JP4880940B2 - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

Description

本発明はズームレンズに関し、例えば写真用カメラや、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等の撮影光学系として好適なものである。

撮影系に手振れ等の偶発的な振動が伝わると撮影画像にブレが生じる。従来、この偶発的な振動による画像のブレを補償する機構（防振機構）を具備し、高画質化を図ったズームレンズが種々と提案されている。

例えば光学系（ズームレンズ）を構成するレンズ群の一部を光軸と略垂直な方向に移動させて振動による画像ブレを補償する光学系が知られている（特許文献１〜４）。

特許文献１では、物体側から像側へ順に、正、負、正、正の屈折力のレンズ群より成る４群ズームレンズを開示している。このズームレンズにおいて、第３レンズ群を正、正の屈折力のレンズ群に分離し、後方のレンズ群を光軸と垂直方向に移動させることにより、像ぶれ補正（防振）を行うことを提案している。

特許文献２では、物体側から像側へ順に、正、負、正、正の屈折力のレンズ群の４群ズームレンズ、もしくは正、負、正、正、負の屈折力のレンズ群の５群ズームレンズを開示している。これらのいずれかのズームレンズにおいて、第２レンズ群を前群、後群に分離して、どちらか一方のレンズ群を光軸と垂直方向に移動させて像ブレを補正している。

また、特許文献３では主にビデオ用のズームレンズとして物体側から像側へ順に、正、負、正、正の屈折力のレンズ群より成る４群ズームレンズを開示している。このズームレンズにおいて、ズーミングに際して第１レンズ群と第３レンズ群を固定とし、第３レンズ群を正、負の屈折力のレンズ群に分離してどちらか一方のレンズ群を光軸と垂直方向に移動させることにより像ぶれ補正している。

特許文献４では、物体側から像側へ順に、正、負、正、負、正の屈折力のレンズ群より構成される５群ズームレンズを開示している。このズームレンズにおいて、負の屈折力の第４レンズ群を光軸と略垂直方向に移動させることによって画像のブレを補償する構成を開示している。
特開平９−２３０２３６号公報 特開平９−２３０２３７号公報 特開平１０−２３２４２０号公報 特開平１０−９０６０１号公報

一般に、撮影系の一部のレンズ群を防振レンズ群とし、光軸に対して垂直方向に平行偏心させて画像ぶれの補正を行う光学系においては、比較的容易に画像ぶれを補正することができる利点はある。

しかしながら、移動させる防振レンズ群の為の駆動手段を必要とし、又防振時においては偏心収差の発生量が多くなってくるという問題点がある。

例えば、画像ぶれの補正を行う防振レンズ群のレンズ構成枚数が多く、高重量であると、電気的駆動を行う際に大きなトルクを必要とする。又、画像ぶれを補正する為の、防振レンズ群の屈折力等を適切に設定しないと一定量の画像ぶれの補正効果を得るために防振レンズ群の移動量が多くなり、光学系全体が大型化する。

また、防振レンズ群にズーミングの際の変倍作用を持たせたズームレンズにおいて、変倍作用の効率化のために防振レンズ群に強い屈折力を与えると、偏心時の光学性能の劣化を招く。

防振レンズ群に強い屈折力を与えた場合、一定量の補正効果を得るための偏心量が小さくなりすぎる。その結果、防振レンズ群の電気的又は機械的な駆動制御が困難になってくる問題もある。

よって、画像ぶれの補正時に光学的な性能劣化が無く、同時に良好な補正特性を得るためには防振レンズ群の光学的配置の工夫が必要となってくる。

本発明は、防振レンズ群に適切な屈折力を与えることが可能な、ズームレンズの提供を目的とする。

本発明の例示的なズームレンズは、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズユニット、負の屈折力の第２レンズユニット、全ズーム範囲で全体として正の屈折力のリアレンズグループより構成される。このリアレンズグループは、ズーミングに際して移動する複数のレンズユニットを有する。この複数のレンズユニットは、ズーミング中に隣接したレンズユニットとの間隔が変化する負の屈折力のレンズ成分を含んでいる。この負の屈折力のレンズ成分は、負の屈折力のフロントレンズサブ成分と、負の屈折力のリアレンズサブ成分で構成されている。また、フロントレンズサブ成分は、ズームレンズが形成する像を変位させるように、光軸に対し垂直方向の成分を持つように移動可能である。そして、前記フロントレンズサブ成分から最も像側のレンズユニットまでの各レンズサブ成分及び各レンズユニットの望遠端での横倍率の積をβＲ、負の屈折力のレンズ成分の広角端における焦点距離をＦＮ、フロントレンズサブ成分の焦点距離をＦＢｓ、前記フロントレンズサブ成分の最も物体側の面の曲率半径と最も像側の面の曲率半径を各々Ｒａ、Ｒｂとするとき、
０．６＜ βＲ ＜１．６
０．５４≦ ＦＮ／ＦＢｓ ＜ ０．８
−１＜（Ｒａ＋Ｒｂ）／（Ｒａ−Ｒｂ）＜−０．１５
なる条件を満足する。

なお、本発明及び明細書において「レンズユニット」とは、少なくとも１つのレンズで構成され、ズーミングに際して変化する間隔で分けられる単位を意味する。一方、「レンズ成分」は、機能的に分けられる単位である。「レンズ成分」は、後述の実施例で説明するように、１つのレンズユニットで構成される場合と、複数のレンズユニットで構成される場合とが存在する。

