献２〜４を参照。）。

このうち、下記特許文献２に開示されているズームレンズでは、変倍に伴うＦナンバー変動が大きいため、広角端のＦナンバーを適切に設定すれば、望遠端のＦナンバーが暗くなり過ぎてしまう。一方、望遠端のＦナンバーを適切に設定すれば、広角端のＦナンバーが明るくなり過ぎてしまう。このため、広角端の周辺光量を十分に確保すると、前玉径が大型化してしまう欠点がある。

一方、下記特許文献３，４に開示されているズームレンズでは、上述した欠点を解決するものであるが、下記特許文献４に記載の第４数値実施例以外のズームレンズでは、望遠端のＦナンバーが暗くなり過ぎてしまう。一方、この第４数値実施例のズームレンズでは、バックフォーカスが短か過ぎるため、ミラーレス一眼カメラの交換レンズに適用すると、カメラの内部機構と干渉してしまう欠点がある。

特開昭６０−６８３１１号公報 特開平３−２４００１４号公報 特開平６−１７５０２５号公報 特開平７−２０１６８５号公報

本発明の態様の一つは、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、広角域と標準焦点距離域を含みながらも、良好な光学性能が得られると共に、更なる小型化及び軽量化に対応可能なズームレンズ及び撮像装置を提供することを目的の一つとする。

〔１〕 本発明の第１の態様に係るズームレンズは、物体側から順に、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群と、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群と、全体として負の屈折力を有する第３レンズ群と、全体として負の屈折力を有する第４レンズ群とを備え、広角端から望遠端への変倍の際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の空気間隔が小となり、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気間隔が大となり、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の空気間隔が変化し、前記第３レンズ群を光軸方向に移動させることによって、無限遠物体から近距離物体への合焦を行うことを特徴とする。

〔２〕 本発明の第１の態様に係るズームレンズは、物体側から順に、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群と、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群と、全体として負の屈折力を有する第３レンズ群と、全体として負の屈折力を有する第４レンズ群と、全体として正の屈折力を有する第５レンズ群とを備え、広角端から望遠端への変倍の際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の空気間隔が小となり、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気間隔が大となり、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の空気間隔が変化し、前記第４レンズ群と前記第５レンズ群の空気間隔が大となることを特徴とする。

〔３〕 前記〔２〕に記載のズームレンズにおいて、前記第５レンズ群の合成焦点距離をｆ_５とし、広角端における全系の焦点距離をｆ_ｗとしたときに、１．５＜ｆ_５／ｆ_ｗ＜９．５ の関係を満足する構成であってもよい。

〔４〕 前記〔２〕又は〔３〕に記載のズームレンズにおいて、前記第３レンズ群を光軸方向に移動させることによって、無限遠物体から近距離物体への合焦を行う構成であってもよい。

〔５〕 前記〔１〕又は〔４〕に記載のズームレンズにおいて、望遠端における前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の空気間隔をＤ_ｔ３４とし、前記第３レンズ群の合成焦点距離をｆ_５とし、望遠端における全系の焦点距離をｆ_ｔとしたときに、０．０３＜Ｄ_ｔ３４／ｆ_ｔ＜０．１５、 ０．２＜｜ｆ_３｜／ｆ_ｔ＜１．０ の関係を満足する構成であってもよい。

〔６〕 前記〔１〕〜〔５〕の何れかに記載のズームレンズにおいて、前記第１レンズ群は、光軸から離れるに従って負の屈折力が弱くなる非球面レンズを含む構成であってもよい。

〔７〕 前記〔１〕〜〔６〕の何れかに記載のズームレンズにおいて、前記第２レンズ群の内部又は前記第２レンズ群と隣接した位置に絞りが配置され、前記絞りは、変倍時に前記第２レンズ群と共に光軸方向に移動する構成であってもよい。

〔８〕 前記〔１〕〜〔７〕の何れかに記載のズームレンズにおいて、前記第２レンズ群は、物体側から順に、全体として正の屈折力を有する第２Ａレンズ部分群と、全体として正の屈折力を有する第２Ｂレンズ部分群とを含み、前記第２Ａレンズ部分群と前記第２Ｂレンズ部分群との間に絞りが配置され、前記第２レンズ群の合成焦点距離をｆ_２とし、前記第２Ａレンズ部分群の合成焦点距離をｆ_２Ａとしたときに、０．５＜ｆ_２Ａ／ｆ_２＜２．０ の関係を満足する構成であってもよい。

〔９〕 前記〔１〕，〔４〕〜〔８〕の何れかに記載のズームレンズにおいて、前記第３レンズ群は、１枚のレンズから構成されている構成であってもよい。

〔１０〕 前記〔１〕〜〔９〕の何れかに記載のズームレンズにおいて、前記第１レンズ群の合成焦点距離をｆ_１とし、前記第２レンズ群の合成焦点距離をｆ_２とし、前記第４レンズ群の合成焦点距離をｆ_４とし、広角端における全系の焦点距離をｆ_ｗとし、望遠端における全系の焦点距離をｆ_ｔとしたときに、０．５＜|ｆ_１|／ｆ_ｗ＜２．０、 ０．１＜ｆ_２／ｆ_ｔ＜０．５、 ０．２５＜|ｆ_４|／ｆ_ｔ＜２．０ の関係を満足する構成であってもよい。

