JP5870709B2 - ズームレンズ及び光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、ズームレンズ及び光学機器に関する。

近年、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラにおいて、小型なボディを維持しながらも、撮影範囲を広げるための広角化や望遠化が要求され、更なる高倍率化が求められるようになってきた。

このような要求に応えるべく、例えば、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を持つ第１レンズ群と、負の屈折力を持つ第２レンズ群と、正の屈折力を持つ第３レンズ群と、正の屈折力を持つ第４レンズ群とから構成された、デジタルカメラ用の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２００９−０４２２７１号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されているズームレンズは、変倍比が２０倍程度ではあるが、十分な変倍比とは言えず、また望遠端の焦点距離に比べて光学全長が長く、小型化がなされているとは言えない。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、変倍比が３０倍を超える高倍率ズームでありながら、小型化を達成したズームレンズ及び光学機器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、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を持つ第１レンズ群と、負の屈折力を持つ第２レンズ群と、正の屈折力を持つ第３レンズ群と、正の屈折力を持つ第４レンズ群とからなり、少なくとも前記第１レンズ群、前記第２レンズ群及び前記第３レンズ群が光軸上を移動することにより変倍を行い、前記第３レンズ群は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を持つ第３Ａレンズ群と、負の屈折力を持つ第３Ｂレンズ群とから構成され、以下の条件式を満足する。
０．３８≦Ｄ／ｆ３Ａ＜０．６０
１．５０＜（−ｆ３Ｂ）／ｆ３＜４．００
但し、
Ｄ：前記第３Ａレンズ群と前記第３Ｂレンズ群との間隔、
ｆ３Ａ：前記第３Ａレンズ群の焦点距離、
ｆ３Ｂ：前記第３Ｂレンズ群の焦点距離、
ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離。

本発明のズームレンズは、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を持つ第１レンズ群と、負の屈折力を持つ第２レンズ群と、正の屈折力を持つ第３レンズ群と、正の屈折力を持つ第４レンズ群とからなり、少なくとも前記第１レンズ群、前記第２レンズ群及び前記第３レンズ群が光軸上を移動することにより変倍を行い、前記第３レンズ群は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を持つ第３Ａレンズ群と、負の屈折力を持つ第３Ｂレンズ群とから構成され、前記第３Ｂレンズ群は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正レンズと、物体側に凹面の負メニスカスレンズとから構成され、以下の条件式を満足する。
０．２０＜Ｄ／ｆ３Ａ＜０．６０
１．５０＜（−ｆ３Ｂ）／ｆ３＜４．００
−３．０＜（ｒａ＋ｒｂ）／（ｒａ−ｒｂ）＜−２．０
但し、
Ｄ：前記第３Ａレンズ群と前記第３Ｂレンズ群との間隔、
ｆ３Ａ：前記第３Ａレンズ群の焦点距離、
ｆ３Ｂ：前記第３Ｂレンズ群の焦点距離、
ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離、
ｒａ：前記第３Ｂレンズ群を構成する前記負メニスカスレンズの物体側面の曲率半径、
ｒｂ：前記第３Ｂレンズ群を構成する前記負メニスカスレンズの像側面の曲率半径。

本発明のズームレンズは、以下の条件式を満足することが好ましい。

３．０＜ｆ３／ｆｗ＜５．０
但し、
ｆｗ：広角端状態における全系の焦点距離。

本発明のズームレンズは、以下の条件式を満足することが好ましい。

０．６５＜ＴＬｔ／ｆｔ＜１．００
但し、
ＴＬｔ：望遠端状態における全系の光学全長、
ｆｔ：望遠端状態における全系の焦点距離。

本発明のズームレンズは、以下の条件式を満足することが好ましい。

２．０＜（ｆｔ／ｆｗ）×（β２ｗ／β２ｔ） ＜５．０
但し、
ｆｔ：望遠端状態における全系の焦点距離、
ｆｗ：広角端状態における全系の焦点距離、
β２ｗ：広角端状態における前記第２レンズ群の横倍率、
β２ｔ：望遠端状態における前記第２レンズ群の横倍率。

本発明のズームレンズは、前記第４レンズ群が、広角端状態から望遠端状態への変倍の際には、物体側へ凸状の軌跡で移動することが好ましい。

本発明のズームレンズは、前記第１レンズ群が、１枚の負レンズと、少なくとも２枚の正レンズとから構成され、前記負レンズと前記正レンズとが以下の条件式を満足することが好ましい。

