JP6938841B2

JP6938841B2 - ズームレンズ及び光学機器

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Publication number: JP6938841B2
Application number: JP2015240671A
Authority: JP
Inventors: 啓吾古井田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2015-12-09
Filing date: 2015-12-09
Publication date: 2021-09-22
Anticipated expiration: 2035-12-09
Also published as: JP2017107067A

Description

本発明は、ズームレンズ及び光学機器に関する。

デジタルカメラ、フィルムカメラ、ビデオカメラ等の撮影光学系に用いられるズームレンズとして、大口径のズームレンズが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような従来の大口径ズームレンズは、カメラ未使用時にレンズ鏡筒をカメラ内に格納しても各群厚が厚く鏡筒がコンパクトにならず、カメラ未使用時にカメラ内に沈胴するのが難しく、コンパクト化が求められている。

特開２０１４−４１２２２号公報

本発明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、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負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、変倍時に、全ての隣り合う前記レンズ群の間隔が変化し、前記第２レンズ群は、物体側から順に並んだ正レンズおよび負レンズを備えるとともに５枚のレンズを有して構成され、下記の条件式を満足する。
１．２０＜Ｔ２／ｆｗ＜１．６５
１．２０＜Ｔ２／Ｔ１＜２．５０
但し、Ｔ１：前記第１レンズ群の光軸上での厚さ
Ｔ２：前記第２レンズ群の光軸上での厚さ
ｆｗ：広角端状態におけるズームレンズ全体の焦点距離

本発明に係る光学機器は、上記ズームレンズを搭載して構成される。

本実施形態の第１実施例に係るズームレンズのレンズ構成を示す断面図である。第１実施例に係るズームレンズの広角端状態、中間位置離状態および望遠端状態における諸収差図である。本実施形態の第２実施例に係るズームレンズのレンズ構成を示す断面図である。第２実施例に係るズームレンズの広角端状態、中間位置離状態および望遠端状態における諸収差図である。本実施形態の第３実施例に係るズームレンズのレンズ構成を示す断面図である。第３実施例に係るズームレンズの広角端状態、中間位置離状態および望遠端状態における諸収差図である。本実施形態の第４実施例に係るズームレンズのレンズ構成を示す断面図である。第４実施例に係るズームレンズの広角端状態、中間位置離状態および望遠端状態における諸収差図である。本実施形態に係るズームレンズを備えたカメラの構成を示す概略図である。本実施形態に係るズームレンズの製造方法の概略を示すフローチャートである。

以下、本実施形態のズームレンズについて図を参照して説明する。本実施形態に係るズームレンズＺＬの一例としてのズームレンズＺＬ（１）は、図１に示すように、物体側から順に並んだ、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負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、変倍時に、全ての隣り合う前記レンズ群の間隔が変化する。さらに、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に並んだ正レンズＬ２１および負レンズＬ２２を備えるとともに５枚のレンズから構成される。

上記構成の下、本実施形態に係るズームレンズＺＬは、以下の条件式（１）を満足する。
１．１５＜Ｔ２／ｆｗ＜１．６５・・・（１）
但し、Ｔ２：前記第２レンズ群Ｇ２の光軸上での厚さ
ｆｗ：広角端状態におけるズームレンズ全体の焦点距離

条件式（１）は、第２レンズ群Ｇ２の厚さを広角端状態でのズームレンズ全体の焦点距離との比で規定するもので、この条件式（１）を満足することにより、球面収差、コマ収差を良好に補正できる。

条件式（１）の上限を上回ると第２レンズ群Ｇ２の厚さが厚くなり、ズームレンズをコンパクト化するにはその他のレンズ群の厚さを薄くする必要がでてくる。これにより、非点収差、像面湾曲、倍率色収差の補正が困難となる。一方、条件式（１）の下限を下回ると、球面収差、コマ収差の補正が困難となる。

本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１．６０にすることが好ましい。本実施形態の効果をより確実なものとするために、条件式（１）の上限値を１．５５にすることが好ましい。本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１．２０にすることが好ましい。本実施形態の効果をより確実なものとするために、条件式（１）の下限値は１．２５に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とするために、条件式（１）の下限値を１．３０にすることが好ましい。

本実施形態のズームレンズは、広角端状態から望遠端状態への変倍時に、前記第４レンズ群が像面側へ移動する構成とすることが好ましい。このように構成することにより、ズーミング（変倍動作）により生じる像面変動を補正することができる。

本実施形態のズームレンズは、下記条件式（２）を満足することが望ましい。
１．００＜Ｔ２／Ｔ１＜２．５０・・・（２）
但し、Ｔ１：前記第１レンズ群Ｇ１の光軸上での厚さ

条件式（２）は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の厚さの比を規定するもので、この条件式（２）を満足することにより、球面収差、コマ収差、像面湾曲、非点収差を良好に補正できる。

条件式（２）の上限を上回ると、第１レンズ群Ｇ１に対して第２レンズ群Ｇ２の厚さが大きくなり、大口径化という点では有利であるが、像面湾曲、非点収差の補正が困難となる。条件式（２）の下限を下回ると、第１レンズ群Ｇ１に対して第２レンズ群Ｇ２の厚さが小さくなり、広角化という点では有利であるが、球面収差、コマ収差の補正が困難となる。