〔１１〕 本発明の第３の態様に係る撮像装置は、前記〔１〕〜〔１０〕の何れかに記載のズームレンズと、前記ズームレンズにより結像された像を撮像する固体撮像素子とを備えることを特徴とする。

以上のように、本発明の一つの態様によれば、広角域と標準焦点距離域を含みながらも、良好な光学性能が得られると共に、更なる小型化及び軽量化に対応可能なズームレンズ及び撮像装置を提供することが可能である。

本発明の一実施形態として示すズームレンズの構成図である。 本発明の一実施形態として示すミラーレス一眼カメラの模式図である。 実施例１のズームレンズにおける広角端（Ｗ），中間焦点位置（Ｍ），望遠端（Ｔ）でのレンズ配置を示す構成図である。 実施例１に示すズームレンズの広角端において無限遠物体に合焦しているときの諸収差図である。 実施例１に示すズームレンズの中間焦点距離において無限遠物体に合焦しているときの諸収差図である。 実施例１に示すズームレンズの望遠端において無限遠物体に合焦しているときの諸収差図である。 実施例１に示すズームレンズの広角端において物体距離（−０．２４ｍ）に合焦しているときの諸収差図である。 実施例１に示すズームレンズの中間焦点距離において物体距離（−０．２８ｍ）に合焦しているときの諸収差図である。 実施例１に示すズームレンズの望遠端において物体距離（−０．２８ｍ）に合焦しているときの諸収差図である。 実施例２のズームレンズにおける広角端（Ｗ），中間焦点位置（Ｍ），望遠端（Ｔ）でのレンズ配置を示す構成図である。 実施例２に示すズームレンズの広角端において無限遠物体に合焦しているときの諸収差図である。 実施例２に示すズームレンズの中間焦点距離において無限遠物体に合焦しているときの諸収差図である。 実施例２に示すズームレンズの望遠端において無限遠物体に合焦しているときの諸収差図である。 実施例２に示すズームレンズの広角端において物体距離（−０．２４ｍ）に合焦しているときの諸収差図である。 実施例２に示すズームレンズの中間焦点距離において物体距離（−０．２８ｍ）に合焦しているときの諸収差図である。 実施例２に示すズームレンズの望遠端において物体距離（−０．２８ｍ）に合焦しているときの諸収差図である。 実施例３のズームレンズにおける広角端（Ｗ），中間焦点位置（Ｍ），望遠端（Ｔ）でのレンズ配置を示す構成図である。 実施例３に示すズームレンズの広角端において無限遠物体に合焦しているときの諸収差図である。 実施例３に示すズームレンズの中間焦点距離において無限遠物体に合焦しているときの諸収差図である。 実施例３に示すズームレンズの望遠端において無限遠物体に合焦しているときの諸収差図である。 実施例３に示すズームレンズの広角端において物体距離（−０．２４ｍ）に合焦しているときの諸収差図である。 実施例３に示すズームレンズの中間焦点距離において物体距離（−０．２８ｍ）に合焦しているときの諸収差図である。 実施例３に示すズームレンズの望遠端において物体距離（−０．２８ｍ）に合焦しているときの諸収差図である。 実施例４のズームレンズにおける広角端（Ｗ），中間焦点位置（Ｍ），望遠端（Ｔ）でのレンズ配置を示す構成図である。 実施例４に示すズームレンズの広角端において無限遠物体に合焦しているときの諸収差図である。 実施例４に示すズームレンズの中間焦点距離において無限遠物体に合焦しているときの諸収差図である。 実施例４に示すズームレンズの望遠端において無限遠物体に合焦しているときの諸収差図である。 実施例４に示すズームレンズの広角端において物体距離（−０．２４ｍ）に合焦しているときの諸収差図である。 実施例４に示すズームレンズの中間焦点距離において物体距離（−０．２８ｍ）に合焦しているときの諸収差図である。 実施例４に示すズームレンズの望遠端において物体距離（−０．２８ｍ）に合焦しているときの諸収差図である。

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。
なお、以下の説明において例示されるレンズデータ等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。

図１は、本発明の一実施形態として示すズームレンズの構成図である。
本実施形態のズームレンズは、図１に示すように、例えば、交換レンズシステムカメラや、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、監視カメラなどの撮像装置の撮像光学系として使用されるものである。その中でも特に、ミラーレス一眼カメラの交換レンズとして好適に用いられる。

具体的に、図１に示すズームレンズは、物体側から順に、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、全体として負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、全体として負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、全体として正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５とを備えている。すなわち、このズームレンズは、負・正・負・負・正の各レンズ群Ｇ１〜Ｇ５から構成される５群ズームレンズを構成している。

第１レンズ群Ｇ１は、少なくとも２枚の負レンズＬ１，Ｌ２と、１枚の正レンズＬ３とを有して構成されている。具体的に、この第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、その物体側が凸面とされた負レンズＬ１と、その両面が凹とされた負レンズＬ２と、その物体側が凸面とされた正レンズＬ３とが配置された構成である。また、第１レンズ群Ｇ１は、光軸Ｏから離れるに従って負の屈折力が弱くなる非球面レンズを含む。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側が凸面とされた負レンズＬ１と、両面が凹とされた負レンズＬ２とを配置する。これによって、負の屈折力２枚のレンズに分散させ、広角端でのコマ収差、歪曲収差を良好に補正している。特に、物体側から２番目に位置する負レンズＬ２を両凹レンズとすることで、広角端でのコマ収差を良好に補正することが可能となる。

