JP2017215406A - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高い仕様と高い光学性能を有し、フォーカシングによる撮影画界の変化が補正され、且つ、小型化が容易なズームレンズを提供する。【解決手段】物体側から順に、ズーミングに際し不動の正の屈折力の第１レンズ群Ｕ１、像側へ移動する負の屈折力の第２レンズ群Ｕ２、移動するレンズ群、開口絞りＳＰ、不動のレンズ群から構成され、第１レンズ群はフォーカシングの際、固定の第１１レンズ群Ｕ１１、移動する正の屈折力の第１２レンズ群Ｕ１２を備え、フォーカシングに際して少なくとも前記第２レンズ群が連動して、第１２レンズ群の無限遠物体へのフォーカシング位置よりも物体側への移動が可能であるズームレンズにおいて、前記第１２レンズ群は物体側から順に、正の屈折力の第１２１レンズ群Ｕ１２１と正の屈折力の第１２２レンズ群Ｕ１２２から構成され、フォーカシングに際して各々異なる移動量で物体側に移動し、所定の条件式を満足する。【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、例えば放送用テレビカメラ、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、監視用カメラ、銀塩写真用カメラ等に好適なものである。

近年、テレビカメラ、映画用カメラ、銀塩フィルム用カメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置には、高い仕様と高い光学性能を両立したズームレンズが要望されている。高い仕様と高い光学性能を両立したズームレンズとして、最も物体側にズーミングのためには不動でありフォーカシングのためには一部のレンズが移動する、正の屈折力のレンズ群を配置したポジティブリード型のズームレンズが知られている。近年では仕様の中でも特にフォーカスの仕様として、被写体をより近くから撮影し、フォーカシングによる撮影画界の変化が無いことが要望されている。

フォーカシングによる撮影画界の変化を補正する手法として、フォーカス部とズーム部を連動させて駆動し、フォーカシングによる撮影画界の変化をズーミングによる撮影画界の変化で打ち消すズームレンズが知られている（特許文献１〜２）。

特許文献１では、フォーカシングの前に予めフォーカス部とズーム部の位置を取得しておき、データテーブルに基づきフォーカシングに連動させズーミングを行っている。

特許文献２では、広角端において第１レンズ群の全体又は一部のレンズがフォーカシングにより移動した空間に第２レンズ群が移動し、フォーカシングに伴う撮影画界の変化を補正している。

特許第３３７６２４１号公報 特許第３２３７２７５号公報

前述した最も物体側の第１レンズ群でフォーカシングを行うポジティブリード型のズームレンズにおいて、被写体をより近くから撮影するためにフォーカスレンズ群の移動量が増大すると、フォーシングによる撮影画界の変化が顕著になる。

特許文献１に開示されているズームレンズでは、フォーカシングにズーミングを連動させており、ズーム部が移動可能な範囲においては、フォーカシングによる撮影画界の変化を補正することが可能である。

しかしながら、広角側の焦点距離の範囲ではズーム部が移動できないため、補正効果がない。

特許文献２に開示されているズームレンズでは、第１レンズ群の全体又は一部のレンズがフォーカシングにより移動した空間に第２レンズ群が移動するため、レンズ全長を維持しつつフォーカシングによる撮影画界の変化を補正することが可能である。

しかしながら、広角端に限定しているため、広角端より望遠側の焦点距離の範囲では、補正効果がない。また、フォーカスレンズ群が２体以上、所謂フローティングフォーカスの場合が記載されていないため、フローティングフォーカスにおける制御が不明確である。

本発明は、高い仕様と高い光学性能を有し、フォーカシングによる撮影画界の変化が補正され、且つ、小型化が容易な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。

上記の目的を達成するために、本発明に係るズームレンズは、
物体側から像側へ順に、ズーミングのためには不動の正の屈折力の第１レンズ群、ズーミングに際して像側へ移動する負の屈折力の第２レンズ群、ズーミングに際して移動するレンズ群、開口絞り、ズーミングのためには不動のレンズ群から構成され、前記第１レンズ群はフォーカシングのためには固定の第１１レンズ群、フォーカシングに際して移動する正の屈折力の第１２レンズ群を備え、フォーカシングに際して少なくとも前記第２レンズ群が連動して移動し、前記第２レンズ群は前記第１２レンズ群の無限遠物体へのフォーカシング位置よりも物体側への移動が可能であるズームレンズにおいて、
前記第１２レンズ群は物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１２１レンズ群と正の屈折力の第１２２レンズ群から構成され、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して各々異なる移動量で物体側に移動し、フォーカシングの際の前記第１２２レンズ群と前記第２レンズ群の空気間隔をΔＬ１、フォーカシングによる画界変化補正に際して前記第２レンズ群の物体側への移動量をΔＸ２、前記第１２２群と前記第２レンズ群がぶつからないための必要な最小空気間隔をＬ１ｍｉｎ、前記第１２レンズ群の焦点距離をｆ１２、前記第１２２レンズ群の焦点距離をｆ１２２とするとき、
（ΔＬ１−ΔＸ２）／Ｌ１ｍｉｎ≧１
２．０＜ｆ１２２／ｆ１２＜５．０
なる条件を満足することを特徴とする。

