JP2020064175A - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フォーカシングに際しての収差変動が少なく、全物体距離にわたり高い光学性能が容易に得られるズームレンズを得ること。【解決手段】複数のレンズ群を有し、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、前記複数のレンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力のレンズ群ＰＦ、負の屈折力のレンズ群ＮＦ、開口絞りを含むレンズ群、正の屈折力のレンズ群ＰＲ、該レンズ群ＰＲに隣接して配置された負の屈折力のレンズ群ＮＲを有し、フォーカシングに際して前記レンズ群ＰＲおよび前記レンズ群ＮＲが移動する。【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、例えばビデオカメラ、電子スチルカメラ、放送用カメラ、監視カメラ等のように撮像素子を用いた撮像装置、或いは銀塩フィルムを用いたカメラ等の撮像装置に用いる撮像光学系に好適なものである。

近年、撮像装置に用いる撮像光学系には、全系が小型でありながら高ズーム比で全ズーム範囲にわたり高い性能を有するズームレンズであることが要求されている。またフォーカシングに際して収差変動が少なく、全物体距離にわたり高い光学性能を有すること等が要望されている。フォーカシングに際しての収差変動が少なく、全物体距離にわたり高い光学性能を得るために、フォーカシングに際して２つのレンズ群を移動するようにしたフローティング方式を用いたズームレンズが知られている（特許文献１、２）。

特許文献１では物体側から像側へ順に、正、負、正、負、正、負の屈折力の第１レンズ群乃至第６レンズ群よりなる６群ズームレンズにおいて、第４レンズ群と第６レンズ群を互いに逆方向へ移動させてフォーカシングを行っている。

特許文献２では物体側から像側へ順に、正、負、正、正、負、正、負の屈折力の第１レンズ群乃至第７レンズ群よりなる７群ズームレンズにおいて、第５レンズ群と第６レンズ群を互いに逆方向へ移動させてフォーカシングを行っている。

特開２０１１−１８０２１８号公報 特開２０１６−１６１８７８号公報

フォーカシングによる収差変動を改善するには、フォーカシングに際して複数のレンズ群を光軸方向に移動させるフローティング方式を用いるのが有効である。フローティング方式を用いると、至近距離にフォーカシングする際、フォーカシングレンズ群の移動量を短くすることができ、レンズ系全体の小型化を図りつつ、収差変動の低減を図ることが容易となる。 ズームレンズにおいて、全系の小型化を図りつつ、全物体距離にわたり高い光学性能を得るには、ズームレンズを構成する各要素を適切に設定することが重要となってくる。例えばズームタイプ（レンズ群の数や各レンズ群の屈折力、ズーミングに際しての移動条件等）、フォーカシングに際して移動するレンズ群の選定やフォーカシングに際して移動するレンズ群の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。

例えばフォーカシングに際して２つのレンズ群を移動させるフローティング方式を用いるときは、フォーカシングに際して移動させる２つのレンズ群の選定や、移動方向そして移動量等を適切に設定することが重要になってくる。

本発明は、フォーカシングに際しての収差変動が少なく全物体距離にわたり高い光学性能が容易に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、複数のレンズ群を有し、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、
前記複数のレンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力のレンズ群ＰＦ、負の屈折力のレンズ群ＮＦ、開口絞りを含むレンズ群、正の屈折力のレンズ群ＰＲ、該レンズ群ＰＲに隣接して配置された負の屈折力のレンズ群ＮＲを有し、
フォーカシングに際して前記レンズ群ＰＲおよび前記レンズ群ＮＲが移動することを特徴としている。

本発明によれば、フォーカシングに際しての収差変動が少なく、全物体距離にわたり高い光学性能が容易に得られるズームレンズが得られる。

実施例１のズームレンズの広角端、中間ズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図 実施例１のズームレンズのズーム軌跡の説明図 実施例１のズームレンズの無限遠物体に合焦時の広角端、中間ズーム位置、望遠端における収差図 実施例１のズームレンズの近距離（−１３００ｍｍ）に合焦時の広角端、中間ズーム位置、望遠端における収差図 実施例２のズームレンズの広角端、中間ズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図 実施例２のズームレンズのズーム軌跡の説明図 実施例２のズームレンズの無限遠物体に合焦時の広角端、中間ズーム位置、望遠端における収差図 実施例２のズームレンズの近距離（−１２００ｍｍ）に合焦時の広角端、中間ズーム位置、望遠端における収差図 実施例３のズームレンズの広角端、中間ズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図 実施例３のズームレンズのズーム軌跡の説明図 実施例３のズームレンズの無限遠物体に合焦時の広角端、中間ズーム位置、望遠端における収差図 実施例３のズームレンズの近距離（−３７０ｍｍ）に合焦時の広角端、中間ズーム位置、望遠端における収差図 本発明の撮像装置の要部概略図