また、第１レンズ群Ｇ１では、２枚の負レンズＬ１，Ｌ２の後（像面側）に、物体側が凸面とされたメニスカス形状の正レンズＬ３を配置する。これにより、第１レンズ群Ｇ１で発生する色収差や望遠端での球面収差を良好に補正することができる。

また、第１レンズ群Ｇ１は、この第１レンズ群Ｇ１を構成する何れかのレンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３の少なくとも１面を光学軸から離れるに従って負の屈折力が弱くなる非球面としている。これにより、特に広角端での像面湾曲や負の歪曲収差を良好に補正することができる。また、非球面は、物体側から２番目に位置する負レンズＬ２に設けることが好ましい。これにより、非球面レンズの小型化を図ることができる。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、全体として正の屈折力を有する第２Ａレンズ部分群Ｇ２Ａと、全体として正の屈折力を有する第２Ｂレンズ部分群Ｇ２Ｂとが配置された構成である。

第２レンズ群Ｇ２は、変倍を行うための主たるレンズ群である。第２レンズ群Ｇ２には、レンズ全長を短縮するために、強い正の屈折力が求められる。このような要求に対して、第２レンズ群Ｇ２では、空気間隔を境として第２Ａレンズ部分群Ｇ２Ａと第２Ｂレンズ部分群Ｇ２Ｂとが正の屈折力を有することで、強い正の屈折力を分散している。本実施形態のズームレンズでは、このような構成とすることで、球面収差を良好に補正しつつ、更にはレンズ全長の短縮化を図っている。

第２Ａレンズ部分群Ｇ２Ａは、その両面が凸となる両凸レンズＬ４を含み、且つ、少なくとも１面が非球面とされている。第２Ｂレンズ部分群Ｇ２Ｂは、物体側から順に、物体側が凸面とされた負レンズＬ５と、物体側が凸面とされた正レンズＬ６とを接合した接合レンズから構成されている。

第２Ａレンズ部分群Ｇ２Ａでは、両凸レンズＬ４の少なくとも１面を非球面とすることで、球面収差を良好に補正することができる。また、第２Ａレンズ群Ｇ２Ａに、両凸レンズＬ４を用いることで、ズームレンズ１の小型化を図ることができる。

第２Ｂレンズ部分群Ｇ２Ｂでは、物体側に負レンズＬ５を配置することで、この第２Ｂレンズ部分群Ｇ２Ｂで発生する色収差を良好に抑えることができる。また、接合レンズを構成する負レンズＬ５と正レンズＬ６との接合面で球面収差を良好に補正している。

また、第２Ｂレンズ部分群Ｇ２Ｂでは、物体側が凸面とされた負レンズＬ５を配置することが好ましい。これにより、第２Ａレンズ部分群Ｇ２Ａと第２Ｂレンズ部分群Ｇ２Ｂとの間に配置される開口絞りＳＰとの間隔を最小限に抑えることができ、第２レンズ群Ｇ２の全長を抑えることが可能となるので、例えばレンズ鏡筒を沈胴させてコンパクトな収納を行う際に、沈胴厚の小型化が図ることができる。

第３レンズ群Ｇ３は、１枚の負レンズＬ７から構成されている。また、負レンズＬ７は、その物体側が凸となるメニスカスレンズであり、且つ、少なくとも１面が非球面とされている。本実施形態のズームレンズでは、第３レンズ群Ｇ３を１枚の負レンズＬ７で構成することによって、軽量化を図っている。特に、本実施形態のズームレンズでは、第３レンズ群Ｇ３にフォーカス機能を持たせていることから、この第３レンズ群Ｇ３を軽量化することで、レンズ駆動機構の小型化を図ると共に、迅速なフォーカシングが可能となる。また、第３レンズ群Ｇ３では、負レンズＬ７の少なくとも１面を非球面とすることで、変倍時及び合焦時における諸収差の変動、特にコマ収差の変動を良好に補正することができる。

第４レンズ群Ｇ４は、１枚の負レンズＬ８から構成されている。また、負レンズＬ８は、その物体側が凸となるメニスカスレンズであり、且つ、少なくとも１面が非球面とされている。本実施形態のズームレンズでは、第４レンズ群Ｇ４を１枚の負レンズＬ８で構成することによって、軽量化を図っている。また、第４レンズ群Ｇ４では、負レンズＬ８の少なくとも１面を非球面とすることで、広角端から望遠端への変倍の際に発生する像面湾曲の変動を良好に補正している。

開口絞りＳＰは、物体側から像面ＩＰ側に入射する光束の径（光量）を制限するものである。また、開口絞りＳＰは、変倍時に第２レンズ群Ｇ２と共に光軸方向に移動する。本実施形態のズームレンズでは、第２レンズ群Ｇ２を構成する第２Ａレンズ部分群Ｇ２Ａと第２Ｂレンズ部分群Ｇ２Ｂとの間（第２レンズ群Ｇ２の内部）に開口絞りＳＰを配置することで、第２レンズ群Ｇ２及び開口絞りＳＰを光軸方向に移動させるための駆動機構（図示せず。）を、いわゆる入れ子構造とすることができる。これにより、スペース効率が良くなり、小型化に有利となる。

