JP5201461B2 - ズームレンズ、これを有する光学機器及び変倍方法 - Google Patents

Description

本発明は、ズームレンズ、これを有する光学機器及び変倍方法に関する。

近年の光学設計技術・製造技術の進歩により、ズームレンズは小型化と高変倍化が図られてきた。しかし、高変倍化による望遠端の焦点距離の増長は、手ぶれの問題を一層顕著なものとしてきた。この手ぶれに関しては、従来より種々の手ぶれ補正機能を有するズームレンズが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
特開平９−２３０２３５号公報

しかしながら、従来の手ぶれ補正機能を有するズームレンズでは、手ぶれ補正機能を有しながら高変倍化を図ると、光学性能の劣化が著しいという問題があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、光軸と直交方向の成分を持つように移動可能な光学系により像シフトを行い、手ぶれ補正を可能とし、高変倍化を図りながら性能の劣化が少なくなるよう、適切なレンズ群の屈折力を設定したズームレンズ、これを有する光学機器及び変倍方法を提供することを目的とする。

このような目的を達成するため、本発明のズームレンズは、物体側から順に並んだ、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レンズ群とにより実質的に４個のレンズ群からなり、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して各レンズ群の間隔が変化し、前記第３レンズ群は、物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する正レンズ群と、負の屈折力を有する負レンズ群とを有し、前記負レンズ群は、両凹負レンズと正レンズとの接合レンズからなり、前記負レンズ群を光軸と直交方向の成分を持つように移動させ、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とし、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３としたとき、次式０．３８＜（−ｆ２）／ｆ３＜０．５０の条件を満足する。

また、本発明のズームレンズは、物体側から順に並んだ、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レンズ群とにより実質的に４個のレンズ群からなり、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して各レンズ群の間隔が変化し、前記第３レンズ群は、物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する正レンズ群と、負の屈折力を有する負レンズ群とを有し、前記負レンズ群を光軸と直交方向の成分を持つように移動させ、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とし、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３としたとき、次式０．３８＜（−ｆ２）／ｆ３≦０．４０の条件を満足する。

また、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とし、広角端状態における前記ズームレンズの焦点距離をｆｗとしたとき、次式３．５＜ｆ１／ｆｗ＜５．０の条件を満足することが好ましい。

また、前記負レンズ群は、非球面を有することが好ましい。

また、前記負レンズ群は、負レンズを有し、該負レンズが非球面を有することが好ましい。

また、前記負レンズ群は、物体側から順に並んだ、両凹負レンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとの接合レンズ、または、物体側から順に並んだ、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズと両凹負レンズとの接合レンズからなることが好ましい。

また、前記第４レンズ群は、最も物体側に配置された正レンズと、少なくとも１つの接合レンズとを有することが好ましい。

また、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、前記第１レンズ群、前記第３レンズ群及び前記第４レンズ群が物体方向に移動することが好ましい。

また、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔は増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔は減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔は変化することが好ましい。

また、広角端状態における前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との空気間隔は、望遠端状態における前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との空気間隔よりも大きいことが好ましい。

また、本発明の光学機器は、上記ズームレンズを有する。

本発明のズームレンズの変倍方法は、物体側から順に並んだ、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レンズ群とにより実質的に４個のレンズ群からなるズームレンズの変倍方法であって、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して各レンズ群の間隔が変化し、前記第３レンズ群は、物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する正レンズ群と、負の屈折力を有する負レンズ群とを有し、前記負レンズ群は、両凹負レンズと正レンズとの接合レンズからなり、前記負レンズ群を光軸と直交方向の成分を持つように移動させ、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とし、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３としたとき、次式０．３８＜（−ｆ２）／ｆ３＜０．５０の条件を満足する。

本発明によれば、光軸と直交方向の成分を持つように移動可能な光学系により像シフトを行い、手ぶれ補正を可能とし、高変倍化を図りながら性能の劣化が少なくなるよう、適切なレンズ群の屈折力を設定したズームレンズ、これを有する光学機器及び変倍方法を提供することができる。

以下、好ましい実施形態について、図面を用いて説明する。図１に示すように、本実施形態に係るズームレンズは、物体側から順に並んだ、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とを有し、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔は増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔は減少し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔は変化し、第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第３１レンズ群Ｇ３１と、負の屈折力を有する第３２レンズ群Ｇ３２とを有し、第３２レンズ群Ｇ３２を光軸と直交方向の成分を持つように移動させることにより、手ぶれ発生時の像面補正を行っている。