νｄｎ＞３０
νｄｐ＞７５
但し、
νｄｎ：前記第１レンズ群を構成する前記負レンズのｄ線を基準とするアッベ数、
νｄｐ：前記第１レンズ群を構成する前記正レンズのｄ線を基準とする及びアッベ数。

本発明の光学機器（例えば、本実施形態におけるデジタルスチルカメラＣＡＭ）は、上記いずれかのズームレンズを搭載する。

本発明によれば、変倍比が３０倍を超える高倍率ズームでありながら、小型化を達成したズームレンズ及び光学機器を提供することができる。

第１実施例に係るズームレンズの構成及び広角端状態から望遠端状態までのズーム軌道を示す図である。 第１実施例に係るズームレンズの諸収差図であり、（ａ）は広角端状態における撮影距離無限遠での諸収差図であり、（ｂ）は中間焦点距離状態における撮影距離無限遠での諸収差図であり、（ｃ）は望遠端状態における撮影距離無限遠での諸収差図である。 本実施形態に係るズームレンズを搭載するデジタルカメラ（光学機器）を説明する図であり、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は背面図である。 図３（ａ）のＡ−Ａ´線に沿った断面図である。 本実施形態に係るズームレンズの製造方法を説明するためのフローチャートである。

以下、実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態に係るズームレンズＺＬは、図１に示すように、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を持つ第４レンズ群Ｇ４とを有し、少なくとも第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３が光軸上を移動することにより変倍を行い、第３レンズ群Ｇ３は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を持つ第３Ａレンズ群Ｇ３Ａと、負の屈折力を持つ第３Ｂレンズ群Ｇ３Ｂとから構成される。

変倍比が高いズームレンズでは、本実施形態のように第１レンズ群Ｇ１が正の屈折力を持つ、所謂ポジティブリードタイプのズームレンズが適している。

また、変倍比が高いズームレンズは、第１レンズ群Ｇ１が変倍において固定されているズームタイプと、移動するズームタイプとに分けられるが、本実施形態のように第１レンズ群Ｇ１が変倍において移動するタイプを採用することにより、広角側の画角が大きくなっても、前玉径の大型化を防ぐことができる。

このようなズームレンズにおいて、望遠側に変倍比を伸ばしていくと、光学全長が大きくなってしまうが、本実施形態のように第３レンズ群Ｇ３を正の屈折力を持つ第３Ａレンズ群Ｇ３Ａと、負の屈折力を持つ第３Ｂレンズ群Ｇ３Ｂとから構成することによって、第３レンズ群Ｇ３の主点位置がより物体側へ位置することになり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の横倍率が大きくなり、光学全長の長大化を防ぎつつ、全系の焦点距離を大きくすることが可能となる。

そして、本実施形態に係るズームレンズＺＬは、次の条件式（１），（２）を満足することで、高変倍化を達成している。

０．２０＜Ｄ／ｆ３Ａ＜０．６０ …（１）
１．５０＜（−ｆ３Ｂ）／ｆ３＜４．００ …（２）
但し、
Ｄ：第３Ａレンズ群Ｇ３Ａと第３Ｂレンズ群Ｇ３Ｂとの間隔、
ｆ３Ａ：第３Ａレンズ群Ｇ３Ａの焦点距離、
ｆ３Ｂ：第３Ｂレンズ群Ｇ３Ｂの焦点距離、
ｆ３：第３レンズ群Ｇ３の焦点距離。

条件式（１）は、第３Ａレンズ群Ｇ３Ａと第３Ｂレンズ群Ｇ３Ｂとの間隔と、第３Ａレンズ群Ｇ３Ａの焦点距離との関係を規定したものである。条件式（１）の下限値を下回ると、第３Ａレンズ群Ｇ３Ａと第３Ｂレンズ群Ｇ３Ｂとの間隔が狭くなり、第３Ａレンズ群Ｇ３Ａの屈折力が小さくなり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の主点間隔が離れるため、高変倍を達成するためには各群の移動量を増やす必要があり、光学系が大型化する。また無理に小型化を行うと、第１レンズ群Ｇ１や第２レンズ群Ｇ２の屈折力を大きくする必要があり、望遠端状態における倍率色収差や変倍における像面湾曲の変動が大きくなる。一方、条件式（１）の上限値を上回ると、第３レンズ群Ｇ３の厚さが増すことになり、レンズを収納した状態、所謂沈胴のときの光学系の厚さが増す。また、第３Ａレンズ群Ｇ３Ａの屈折力が大きくなり、ズーム全域において球面収差が悪化する。条件式（１）を満足することで、良好な光学性能を保ちながら、高変倍化と小型化を達成することができる。