なお、本実施形態のズームレンズでは、上述した第２レンズ群Ｇ２の内部に開口絞りＳＰが配置された構成となっているが、このような構成に限らず、第２レンズ群Ｇ２と隣接した位置に開口絞りＳＰが配置された構成であってもよい。

第５レンズ群Ｇ５は、１枚の正レンズＬ９から構成されている。また、正レンズＬ９は、その像面側が凸となるメニスカスレンズであり、且つ、少なくとも１面が非球面とされている。本実施形態のズームレンズでは、第５レンズ群Ｇ５を１枚の正レンズＬ８で構成することによって、光学系の総厚を短縮しており、装置全体の小型化を図っている。また、第５レンズ群Ｇ５では、正レンズＬ９の少なくとも１面を非球面とすることで、特に望遠端における正の歪曲収差を良好に補正している。

第５レンズ群Ｇ５と像面ＩＰとの間には、光学ブロックＧが配置されている。光学ブロックＧは、光学フィルタや、フェースプレート、水晶ローパスフィルタ、赤外カットフィルタなどに相当するものである。

本実施形態のズームレンズと、固体撮像素子とを備える撮像装置では、像面ＩＰが固体撮像素子の撮像面に相当する。固体撮像素子としては、例えば、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)やＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor device)センサなどの光電変換素子を用いることができる。

撮像装置では、本実施形態のズームレンズの物体側から入射した光が最終的に固体撮像素子の撮像面に結像する。そして、この固体撮像素子が受像した光を光電変換して電気信号として出力し、被写体の像に対応したデジタル画像を生成する。デジタル画像は、例えばＨＤＤ(Hard Disk Drive)やメモリカード、光ディスク、磁気テープなどの記録媒体に記録することが可能である。なお、撮像装置が銀塩フィルムカメラのときは、像面ＩＰがフィルム面に相当する。

図２は、本実施形態のズームレンズをミラーレス一眼カメラ１００の交換レンズ１０１に適用した撮像装置の一例を示す模式図である。図２に示すミラーレス一眼カメラ１００において、本実施形態のズームレンズにより構成される交換レンズ１０１は、カメラ本体１０２に対して着脱自在に取り付けられている。また、カメラ本体１０２の内部には、本実施形態のズームレンズの像面ＩＰに対応した位置に固体撮像素子１０３が配置されている。

本実施形態のズームレンズでは、広角端から望遠端への変倍（ズーミング）に際して、図１に示すように、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の空気間隔が小となり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の空気間隔が大となり、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の空気間隔が変化し、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の空気間隔が大となるように、第５レンズ群Ｇ５以外のレンズ群Ｇ１〜Ｇ４をそれぞれ光軸方向に移動させる。

具体的に、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１は、図１中の矢印ａで示すように、像面側に凸となる軌跡を描くように移動する。また、第２レンズ群Ｇ２及び開口絞りＳＰは、図１中の矢印ｂで示すように、像面側から物体側へと移動する。また、第３レンズ群Ｇ３は、図１中の矢印ｃ１，ｃ２で示すように、像面側から物体側へと移動する。また、第４レンズ群Ｇ４は、図１中の矢印ｄで示すように、像面側から物体側へと移動する。

本実施形態のズームレンズでは、無限遠物体から近距離物体への合焦（フォーカシング）を行う際に、第３レンズ群Ｇ３が物体側から像面側へと移動する。なお、図１中に実線で示す矢印ｃ１と破線で示す矢印ｃ２とは、それぞれ無限遠物体と近距離物体とに合焦しているときの広角端から望遠端への変倍に伴う像面変動を補正するための移動軌跡を示している。

本実施形態のズームレンズでは、広角端側で第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の空気間隔を大とすることで、いわゆるレトロフォーカス型の構成とし、広角化を容易としている。一方、望遠端側で第１レンズ群Ｇ２と第２レンズ群Ｇ２の空気間隔を小とし、全体として正の屈折力を有すると共に、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の空気間隔を大とすることで、いわゆるテレフォト型の構成とし、望遠化を容易としている。

また、本実施形態のズームレンズでは、広角端から望遠端への変倍の際に、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の空気間隔を変化させることによって、変倍に伴う像面変動の補正を容易にしている。

また、本実施形態のズームレンズでは、レンズ系全体の小型化を図るために、第３レンズ群Ｇ３を光軸方向に移動させることによって、無限遠物体から近距離物体への合焦を行っている。広角域を含むズームレンズの場合、物体側や像面側のレンズ群は軸外光線が光軸Ｏから大きく離れた位置を通過するため、レンズ群の外径が大きくなり易い。また、第２レンズ群Ｇ２は、望遠端で第１レンズ群Ｇ１と一体となって物体側に位置するため、Ｆナンバー光線が比較的光軸Ｏから離れた位置を通過することになる。この場合、小径化すれば明るいＦナンバーを確保できなくなる。第３レンズ群Ｇ３は、軸外光線が光軸Ｏから比較的近い位置を通過しており、望遠端でのＦナンバー光線も第２レンズ群Ｇで収斂されて光軸Ｏに近い位置を通過する。このため、小型化が容易であり、フォーカシング用のレンズ群に採用すれば、レンズ系全体の小型化を図る上で有利となる。望ましくは、第３レンズ群Ｇ３を構成する何れかのレンズの少なくとも１面を非球面とすることで、合焦に伴う収差変動の補正が容易になる。