以下に本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて説明する。本発明のズームレンズは、複数のレンズ群を有し、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。 複数のレンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力のレンズ群ＰＦ、負の屈折力のレンズ群ＮＦ、開口絞りを含むレンズ群、正の屈折力のレンズ群ＰＲ、該レンズ群ＰＲの像側に隣接して配置された負の屈折力のレンズ群ＮＲを有する。

フォーカシングに際してレンズ群ＰＲおよびレンズ群ＮＲが移動する。

図１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）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）、中間ズーム位置、望遠端（長焦点距離端）におけるレンズ断面図である。図２（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ実施例１のズームレンズの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ズーム軌跡の説明図である。

図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例１のズームレンズの無限遠物体に合焦時の広角端、中間ズーム位置、望遠端における収差図である。図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例１のズームレンズの近距離物体に合焦時の広角端、中間ズーム位置、望遠端における収差図である。実施例１はズーム比２．６５、開口比２．８９〜２．８８程度のズームレンズである。

図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の実施例２のズームレンズの広角端、中間ズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図である。図６（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ実施例２のズームレンズの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ズーム軌跡の説明図である。図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例２のズームレンズの無限遠物体に合焦時の広角端、中間ズーム位置、望遠端における収差図である。図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例２のズームレンズの近距離物体に合焦時の広角端、中間ズーム位置、望遠端における収差図である。実施例２はズーム比２．９１、開口比４．１２程度のズームレンズである。

図９（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の実施例３のズームレンズの広角端、中間ズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図である。図１０（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ実施例３のズームレンズの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ズーム軌跡の説明図である。図１１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例３のズームレンズの無限遠物体に合焦時の広角端、中間ズーム位置、望遠端における収差図である。図１２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例３のズームレンズの近距離物体に合焦時の広角端、中間ズーム位置、望遠端における収差図である。実施例３はズーム比２．６４、開口比４．３７〜５．８８程度のズームレンズである。

図１３は本発明の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ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、監視カメラ、ＴＶカメラなどの撮像装置に用いられる撮像光学系である。尚、各実施例のズームレンズは投射装置（プロジェクタ）用の投射光学系として用いることもできる。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。また、レンズ断面図において、ｉを物体側からのレンズ群の順番とすると、Ｌｉは第ｉレンズ群を示す。ＬＦは複数のレンズ群を有する前群、ＬＲは複数のレンズ群を有する後群である。

ＳＰは開放Ｆナンバー（Ｆｎｏ）の光束を決定（制限）する開口絞りである。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影光学系として使用する際にはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面が置かれる。フォーカス（ｆｏｃｕｓ）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レンズ群の移動方向を示している。

実施例１のズームレンズは、物体側より像側へ順に配置された、前群ＬＦ、後群ＬＲを有している。前群ＬＦは、物体側から像側へ順に配置された正の屈折力（光学的パワー＝焦点距離の逆数）の第１レンズ群Ｌ１（レンズ群ＰＦ）、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２（レンズ群ＮＦ）を有する。更に負の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４から構成されている。

後群ＬＲは、物体側から像側へ順に配置された、開口絞りＳＰを含む正の屈折力の第５レンズ群Ｌ５、正の屈折力の第６レンズ群Ｌ６（レンズ群ＰＲ）、負の屈折力の第７レンズ群Ｌ７（レンズ群ＮＲ）、正の屈折力の第８レンズ群Ｌ８から構成されている。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。フォーカシングに際して、第６レンズ群Ｌ６および第７レンズ群Ｌ７が移動する。

実施例２のズームレンズは、物体側より像側へ順に配置された、前群ＬＦ、後群ＬＲを有している。前群ＬＦは、物体側から像側へ順に配置された正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１（レンズ群ＰＦ）、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２（レンズ群ＮＦ）から構成されている。

後群ＬＲは、物体側から像側へ順に配置された、開口絞りＳＰを含む正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４（レンズ群ＰＲ）を有する。更に負の屈折力の第５レンズ群Ｌ５（レンズ群ＮＲ）、正の屈折力の第６レンズ群Ｌ６（レンズ群ＰＬ）から構成されている。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。また、フォーカシングに際して、第４レンズ群Ｌ４および第５レンズ群Ｌ５が移動する。

実施例３のズームレンズは、物体側より像側へ順に配置された、前群ＬＦ、後群ＬＲを有している。前群ＬＦは、物体側から像側へ順に配置された正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１（レンズ群ＰＦ）、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２（レンズ群ＮＦ）、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３から構成されている。

後群ＬＲは、物体側から像側へ順に配置された、開口絞りＳＰを含む負の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、正の屈折力の第５レンズ群Ｌ５（レンズ群ＰＲ）、負の屈折力の第６レンズ群Ｌ６（レンズ群ＮＲ）から構成されている。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。実施例３はズーミングのために各レンズ群が移動する。また、フォーカシングに際して、第５レンズ群Ｌ５および第６レンズ群Ｌ６が移動する。