上記実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（１）の上限値を０．４５とすることが好ましい。上記実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（１）の下限値を０．２３とすることが好ましい。

条件式（２）は、第３Ｂレンズ群Ｇ３Ｂの焦点距離と、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離との関係を規定したものである。条件式（２）の下限値を下回ると、第３Ｂレンズ群Ｇ３Ｂの屈折力が大きくなり、第３Ｂレンズ群Ｇ３Ｂが偏芯したときの敏感度が大きくなり、コマ収差が発生する。一方、条件式（２）の上限値を上回ると、第３Ｂレンズ群Ｇ３Ｂの屈折力が小さくなり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の主点間隔が離れるため、高変倍を達成するためには各群の移動量を増やす必要があり、光学系が大型化する。また無理に小型化を行うと、第１レンズ群Ｇ１や第２レンズ群Ｇ２の屈折力を大きくする必要があり、望遠端状態における倍率色収差や変倍における像面湾曲の変動が大きくなる。条件式（２）を満足することで、良好な光学性能を保ちながら、高変倍化と小型化を達成することができる。

上記実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（２）の上限値を３．６０とすることが好ましい。上記実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（２）の下限値を２．００とすることが好ましい。

本実施形態のズームレンズＺＬは、次の条件式（３）を満足することが好ましい。

３．０＜ｆ３／ｆｗ＜５．０ …（３）
但し、
ｆｗ：広角端状態における全系の焦点距離。

条件式（３）は、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離を規定したものである。条件式（３）の下限値を下回ると、第３レンズ群Ｇ３の屈折力が大きくなり、ズーム全域で球面収差や像面湾曲が悪化する。一方、条件式（３）の上限値を上回ると、第３レンズ群Ｇ３の屈折力が小さくなり、高変倍を達成するためには各群の移動量を増やす必要があり、光学系が大型化する。また無理に小型化を行うと、第１レンズ群Ｇ１や第２レンズ群Ｇ２の屈折力を大きくする必要があり、望遠端状態における倍率色収差や変倍における像面湾曲の変動が大きくなる。条件式（３）を満足することで、良好な光学性能を保ちながら、高変倍化と小型化を達成することができる。

上記実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（３）の上限値を４．５とすることが好ましい。上記実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（３）の下限値を３．５とすることが好ましい。

本実施形態のズームレンズＺＬは、第３Ｂレンズ群Ｇ３Ｂが、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正レンズと、物体側に凹面の負メニスカスレンズとから構成され、次の条件式（４）を満足することが好ましい。

−３．０＜（ｒａ＋ｒｂ）／（ｒａ−ｒｂ）＜−２．０ …（４）
但し、
ｒａ：第３Ｂレンズ群Ｇ３Ａを構成する負メニスカスレンズの物体側面の曲率半径、
ｒｂ：第３Ｂレンズ群Ｇ３Ｂを構成する負メニスカスレンズの像側面の曲率半径。

条件式（４）は、第３Ｂレンズ群Ｇ３Ｂの負レンズの形状因子を規定したものである。条件式（４）の下限値を下回ると、前記負レンズの物体側面と像側面との曲率比が大きくなり、球面収差と像面湾曲が大きくなる。一方、条件式（４）の上限値を上回ると、前記負レンズの物体側面と像側面との曲率比が小さくなり、レンズの芯取りによる偏芯が残存し、偏芯コマ収差が発生する。また、球面収差や像面湾曲も大きくなる。条件式（４）を満足することで、良好な光学性能を達成することができる。

上記実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（４）の上限値を−２．１とすることが好ましい。上記実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（４）の下限値を−２．５とすることが好ましい。

本実施形態のズームレンズＺＬは、次の条件式（５）を満足することが好ましい。

０．６５＜ＴＬｔ／ｆｔ＜１．００ …（５）
但し、
ＴＬｔ：望遠端状態における全系の光学全長、
ｆｔ：望遠端状態における全系の焦点距離。

条件式（５）は、望遠端状態における光学全長を規定したものである。条件式（５）の下限値を下回ると、各レンズ群の屈折力を大きくする必要があり、望遠端状態における倍率色収差や球面収差が大きくなる。一方、条件式（５）の上限値を上回ると、焦点距離に
比して望遠端状態における光学全長が大きくなり、携帯性が損なわれる。条件式（５）を満足することで、良好な光学性能と小型化を達成することができる。