第３レンズ群Ｇ３は、他のレンズ群に比べてレンズ径の小型化が可能であるため、防振機構を組み込むのに適している。よって、鏡筒内に防振機構を組み込んでも、レンズ鏡筒の大型化を回避することができる。さらに、第３レンズ群Ｇ３は、正の屈折力を有する第３１レンズ群Ｇ３１と、負の屈折力を有する第３２レンズ群Ｇ３２とを有し、第３２レンズ群Ｇ３２を防振用レンズ群として用いることで、防振機構の小型化、防振レンズ群の質量の軽減化を図ることができる。また、第３レンズ群Ｇ３を適切な屈折力配分とすることで、防振用レンズ群である第３２レンズ群Ｇ３２を光軸に対して直交方向の成分を持つように移動させた場合の結像性能の劣化を小さくすることができる。

そして、本実施形態においては、上記構成の基で、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離をｆ２とし、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離をｆ３としたとき、次式（１）の条件を満足する。

０．３８＜（−ｆ２）／ｆ３＜０．５０ …（１）

上記条件式（１）は、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離ｆ３に対する、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離ｆ２の適切な比率を規定する条件式である。この条件式（１）の上限値を上回ると、広角端状態におけるコマ収差、望遠端状態における球面収差、手振れ補正時における像面湾曲の変動を同時に補正することが困難となり、好ましくない。一方、条件式（１）の下限値を下回ると、第２レンズ群Ｇ２の屈折力が相対的に強くなり、広角端状態における非点収差及び像面湾曲の劣化が著しくなるため、好ましくない。

なお、本実施形態の効果を確実なものにするために、条件式（１）の上限値を０．４８とすることが好ましい。また、本実施形態の効果をより確実なものにするために、条件式（１）の上限値を０．４５とすることが好ましい。また、本実施形態の効果を確実なものにするために、条件式（１）の下限値を０．４０とすることが好ましい。

また、本実施形態において、広角端状態から望遠端状態への変倍の際の第１レンズ群Ｇ１の移動量をＸ１とし、広角端状態における本ズームレンズの焦点距離をｆｗとしたとき、次式（２）の条件を満足することが好ましい。但し、移動量｜Ｘ１｜の符号は、第１レンズ群Ｇ１の広角端状態における光軸上の位置を原点として、望遠端状態における第１レンズ群Ｇ１の位置が原点より物体方向に位置する場合を正とする。

２．６＜｜Ｘ１｜／ｆｗ＜８．０ …（２）

上記条件式（２）は、高倍率確保のため、広角端状態から望遠端状態への変倍の際の第１レンズ群Ｇ１の適切な移動量Ｘ１を規定する条件式である。この条件式（２）の上限値を上回ると、変倍に対する第１レンズ群Ｇ１の移動量が増大し、望遠端状態における光量が減少する。その結果、ズームレンズの全長及び直径が大型化してしまい、実用に供することが困難になってしまう。また、球面収差の変動が増すため、好ましくない。一方、条件式（２）の下限値を下回ると、変倍に対する第１レンズ群Ｇ１の移動量が減少しすぎてしまい、第１レンズ群Ｇ１のパワーを相対的に強くするか、別のレンズ群における変倍効果を必要とし、その結果、ズーミングによる像面変動や望遠端状態での球面収差の劣化が著しくなるので好ましくない。

なお、本実施形態の効果を確実なものにするために、条件式（２）の上限値を５．０とすることが好ましい。また、本実施形態の効果をより確実なものにするために、条件式（２）の上限値を３．５とすることが好ましい。また、本実施形態の効果をさらに確実なものにするために、条件式（２）の上限値を３．０とすることが好ましい。また、本実施形態の効果を確実なものにするために、条件式（２）の下限値を２．８とすることが好ましい。

また、本実施形態において、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離をｆ１とし、広角端状態における本ズームレンズの焦点距離をｆｗとしたとき、次式（３）の条件を満足することが好ましい。

３．５＜ｆ１／ｆｗ＜５．０ …（３）

上記条件式（３）は、バックフォーカスの確保と結像性能の確保に適した第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１の適切な範囲を規定する条件式である。この条件式（３）の上限値を上回ると、ズームレンズの全長及び直径が大型化して実用に供することが困難になってしまう。また、像面湾曲の変動が増すため、好ましくない。一方、条件式（３）の下限値を下回ると、バックフォーカスの短縮化や、望遠端状態における結像性能の劣化、特に球面収差の劣化を招いてしまう。

なお、本実施形態の効果を確実なものにするために、条件式（３）の上限値を４．０とすることが好ましい。また、本実施形態の効果を確実なものにするために、条件式（３）の下限値を３．６とすることが好ましい。