本発明によれば、高い仕様と高い光学性能を有し、フォーカシングによる撮影画界の変化が補正され、且つ、小型化が容易なズームレンズ及びそれを有する撮像装置が得られる。

数値実施例１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 数値実施例１の広角端で無限遠物体に合焦したときの収差図 数値実施例１の中間のズーム位置で無限遠物体に合焦したときの収差図 数値実施例１の望遠端で無限遠物体に合焦したときの収差図 数値実施例１の望遠端で１５ｍ（レンズ前面からの距離）に合焦したときの収差図 数値実施例１の望遠端で８ｍ（レンズ前面からの距離）に合焦したときの収差図 数値実施例１の望遠端で３ｍ（レンズ前面からの距離）に合焦したときの収差図 数値実施例２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 数値実施例２の広角端で無限遠物体に合焦したときの収差図 数値実施例２の中間のズーム位置で無限遠物体に合焦したときの収差図 値実施例２の望遠端で無限遠物体に合焦したときの収差図 数値実施例２の望遠端で１５ｍ（レンズ前面からの距離）に合焦したときの収差図 数値実施例２の望遠端で８ｍ（レンズ前面からの距離）に合焦したときの収差図 数値実施例２の望遠端で３ｍ（レンズ前面からの距離）に合焦したときの収差図 数値実施例３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 数値実施例３の広角端で無限遠合焦したときの収差図 数値実施例３の中間のズーム位置で無限遠合焦したときの収差図 数値実施例３の望遠端で無限遠合焦したときの収差図 数値実施例３の望遠端で１５ｍ（レンズ前面からの距離）に合焦したときの収差図 数値実施例３の望遠端で８ｍ（レンズ前面からの距離）に合焦したときの収差図 数値実施例３の望遠端で３ｍ（レンズ前面からの距離）に合焦したときの収差図 本発明の撮像装置の要部概略図 本発明のフォーカシングによる画界変化を補正した際の移動軌跡の概略図

以下には、本発明の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、ズーミングのためには不動の正の屈折力の第１レンズ群、ズーミングに際して像側へ移動する負の屈折力の第２レンズ群を有する。更にズーミングに際して移動するレンズ群、開口絞り、ズーミングのためには不動のレンズ群から構成されている。

また、第１レンズ群はフォーカシングのためには固定の第１１レンズ群、フォーカシングに際して移動する正の屈折力の第１２レンズ群から構成されている。そして、フォーカシングに際して少なくとも第２レンズ群が連動して移動し、第２レンズ群は第１２レンズ群の無限遠物体へのフォーカシング位置よりも物体側への移動が可能となっている。

第１２レンズ群は物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１２１レンズ群と正の屈折力の第１２２レンズ群から構成されている。そして、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して各々異なる移動量で物体側に移動する。

図１は本発明の実施例１（数値実施例１）のズームレンズの広角端（焦点距離ｆ＝８．７ｍｍ）で無限遠物体に合焦しているときのレンズ断面図である。

図２（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は数値実施例１の広角端、中間のズーム位置（焦点距離）ｆ＝３００．０ｍｍ、望遠端ｆ＝１０００．５ｍｍにおける無限遠物体に合焦しているときの収差図である。図３（Ｄ）（Ｅ）（Ｆ）は数値実施例１の望遠端で１５ｍ、８ｍ、３ｍ（レンズ前面からの距離）に合焦しているときの収差図である。但し、焦点距離は数値実施例の値をｍｍ単位で表したときの値である。これは以下の各実施例において全て同じである。

図４は本発明の実施例２（数値実施例２）のズームレンズの広角端（焦点距離ｆ＝９．２ｍｍ）で無限遠物体に合焦しているときのレンズ断面図である。

図５（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は数値実施例２の広角端、中間のズーム位置（焦点距離）ｆ＝３４０．０ｍｍ、望遠端ｆ＝９００．０ｍｍにおける無限遠物体に合焦しているときの収差図である。

図６（Ｄ）（Ｅ）（Ｆ）は数値実施例２の望遠端で１５ｍ、８ｍ、３ｍ（レンズ前面からの距離）に合焦しているときの収差図である。

図７は本発明の実施例３（数値実施例３）のズームレンズの広角端（焦点距離ｆ＝９．３ｍｍ）で無限遠物体に合焦しているときのレンズ断面図である。

図８（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は数値実施例３の広角端、中間のズーム位置（焦点距離）ｆ＝２８０．０ｍｍ、望遠端ｆ＝８０１．０ｍｍにおける無限遠物体に合焦しているときの収差図である。

図９（Ｄ）（Ｅ）（Ｆ）は数値実施例３の望遠端で１５ｍ、８ｍ、３ｍ（レンズ前面からの距離）に合焦しているときの収差図である。

図１０は本発明の撮像装置の要部概略図である。図１１はフォーカシングによる画界変化を補正しているときの各移動レンズ群の移動軌跡の概略図である。

各レンズ断面図において、左方が被写体（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、Ｕ１はズーミングのためには不動の正の屈折力の第１レンズ群（前玉レンズ群）である。Ｕ１１は第１レンズ群Ｕ１中のフォーカシングのためには不動の固定レンズ群である。Ｕ１２は第１レンズ群Ｕ１中のフォーカスレンズ群であり、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して像側へ移動する。また、像側への移動に際してＵ１２１及びＵ１２２は各々異なる移動量（軌跡）で物体側に移動する。

Ｕ２はズーミングに際して移動する負の屈折力の第２レンズ群である。第１実施例のズームレンズにおいてＵ３はズーミングに際して移動する正の屈折力の第３レンズ群である。Ｕ４はズーミングのためには不動の結像作用をする正の屈折力の第４レンズ群（リレーレンズ群）である。第２〜３実施例のズームレンズにおいてＵ３及びＵ４はズーミングに際して移動する正の屈折力の第３レンズ群及び第４レンズ群である。Ｕ５はズーミングのためには不動の結像作用をする正の屈折力の第４レンズ群（リレーレンズ群）である。