本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２．３５にすることが好ましい。本実施形態の効果をより確実なものとするために、条件式（２）の上限値を２．２０にすることが好ましい。本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１．２０にすることが好ましい。本実施形態の効果をより確実なものとするために、条件式（２）の下限値を１．４０に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とするために、条件式（２）の下限値を１．５０にすることが好ましい。

本実施形態のズームレンズは、下記条件式（３）を満足することが望ましい。
２．４０＜（−ｆ３）／ｆｗ＜５．５０・・・（３）
但し、ｆ３：前記第３レンズ群Ｇ３の焦点距離

条件式（３）は、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離を広角端状態でのズームレンズ全体の焦点距離との比で規定するもので、この条件式（３）を満足することより、球面収差、像面湾曲を小さくしつつ、最周辺光線の像面への入射角を小さくすることができる。条件式（３）の上限を上回ると、第３レンズ群Ｇ３の屈折力（パワー）が弱くなりすぎ、球面収差、像面位置変動の補正が難しくなる。なお、上限値を上回ったままでこれらの補正を良好に行えるようにするには光学系の大型化を招くという問題が生じる。条件式（３）の下限を下回ると、第３レンズ群Ｇ３の屈折力（パワー）が強くなりすぎ、小型化には有利ではあるが、周辺光線の像面への入射角が大きくなりすぎるため望ましくない。

本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５．３０にすることが好ましい。本実施形態の効果をより確実なものとするために、条件式（３）の上限値を５．１０にすることが好ましい。本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２．５０にすることが好ましい。本実施形態の効果をより確実なものとするために、条件式（３）の下限値を２．６０にすることが好ましい。

上記構成の下、本実施形態に係るズームレンズＺＬは、以下の条件式（４）を満足する。
１．６０＜（−ｆ１）／ｆｗ＜２．５０・・・（４）
但し、ｆ１：第１レンズ群Ｇ１の焦点距離

条件式（４）は、第１レンズ群Ｇ１の厚さを広角端状態でのズームレンズ全体の焦点距離との比で規定するもので、この条件式（４）を満足することにより、画角の増加に応じて増大する非点収差、像面湾曲、倍率色収差、コマ収差を良好に補正することができる。

条件式（４）の下限を下回ると、全長の短縮には有利となるが、非点収差、像面湾曲、倍率色収差の補正が困難となる。条件式（４）の上限を上回ると、非点収差、像面湾曲等の補正には有利となるが、球面収差、コマ収差の補正のために光学系の大型化を招くという問題がある。

本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１．６５にすることが好ましい。本実施形態の効果をより確実なものとするために、条件式（４）の下限値を１．６８にすることが好ましい。本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２．３０にすることが好ましい。本実施形態の効果をより確実なものとするために、条件式（４）の上限値を２．１０にすることが好ましい。

上記構成の下、本実施形態に係るズームレンズＺＬは、以下の条件式（５）を満足する。
１．２０＜（−ｆ３）／（−ｆ１）＜３．００・・・（５）
但し、ｆ１：前記第１レンズ群Ｇ１の焦点距離
ｆ３：前記第３レンズ群Ｇ３の焦点距離

条件式（５）は、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離を第１レンズ群Ｇ１の焦点距離との比で規定するもので、この条件式（５）を満足することより、球面収差、像面湾曲を小さくしつつ、最周辺光線の像面への入射角を小さくすることができる。条件式（５）の上限を上回ると、第３レンズ群Ｇ３の屈折力（パワー）が弱くなりすぎ、球面収差、像面位置変動の補正が難しくなる。なお、上限値を上回ったままでこれらの補正を良好に行えるようにするには光学系の大型化を招くという問題が生じる。条件式（５）の下限を下回ると、第３レンズ群Ｇ３の屈折力（パワー）が強くなりすぎ、小型化には有利ではあるが、周辺光線の像面への入射角が大きくなりすぎるため望ましくない。また、球面収差、コマ収差の補正のために光学系の大型化を招くという問題がある。

本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２．８０にすることが好ましい。本実施形態の効果をより確実なものとするために、条件式（５）の上限値を２．６０にすることが好ましい。本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１．３０にすることが好ましい。本実施形態の効果をより確実なものとするために、条件式（５）の下限値を１．４０にすることが好ましい。

本実施形態のズームレンズは、以下の条件式（６）を満足することが望ましい。
３５．０＜ωｗ＜６５．０・・・（６）
但し、ωｗ：広角端状態におけるズームレンズ全体の半画角（単位：度）

条件式(６)は広角端における半画角の最適な値を規定する条件式である。
この条件式を満足することにより、広い半画角を有しつつ、コマ収差、像面湾曲、歪曲収差等の諸収差を良好に補正することができる。

本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３６．０とすることが好ましい。本実施形態の効果をより確実なものとするために、条件式(６)の下限値を３７．０とすることが好ましい。本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６０．０とすることが好ましい。本実施形態の効果をより確実なものとするために、条件式(６)の上限値を５５．０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とするために、条件式(６)の上限値を５０．０とすることが好ましい。