また、本実施形態のズームレンズでは、広角端から望遠端への変倍の際に、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の空気間隔を大とすることで、望遠端において広角端よりも軸外光線が第５レンズ群Ｇ５の周辺を通過するため、望遠端における正の歪曲収差の補正が容易となる。また、広角端から望遠端への変倍の際に、第５レンズ群Ｇ５を像面ＩＰに対して固定とすることで、機構を簡略化することができる。

本実施形態のズームレンズでは、第５レンズ群Ｇ５の合成焦点距離をｆ_５とし、広角端における全系の焦点距離をｆ_ｗとしたときに、下記条件式（１）の関係を満足することが好ましい。
１．５＜ｆ_５／ｆ_ｗ＜９．５ …（１）

上記条件式（１）は、第５レンズ群Ｇ５の合成焦点距離ｆ_５を規定したものであり、第５レンズ群Ｇ５の合成焦点距離ｆ_５を上記条件式（１）の範囲にすれば、望遠端における正の歪曲収差の補正と、適切なバックフォーカスの確保とを両立することができる。

また、本実施形態のズームレンズでは、下記条件式（１）’の関係を満足することが更に好ましい。
２．５＜ｆ_５／ｆ_ｗ＜７．０ …（１）’

本実施形態のズームレンズでは、望遠端における第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の空気間隔をＤ_ｔ３４とし、第３レンズ群Ｇ３の合成焦点距離をｆ_５とし、望遠端における全系の焦点距離をｆ_ｔとしたときに、下記条件式（２），（３）の関係を満足することが好ましい。
０．０３＜Ｄ_ｔ３４／ｆ_ｔ＜０．１５ …（２）
０．２＜｜ｆ_３｜／ｆ_ｔ＜１．０ …（３）

上記条件式（２）は、望遠端における第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の空気間隔Ｄ_ｔ３４を規定したものであり、上記条件式（２）の上限値を下回れば、レンズ系全体の小型化を図ることが容易となる。一方、上記条件式（２）の下限値を上回れば、合焦時に第３レンズ群Ｇ３を光軸方向に移動させるのに必要な距離を確保できる。これにより、最短撮影距離を短くすることが可能となる。

上記条件式（３）は、第５レンズ群Ｇ３の合成焦点距離ｆ_３を規定したものであり、上記条件式（３）の上限値を下回れば、合焦時に第３レンズ群Ｇ３を光軸方向に移動させるのに必要な距離を短くすることができる。一方、上記条件式（３）の下限値を上回れば、合焦時に第３レンズ群Ｇ３を光軸方向に移動させるのに必要な距離を短くすると共に、特に合焦に伴う球面収差の変動の補正が容易となる。

また、本実施形態のズームレンズでは、下記条件式（２）’，（３）’の関係を満足することが更に好ましい。
０．０５＜Ｄ_ｔ３４／ｆ_ｔ＜０．１０ …（２）’
０．４＜｜ｆ_３｜／ｆ_ｔ＜０．９ …（３）’

本実施形態のズームレンズでは、第２レンズ群Ｇの合成焦点距離をｆ_２とし、第２Ａレンズ部分群の合成焦点距離をｆ_２Ａとしたときに、下記条件式（４）の関係を満足することが好ましい。
０．５＜ｆ_２Ａ／ｆ_２＜２．０ …（４）

上記条件式（４）は、第２Ａレンズ部分群Ｇ２Ａの合成焦点距離ｆ_２Ａを規定したものであり、上記条件式（４）の上限値を下回れば、開口絞りＳＰの径を小さくし易くなる。一方、上記条件式（４）の下限値を上回れば、望遠端において球面収差の補正が容易となる。

また、本実施形態のズームレンズでは、下記条件式（４）’の関係を満足することが更に好ましい。
０．７＜ｆ_２Ａ／ｆ_２＜１．７ …（４）’

本実施形態のズームレンズでは、第１レンズ群Ｇ１の合成焦点距離をｆ_１とし、第２レンズ群Ｇ２の合成焦点距離をｆ_２とし、第４レンズ群Ｇ４の合成焦点距離をｆ_４とし、広角端における全系の焦点距離をｆ_ｗとし、望遠端における全系の焦点距離をｆ_ｔとしたときに、下記条件式（５）〜（７）の関係を満足することが好ましい。
０．５＜|ｆ_１|／ｆ_ｗ＜２．０ …（５）
０．１＜ｆ_２／ｆ_ｔ＜０．５ …（６）
０．２５＜|ｆ_４|／ｆ_ｔ＜２．０ …（７）

上記条件式（５）は、第１レンズ群Ｇ１の合成焦点距離ｆ_１を規定したものであり、上記条件式（５）の上限値を下回れば、前玉径の小型化が容易となる。一方、上記条件式（５）の下限値を上回れば、広角端における負の歪曲収差の補正が容易となる。

上記条件式（６）は、第２レンズ群Ｇ２の合成焦点距離ｆ_２を規定したものであり、上記条件式（６）の上限値を下回れば、望遠端においてテレフォト型の屈折力を確保し易くなる。これにより、望遠端において明るいＦナンバーを確保し易くなる。上記条件式（６）の下限値を上回れば、望遠端において球面収差の補正が容易となる。