第１実施例のズームレンズは、フォーカシングに際しＵ１２１及びＵ１２２と連動してＵ２及びＵ３を移動させることで、フォーカシングによる画界変化を補正している。第２〜３実施例のズームレンズは、フォーカシングに際しＵ１２１及びＵ１２２と連動してＵ２〜Ｕ４を移動させることで、フォーカシングによる画界変化を補正している。
ＳＰは絞り（開口絞り）であり、ズーミングに際して移動する。Ｉは撮像面であり、ズームレンズで形成された像を受光し、光電変換する固体撮像素子（光電変換素子）等の撮像面に相当している。

収差図において、球面収差における直線と二点鎖線は各々ｅ線，ｇ線である。非点収差における点線と実線は各々メリディオナル像面，サジタル像面であり、倍率色収差はｇ線によって表している。ωは半画角、ＦｎｏはＦナンバーである。尚、以下の各実施例において変倍用のレンズ群が最も短焦点側の配置となった場合を広角端、最も長焦点側の配置となった場合を望遠端という。

図１１は本発明におけるフォーカシングの際に画界変化の補正するための移動軌跡であり、上方が無限遠物体にフォーカシングしている状態（ＩＮＦ）を示しており、下方が最至近の物体にフォーカシングしている状態（ＭＯＤ）を示している。また、左方が被写体（物体）側（前方）で、右方が像側（後方）である。

図１１はフォーカシングの際にＵ１２１とＵ１２２が各々異なる移動量で移動する、所謂フローティングフォーカス方式であり、フォーカス端から端への移動量だけでなく、各被写体距離により移動量が異なっている。図中示されるように無限遠や至近の端ではなく、中間距離において、最もＵ１２２とＵ２のレンズ間隔が狭くなる。

図１１に示される移動軌跡を描くことで、諸収差の補正が可能であり、特に望遠側の球面収差や軸上色収差を補正することが可能である。これらを補正するためには、第１２２レンズ群は図中示すように、無限遠（ＩＮＦ）側では、第１２１レンズ群の移動量に対し、少ない移動量を持つことが必要である。

一方で、至近（ＭＯＤ）側では、第１２１レンズ群の移動量に対し、大きい移動量を持つことで、全長を短縮することが可能である。よって、至近（ＭＯＤ）側で第１２２レンズ群の移動量を増やすことで、全長短縮により第１レンズ群の有効径が縮小され、ズーム変動を抑制することが可能である。

各実施例において、フォーカシングの際の第１２２レンズ群と第２レンズ群の空気間隔をΔＬ１とする。そして、フォーカシングによる画界変化補正に際して第２レンズ群の物体側への移動量をΔＸ２、第１２２群と第２レンズ群がぶつからないための必要な最小空気間隔をＬ１ｍｉｎとする。また、第１２レンズ群の焦点距離をｆ１２、第１２２レンズ群の焦点距離をｆ１２２とする。このとき、
（ΔＬ１−ΔＸ２）／Ｌ１ｍｉｎ≧１ ・・・（１）
１．５＜ｆ１２２／ｆ１２＜６．０ ・・・（２）
なる条件を満足している。

各実施例のズームレンズは、フォーカシングにより発生する画界変化を補正する際に、レンズ群同士がぶつからないための移動量を適切に設定している。ここで条件式（１）は、フォーカスレンズ群と、画界変化を補正するために移動する第２レンズ群の空気間隔と移動量の差分値を規定している。これにより全ての焦点距離、被写体距離において、適切なレンズ間隔を保ちつつ、画界変化の補正を行うことが可能である。

条件式（１）を満足しない場合、必要最小限のレンズ間隔が確保できていないため、最高速での運用時や、輸送等で強い衝撃が加わった際、第１２２レンズ群と第２レンズ群がぶつかってしまう。

更に好ましくは条件式（１）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

（ΔＬ１−ΔＸ２）／Ｌ１ｍｉｎ＝１ ・・・（１ａ）
条件式（２）は、第１２２レンズ群の焦点距離と第１２レンズ群の焦点距離の比を規定している。これにより第１２２レンズ群が第１２レンズ群中で、適切な焦点距離を持つことが可能となる。上述したように、第１２１レンズ群と第１２２レンズ群がフローティングフォーカスを行うことで諸収差の補正が可能である。条件式（２）を満足することで、収差補正とぶつからない移動軌跡の両立が可能となる。

条件式（２）の上限を超えると、第１２２レンズ群の焦点距離が相対的に長くなり過ぎるため、フローティングフォーカスで補正している諸収差、特に望遠側の球面収差や軸上色収差を補正する際、殆ど移動しないか、又は像側へ移動する必要がある。よって、第２レンズ群とぶつかってしまう。

条件式（２）の下限を超えると、第１２２レンズ群の焦点距離が相対的に短くなり過ぎるため、広角側での軸外収差のズーム変動、特に歪曲や像面湾曲を補正することが困難となる。

更に好ましくは条件式（２）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

２．５＜ｆ１２２／ｆ１２＜５．０ ・・・（２ａ）
以上の各条件を満たすことにより、本発明の各実施例はフォーカシングによる撮影画界の変化が補正され、且つ、ズーム全域において収差補正が良好に補正された、小型、軽量なズームレンズを得ている。

各実施例において更に好ましくは、第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき、
−６０＜ｆ１２２／ｆ２＜−１５ ・・・（３）
なる条件を満足するのが良い。

条件式（３）は第２レンズ群と第１２２レンズ群の焦点距離の比を規定している。条件式（３）の上限を超えると、第２レンズ群の焦点距離が相対的に長くなり過ぎるため、画界変化を補正する際、第２レンズ群の移動量が大きくなり、第１２２レンズ群とぶつかってしまう。条件式（３）の下限を超えると、第２レンズ群の焦点距離が相対的に短くなり過ぎるため、ズーミングによる収差変動の抑制、特に球面収差や像面湾曲、コマ収差を補正することが困難となる。

