JP2019207270A - ズームレンズ及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高性能かつ小型であり高速フォーカシングに有利なズームレンズ、及びこのズームレンズを備えた撮像装置を提供する。【解決手段】ズームレンズは、物体側から順に、正の第１レンズ群Ｇ１、変倍時に移動する負の第２レンズ群Ｇ２、変倍時に移動する正の第３レンズ群Ｇ３、及び変倍時に不動の正の第４レンズ群Ｇ４からなる。合焦時に第３レンズ群Ｇ３のみが移動する。最も物体側のレンズ面は凸面である。望遠端における光学全長ＴＬ、最大像高Ｙ、無限遠物体に合焦した状態の望遠端における全系の焦点距離ｆｔに関する条件式：５＜ＴＬ２／（Ｙ×ｆｔ）＜９．５を満足する。【選択図】図１

Description

本開示は、ズームレンズ、及び撮像装置に関する。

従来、デジタルカメラ等の撮像装置に適用可能なズームレンズとして、例えば、下記特許文献１〜４に記載されているような４群構成のレンズ系が知られている。下記特許文献１〜４には、物体側から像側へ向かって順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とを備え、レンズ群の一部もしくは１つのレンズ群全体を移動させて合焦を行うズームレンズが記載されている。

特開２０１６−５０９４９号公報 特開２０１１−１９７３０２号公報 特開２０１５−２１２７２４号公報 特開２００３−３４４７６６号公報

近年では撮像装置の小型化に伴い、撮像装置に搭載されるズームレンズにも高性能を維持しつつ小型であることが求められている。また近年では、オートフォーカスの高速化に対する要求が強いことから、合焦時に移動するレンズ群の小型化及び軽量化が求められている。

特許文献１及び特許文献２に記載のレンズ系は、イメージサイズと焦点距離とを考え合わせると、近年の要望を十分満たすためにはさらなる小型化が望まれる場合がある。特許文献３及び特許文献４に記載のレンズ系は、第１レンズ群内部のレンズを移動させて合焦を行う構成を採っており、合焦時に移動するレンズ群の径が大きいため、高速フォーカシングには不利である。

本開示は、上記事情に鑑みなされたものである。本発明の一実施形態が解決しようとする課題は、良好な性能を維持しつつ、小型化が図られ、高速フォーカシングに有利な構成を有するズームレンズ、及びこのズームレンズを備えた撮像装置を提供することにある。

上記の課題を解決するための具体的手段には、以下の態様が含まれる。
第１の態様に係るズームレンズは、物体側から像側へ向かって順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有し変倍時に移動する第２レンズ群と、正の屈折力を有し変倍時に移動する第３レンズ群と、正の屈折力を有し変倍時に像面に対して固定されている第４レンズ群とからなり、変倍時に隣り合うレンズ群の光軸方向の間隔が変化し、合焦時に第３レンズ群のみが移動し、最も物体側のレンズの物体側の面が凸面であり、望遠端における最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の距離と空気換算距離でのバックフォーカスとの和をＴＬ、最大像高をＹ、無限遠物体に合焦した状態の望遠端における全系の焦点距離をｆｔとした場合、
５＜ＴＬ^２／（Ｙ×ｆｔ）＜９．５ （１）
で表される条件式（１）を満足する。

第２の態様に係るズームレンズは、第１の態様に係るズームレンズにおいて、第４レンズ群が、物体側から像側へ向かって順に、正の屈折力を有する前群と、負の屈折力を有する中群と、正の屈折力を有する後群とからなり、像ぶれ補正時に中群のみが光軸と交差する方向に移動し、後群の最も像側には物体側の面が凹面であるメニスカス形状の負の屈折力を有する単レンズが配置されている。

第３の態様に係るズームレンズは、第２の態様に係るズームレンズにおいて、後群の最も像側の単レンズの焦点距離をｆ４１ｒ、後群の最も像側の単レンズの物体側に隣接して配置された単レンズもしくは接合レンズの焦点距離をｆ４２ｒとした場合、
−０．７５＜ｆ４２ｒ／ｆ４１ｒ＜−０．２ （２）
で表される条件式（２）を満足する。

第４の態様に係るズームレンズは、第２の態様又は第３の態様に係るズームレンズにおいて、後群の最も像側の単レンズの焦点距離をｆ４１ｒ、後群の最も像側の単レンズと、後群の最も像側の単レンズの物体側に隣接して配置されたレンズとの光軸上の距離をｄ４ｂ１２ｒとした場合、
−１０＜ｆ４１ｒ／ｄ４ｂ１２ｒ＜−２ （３）
で表される条件式（３）を満足する。

第５の態様に係るズームレンズは、第１の態様から第４の態様に係るズームレンズのいずれか１つにおいて、第１レンズ群が、変倍時に像面に対して固定されている。

第６の態様に係るズームレンズは、第１の態様から第５の態様に係るズームレンズのいずれか１つにおいて、第２レンズ群の最も像側には、像側の面が凸面である負レンズが配置されている。

第７の態様に係るズームレンズは、第１の態様から第６の態様に係るズームレンズのいずれか１つにおいて、最も物体側のレンズ面から第１レンズ群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をＧ１ＴＬ、望遠端における最も物体側のレンズ面から第４レンズ群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をＧｓｕｍとした場合、
０．０８＜Ｇ１ＴＬ／Ｇｓｕｍ＜０．１４ （４）
で表される条件式（４）を満足する。

第８の態様に係るズームレンズは、第１の態様から第７の態様に係るズームレンズのいずれか１つにおいて、第１レンズ群が、負レンズと正レンズとを物体側から順に接合した接合レンズを少なくとも１組含む。