上記条件式（７）は、第４レンズ群Ｇ４の合成焦点距離ｆ_４を規定したものであり、上記条件式（７）の上限値を下回れば、望遠端においてテレフォト型の屈折力を確保し易くなる。これにより、望遠端において明るいＦナンバーを確保し易くなる。また、第２レンズ群Ｇ２の移動量を小とし易くなることから、小型化に有利となる。上記条件式（７）の下限値を上回れば、望遠端において正の歪曲収差の補正が容易となる。

また、本実施形態のズームレンズでは、下記条件式（５）’〜（７）’の関係を満足することが好ましい。
１．０＜|ｆ_１|／ｆ_ｗ＜１．５ …（５）’
０．２＜ｆ_２／ｆ_ｔ＜０．４ …（６）’
０．４＜|ｆ_４|／ｆ_ｔ＜１．３ …（７）’

以上のような条件を満足する本実施形態のズームレンズでは、広角域と標準焦点距離域を含みながらも、良好な光学性能が得られると共に、更なる小型化及び軽量化に対応することが可能である。

なお、本発明は、上記実施形態のズームレンズに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態のズームレンズにおいて、第１レンズ群Ｇ１の物体側に、必要に応じて屈折力のあるレンズ群やコンバーターレンズ群などを配置することも可能である。

以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。

（実施例１）
実施例１の設計データに基づくズームレンズの構成を図３に示す。なお、図３において、（Ｗ）は広角端でのレンズ配置を示し、（Ｔ）は中間焦点位置でのレンズ配置を示し、（Ｔ）は望遠端でのレンズ配置を示す。

図３に示す実施例１のズームレンズは、上記図１に示すズームレンズと同様のレンズ構成を有し、上記図１に示すズームレンズと同様の変倍及び合焦、並びに像振れ補正のレンズ動作を行う。したがって、図３においては、上記図１に示すズームレンズと同等の部位については同じ符号を付すものとする。

実施例１のズームレンズの設計データについては、以下の表１Ａ〜表１Ｄに示すとおりである。

なお、表１Ａ中に示す面番号「ｉ（ｉは自然数を表す。）は、ズームレンズを構成する各レンズのうち、最も物体側に位置するレンズのレンズ面を１番目として、像面側に向かうに従い順次増加するレンズ面の番号を示している。
また、表１Ａ中に示すレンズ「ＬｊＲｋ（ｊは自然数、ｋは１又は２を表す。）」のうち、Ｌは、ズームレンズを構成する各レンズのうち、最も物体側に位置するレンズを１番目として、像面側に向かうに従い順次増加するレンズの番号を示している。一方、Ｒは、各レンズの物体側のレンズ面を１とし、像面側のレンズ面を２として示している。なお、「絞り」と「光学ブロック（平面）」についても併せて表記する。
また、表１Ａ中に示す「ｒ」は、各面番号に対応したレンズ面の曲率半径［ｍｍ］（但し、Ｒの値が∞となる面は、その面が平面であることを示す。）を示している。
また、表１Ａ中に示す「ｄ」は、物体側からｉ番目のレンズ面とｉ＋１番目のレンズ面との軸上面間隔［ｍｍ］を示し、可変となる場合は、広角端、中間焦点位置、望遠端での軸上面間隔［ｍｍ］を別表に示している。
また、表１Ａ中に示す「ｎｄ」は、各レンズの屈折率を示している。
また、表１Ａ中に示す「νｄ」は、各レンズのアッベ数を示している。

表１Ｂには、広角端、中間焦点位置、望遠端における全系の焦点距離と、表１Ａ中に示す「ｄ」のうち、軸上面間隔が可変となる場合（Ｄ１〜Ｄ５）の軸上面間隔［ｍｍ］とを示している。

表１Ｃには、非球面とされたレンズの面番号と、その非球面係数を示している。なお、非球面は、光軸からの高さＨの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にして、以下の非球面式Ｘにより表すことができる。なお、「Ｒ」は曲率半径、「Ｋ」はコーニック定数、「Ａ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０」は非球面係数を表す。なお、非球面係数の数値における「Ｅ±ｍ」（ｍは整数を表す。）という表記は、「×１０±ｍ」を意味している。

表１Ｄには、（１）「ｆ_５／ｆ_ｗ」、（２）「Ｄ_ｔ３４／ｆ_ｔ」、（３）「｜ｆ_３｜／ｆ_ｔ」、（４）「ｆ_２Ａ／ｆ_２」、（５）「|ｆ_１|／ｆ_ｗ」、（６）「ｆ_２／ｆ_ｔ」、（７）「|ｆ_４|／ｆ_ｔ」の各条件式を示している。

以上のように構成される実施例１のズームレンズについて、広角端において無限遠物体に合焦しているときの諸収差図（球面収差図、非点収差図、歪曲収差図）を図４Ａ、中間焦点距離において無限遠物体に合焦しているときの諸収差図を図４Ｂ、望遠端において無限遠物体に合焦しているときの諸収差図を図４Ｃ、広角端において物体距離（−０．２４ｍ）に合焦しているときの諸収差図を図４Ｄ、中間焦点距離において物体距離（−０．２８ｍ）に合焦しているときの諸収差図を図４Ｅ、望遠端において物体距離（−０．２８ｍ）に合焦しているときの諸収差図を図４Ｆにそれぞれ示す。