また、本実施形態において、第３２レンズ群Ｇ３２は、両凹負レンズと正レンズとの接合レンズ（図１ではレンズＬ３２１とレンズＬ３２２とからなる接合レンズ）からなることが好ましい。これにより、防振のために第３２レンズ群Ｇ３２を偏心させた際の像面色収差の変動を軽減することができる。

また、本実施形態において、第３２レンズ群Ｇ３２は、非球面（図１では面番号２４）を有することが好ましい。特に、本実施形態において、第３２レンズ群Ｇ３２に含まれる負レンズ（図１ではレンズＬ３２２）が非球面を有することが好ましい。これにより、防振のために、第３２レンズ群Ｇ３２を偏心させた際の偏心コマ収差の変動を軽減することができる。

また、本実施形態において、第３２レンズ群Ｇ３２は、物体側から順に並んだ、両凹負レンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとの接合レンズ、または、物体側から順に並んだ、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズと両凹負レンズとの接合レンズからなることが好ましい（図５参照）。これにより、防振のために第３２レンズ群Ｇ３２を偏心させた際の像面色収差の変動を軽減することができる。

また、本実施形態において、第４レンズ群Ｇ４は、最も物体側に配置された正レンズ（図１ではレンズＬ４１）と、少なくとも１つの接合レンズ（図１ではレンズＬ４３とレンズＬ４４とからなる接合レンズ）とを有することが好ましい。これにより、第３レンズ群Ｇ３からの発散光束を速やかに収束させることができるとともに、第４レンズ群Ｇ４の肥大化を軽減できる他、広角端状態におけるコマ収差の変動を軽減することができる。

さらに好ましくは、第４レンズ群Ｇ４中の最も物体側のレンズ面（図１では面番号２５）を非球面とすると、コマ収差の軽減の他、ズーミングによる像面変動も良好に補正することができる。これにより、防振のために第３２レンズ群を偏心させた際の性能劣化をより一層軽減できる。

また、本実施形態において、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１、第３レンズ群Ｇ３及び第４レンズ群Ｇ４が物体方向に移動することが好ましい。これにより、変倍効率を高めることができる。

また、本実施形態において、広角端状態における第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との空気間隔が、望遠端状態における第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との空気間隔よりも大きいことが好ましい。これにより、ズーミングによる像面変動、特に中間ポジションの像面うねりを軽減することができる。

図９に、上記構成のズームレンズを撮影レンズ１として備えたデジタル一眼レフカメラＣＡＭ（光学装置）の略断面図を示す。この図９に示すデジタル一眼レフカメラＣＡＭにおいて、不図示の物体（被写体）からの光は、撮影レンズ１で集光されて、クイックリターンミラー３を介して焦点板４に結像される。そして、焦点板４に結像された光は、ペンタプリズム５中で複数回反射されて接眼レンズ６へと導かれる。これにより、撮影者は、物体（被写体）像を接眼レンズ６を介して正立像として観察することができる。

また、撮影者によって不図示のレリーズボタンが押されると、クイックリターンミラー３が光路外へ退避し、撮影レンズ１で集光された不図示の物体（被写体）の光は撮像素子７上に被写体像を形成する。これにより、物体（被写体）からの光は、当該撮像素子７により撮像され、物体（被写体）画像として不図示のメモリに記録される。このようにして、撮影者は本カメラＣＡＭによる物体（被写体）の撮影を行うことができる。なお、図９に記載のカメラＣＡＭは、撮影レンズ１を着脱可能に保持するものでもよく、撮影レンズ１と一体に成形されるものでもよい。また、本実施形態のズームレンズは、十分な長さのバックフォーカスを確保することも可能であり、カメラＣＡＭは、いわゆる一眼レフカメラでもよく、クイックリターンミラー等を有さないカメラでもよい。

以下、本実施形態に係る各実施例について、図面に基づいて説明する。以下に、表１及び表２を示すが、これらは第１実施例及び第２実施例における各諸元の表である。［全体諸元］において、ｆは本ズームレンズの焦点距離を、ＦＮＯはＦナンバーを、２ωは画角を示す。［レンズデータ］においては、面番号は光線の進行する方向に沿った物体側からのレンズ面の順序を、ｒは各レンズ面の曲率半径を、ｄは各光学面から次の光学面（又は像面）までの光軸上の距離である面間隔を、νｄはｄ線に対するアッベ数を、ｎｄはｄ線（波長587.6nm）に対する屈折率を示す。また、レンズ面が非球面である場合には、面番号に＊印を付し、曲率半径ｒの欄には近軸曲率半径を示す。なお、曲率半径の「0.000」は平面又は開口を示している。また、空気の屈折率「1.00000」の記載は省略している。［可変間隔データ］において、ｆは本ズームレンズの焦点距離を、Ｄｉ（但し、ｉは整数）は第ｉ面の可変の面間隔を、Ｂｆはバックフォーカスを示す。［各群焦点距離データ］において、各群の初面及び焦点距離を示す。［条件式対応値］において、上記の条件式（１）〜（３）に対応する値を示す。