上記実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（５）の上限値を０．９０とすることが好ましい。上記実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（５）の下限値を０．７０とすることが好ましい。

本実施形態のズームレンズＺＬは、次の条件式（６）を満足することが好ましい。

２．０＜（ｆｔ／ｆｗ）×（β２ｗ／β２ｔ） ＜５．０ …（６）
但し、
ｆｔ：望遠端状態における全系の焦点距離、
ｆｗ：広角端状態における全系の焦点距離、
β２ｗ：広角端状態における第２レンズ群Ｇ２の横倍率、
β２ｔ：望遠端状態における第２レンズ群Ｇ２の横倍率。

条件式（６）は、変倍における第２レンズ群Ｇ２の変倍比を規定したものである。条件式（６）の下限値を下回ると、全系の変倍における第２レンズ群Ｇ２の変倍の寄与を大きくするために、第２レンズ群Ｇ２の屈折力が大きくなり、変倍による非点収差の変動が大きくなる。一方、条件式（６）の上限値を上回ると、全系の変倍における第２レンズ群Ｇ２の変倍の寄与が小さくなる分、第３レンズ群Ｇ３の移動量が増え、光学系が大型化し、変倍による球面収差の変動も大きくなる。条件式（６）を満足することで、良好な光学性能を保ちながら、高変倍化と小型化を達成することができる。

上記実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（６）の上限値を４．５とすることが好ましい。上記実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（６）の下限値を２．５とすることが好ましい。

本実施形態のズームレンズＺＬにおいては、第４レンズ群Ｇ４が、広角端状態から望遠端状態への変倍の際には、物体側へ凸状の軌跡で移動することが好ましい。この構成により、変倍の中間焦点距離での像面湾曲を補正することが可能であり、良好な光学性能を達成することができる。

本実施形態のズームレンズＺＬは、第１レンズ群Ｇ１が、１枚の負レンズと少なくとも２枚の正レンズとから構成され、前記負レンズと前記正レンズとが次の条件式（７），（８）を満足することが好ましい。

νｄｎ＞３０ …（７）
νｄｐ＞７５ …（８）
但し、
νｄｎ：第１レンズ群Ｇ１を構成する前記負レンズのｄ線を基準とするアッベ数、
νｄｐ：第１レンズ群Ｇ１を構成する前記正レンズのｄ線を基準とするアッベ数。

第１レンズ群Ｇ１に、１枚の負レンズと少なくとも２枚の正レンズを配置することにより、望遠端状態における全系の焦点距離が大きくなっても、倍率色収差や像面湾曲の増大を抑えることが可能となる。

条件式（７）は、第１レンズ群Ｇ１を構成する負レンズのアッベ数を規定したものである。条件式（８）は、第１レンズ群Ｇ１を構成する正レンズのアッベ数を規定したものである。これら条件式（７）及び条件式（８）はそれぞれ下限値を下回ると、望遠端状態に
おける倍率色収差が大きくなる。条件式（７）及び条件式（８）を同時に満足することにより、高変倍の望遠端状態であっても、良好な光学性能を達成することができる。

さらに、本実施形態のズームレンズＺＬにおいては、第１レンズ群Ｇ１が、１枚の負レンズと少なくとも２枚の正レンズとから構成され、前記負レンズが上記条件式（７）を満足するとともに、前記正レンズの少なくとも１枚が条件式（９）を満足することがより好ましい。

νｄｎ＞３０ …（７）
νｄｐ＞９０ …（９）
但し、
νｄｎ：第１レンズ群Ｇ１を構成する前記負レンズのｄ線を基準とするアッベ数、
νｄｐ：第１レンズ群Ｇ１を構成する前記正レンズのｄ線を基準とするアッベ数。

条件式（９）は、第１レンズ群Ｇ１を構成する正レンズのアッベ数を規定したものである。条件式（７）及び条件式（９）の下限値をそれぞれ下回ると、望遠端状態における倍率色収差が大きくなる。条件式（７）及び条件式（９）を同時に満足することにより、高変倍の望遠端状態であっても、良好な光学性能を達成することができる。