実施例１および実施例２のズームレンズは、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｌ１は像面に対し不動である。そして広角端に比べ望遠端での第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との間隔が広く、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間隔が狭くなるように第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３が移動している。

実施例３のズームレンズは、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｌ１は物体側に単調移動している。そして広角端に比べ望遠端での第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との間隔が広く、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間隔が狭くなるように第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３が移動している。

収差図においてＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角（度）であり、光線追跡値による画角である。球面収差図において、ｄはｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）、ｇはｇ線（波長４３５．８３５ｎｍ）である。

非点収差図においてΔＳはｄ線におけるサジタル像面、ΔＭはｄ線におけるメリディオナル像面である。歪曲収差はｄ線について示している。倍率色収差図においてｇはｇ線である。尚、以下の各実施例において広角端と望遠端は変倍用のレンズ群が機構上、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。

本発明のズームレンズは物体側から像側へ順に、前群ＬＦ、後群ＬＲを有している。前群ＬＦは、正の屈折力のレンズ群ＰＦ、負の屈折力のレンズ群ＮＦを含む複数のレンズ群から構成されている。後群ＬＲは、正の屈折力のレンズ群ＰＲ、負の屈折力のレンズ群ＮＲを含む複数のレンズ群から構成されている。フォーカシングに際しレンズ群ＰＲおよびレンズ群ＮＲが移動する。レンズ群ＰＲおよびレンズ群ＮＲは隣接して配置されている。またレンズ群ＰＲは、レンズ群ＮＲより物体側に配置されている。

無限遠から近距離へのフォーカシングに際して、実施例１では、レンズ群ＰＲ、レンズ群ＮＲが像側へ移動する。無限遠から近距離へのフォーカシングに際して、実施例２、３では、レンズ群ＰＲは物体側へ移動し、レンズ群ＮＲは像側へ移動する。

広角端のレンズ全長の短縮化を図りつつ、高ズーム比化とズーム全域に渡り諸収差を良好に補正するために、前群ＬＦ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を有するレンズ構成とした。また、望遠端では全体としてテレフォトタイプの屈折力配置とし、高いズーム比が得られる構成としている。

また、後群ＬＲは、正の屈折力のレンズ群ＰＲ、負の屈折力のレンズ群ＮＲを含む複数のレンズ群から構成し、レンズ群ＰＲは、レンズ群ＮＲより物体側に配置している。そして、フォーカシングに際しレンズ群ＰＲおよびレンズ群ＮＲが移動する。また、レンズ群ＰＲおよびレンズ群ＮＲは隣接して配置される構成としている。

近距離撮影において、撮影距離を短縮し、撮影倍率を大きくするためには、フォーカシング動作においてもテレフォトタイプのレンズ構成とする。レンズ群ＰＲおよびレンズ群ＮＲが隣接し、無限遠から近距離へのフォーカシングにおいて、レンズ群ＮＲが像側へ移動することにより、望遠端における近距離にてテレフォトタイプのレンズ構成を実現し、レンズ全長を短縮化している。

近距離のフォーカス動作においては、球面収差と像面湾曲をバランスよく補正することが重要である。各実施例では、レンズ群ＰＲに入射する光線の入射高さはレンズ群ＮＲに入射する光線高さに比べ高いため、レンズ群ＰＲで球面収差のフォーカシングによる変動を抑制している。そして、レンズ群ＮＲで像面湾曲や倍率色収差のフォーカシングによる変動を抑制しやすいレンズ構成を採用している。

以上のようにレンズ構成を適切に設定することにより、フォーカスレンズ群が小型軽量で、ズーム全域で高い光学性能を有した小型なズームレンズを得ている。

レンズ群ＮＲは負レンズを有し、負レンズの材料のアッベ数をνｄＮとする。レンズ群ＰＲの焦点距離をｆＰＲ、レンズ群ＮＲの焦点距離をｆＮＲとする。望遠端におけるレンズ群ＮＲの位置敏感度をＥＳ（ＮＲ）Ｔとする。望遠端におけるレンズ群ＰＲの位置敏感度をＥＳ（ＰＲ）Ｔとする。望遠端におけるズームレンズの焦点距離をｆＴとする。

前群は物体側から像側へ順に配置された、レンズ群ＰＦ、レンズ群ＮＦを有し、レンズ群ＰＦの焦点距離をｆＰＦ、レンズ群ＮＦの焦点距離をｆＮＦとする。望遠端におけるレンズ全長をｔｌＴとする。レンズ群ＮＲより像側に正の屈折力のレンズ群ＰＬを有し、レンズ群ＰＬはズーミング及びフォーカシングに際して不動である。このとき、レンズ群ＰＬの焦点距離をｆＰＬ、広角端におけるズームレンズの焦点距離をｆＷとする。