第９の態様に係るズームレンズは、第１の態様から第８の態様に係るズームレンズのいずれか１つにおいて、第１レンズ群が、１枚の負レンズと、２枚の正レンズとからなる。

第１０の態様に係るズームレンズは、第１の態様から第９の態様に係るズームレンズのいずれか１つにおいて、第３レンズ群が少なくとも１枚の正レンズを含み、第３レンズ群内の最も物体側の正レンズのｄ線に対する屈折率をＮ３ｐとした場合、
１．７＜Ｎ３ｐ＜２．２ （５）
で表される条件式（５）を満足する。

第１１の態様に係るズームレンズは、第１の態様から第１０の態様に係るズームレンズのいずれか１つにおいて、第３レンズ群が、正レンズと負レンズとを物体側から順に接合した接合レンズを少なくとも１組含む。

第１２の態様に係るズームレンズは、第１の態様から第１１の態様に係るズームレンズのいずれか１つにおいて、第３レンズ群が、１枚の正レンズと、１組の接合レンズとからなる。

第１３の態様に係るズームレンズは、第１の態様から第１２の態様に係るズームレンズのいずれか１つにおいて、第２レンズ群が、少なくとも１枚の正レンズと少なくとも１枚の負レンズとを接合した接合レンズを少なくとも１組含む。

第１４の態様に係るズームレンズは、第１３の態様に係るズームレンズにおいて、第２レンズ群の接合レンズの各々において接合レンズ内の正レンズのｄ線基準のアッベ数と接合レンズ内の負レンズのｄ線基準のアッベ数との差の絶対値をνｄｉｆとし、νｄｉｆの最大値をνｄｉｆｍａｘとした場合、
３０＜νｄｉｆｍａｘ＜７５ （６）
で表される条件式（６）を満足する。

第１５の態様に係るズームレンズは、第１の態様から第１４の態様に係るズームレンズのいずれか１つにおいて、空気換算距離でのバックフォーカスをＢｆ、無限遠物体に合焦した状態の望遠端における全系の焦点距離をｆｔとした場合、
０．１５＜Ｂｆ／ｆｔ＜０．４ （７）
で表される条件式（７）を満足する。

第１６の態様に係るズームレンズは、第１の態様に係るズームレンズにおいて、
５．５＜ＴＬ^２／（Ｙ×ｆｔ）＜９ （１−１）
で表される条件式（１−１）を満足する。

第１７の態様に係るズームレンズは、第４の態様に係るズームレンズにおいて、
−９＜ｆ４１ｒ／ｄ４ｂ１２ｒ＜−３ （３−１）
で表される条件式（３−１）を満足する。

第１８の態様に係るズームレンズは、第７の態様に係るズームレンズにおいて、
０．０９＜Ｇ１ＴＬ／Ｇｓｕｍ＜０．１３ （４−１）
で表される条件式（４−１）を満足する。

第１９の態様に係るズームレンズは、第１０の態様に係るズームレンズにおいて、
１．８＜Ｎ３ｐ＜２．２ （５−１）
で表される条件式（５−１）を満足する。

第２０の態様に係る撮像装置は、第１の態様から第１９の態様に係るズームレンズのいずれか１つのズームレンズを備える。

なお、本明細書の「〜からなり」、「〜からなる」は、挙げられた構成要素以外に、実質的に屈折力を有さないレンズ、並びに、絞り、フィルタ、及びカバーガラス等のレンズ以外の光学要素、並びに、レンズフランジ、レンズバレル、撮像素子、及び手振れ補正機構等の機構部分、等が含まれていてもよいことを意図する。

なお、本明細書の「正の屈折力を有する〜群」は、群全体として正の屈折力を有することを意味する。同様に「負の屈折力を有する〜群」は、群全体として負の屈折力を有することを意味する。「正の屈折力を有するレンズ」、「正のレンズ」、及び「正レンズ」は同義である。「負の屈折力を有するレンズ」、「負のレンズ」、及び「負レンズ」は同義である。「レンズ群」、「前群」、「中群」、及び「後群」は、複数のレンズからなる構成に限らず、１枚のみのレンズからなる構成としてもよい。

「単レンズ」は、接合されていない１枚のレンズを意味する。ただし、複合非球面レンズ（球面レンズと、その球面レンズ上に形成された非球面形状の膜とが一体的に構成されて、全体として１つの非球面レンズとして機能するレンズ）は、接合レンズとは見なさず、１枚のレンズとして扱う。非球面を含むレンズに関する、屈折力の符号、及びレンズ面の面形状は、特に断りが無い限り、近軸領域で考えることにする。「バックフォーカス」は最も像側のレンズ面から像側の焦点位置までの光軸上の距離である。条件式で用いている「焦点距離」は、近軸焦点距離である。条件式の値は、ｄ線を基準とした場合の値である。本明細書に記載の「ｄ線」、「Ｃ線」、及び「Ｆ線」は輝線であり、ｄ線の波長は５８７．５６ｎｍ（ナノメートル）、Ｃ線の波長は６５６．２７ｎｍ（ナノメートル）、Ｆ線の波長は４８６．１３ｎｍ（ナノメートル）である。

本発明の一実施形態によれば、良好な性能を維持しつつ、小型化が図られ、高速フォーカシングに有利な構成を有するズームレンズ、及びこのズームレンズを備えた撮像装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るズームレンズの構成及び光路の断面図と移動軌跡を示す図である。 本発明の実施例１のズームレンズの広角端及び望遠端における構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本発明の実施例２のズームレンズの広角端及び望遠端における構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本発明の実施例３のズームレンズの広角端及び望遠端における構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本発明の実施例４のズームレンズの広角端及び望遠端における構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本発明の実施例５のズームレンズの広角端及び望遠端における構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本発明の実施例６のズームレンズの広角端及び望遠端における構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本発明の実施例７のズームレンズの広角端及び望遠端における構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本発明の実施例８のズームレンズの広角端及び望遠端における構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本発明の実施例９のズームレンズの広角端及び望遠端における構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本発明の実施例１のズームレンズの各収差図である。 本発明の実施例２のズームレンズの各収差図である。 本発明の実施例３のズームレンズの各収差図である。 本発明の実施例４のズームレンズの各収差図である。 本発明の実施例５のズームレンズの各収差図である。 本発明の実施例６のズームレンズの各収差図である。 本発明の実施例７のズームレンズの各収差図である。 本発明の実施例８のズームレンズの各収差図である。 本発明の実施例９のズームレンズの各収差図である。 本発明の一実施形態に係る撮像装置の正面側の斜視図である。 本発明の一実施形態に係る撮像装置の背面側の斜視図である。