本発明によれば、防振レンズ群に適切な屈折力を与えることが可能なズームレンズを提供できる。

以下、本発明のズームレンズ及びそれを有する撮像装置の実施例および参考例について説明する。
図１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、実施例１のズームレンズの広角端（短焦点距離）、中間のズーム位置、望遠端（長焦点距離）におけるレンズ断面図である。
図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、実施例１のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における横収差図である。
図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、実施例１のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における基準状態（防振レンズ群が変位していない状態）での縦収差図である。
図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、実施例１のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における画角の０．３°分に相当する防振を行った状態（像位置変位を行った状態）での縦収差図である。
図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、実施例２のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図である。
図６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、実施例２のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における横収差図である。
図７（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、実施例２のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における基準状態での縦収差図である。
図８（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、実施例２のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における画角の０．３°分に相当する防振を行った状態での縦収差図である。
図９（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、参考例のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図である。
図１０（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、参考例のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における横収差図である。
図１１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、参考例のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における基準状態での縦収差図である。
図１２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、参考例のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における画角の０．３°分に相当する防振を行った状態での縦収差図である。
図１３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、実施例３のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図である。
図１４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、実施例３のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における横収差図である。
図１５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、実施例３のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における基準状態での縦収差図である。
図１６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、実施例３のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における画角の０．３°分に相当する防振を行った状態での縦収差図である。

図４，８，１２，１６に示した防振状態での縦収差図は、防振レンズ群をレンズ断面図上で下方向に垂直に移動した状態での収差図である。
図１７は、本発明のズームレンズを備える一眼レフカメラ（撮像装置）の要部概略図である。
図１８は、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の際の各レンズユニットの移動軌跡を示している。
図１９は、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の際の各レンズユニットの移動軌跡を示している。
図２０は、参考例のズームレンズの広角端から望遠端へのズーミングの際の各レンズユニットの移動軌跡を示している。
図２１は、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の際の各レンズユニットの移動軌跡を示している。

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。各実施例および参考例のズームレンズは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Ｌｉは、ズーミングの際に一体的に移動するレンズの単位である第ｉレンズユニットである。ここで、ｉは物体側から数えたレンズユニットの順番である。ＬＧは、複数のレンズユニットを有し、全ズーム範囲で全体として正の屈折力のレンズグループである。

ＩＰは像面である。本発明のズームレンズを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は、ＩＰはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面に相当する。銀塩フィルム用のカメラの撮影光学系として使用する際は、フィルム面等の感光面に相当する。

ＳＰは開口絞りである。開口絞りＳＰは、全ての実施例および参考例において第３レンズユニット群Ｌ３の物体側に位置している。開口絞りＳＰは、ズーミングに際して、第３レンズユニットＬ３と一体に、又は独立に移動する。

収差図において、ｄ，ｇは各々ｄ線及びｇ線、Ｓ．Ｃは正弦条件、ΔＭ，ΔＳはメリディオナル像面，サジタル像面である。倍率色収差はｇ線によって表わしている。

ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角、Ｙは像高である。

各実施例および参考例のズームレンズは、物体側より像側へ順に、正の屈折力（光学的パワー＝焦点距離の逆数）の第１レンズユニットＬ１、負の屈折力の第２レンズユニットＬ２、複数のレンズユニットを有した全ズーム範囲で全体として正の屈折力のリアレンズグループＬＧで構成されている。リアレンズグループＬＧは、ズーミングに際して隣接したレンズユニットとの間隔が変化する負の屈折力のレンズ成分ＬＮを有している。レンズ成分ＬＮは、負の屈折力のフロントレンズサブ成分ＬＮ１と負の屈折力のリアレンズサブ成分ＬＮ２で構成されている。そして、フロントレンズサブ成分ＬＮ１とリアレンズサブ成分ＬＮ２のいずれか一方の少なくとも一部を光軸に対し少なくとも垂直方向の成分を持つように変位させることにより、ズームレンズ全系が形成する像の変位（防振）を行っている。

実施例１，２においては、第４レンズユニットＬ４がレンズ成分ＬＮに相当する。参考例においては、第５レンズユニットＬ５がレンズ成分ＬＮに相当する。実施例３においては、第５レンズユニットＬ５がフロントレンズサブ成分ＬＮ１に相当し、第６レンズユニットＬ６がリアレンズサブ成分ＬＮ２に相当する。そして、第５レンズユニットＬ５と第６レンズユニットＬ６を合わせたレンズ成分がレンズ成分ＬＮに相当する。

一般的に正、負，正の屈折力のレンズ群より成る３群ズームレンズでは、ズーミングに際して第１レンズ群と第２レンズ群の空気間隔を変化させることにより、主に第２レンズ群で変倍を行い、第３レンズ群の移動にて変倍に伴う像面補正を行っている。

各実施例および参考例では、一般的な３群ズームレンズの第３レンズ群を更にズーミング中それぞれ独立に光軸上移動する複数のレンズユニット（リアレンズグループＬＧ）より構成している。これにより、高いズーム比を持つズームレンズでありながら、レンズ全長の小型化と同時に高画質化を図っている。すなわち、リアレンズグループＬＧ内で、第２レンズユニットＬ２での変倍作用に加えて、更なる変倍作用を行っている。それと同時に、変倍に伴って変化する像面位置の細かな補償も、リアレンズグループＬＧ内で行っている。

全体として正の屈折力のリアレンズグループＬＧにおける効率的な変倍の観点からは、リアレンズグループＬＧ中の負の屈折力のレンズ成分ＬＮは、強い負の屈折力を持つことが好ましい。

その一方で、防振レンズ群に対し、あまり強い負の屈折力を与えると、高次の収差が大きく発生する。その結果、像ぶれ補正時に光学性能の劣化が生じる。また、防振レンズ群の移動量制御に高い精度が要求されるため、電気的や機械的制御が困難になってくる。

そこで各実施例および参考例では、レンズ成分ＬＮを負の屈折力の２つのサブレンズ成分に分け、そのどちらか片方のサブレンズ成分（例えばフロントレンズサブ成分ＬＮ１）を防振レンズ群としている。これにより、レンズ成分ＬＮ全体では強い負の屈折力を保ちつつ、防振レンズ群には光学性能と、駆動制御性の点で適切な屈折力を与えることが可能になる。