なお、材料のアッベ数νｄはフラウンホーファ線のｄ線、Ｆ線、Ｃ線における屈折率を各々Ｎｄ、ＮＦ、ＮＣとするとき、
νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）
で定義される。レンズ全長は、第１レンズ群の最も物体側のレンズ面から最も物体側のレンズ面までの光軸上の距離に、バックフォーカスを足した距離とする。ここでバックフォーカスは、ズームレンズの最も像側のレンズ面から像面までの光軸上の距離を空気換算した値とする。

また、レンズ群の位置敏感度ＥＳとは、レンズ群を光軸方向に距離Δｘだけ移動させたときの結像位置（ピント位置）の光軸方向のずれ量Δｓｋｘの比ＥＳ＝Δｓｋｘ／Δｘ
である。

距離Δｘとずれ量Δｓｋの符号は像側へ測るときを正、物体側に測るときを負とする。レンズ群ｉの所定の移動量に対するバックフォーカスのズレ量をΔｓｋとする。望遠端におけるレンズ群ｉの横倍率をβｉＴ、レンズ群ｉより像側に配置されたレンズ群の横倍率をβｊＴ、レンズ群ｉの移動量をΔｘとしたとき、ズレ量Δｓｋは次の式で表わされる。

Δｓｋ＝｛（１−βｉ^２）×βｊ^２｝×Δｘ
このとき、次の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。

２０＜νｄＮ＜４５ ・・・（１）
０．７＜｜ｆＰＲ／ｆＮＲ｜＜２．０ ・・・（２）
３．０＜｜ＥＳ（ＮＲ）Ｔ｜＜９．５ ・・・（３）
０．５４＜｜ＥＳ（ＮＲ）Ｔ／ＥＳ（ＰＲ）Ｔ｜＜１．４ ・・・（４）
０．１５＜｜ｆＮＲ／ｆＴ｜＜０．３ ・・・（５）
１．１＜｜ｆＰＦ／ｆＮＦ｜＜５．０ ・・・（６）
０．５＜ｆＴ／ｔｌＴ＜１．４ ・・・（７）
１．０＜ｆＰＬ／ｆＷ＜６．０ ・・・（８）
次に、前述の条件式の技術的意味について説明する。

条件式（１）は、レンズ群ＮＲに含まれる１枚の負レンズＮの材料のアッベ数を規定しており、主にフォーカシングに際しての倍率色収差の変動を軽減しつつ、波長毎の像面湾曲のバラツキを少なくするためのものである。条件式（１）の下限値を超えて分散が小さくなると、一次の色収差を補正することが困難となる。条件式（１）の上限値を下回り分散が大きくなると、広角側において色消しが弱くなり、レンズ枚数が増加し、あるいはレンズ全長が増加するので好ましくない。

条件式（２）は、レンズ群ＰＲの焦点距離とレンズ群ＮＲの焦点距離を規定しており、主にフォーカシングに際しての球面収差の変動と像面湾曲の変動を軽減しつつ、全系の小型化を図るためのものである。条件式（２）の上限を超えて、レンズ群ＰＲの正の屈折力が小さくなると、レンズ群ＰＲから射出する光束の収斂性が弱くなり、レンズ群ＮＲに入射する軸上光線の入射高さが高くなる。そのため、レンズ群ＮＲで像面湾曲を補正しつつ、フォーカシングに際して球面収差がオーバーとなり好ましくない。

条件式（２）の下限を超えて、レンズ群ＰＲの正の屈折力が大きくなると、フォーカシングに際してレンズ群ＰＲが移動した際に、球面収差がアンダー方向に倒れ、近距離の光学性能が低下するので好ましくない。

条件式（３）は、望遠端におけるレンズ群ＮＲの位置敏感度を規定している。レンズ群ＮＲをフォーカス（合焦）レンズ群とする際、フォーカスの際に駆動するレンズ間隔を予め十分に設定する必要がある。条件式（３）の上限を超えると、レンズ群ＮＲの微小な移動に対し、ピント面（像側）が大きく移動し、高い精度の駆動が必要となり好ましくない。条件式（３）の下限を超えると、像面を所定量移動するために必要な移動量が大きくなり、全系の小型化が困難となる。また、像面を所定量移動するためにレンズ群ＮＲを移動した際に広角側において球面収差や像面湾曲の変動の抑制が困難となる。