本実施形態のズームレンズにおいて、前記第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に並んだ、前記正レンズ、前記負レンズ、負レンズと正レンズの接合レンズ、および正レンズから、すなわち５枚のレンズから構成されるのが好ましい。これにより、第２レンズ群Ｇ２の厚さを薄くしつつ、大口径化による球面収差、コマ収差を良好に補正することが可能となる。

本実施形態のズームレンズにおいて、前記第１レンズ群Ｇ１は、物体側が順に並んだ負レンズ、負レンズおよび正レンズから構成されるのが好ましい。これにより、非点収差、像面湾曲を補正しつつ、第１レンズ群Ｇ１で発生する球面収差を抑制し、ズーミング（変倍動作）により発生する球面収差変動を抑えることが可能となる。

本実施形態に係るズームレンズＺＬにおいて、前記第３レンズ群Ｇ３の少なくとも一部が合焦の際に光軸方向に移動する合焦レンズ群を構成するのが好ましい。これにより、合焦時における球面収差、コマ収差等の諸収差の変動を小さくすることができる。

本実施形態に係るズームレンズＺＬにおいて、第２レンズ群Ｇ２における少なくとも一部が光軸と垂直な方向の変位成分を有する防振レンズ群を構成するのが好ましい。これにより、手ブレ補正時のコマ収差等の諸収差変動を少なくすることができる。

本実施形態の光学機器は、上述した構成のズームレンズ（変倍光学系）を備えて構成される。その具体例として、上記ズームレンズＺＬを備えたカメラ（光学機器）を図９に基づいて説明する。このカメラ１は、図９に示すように撮影レンズ２として上記実施形態に係るズームレンズを備えたデジタルカメラである。カメラ１において、不図示の物体（被写体）からの光は、撮影レンズ２で集光されて、撮像素子３へ到達する。これにより被写体からの光は、当該撮像素子３によって撮像されて、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、撮影者はカメラ１による被写体の撮影を行うことができる。なお、このカメラは、ミラーレスカメラでも、クイックリターンミラーを有した一眼レフタイプのカメラであっても良い。

以上の構成により、上記ズームレンズＺＬを撮影レンズ２として搭載したカメラ１は、大口径のズームレンズ構成で、各種収差補正を良好に行いつつ鏡筒をコンパクトな構成として、カメラ未使用時に沈胴可能な構成とすることができる。

続いて、図１０を参照しながら、上述のズームレンズＺＬの製造方法について概説する。まず、鏡筒内に、光軸に沿って物体側から順に並べて、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負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とを配置する（ステップＳＴ１）。そして、変倍時に、全ての隣り合う前記レンズ群の間隔が変化するように構成する（ステップＳＴ２）。このとき、前記第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に並んだ正レンズおよび負レンズを備えるとともに５枚のレンズから構成する（ステップＳＴ３）。さらに、少なくとも上記条件式（１）を満足するように、レンズ鏡筒内に各レンズを配置する（ステップＳＴ４）。

以下、本実施形態の実施例に係るズームレンズＺＬを図面に基づいて説明する。図１、図３、図５、図７は、第１〜第４実施例に係るズームレンズＺＬ｛ＺＬ（１）〜ＺＬ（４）｝の構成及び屈折力配分を示す断面図である。ズームレンズＺＬ（１）〜ＺＬ（４）の断面図の下部には、広角端状態（ｗ）から中間位置（ｍ）を経て望遠端状態（ｔ）にズーミング（変倍動作）する際の各レンズ群の光軸に沿った移動方向を矢印で示す。このズームレンズＺＬにおいて、第４レンズ群Ｇ４は、広角端状態（ｗ）から中間位置（ｍ）を経て望遠端状態（ｔ）にズーミング（変倍動作）する際に、像面側に移動する構成である。

なお、第３レンズ群Ｇ３が合焦レンズとして用いられ、図において、この合焦レンズが無限遠から近距離物体に合焦する際の移動方向を「∞」という記号とともに矢印で示している。また、第２レンズ群Ｇ２の少なくとも一部が光軸と垂直な変位成分を有する防振レンズとして用いられる。

これら図１、図３、図５、図７において、各レンズ群を符号Ｇと数字の組み合わせにより、各レンズを符号Ｌと数字の組み合わせにより、それぞれ表している。この場合において、符号、数字の種類および数が大きくなって煩雑化するのを防止するため、実施例毎にそれぞれ独立して符号と数字の組み合わせを用いてレンズ群等を表している。このため、異なる実施例間で同一の符号と数字の組み合わせが用いられていても、同一の構成であることを意味するものでは無い。