［非球面データ］には、［レンズデータ］に示した非球面について、その形状を次式（ａ）で示す。すなわち、光軸に垂直な方向の高さをｙとし、非球面の頂点における接平面から高さｙにおける非球面上の位置までの光軸に沿った距離（サグ量）をＳ（ｙ）とし、基準球面の曲率半径（近軸曲率半径）をｒとし、円錐係数をＫとし、ｎ次の非球面係数をＡｎとしたとき、以下の式（ａ）で示している。なお、各実施例において、２次の非球面係数Ａ2は０であり、その記載を省略している。また、Ｅnは、×１０ⁿを表す。例えば、1.234E-05＝1.234×10^-5である。

Ｓ（ｙ）＝（ｙ²／ｒ）／｛１＋（１−Ｋ・y²／ｒ²）^1/2｝
＋Ａ4×ｙ⁴＋Ａ6×ｙ⁶＋Ａ8×ｙ⁸＋Ａ10×ｙ¹⁰＋Ａ12×ｙ¹² …（ａ）

なお、表中において、焦点距離ｆ、曲率半径ｒ、面間隔ｄ、その他の長さの単位は、一般に「ｍｍ」が使われている。但し、光学系は、比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、単位は「ｍｍ」に限定されることなく、他の適当な単位を用いることが可能である。

以上の表の説明は、他の実施例においても同様とし、その説明を省略する。

（第１実施例）
第１実施例について、図１〜図４及び表１を用いて説明する。図１は、第１実施例のレンズ構成図であり、図中上方より順に、広角端状態（Ｗ）、中間焦点距離状態（Ｍ）、望遠端状態（Ｔ）をそれぞれ示している。図１に示すように、第１実施例に係るズームレンズは、光軸に沿って物体側から順に並んだ、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とを有している。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１と両凸正レンズＬ１２との接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３とを有する。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２１と、両凹負レンズＬ２２と、両凸正レンズＬ２３と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２４とを有する。なお、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に位置する負メニスカスレンズＬ２１は、物体側のレンズ面に非球面を形成した、非球面レンズである。

第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第３１レンズ群Ｇ３１と、負の屈折力を有する第３２レンズ群Ｇ３２とを有し、第３２レンズ群Ｇ３２を光軸と直交方向の成分を持つように移動させることにより、手ぶれ補正（防振）を行う。

なお、第３１レンズ群Ｇ３１は、物体側から順に並んだ、両凸正レンズＬ３１１と、両凸正レンズＬ３１２と、両凸正レンズＬ３１３と両凹負レンズＬ３１４との接合レンズとを有する。また、第３２レンズ群Ｇ３２は、物体側から順に並んだ、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３２１と両凹負レンズＬ３２２との接合レンズを有する。なお、第３２レンズ群Ｇ３２の最も像面側に位置する両凹負レンズＬ３２２は、像面側のレンズ面を非球面形状とした、非球面レンズである。

第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に並んだ、両凸正レンズＬ４１と、物体側に凸面を向けた負レンズＬ４２と、両凸正レンズＬ４３と像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４４との接合レンズとを有する。なお、第４レンズ群Ｇ４の最も物体側に位置する両凸正レンズＬ４１は、物体側のレンズ面を非球面形状とした、非球面レンズである。

このような構成である本実施例に係るズームレンズでは、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との空気間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との空気間隔が減少し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との空気間隔が減少するように、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４とが物体方向に移動する。第２レンズ群Ｇ２は、一旦物体方向に移動した後に、像方向へと移動する。

絞りＳは、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に配置され、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して第３１レンズ群Ｇ３１とともに移動する。

なお、第１実施例において、本ズームレンズの焦点距離がｆで、ぶれ補正での移動レンズ群の移動量に対する結像面での像移動量の比、すなわち防振係数がＫであるレンズにおいて、角度θの回転ぶれを補正するには、ぶれ補正用の移動レンズ群を（ｆ・tanθ）／Ｋだけ光軸と直交方向の成分を持つように移動させればよい。第１実施例の広角端状態において、防振係数が１．０３４であり、焦点距離が２８．８０（ｍｍ）であるため、０．５９°の回転ぶれを補正するための第３２レンズ群Ｇ３２の移動量は０．２８２（ｍｍ）となる。また、第１実施例の望遠端状態において、防振係数が２．２０４であり、焦点距離が２９２．０（ｍｍ）であるため、０．１９°の回転ぶれを補正するための第３２レンズ群Ｇ３２の移動量は０．４３２（ｍｍ）となる。

