JP7183065B2

JP7183065B2 - ズームレンズ、光学機器、および、撮像装置

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Publication number: JP7183065B2
Application number: JP2019021356A
Authority: JP
Inventors: 裕一行田
Original assignee: Canon Inc
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Priority date: 2019-02-08
Filing date: 2019-02-08
Publication date: 2022-12-05
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Also published as: US11073741B2; JP2020129054A; US20200257181A1

Description

本発明は、デジタルカメラ、レンズ装置および監視用カメラ等の光学機器に撮像光学系として用いられるズームレンズに関する。

ズームレンズに対しては、全ズーム域において高い光学性能を有することが求められている。このような撮像光学系のうち広角端における半画角が４０°程度以上の広角ズームレンズとして、特許文献１には物体側から負、正、負、正および正の５つのレンズユニットにより構成されたものが開示されている。

特開２０１８－０１３６８５号公報

広角ズームレンズを大型化することなく高い光学性能を持たせるためには、各レンズユニット、開口絞り（Ｆｎｏ絞り）およびフレアカット絞りといった光学部材をより適切に配置することが好ましい。

本発明は、Ｆｎｏ絞りとフレアカット絞りを有し、全ズーム域において高い光学性能を有する小型のズームレンズを提供する。

本発明の一側面としてのズームレンズは、複数のレンズユニットを有し、ズーミングに際して隣り合うレンズユニットの間隔が変化する。複数のレンズユニットは、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力を有する第１レンズユニット、正の屈折力を有する第２レンズユニット、正の屈折力を有する第３レンズユニット、負の屈折力を有する第４レンズユニット、正の屈折力を有する第５レンズユニットから構成される。ズームレンズは、第１の絞りと、第１の絞りよりも像側に配置された第２の絞りとを有する。広角端におけるズームレンズのＦナンバーは第１の絞りの開口径により決定される。第４レンズユニットは、第１の絞りより像側であって第２の絞りよりも物体側に配置される。第２の絞りの開口径はズーミングに伴って変化する。広角端での第２の絞りの開口径が、望遠端での第２の絞りの開口径よりも大きい。広角端でのズームレンズのバックフォーカスをＢＦｗとし、広角端でのズームレンズの焦点距離をｆｗとするとき、
０．１０≦ＢＦｗ／ｆｗ≦１．２０
なる条件式を満足することを特徴とする。

なお、上記ズームレンズを有する光学機器および撮像装置も、本発明の他の一側面を構成する。

本発明によれば、第１および第２の絞りを有し、全ズーム域において高い光学性能を有する小型のズームレンズを実現することができる。

実施例１のズームレンズの断面図。実施例１のズームレンズの収差図。実施例２のズームレンズの断面図。実施例２のズームレンズの収差図。実施例３のズームレンズの断面図。実施例３のズームレンズの収差図。実施例４の交換レンズの斜視図。交換レンズの断面図。交換レンズに用いられるフレアカット絞りの分解斜視図。実施例５の撮像装置の斜視図。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。まず、具体的な実施例（１～３）の説明に先立って、各実施例に共通する事項について説明する。

各実施例のズームレンズは、デジタルカメラ、銀塩フィルムカメラ、ビデオカメラ、テレビカメラおよび監視カメラ等の撮像装置や交換レンズ等のレンズ装置といった各種光学機器に用いられる撮像光学系である。また、各実施例のズームレンズは、画像投射装置（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。

図１、図３および図５に示すズームレンズの断面図において、左側が物体側（前側ともいう）であり、右側が像側または像面側（後側ともいう）である。ズームレンズは、複数のレンズユニットを含み、隣り合うレンズユニット間の間隔が光軸方向に変化することで変倍（ズーム）が行われる。各レンズユニットは、１または複数のレンズにより構成されている。

ｉを物体側から像側へのレンズユニットの序数とし、Ｂｉは第ｉレンズユニットを示す。第１の絞りとしてのＦｎｏ絞りＳＰは、開放Ｆナンバー（Ｆｎｏ）の光束を決定（制限）し、第２の絞りであるフレアカット絞りＦＳは、ズームに伴ってその開口径が変化することで、フレア等を発生させる不要光を像面ＩＰに到達しないようにカットする。

撮像装置に用いられる各実施例のズームレンズの像面ＩＰの位置には、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の光電変換素子により構成される撮像素子や銀塩フィルムが配置される。

ズームレンズは、広角端から望遠端までの全ズーム域のうち任意のズーム状態に設定することが可能である。広角端と望遠端はそれぞれ、各レンズユニットが機構的に光軸方向に移動可能な範囲の両端に位置したときズーム状態を言う。図１、図３および図５には、広角端から望遠端へのズームに際しての各レンズユニットの移動軌跡を実線矢印で示している。