各実施例および参考例では、レンズ成分ＬＮの物体側と像側のそれぞれに、正の屈折力のレンズ成分ＬＰＦ，ＬＰＲを配置している。

具体的に、実施例１及び実施例２では、レンズ成分ＬＮである第４レンズユニットＬ４の物体側に正の屈折力のレンズ成分ＬＰＦを配置し、像側に正の屈折力のレンズ成分ＬＰＲを配置している。実施例１及び実施例２において、レンズ成分ＬＰＦは正の屈折力の第３レンズユニットＬ３で構成されている。更に正の屈折力のレンズレンズ成分ＬＰＲは正の屈折力の第５レンズユニットＬ５で構成されている。

なお、レンズ成分ＬＰＦは、更に２つのレンズサブ成分ＬＰＦ１とＬＰＦ２で構成されている。レンズ成分ＬＰＲも、更に２つのレンズサブ成分ＬＰＲ１とＬＰＲ２で構成されている。レンズサブ成分ＬＰＦ１，ＬＰＦ２，ＬＰＲ１，ＬＰＲ２は、いずれも正の屈折力である。

参考例では、レンズ成分ＬＮである第５レンズユニットＬ５の物体側に正の屈折力のレンズ成分ＬＰＦを配置し、像側に正の屈折力のレンズ成分ＬＰＲを配置している。参考例において、レンズ成分ＬＰＦは、レンズサブ成分ＬＰＦ１である正の屈折力の第３レンズユニットＬ３及びレンズサブ成分ＬＰＦ２である正の屈折力の第４レンズユニットＬ４で構成されている。レンズ成分ＬＰＲは正の屈折力の第６レンズユニットＬ６で構成されている。レンズ成分ＬＰＲは、更に２つのレンズサブ成分ＬＰＲ１とＬＰＲ２で構成されている。レンズサブ成分ＬＰＲ１，ＬＰＲ２は、いずれも正の屈折力である。

実施例３では、レンズ成分ＬＮである第５レンズユニットＬ５及び第６レンズユニットＬ６の物体側に正の屈折力のレンズ成分ＬＰＦを配置し、像側に正の屈折力のレンズ成分ＬＰＲを配置している。実施例３において、レンズ成分ＬＰＦは、レンズサブ成分ＬＰＦ１である正の屈折力の第３レンズユニットＬ３及びレンズサブ成分ＬＰＦ２である正の屈折力の第４レンズユニットＬ４で構成されている。レンズ成分ＬＰＲは、レンズサブ成分ＬＰＲ１である正の屈折力の第７レンズユニットＬ７及びレンズサブ成分ＬＰＲ２である正の屈折力の第８レンズユニットＬ８で構成されている。

正の屈折力のレンズ成分ＬＰＦの収斂作用により、レンズ成分ＬＮのレンズ径の小型化を図っている。

なお、広角端から望遠端へのズーミングに際し、レンズ成分ＬＮとレンズ成分ＬＰＦとの間隔は大きく、レンズ成分ＬＮとレンズ成分ＬＰＲとの間隔は小さくなっている。このように各レンズ成分の間隔を変化させることで、高い変倍効果を得ている。

各実施例および参考例において、ズーミングに際する各レンズユニットの移動状態は次のとおりである。

図１，図５の実施例１，２は、第１レンズユニットＬ１、第２レンズユニットＬ２、第３レンズユニットＬ３、第４レンズユニットＬ４、第５レンズユニットＬ５が、ズーミングに際して独立に移動する５群ズームレンズである。

図９の参考例は、第１レンズユニットＬ１、第２レンズユニットＬ２、第３レンズ群Ｌ３、第４レンズユニットＬ４、第５レンズユニットＬ５、第６レンズユニットＬ６がズーミングに際して独立に移動する、６群ズームレンズである。

図１３の実施例３は、第１レンズユニットＬ１、第２レンズユニットＬ２、第３レンズユニットＬ３、第４レンズユニットＬ４、第５レンズユニットＬ５、第６レンズユニットＬ６、第７レンズユニットＬ７、第８レンズユニットＬ８がズーミングに際して独立に移動する、８群ズームレンズである。

なお、開口絞りＳＰは、第２レンズ群Ｌ２とレンズ成分ＬＮの間に配置するのが良い。このような開口絞りＳＰの配置の場合、レンズ成分ＬＮを構成する２つのレンズサブ成分のうち、瞳位置により近い物体側のフロントレンズサブ成分ＬＮ１を防振レンズ群とするのが好ましい。なぜならば、リアレンズサブ成分ＬＮ２を防振レンズ群に選定した場合に比して、防振レンズ群のレンズ外径を小さくすることができるため、駆動トルク低減のため有利だからである。各実施例および参考例では、リアレンズサブ成分ＬＮ１を防振レンズ群として採用している。

防振レンズ群をフロントレンズサブ成分ＬＮ１に選定した場合、リアレンズサブ成分ＬＮ２は、負の屈折力の単一レンズで構成するのが、光学系の小型化とレンズコストの低減のため良い。

各実施例においては、次の諸条件式のうち１以上を満足している。それによって各条件式を満足することによって得られる効果をそれぞれ得ている。

１．２ ＜ Ｆ１／Ｆｍ ＜ ２．５ ・・・ （１）
０．２ ＜ ｜Ｆ２／Ｆｍ｜ ＜ ０．４ ・・・ （２）
０．４ ＜ ｜ＦＮ／Ｆｍ｜ ＜ １．２ ・・・ （３）
０．６ ＜ Ｆ３ｍ／Ｆｍ ＜ １．２ ・・・ （４）
０．６ ＜ βＲ ＜ １．６ ・・・ （５）
０．５４ ≦ ＦＮ／ＦＢｓ ＜ ０．８ ・・・ （６）