以下の表１に第１実施例に係るズームレンズの各諸元の値を掲げる。なお、表１における面番号１〜３１は、図１に示す面１〜３１に対応している。

（表１）
［全体諸元］
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
ｆ 28.80 〜 100.0 〜 292.0
ＦＮＯ 3.61 〜 5.16 〜 5.87
２ω 76.3 〜 23.6 〜 8.2
［レンズデータ］
面番号 ｒ ｄ νｄ ｎｄ
1 138.374 2.00 32.3 1.85026
2 69.100 9.60 82.5 1.49782
3 -614.820 0.10
4 64.544 6.70 67.9 1.59319
5 381.843 D5
＊6 142.335 1.00 42.7 1.83481
7 19.500 6.70
8 -38.699 1.00 49.6 1.77250
9 89.261 0.10
10 41.755 4.80 23.8 1.84666
11 -36.916 1.07
12 -25.585 1.00 46.6 1.80400
13 -739.100 D13
14 0.000 0.50 （絞りＳ）
15 45.269 3.30 46.6 1.81600
16 -253.290 0.10
17 46.089 3.20 65.5 1.60300
18 -580.837 0.10
19 32.415 4.90 82.6 1.49782
20 -45.043 1.00 23.8 1.84666
21 68.276 3.46
22 -104.946 2.95 25.7 1.78472
23 -28.646 1.00 49.5 1.74443
＊24 55.403 D24
＊25 39.560 4.40 61.2 1.58913
26 -37.069 0.10
27 83.477 1.50 25.7 1.78472
28 36.395 2.10
29 89.675 7.60 40.8 1.58144
30 -14.341 1.50 46.6 1.81600
31 -120.866 Bf
［非球面データ］
第６面
κ=-5.9513,A4=3.1708E-06,A6=-8.3003E-09,A8=6.2568E-11,
A10=-1.4653E-13,A12=2.7995E-16
第２４面
κ=1.1502,A4=-3.2253E-06,A6=-8.4832E-09,A8=2.0857E-11,
A10=0.0000E+00,A12=0.0000E+00
第２５面
κ=1.2459,A4=-1.1565E-05,A6=7.7439E-09,A8=5.7384E-11,
A10=0.0000E+00,A12=0.0000E+00
［可変間隔データ］
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
f 28.8 100.0 292.0
D5 2.62 34.44 59.31
D13 28.91 12.89 1.47
D24 7.65 3.34 2.25
BF 38.84 76.40 96.07
［各群焦点距離データ］
群番号 群初面 群焦点距離
Ｇ１ １ 106.0
Ｇ２ ６ -16.8
Ｇ３ 15 43.3
Ｇ４ 25 67.5
［条件式対応値］
条件式（１）（−ｆ２）／ｆ３＝0.40
条件式（２）｜Ｘ１｜／ｆＷ＝2.82
条件式（３）ｆ１／ｆｗ＝3.66

表１に示す諸元の表から、第１実施例に係るズームレンズでは、上記条件式（１）〜（３）を全て満たすことが分かる。

図２（ａ），（ｂ）は、それぞれ第１実施例に係るズームレンズの広角端状態における無限遠合焦時の諸収差図及び０．５９°の回転ぶれに対してぶれ補正を行った際のコマ収差図である。図３は、第１実施例に係るズームレンズの中間焦点距離状態における無限遠合焦時の諸収差図である。図４（ａ），（ｂ）は、それぞれ第１実施例に係るズームレンズの望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図及び０．１９°の回転ぶれに対してぶれ補正を行った際のコマ収差図である。

各収差図において、ＦＮＯはＦナンバーを、Ｙは像高（単位：ｍｍ）を示す。なお、球面収差図では最大口径に対応するＦナンバーの値を示し、非点収差図及び歪曲収差図では像高の最大値をそれぞれ示し、コマ収差図では各像高の値を示す。また、ｄはｄ線（波長587.6nm）、ｇはｇ線（波長435.8nm）に対する諸収差を、記載のないものはｄ線に対する諸収差をそれぞれ示す。また、非点収差図において、実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示す。以上の収差図の説明は、他の実施例においても同様とし、その説明を省略する。

各収差図から明らかなように、第１実施例では、１０倍程度の変倍比を有し、広角端状態で７０°以上の画角を有し、広角端状態から望遠端状態までの各焦点距離状態において、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有することが分かる。