図２、図４および図６の球面収差図において、ＦｎｏはＦナンバーを示し、実線はｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する球面収差を、二点鎖線はｇ線（波長４３５．８ｎｍ）に対する球面収差をそれぞれ示している。非点収差図において、実線Ｓはサジタル像面を、破線Ｍはメリディオナル像面を示している。歪曲収差はｄ線に対するものを示している。色収差図はｇ線における倍率色収差を示している。ωは半画角（°）である。

次に、図１、図３および図５に示す実施例１～３のズームレンズにおける光学構成について説明する。図１（ａ）、図３（ａ）および図５（ａ）は広角端におけるズームレンズの断面を示し、図１（ｂ）、図３（ｂ）および図５（ｂ）は望遠端におけるズームレンズの断面を示す。各実施例のズームレンズは、物体側から像側に順に、負の屈折力を有する第１レンズユニットＢ１と、正の屈折力を有する第２レンズユニットＢ２と、第３～第５レンズユニットＢ３～Ｂ５を含む後側レンズユニットとを有する。後側レンズユニットは、２以上のレンズユニットにより構成されればよい。少なくとも第１レンズユニットＢ１と第２レンズユニットＢ２が光軸方向に移動することでズームが行われる。

またズームレンズは、第２レンズユニットＢ２と第３レンズユニットＢ３との間に配置されたＦｎｏ絞りＳＰを有する。Ｆｎｏ絞りＳＰは、全ズーム域において開放Ｆナンバーを決定する。Ｆｎｏ絞りＳＰよりも像側には、後側レンズユニットの一部である負の屈折力を有する負レンズユニットＮＬが配置されており、該負レンズユニットＮＬの像側にはこれと間隔を隔てて隣り合うようにフレアカット絞りＦＳが配置されている。負レンズユニットＮＬとフレアカット絞りＦＳは、ズームにおいて一体で光軸方向に移動する第４レンズユニットＢ４を構成する。前述したように、フレアカット絞りＦＳの開口径はズームに応じて変化する。

フレアカット絞りＦＳの像側には、これと隣り合うように正の屈折力を有する正レンズユニットＰＬが第５レンズユニットＢ５として配置されている。

各実施例のズームレンズは、以下の条件式（１），（２）のうち少なくとも一方を満足することが望ましい。
１．０１≦φＷ／φＴ≦２．００（１）
０．１０≦ＦＤｗ／ＬＤｗ≦０．５０（２）
条件式（１）において、φＷはフレアカット絞りＦＳの広角端における開口径を示し、φＴはフレアカット絞りＦＳの望遠端における開口径を示す。条件式（２）において、ＦＤｗは広角端におけるフレアカット絞りＦＳから像面までの光軸上の距離を示し、ＬＤｗは広角端におけるズームレンズのレンズ全長を示す。なお、ズームレンズ全長は、ズームレンズのうち最も物体側のレンズの物体側の面（最前レンズ面）から最も像側の面（最終レンズ面）までの距離である。実質的に屈折力を有さないプリズムやフィルタ等の光学部材が最終レンズ面から像面までの間に挿入されている場合は、該光学部材を取り除いて空気換算した上でズームレンズ全長を定義する。また、最前レンズ面よりも物体側に実質的に屈折力を有さないカバーガラスやフィルタ等の光学部材が配置されている場合は、該光学部材を第１レンズユニットとして扱わない。

条件式（１）は、フレアカット絞りＦＳの広角端における開口径と望遠端における開口径との比を規定する。φＷ／φＴの値が条件式（１）の下限値を下回るようにフレアカット絞りＦＳの開口径が望遠端において大きくなると、中間ズーム域から望遠端にて中間像高の光線がフレアカット絞りＦＳの開口に入りすぎてコマ収差を抑制するのが困難になる。この結果、ズームレンズとしての高い光学性能を維持することが困難になるため、好ましくない。一方、φＷ／φＴの値が条件式（１）の上限値を超えてフレアカット絞りＦＳの開口径が広角端において大きくなると、ズームレンズの小型化が困難になり、好ましくない。このため、条件式（１）を満足することで、ズームレンズを小型化しつつ、適切に不要光をカットして高い光学性能を実現することができる。