条件式（４）は、レンズ群ＮＲとレンズ群ＰＲの各々の、望遠端における位置敏感度の比を規定し、主にフォーカシングに際して２つのレンズ群の移動量と収差補正の分担を適性化するためのものである。条件式（４）の上限を超えると、レンズ群ＮＲの移動に対し、フォーカシングに際して像面湾曲の変動が大きくなり好ましくない。条件式（４）の下限を超えると、レンズ群ＰＲの微小な移動に対し、球面収差、コマ収差が大きく変動し、高い光学性能を得ることが難しくなる。

条件式（５）は、負の屈折力のレンズ群ＮＲの焦点距離を望遠端におけるズームレンズの焦点距離ｆＴで規定し、主に高ズーム比化と小型化を図るためのものである。条件式（５）の上限を超えて、レンズ群ＮＲの負の焦点距離が長くなると（負の焦点距離の絶対値が大きくなると）、広角端から望遠端へのズーミングに際して諸収差の発生が少なくなるが、レンズ全長が増大してくるので好ましくない。条件式（５）の下限を超えると、広角端における射出瞳位置が近くなり過ぎ、好ましくない。また、フォーカシングによる倍率色収差や像面湾曲の変動が多く発生し、好ましくない。

条件式（６）は、レンズ群ＰＦの焦点距離ｆＰＦを、レンズ群ＮＦの焦点距離ｆＮＦで規定し、主にレンズ枚数の増加を防止しつつ、高い光学性能を得るとともに小型なズームレンズを得るためのものである。条件式（６）の上限を超えてレンズ群ＰＦの正の屈折力が小さくなると、望遠端でのレンズ全長が長くなり、ズームレンズが大型化してくる。また、ズーミングに際してレンズ群ＮＦの移動量が大きくなってくる。

条件式（６）の下限を超えてレンズ群ＮＦの負の屈折力が小さくなると（負の屈折力の絶対値が小さくなると）、望遠端でのレンズ全長の短縮が容易となる。しかしながら、Ｆナンバーを小さくした際、レンズ群ＮＦより像側のレンズ群以降に入射する軸上光線の入射高さが高くなり、レンズ有効径が大型化し、広角側で高次の球面収差が多く発生し、好ましくない。

条件式（７）は、望遠端におけるズームレンズの焦点距離に対するズームレンズ全系の大きさを規定し、主に高い光学性能を実現しつつ、ズームレンズの小型化を図るためのものである。条件式（７）の上限を超えるとズームレンズの小型化には有利だが、望遠端において中間像高のコマ収差の補正が難しくなる。条件式（７）の下限を超えてズームレンズのレンズ全長が長くなりすぎると全系が大きくなり小型化が難しくなる。

条件式（８）は、レンズ群ＰＬの焦点距離ｆＰＬと、広角端におけるズームレンズの焦点距離ｆＷを規定し、主に射出瞳位置を適正化するためのものである。条件式（８）の上限を超えてレンズ群ＰＬの焦点距離が長くなると、射出瞳位置が特に広角端で近くなり過ぎ、周辺光量が低下してくる。条件式（８）の下限を超えてレンズ群ＰＬの焦点距離が短くなると、広角端から望遠端へのズーミングに際して軸外コマ収差が大きくなり好ましくない。

各実施例のように、開口絞りＳＰより像側の複数のレンズ群でフローティングフォーカスを行うことで、フォーカスレンズ群の軽量化とレンズ全長の短縮化を容易にしている。

以上のように各実施例によれば、広角端でのレンズ全長が短く、フォーカスレンズ群が小型軽量で、フォーカシングによる収差変動を良好に補正し、球面収差、コマ収差、像面湾曲などの諸収差を良好に補正した高い光学性能のズームレンズが得られる。

好ましくは条件式（１）乃至（８）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

２０＜νｄＮ＜４４ ・・・（１ａ）
０．７５＜｜ｆＰＲ／ｆＮＲ｜＜１．９０ ・・・（２ａ）
３．５０＜｜ＥＳ（ＮＲ）Ｔ｜＜９．４０ ・・・（３ａ）
０．５７＜｜ＥＳ（ＮＲ）Ｔ／ＥＳ（ＰＲ）Ｔ｜＜１．３５ ・・・（４ａ）
０．１７＜｜ｆＮＲ／ｆＴ｜＜０．２８ ・・・（５ａ）
１．２０＜｜ｆＰＦ／ｆＮＦ｜＜４．０ ・・・（６ａ）
０．６０＜ｆＴ／ｔｌＴ＜１．３０ ・・・（７ａ）
１．２０＜ｆＰＬ／ｆＷ＜５．５０ ・・・（８ａ）
さらに好ましくは条件式（１）乃至（８）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