（第２実施例）
第２実施例について、図５〜図８及び表２を用いて説明する。図５は、第２実施例のレンズ構成図であり、図中上方より順に、広角端状態（Ｗ）、中間焦点距離状態（Ｍ）、望遠端状態（Ｔ）をそれぞれ示している。図５に示すように、第２実施例に係るズームレンズは、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側から順に並んだ、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とを有している。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１と両凸正レンズＬ１２との接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３とを有する。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２１と、両凹負レンズＬ２２と、両凸正レンズＬ２３と、両凹負レンズＬ２４とを有する。なお、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に位置する負メニスカスレンズＬ２１は、物体側のガラスレンズ面に樹脂層を設けて非球面を形成した、非球面レンズである。

第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第３１レンズ群Ｇ３１と、負の屈折力を有する第３２レンズ群Ｇ３２とを有し、第３２レンズ群Ｇ３２を光軸と直交方向の成分を持つように移動させることにより、手ぶれ補正（防振）を行う。

なお、第３１レンズ群Ｇ３１は、物体側から順に並んだ、両凸正レンズＬ３１１と、両凸正レンズＬ３１２と両凹負レンズＬ３１３との接合レンズとを有する。また、第３２レンズ群Ｇ３２は、物体側から順に並んだ、両凹負レンズＬ３２１と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３２２との接合レンズを有する。

第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に並んだ、両凸正レンズＬ４１と、両凸正レンズＬ４２と両凹負レンズＬ４３との接合レンズと、像面側に凸面を向けた正レンズＬ４４とを有する。なお、第４レンズ群Ｇ４の最も物体側に位置する両凸正レンズＬ４１は、像面側のレンズ面を非球面形状とした非球面レンズである。

このような構成である本実施例に係るズームレンズでは、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との空気間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との空気間隔が減少し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との空気間隔が減少するように、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４とが物体方向に移動する。第２レンズ群Ｇ２は、一旦物体方向に移動した後に、像方向へと移動する。

絞りＳは、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に配置され、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して第３１レンズ群Ｇ３１とともに移動する。

なお、第２実施例において、本ズームレンズの焦点距離がｆで、ぶれ補正での移動レンズ群の移動量に対する結像面での像移動量の比、すなわち防振係数がＫであるレンズにおいて、角度θの回転ぶれを補正するには、ぶれ補正用の移動レンズ群を（ｆ・tanθ）／Ｋだけ光軸と直交方向の成分を持つように移動させればよい。第２実施例の広角端状態において、防振係数が０．７８９であり、焦点距離が２８．８０（ｍｍ）であるため、０．５９°の回転ぶれを補正するための第３２レンズ群Ｇ３２の移動量は０．３７０（ｍｍ）となる。また、第２実施例の望遠端状態において、防振係数が１．６３８であり、焦点距離が２９２．０（ｍｍ）であるため、０．１９°の回転ぶれを補正するための第３２レンズ群Ｇ３２の移動量は０．５８３（ｍｍ）となる。

以下の表２に第２実施例に係るズームレンズの各諸元の値を掲げる。なお、表２における面番号１〜３０は、図５に示す面１〜３０に対応している。

（表２）
［全体諸元］
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
ｆ 28.80 〜 100.0 〜 292.0
ＦＮＯ 3.52 〜 5.23 〜 5.87
２ω 76.3 〜 23.6 〜 8.2
［レンズデータ］
面番号 ｒ ｄ νｄ ｎｄ
1 136.714 2.00 32.34 1.85026
2 64.523 9.38 82.52 1.49782
3 -1208.949 0.10
4 64.486 7.48 65.44 1.60300
5 562.453 D5
＊6 123.462 0.05 38.09 1.55389
7 99.219 1.00 46.62 1.81600
8 17.885 5.87
9 -36.477 1.00 46.62 1.81600
10 125.973 0.10
11 38.196 4.49 23.77 1.84666
12 -35.498 1.00
13 -24.440 1.00 46.62 1.81600
14 4961.248 D14
15 0.000 0.50 （絞りＳ）
16 38.660 4.28 55.79 1.70027
17 -64.767 0.10
18 28.095 5.79 82.52 1.49782
19 -31.008 1.00 23.77 1.84666
20 173.822 2.56
21 -159.081 1.00 36.06 1.70809
22 17.328 3.80 25.42 1.80518
23 51.582 D24
24 47.087 4.89 33.11 1.64431
＊25 -29.683 0.10
26 52.252 5.82 70.23 1.48749
27 -20.000 1.00 40.70 1.8829
28 39.198 1.73
29 0.000 2.14 46.42 1.58267
30 -100.220 Bf
［非球面データ］
第６面
κ=1.0000,A4=3.2821E-06,A6=3.6768E-09,A8=-3.4596E-11,
A10=2.7077E-13,A12=2.0135E-16
第２５面
κ=1.0000,A4=-1.3777E-05,A6=5.1709E-09,A8=-1.5922E-11,
A10=-1.8029E-14,A12=0.0000E+00
［可変間隔データ］
広角端状態 中間焦点距離状態 望遠端状態
f 28.8 100.0 292.0
D5 2.26 32.73 60.92
D14 26.99 12.49 2.00
D24 7.79 2.76 2.09
BF 38.04 77.81 90.08
［各群焦点距離データ］
群番号 群初面 群焦点距離
Ｇ１ １ 105.5
Ｇ２ ６ -17.4
Ｇ３ 16 43.3
Ｇ４ 24 57.0
［条件式対応値］
条件式（１）（−ｆ２）／ｆ３＝0.39
条件式（２）｜Ｘ１｜／ｆＷ＝2.78
条件式（３）ｆ１／ｆｗ＝3.68