以下に表１〜表４を示すが、これらは第１実施例〜第４実施例における各諸元データを示す表である。

［レンズ諸元］の表において、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示し、Ｒは各光学面の曲率半径（曲率中心が像側に位置する面を正の値としている）、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、ｎｄは光学部材の材質のｄ線に対する屈折率、νｄは光学部材の材質のｄ線を基準とするアッベ数を、それぞれ示す。曲率半径の「∞」は平面又は開口を、（ＦＣ）はフレアカットＦＣを、（絞りＳ）は開口絞りＳを、像面は像面Ｉを、それぞれ示す。空気の屈折率ｎｄ＝１．０００００の記載は省略している。レンズ面が非球面である場合には面番号に＊印を付して曲率半径Ｒの欄には近軸曲率半径を示している。

［全体諸元］の表において、ｆはレンズ全系の焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角（単位は、°（度））、Ｙは像高を示す。ＢＦは光軸上でのレンズ最終面から像面Ｉまでの距離（バックフォーカス）を示し、ＢＦ（空気換算）はＢＦの空気換算長を示す。ＴＬは無限遠合焦時の光軸上でのレンズ最前面からレンズ最終面までの距離にＢＦを加えた距離を示し、ＴＬ（空気換算）はＴＬの空気換算長を示す。なお、これらの値は、広角端（ｗ）、中間位置（ｍ）、望遠端（ｔ）の各変倍状態におけるそれぞれについて示している。

［非球面データ］の表には、［レンズ諸元］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（ザグ量）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。なお、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。

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

［可変間隔データ］の表は、［レンズ諸元］を示す表において面間隔が「可変」となっている面番号（例えば、後述する実施例１では面番号６，１７，１９，２２）での面間隔（例えば、後述する実施例１では面間隔Ｄ６，Ｄ１７，Ｄ１９，Ｄ２２）を、広角端（ｗ）、中間位置（ｍ）、望遠端（ｔ）の各変倍状態について示す。

［レンズ群データ］の表において、第１〜第４レンズ群Ｇ１〜Ｇ４のそれぞれの始面（最も物体側の面）と焦点距離を示す。

［条件式対応値］の表には、上記の条件式（１）〜（６）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。

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、以下での重複する説明は省略する。

（第１実施例）
第１実施例について、図１および図２、並びに表１を用いて説明する。図１は、本実施形態の第１実施例に係るズームレンズのレンズ構成を示す図である。第１実施例に係るズームレンズＺＬ（１）は、物体側から順に並んだ、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４ととから構成されている。各レンズ群記号に付けている符号（＋）もしくは（−）は各レンズ群の屈折力を示し、このことは以下の全ての実施例でも同様である。第２レンズ群Ｇ２の最も物体側にフレアカットＦＣが設けられるとともに内部に開口絞りＳが設けられ、第４レンズ群Ｇ４の像面側に、像面Ｉが設けられている。第４レンズ群Ｇ４より像側で像面Ｉに近接して、フィルターＦＬおよびカバーガラスＣＧ（像面Ｉの保護ガラス）が設けられている。フィルターＦＬは、ローパスフィルタや赤外線カットフィルタ等から構成される。

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Ｌ１１と、両凹の負レンズＬ１２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３とから構成され、全体として負の屈折力を有する。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に並んだ、両凸の正レンズＬ２１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２２と、両凹の負レンズＬ２３と、両凸の正レンズＬ２４と、両凸の正レンズＬ２５とから構成され、全体として正の屈折力を有する。なお、負レンズＬ２３と正レンズＬ２４は接合されて接合レンズを構成している。正レンズＬ２１の両面が非球面形状である。

第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３１から構成される。

第４レンズ群Ｇ４は、両凸の正レンズＬ４１と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４２とから構成され、両レンズＬ４１，Ｌ４２は接合されて接合レンズを構成し、全体として正の屈折力を有する。する。なお、正レンズＬ４１の物体側の面が非球面形状である。

このズームレンズＺＬ（１）において、第３レンズ群Ｇ３を構成する負メニスカスレンズＬ３１を像面方向へ移動させることにより、無限遠（遠距離物体）から近距離物体への合焦が行われる。

さらに、第２レンズ群Ｇ２の少なくとも一部（第２レンズ群Ｇ２全体であっても、これを構成するレンズＬ２１〜Ｌ２５のどれかもしくはこれらの組み合わせであっても良い）が光軸と垂直な方向の変位成分を有する防振レンズ群を構成し、像面Ｉ上の像ブレ補正（防振、手ブレ補正）を行うようになっている。

以下の表１に、第１実施例に係る光学系の諸元の値を掲げる。

（表１）第１実施例
[レンズ諸元]
面番号 R D nd νd
1 2.9444 0.0649 1.72916 54.61
2 1.0385 0.3846
3 -6.7173 0.0541 1.48749 70.32
4 1.9323 0.0432
5 1.3883 0.147 1.80518 25.45
6 2.4362 （可変）
7(FC) ∞ 0.027
*8 1.1541 0.3243 1.6935 53.2
*9 -6.3139 0.2053
10(絞りS) ∞ 0.01081
11 6.7266 0.0324 1.62588 35.72
12 0.852 0.1761
13 -1.2272 0.1709 1.68893 31.16
14 1.3038 0.2457 1.804 46.6
15 -1.3264 0.0108
16 1.2386 0.2216 1.603 65.44
17 -21.4089 （可変）
18 1.1607 0.0432 1.48749 70.32
19 0.7771 （可変）
*20 2.7103 0.2811 1.696799 55.46
21 -5.3319 0.0432 1.84666 23.8
22 -23.3847 （可変）
23 ∞ 0.0378 1.516798 64.2
24 ∞ 0.0811
25 ∞ 0.0378 1.516798 64.2
26 ∞