−１＜（Ｒａ＋Ｒｂ）／（Ｒａ−Ｒｂ）＜−０．１５ ・・・ （７）

ここで、全系の広角端と望遠端における焦点距離を各々Ｆｗ，Ｆｔとし、ズーミング領域の中間での焦点距離をＦｍ＝√（Ｆｗ・Ｆｔ）と定義する。

Ｆ１は第１レンズユニットＬ１の焦点距離、Ｆ２は第２レンズユニットＬ２の焦点距離、ＦＮはリアレンズグループＬＧ中のレンズ成分ＬＮの広角端における焦点距離、Ｆ３ｍはリアレンズグループＬＧの焦点距離Ｆｍにおける合成焦点距離、βＲは防振レンズ群から最も像側のレンズユニットまでの各レンズユニット（各レンズサブ成分）の望遠端（無限遠物体合焦時）での横倍率の積、ＦＢｓはフロントレンズサブ成分ＬＮ１の焦点距離、Ｒａ，Ｒｂはそれぞれ、防振レンズ群の最も物体側の面の曲率半径と最も像側の面の曲率半径である。

次に各条件式の技術的意味について説明する。

条件式（１）〜（４）は、主に高画質でコンパクトなズームレンズを得るためのものである。

条件式（１）の上限値を越えると、第１レンズユニットＬ１の屈折力が弱くなりすぎて、レンズ外径の増大やレンズ全長の増加を招く。

他方、下限値を越えると、第１レンズユニットＬ１の屈折力が強くなりすぎ、高次の球面収差の補正が困難となる。

条件式（２）の上限値を越えると、第２レンズユニットＬ２の屈折力が弱まり、一定のズーム比を得るためには、各レンズユニットの移動量を大きくせねばならなくなる。結果としてレンズ系のコンパクト化が困難となってくる。

また下限値を越えると、負の屈折力が大きくなるため、ペッツバール和が負の方向に大となり、像面湾曲が大きくなる。

条件式（３）は、防振レンズ群を有するレンズ成分ＬＮの屈折力に関するもので、高いズーム比を達成しつつ、光学性能を維持するためのものである。

条件式（３）の上限を越えてレンズ成分ＬＮの負の屈折力が弱くなってくると、一定の変倍作用を行うために、レンズ成分ＬＮの移動量が増加し、その結果レンズ全長が増大する。

他方、下限値を越えて、レンズ成分ＬＮの負の屈折力が大きくなってくると、高次の球面収差やコマ収差が大きく発生し、その補正が困難となってくる。

条件式（４）はリアレンズグループＬＧのズーム領域中間での合成屈折力（１／Ｆ３ｍ）とレンズ系全体の中間のズーム位置における焦点距離Ｆｍの比を表しており、レンズ系を小型にしつつ高画質を維持するための条件である。

条件式（４）の上限値を超えると、リアレンズグループＬＧの正の屈折力が小さくなりすぎ、レンズ全長（最も物体側のレンズ面から像面までの長さ）が増大してくるため良くない。

また条件式（４）の下限値を超えると、レンズ全長の短縮には有利となるが、一定の焦点距離を得るために負の屈折力の第２レンズ群の屈折力を大きくせねばならない。その結果、高次の諸収差が大きく発生してきてこれを補正することが困難になってくる。

条件式（５）は、電気的・機械的制御が容易な範囲で、防振レンズ群の変位量をなるべく少なくするための条件である。もっとも像ブレの影響を受けやすい望遠端にて、防振レンズ群から最も像側のレンズユニットまでの各レンズユニットの横倍率の積βＲを適切に設定したものである。

条件式（５）の上限値を超えると、少ない変位量にて像ブレ補正が可能となるが、細かな像ブレ補正を行うための電気的、機械的制御が困難となる。結果として良好な画質を得るのが難しくなってくる。

条件式（５）の下限値を超えると、像ブレ補正を行うために必要な防振レンズ群の変位量を大きくしなければならなくなる。その結果、防振動作時の光線のケラレを防止するため、防振レンズ群のレンズ径を大きくせねばならず、防振レンズ群のレンズ重量が増加する。

そのため、レンズ系の大型化だけでなく、防振レンズ群を駆動するために大きな駆動トルクが必要となり、駆動機構の大型化を招いてしまう。

条件式（６）は防振レンズ群であるフロントレンズ成分ＬＮ１の屈折力に関するものである。この条件式を満足することにより、防振時のフロントレンズサブ成分ＬＮ１の変位量を抑えつつ、高画質を維持することができる。

条件式（６）の上限を越えてフロントレンズ成分ＬＮ１の負の屈折力が弱くなってくると、防振作用を行うためのフロントレンズ成分ＬＮ１の変位量が増加してくる。また、防振動作時に一定の周辺光量を確保するため、フロントレンズ成分ＬＮ１のレンズ径が増大する。

下限値を越えると、フロントレンズ成分ＬＮ１の負の屈折力が大きくなってくるため、高次の球面収差やコマ収差が大きく発生し、防振時の収差補正が困難となってくる。

なお、防振レンズ群は、像ブレ補正中に発生する色収差と球面収差の低減のために、メニスカス形状の正レンズと両凹形状の負レンズで構成するのが良い。更にこれら２つのレンズを接合レンズとすると、より色収差と球面収差の低減のために効果的である。

条件式（７）は更なる高画質を得るために、防振レンズ群のレンズ面形状を適切に設定するためのものである。

条件式（７）で設定した範囲を越えると、防振レンズ群を像ブレ補正のために変位させた状態と、変位させていない状態とで、２つのレンズ面における球面収差とコマ収差のキャンセル関係が崩れてしまうため良くない。