条件式（２）は、フレアカット絞りＦＳの広角端における位置を規定する。ＦＤｗ／ＬＤｗの値が条件式（２）の上限値を超えるようにフレアカット絞りＦＳが物体側に配置されると、フレアカット絞りＦＳが配置された位置においてＦｎｏを決定する光束の径と軸外光線の光束の径とが近くなって光線カットの効果が小さくなるため、好ましくない。一方、ＦＤｗ／ＬＤｗの値が条件式（２）の下限値を下回るようにフレアカット絞りＦＳが像側に配置されると、フレアカット絞りＦＳの開口径が大きくなりすぎてズームレンズの小型化が困難になるため、好ましくない。このため、条件式（２）を満足することで、ズームレンズを小型化しつつ、適切に不要光をカットして高い光学性能を実現することができる。

さらに各実施例のズームレンズは、以下の条件式（３）～（１０）のうち少なくとも１つを満足することが好ましい。
０．１０≦ＢＦｗ／ｆｗ≦１．２０（３）
５．０≦ＬＤｗ／ｆｗ≦１５．０（４）
０．１０≦ＳＦＤｗ／ＬＤｗ≦０．５０（５）
０．５０≦（ＳＦＤｔ＋ＦＤｔ）／ＬＤｔ≦０．９０（６）
０．５０≦｜ｆ＿ＮＬ｜／ｆｔ≦３．００（７）
０．５０≦ｆ＿ＰＬ／ｆｔ≦２．５０（８）
１．４０≦Ｎｄ＿ＰＬＬ≦１．６５（９）
６０≦νｄ＿ＰＬＬ≦１００（１０）
条件式（３）において、ＢＦｗは広角端におけるズームレンズのバックフォーカスを示し、ｆｗは広角端におけるズームレンズの焦点距離を示す。バックフォーカスは、最終レンズ面から像面までの距離である。最終レンズ面と像面との間に実質的に屈折力を有さないプリズムやフィルタ等の光学部材が挿入されている場合は、該光学部材を取り除いて空気換算した距離をバックフォーカスとする。

条件式（５），（６）において、ＳＦＤｗは広角端におけるＦｎｏ絞りＳＰとフレアカット絞りＦＳとの間の間隔を示し、ＳＦＤｔは望遠端におけるＦｎｏ絞りＳＰとフレアカット絞りＦＳとの間の間隔を示す。また条件式（６）において、ＦＤｔは望遠端におけるフレアカット絞りＦＳから像面までの距離を示し、ＬＤｔは望遠端におけるズームレンズ全長を示す。

条件式（７），（８）において、ｆ＿ＮＬは負レンズユニットＮＬの焦点距離を示しており、ｆ＿ＰＬは正レンズユニットＰＬの焦点距離を示す。さらに条件式（９），（１０）において、Ｎｄ＿ＰＬＬは正レンズユニットＰＬに含まれる正レンズＰＬＬの材料のｄ線における屈折率を示し、νｄ＿ＰＬＬは該正レンズＰＬＬの材料のｄ線を基準としたアッベ数を示す。

条件式（３）は、広角端におけるズームレンズのバックフォーカスを規定する。ＢＦｗ／ｆｗの値が条件式（３）の上限値を超えるようにバックフォーカスが長くなると、ズームレンズ全長が大きくなって小型化が困難になるため、好ましくない。一方、ＢＦｗ／ｆｗの値が条件式（３）の下限値を下回るようにバックフォーカスが短くなると、像側のレンズの外径が大きくなり、該レンズを保持および駆動するメカ部材が大型化する。この結果、ズームレンズの小型化が困難になるため、好ましくない。

条件式（４）は、広角端におけるズームレンズ全長を規定する。ＬＤｗ／ｆｗの値が条件式（４）の上限値を上回ると、ズームレンズ全長が大きくなり、小型化が困難になるため、好ましくない。一方、ＬＤｗ／ｆｗの値が条件式（４）の下限値を下回ると、各実施例で求められるズームを行うために必要な各レンズユニットの焦点距離が短くなりすぎて全ズーム域において高い光学性能を維持することが困難になるため、好ましくない。

条件式（５）は、広角端におけるＦｎｏ絞りＳＰとフレアカット絞りＦＳとの間の間隔を規定する。ＳＦＤｗ／ＬＤｗの値が条件式（５）の下限値を下回るようにＦｎｏ絞りＳＰとフレアカット絞りＦＳとが近づくと、不要光を効果的にカットすることが困難になるため、好ましくない。一方、ＳＦＤｗ／ＬＤｗの値が条件式（５）の上限値を超えると、フレアカット絞りＦＳが像面に近づくためにその開口径が大きくなったり、Ｆｎｏ絞りＳＰが物体側に移動しすぎてその開口径が大きくなったりしてしまう。これらのいずれの場合も、ズームレンズの小型化が困難になるため、好ましくない。