［全体諸元］
ズーム比 1.76
広角端中間位置望遠端
ｆ 1 1.35 1.76
Fno 2.07 2.54 2.90
ω 38.1 30.1 25.2
Y 0.676 0.719 0.784
BF 0.6372 0.5875 0.4835
BF(空気換算) 0.6115 0.5617 0.4577
TL 5.3513 5.0355 5.0005
TL（空気換算） 5.3256 5.0098 4.9747

［非球面データ］
面番号 κ Ａ４Ａ６Ａ８Ａ１０
8 1 -4.10623E-02 5.80793E-02 0.00000E+00 0.00000E+00
9 1 1.25831E-01 5.01887E-02 0.00000E+00 0.00000E+00
20 1 -2.73376E-03 1.71606E-02 9.08276E-03 0.00000E+00

［可変間隔データ］
広角端中間位置望遠端
D6 1.1727 0.5154 0.1081
D17 0.0487 0.1291 0.2054
D19 1.0065 1.3173 1.7173
D22 0.4805 0.4308 0.3268

［レンズ群データ］
群番号群初面焦点距離
Ｇ１ 1 -1.887
Ｇ２ 7 1.425
Ｇ３ 18 -5.008
Ｇ４ 20 3.779

［条件式対応値］
条件式（１）Ｔ２／ｆｗ１．３９８
条件式（２）Ｔ２／Ｔ１２．０１５
条件式（３）（−ｆ３）／ｆｗ５．００８
条件式（４）（−ｆ１）／ｆｗ１．８８７
条件式（５）（−ｆ３）／（−ｆ１）２．６５５
条件式（６）ωｗ３８．１

上記［条件式対応値］の表に示すように、図１に示す第１実施例に係るズームレンズＺＬ（１）は、上記条件式（１）〜（６）の全てを満たしている。

図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、第１実施例に係るズームレンズＺＬ（１）の広角端状態、中間位置状態、望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図である。

各諸収差図より、第１実施例に係るズームレンズＺＬ（１）は、広角端状態から望遠端状態にわたって諸収差を良好に補正し優れた結像性能を有していることがわかる。なお、歪曲収差は撮像後の画像処理により補正可能であり、光学的な補正は必要としない。

図２において、ＦＮＯはＦナンバー、ωは各像高に対する半画角（単位は「°」）をそれぞれ示す。ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）、ｇはｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）、ＣはＣ線（λ＝６５６．３ｎｍ）、ＦはＦ線（λ＝４８６．１ｎｍ）における収差をそれぞれ示す。球面収差図、非点収差図およびコマ収差図において実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面の収差を示す。この説明については、以下の各実施例の収差図全て同様であり、以下における重複する説明は省略する。

（第２実施例）
第２実施例について、図３および図４、並びに表２を用いて説明する。図３は、本実施形態の第２実施例に係るズームレンズのレンズ構成を示す図である。第２実施例に係るズームレンズＺＬ（２）は、物体側から順に並んだ、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４ととから構成されている。第２レンズ群Ｇ２の最も物体側にフレアカットＦＣが設けられるとともに内部に開口絞りＳが設けられ、第４レンズ群Ｇ４の像面側に、像面Ｉが設けられている。第４レンズ群Ｇ４より像側で像面Ｉに近接して、フィルターＦＬおよびカバーガラスＣＧ（像面Ｉの保護ガラス）が設けられている。フィルターＦＬは、ローパスフィルタや赤外線カットフィルタ等から構成される。

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正メニスカスレンズＬ２１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２２と、両凹の負レンズＬ２３と、両凸の正レンズＬ２４と、両凸の正レンズＬ２５とから構成され、全体として正の屈折力を有する。なお、負レンズＬ２３と正レンズＬ２４は接合されて接合レンズを構成する。正レンズＬ２１の像側の面が非球面形状である。

第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３２とから構成され、全体として負の屈折力を有する。両レンズＬ３１、Ｌ３２は接合されて接合レンズを構成する。

第４レンズ群Ｇ４は、両凸の正レンズＬ４１と、両凹の負レンズＬ４２とから構成され、全体として正の屈折力を有する。両レンズＬ４１，Ｌ４２は接合されて接合レンズを構成する。なお、正レンズＬ４１の物体側の面が非球面形状である。