尚、更に好ましくは条件式（１）〜（７）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
１．４ ＜ Ｆ１／Ｆｍ ＜ ２．２ ・・・ （１ａ）
０．２５＜ ｜Ｆ２／Ｆｍ｜ ＜ ０．３８ ・・・ （２ａ）
０．５ ＜ ｜ＦＮ／Ｆｍ｜ ＜ １．０ ・・・ （３ａ）
０．７ ＜ Ｆ３ｍ／Ｆｍ ＜ １．０ ・・・ （４ａ）
０．７ ＜ βＲ ＜ １．４ ・・・ （５ａ）
０．５４ ≦ ＦＮ／ＦＢｓ ＜ ０．６５ ・・・ （６ａ）

−０．９＜（Ｒａ＋Ｒｂ）／（Ｒａ−Ｒｂ）＜−０．２ ・・・（７ａ）

各実施例および参考例において、無限遠物体から近距離物体へのフォーカスは、第１レンズユニットＬ１または第２レンズユニットＬ２を物体側に移動させることにより行う。特に第２レンズユニットＬ２を移動させてフォーカスを行うほうが、第１レンズユニットＬ１のレンズ外径を増大させないためには良い。

なお、第１、第２レンズユニットＬ１，Ｌ２を共に移動させることによってフォーカスをおこなっても良い。

次に各レンズユニット、レンズ成分のレンズ構成について説明する。第１レンズユニットＬ１は、物体側より像側へ順に、像側のレンズ面が凹形状の負レンズ、正レンズ、物体側のレンズ面が凸形状の正レンズで構成している。この第１レンズユニットＬ１の構成が収差補正上好ましい。

第２レンズユニットＬ２は、物体側より像側へ順に、像側のレンズ面が凹形状の負レンズ、両凹形状の負レンズ、物体側のレンズ面が凸形状の正レンズ、物体側のレンズ面が凹形状の負レンズで構成している。この第２レンズユニットＬ２の構成が収差補正上好ましい。

リアレンズグループＬＧは、物体側より像側へ順に、全体として正の屈折力のレンズ成分ＬＰＦ、全体として負の屈折力のレンズ成分ＬＮ、全体として正の屈折力のレンズ成分ＬＰＲで構成されている。更にレンズ成分ＬＰＦは、物体側より像側へ順に、正の屈折力のレンズサブ成分ＬＰＦ１、正の屈折力のレンズサブ成分ＬＰＦ２で構成されている。レンズ成分ＬＮは、物体側より像側へ順に、負の屈折力のレンズサブ成分ＬＮ１、負の屈折力のレンズサブ成分ＬＮ２で構成されている。レンズ成分ＬＲは、物体側より像側へ順に、正の屈折力のレンズサブ成分ＬＰＲ１、正の屈折力のレンズサブ成分ＬＰＲ２で構成されている。

レンズ成分ＬＰＦ１は、像側が凹面のメニスカス形状の負レンズと、正レンズとを接合した全体として正の屈折力の接合レンズで構成している。レンズ成分ＬＰＦ２は、正の屈折力の単一レンズ、または正レンズと負レンズとを接合した全体として正の屈折力の接合レンズで構成している。このレンズ成分ＬＰＦの構成が、収差補正上好ましい。

レンズ成分ＬＮ１は、像側の面が凸形状の正レンズと物体側のレンズ面が凹形状の負レンズとを接合した全体として負の屈折力の接合レンズで構成している。レンズ成分ＬＮ２は、物体側の面が凹形状の負レンズで構成している。

レンズ成分ＬＰＲ１は、像側の面が凸形状の正レンズで構成している。レンズ成分ＬＰＲ２は、物体側より像側へ順に、像側の面が凸形状の正レンズ、物体側の面が凹形状の負レンズで構成している。

更なる光学性能向上のために、回折光学素子、屈折分布型光学材料を導入してもよい。

以下に、実施例１、実施例２、参考例、実施例３に各々対応する数値実施例１、数値実施例２、参考例、数値実施例３を示す。各数値実施例および参考例において、ｉは物体側からの面の順番を示し、Ｒｉは各面の曲率半径、Ｄｉは第ｉ面と第（ｉ＋１）面との間の間隔、Ｎｉ，νｉはそれぞれｄ線を基準とした屈折率，アッベ数を示す。

又、非球面形状は、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Ｘとするとき、

で表される。但しＲは近軸曲率半径、ｋは円錐定数、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは非球面係数である。数値実施例および参考例中で記載がない定数や係数は０である。

又、「ｅ−Ｘ」は「×１０−Ｘ」を意味している。ｆは焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角を表す。又、前述の各条件式（１）〜（７）と数値実施例および参考例における諸数値との対応を表−１に示す。