なお、図４Ａ〜図４Ｆに示す各球面収差図では、Ｃ線（波長約６５６ｎｍ）における球面収差を「符号Ｃ」、ｄ線（波長約５８８ｎｍ）における球面収差を「符号ｄ」、ｅ線（波長約５４６ｎｍ）における球面収差を「符号ｅ」、Ｆ線（青、波長約４８６ｎｍ）における球面収差を「符号Ｆ」、ｇ線（青、波長約４３６ｎｍ）における球面収差を「符号ｇ」でそれぞれ示している。
一方、図４Ａ〜図４Ｆに示す各非点収差図では、各波長のサジタル光線に対する非点収差を「実線」、各波長のタンジェンシャル光線に対する非点収差を「破線」でそれぞれ示している。
一方、図４Ａ〜図４Ｆに示す各歪曲収差図では、ｅ線における歪曲収差（ディストーション）を示している。

実施例１のズームレンズは、表１Ａ〜表１Ｄに示すように、上記本発明の条件を満たすものである。そして、この実施例１のズームレンズについては、図４Ａ〜図４Ｆに示すように、各収差が良好に補正されていることがわかる。

（実施例２）
実施例２の設計データに基づくズームレンズの構成を図５に示す。なお、図５に示す実施例２のズームレンズは、上記図１に示すズームレンズと同様のレンズ構成を有し、上記図１に示すズームレンズと同様の変倍及び合焦、並びに像振れ補正のレンズ動作を行う。したがって、図５においては、上記図１に示すズームレンズと同等の部位については同じ符号を付すものとする。

実施例２に示すズームレンズの設計データについては、以下の表２Ａ〜表２Ｄに示すとおりである。なお、表２Ａ〜表２Ｄの表記方法については、表１Ａ〜表１Ｄの場合と同様である。

以上のように構成される実施例２のズームレンズについて、広角端において無限遠物体に合焦しているときの諸収差図（球面収差図、非点収差図、歪曲収差図）を図６Ａ、中間焦点距離において無限遠物体に合焦しているときの諸収差図を図６Ｂ、望遠端において無限遠物体に合焦しているときの諸収差図を図６Ｃ、広角端において物体距離（−０．２４ｍ）に合焦しているときの諸収差図を図６Ｄ、中間焦点距離において物体距離（−０．２８ｍ）に合焦しているときの諸収差図を図６Ｅ、望遠端において物体距離（−０．２８ｍ）に合焦しているときの諸収差図を図６Ｆにそれぞれ示す。なお、図６Ａ〜図６Ｆの表記方法については、図４Ａ〜図４Ｆに示す場合と同様である。

実施例２のズームレンズは、表２Ａ〜表２Ｄに示すように、上記本発明の条件を満たすものである。そして、この実施例２のズームレンズについては、図６Ａ〜図６Ｆに示すように、各収差が良好に補正されていることがわかる。

（実施例３）
実施例３の設計データに基づくズームレンズの構成を図７に示す。なお、図７に示す実施例３のズームレンズは、上記図１に示すズームレンズと同様のレンズ構成を有し、上記図１に示すズームレンズと同様の変倍及び合焦、並びに像振れ補正のレンズ動作を行う。したがって、図８においては、上記図１に示すズームレンズと同等の部位については同じ符号を付すものとする。

実施例３に示すズームレンズの設計データについては、以下の表３Ａ〜表３Ｄに示すとおりである。なお、表３Ａ〜表３Ｄの表記方法については、表１Ａ〜表１Ｄに示す場合と同様である。

以上のように構成される実施例３のズームレンズについて、広角端において無限遠物体に合焦しているときの諸収差図（球面収差図、非点収差図、歪曲収差図）を図８Ａ、中間焦点距離において無限遠物体に合焦しているときの諸収差図を図８Ｂ、望遠端において無限遠物体に合焦しているときの諸収差図を図８Ｃ、広角端において物体距離（−０．２４ｍ）に合焦しているときの諸収差図を図８Ｄ、中間焦点距離において物体距離（−０．２８ｍ）に合焦しているときの諸収差図を図８Ｅ、望遠端において物体距離（−０．２８ｍ）に合焦しているときの諸収差図を図８Ｆにそれぞれ示す。なお、図８Ａ〜図８Ｆの表記方法については、図８Ａ〜図８Ｆに示す場合と同様である。

実施例３のズームレンズは、表３Ａ〜表３Ｄに示すように、上記本発明の条件を満たすものである。そして、この実施例３のズームレンズについては、図８Ａ〜図８Ｆに示すように、各収差が良好に補正されていることがわかる。

（実施例４）
実施例４の設計データに基づくズームレンズの構成を図９に示す。なお、図９に示す実施例４のズームレンズは、上記図１に示すズームレンズと同様のレンズ構成を有し、上記図１に示すズームレンズと同様の変倍及び合焦、並びに像振れ補正のレンズ動作を行う。したがって、図９においては、上記図１に示すズームレンズと同等の部位については同じ符号を付すものとする。

実施例４に示すズームレンズの設計データについては、以下の表４Ａ〜表４Ｄに示すとおりである。なお、表４Ａ〜表４Ｄの表記方法については、表１Ａ〜表１Ｄに示す場合と同様である。