図３及び図４に、上述のズームレンズＺＬを備える光学機器として、デジタルスチルカメラＣＡＭ（光学機器）の構成を示す。このデジタルスチルカメラＣＡＭは、不図示の電源釦を押すと、撮影レンズ（ズームレンズＺＬ）の不図示のシャッタが開放されて、ズームレンズＺＬで被写体（物体）からの光が集光され、像面Ｉ（図１参照）に配置された撮像素子Ｃ（例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等）に結像される。撮像素子Ｃに結像された被写体像は、デジタルスチルカメラＣＡＭの背後に配置された液晶モニターＭに表示される。撮影者は、液晶モニターＭを見ながら被写体像の構図を決めた後、レリーズ釦Ｂ１を押し下げて被写体像を撮像素子Ｃで撮影し、不図示のメモリーに記録保存する。

このカメラＣＡＭには、被写体が暗い場合に補助光を発光する補助光発光部ＥＦ、撮影レンズＺＬを広角端状態から望遠端状態にズーミングする際のワイド（Ｗ）−テレ（Ｔ）ボタンＢ２、及び、デジタルスチルカメラＣＡＭの種々の条件設定等に使用するファンクションボタンＢ３等が配置されている。図４では、カメラＣＡＭとズームレンズＺＬとが一体に成形されたコンパクトタイプのカメラを例示したが、光学機器としては、ズームレンズＺＬを有するレンズ鏡筒とカメラボディ本体とが着脱可能な一眼レフカメラでも良い。

続いて、図５を参照しながら、上述のズームレンズＺＬの製造方法の概略を説明する。まず、鏡筒内に、第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４を組み込む（ステップＳＴ１０）。この組み込みステップにおいて、第１レンズ群Ｇ１は正の屈折力を持つように、第２レンズ群Ｇ２は負の屈折力を持つように、第３レンズ群Ｇ３は正の屈折力を持つように、第４レンズ群Ｇ４は正の屈折力を持つように、各レンズを配置する。次に、少なくとも、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３が、光軸上を移動して変倍を行うように、各レンズを配置する（ステップＳＴ２０）。続いて、第３レンズ群Ｇ３が、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を持つ第３Ａレンズ群Ｇ３Ａと、負の屈折力を持つ第３Ｂレンズ群Ｇ３Ｂとから構成され、以下の条件式（１），（２）を満足するように、各レンズを配置する（ステップＳＴ３０）。

０．２０＜Ｄ／ｆ３Ａ＜０．６０ …（１）
１．５０＜（−ｆ３Ｂ）／ｆ３＜４．００ …（２）
但し、
Ｄ：第３Ａレンズ群Ｇ３Ａと第３Ｂレンズ群Ｇ３Ｂとの間隔、
ｆ３Ａ：第３Ａレンズ群Ｇ３Ａの焦点距離、
ｆ３Ｂ：第３Ｂレンズ群Ｇ３Ｂの焦点距離、
ｆ３：第３レンズ群Ｇ３の焦点距離。

例えば、図１に示すズームレンズＺＬでは、第１レンズ群Ｇ１として、物体側から順に並んで、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１１と両凸面の正メニスカスレンズＬ１２との接合レンズと、正メニスカスレンズＬ１３と、正メニスカスレンズＬ１４とを配置した。第２レンズ群Ｇ２として、物体側から順に並んで、両凹面の負レンズＬ２１と、両凹面の負レンズＬ２２と、両凸面の正レンズＬ２３と両凹面の負レンズＬ２４との接合レンズとを配置した。第３レンズ群Ｇ３として、物体側から順に並んで、第３Ａレンズ群Ｇ３Ａと、第３Ｂレンズ群Ｇ３Ｂとを配置した。なお、第３Ａレンズ群Ｇ３Ａとして、物体側から順に並んで、両凸面の正レンズＬ３１と、両凸面の正レンズＬ３２と両凹面の負レンズＬ３３との接合レンズとを配置した。また、第３Ｂレンズ群Ｇ３Ｂとして、物体側から順に並んで、両凸面の正レンズＬ３４と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３５とを配置した。第４レンズ群Ｇ４として、物体側から順に並んで、両凸面の正レンズＬ４１と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとの接合レンズを配置した。そして、第１レンズ群Ｇ１が物体側へ移動し、第２レンズ群Ｇ２が像側へ移動し、第３レンズ群Ｇが物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４が物体側へ凸上の軌跡で移動し、条件式（１）の対応値が０．３８となり、条件式（２）の対応値が−２．２１となるように、各レンズを配置した。