（数値実施例１）
ｆ＝ 17.55〜 82.51 Ｆｎｏ＝ 4.10 〜 4.97 ２ω＝75.7 〜 18.8

R 1 = 110.199 D 1 = 1.50 N 1 = 1.846660 ν 1 = 23.9
R 2 = 45.988 D 2 = 7.95 N 2 = 1.712995 ν 2 = 53.9
R 3 = 579.052 D 3 = 0.12
R 4 = 44.008 D 4 = 5.30 N 3 = 1.772499 ν 3 = 49.6
R 5 = 122.296 D 5 = 可変
R 6 = 115.056 D 6 = 1.20 N 4 = 1.772499 ν 4 = 49.6
R 7 = 10.499 D 7 = 5.07
R 8 = -126.527 D 8 = 1.00 N 5 = 1.882997 ν 5 = 40.8
R 9 = 24.408 D 9 = 0.15
R10 = 16.369 D10 = 6.50 N 6 = 1.761821 ν 6 = 26.5
R11 = -25.012 D11 = 0.11
R12 = -23.378 D12 = 1.00 N 7 = 1.804000 ν 7 = 46.6
R13 = 53.261 D13 = 可変
R14 = 絞り D14 = 可変
R15 = 49.724 D15 = 0.80 N 8 = 1.804000 ν 8 = 46.6
R16 = 14.060 D16 = 3.50 N 9 = 1.487490 ν 9 = 70.2
R17 = -43.100 D17 = 0.15
R18 = 21.634 D18 = 4.20 N10 = 1.487490 ν10 = 70.2
R19 = -16.072 D19 = 0.90 N11 = 1.846660 ν11 = 23.9
R20 = -19.909 D20 = 可変
R21 = -44.276 D21 = 2.00 N12 = 1.846660 ν12 = 23.9
R22 = -16.791 D22 = 0.80 N13 = 1.723420 ν13 = 38.0
R23 = 108.148 D23 = 7.59
R24 = -17.279 D24 = 1.20 N14 = 1.487490 ν14 = 70.2
R25 = -32.589 D25 = 可変
R26 = 52.525 D26 = 7.50 N15 = 1.583126 ν15 = 59.4
* R27 = -21.652 D27 = 0.15
R28 = -73.657 D28 = 4.20 N16 = 1.487490 ν16 = 70.2
R29 = -24.960 D29 = 0.91
R30 = -19.074 D30 = 1.30 N17 = 1.846660 ν17 = 23.9
R31 = -40.536


＼焦点距離 17.55 36.63 82.51
可変間隔＼
D 5 2.15 15.83 30.27
D13 12.92 5.91 1.83
D14 4.71 3.64 2.35
D20 1.00 5.37 8.77
D25 9.25 4.89 1.48


非球面係数

27面 : ｋ=-1.25893e-01 Ａ=０ Ｂ=9.25532e-06 Ｃ=-3.95378e-10
Ｄ=-2.81600e-12 Ｅ=-3.43647e-13

（数値実施例２）
ｆ＝ 17.50〜 82.48 Ｆｎｏ＝ 3.61 〜 4.48 ２ω＝75.9 〜 18.8

R 1 = 138.366 D 1 = 1.80 N 1 = 1.846660 ν 1 = 23.9
R 2 = 51.329 D 2 = 7.90 N 2 = 1.772499 ν 2 = 49.6
R 3 = 1842.315 D 3 = 0.12
R 4 = 43.285 D 4 = 4.30 N 3 = 1.733997 ν 3 = 51.5
R 5 = 94.213 D 5 = 可変
* R 6 = 96.073 D 6 = 0.05 N 4 = 1.524210 ν 4 = 51.4
R 7 = 79.853 D 7 = 1.20 N 5 = 1.772499 ν 5 = 49.6
R 8 = 12.044 D 8 = 6.04
R 9 = -45.600 D 9 = 1.00 N 6 = 1.772499 ν 6 = 49.6
R10 = 24.054 D10 = 0.15
R11 = 19.529 D11 = 4.90 N 7 = 1.740769 ν 7 = 27.8
R12 = -29.817 D12 = 0.40
R13 = -22.975 D13 = 1.00 N 8 = 1.696797 ν 8 = 55.5
R14 = -489.926 D14 = 可変
R15 = 絞り D15 = 1.50
R16 = 32.590 D16 = 0.90 N 9 = 1.834807 ν 9 = 42.7
R17 = 16.456 D17 = 2.90 N10 = 1.487490 ν10 = 70.2
R18 = -67.158 D18 = 0.15
R19 = 26.607 D19 = 3.10 N11 = 1.487490 ν11 = 70.2
R20 = -18.935 D20 = 1.00 N12 = 1.846660 ν12 = 23.9
R21 = -26.830 D21 = 可変
R22 = -49.626 D22 = 2.00 N13 = 1.846660 ν13 = 23.9
R23 = -17.431 D23 = 0.80 N14 = 1.723420 ν14 = 38.0
R24 = 93.982 D24 = 4.50
R25 = -18.206 D25 = 1.20 N15 = 1.516330 ν15 = 64.1
R26 = -29.578 D26 = 可変
R27 =-5922.176 D27 = 4.30 N16 = 1.583126 ν16 = 59.4
* R28 = -27.532 D28 = 0.15
R29 = 101.045 D29 = 5.30 N17 = 1.496999 ν17 = 81.5
R30 = -23.723 D30 = 1.72
R31 = -19.779 D31 = 1.50 N18 = 1.846660 ν18 = 23.9
R32 = -35.860


＼焦点距離 17.50 37.99 82.48
可変間隔＼
D 5 2.30 17.58 32.49
D14 18.47 8.11 1.56
D21 1.08 5.97 9.29
D26 9.41 4.52 1.20


非球面係数

6面 : ｋ=-1.85891e+01 Ａ=０ Ｂ=1.33203e-05 Ｃ=-4.15302e-08
Ｄ=9.68962e-11 Ｅ=-8.34696e-14

28面 : ｋ=1.04449e-01 Ａ=０ Ｂ=3.09979e-06 Ｃ=-2.93942e-09
Ｄ=-7.21339e-12 Ｅ=-2.07062e-13