３０＜νｄＮ＜４３ ・・・（１ｂ）
０．８０＜｜ｆＰＲ／ｆＮＲ｜＜１．８０ ・・・（２ｂ）
３．９０＜｜ＥＳ（ＮＲ）Ｔ｜＜９．２０ ・・・（３ｂ）
０．６０＜｜ＥＳ（ＮＲ）Ｔ／ＥＳ（ＰＲ）Ｔ｜＜１．３０ ・・・（４ｂ）
０．２０＜｜ｆＮＲ／ｆＴ｜＜０．２５ ・・・（５ｂ）
１．３０＜｜ｆＰＦ／ｆＮＦ｜＜３．７０ ・・・（６ｂ）
０．７０＜ｆＴ／ｔｌＴ＜１．２０ ・・・（７ｂ）
１．３０＜ｆＰＬ／ｆＷ＜５．００ ・・・（８ｂ）
以上のように各実施例によれば、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ようにして、ズームレンズの小型化を図っている。また各実施例によれば、各レンズ群の構成、屈折力配置による変倍負担を適切に設定することにより、高い光学性能を有すズームレンズを得ている。

次に本発明のズームレンズを撮像光学系として用いたデジタルスチルカメラの実施例を図１０を用いて説明する。図１０において、１０はカメラ本体、１１は実施例１乃至３に説明したいずれかのズームレンズによって構成された撮像光学系である。１２はカメラ本体に内蔵され、撮影光学系２１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。

以下に実施例１乃至３に対応する数値データ１乃至３を示す。各数値データにおいてｉは物体側からの面の順番を示す。数値データにおいてｒｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、ｄｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ厚及び空気間隔、ｎｄｉとνｄｉは各々物体側より順に第ｉ番目のレンズの材料の屈折率とアッベ数である。

また、焦点距離、Ｆナンバー等のスペックに加え、半画角は全系の半画角（度）、像高は半画角を決定する最大像高、レンズ全長は第１レンズ面から像面までの距離である。また、各レンズ群データは、各レンズ群の焦点距離を示している。結像横倍率β、物体距離（ｏｂｊ）も示す。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。

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を円錐定数、Ａ４乃至Ａ１０を各々非球面係数としたとき

なる式で表している。＊は非球面形状を有する面を意味している。「ｅ−ｘ」は１０^−ｘを意味している。

尚、以下に記載する数値データ１乃至３のレンズデータに基づく、各条件式の計算結果を表１示す。

（数値データ１）
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd
1 152.408 2.40 1.73800 32.3
2 89.787 0.43
3 94.560 10.82 1.43387 95.1
4 -286.994 0.20
5 92.168 6.50 1.49700 81.5
6 481.980 (可変)
7 -693.123 3.53 1.90366 31.3
8 -113.847 2.00 1.59522 67.7
9 56.035 (可変)
10 -138.524 1.60 1.43875 94.7
11 64.289 2.46 1.85478 24.8
12 118.033 2.23
13 -151.897 1.60 1.76385 48.5
14 204.977 (可変)
15 90.380 3.80 1.77250 49.6
16 -771.991 0.20
17 127.374 6.65 1.48749 70.2
18 -49.393 1.30 1.83481 42.7
19 -849.493 (可変)
20(絞り) ∞ 3.50
21 -3122.110 4.81 1.75500 52.3
22 -57.891 0.20
23 50.072 3.73 1.49700 81.5
24 299.432 2.91
25 -65.974 1.50 1.80610 33.3
26 -807.806 (可変)
27 56.846 1.50 1.59551 39.2
28 23.126 10.43 1.49700 81.5
29 -74.841 (可変)
30 -156.687 4.01 1.85478 24.8
31 -44.563 1.40 1.53775 74.7
32 27.550 8.83
33 -28.838 1.30 1.56732 42.8
34 80.154 0.30
35 69.592 8.64 1.49700 81.5
36 -38.461 (可変)
37 119.986 5.12 1.74100 52.6
38 -194.318 55.17
像面 ∞

各種データ
ズーム比 2.65
広角 中間 望遠
焦点距離 72.75 121.90 192.49
Fナンバー 2.89 2.87 2.88
半画角（度） 16.56 10.06 6.41
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 245.59 245.59 245.59
BF 55.17 55.17 55.17

d 6 2.20 34.53 52.65
d 9 12.10 5.70 16.32
d14 29.28 17.86 0.60
d19 27.32 12.81 1.33
d26 7.64 6.55 0.85
d29 2.11 1.50 0.94
d36 5.86 7.57 13.83

フォーカシング時第６レンズ群移動量
∞ β=-0.02 obj=-1300mm
広角 0.00 0.33 0.69
中間 0.00 0.02 1.12
望遠 0.00 0.18 2.29


レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 141.59
2 7 -108.49
3 10 -78.35
4 15 129.75
5 20 88.72
6 27 79.72
7 30 -45.43
8 37 100.81