以上のような本実施形態の製造方法によれば、変倍比が３０倍を超える高倍率ズームでありながら、小型化を達成したズームレンズＺＬを得ることができる。

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を示すが、これは第１実施例における各諸元の表である。

表中の［全体諸元］において、ｆは焦点距離を、ＦｎｏはＦナンバーを、ωは半画角（最大入射角、単位：度［°］）を、Ｙは像高を示す。

表中の［レンズデータ］において、面番号は光線の進行する方向に沿った物体側からの光学面の順序を、Ｒは各光学面の曲率半径を、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、ｎｄはレンズの材質のｄ線（波長587.6nm）に対する屈折率を、νｄはレンズの材質のｄ線に対するアッベ数を示す。物面は物体面を、（可変）は可変の面間隔を、曲率半径の「∞」は平面又は開口を、(絞りＳ)は開口絞りＳを、(絞りＦＳ)はフレアカット絞りＦＳを、像面は像面Ｉを示す。空気の屈折率「1.000000」は省略する。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。

表中の［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。Ｘ（ｙ）は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方向に沿った距離を、Ｒは基準球面の曲率半径（近軸曲率半径）を、κは円錐定数を、Ａｉは第ｉ次の非球面係数を示す。「Ｅ-n」は「×１０^-n」を示す。例えば、1.234E-05＝1.234×10^-5である。

Ｘ（ｙ）＝ｙ²／［Ｒ×｛１＋（１−κ×ｙ²／Ｒ²）^1/2｝］
＋Ａ4×ｙ⁴＋Ａ6×ｙ⁶＋Ａ8×ｙ⁸＋Ａ10×ｙ¹⁰ …（ａ）

表中の［ズーミングデータ］において、広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態の各状態における、Ｄｉ（但し、ｉは整数）は第ｉ面と第（ｉ＋１）面の可変間隔を、Ｂｆは最も像側に配置されている光学部材の像側の面から近軸像面までの距離を、Ｂｆ（空気換算）は最終光学面から近軸像面までの空気換算した際の距離を、ＴＬはレンズ全長を示す。

表中の［ズームレンズ群データ］において、Ｇは群番号、群初面は各群の最も物体側の面番号を、群焦点距離は各群の焦点距離を示す。

表中の［条件式］において、上記の条件式（１）〜（８）に対応する値を示す。

以下、全ての諸元値において、掲載されている焦点距離ｆ、曲率半径Ｒ、面間隔Ｄ、その他の長さ等は、特記のない場合一般に「mm」が使われるが、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、これに限られるものではない。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。

ここまでの表の説明は全ての実施例において共通であり、以下での説明を省略する。

（第１実施例）
第１実施例について、図１，図２及び表１を用いて説明する。図１は、第１実施例に係るズームレンズＺＬの構成及び広角端状態から望遠端状態までのズーム軌跡を示したものである。第１実施例に係るズームレンズＺＬは、図１に示すように、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を持つ第４レンズ群Ｇ４とを有する。

変倍時には、広角端状態から望遠端状態にかけて、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が増加し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が減少し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔が変化するように、第１レンズ群Ｇ１が物体側へ移動し、第２レンズ群が像側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３が物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４が物体側へ凸状の軌跡で移動する。

第１レンズ群Ｇ１は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１１と両凸面の正メニスカスレンズＬ１２との接合レンズと、正メニスカスレンズＬ１３と、正メニスカスレンズＬ１４とから構成されている。

第２レンズ群Ｇ２は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、両凹面の負レンズＬ２１と、両凹面の負レンズＬ２２と、両凸面の正レンズＬ２３と両凹面の負レンズＬ２４との接合レンズから構成されている。

第３レンズ群Ｇ３は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、第３Ａレンズ群Ｇ３Ａと、第３Ｂレンズ群Ｇ３Ｂとから構成されている。第３Ａレンズ群Ｇ３Ａは、光軸に沿って物体側から順に並んだ、両凸面の正レンズＬ３１と、両凸面の正レンズＬ３２と両凹面の負レンズＬ３３との接合レンズとから構成されている。第３Ｂレンズ群Ｇ３Ｂは、光軸に沿って物体側から順に並んだ、両凸面の正レンズＬ３４と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３５から構成されている。第３Ａレンズ群Ｇ３Ａを構成する正レンズＬ３２の物体側の面は、非球面である。

第４レンズ群Ｇ４は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、両凸面の正レンズＬ４１と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとの接合レンズから構成されている。

開口絞りＳは、第３レンズ群Ｇ３の物体側に配置され、変倍時には広角端状態から望遠端状態において第３レンズ群Ｇ３と共に移動する。

フレアカット絞りＦＳは、第３レンズ群Ｇ３の像側に配置され、変倍時には広角端状態から望遠端状態において第３レンズ群Ｇ３と共に移動する。

像面Ｉの物体側に、赤外域の波長をカットするフィルターＦＬを配置している。

以下の表１に、第１実施例における各諸元の値を示す。表１における面番号１〜３０が、図１に示す曲率半径Ｒ１〜Ｒ３０の各光学面に対応している。第１実施例では、第１８面が、非球面形状に形成されている。