以下、本開示のズームレンズの実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１に、本発明の一実施形態に係るズームレンズの広角端における断面図と光路を示す。図１に示す例は後述の実施例１のズームレンズに対応している。図１では、紙面左側が物体側、紙面右側が像側であり、無限遠物体に合焦した状態を示し、光路については軸上光束２及び最大画角の光束３を示している。

なお、図１では、ズームレンズが撮像装置に適用されることを想定して、ズームレンズと像面Ｓｉｍとの間に平行平板状の光学部材ＰＰが配置された例を示している。光学部材ＰＰは、各種フィルタ、及び／又はカバーガラス等を想定した部材である。各種フィルタとは例えば、ローパスフィルタ、赤外線カットフィルタ、及び特定の波長域をカットするフィルタ等である。光学部材ＰＰは屈折力を有しない部材であり、光学部材ＰＰを省略した構成も可能である。

本開示のズームレンズは、光軸Ｚに沿って物体側から像側へ向かって順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とからなる。広角端から望遠端への変倍時に、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３とは互いに異なる軌跡で光軸方向に移動し、第４レンズ群Ｇ４は像面Ｓｉｍに対して固定されている。広角端から望遠端への変倍時に、上記４つのレンズ群に関して、隣り合うレンズ群の光軸方向の全ての間隔が変化する。

なお、第１レンズ群Ｇ１については、一例として図１に示すように、変倍時に像面Ｓｉｍに対して固定されているように構成してもよい。このようにした場合は、可動レンズ群の数を抑えることができるので、偏芯の影響を受けにくくすることができ、また、レンズ枠の構成を簡略化することができる。さらに、変倍時に光学全長を一定にすることができる。図１では、変倍時に移動する第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３の下に、広角端から望遠端へ変倍する際の各レンズ群の概略的な移動軌跡を黒の実線の矢印で示している。

第１レンズ群Ｇ１は最も物体側のレンズ群である。最も物体側に正の屈折力を有するレンズ群を配置することによって、光学全長の短縮に有利となり、小型化が容易となる。また、最も物体側のレンズの物体側の面が凸面であるように構成されており、この構成によって、光学全長の短縮にさらに有利となる。

第１レンズ群Ｇ１は、負レンズと正レンズとを物体側から順に接合した接合レンズを少なくとも１組含むことが好ましい。このようにした場合は、色収差の補正に有利となる。また、第１レンズ群Ｇ１は、１枚の負レンズと、２枚の正レンズとからなることが好ましい。このようにした場合は、収差を良好に補正するのに必要な最少枚数のレンズを確保しながら、光学全長の短縮を図ることができる。一例として図１に示す第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へ向かって順に、負のレンズＬ１１、正のレンズＬ１２、及び正のレンズＬ１３の３枚のレンズからなり、レンズＬ１１とレンズＬ１２とが接合されている。

第２レンズ群Ｇ２の最も像側には、像側の面が凸面である負レンズが配置されていることが好ましい。このようにした場合は、変倍に伴う像面湾曲の変動及び非点収差の変動を抑えることができる。

また、第２レンズ群Ｇ２は、少なくとも１枚の正レンズと少なくとも１枚の負レンズとを接合した接合レンズを少なくとも１組含むことが好ましい。このようにした場合は、色収差の補正に有利となる。一例として図１に示す第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へ向かって順に、正のレンズＬ２１、負のレンズＬ２２、負のレンズＬ２３、正のレンズＬ２４、及び負のレンズＬ２５からなる。レンズＬ２１とレンズＬ２２とが接合されている。レンズＬ２３とレンズＬ２４とが接合されている。

第３レンズ群Ｇ３は、変倍時及び合焦時に移動する。本開示のズームレンズでは、合焦時に移動するレンズ群（以下、フォーカスレンズ群という）は、第３レンズ群Ｇ３のみとなるように構成されている。このようにフォーカスレンズ群をレンズ系のほぼ中間の位置に配置することによって、フォーカスレンズ群のレンズ径を小さくすることができるので、高速フォーカシングに有利となる。なお、図１に示す例では、合焦時に第３レンズ群Ｇ３全体が一体的に光軸方向に移動する構成を採っている。図１の第３レンズ群Ｇ３の下の白抜きの水平方向の両矢印は、第３レンズ群Ｇ３がフォーカスレンズ群であることを示す。

第３レンズ群Ｇ３は、正レンズと負レンズとを物体側から順に接合した接合レンズを少なくとも１組含むことが好ましい。このようにした場合は、合焦時における軸上色収差の変動及び倍率色収差の変動を抑えることが容易となる。

第３レンズ群Ｇ３は、１枚の正レンズと、１組の接合レンズとからなることが好ましい。このようにした場合は、第３レンズ群Ｇ３で発生する諸収差を良好に補正することができ、また、合焦時における収差変動を抑えることが容易となる。なお、第３レンズ群Ｇ３が、１枚の正レンズと、１組の接合レンズとからなるように構成した場合は、第３レンズ群Ｇ３の接合レンズは、少なくとも１枚の正レンズと少なくとも１枚の負レンズとを含むことが好ましい。このようにした場合は、合焦時における軸上色収差の変動及び倍率色収差の変動を抑えることが容易となる。第３レンズ群Ｇ３の最も物体側のレンズは正レンズとしてもよく、このようにした場合は、球面収差を抑えることが容易となる。一例として図１に示す第３レンズ群Ｇ３は、物体側から像側へ向かって順に、正のレンズＬ３１、正のレンズＬ３２、及び負のレンズＬ３３の３枚のレンズからなり、レンズＬ３２とレンズＬ３３とが接合されている。