以上のように構成される実施例４のズームレンズについて、広角端において無限遠物体に合焦しているときの諸収差図（球面収差図、非点収差図、歪曲収差図）を図１０Ａ、中間焦点距離において無限遠物体に合焦しているときの諸収差図を図１０Ｂ、望遠端において無限遠物体に合焦しているときの諸収差図を図１０Ｃ、広角端において物体距離（−０．２４ｍ）に合焦しているときの諸収差図を図１０Ｄ、中間焦点距離において物体距離（−０．２８ｍ）に合焦しているときの諸収差図を図１０Ｅ、望遠端において物体距離（−０．２８ｍ）に合焦しているときの諸収差図を図１０Ｆにそれぞれ示す。なお、図１０Ａ〜図１０Ｆの表記方法については、図８Ａ〜図８Ｆに示す場合と同様である。

実施例４のズームレンズは、表４Ａ〜表４Ｄに示すように、上記本発明の条件を満たすものである。そして、この実施例３のズームレンズについては、図１０Ａ〜図１０Ｆに示すように、各収差が良好に補正されていることがわかる。

Ｇ１…第１レンズ群 Ｇ２…第２レンズ群 Ｇ２Ａ…第２Ａレンズ部分群 Ｇ２Ｂ…第２Ｂレンズ部分群 Ｇ３…第３レンズ群 Ｇ４…第４レンズ群 Ｇ５…第５レンズ群 Ｌ１〜Ｌ３…第１レンズ群を構成するレンズ Ｌ４…第２Ａレンズ部分群を構成するレンズ Ｌ５，Ｌ６…第２Ｂレンズ部分群を構成するレンズ Ｌ７…第３レンズ群を構成するレンズ Ｌ８…第４レンズ群を構成するレンズ Ｌ９…第５レンズ群を構成するレンズ ＳＰ…開口絞り Ｇ…光学ブロック ＩＰ…像面 １００…ミラーレス一眼カメラ（撮像装置） １０１…交換レンズ（ズームレンズ） １０２…カメラ本体 １０３…固体撮像素子

Claims (11)

1. 物体側から順に、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群と、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群と、全体として負の屈折力を有する第３レンズ群と、全体として負の屈折力を有する第４レンズ群とを備え、
   広角端から望遠端への変倍の際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の空気間隔が小となり、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気間隔が大となり、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の空気間隔が変化し、
   前記第３レンズ群を光軸方向に移動させることによって、無限遠物体から近距離物体への合焦を行うことを特徴とするズームレンズ。
2. 物体側から順に、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群と、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群と、全体として負の屈折力を有する第３レンズ群と、全体として負の屈折力を有する第４レンズ群と、全体として正の屈折力を有する第５レンズ群とを備え、
   広角端から望遠端への変倍の際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の空気間隔が小となり、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気間隔が大となり、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の空気間隔が変化し、前記第４レンズ群と前記第５レンズ群の空気間隔が大となることを特徴とするズームレンズ。
3. 前記第５レンズ群の合成焦点距離をｆ_５とし、広角端における全系の焦点距離をｆ_ｗとしたときに、
   １．５＜ｆ_５／ｆ_ｗ＜９．５
   の関係を満足することを特徴とする請求項２に記載のズームレンズ。
4. 前記第３レンズ群を光軸方向に移動させることによって、無限遠物体から近距離物体への合焦を行うことを特徴とする請求項２又は３に記載のズームレンズ。
5. 望遠端における前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の空気間隔をＤ_ｔ３４とし、前記第３レンズ群の合成焦点距離をｆ_５とし、望遠端における全系の焦点距離をｆ_ｔとしたときに、
   ０．０３＜Ｄ_ｔ３４／ｆ_ｔ＜０．１５、
   ０．２＜｜ｆ_３｜／ｆ_ｔ＜１．０
   の関係を満足することを特徴とする請求項１又は４に記載のズームレンズ。
6. 前記第１レンズ群は、光軸から離れるに従って負の屈折力が弱くなる非球面レンズを含むことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のズームレンズ。
7. 前記第２レンズ群の内部又は前記第２レンズ群と隣接した位置に絞りが配置され、
   前記絞りは、変倍時に前記第２レンズ群と共に光軸方向に移動することを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載のズームレンズ。
8. 前記第２レンズ群は、物体側から順に、全体として正の屈折力を有する第２Ａレンズ部分群と、全体として正の屈折力を有する第２Ｂレンズ部分群とを含み、
   前記第２Ａレンズ部分群と前記第２Ｂレンズ部分群との間に絞りが配置され、
   前記第２レンズ群の合成焦点距離をｆ_２とし、前記第２Ａレンズ部分群の合成焦点距離をｆ_２Ａとしたときに、
   ０．５＜ｆ_２Ａ／ｆ_２＜２．０
   の関係を満足することを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載のズームレンズ。
9. 前記第３レンズ群は、１枚のレンズから構成されていることを特徴とする請求項１，４〜８の何れか一項に記載のズームレンズ。
10. 前記第１レンズ群の合成焦点距離をｆ_１とし、前記第２レンズ群の合成焦点距離をｆ_２とし、前記第４レンズ群の合成焦点距離をｆ_４とし、広角端における全系の焦点距離をｆ_ｗとし、望遠端における全系の焦点距離をｆ_ｔとしたときに、
    ０．５＜|ｆ_１|／ｆ_ｗ＜２．０、
    ０．１＜ｆ_２／ｆ_ｔ＜０．５、
    ０．２５＜|ｆ_４|／ｆ_ｔ＜２．０
    の関係を満足することを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載のズームレンズ。
11. 請求項１〜１０の何れか一項に記載のズームレンズと、
    前記ズームレンズにより結像された像を撮像する固体撮像素子とを備える撮像装置。

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