（参考例）
ｆ＝ 17.50〜 82.42 Ｆｎｏ＝ 3.60 〜 5.33 ２ω＝75.8 〜 18.8

R 1 = 104.472 D 1 = 1.80 N 1 = 1.846660 ν 1 = 23.9
R 2 = 44.660 D 2 = 6.90 N 2 = 1.772499 ν 2 = 49.6
R 3 = 326.415 D 3 = 0.12
R 4 = 47.860 D 4 = 4.60 N 3 = 1.733997 ν 3 = 51.5
R 5 = 142.923 D 5 = 可変
* R 6 = 70.210 D 6 = 0.05 N 4 = 1.524210 ν 4 = 51.4
R 7 = 75.152 D 7 = 1.20 N 5 = 1.772499 ν 5 = 49.6
R 8 = 10.804 D 8 = 5.83
R 9 = -55.330 D 9 = 1.00 N 6 = 1.834807 ν 6 = 42.7
R10 = 34.736 D10 = 0.13
R11 = 17.972 D11 = 5.00 N 7 = 1.740769 ν 7 = 27.8
R12 = -29.277 D12 = 0.25
R13 = -25.299 D13 = 1.00 N 8 = 1.696797 ν 8 = 55.5
R14 = 54.622 D14 = 可変
R15 = 絞り D15 = 1.50
R16 = 34.064 D16 = 0.90 N 9 = 1.834807 ν 9 = 42.7
R17 = 13.350 D17 = 3.40 N10 = 1.487490 ν10 = 70.2
R18 = -40.663 D18 = 可変
R19 = 23.587 D19 = 3.80 N11 = 1.487490 ν11 = 70.2
R20 = -16.337 D20 = 1.00 N12 = 1.846660 ν12 = 23.9
R21 = -20.944 D21 = 可変
R22 = -47.291 D22 = 2.00 N13 = 1.846660 ν13 = 23.9
R23 = -17.174 D23 = 0.80 N14 = 1.723420 ν14 = 38.0
R24 = 442.332 D24 = 3.62
R25 = -28.511 D25 = 1.00 N15 = 1.589130 ν15 = 61.1
R26 = 56.357 D26 = 可変
R27 = 126.327 D27 = 6.00 N16 = 1.583126 ν16 = 59.4
* R28 = -25.957 D28 = 0.15
R29 = 76.900 D29 = 7.50 N17 = 1.496999 ν17 = 81.5
R30 = -23.481 D30 = 1.67
R31 = -21.730 D31 = 1.50 N18 = 1.846660 ν18 = 23.9
R32 = -46.529


＼焦点距離 17.50 37.98 82.42
可変間隔＼
D 5 2.30 17.08 30.08
D14 16.63 7.65 1.02
D18 1.26 1.78 1.91
D21 0.95 4.86 7.24
D26 9.74 5.30 2.79


非球面係数

6面 : ｋ=-1.96050e+00 Ａ=０ Ｂ=1.62390e-06 Ｃ=-5.85504e-08
Ｄ=3.35453e-10 Ｅ=-6.60788e-13

28面 : ｋ=-1.14685e-03 Ａ=０ Ｂ=4.41597e-06 Ｃ=7.68703e-09
Ｄ=2.06119e-12 Ｅ=2.40854e-13

（数値実施例３）
ｆ＝ 17.50〜 82.53 Ｆｎｏ＝ 4.23 〜 4.97 ２ω＝75.8 〜 18.8

R 1 = 148.518 D 1 = 1.80 N 1 = 1.846660 ν 1 = 23.9
R 2 = 51.813 D 2 = 8.00 N 2 = 1.772499 ν 2 = 49.6
R 3 = 9506.708 D 3 = 0.12
R 4 = 44.487 D 4 = 4.90 N 3 = 1.733997 ν 3 = 51.5
R 5 = 102.758 D 5 = 可変
* R 6 = 184.157 D 6 = 0.05 N 4 = 1.524210 ν 4 = 51.4
R 7 = 146.756 D 7 = 1.20 N 5 = 1.772499 ν 5 = 49.6
R 8 = 11.800 D 8 = 6.15
R 9 = -45.108 D 9 = 1.00 N 6 = 1.772499 ν 6 = 49.6
R10 = 25.122 D10 = 0.15
R11 = 19.729 D11 = 5.50 N 7 = 1.740769 ν 7 = 27.8
R12 = -34.418 D12 = 0.45
R13 = -26.585 D13 = 1.00 N 8 = 1.696797 ν 8 = 55.5
R14 = -143.314 D14 = 可変
R15 = 絞り D15 = 1.50
R16 = 33.319 D16 = 0.80 N 9 = 1.834807 ν 9 = 42.7
R17 = 15.866 D17 = 3.00 N10 = 1.487490 ν10 = 70.2
R18 = -65.808 D18 = 可変
R19 = 27.123 D19 = 3.50 N11 = 1.487490 ν11 = 70.2
R20 = -20.578 D20 = 1.00 N12 = 1.846660 ν12 = 23.9
R21 = -27.671 D21 = 可変
R22 = -52.058 D22 = 2.00 N13 = 1.846660 ν13 = 23.9
R23 = -17.339 D23 = 0.80 N14 = 1.723420 ν14 = 38.0
R24 = 85.236 D24 = 可変
R25 = -19.866 D25 = 1.20 N15 = 1.516330 ν15 = 64.1
R26 = -42.697 D26 = 可変
R27 = 448.765 D27 = 4.30 N16 = 1.583126 ν16 = 59.4
* R28 = -26.937 D28 = 可変
R29 = 148.541 D29 = 5.60 N17 = 1.496999 ν17 = 81.5
R30 = -23.052 D30 = 0.50
R31 = -20.241 D31 = 1.50 N18 = 1.846660 ν18 = 23.9
R32 = -36.595


＼焦点距離 17.50 38.00 82.53
可変間隔＼
D 5 1.77 17.41 31.85
D14 20.95 9.00 1.75
D18 0.35 1.17 1.09
D21 1.04 4.91 8.50
D24 5.22 5.66 7.80
D26 9.37 4.96 1.49
D28 4.50 3.62 1.06