第４レンズ群Ｇ４は変倍時に像面Ｓｉｍに対して固定されているレンズ群である。この構成によって、可動レンズ群の数を抑えることができるので、偏芯の影響を受けにくくすることができ、また、レンズ枠の構成を簡略化することができる。

第４レンズ群Ｇ４は、図１に例示するように、物体側から像側へ向かって順に、正の屈折力を有する前群Ｇ４Ａと、負の屈折力を有する中群Ｇ４Ｂと、正の屈折力を有する後群Ｇ４Ｃとからなり、像ぶれ補正時に中群Ｇ４Ｂのみが光軸Ｚと交差する方向に移動することが好ましい。このように第４レンズ群Ｇ４が、物体側から像側へ向かって順に、正、負、正の群からなるように構成した場合は、歪曲収差を良好に補正することが容易となる。また、像ぶれ補正時に移動するレンズ群（以下、防振レンズ群という）の屈折力と、防振レンズ群と隣り合うレンズ群の屈折力とを逆符号にすることによって、防振レンズ群の屈折力を強くすることが容易となり、防振レンズ群の移動量が小さくても大きな像ぶれ補正効果を得ることが容易となる。

第４レンズ群Ｇ４が上記の前群Ｇ４Ａと、中群Ｇ４Ｂと、後群Ｇ４Ｃとからなる場合、後群Ｇ４Ｃの最も像側には物体側の面が凹面であるメニスカス形状の負の屈折力を有する単レンズが配置されていることが好ましい。このようにした場合は、周辺光線の主光線とレンズ面の法線とのなす角を小さくすることができるので、非点収差の発生を抑えながら、光学全長の短縮を図ることが容易となる。

一例として図１に示す前群Ｇ４Ａは、物体側から像側へ向かって順に、開口絞りＳｔ、正のレンズＬ４１、正のレンズＬ４２、負のレンズＬ４３、及び正のレンズＬ４４の４枚のレンズからなる。中群Ｇ４Ｂは、物体側から像側へ向かって順に、正のレンズＬ４５、負のレンズＬ４６、及び負のレンズＬ４７の３枚のレンズからなる。後群Ｇ４Ｃは、物体側から像側へ向かって順に、正のレンズＬ４８、及び負のレンズＬ４９の２枚のレンズからなる。レンズＬ４２とレンズＬ４３とレンズＬ４４とは接合されている。レンズＬ４５とレンズＬ４６とは接合されている。図１の中群Ｇ４Ｂの下の白抜きの鉛直方向の両矢印は、中群Ｇ４Ｂが防振レンズ群であることを示す。

図１の例では、第４レンズ群Ｇ４の最も物体側に開口絞りＳｔが配置されている。この位置に開口絞りＳｔを配置することによってレンズの小径化に有利となる。また、変倍時に移動しない最も像側のレンズ群が開口絞りＳｔを含むように構成することによって、変倍時のＦナンバーの変動を抑制することに有利となる。ただし、開口絞りＳｔの位置は図１の例とは異なる位置に配置することも可能である。なお、図１で示されている開口絞りＳｔは、形状や大きさを表すものではなく、光軸Ｚ上の位置を示すものである。

次に、条件式に関する構成について説明する。本開示のズームレンズは、望遠端における最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の距離と空気換算距離でのバックフォーカスとの和をＴＬ、最大像高をＹ、無限遠物体に合焦した状態の望遠端における全系の焦点距離をｆｔとした場合、下記条件式（１）を満足する。ＴＬは望遠端における光学全長である。最大像高Ｙは、図１に示す例では、像面Ｓｉｍにおける、光軸Ｚから最大画角の光束３の集光位置までの高さである。条件式（１）の下限以下とならないようにすることによって、良好な光学性能を得ながら、変倍時に移動するレンズ群の可動領域及びフォーカスレンズ群の可動領域を確保することが容易となる。条件式（１）の上限以上とならないようにすることによって、レンズ系の小型化に有利となる。なお、下記条件式（１−１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
５＜ＴＬ^２／（Ｙ×ｆｔ）＜９．５ （１）
５．５＜ＴＬ^２／（Ｙ×ｆｔ）＜９ （１−１）

第４レンズ群Ｇ４が上記の前群Ｇ４Ａと、中群Ｇ４Ｂと、後群Ｇ４Ｃとからなり、後群Ｇ４Ｃの最も像側には物体側の面が凹面であるメニスカス形状の負の屈折力を有する単レンズが配置されている構成において、後群Ｇ４Ｃの最も像側の単レンズの焦点距離をｆ４１ｒ、後群Ｇ４Ｃの最も像側の単レンズの物体側に隣接して配置された単レンズもしくは接合レンズの焦点距離をｆ４２ｒとした場合、下記条件式（２）を満足することが好ましい。ここで、ｆ４２ｒは、後群Ｇ４Ｃの最も像側の単レンズの物体側に隣接して配置されたレンズ成分の焦点距離である。レンズ成分とは、光軸上での空気接触面が物体側の面と像側の面の２つのみのレンズであり、１つのレンズ成分とは１つの単レンズあるいは１組の接合レンズを意味する。例えば図１の例においては、単レンズであるレンズＬ４８の焦点距離がｆ４２ｒに対応する。後述の実施例９に係る図１０に示す例においては、レンズＬ４８とレンズＬ４９とが接合されてなる接合レンズの焦点距離がｆ４２ｒに対応する。条件式（２）の下限以下とならないようにすることによって、後群Ｇ４Ｃの正の屈折力が弱くなりすぎないため、光学全長の短縮が容易となる。条件式（２）の上限以上とならないようにすることによって、後群Ｇ４Ｃの正の屈折力が強くなりすぎないため、球面収差が過剰補正となるのを防ぐことができる。なお、下記条件式（２−１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
−０．７５＜ｆ４２ｒ／ｆ４１ｒ＜−０．２ （２）
−０．６５＜ｆ４２ｒ／ｆ４１ｒ＜−０．３ （２−１）