各実施例において更に好ましくは、第１レンズ群の焦点距離をｆ１とするとき、
０．８＜ｆ１２／ｆ１＜１．５ ・・・（４）
なる条件を満足するのが良い。

条件式（４）は第１レンズ群と第１２レンズ群の焦点距離の比を規定している。条件式（４）の上限を超えると、第１２レンズ群の焦点距離が相対的に長くなり過ぎるため、フォーカシングの際の移動量が大きくなり、レンズ全長や第１レンズ群の有効径が増大してしまう。条件式（４）の下限を超えると、第１２レンズ群の焦点距離が相対的に短くなり過ぎるため、ズーミングによる収差変動の抑制、特に球面収差や像面湾曲、コマ収差を補正することが困難となる。

各実施例において更に好ましくは、ズーミングに際して移動する正の屈折力の第３レンズ群、ズーミングに際して移動する正の屈折力の第４レンズ群を備えている。そして、フォーカシングに際して第１２レンズ群の移動と連動して第３レンズ群と第４レンズ群も移動する。広角端における無限遠物体へフォーカシングしている際の第３レンズ群と第４レンズ群の空気間隔をＬ３ｉｎｆとする。広角端における至近物体へフォーカシングしている際の第３レンズ群と第４レンズ群の空気間隔をＬ３ｍｏｄとする。
このとき、
０．８＜Ｌ３ｉｎｆ／Ｌ３ｍｏｄ＜５．０ ・・・（５）
なる条件を満足するのが良い。

条件式（５）はフォーカシングによる画界変化を補正する際の第３レンズ群と第４レンズ群の空気間隔の比を規定している。（５）の上限を超えると、フォーカシングによる画界変化を補正する際、第３レンズ群と第４レンズ群を大きく移動させる必要があるため、連動させ移動させることが困難である。条件式（５）の下限を超えると、フォーカシングによる画界変化を補正する際、第４レンズ群と以降の群の空気間隔が狭くなるため、全長が増大してしまう。

各実施例において更に好ましくは、ズーミングに際して第４レンズ群と以降の群の最小空気間隔をＬ４ｚｍｉｎする。フォーカシングに際して第１２レンズ群と連動して移動する第４レンズ群と以降の群の最小空気間隔をＬ４ｆｍｉｎとする。
このとき、
０．１＜Ｌ４ｆｍｉｎ／Ｌ４ｚｍｉｎ＜５．０ ・・・（６）
なる条件を満足するのが良い。

条件式（６）はフォーカシングによる画界変化を補正する際の第４レンズ群と以降のレンズ群の最小空気間隔について、ズーミングの際の最小空気間隔との比を規定している。条件式（６）の上限を超えると、第４レンズ群はズーミング中間において広角端よりも像側へ移動するため、全長が増大してしまう。条件式（６）の下限を超えると、フォーカシングによる画界変化を補正する際、第４レンズ群が像側へ移動するため、全長が増大してしまう。

各実施例において更に好ましくは、第１１レンズ群は負の屈折力を持つのが良い。これによれば、第１レンズ群のフォーカシングによる収差変動の抑制、特に像面湾曲やコマ収差を補正、又ズーミングによる収差変動の抑制、特に球面収差を補正することが容易となる。

各実施例において更に好ましくは、
−１５．０＜ｆ１／ｆ２＜−８．０ ・・・（７）
なる条件を満足するのが良い。
条件式（７）は第１レンズ群と第２レンズ群の焦点距離の比を規定している。条件式（７）の上限を超えると、第１レンズ群の焦点距離が相対的に長くなり過ぎるため、第１レンズ群の有効径が増大する。又フォーカシングの際の移動量が大きくなり、レンズ全長が増大してしまう。条件式（７）の下限を超えると、第１レンズ群の焦点距離が相対的に短くなり過ぎるため、ズーミングによる収差変動の抑制、特に軸上色収差の二次スペクトルを補正することが困難となる。

各実施例において更に好ましくは、開口絞りの像側にズーミングのためには不動の正の屈折力の第５レンズ群を備えるのが良い。これによれば、ズーミングによる影響を受けないため、広角側において製造誤差の影響を受け難く製造性が向上する。

更に好ましくは条件式（３）乃至（７）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

−４５＜ｆ１２２／ｆ２＜−２８ ・・・（３ａ）
０．８＜ｆ１２／ｆ１＜１．２ ・・・（４ａ）
０．８＜Ｌ３ｉｎｆ／Ｌ３ｍｏｄ＜２．５ ・・・（５ａ）
０．３＜Ｌ４ｆｍｉｎ／Ｌ４ｚｍｉｎ＜２．５ ・・・（６ａ）
−１３．０＜ｆ１／ｆ２＜−９．０ ・・・（７ａ）
更に更に好ましくは条件式（６）の数値を次の如く設定するのが良い。

Ｌ４ｆｍｉｎ／Ｌ４ｚｍｉｎ＝１．０ ・・・（６ｂ）
次に各実施例のレンズ構成の特徴について説明する。

第１実施例において、第１レンズ群Ｕ１は第１レンズ面〜第１２レンズ面に対応する。第１２１レンズ群Ｕ１２１は第７レンズ面〜第１０レンズ面に対応し、第１２２レンズ群Ｕ１２２は第１１レンズ面〜第１２レンズ面に対応する。第２レンズ群Ｕ２は第１３レンズ面〜第１９レンズ面に対応する。第３レンズ群Ｕ３は第２０レンズ面〜第２７レンズ面に対応する。第４レンズ群Ｕ４は第２９レンズ面〜第４４レンズ面に対応する。絞りは２８面に対応する。

第１２１レンズ群Ｕと第１２２レンズ群Ｕがフォーカシングの際に各々異なる移動量で物体側へ移動する。フォーカシングに連動して、第２レンズ群Ｕ２及び第３レンズ群Ｕ３が移動することで、フォーカシングによる画界変化を補正している。