条件式（６）は、望遠端におけるＦｎｏ絞りＳＰの位置を規定する。（ＳＦＤｔ＋ＦＤｔ）／ＬＤｔの値が条件式（６）の下限値を下回るようにＦｎｏ絞りＳＰが像側に位置すると、最前レンズ面の径（前玉径）が大きくなって、ズームレンズの小型化が困難になるため、好ましくない。一方、（ＳＦＤｔ＋ＦＤｔ）／ＬＤｔの値が条件式（６）の上限値を超えるようにＦｎｏ絞りが物体側に位置すると、最終レンズ面の径（後玉径）が大きくなって、ズームレンズの小型化が困難になるため、好ましくない。

条件式（７）は、負レンズユニットＮＬの焦点距離を規定する。｜ｆ＿ＮＬ｜／ｆｔの値が条件式（７）の上限値を超えるように負レンズユニットＮＬの屈折力が弱くなると、ズームレンズの小型化が困難になるため、好ましくない。一方、｜ｆ＿ＮＬ｜／ｆｔの値が条件式（７）の下限値を下回るように負レンズユニットＮＬの屈折力が強くなると、望遠端においてコマ収差を抑制することが困難になるため、好ましくない。

条件式（８）は、正レンズユニットＰＬの焦点距離を規定する。ｆ＿ＰＬ／ｆｔの値が条件式（８）の上限値を超えるように正レンズユニットＰＬの屈折力が弱くなると、ズームレンズの小型化が困難になるため、好ましくない。一方、ｆ＿ＰＬ／ｆｔの値が条件式（８）の下限値を下回るように正レンズユニットＰＬの屈折力が強くなると、ペッツバール和が負側に大きくなって像面湾曲がオーバー側に大きくなるため、好ましくない。

条件式（９）は、正レンズユニットＰＬに含まれる正レンズＰＬＬの屈折率Ｎｄ＿ＰＬＬを規定する。屈折率Ｎｄ＿ＰＬＬが条件式（９）の上限値を超えると、ペッツバール和が負側に大きくなって像面湾曲がオーバー側に大きくなるため、好ましくない。一方、屈折率Ｎｄ＿ＰＬＬが条件式（９）の下限値を下回ると、量産性がある材料を得ることが困難になるため、好ましくない。

条件式（１０）は、上述した正レンズＰＬＬのアッベ数νｄ＿ＰＬＬを規定する。アッベ数νｄ＿ＰＬＬが条件式（１０）の上限値を超えると、量産性がある材料を得ることが困難になるため、好ましくない。一方、アッベ数νｄ＿ＰＬＬが条件式（１０）の下限値を下回ると、広角端において倍率色収差を良好に補正することが困難になるため、好ましくない。

また、各実施例では、負レンズユニットＮＬ、フレアカット絞りＦＳおよび正レンズユニットＰＬを物体側からこの順で隣り合うように配置している。このような配置により、負レンズユニットＮＬの小型化が可能になる。また、正レンズユニットＰＬ内を通過する軸上光束と軸外光束とが互いに分離しているので、正レンズユニットＰＬ内のレンズの配置を適切にすることで、倍率色収差等の軸外収差の補正が容易になる。特に、条件式（１）に示したようにフレアカット絞りＦＳの開口径を広角端で大きくし、望遠端で小さくすることで、広角端における倍率色収差の改善と、中間ズーム域から望遠端におけるコマ収差の改善とを同時に実現することができる。

また各実施例では、負レンズユニットＮＬを光軸に対して直交する方向（または光軸に対して直交する成分を含む方向）に移動させることで、手振れによる像振れを低減する防振を行う。ただし、他のレンズユニットの全部または一部を用いて防振を行ってもよい。