（数値データ２）
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd
1 185.494 2.40 1.95375 32.3
2 115.953 10.15 1.43875 94.7
3 -267.696 0.20
4 99.904 8.08 1.43875 94.7
5 1856.451 (可変)
6 -1574.639 1.80 1.59522 67.7
7 87.000 2.59 1.69895 30.1
8 120.663 1.90
9 -289.324 1.60 1.59522 67.7
10 104.231 2.94
11 -110.439 1.50 1.72916 54.7
12 84.762 3.87 1.85478 24.8
13 2803.983 (可変)
14 67.561 3.95 1.83481 42.7
15 272.155 0.30
16 38.440 5.08 1.43875 94.7
17 114.581 5.50
18(絞り) ∞ 4.00
19 24.585 2.40 2.00100 29.1
20 21.366 4.86
21 2724.491 2.00 1.83400 37.2
22 26.155 8.00 1.49700 81.5
23 -77.054 (可変)
24 37.306 4.17 1.70000 48.1
25 1221.712 2.72
26 -34.812 1.60 1.85478 24.8
27 128.981 5.61 1.85025 30.1
28 -35.557 (可変)
29 -322.427 3.21 1.80518 25.4
30 -49.088 0.90 1.58144 40.8
31 31.264 (可変)
32 104.165 4.90 1.69895 30.1
33 -32.725 0.90 1.83481 42.7
34 53.863 23.88
35 49.941 7.75 1.56883 56.4
36 ∞ 31.58
像面 ∞

各種データ
ズーム比 2.91
広角 中間 望遠
焦点距離 100.21 149.48 291.44
Fナンバー 4.12 4.12 4.12
半画角（度） 12.18 8.24 4.25
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 250.69 250.69 250.69
BF 31.58 31.58 31.58

d 5 11.14 34.41 67.17
d13 57.71 34.50 1.30
d23 4.03 4.10 5.94
d28 8.09 9.65 0.99
d31 9.36 7.70 14.95

フォーカシング時第４レンズ群移動量
∞ β=-0.02 obj=-1200mm
広角 0.00 -0.71 -2.19
中間 0.00 -0.49 -2.36
望遠 0.00 -0.23 -4.04


レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 154.72
2 6 -53.89
3 14 88.87
4 24 55.62
5 29 -60.32
6 32 493.70

（数値データ３）
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd
1 63.341 1.50 1.83400 37.3
2 41.356 5.54 1.53775 74.7
3 ∞ 0.15
4 38.915 2.31 1.59522 67.7
5 45.752 (可変)
6 34.431 1.00 1.83481 42.7
7 19.049 3.80
8 -79.948 0.80 1.72916 54.7
9 58.110 0.10
10 30.797 4.06 1.84666 23.8
11 -171.522 1.30
12 -47.615 0.80 1.90366 31.3
13 338.595 (可変)
14 131.878 3.55 1.77250 49.6
15 -51.600 0.10
16 77.460 5.00 1.59522 67.7
17 -24.823 1.00 1.84666 23.8
18 -48.905 1.59
19(絞り) ∞ (可変)
20 -44.092 3.58 1.84666 23.8
21 -16.976 1.00 1.70154 41.2
22 157.160 3.75
23 -31.461 1.00 1.62299 58.2
24 133.904 0.10
25 45.574 3.21 1.72916 54.7
26 -150.508 (可変)
27* -87.726 5.35 1.58313 59.4
28 -12.832 1.00 1.72151 29.2
29 -39.362 1.29
30 -172.927 4.82 1.62230 53.2
31 -20.913 (可変)
32 54.362 1.00 1.90366 31.3
33 22.846 4.71
34 -29.993 2.96 1.84666 23.8
35 -22.445 3.40
36 -21.432 1.00 1.73400 51.5
37 435.089 0.69
38 74.015 4.24 1.90366 31.3
39 -87.998 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第27面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.56284e-005 A 6=-4.96282e-008 A 8=-1.47185e-010 A10=-8.67869e-013

各種データ
ズーム比 2.67
広角 中間 望遠
焦点距離 71.95 120.23 192.21
Fナンバー 4.52 5.18 5.88
画角 16.74 10.20 6.42
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 148.84 181.49 201.73
BF 42.61 61.15 80.27

d 5 0.36 22.56 35.44
d13 12.31 9.21 1.19
d19 1.71 3.60 4.75
d26 7.83 6.07 3.82
d31 8.31 3.19 0.56
d39 42.61 61.15 80.27

フォーカシング時第５レンズ群移動量
∞ β=-0.02 obj=-370mm
広角 0.00 -0.13 -1.41
中間 0.00 -0.15 -1.78
望遠 0.00 -0.18 -2.13

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 115.18
2 6 -32.05
3 14 28.98
4 20 -54.67
5 27 35.15
6 32 -43.48

ＳＰ 開口絞り、ＰＲ レンズ群、ＮＲ レンズ群、
ＰＦ レンズ群、ＮＦ レンズ群

Claims (17)