（表１）
［全体諸元］
ズーム比 38.870
広角端 中間位置 望遠端
ｆ 4.60 29.05 178.8
Ｆno 3.47 4.93 6.18
ω 42.0 8.0 1.3
Ｙ 3.40 4.05 4.05

［レンズデータ］
面番号 Ｒ Ｄ ｎｄ νｄ
物面 ∞
1 269.6148 1.5000 1.910822 35.25
2 71.3886 4.8500 1.497820 82.51
3 -315.0821 0.1000
4 78.7278 3.3000 1.593190 67.90
5 330.8712 0.1000
6 45.9306 4.0000 1.497820 82.51
7 174.0316 D7(可変)
8 -1287.0807 1.1000 1.816000 46.62
9 9.9904 5.0000
10 -30.3033 0.7000 1.816000 46.62
11 50.8452 0.1000
12 20.8421 3.6500 1.846660 23.78
13 -42.2321 0.7000 1.772499 49.61
14 89.7665 D14(可変)
15 0.0000 1.0000 (絞りS)
16 9.6228 2.6000 1.593190 67.90
17 -72.1550 0.1500
＊18 18.0687 2.2000 1.497820 82.51
19 -20.7232 0.7000 1.910822 35.25
20 26.9963 7.0000
21 29.8028 3.0000 1.910822 35.25
22 -368.8275 1.4500
23 -7.0909 0.7000 1.754999 52.31
24 -18.1857 0.0000
25 0.0000 D25(可変) (絞りFS)
26 24.7109 2.5000 1.729157 54.68
27 -18.1595 1.0000 1.761820 26.56
28 -82.1568 D28(可変)
29 0.0000 0.8000 1.516330 64.14
30 0.0000 Bf
像面 ∞

［非球面データ］
第１８面
κ=-4.7263
A4＝3.95025E-05，A6＝-1.58798E-06，A8＝0.00000E+00，A10＝0.00000E+00

［ズーミングデータ］
広角端 中間位置 望遠端
ｆ 4.60 29.05 178.8
Ｄ７ 0.7913 30.9913 55.1913
Ｄ14 50.8911 12.9911 2.7911
Ｄ25 2.9065 8.9065 25.6509
Ｄ28 2.3552 14.2165 3.2491
Ｂｆ 1.0000 1.0000 1.0000
Ｂｆ(空気換算) 3.8828 15.7441 4.7768
ＴＬ 106.1442 116.3055 136.0825

［ズームレンズ群データ］
群番号 群初面 群焦点距離
Ｇ１ １ 76.8247
Ｇ２ ８ -10.4773
Ｇ３ 16 18.2284
（Ｇ３Ａ 16 18.4628）
（Ｇ３Ｂ 21 -40.3558）
Ｇ４ 26 27.3848

［条件式］
（１） Ｄ／ｆ３Ａ＝０．３８
（２） （−ｆ３Ｂ）／ｆ３＝２．２１
（３） ｆ３／ｆｗ＝３．９６
（４） （ｒａ＋ｒｂ）／（ｒａ−ｒｂ）＝−２．２８
（５） ＴＬｔ／ｆｔ＜１．０＝０．７６
（６） （ｆｔ／ｆｗ）×（β２ｗ／β２ｔ）＝３．９０
（７） νｄｎ＝３５．２５
（８） νｄｐ＝８２．５１

表１から、本実施例に係るズームレンズＺＬは、上記条件式（１）〜（８）を満たすことが分かる。

図２は、第１実施例に係るズームレンズＺＬの諸収差図（具体的には、球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、コマ収差図及び倍率色収差図）であり、図２（ａ）は広角端状態（ｆ＝4.60）における撮影距離無限遠での諸収差図であり、図２（ｂ）は中間焦点距離状態（ｆ＝29.05）における撮影距離無限遠での諸収差図であり、図２（ｃ）は望遠端状態（ｆ＝178.8）における撮影距離無限遠での諸収差図である。

各収差図において、ＦＮＯはＦナンバーを、Ｙは像高を示す。ｄ，ｇは、それぞれｄ線（波長587.6nm），ｇ線（波長435.8nm）における収差を表す。また、記載のないものは、ｄ線における収差を示す。非点収差図において、実線はサジタル像面を、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である。