以上説明したように、各実施例によれば、Ｆｎｏ絞りとフレアカット絞りとを有しつつ、全ズーム域において高い光学性能を有する小型のズームレンズを得ることができる。

各実施例のズームレンズは、以下の条件式（１ａ）～（１０ａ）のうち少なくとも１つを満足することがより好ましい。
１．０３≦φＷ／φＴ≦１．５０（１ａ）
０．１８≦ＦＤｗ／ＬＤｗ≦０．４４（２ａ）
０．４０≦ＢＦｗ／ｆｗ≦１．１０（３ａ）
７．０≦ＬＤｗ／ｆｗ≦１４．０（４ａ）
０．１２≦ＳＦＤｗ／ＬＤｗ≦０．４０（５ａ）
０．５５≦（ＳＦＤｔ＋ＦＤｔ）／ＬＤｔ≦０．８０（６ａ）
０．８０≦｜ｆ＿ＮＬ｜／ｆｔ≦２．８０（７ａ）
０．８０≦ｆ＿ＰＬ／ｆｔ≦２．３０（８ａ）
１．４５≦Ｎｄ＿ＰＬＬ≦１．５６（９ａ）
７４≦νｄ＿ＰＬＬ≦９４（１０ａ）
各実施例のズームレンズは、以下の条件式（１ｂ）～（１０ｂ）のうち少なくとも１つを満足することがさらに好ましい。
１．０５≦φＷ／φＴ≦１．２５（１ｂ）
０．２５≦ＦＤｗ／ＬＤｗ≦０．３８（２ｂ）
０．７０≦ＢＦｗ／ｆｗ≦１．０５（３ｂ）
８．０≦ＬＤｗ／ｆｗ≦１３．０（４ｂ）
０．１５≦ＳＦＤｗ／ＬＤｗ≦０．３０（５ｂ）
０．６０≦（ＳＦＤｔ＋ＦＤｔ）／ＬＤｔ≦０．７５（６ｂ）
１．２０≦｜ｆ＿ＮＬ｜／ｆｔ≦２．５０（７ｂ）
１．２０≦ｆ＿ＰＬ／ｆｔ≦２．１０（８ｂ）
１．４９≦Ｎｄ＿ＰＬＬ≦１．５１（９ｂ）
８０≦νｄ＿ＰＬＬ≦８５（１０ｂ）
以下、実施例１～３を詳細に説明する。

図１に示す実施例１のズームレンズは、物体側から像側に順に、負の屈折力を有する第１レンズユニットＢ１、正の屈折力を有する第２レンズユニットＢ２、正の屈折力を有する第３レンズユニットＢ３、負の屈折力を有する第４レンズユニットＢ４および正の屈折力を有する第５レンズユニットＢ５を含む。

広角端から望遠端へのズームに際して、第１レンズユニットＢ１は像側に移動、第２～第５レンズユニットＢ２～Ｂ５は物体側に移動する。この際、第１レンズユニットＢ１と第２レンズユニットＢ２間の間隔は狭まり、第２レンズユニットＢ２と第３レンズユニットＢ３間の間隔は狭まる。また、第３レンズユニットＢ３と第４レンズユニットＢ４間の間隔は広がり、第４レンズユニットＢ４と第５レンズユニットＢ５間との間隔は狭まる。

第２レンズユニットＢ２と第３レンズユニットＢ３との間には、Ｆｎｏ絞りＳＰが配置されている。Ｆｎｏ絞りＳＰは、広角端から望遠端へのズームに際して、第２レンズユニットＢ２および第３レンズユニットＢ３とは異なる軌跡で物体側に移動する。また、第４レンズユニットＢ４における最も像側にはフレアカット絞りＦＳが配置されている。フレアカット絞りＦＳの開口径は、広角端から望遠端へのズームに際して小さくなる。

第２レンズユニットＢ２は、光軸方向に移動して焦点調節を行うフォーカスレンズユニットであり、無限遠物体から至近物体へのフォーカスに際して物体側から像側に移動する。第４レンズユニットＢ４は、光軸に対して移動して防振を行う。

本実施例に対応する数値実施例１を実施例３の後に示す。図２は、本実施例（数値実施例１）のズームレンズの広角端および望遠端で無限遠物体に合焦しているときの縦収差図を示す。

図３に示す実施例２のズームレンズの光学構成は、実施例１のズームレンズと同じであり、広角端から望遠端へのズームにおける各レンズユニットの移動方向およびレンズユニット間の間隔の変化も実施例１と同じである。本実施例でも、フレアカット絞りＦＳの開口径は、広角端から望遠端へのズームに際して小さくなる。

さらに本実施例でも、第２レンズユニットＢ２はフォーカスレンズユニットであり、無限遠物体から至近物体へのフォーカスに際して物体側から像側に移動する。第４レンズユニットＢ４は、光軸に対して移動して防振を行う。

本実施例に対応する数値実施例２を実施例３の後に示す。図４は、本実施例（数値実施例２）のズームレンズの広角端および望遠端で無限遠物体に合焦しているときの縦収差図を示す。

図５に示す実施例３のズームレンズの光学構成は、実施例１のズームレンズと同じであり、広角端から望遠端へのズームにおける各レンズユニットの移動方向およびレンズユニット間の間隔の変化も実施例１と同じである。本実施例でも、フレアカット絞りＦＳの開口径は、広角端から望遠端へのズームに際して小さくなる。