第１３レンズ面と第２１レンズ面と第２７レンズ面は非球面形状である。第１３レンズ面は主に広角側の歪曲収差補正を行っている。第２１レンズ面と第２７レンズ面はズーミングにおける収差変動の抑制、主に球面収差とコマ収差の補正を行っている。

後述する表−１に示すように数値実施例１は条件式（１）〜（４）、（７）の何れの条件式も満足しており、１１５倍の高ズーム比で広角端における撮影画角（画角）６４．６°と広画角化を達成している。且つ表−１に示すようにフォーカシングにおける画界変化をズーム全域において良好に補正しており、又ズーム全域において諸収差を良好に補正した高い光学性能を得ている。

第２実施例において、第１レンズ群Ｕ１は第１レンズ面〜第１０レンズ面に対応する。第１２１レンズ群Ｕ１２１は第５レンズ面〜第８レンズ面に対応し、第１２２レンズ群Ｕ１２２は第９レンズ面〜第１０レンズ面に対応する。第２レンズ群Ｕ２は第１１レンズ面〜第１７レンズ面に対応する。第３レンズ群Ｕ３は第１８レンズ面〜第２４レンズ面に対応する。第４レンズ群Ｕ４は第２５レンズ面〜第２７レンズ面に対応する。第５レンズ群Ｕ５は第２９レンズ面〜第４４レンズ面に対応する。絞りは２８面に対応する。

第１２１レンズ群Ｕと第１２２レンズ群Ｕがフォーカシングの際に各々異なる移動量で物体側へ移動する。フォーカシングに連動して、第２レンズ群Ｕ２、第３レンズ群Ｕ３及び第４レンズ群Ｕ４が移動することで、フォーカシングによる画界変化を補正している。

第１１レンズ面と第１９レンズ面と第２７レンズ面は非球面形状である。第１１レンズ面は主に広角側の歪曲収差補正を行っている。第１９レンズ面と第２７レンズ面はズーミングにおける収差変動の抑制、主に球面収差とコマ収差の補正を行っている。

後述する表−１に示すように数値実施例１は条件式（１）〜（７）の何れの条件式も満足しており、９９倍の高ズーム比で広角端における撮影画角（画角）６１．７°と広画角化を達成している。且つ表−１に示すようにフォーカシングにおける画界変化をズーム全域において良好に補正しており、又ズーム全域において諸収差を良好に補正した高い光学性能を得ている。

第３実施例において、第１レンズ群Ｕ１は第１レンズ面〜第１２レンズ面に対応する。第１２１レンズ群Ｕ１２１は第７レンズ面〜第１０レンズ面に対応し、第１２２レンズ群Ｕ１２２は第１１レンズ面〜第１２レンズ面に対応する。第２レンズ群Ｕ２は第１３レンズ面〜第１９レンズ面に対応する。第３レンズ群Ｕ３は第２０レンズ面〜第２３レンズ面に対応する。第４レンズ群Ｕ４は第２４レンズ面〜第３０レンズ面に対応する。第５レンズ群Ｕ５は第３２レンズ面〜第４７レンズ面に対応する。絞りは３１面に対応する。

第１２１レンズ群Ｕと第１２２レンズ群Ｕがフォーカシングの際に各々異なる移動量で物体側へ移動する。フォーカシングに連動して、第２レンズ群Ｕ２、第３レンズ群Ｕ３及び第４レンズ群Ｕ４が移動することで、フォーカシングによる画界変化を補正している。

後述する表−１に示すように数値実施例１は条件式（１）〜（７）の何れの条件式も満足しており、８６倍の高ズーム比で広角端における撮影画角（画角）６１．２°と広画角化を達成している。且つ表−１に示すようにフォーカシングにおける画界変化をズーム全域において良好に補正しており、又ズーム全域において諸収差を良好に補正した高い光学性能を得ている。

以上のように各実施例によれば、各レンズ群の屈折力配置やズーム用の移動レンズ群の移動軌跡等を適切に規定している。これにより、高い仕様と高い光学性能を有し、フォーカシングによる撮影画界の変化が補正され、且つ、小型化が容易なズームレンズを得ている。

図１０は実施例１〜３のズームレンズを撮影光学系として用いた撮像装置の要部概略図である。

図１３において１０１は実施例１〜３のいずれかのズームレンズである。１２４はカメラである。ズームレンズ１０１はカメラ１２４に対して着脱可能となっている。１２５はカメラ１２４にズームレンズ１０１を装着することで構成される撮像装置である。ズームレンズ１０１は第１レンズ群Ｆ、ズーム用の第２レンズ群と第３レンズ群ＬＺ、結像用の第４レンズ群Ｒを有している。第１レンズ群Ｆは合焦用レンズ群が含まれている。

実施例１において、ズーム部ＬＺはズーミングのために光軸上を移動する第２レンズ群Ｕ２と、ズーミングに伴う像面変動を補正するために光軸上を移動する第３レンズ群Ｕ３が含まれている。実施例２〜３において、ズーム部ＬＺはズーミングとズーミングに伴う像面変動を補正するために光軸上を移動する第２レンズ群Ｕ２、第３レンズ群Ｕ３、第４レンズ群Ｕ４が含まれている。ＳＰは開口絞りである。１１４、１１５は各々第１レンズ群Ｆ、ズーム部ＬＺを光軸方向に駆動するヘリコイドやカム等の駆動機構である。