各収差図から明らかなように、第１実施例は、諸収差が良好に補正され、優れた光学性能を有することが分かる。

ここまで、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。

以上のように、本実施形態によれば、電子撮像素子を用いたデジタルカメラやビデオカメラに適した、変倍比が３０倍を超える高倍率ズームでありながら、高性能で、小型化を達成した、ズームレンズを提供することができた。

ＺＬ ズームレンズ
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
Ｓ 開口絞り
ＦＳ フレアカット絞り
ＦＬ フィルター
Ｉ 像面
ＣＡＭ デジタルスチルカメラ（光学機器）

Claims (8)

1. 光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を持つ第１レンズ群と、負の屈折力を持つ第２レンズ群と、正の屈折力を持つ第３レンズ群と、正の屈折力を持つ第４レンズ群とからなり、
   少なくとも前記第１レンズ群、前記第２レンズ群及び前記第３レンズ群が光軸上を移動することにより変倍を行い、
   前記第３レンズ群は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を持つ第３Ａレンズ群と、負の屈折力を持つ第３Ｂレンズ群とから構成され、以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
   ０．３８≦Ｄ／ｆ３Ａ＜０．６０
   １．５０＜（−ｆ３Ｂ）／ｆ３＜４．００
   但し、
   Ｄ：前記第３Ａレンズ群と前記第３Ｂレンズ群との間隔、
   ｆ３Ａ：前記第３Ａレンズ群の焦点距離、
   ｆ３Ｂ：前記第３Ｂレンズ群の焦点距離、
   ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離。
2. 光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を持つ第１レンズ群と、負の屈折力を持つ第２レンズ群と、正の屈折力を持つ第３レンズ群と、正の屈折力を持つ第４レンズ群とからなり、
   少なくとも前記第１レンズ群、前記第２レンズ群及び前記第３レンズ群が光軸上を移動することにより変倍を行い、
   前記第３レンズ群は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を持つ第３Ａレンズ群と、負の屈折力を持つ第３Ｂレンズ群とから構成され、
   前記第３Ｂレンズ群は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正レンズと、物体側に凹面の負メニスカスレンズとから構成され、以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
   ０．２０＜Ｄ／ｆ３Ａ＜０．６０
   １．５０＜（−ｆ３Ｂ）／ｆ３＜４．００
   −３．０＜（ｒａ＋ｒｂ）／（ｒａ−ｒｂ）＜−２．０
   但し、
   Ｄ：前記第３Ａレンズ群と前記第３Ｂレンズ群との間隔、
   ｆ３Ａ：前記第３Ａレンズ群の焦点距離、
   ｆ３Ｂ：前記第３Ｂレンズ群の焦点距離、
   ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離、
   ｒａ：前記第３Ｂレンズ群を構成する前記負メニスカスレンズの物体側面の曲率半径、
   ｒｂ：前記第３Ｂレンズ群を構成する前記負メニスカスレンズの像側面の曲率半径。
3. 以下の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。
   ３．０＜ｆ３／ｆｗ＜５．０
   但し、
   ｆｗ：広角端状態における全系の焦点距離。
4. 以下の条件式を満足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。
   ０．６５＜ＴＬｔ／ｆｔ＜１．００
   但し、
   ＴＬｔ：望遠端状態における全系の光学全長、
   ｆｔ：望遠端状態における全系の焦点距離。
5. 以下の条件式を満足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。
   ２．０＜（ｆｔ／ｆｗ）×（β２ｗ／β２ｔ） ＜５．０
   但し、
   ｆｔ：望遠端状態における全系の焦点距離、
   ｆｗ：広角端状態における全系の焦点距離、
   β２ｗ：広角端状態における前記第２レンズ群の横倍率、
   β２ｔ：望遠端状態における前記第２レンズ群の横倍率。
6. 前記第４レンズ群は、広角端状態から望遠端状態への変倍の際には、物体側へ凸状の軌跡で移動す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１レンズ群は、１枚の負レンズと、少なくとも２枚の正レンズとから構成され、前記負レンズと前記正レンズとが以下の条件式を満足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。
   νｄｎ＞３０
   νｄｐ＞７５
   但し、
   νｄｎ：前記第１レンズ群を構成する前記負レンズのｄ線を基準とするアッベ数、
   νｄｐ：前記第１レンズ群を構成する前記正レンズのｄ線を基準とするアッベ数。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載のズームレンズを搭載することを特徴とする光学機器。

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