本実施例に対応する数値実施例３を実施例３の後に示す。図６は、本実施例（数値実施例３）のズームレンズの広角端および望遠端で無限遠物体に合焦しているときの縦収差図を示す。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。例えば、実施例１～３では、フォーカスレンズユニットとして１つのレンズユニットを移動させるが、フローティングフォーカス方式により複数のレンズユニットを移動させるようにしてもよい。また、実施例１～３は、屈折のみを利用するズームレンズであるが、回折や反射を利用するズームレンズであってもよい。

以下、数値実施例１～３を示す。各数値実施例において、ｒｉは物体側からｉ番目の面の曲率半径（mm）、ｄｉはｉ番目と（ｉ＋１）番目の面間のレンズ厚または空気間隔（mm）、ｎｄｉはそれぞれｉ番目の光学部材の材料のｄ線における屈折率である。νｄｉはｉ番目の光学部材の材料のｄ線を基準としたアッベ数である。ＢＦはバックフォーカス（mm）を表す。「バックフォーカス」は、ズームレンズの最終面（最も像側のレンズ面）から近軸像面までの光軸上の距離を空気換算長により表記したものとする。「レンズ全長」は、ズームレンズの最前面（最も物体側のレンズ面）から最終面までの光軸上の距離にバックフォーカスを加えた長さである。

ある材料のアッベ数νｄは、フラウンホーファ線のｄ線（５８７．６ｎｍ）、Ｆ線（４８６．１ｎｍ）、Ｃ線（６５６．３ｎｍ）における屈折率をＮｄ、ＮＦ、ＮＣとするとき、νｄ＝（Ｎｄ－１）／（ＮＦ－ＮＣ）で表される。

面番号に付された「＊」は、その面が非球面形状を有する面であることを意味する。非球面形状は、光軸方向をＸ軸、光軸に直交する方向を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，Ａ６，Ａ８，Ａ１０，Ａ１２，Ａ１４，Ａ１６を非球面係数とするとき、以下の式で表される。

非球面係数の「ｅ－ｘ」は１０^-xを意味する。

また、数値実施例１～３における前述した条件式（１）～（１０）に対応する値を表１にまとめて示す。
［数値実施例１］
面データ
面番号 ri di ndi νdi 有効径(mm)
1* 3000.000 2.85 1.58313 59.4 55.04
2* 16.526 10.57 37.84
3* -809.327 2.25 1.85400 40.4 36.45
4* 91.828 5.56 31.48
5 -53.256 1.20 1.59522 67.7 31.18
6 68.528 0.15 30.87
7 43.587 5.03 1.85478 24.8 31.10
8 -485.244 (可変) 30.62
9 63.607 2.67 1.84666 23.9 24.64
10 -1472.964 0.15 24.78
11 52.737 1.00 1.92286 20.9 25.07
12 22.996 5.41 1.53172 48.8 24.62
13 489.976 (可変) 24.90
14(絞り) ∞ (可変) (可変)
15 27.733 1.20 2.00069 25.5 27.72
16 19.641 9.29 1.53775 74.7 26.54
17 -78.882 (可変) 26.33
18 -67.558 4.31 1.92286 20.9 21.98
19 -20.948 0.77 1.83400 37.2 22.48
20 136.126 3.52 23.78
21 ∞ (可変) (可変)
22 30.487 11.20 1.49700 81.6 34.86
23 -50.182 0.15 34.68
24 40.928 11.00 1.49700 81.6 31.47
25 -25.800 1.20 2.05090 26.9 29.51
26 208.835 4.54 29.48
27* -73.669 2.10 1.85400 40.4 29.55
28* -1000.000 0.15 32.11
29 216.036 3.40 1.92286 20.9 34.25
30 -127.538 (可変) 34.88
像面 ∞

非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000 A 4= 8.30213e-006 A 6=-1.33976e-008 A 8= 4.25008e-011 A10=-8.60253e-014 A12= 1.03363e-016 A14=-7.03702e-020 A16= 2.16318e-023
第2面
K =-9.81344e-001 A 4= 4.49709e-007 A 6=-2.34544e-008 A 8=-1.05516e-010 A10= 8.07443e-013 A12=-2.78552e-015 A14= 3.05128e-018
第3面
K = 0.00000e+000 A 4=-9.01759e-006 A 6=-1.39642e-007 A 8= 1.23272e-009 A10=-3.49283e-012 A12= 3.62808e-015 A14= 5.24953e-019 A16=-2.43479e-021
第4面
K = 0.00000e+000 A 4= 6.34981e-006 A 6=-1.29871e-007 A 8= 1.67920e-009 A10=-6.48374e-012 A12= 1.50043e-014 A14=-1.59777e-017
第27面
K = 0.00000e+000 A 4=-8.04129e-005 A 6= 2.64851e-007 A 8=-1.06038e-009 A10= 4.87911e-012 A12=-8.56493e-015 A14=-1.17880e-018 A16=-3.10043e-023
第28面
K = 0.00000e+000 A 4=-6.00659e-005 A 6= 2.67376e-007 A 8=-7.05021e-010 A10= 2.04492e-012 A12=-2.97985e-015