1. 複数のレンズ群を有し、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、
   前記複数のレンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力のレンズ群ＰＦ、負の屈折力のレンズ群ＮＦ、開口絞りを含むレンズ群、正の屈折力のレンズ群ＰＲ、該レンズ群ＰＲに隣接して配置された負の屈折力のレンズ群ＮＲを有し、
   フォーカシングに際して前記レンズ群ＰＲおよび前記レンズ群ＮＲが移動することを特徴とするズームレンズ。
2. 前記レンズ群ＮＲは負レンズを有し、
   前記負レンズの材料のアッベ数をνｄＮとするとき、
   １０＜νｄＮ＜４５
   なる条件式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. 前記レンズ群ＰＲの焦点距離をｆＰＲ、前記レンズ群ＮＲの焦点距離をｆＮＲとするとき、
   ０．７＜｜ｆＰＲ／ｆＮＲ｜＜２．０
   なる条件式を満足す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. 望遠端における前記レンズ群ＮＲの位置敏感度をＥＳ（ＮＲ）Ｔとするとき、
   ３．０＜｜ＥＳ（ＮＲ）Ｔ｜＜９．５
   なる条件式を満足す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. 望遠端における前記レンズ群ＰＲの位置敏感度をＥＳ（ＰＲ）Ｔ、望遠端における前記レンズ群ＮＲの位置敏感度をＥＳ（ＮＲ）Ｔとするとき、
   ０．５４＜｜ＥＳ（ＮＲ）Ｔ／ＥＳ（ＰＲ）Ｔ｜＜１．４
   なる条件式を満足する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。
6. 前記レンズ群ＮＲの焦点距離をｆＮＲ、望遠端における前記ズームレンズの焦点距離をｆＴとするとき、
   ０．１５＜｜ｆＮＲ／ｆＴ｜＜０．３
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
7. 前記レンズ群ＰＦの焦点距離をｆＰＦ、前記レンズ群ＮＦの焦点距離をｆＮＦとするとき、
   １．１＜｜ｆＰＦ／ｆＮＦ｜＜５．０
   なる条件式を満足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. 望遠端における前記ズームレンズの焦点距離をｆＴ、望遠端におけるレンズ全長をｔｌＴとするとき、
   ０．５＜ｆＴ／ｔｌＴ＜１．４
   なる条件式を満足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. 前記レンズ群ＮＲより像側に配置され、ズーミング及びフォーカシングに際して不動の、正の屈折力のレンズ群ＰＬを有する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. 前記レンズ群ＰＬの焦点距離をｆＰＬ、広角端における前記ズームレンズの焦点距離をｆＷとするとき、
    １．０＜ｆＰＬ／ｆＷ＜６．０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項９に記載のズームレンズ。
11. 前記開口絞りを有するレンズ群よりも物体側に配置された複数のレンズ群が、物体側から像側へ順に配置された、前記レンズ群ＰＦとしての第１レンズ群、前記レンズ群ＮＦとしての第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群より構成されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のズームレンズ。
12. 前記開口絞りを有するレンズ群は正の屈折力を有し、
    前記開口絞りを有するレンズ群よりも像側に配置された複数のレンズ群が、物体側から像側へ順に配置された、前記レンズ群ＰＲとしての第６レンズ群、前記レンズ群ＮＲとしての第７レンズ群、正の屈折力の第８レンズ群より構成されることを特徴とする請求項１１に記載のズームレンズ。
13. 前記開口絞りを有するレンズ群よりも物体側に配置された複数のレンズ群が、物体側から像側へ順に配置された、前記レンズ群ＰＦとしての第１レンズ群、前記レンズ群ＰＲとしての第２レンズ群より構成されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のズームレンズ。
14. 前記開口絞りを有するレンズ群は正の屈折力を有し、
    前記開口絞りを有するレンズ群よりも像側に配置された複数のレンズ群が、物体側から像側へ順に配置された、レンズ群ＰＲとしての第４レンズ群、前記レンズ群ＮＲとしての第５レンズ群、正の屈折力の第６レンズ群より構成されること特徴とする請求項１３に記載のズームレンズ。
15. 前記開口絞りを有するレンズ群よりも物体側に配置された複数のレンズ群が、物体側から像側へ順に配置された、レンズ群ＰＦとしての第１レンズ群、レンズ群ＮＦとしての第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群より構成されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のズームレンズ。
16. 前記開口絞りを有するレンズ群は負の屈折力を有し、
    前記開口絞りを有するレンズ群よりも像側に配置された複数のレンズ群が、物体側から像側へ順に配置された、前記レンズ群ＰＲとしての第５レンズ群、前記レンズ群ＮＲとしての第６レンズ群より構成されることを特徴とする請求項１５に記載のズームレンズ。
17. 請求項１乃至１６のいずれか１項に記載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。