非球面係数

6面 : ｋ=5.52104e+00 Ａ=０ Ｂ=1.46962e-05 Ｃ=-4.66433e-08
Ｄ=5.04968e-11 Ｅ=1.66734e-14

28面 : ｋ=1.21651e-01 Ａ=０ Ｂ=1.08173e-06 Ｃ=2.59213e-08
Ｄ=-2.40736e-10 Ｅ=2.72993e-13

次に本発明のズームレンズシステムを撮像装置に適用した実施例を図１７を用いて説明する。

図１７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１〜３および参考例のズームレンズ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、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、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。

このように本発明のズームレンズシステムを一眼レフカメラ用の交換レンズ等に適用することにより、高い光学性能を有した撮像装置が実現できる。

なお、本発明のズームレンズシステムは、クイックリターンミラーのない一眼レフカメラにも同様に適用することができる。

実施例１のズームレンズのレンズ断面図である。 実施例１のズームレンズの横収差図である。 実施例１のズームレンズの基準状態での縦収差図である。 実施例１のズームレンズの防振を行った状態での縦収差図である。 実施例２のズームレンズのレンズ断面図である。 実施例２のズームレンズの横収差図である。 実施例２のズームレンズの基準状態での縦収差図である。 実施例２のズームレンズの防振を行った状態での縦収差図である。 参考例のズームレンズのレンズ断面図である。 参考例のズームレンズの横収差図である。 参考例のズームレンズの基準状態での縦収差図である。 参考例のズームレンズの防振を行った状態での縦収差図である。 実施例３のズームレンズのレンズ断面図である。 実施例３のズームレンズの横収差図である。 実施例３のズームレンズの基準状態での縦収差図である。 実施例３のズームレンズの防振を行った状態での縦収差図である。 本発明の撮像装置の要部概略図である。 実施例１のズームレンズのズーミングの際の各レンズユニットの移動軌跡を示す図である。 実施例２のズームレンズのズーミングの際の各レンズユニットの移動軌跡を示す図である。 参考例のズームレンズのズーミングの際の各レンズユニットの移動軌跡を示す図である。 実施例３のズームレンズのズーミングの際の各レンズユニットの移動軌跡を示す図である。

Ｌ１ 第１レンズユニット
Ｌ２ 第２レンズユニット
Ｌ３ 第３レンズユニット
Ｌ４ 第４レンズユニット
Ｌ５ 第５レンズユニット
Ｌ６ 第６レンズユニット
Ｌ７ 第７レンズユニット
Ｌ８ 第８レンズユニット
ＬＧ リアレンズグループ
ＬＮ レンズ成分
ＬＮ１ フロントレンズサブ成分
ＬＮ２ リアレンズサブ成分
ＳＰ 開口絞り
ＩＰ 像面

Claims (7)

1. 物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズユニット、負の屈折力の第２レンズユニット、全ズーム範囲で全体として正の屈折力であり、ズーミングに際して移動する複数のレンズユニットを備えるリアレンズグループより構成されるズームレンズであって、前記リアレンズグループが備える複数のレンズユニットは、ズーミング中に隣接したレンズユニットとの間隔が変化する負の屈折力のレンズ成分を含み、該負の屈折力のレンズ成分は、負の屈折力のフロントレンズサブ成分と、負の屈折力のリアレンズサブ成分で構成され、前記フロントレンズサブ成分は、前記ズームレンズが形成する像を変位させるように、光軸に対して垂直方向の成分を持つように移動可能であり、前記フロントレンズサブ成分から最も像側のレンズユニットまでの各レンズサブ成分及び各レンズユニットの望遠端での横倍率の積をβＲ、前記負の屈折力のレンズ成分の広角端における焦点距離をＦＮ、前記フロントレンズサブ成分の焦点距離をＦＢｓ、前記フロントレンズサブ成分の最も物体側の面の曲率半径と最も像側の面の曲率半径を各々Ｒａ、Ｒｂとするとき、
   ０．６＜ βＲ ＜１．６
   ０．５４≦ ＦＮ／ＦＢｓ ＜ ０．８
   −１＜（Ｒａ＋Ｒｂ）／（Ｒａ−Ｒｂ）＜−０．１５
   なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
2. 前記リアレンズグループが備える複数のレンズユニットは、前記負の屈折力のレンズ成分の物体側に配置された正の屈折力のレンズ成分と、前記負の屈折力のレンズ成分の像側に配置された正の屈折力のレンズ成分とを有することを特徴とする請求項１のズームレンズ。
3. 前記第２レンズユニットと前記負の屈折力のレンズ成分との間に配置された開口絞りを有することを特徴とする請求項１又は２のズームレンズ。
4. 前記リアレンズサブ成分は負レンズで構成されることを特徴とする請求項３のズームレンズ。
5. 前記ズームレンズ全系の広角端おける焦点距離をＦｗ、前記ズームレンズ全系の望遠端おける焦点距離をＦｔとして、Ｆｍ＝√（Ｆｗ・Ｆｔ）とし、前記第１レンズユニットの焦点距離をＦ１、前記第２レンズユニットの焦点距離をＦ２、前記負の屈折力のレンズ成分の焦点距離をＦＮ、焦点距離Ｆｍのズーム位置における前記リアレンズグループの合成焦点距離をＦ３ｍとするとき、
   １．２＜ Ｆ１／Ｆｍ ＜２．５
   ０．２＜ ｜Ｆ２／Ｆｍ｜ ＜０．４
   ０．４＜ ｜ＦＮ／Ｆｍ｜ ＜１．２
   ０．６＜ Ｆ３ｍ／Ｆｍ ＜１．２
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１〜４いずれかのズームレンズ。
6. 光電変換素子上に像を形成することを特徴とする請求項１〜５いずれかのズームレンズ。
7. 請求項１〜６いずれかのズームレンズと、該ズームレンズによって形成された像を受光する光電変換素子とを有することを特徴とする撮像装置。

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