１１６〜１１８は駆動機構１１４、１１５および開口絞りＳＰを電動駆動するモータ（駆動手段）である。１１９〜１２１は、第１レンズ群Ｆやズーム部ＬＺの光軸上の位置や、開口絞りＳＰの絞り径を検出するためのエンコーダやポテンショメータ、あるいはフォトセンサ等の検出器である。カメラ１２４において、１０９はカメラ１２４内の光学フィルタに相当するガラスブロック、１１０はズームレンズ１０１によって形成された被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）である。

また、１１１、１２２はカメラ１２４及びズームレンズ１０１の各種の駆動を制御するＣＰＵである。このように本発明のズームレンズをカメラに適用することにより、高い光学性能を有する撮像装置を実現している。

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いうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

以下に本発明の実施例１〜３に対する数値実施例１〜３を示す。各数値実施例において、ｉは物体側からの面の順序を示し、ｒｉは物体側より第ｉ番目の面の曲率半径、ｄｉは物体側より第ｉ番目と第ｉ＋１番目の間隔、ｎｄｉ，νｄｉは第ｉ番目の光学部材の屈折率とアッベ数である。非球面は面番号の横に＊印を付けている。各実施例と前述した条件式との対応を表１に示す。

非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＨ軸、光の進行方向を正とし、Ｒを近軸曲率半径、ｋを円錐常数、Ａ４、Ａ６、Ａ８をそれぞれ非球面係数としたとき、次式で表している。また、「ｅ−Ｚ」は「×１０^−Ｚ」を意味する。

数値実施例１
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 -3469.832 6.00 1.83400 37.2 212.77
2 416.784 6.03 206.57
3 544.702 15.81 1.43387 95.1 206.21
4 -1611.716 0.25 205.66
5 1054.106 13.82 1.43387 95.1 202.68
6 -901.837 29.12 201.68
7 348.314 18.04 1.43387 95.1 190.77
8 -2045.048 0.25 189.58
9 255.404 17.42 1.43387 95.1 177.52
10 3929.428 1.20 176.24
11 205.621 10.29 1.43875 94.9 167.44
12 354.620 (可変) 165.65
13* ∞ 2.20 2.00330 28.3 47.50
14 39.559 9.36 40.50
15 -65.775 1.40 1.77250 49.6 40.00
16 59.373 7.66 1.95906 17.5 40.00
17 -112.279 2.56 40.00
18 -54.764 1.60 1.83481 42.7 39.48
19 -160.862 (可変) 41.37
20 154.383 13.41 1.59522 67.7 83.41
21* -191.448 0.20 84.17
22 111.538 15.91 1.59522 67.7 86.23
23 -234.828 0.20 85.54
24 131.524 2.30 1.85478 24.8 79.52
25 57.385 0.50 73.72
26 57.405 22.35 1.43875 94.9 73.85
27* -180.005 (可変) 72.02
28(絞り) ∞ 3.69 33.47
29 -89.099 1.80 1.81600 46.6 31.94
30 26.420 6.62 1.80809 22.8 30.48
31 551.061 5.02 30.12
32 -35.870 2.35 1.88300 40.8 29.67
33 77.526 9.69 1.51823 58.9 31.67
34 -27.641 30.00 32.88
35 -83.706 7.21 1.51823 58.9 31.87
36 -36.542 1.69 32.43
37 -89.196 4.00 1.83400 37.2 30.92
38 43.614 8.10 1.48749 70.2 30.67
39 -68.788 0.20 31.17
40 -344.893 6.73 1.51823 58.9 31.14
41 -28.805 4.00 1.88300 40.8 31.19
42 -56.792 0.38 32.78
43 57.770 5.83 1.53172 48.8 32.56
44 -89.534 15.00 32.09
45 ∞ 33.00 1.60859 46.4 60.00
46 ∞ 13.20 1.51633 64.2 60.00
47 ∞ 10.53 60.00
像面 ∞

非球面データ
第13面
K =-1.23904e+009 A 4= 6.06863e-007 A 6=-1.47493e-010 A 8= 7.77426e-014

第21面
K =-7.41354e+000 A 4= 2.85634e-007 A 6= 2.48627e-011 A 8=-3.34562e-015

第27面
K =-3.06616e+000 A 4= 6.83839e-009 A 6= 2.02102e-011 A 8= 1.22526e-014

各種データ
ズーム比 115.00
広角 中間 望遠
焦点距離 8.70 300.00 1000.50
Fナンバー 1.80 1.80 5.75
半画角 32.30 1.05 0.31
像高 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 666.17 666.17 666.17
BF 10.53 10.53 10.53

d12 4.16 190.92 204.55
d19 292.08 55.09 2.19
d27 3.00 53.23 92.50

入射瞳位置 129.51 2637.71 12189.70
射出瞳位置 163.50 163.50 163.50
前側主点位置 138.70 3526.09 19734.25
後側主点位置 1.83 -289.47 -989.97

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 1 258.92 118.22 76.08 -11.71
2 13 -26.00 24.78 4.13 -13.32
3 20 66.00 54.86 11.99 -26.22
4 28 41.68 158.53 58.36 17.61

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -443.01
2 3 938.06
3 5 1119.79
4 7 685.82
5 9 627.11
6 11 1089.61
7 13 -39.11
8 15 -40.01
9 16 40.86
10 18 -99.60
11 20 145.19
12 22 128.81
13 24 -119.70
14 26 101.88
15 29 -24.67
16 30 33.80
17 32 -27.34
18 33 40.44
19 35 118.44
20 37 -34.43
21 38 55.89
22 40 59.97
23 41 -70.56
24 43 66.64
25 45 0.00
26 46 0.00