各種データ
ズーム比 2.20
広角中間望遠
焦点距離(mm) 15.45 24.00 33.95
Fナンバー 2.91 2.91 2.91
半画角(°) 54.47 42.03 32.51
像高(mm) 21.64 21.64 21.64
レンズ全長(mm)159.58 147.49 144.99
BF(mm) 14.00 22.21 32.15

d 8 25.32 7.72 1.50
d13 8.24 11.30 7.40
d14 13.71 5.42 0.71
d17 1.60 9.89 14.61
d21 7.04 1.27 -1.05
d30 14.00 22.21 32.15

有効径データ(mm)
広角中間望遠
14面（Fno絞り） 16.52 20.93 26.65
21面（フレアカット絞り） 25.93 22.49 21.91

ズームレンズユニットデータ
群始面焦点距離レンズ構成長前側主点位置後側主点位置
1 1 -21.75 27.61 3.35 -19.34
2 9 73.31 9.23 -0.96 -6.54
3 14 ∞ 0.00 0.00 -0.00
4 15 52.20 10.49 1.65 -5.23
5 18 -63.99 8.60 0.43 -5.73
6 22 51.49 33.74 -7.53 -27.53

単レンズデータ
レンズ始面焦点距離
1 1 -28.51
2 3 -96.46
3 5 -50.16
4 7 47.00
5 9 72.07
6 11 -44.91
7 12 45.20
8 15 -72.66
9 16 30.24
10 18 31.50
11 19 -21.72
12 22 40.00
13 24 33.68
14 25 -21.79
15 27 -93.22
16 29 87.31

［数値実施例２］
面データ
面番号 ri di ndi νdi 有効径
1* 3000.000 2.85 1.58313 59.4 51.80
2* 16.094 9.83 36.24
3* -3000.000 2.25 1.85400 40.4 35.05
4* 94.780 5.52 30.76
5 -48.479 1.22 1.59522 67.7 30.48
6 88.437 0.15 30.43
7 45.716 4.61 1.84666 23.9 30.72
8 -800.000 (可変) 30.33
9 67.202 2.80 1.85478 24.8 24.21
10 -321.896 0.15 24.38
11 55.662 1.04 1.92286 20.9 24.66
12 23.425 5.12 1.53172 48.8 24.24
13 545.072 (可変) 24.50
14(絞り) ∞ (可変) (可変)
15 27.357 1.25 2.00069 25.5 27.18
16 19.481 8.91 1.53775 74.7 26.02
17 -90.471 (可変) 25.79
18 -76.370 4.80 1.92286 20.9 22.15
19 -22.599 0.97 1.83400 37.2 22.15
20 128.497 3.55 22.58
21 ∞ (可変) (可変)
22 29.814 10.71 1.49700 81.6 33.81
23 -51.511 0.15 33.66
24 43.147 10.29 1.49700 81.6 30.98
25 -28.537 1.23 2.05090 26.9 29.07
26 264.650 4.92 28.84
27* -58.899 1.90 1.85400 40.4 28.87
28* -481.984 0.15 31.35
29 196.609 3.51 1.92286 20.9 33.25
30 -143.123 (可変) 33.99
像面 ∞

非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000 A 4= 7.78177e-006 A 6=-1.16227e-008 A 8= 3.61332e-011 A10=-8.46807e-014 A12= 1.32014e-016 A14=-1.19838e-019 A16= 4.73739e-023
第2面
K =-9.92823e-001 A 4= 7.69669e-007 A 6=-2.26384e-008 A 8=-9.85352e-011 A10= 6.27986e-013 A12=-2.83991e-015 A14= 3.85776e-018
第3面
K = 0.00000e+000 A 4=-6.64637e-006 A 6=-1.30881e-007 A 8= 1.16505e-009 A10=-3.85853e-012 A12= 6.70940e-015 A14=-6.86586e-018 A16= 3.70998e-021
第4面
K = 0.00000e+000 A 4= 8.70231e-006 A 6=-1.20128e-007 A 8= 1.60621e-009 A10=-6.68148e-012 A12= 1.72715e-014 A14=-1.99239e-017
第27面
K = 0.00000e+000 A 4=-8.02584e-005 A 6= 3.37144e-007 A 8=-1.26027e-009 A10= 4.18861e-012 A12=-7.10161e-015 A14= 6.02476e-018 A16=-2.38812e-020
第28面
K = 0.00000e+000 A 4=-5.78382e-005 A 6= 3.44019e-007 A 8=-1.08923e-009 A10= 2.82965e-012 A12=-3.79229e-015