また、第４レンズ群Ｇ４が上記の前群Ｇ４Ａと、中群Ｇ４Ｂと、後群Ｇ４Ｃとからなり、後群Ｇ４Ｃの最も像側には物体側の面が凹面であるメニスカス形状の負の屈折力を有する単レンズが配置されている構成において、後群Ｇ４Ｃの最も像側の単レンズの焦点距離をｆ４１ｒ、後群Ｇ４Ｃの最も像側の単レンズと、後群Ｇ４Ｃの最も像側の単レンズの物体側に隣接して配置されたレンズとの光軸上の距離をｄ４ｂ１２ｒとした場合、下記条件式（３）を満足することが好ましい。条件式（３）の下限以下とならないようにすることによって、歪曲収差及び非点収差の補正が容易となる。条件式（３）の上限以上とならないようにすることによって、光学全長の短縮が容易となる。なお、下記条件式（３−１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
−１０＜ｆ４１ｒ／ｄ４ｂ１２ｒ＜−２ （３）
−９＜ｆ４１ｒ／ｄ４ｂ１２ｒ＜−３ （３−１）

最も物体側のレンズ面から第１レンズ群Ｇ１の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をＧ１ＴＬ、望遠端における最も物体側のレンズ面から第４レンズ群Ｇ４の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をＧｓｕｍとした場合、下記条件式（４）を満足することが好ましい。条件式（４）の下限以下とならないようにすることによって、収差を良好に補正するために必要な枚数のレンズを第１レンズ群Ｇ１に配置することが容易になる。条件式（４）の上限以上とならないようにすることによって、第１レンズ群Ｇ１のレンズの大径化を抑制できるためレンズ系の径方向の小型化に有利となる。また、条件式（４）の上限以上とならないようにすることによって、変倍時に移動するレンズ群の可動領域を確保することが容易となるため、変倍時の収差変動を抑えることが容易となる。なお、下記条件式（４−１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
０．０８＜Ｇ１ＴＬ／Ｇｓｕｍ＜０．１４ （４）
０．０９＜Ｇ１ＴＬ／Ｇｓｕｍ＜０．１３ （４−１）

なお、第３レンズ群Ｇ３は、正の屈折力を有するレンズ群であるから、少なくとも１枚の正レンズを含む。そこで、第３レンズ群Ｇ３内の最も物体側の正レンズのｄ線に対する屈折率をＮ３ｐとした場合、下記条件式（５）を満足することが好ましい。条件式（５）の下限以下とならないようにすることによって、無限遠物体から至近距離物体への合焦時のフォーカスレンズ群である第３レンズ群Ｇ３の移動量が大きくなるのを抑えることが容易となり、光学全長の短縮に寄与することができる。条件式（５）の上限以上とならないようにすることによって、合焦時の諸収差の変動を抑えることが容易となる。なお、下記条件式（５−１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
１．７＜Ｎ３ｐ＜２．２ （５）
１．８＜Ｎ３ｐ＜２．２ （５−１）

第２レンズ群Ｇ２が、少なくとも１枚の正レンズと少なくとも１枚の負レンズとを接合した接合レンズを少なくとも１組含む構成において、第２レンズ群Ｇ２の接合レンズの各々において接合レンズ内の正レンズのｄ線基準のアッベ数と接合レンズ内の負レンズのｄ線基準のアッベ数との差の絶対値をνｄｉｆとし、第２レンズ群Ｇ２内のνｄｉｆの最大値をνｄｉｆｍａｘとした場合、下記条件式（６）を満足することが好ましい。条件式（６）の下限以下とならないようにすることによって、色収差を好適に補正することが容易となる。条件式（６）の上限以上とならないようにすることによって、色収差の補正が過剰となるのを抑えることが容易となる。なお、下記条件式（６−１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
３０＜νｄｉｆｍａｘ＜７５ （６）
３５＜νｄｉｆｍａｘ＜６５ （６−１）

空気換算距離でのバックフォーカスをＢｆ、無限遠物体に合焦した状態の望遠端における全系の焦点距離をｆｔとした場合、下記条件式（７）を満足することが好ましい。条件式（７）の下限以下とならないようにすることによって、バックフォーカスを長くとることが容易となり、例えば本開示のズームレンズを交換レンズに適用した際に、交換レンズに必要なバックフォーカスを確保することが容易となる。条件式（７）の上限以上とならないようにすることによって、光学全長の短縮が容易となる。なお、下記条件式（７−１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
０．１５＜Ｂｆ／ｆｔ＜０．４ （７）
０．２＜Ｂｆ／ｆｔ＜０．３５ （７−１）

上述した好ましい構成及び可能な構成は、任意の組合せが可能であり、要求される仕様に応じて適宜選択的に採用されることが好ましい。本開示の技術によれば、良好な性能を維持しつつ、小型化が図られ、高速フォーカシングに有利な構成を有するズームレンズを実現することが可能である。

次に、本発明のズームレンズの数値実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１のズームレンズの断面図と概略的な移動軌跡を図２に示す。なお、図２では紙面左側が物体側、紙面右側が像側であり、無限遠物体に合焦した状態を示している。図２では、「ＷＩＤＥ」と付した上段に広角端状態を示し、「ＴＥＬＥ」と付した下段に望遠端状態を示している。なお、図２では、上段には各レンズ群の符号を図示し、下段には各レンズの符号を図示し、図の煩雑化を避けるため、上段における各レンズの符号の図示及び下段における各レンズ群の符号の図示は省略している。また、図２では、変倍時、合焦時、及び像ぶれ補正時に移動するレンズ群について、図１の矢印と同様に矢印を示している。