数値実施例２
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 5434.024 6.00 1.83400 37.2 210.01
2 356.636 2.14 202.50
3 360.442 27.02 1.43387 95.1 202.12
4 -580.457 28.08 201.30
5 339.842 20.28 1.43387 95.1 204.28
6 -3786.156 0.25 203.80
7 253.961 20.83 1.43387 95.1 198.55
8 2001.569 1.20 197.27
9 216.571 12.49 1.49700 81.5 186.08
10 372.539 (可変) 184.00
11* -73071.610 2.20 2.00330 28.3 50.74
12 56.188 8.60 43.64
13 -63.326 1.40 1.83400 37.2 43.46
14 62.711 8.69 1.95906 17.5 41.57
15 -66.787 1.52 41.18
16 -51.490 1.60 1.88300 40.8 40.36
17 226.272 (可変) 39.87
18 211.694 7.53 1.59522 67.7 61.51
19* -243.068 0.50 62.18
20 273.486 8.73 1.59522 67.7 62.94
21 -147.447 0.20 63.04
22 778.098 2.50 1.84666 23.8 62.12
23 120.295 6.01 1.43875 94.9 61.22
24 1046.365 (可変) 61.10
25 104.799 2.50 1.84666 23.8 60.83
26 76.714 11.02 1.59522 67.7 59.63
27* -169.484 (可変) 59.08
28(絞り) ∞ 2.37 29.37
29 -89.031 2.00 1.81600 46.6 28.70
30 21.194 11.91 1.84666 23.8 27.51
31 -737.351 7.79 26.36
32 -31.368 2.00 1.88300 40.8 24.44
33 32.366 8.64 1.62041 60.3 26.00
34 -234.071 6.76 28.28
35 -130.695 6.67 1.58913 61.1 32.06
36 -28.050 9.16 33.12
37 319.523 2.00 1.88300 40.8 32.00
38 26.268 8.59 1.51823 58.9 31.41
39 -45.531 2.03 31.56
40 126.095 8.61 1.48749 70.2 31.72
41 -27.345 2.00 1.88300 40.8 31.55
42 -189.854 0.20 33.06
43 218.321 9.40 1.53172 48.8 33.53
44 -30.454 10.00 34.23
45 ∞ 33.00 1.60859 46.4 60.00
46 ∞ 13.20 1.51633 64.2 60.00
47 ∞ 15.08 60.00
像面 ∞

非球面データ
第11面
K = 1.69407e+006 A 4= 7.95307e-007 A 6=-9.70819e-011 A 8= 2.85357e-013

第19面
K =-1.45313e+001 A 4= 1.51572e-007 A 6= 2.29624e-011 A 8=-3.73351e-015

第27面
K = 7.92880e+000 A 4= 4.02021e-007 A 6= 2.13607e-011 A 8= 1.56802e-014

各種データ
ズーム比 98.83
広角 中間 望遠
焦点距離 9.20 340.00 900.00
Fナンバー 1.80 1.95 4.50
半画角 30.87 0.93 0.35
像高 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 649.62 649.62 649.62
BF 15.08 15.08 15.08

d10 5.11 196.97 206.13
d17 260.83 48.02 2.12
d24 37.82 2.16 9.45
d27 3.19 59.79 89.26

入射瞳位置 137.53 3786.28 13226.53
射出瞳位置 162.00 162.00 162.00
前側主点位置 147.30 4913.10 19639.68
後側主点位置 5.88 -324.92 -884.92

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 1 268.44 118.28 68.00 -19.95
2 11 -24.98 24.01 6.61 -9.08
3 18 115.10 25.47 3.39 -13.00
4 25 121.89 13.52 3.00 -5.41
5 28 39.60 146.32 54.10 14.31

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -455.00
2 3 515.72
3 5 718.03
4 7 666.31
5 9 1010.88
6 11 -55.50
7 13 -37.35
8 14 34.42
9 16 -47.10
10 18 190.61
11 20 161.64
12 22 -166.71
13 23 308.40
14 25 -349.12
15 26 89.92
16 29 -20.70
17 30 24.27
18 32 -17.67
19 33 46.23
20 35 58.96
21 37 -32.33
22 38 33.38
23 40 46.80
24 41 -36.18
25 43 50.69
26 45 0.00
27 46 0.00




数値実施例３
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 -3840.481 6.00 1.83400 37.2 214.23
2 403.672 9.90 207.67
3 415.242 19.09 1.43387 95.1 206.46
4 -1953.416 0.25 205.64
5 1333.417 17.20 1.43387 95.1 203.10
6 -532.556 23.59 202.31
7 336.794 17.32 1.43387 95.1 189.76
8 -7293.946 0.25 188.14
9 321.377 13.62 1.43387 95.1 179.39
10 1876.335 1.20 178.28
11 168.023 13.66 1.43875 94.9 167.50
12 308.623 (可変) 165.69
13 352.111 2.00 1.88300 40.8 47.00
14 39.732 8.41 41.00
15 -83.784 1.90 1.81600 46.6 40.00
16 470.490 4.68 39.00
17 -87.160 1.90 1.88300 40.8 37.04
18 61.850 6.12 1.95906 17.5 37.67
19 -273.326 (可変) 37.82
20 -537.165 11.28 1.49700 81.5 68.71
21 -74.300 2.08 70.21
22 -64.637 4.00 1.77250 49.6 70.27
23 -79.529 (可変) 73.51
24 118.208 12.96 1.59522 67.7 78.60
25 -300.411 0.30 78.27
26 97.316 2.50 1.80518 25.4 75.09
27 54.065 14.26 1.43875 94.9 70.72
28 250.000 1.38 69.77
29 140.179 6.88 1.59522 67.7 68.93
30 ∞ (可変) 68.02
31(絞り) ∞ 3.97 36.56
32 -173.665 1.80 1.81600 46.6 34.78
33 48.520 6.63 1.80809 22.8 33.58
34 422.190 15.13 32.75
35 -30.242 4.00 1.81600 46.6 29.21
36 79.081 15.65 1.54814 45.8 32.23
37 -29.911 27.65 35.91
38 -90.581 7.39 1.48749 70.2 33.56
39 -50.701 6.07 34.01
40 208.408 4.00 1.83400 37.2 31.67
41 30.988 6.02 1.48749 70.2 30.19
42 -192.836 0.67 30.20
43 462.304 6.74 1.51742 52.4 30.10
44 -25.188 4.00 1.88300 40.8 30.00
45 -79.447 0.40 31.69
46 123.454 5.91 1.51742 52.4 31.91
47 -40.390 15.00 31.84
48 ∞ 33.00 1.60859 46.4 60.00
49 ∞ 13.20 1.51633 64.2 60.00
50 ∞ 9.98 60.00
像面 ∞