このズームレンズＺＬ（２）において、第３レンズ群Ｇ３を像面方向へ移動させることにより、無限遠（遠距離物体）から近距離物体への合焦が行われる。

以下の表２に、第２実施例に係る光学系の諸元の値を掲げる。

（表２）第２実施例
[レンズ諸元]
面番号 R D nd νd
1 6.7818 0.0649 1.58913 61.22
2 1.0836 0.3889
3 -3.4914 0.0541 1.48749 70.32
4 2.5348 0.0108
5 1.5417 0.1373 1.80518 25.45
6 2.6905 （可変）
7（FC） ∞ 0.027
8 1.2976 0.2973 1.618806 63.85
*9 166.3952 0.474
10（絞りS) ∞ 0.0108
11 2.2807 0.0324 1.60342 38.03
12 1.1349 0.1136
13 -8.4358 0.0324 1.69895 30.13
14 0.9554 0.2056 1.603 65.44
15 -3.6769 0.0108
16 1.5346 0.1788 1.816 46.59
17 -3.9897 （可変）
18 1.6299 0.0909 1.834 37.18
19 2.5648 0.0324 1.51742 52.2
20 0.7443 （可変）
*21 2.7082 0.227 1.72903 54.04
22 -9.3215 0.0432 1.801 34.92
23 14.2371 （可変）
24 ∞ 0.0378 1.516798 64.2
25 ∞ 0.0811
26 ∞ 0.0378 1.516798 64.2
27 ∞

［全体諸元］
ズーム比 1.76
広角端中間位置望遠端
ｆ 1 1.35 1.76
Fno 2.06 2.31 2.64
ω 38.1 30.1 24.8
Y 0.676 0.73 0.784
BF 0.6115 0.5986 0.4728
BF(空気換算) 0.5858 0.5729 0.4470
TL 5.2270 4.7743 4.6588
TL（空気換算） 5.2013 4.7486 4.6330

［非球面データ］
面番号 κ Ａ４Ａ６Ａ８Ａ１０
9 1 1.24539E-01 -3.17736E-03 -1.68554E-02 0.00000E+00
21 1 -9.05856E-03 1.03536E-01 -5.84366E-02 7.21522E-02

［可変間隔データ］
広角端中間位置望遠端
D6 1.2713 0.5603 0.1409
D17 0.2208 0.4354 0.6399
D20 0.6912 0.7478 0.9730
D23 0.4548 0.4419 0.3161

［レンズ群データ］
群番号群初面焦点距離
Ｇ１ 1 -1.7095
Ｇ２ 7 1.3990
Ｇ３ 18 -3.5670
Ｇ４ 21 4.8117

［条件式対応値］
条件式（１）Ｔ２／ｆｗ１．３５６
条件式（２）Ｔ２／Ｔ１２．０６７
条件式（３）（−ｆ３）／ｆｗ３．５６７
条件式（４）（−ｆ１）／ｆｗ１．７０９
条件式（５）（−ｆ３）／（−ｆ１）２．０８７
条件式（６）ωｗ３８．１

上記［条件式対応値］の表に示すように、図３に示す第２実施例に係るズームレンズＺＬ（２）は、上記条件式（１）〜（６）の全てを満たしている。

図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、第２実施例に係るズームレンズＺＬ（２）の広角端状態、中間位置状態、望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図である。

各諸収差図より、第２実施例に係るズームレンズＺＬ（２）は、広角端状態から望遠端状態にわたって諸収差を良好に補正し優れた結像性能を有していることがわかる。

（第３実施例）
第３実施例について、図５および図６、並びに表３を用いて説明する。図５は、本実施形態の第３実施例に係るズームレンズのレンズ構成を示す図である。第３実施例に係るズームレンズＺＬ（３）は、物体側から順に並んだ、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４ととから構成されている。第２レンズ群Ｇ２の最も物体側にフレアカットＦＣが設けられるとともに内部に開口絞りＳが設けられ、第４レンズ群Ｇ４の像面側に、像面Ｉが設けられている。第４レンズ群Ｇ４より像側で像面Ｉに近接して、フィルターＦＬおよびカバーガラスＣＧ（像面Ｉの保護ガラス）が設けられている。フィルターＦＬは、ローパスフィルタや赤外線カットフィルタ等から構成される。

このズームレンズＺＬ（３）において、第３レンズ群Ｇ３を像面方向へ移動させることにより、無限遠（遠距離物体）から近距離物体への合焦が行われる。

以下の表３に、第３実施例に係る光学系の諸元の値を掲げる。

（表３）第３実施例
[レンズ諸元]
面番号 R D nd νd
1 3.1617 0.0728 1.72916 54.61
2 1.099 0.481
3 -3.8044 0.0607 1.6968 55.52
4 3.2708 0.0121
5 1.8237 0.1804 1.80518 25.45
6 4.6117 （可変）
7（FC） ∞ 0.0303
8 1.5619 0.3034 1.72903 54.04
*9 209.5984 0.4278
10（絞りS) ∞ 0.0121
11 2.7616 0.0364 1.69895 30.13
12 1.3473 0.0982
13 11.4013 0.0364 1.72825 28.38
14 1.1268 0.2033 1.603 65.44
15 -6.665 0.0913
16 1.947 0.1866 1.816 46.59
17 -3.4748 （可変）
18 2.1426 0.0903 1.846663 23.78
19 3.3842 0.0364 1.60342 38.03
20 0.8437 （可変）
*21 2.1942 0.2495 1.72903 54.04
22 -55.1888 0.0485 1.8044 39.61
23 5.9502 （可変）
24 ∞ 0.0425 1.516798 64.2
25 ∞ 0.091
26 ∞ 0.0425 1.516798 64.2
27 ∞