表２に示す諸元の表から、第２実施例に係るズームレンズでは、上記条件式（１）〜（３）を全て満たすことが分かる。

図６（ａ），（ｂ）は、それぞれ第２実施例に係るズームレンズの広角端状態における無限遠合焦時の諸収差図及び０．５９°の回転ぶれに対してぶれ補正を行った際のコマ収差図である。図７は、第２実施例に係るズームレンズの中間焦点距離状態における無限遠合焦時の諸収差図である。図８（ａ），（ｂ）は、それぞれ第２実施例に係るズームレンズの望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図及び０．１９°の回転ぶれに対してぶれ補正を行った際のコマ収差図である。

各収差図から明らかなように、第２実施例では、１０倍程度の変倍比を有し、広角端状態で７０°以上の画角を有し、広角端状態から望遠端状態までの各焦点距離状態において、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有することが分かる。

なお、上述の実施形態において、以下に記載の内容は、光学性能を損なわない範囲で適宜採用可能である。

上記実施例では、ズームレンズとして４群構成のものを示したが、５群、６群等の他の群構成にも適用可能である。具体的には、最も物体側に正又は負のレンズ群を追加した構成や、最も像側に正又は負のレンズ群を追加した構成が挙げられる。

また、単独又は複数のレンズ群、又は部分レンズ群を光軸方向に移動させて、無限遠物体から近距離物体への合焦を行う合焦レンズ群としてもよい。前記合焦レンズ群は、オートフォーカスにも適用でき、オートフォーカス用の（超音波モーター等の）モーター駆動にも適している。特に、第２レンズ群Ｇ２を合焦レンズ群とするのが好ましい。

また、レンズ群又は部分レンズ群を光軸に垂直な方向に振動させて、手ブレによって生じる像ブレを補正する防振レンズ群としてもよい。特に、上記のように、第３２レンズ群Ｇ３２を防振レンズ群とするのが好ましい。

また、レンズ面は、球面又は平面で形成されても、非球面で形成されても構わない。レンズ面が球面又は平面の場合、レンズ加工及び組立調整が容易になり、加工及び組立調整の誤差による光学性能の劣化を防げるので好ましい。また、像面がずれた場合でも描写性能の劣化が少ないので好ましい。一方、レンズ面が非球面の場合、非球面は、研削加工による非球面、ガラスを型で非球面形状に形成したガラスモールド非球面、ガラスの表面に樹脂を非球面形状に形成した複合型非球面のいずれの非球面でも構わない。また、レンズ面は回折面としてもよく、レンズを屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮレンズ）あるいはプラスチックレンズとしてもよい。

また、開口絞りＳは、第３レンズ群Ｇ３の近傍に配置されるのが好ましいが、開口絞りとしての部材を設けずに、レンズ枠でその役割を代用してもよい。

また、各レンズ面には、フレアやゴーストを軽減し、高コントラストの高い光学性能を達成するために、広い波長域で高い透過率を有する反射防止膜を施してもよい。

なお、本実施形態のズームレンズは、変倍比が５〜１８倍であり、より好ましくは８〜１２倍である。

また、本実施形態のズームレンズは、第１レンズ群Ｇ１が、正レンズを２つと、負レンズを１つ有するのが好ましい。第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、負正正の順番にレンズを配置するのが好ましい。

また、本実施形態のズームレンズは、第２レンズ群Ｇ２が、正レンズを１つと、負レンズを３つ有するのが好ましい。また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、負負正負の順番にレンズ成分を配置するのが好ましい。

また、本実施形態のズームレンズは、第３レンズ群Ｇ３が、正レンズを３つと、負レンズを２つ有するのが好ましい。また、第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、防振時に固定の２つの正レンズ成分と、防振時に可動の１つの負レンズ成分とを配置するのが好ましい。