実施例１のズームレンズは、物体側から像側へ向かって順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とからなる。広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４とは像面Ｓｉｍに対して固定されており、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３とは光軸方向の相互間隔を変化させて移動する。第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へ向かって順に、レンズＬ１１〜Ｌ１３の３枚のレンズからなる。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へ向かって順に、レンズＬ２１〜Ｌ２５の５枚のレンズからなる。第３レンズ群Ｇ３は、物体側から像側へ向かって順に、レンズＬ３１〜Ｌ３３の３枚のレンズからなる。第４レンズ群Ｇ４は、物体側から像側へ向かって順に、正の屈折力を有する前群Ｇ４Ａと、負の屈折力を有する中群Ｇ４Ｂと、正の屈折力を有する後群Ｇ４Ｃとからなる。前群Ｇ４Ａは、物体側から像側へ向かって順に、開口絞りＳｔと、レンズＬ４１〜Ｌ４４の４枚のレンズとからなる。中群Ｇ４Ｂは、物体側から像側へ向かって順に、レンズＬ４５〜Ｌ４７の３枚のレンズからなる。後群Ｇ４Ｃは、物体側から像側へ向かって順に、レンズＬ４８〜Ｌ４９の２枚のレンズからなる。フォーカスレンズ群は第３レンズ群Ｇ３全体である。防振レンズ群は中群Ｇ４Ｂ全体である。以上が実施例１のズームレンズの概要である。

実施例１のズームレンズの基本レンズデータを表１に、諸元と可変面間隔を表２に、非球面係数を表３に示す。表１において、Ｓｎの欄には最も物体側の面を第１面とし像側に向かうに従い１つずつ番号を増加させた場合の面番号を示し、Ｒの欄には各面の曲率半径を示し、Ｄの欄には各面とその像側に隣接する面との光軸上の面間隔を示す。また、Ｎｄの欄には各構成要素のｄ線に対する屈折率を示し、νｄの欄には各構成要素のｄ線基準のアッベ数を示す。

表１では、物体側に凸面を向けた形状の面の曲率半径の符号を正、像側に凸面を向けた形状の面の曲率半径の符号を負としている。表１には開口絞りＳｔ及び光学部材ＰＰも合わせて示している。表１では、開口絞りＳｔに相当する面の面番号の欄には面番号と（Ｓｔ）という語句を記載している。表１のＤの最下欄の値は表中の最も像側の面と像面Ｓｉｍとの間隔である。表１では可変面間隔については、ＤＤ［ ］という記号を用い、［ ］の中にこの間隔の物体側の面番号を付してＤの欄に記入している。

表２に、ズーム倍率Ｚｒ、全系の焦点距離ｆ、空気換算距離でのバックフォーカスＢｆ、ＦナンバーＦＮｏ．、最大全画角２ω、最大像高Ｙ、及び可変面間隔の値をｄ線基準で示す。２ωの欄の（°）は単位が度であることを意味する。表２では、広角端状態、中間焦点距離状態、及び望遠端状態の各値をそれぞれＷＩＤＥ、ＭＩＤＤＬＥ、及びＴＥＬＥと表記した欄に示している。表１及び表２には無限遠物体に合焦した状態の各値を示す。表２のＴＥＬＥの欄のｆの値が上記条件式のｆｔの値に対応する。

表１では、非球面の面番号には＊印を付しており、非球面の曲率半径の欄には近軸の曲率半径の数値を記載している。表３において、Ｓｎの欄には非球面の面番号を示し、ＫＡ及びＡｍ（ｍ＝３、４、５、…）の欄には各非球面についての非球面係数の数値を示す。表３の非球面係数の数値の「Ｅ±ｎ」（ｎ：整数）は「×１０^±ｎ」を意味する。ＫＡ及びＡｍは下式で表される非球面式における非球面係数である。
Ｚｄ＝Ｃ×ｈ^２／｛１＋（１−ＫＡ×Ｃ^２×ｈ^２）^１/２｝＋ΣＡｍ×ｈ^ｍ
ただし、
Ｚｄ：非球面深さ（高さｈの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に
下ろした垂線の長さ）
ｈ：高さ（光軸からレンズ面までの距離）
Ｃ：近軸曲率半径の逆数
ＫＡ、Ａｍ：非球面係数
であり、非球面式のΣはｍに関する総和を意味する。

各表のデータにおいて、角度の単位としては度を用い、長さの単位としてはｍｍ（ミリメートル）を用いているが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても使用可能なため他の適当な単位を用いることもできる。また、以下に示す各表では所定の桁でまるめた数値を記載している。

図１１に、実施例１のズームレンズの無限遠物体に合焦した状態の各収差図を示す。図１１では左から順に、球面収差、非点収差、歪曲収差、及び倍率色収差を示す。図１１ではＷＩＤＥと付した上段に広角端状態の収差図を示し、ＭＩＤＤＬＥと付した中段に中間焦点距離状態の収差図を示し、ＴＥＬＥと付した下段に望遠端状態の収差図を示す。球面収差図では、ｄ線、Ｃ線、及びＦ線における収差をそれぞれ実線、長破線、及び短破線で示す。非点収差図では、サジタル方向のｄ線における収差を実線で示し、タンジェンシャル方向のｄ線における収差を短破線で示す。歪曲収差図ではｄ線における収差を実線で示す。倍率色収差図では、Ｃ線、及びＦ線における収差をそれぞれ長破線、及び短破線で示す。球面収差図のＦＮｏ．はＦナンバーを意味し、その他の収差図のωは半画角を意味する。