［全体諸元］
ズーム比 1.77
広角端中間位置望遠端
ｆ 1 1.27 1.77
Fno 2.06 2.22 2.54
ω 41.3 34.6 26.5
Y 0.765 0.821 0.88
BF 0.5919 0.5875 0.5862
BF(空気換算) 0.5629 0.5585 0.5573
TL 6.0419 5.5042 5.1419
TL（空気換算） 6.0129 5.4752 5.1130

［非球面データ］
面番号 κ Ａ４Ａ６Ａ８Ａ１０
9 1 8.22518E-02 -6.73715E-03 0.00000E+00 0.00000E+00
21 1 -1.76844E-02 4.58251E-02 -2.36183E-02 3.39188E-02

［可変間隔データ］
広角端中間位置望遠端
D6 1.7306 1.0198 0.3230
D17 0.2731 0.4506 0.7282
D20 0.7888 0.7888 0.8470
D23 0.4159 0.4115 0.4102

［レンズ群データ］
群番号群初面焦点距離
Ｇ１ 1 -1.715
Ｇ２ 7 1.449
Ｇ３ 18 -2.692
Ｇ４ 21 4.915

［条件式対応値］
条件式（１）Ｔ２／ｆｗ１．３９６
条件式（２）Ｔ２／Ｔ１１．７２９
条件式（３）（−ｆ３）／ｆｗ２．６９２
条件式（４）（−ｆ１）／ｆｗ１．７１５
条件式（５）（−ｆ３）／（−ｆ１）１．５７０
条件式（６）ωｗ４１．３

上記［条件式対応値］の表に示すように、図５に示す第３実施例に係るズームレンズＺＬ（３）は、上記条件式（１）〜（６）の全てを満たしている。

図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、第３実施例に係るズームレンズＺＬ（３）の広角端状態、中間位置状態、望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図である。

各諸収差図より、第３実施例に係るズームレンズＺＬ（３）は、広角端状態から望遠端状態にわたって諸収差を良好に補正し優れた結像性能を有していることがわかる。

（第４実施例）
第４実施例について、図７および図８、並びに表４を用いて説明する。図７は、本実施形態の第４実施例に係るズームレンズのレンズ構成を示す図である。第４実施例に係るズームレンズＺＬ（４）は、物体側から順に並んだ、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４ととから構成されている。第２レンズ群Ｇ２の最も物体側にフレアカットＦＣが設けられるとともに内部に開口絞りＳが設けられ、第４レンズ群Ｇ４の像面側に、像面Ｉが設けられている。第４レンズ群Ｇ４より像側で像面Ｉに近接して、フィルターＦＬおよびカバーガラスＣＧ（像面Ｉの保護ガラス）が設けられている。フィルターＦＬは、ローパスフィルタや赤外線カットフィルタ等から構成される。

このズームレンズＺＬ（１）において、第３レンズ群Ｇ３を像面方向へ移動させることにより、無限遠（遠距離物体）から近距離物体への合焦が行われる。

以下の表４に、第４実施例に係る光学系の諸元の値を掲げる。

（表４）第４実施例
[レンズ諸元]
面番号 R D nd νd
1 2.8876 0.0728 1.72916 54.61
2 1.0914 0.5169
3 -3.0657 0.0607 1.6968 55.52
4 4.4581 0.0121
5 1.9908 0.1872 1.84666 23.8
6 4.799 （可変）
7（FC） ∞ 0.0303
8 1.4783 0.3337 1.72903 54.04
*9 20.1734 0.4311
10（絞りS) ∞ 0.0121
11 2.6347 0.0364 1.76182 26.58
12 1.2888 0.1047
13 6.7332 0.0364 1.76182 26.58
14 1.192 0.2066 1.62299 58.12
15 -6.5462 0.0985
16 1.8886 0.2306 1.816 46.59
17 -3.6254 （可変）
18 2.2798 0.1005 1.84666 23.8
19 4.9181 0.0364 1.60342 38.03
20 0.8455 （可変）
*21 2.3532 0.2356 1.72903 54.04
22 -35.1929 0.0485 1.8044 39.61
23 6.3397 （可変）
24 ∞ 0.0425 1.516798 64.2
25 ∞ 0.091
26 ∞ 0.0425 1.516798 64.2
27 ∞

［全体諸元］
ズーム比 1.77
広角端中間位置望遠端
ｆ 1 1.27 1.77
Fno 1.88 2.12 2.54
ω 41.3 34.6 26.5
Y 0.761 0.822 0.88
BF 0.6464 0.5662 0.5392
BF(空気換算) 0.6174 0.5372 0.5103
TL 5.9230 5.4719 5.1495
TL（空気換算） 5.8940 5.4429 5.1206

［非球面データ］
面番号 κ Ａ４Ａ６Ａ８Ａ１０
9 1 8.54634E-02 -6.35507E-03 0.00000E+00 0.00000E+00
21 1 -1.34845E-02 2.91361E-02 0.00000E+00 2.40121E-02