また、本実施形態のズームレンズは、第４レンズ群Ｇ４が、正レンズを２つと、負レンズを１つ有するのが好ましい。

なお、本発明を分かりやすくするために、実施形態の構成要件を付して説明したが、本発明がこれに限定されるものではないことは言うまでもない。

第１実施例に係るズームレンズの構成図である。 （ａ），（ｂ）は、それぞれ第１実施例に係るズームレンズの広角端状態における無限遠合焦時の諸収差図及び０．５９°の回転ぶれに対してぶれ補正を行った際のコマ収差図である。 第１実施例に係るズームレンズの中間焦点距離状態における無限遠合焦時の諸収差図である。 （ａ），（ｂ）は、それぞれ第１実施例に係るズームレンズの望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図，０．１９°の回転ぶれに対してぶれ補正を行った際のコマ収差図である。 第２実施例に係るズームレンズの構成図である。 （ａ），（ｂ）は、それぞれ第２実施例に係るズームレンズの広角端状態における無限遠合焦時の諸収差図及び０．５９°の回転ぶれに対してぶれ補正を行った際のコマ収差図である。 第２実施例に係るズームレンズの中間焦点距離状態における無限遠合焦時の諸収差図である。 （ａ），（ｂ）は、それぞれ第２実施例に係るズームレンズの望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図，０．１９°の回転ぶれに対してぶれ補正を行った際のコマ収差図である。 上記構成のズームレンズを有するデジタル一眼レフカメラＣＡＭの略断面図である。

符号の説明

Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｇ３１ 第３１レンズ群（正レンズ群）
Ｇ３２ 第３２レンズ群（負レンズ群）
Ｇ４ 第４レンズ群
Ｓ 絞り
Ｉ 像面
ＣＡＭ デジタル一眼レフカメラ（光学機器）

Claims (12)

1. 物体側から順に並んだ、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レンズ群とにより実質的に４個のレンズ群からなり、
   広角端状態から望遠端状態への変倍に際して各レンズ群の間隔が変化し、
   前記第３レンズ群は、物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する正レンズ群と、負の屈折力を有する負レンズ群とを有し、
   前記負レンズ群は、両凹負レンズと正レンズとの接合レンズからなり、
   前記負レンズ群を光軸と直交方向の成分を持つように移動させ、
   前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とし、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３としたとき、次式
   ０．３８＜（−ｆ２）／ｆ３＜０．５０
   の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
2. 物体側から順に並んだ、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レンズ群とにより実質的に４個のレンズ群からなり、
   広角端状態から望遠端状態への変倍に際して各レンズ群の間隔が変化し、
   前記第３レンズ群は、物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する正レンズ群と、負の屈折力を有する負レンズ群とを有し、
   前記負レンズ群を光軸と直交方向の成分を持つように移動させ、
   前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とし、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３としたとき、次式
   ０．３８＜（−ｆ２）／ｆ３≦０．４０
   の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
3. 前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とし、広角端状態における前記ズームレンズの焦点距離をｆｗとしたとき、次式
   ３．５＜ｆ１／ｆｗ＜５．０
   の条件を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載のズームレンズ。
4. 前記負レンズ群は、非球面を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のズームレンズ。
5. 前記負レンズ群は、負レンズを有し、該負レンズが非球面を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のズームレンズ。
6. 前記負レンズ群は、物体側から順に並んだ、両凹負レンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとの接合レンズ、または、物体側から順に並んだ、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズと両凹負レンズとの接合レンズからなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のズームレンズ。
7. 前記第４レンズ群は、最も物体側に配置された正レンズと、少なくとも１つの接合レンズとを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のズームレンズ。
8. 広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、前記第１レンズ群、前記第３レンズ群及び前記第４レンズ群が物体方向に移動することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のズームレンズ。
9. 広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔は増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔は減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔は変化することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のズームレンズ。
10. 広角端状態における前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との空気間隔は、望遠端状態における前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との空気間隔よりも大きいことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のズームレンズ。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載のズームレンズを有することを特徴とする光学機器。
12. 物体側から順に並んだ、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レンズ群とにより実質的に４個のレンズ群からなるズームレンズの変倍方法であって、
    広角端状態から望遠端状態への変倍に際して各レンズ群の間隔が変化し、
    前記第３レンズ群は、物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する正レンズ群と、負の屈折力を有する負レンズ群とを有し、
    前記負レンズ群は、両凹負レンズと正レンズとの接合レンズからなり、
    前記負レンズ群を光軸と直交方向の成分を持つように移動させ、
    前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とし、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３としたとき、次式
    ０．３８＜（−ｆ２）／ｆ３＜０．５０
    の条件を満足することを特徴とするズームレンズの変倍方法。

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