上記の実施例１に関する各データの記号、意味、記載方法、及び図示方法は、特に断りが無い限り以下の実施例においても同様であるので、以下では重複説明を省略する。

［実施例２］
実施例２のズームレンズの断面図を図３に示す。実施例２のズームレンズは実施例１のズームレンズの概要と同様の構成を有する。実施例２のズームレンズの基本レンズデータを表４に、諸元と可変面間隔を表５に、非球面係数を表６に、無限遠物体に合焦した状態の各収差図を図１２に示す。

［実施例３］
実施例３のズームレンズの断面図を図４に示す。実施例３のズームレンズは実施例１のズームレンズの概要と同様の構成を有する。実施例３のズームレンズの基本レンズデータを表７に、諸元と可変面間隔を表８に、非球面係数を表９に、無限遠物体に合焦した状態の各収差図を図１３に示す。

［実施例４］
実施例４のズームレンズの断面図を図５に示す。実施例４のズームレンズは実施例１のズームレンズの概要と同様の構成を有する。実施例４のズームレンズの基本レンズデータを表１０に、諸元と可変面間隔を表１１に、非球面係数を表１２に、無限遠物体に合焦した状態の各収差図を図１４に示す。

［実施例５］
実施例５のズームレンズの断面図を図６に示す。実施例５のズームレンズは実施例１のズームレンズの概要と同様の構成を有する。実施例５のズームレンズの基本レンズデータを表１３に、諸元と可変面間隔を表１４に、非球面係数を表１５に、無限遠物体に合焦した状態の各収差図を図１５に示す。

［実施例６］
実施例６のズームレンズの断面図を図７に示す。実施例６のズームレンズは実施例１のズームレンズの概要と同様の構成を有する。実施例６のズームレンズの基本レンズデータを表１６に、諸元と可変面間隔を表１７に、非球面係数を表１８に、無限遠物体に合焦した状態の各収差図を図１６に示す。

［実施例７］
実施例７のズームレンズの断面図を図８に示す。実施例７のズームレンズは実施例１のズームレンズの概要と同様の構成を有する。実施例７のズームレンズの基本レンズデータを表１９に、諸元と可変面間隔を表２０に、非球面係数を表２１に、無限遠物体に合焦した状態の各収差図を図１７に示す。

［実施例８］
実施例８のズームレンズの断面図を図９に示す。実施例８のズームレンズは実施例１のズームレンズの概要と同様の構成を有する。実施例８のズームレンズの基本レンズデータを表２２に、諸元と可変面間隔を表２３に、非球面係数を表２４に、無限遠物体に合焦した状態の各収差図を図１８に示す。

［実施例９］
実施例９のズームレンズの断面図を図１０に示す。実施例９のズームレンズは、後群Ｇ４Ｃの構成以外は、実施例１のズームレンズの概要と同様の構成を有する。実施例９のズームレンズの後群Ｇ４Ｃは、物体側から像側へ向かって順に、レンズＬ４８〜Ｌ５０の３枚のレンズからなり、レンズＬ４８とレンズＬ４９は接合されている。実施例９のズームレンズの基本レンズデータを表２５に、諸元と可変面間隔を表２６に、非球面係数を表２７に、無限遠物体に合焦した状態の各収差図を図１９に示す。

表２８に実施例１〜９のズームレンズの条件式（１）〜（７）の対応値を示す。実施例１〜９はｄ線を基準波長としている。表２８にはｄ線基準での値を示す。

以上のデータからわかるように、実施例１〜９のズームレンズは、小型化が図られ、フォーカスレンズ群が３枚のレンズからなり高速フォーカシングに有利な構成を有し、諸収差が良好に補正されて高い光学性能を実現している。

次に、本発明の実施形態に係る撮像装置について説明する。図２０及び図２１に本発明の一実施形態に係る撮像装置であるカメラ３０の外観図を示す。図２０はカメラ３０を正面側から見た斜視図を示し、図２１はカメラ３０を背面側から見た斜視図を示す。カメラ３０は、交換レンズ２０が取り外し自在に装着される、ミラーレスタイプのデジタルカメラである。交換レンズ２０は、鏡筒内に収納された本発明の実施形態に係るズームレンズ１を含んで構成されている。

カメラ３０はカメラボディ３１を備え、カメラボディ３１の上面にはシャッターボタン３２、及び電源ボタン３３が設けられている。また、カメラボディ３１の背面には、操作部３４、操作部３５、及び表示部３６が設けられている。表示部３６は、撮像された画像及び撮像される前の画角内にある画像を表示する。

カメラボディ３１の前面中央部には、撮影対象からの光が入射する撮影開口が設けられ、その撮影開口に対応する位置にマウント３７が設けられ、マウント３７を介して交換レンズ２０がカメラボディ３１に装着される。

カメラボディ３１内には、交換レンズ２０によって形成された被写体像に応じた撮像信号を出力するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）又はＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の撮像素子、その撮像素子から出力された撮像信号を処理して画像を生成する信号処理回路、及びその生成された画像を記録するための記録媒体等が設けられている。このカメラ３０では、シャッターボタン３２を押すことにより静止画又は動画の撮影が可能であり、この撮影で得られた画像データが上記記録媒体に記録される。

以上、実施形態及び実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態及び実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各レンズの曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数、及び非球面係数等は、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、本発明の実施形態に係る撮像装置についても、上記例に限定されず、例えば、ミラーレスタイプ以外のカメラ、フィルムカメラ、ビデオカメラ、映画撮影用カメラ、及び放送用カメラ等、種々の態様とすることができる。