［可変間隔データ］
広角端中間位置望遠端
D6 1.6056 0.9539 0.2803
D17 0.3034 0.4601 0.6978
D20 0.5765 0.7006 0.8411
D23 0.4704 0.3902 0.3632

［レンズ群データ］
群番号群初面焦点距離
Ｇ１ 1 -1.750
Ｇ２ 7 1.458
Ｇ３ 18 -2.695
Ｇ４ 21 5.340

［条件式対応値］
条件式（１）Ｔ２／ｆｗ１．４９０
条件式（２）Ｔ２／Ｔ１１．７５４
条件式（３）（−ｆ３）／ｆｗ２．６９５
条件式（４）（−ｆ１）／ｆｗ１．７５０
条件式（５）（−ｆ３）／（−ｆ１）１．５４０
条件式（６）ωｗ４１．３

上記［条件式対応値］の表に示すように、図７に示す第４実施例に係るズームレンズＺＬ（４）は、上記条件式（１）〜（６）の全てを満たしている。

図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、第４実施例に係るズームレンズＺＬ（４）の広角端状態、中間位置状態、望遠端状態における無限遠合焦時の諸収差図である。

各諸収差図より、第４実施例に係るズームレンズＺＬ（４）は、広角端状態から望遠端状態にわたって諸収差を良好に補正し優れた結像性能を有していることがわかる。

ここで、上記各実施例は本願発明の一具体例を示しているものであり、本願発明はこれらに限定されるものではない。

以下の内容は、本実施形態のズームレンズの光学性能を損なわない範囲で適宜採用することが可能である。

本実施形態のズームレンズの実施例として４群構成のものを示したが、本願はこれに限られず、その他の群構成（例えば、５群、６群等）のズームレンズを構成することもできる。具体的には、本実施形態のズームレンズの最も物体側や最も像面側にレンズ又はレンズ群を追加した構成でも構わない。なお、レンズ群とは、変倍時に変化する空気間隔で分離された、少なくとも１枚のレンズを有する部分を示す。

単独または複数のレンズ群、また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良い。この合焦レンズ群は、オートフォーカスにも適用でき、オートフォーカス用の（超音波モータ等を用いた）モータ駆動にも適している。特に、第３レンズ群の少なくとも一部を合焦レンズ群とするのが好ましい。

レンズ群または部分レンズ群を光軸に垂直な方向の変位成分を持つように移動させ、または、光軸を含む面内方向に回転移動（揺動）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良い。特に、第２レンズ群の少なくとも一部を防振レンズ群とするのが好ましい。

レンズ面は、球面または平面で形成されても、非球面で形成されても構わない。レンズ面が球面または平面の場合、レンズ加工および組立調整が容易になり、加工およ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。

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でも構わない。また、レンズ面は回折面としても良く、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良い。

開口絞りは第２レンズ群の近傍または中に配置されるのが好ましいが、開口絞りとしても部材を設けずに、レンズの枠でその役割を代用しても良い。

各レンズ面には、フレアやゴーストを軽減し、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良い。

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
Ｉ像面Ｓ開口絞り
FC フレアカット絞り

Claims

光軸に沿って物体側から順に並んだ、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負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、
変倍時に、全ての隣り合う前記レンズ群の間隔が変化し、
前記第２レンズ群は、物体側から順に並んだ正レンズおよび負レンズを備えるとともに５枚のレンズを有し、
下記の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
１．２０＜Ｔ２／ｆｗ＜１．６５
１．２０＜Ｔ２／Ｔ１＜２．５０
但し、Ｔ１：前記第１レンズ群の光軸上での厚さ
Ｔ２：前記第２レンズ群の光軸上での厚さ
ｆｗ：広角端状態におけるズームレンズ全体の焦点距離
広角端状態から望遠端状態への変倍時に、前記第４レンズ群が像面側へ移動することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
前記第２レンズ群は、物体側から順に並んだ、前記正レンズ、前記負レンズ、負レンズと正レンズの接合レンズ、および正レンズから構成されることを特徴とする請求項１もしくは２に記載のズームレンズ。
前記第１レンズ群は、物体側が順に並んだ負レンズ、負レンズおよび正レンズから構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のズームレンズ。
下記の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のズームレンズ。
２．４０＜（−ｆ３）／ｆｗ＜５．５０
但し、ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離
下記の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のズームレンズ。
１．６０＜（−ｆ１）／ｆｗ＜２．５０
但し、ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
下記の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のズームレンズ。
１．２０＜（−ｆ３）／（−ｆ１）＜３．００
但し、ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離
下記の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のズームレンズ。
３５．０＜ωｗ＜６５．０
但し、ωｗ：広角端状態におけるズームレンズ全体の半画角（単位：度）
前記第３レンズ群の少なくとも一部が合焦の際に光軸方向に移動する合焦レンズ群を構成することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のズームレンズ。
前記第２レンズ群における少なくとも一部が光軸と垂直な方向の変位成分を有する防振レンズ群を構成することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のズームレンズ。
請求項１〜１０のいずれかに記載のズームレンズを搭載して構成される光学機器。