各種データ
ズーム比 86.13
広角 中間 望遠
焦点距離 9.30 280.00 801.00
Fナンバー 1.85 1.85 4.50
半画角 30.60 1.13 0.39
像高 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 684.45 684.45 684.45
BF 9.98 9.98 9.98

d12 7.19 180.90 192.28
d19 264.17 56.95 4.80
d23 19.74 2.06 9.31
d30 3.43 54.62 88.14

入射瞳位置 138.19 2579.58 8438.66
射出瞳位置 129.62 129.62 129.62
前側主点位置 148.21 3514.87 14602.36
後側主点位置 0.68 -270.02 -791.02

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 1 248.81 122.07 74.99 -14.54
2 13 -25.22 25.02 5.10 -13.60
3 20 268.45 17.36 14.10 2.32
4 24 94.47 38.28 7.00 -19.18
5 31 43.17 177.21 67.98 11.30

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -434.92
2 3 789.24
3 5 877.39
4 7 740.64
5 9 889.21
6 11 814.33
7 13 -50.58
8 15 -86.58
9 17 -40.49
10 18 52.37
11 20 171.60
12 22 -503.87
13 24 143.68
14 26 -153.67
15 27 153.42
16 29 234.68
17 32 -46.07
18 33 66.61
19 35 -26.24
20 36 41.51
21 38 221.93
22 40 -43.82
23 41 55.07
24 43 46.18
25 44 -43.02
26 46 59.28
27 48 0.00
28 49 0.00

Ｕ１ 第１レンズ群、Ｕ２ 第２レンズ群、Ｕ３ 第３レンズ群、Ｕ４ 第４レンズ群、Ｕ５ 第５レンズ群、ＳＰ 開口絞り、Ｐ プリズム部材、Ｉ 像面

Claims (9)

1. 物体側から像側へ順に、ズーミングのためには不動の正の屈折力の第１レンズ群、ズーミングに際して像側へ移動する負の屈折力の第２レンズ群、ズーミングに際して移動するレンズ群、開口絞り、ズーミングのためには不動のレンズ群から構成され、前記第１レンズ群はフォーカシングのためには固定の第１１レンズ群、フォーカシングに際して移動する正の屈折力の第１２レンズ群を備え、フォーカシングに際して少なくとも前記第２レンズ群が連動して移動し、前記第２レンズ群は前記第１２レンズ群の無限遠物体へのフォーカシング位置よりも物体側への移動が可能であるズームレンズにおいて、
   前記第１２レンズ群は物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１２１レンズ群と正の屈折力の第１２２レンズ群から構成され、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して各々異なる移動量で物体側に移動し、フォーカシングの際の前記第１２２レンズ群と前記第２レンズ群の空気間隔をΔＬ１、フォーカシングによる画界変化補正に際して前記第２レンズ群の物体側への移動量をΔＸ２、前記第１２２群と前記第２レンズ群がぶつからないための必要な最小空気間隔をＬ１ｍｉｎ、前記第１２レンズ群の焦点距離をｆ１２、前記第１２２レンズ群の焦点距離をｆ１２２とするとき、
   （ΔＬ１−ΔＸ２）／Ｌ１ｍｉｎ≧１
   １．５＜ｆ１２２／ｆ１２＜６．０
   なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
2. 前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき、
   −６０＜ｆ１２２／ｆ２＜−１５
   なる条件を満足する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１レンズ群の焦点距離をｆ１とするとき、
   ０．８＜ｆ１２／ｆ１＜１．５
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のズームレンズ。
4. ズーミングに際して移動する正の屈折力の第３レンズ群、ズーミングに際して移動する正の屈折力の第４レンズ群を備え、フォーカシングに際して前記第１２レンズ群の移動と連動して前記第３レンズ群と前記第４レンズ群も移動するズームレンズにおいて、
   広角端における無限遠物体へフォーカシングしている際の前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の空気間隔をＬ３ｉｎｆ、広角端における至近物体へフォーカシングしている際の前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の空気間隔をＬ３ｍｏｄとしたとき、
   ０．８＜Ｌ３ｉｎｆ／Ｌ３ｍｏｄ＜５．０
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載のズームレンズ。
5. ズーミングに際して前記第４レンズ群と以降の群の最小空気間隔をＬ４ｚｍｉｎ、フォーカシングに際して前記第１２レンズ群と連動して移動する前記第４レンズ群と以降の群の最小空気間隔をＬ４ｆｍｉｎとしたとき、
   ０．１＜Ｌ４ｆｍｉｎ／Ｌ４ｚｍｉｎ＜５．０
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載のズームレンズ。
6. 前記第１１レンズ群は負の屈折力を持つことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載のズームレンズ。
7. −１５.０＜ｆ１／ｆ２＜−８.０
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載のズームレンズ。
8. 開口絞りの像側にズーミングのためには不動の正の屈折力の第５レンズ群を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載のズームレンズ。
9. 請求項１乃至請求項８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って形成された像を受光する固体撮像素子を有することを特徴とする撮像装置。