１ ズームレンズ
２ 軸上光束
３ 最大画角の光束
２０ 交換レンズ
３０ カメラ
３１ カメラボディ
３２ シャッターボタン
３３ 電源ボタン
３４、３５ 操作部
３６ 表示部
３７ マウント
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｇ４ 第４レンズ群
Ｇ４Ａ 前群
Ｇ４Ｂ 中群
Ｇ４Ｃ 後群
Ｌ１１〜Ｌ１３、Ｌ２１〜Ｌ２５、Ｌ３１〜Ｌ３３、Ｌ４１〜Ｌ５０ レンズ
ＰＰ 光学部材
Ｓｉｍ 像面
Ｓｔ 開口絞り
Ｚ 光軸

Claims (20)

1. 物体側から像側へ向かって順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有し変倍時に移動する第２レンズ群と、正の屈折力を有し変倍時に移動する第３レンズ群と、正の屈折力を有し変倍時に像面に対して固定されている第４レンズ群とからなり、
   変倍時に隣り合うレンズ群の光軸方向の間隔が変化し、
   合焦時に前記第３レンズ群のみが移動し、
   最も物体側のレンズの物体側の面が凸面であり、
   望遠端における最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の距離と空気換算距離でのバックフォーカスとの和をＴＬ、
   最大像高をＹ、
   無限遠物体に合焦した状態の望遠端における全系の焦点距離をｆｔとした場合、
   ５＜ＴＬ^２／（Ｙ×ｆｔ）＜９．５ （１）
   で表される条件式（１）を満足するズームレンズ。
2. 前記第４レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、正の屈折力を有する前群と、負の屈折力を有する中群と、正の屈折力を有する後群とからなり、
   像ぶれ補正時に前記中群のみが光軸と交差する方向に移動し、
   前記後群の最も像側には物体側の面が凹面であるメニスカス形状の負の屈折力を有する単レンズが配置されている請求項１に記載のズームレンズ。
3. 前記後群の最も像側の前記単レンズの焦点距離をｆ４１ｒ、
   前記後群の最も像側の前記単レンズの物体側に隣接して配置された単レンズもしくは接合レンズの焦点距離をｆ４２ｒとした場合、
   −０．７５＜ｆ４２ｒ／ｆ４１ｒ＜−０．２ （２）
   で表される条件式（２）を満足する請求項２に記載のズームレンズ。
4. 前記後群の最も像側の前記単レンズの焦点距離をｆ４１ｒ、
   前記後群の最も像側の前記単レンズと、前記後群の最も像側の前記単レンズの物体側に隣接して配置されたレンズとの光軸上の距離をｄ４ｂ１２ｒとした場合、
   −１０＜ｆ４１ｒ／ｄ４ｂ１２ｒ＜−２ （３）
   で表される条件式（３）を満足する請求項２又は３に記載のズームレンズ。
5. 前記第１レンズ群は、変倍時に像面に対して固定されている請求項１から４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
6. 前記第２レンズ群の最も像側には、像側の面が凸面である負レンズが配置されている請求項１から５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
7. 最も物体側のレンズ面から前記第１レンズ群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をＧ１ＴＬ、
   望遠端における最も物体側のレンズ面から前記第４レンズ群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をＧｓｕｍとした場合、
   ０．０８＜Ｇ１ＴＬ／Ｇｓｕｍ＜０．１４ （４）
   で表される条件式（４）を満足する請求項１から６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
8. 前記第１レンズ群は、負レンズと正レンズとを物体側から順に接合した接合レンズを少なくとも１組含む請求項１から７のいずれか１項に記載のズームレンズ。
9. 前記第１レンズ群は、１枚の負レンズと、２枚の正レンズとからなる請求項１から８のいずれか１項に記載のズームレンズ。
10. 前記第３レンズ群は少なくとも１枚の正レンズを含み、前記第３レンズ群内の最も物体側の正レンズのｄ線に対する屈折率をＮ３ｐとした場合、
    １．７＜Ｎ３ｐ＜２．２ （５）
    で表される条件式（５）を満足する請求項１から９のいずれか１項に記載のズームレンズ。
11. 前記第３レンズ群は、正レンズと負レンズとを物体側から順に接合した接合レンズを少なくとも１組含む請求項１から１０のいずれか１項に記載のズームレンズ。
12. 前記第３レンズ群は、１枚の正レンズと、１組の接合レンズとからなる請求項１から１１のいずれか１項に記載のズームレンズ。
13. 前記第２レンズ群は、少なくとも１枚の正レンズと少なくとも１枚の負レンズとを接合した接合レンズを少なくとも１組含む請求項１から１２のいずれか１項に記載のズームレンズ。
14. 前記第２レンズ群の前記接合レンズの各々において前記接合レンズ内の前記正レンズのｄ線基準のアッベ数と前記接合レンズ内の前記負レンズのｄ線基準のアッベ数との差の絶対値をνｄｉｆとし、νｄｉｆの最大値をνｄｉｆｍａｘとした場合、
    ３０＜νｄｉｆｍａｘ＜７５ （６）
    で表される条件式（６）を満足する請求項１３に記載のズームレンズ。
15. 空気換算距離でのバックフォーカスをＢｆとした場合、
    ０．１５＜Ｂｆ／ｆｔ＜０．４ （７）
    で表される条件式（７）を満足する請求項１から１４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
16. ５．５＜ＴＬ^２／（Ｙ×ｆｔ）＜９ （１−１）
    で表される条件式（１−１）を満足する請求項１に記載のズームレンズ。
17. −９＜ｆ４１ｒ／ｄ４ｂ１２ｒ＜−３ （３−１）
    で表される条件式（３−１）を満足する請求項４に記載のズームレンズ。
18. ０．０９＜Ｇ１ＴＬ／Ｇｓｕｍ＜０．１３ （４−１）
    で表される条件式（４−１）を満足する請求項７に記載のズームレンズ。
19. １．８＜Ｎ３ｐ＜２．２ （５−１）
    で表される条件式（５−１）を満足する請求項１０に記載のズームレンズ。
20. 請求項１から１９のいずれか１項に記載のズームレンズを備えた撮像装置。