各種データ
ズーム比 2.06

広角中間望遠
焦点距離(mm) 16.48 25.00 33.95
Fナンバー 2.91 2.91 2.91
半画角(°) 52.70 40.87 32.51
像高(mm) 21.64 21.64 21.64
レンズ全長(mm)155.40 143.83 142.03
BF(mm) 14.79 23.49 32.80

d 8 21.05 6.62 1.50
d13 6.87 9.00 6.34
d14 16.01 6.25 1.65
d17 1.60 9.09 12.93
d21 7.22 1.51 -1.05
d30 14.79 23.49 32.80

有効径データ
広角中間望遠
14面（Fno絞り） 16.51 20.83 25.95
21面（フレアカット絞り） 24.78 22.11 22.03

ズームレンズユニットデータ
群始面焦点距離レンズ構成長前側主点位置後側主点位置
1 1 -21.27 26.43 3.35 -18.21
2 9 68.47 9.11 -0.71 -6.18
3 14 ∞ 0.00 0.00 -0.00
4 15 53.46 10.16 1.27 -5.36
5 18 -67.81 9.32 0.66 -5.88
6 22 51.87 32.85 -7.80 -27.23

単レンズデータ
レンズ始面焦点距離
1 1 -27.76
2 3 -107.55
3 5 -52.43
4 7 51.20
5 9 65.26
6 11 -44.52
7 12 45.88
8 15 -73.44
9 16 30.68
10 18 33.35
11 19 -22.98
12 22 39.73
13 24 36.29
14 25 -24.46
15 27 -78.73
16 29 90.20

［数値実施例３］
面データ
面番号 ri di ndi νdi 有効径(mm)
1* 3000.000 2.85 1.58313 59.4 61.51
2* 17.203 12.67 40.39
3* 5528.803 2.25 1.85400 40.4 38.64
4* 71.932 6.04 32.69
5 -56.210 1.20 1.59522 67.7 32.30
6 63.894 0.15 31.59
7 44.388 6.72 1.85478 24.8 31.69
8 -318.556 (可変) 30.68
9 63.590 2.21 1.80518 25.4 22.43
10 314.826 0.15 22.56
11 45.943 1.00 1.89286 20.4 22.87
12 23.359 5.00 1.54072 47.2 22.56
13 -455.410 (可変) 22.74
14(絞り) ∞ (可変) (可変)
15 29.639 1.20 2.00069 25.5 24.69
16 20.319 7.62 1.53775 74.7 23.77
17 -81.736 (可変) 23.49
18 -64.883 4.17 1.95906 17.5 20.35
19 -23.060 0.75 1.85026 32.3 21.21
20 180.484 3.27 22.40
21 ∞ (可変) (可変)
22 32.881 9.68 1.49700 81.6 31.59
23 -43.472 0.15 31.74
24 45.776 8.66 1.49700 81.6 29.95
25 -32.604 1.20 2.05090 26.9 28.72
26 152.153 4.38 28.57
27* -82.580 2.10 1.85400 40.4 28.64
28* -1000.000 0.15 31.18
29 137.445 2.72 1.92286 20.9 33.48
30 -877.955 (可変) 34.00
像面 ∞

非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000 A 4= 9.12334e-006 A 6=-1.42060e-008 A 8= 4.34729e-011 A10=-8.74169e-014 A12= 1.02679e-016 A14=-6.43096e-020 A16= 1.68912e-023
第2面
K =-8.93367e-001 A 4= 3.79524e-008 A 6=-5.07064e-009 A 8=-1.14893e-010 A10= 9.36196e-013 A12=-2.65811e-015 A14= 2.27870e-018
第3面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.02888e-005 A 6=-1.38723e-007 A 8= 1.18981e-009 A10=-3.41414e-012 A12= 3.80422e-015 A14= 2.89821e-019 A16=-2.70649e-021
第4面
K = 0.00000e+000 A 4= 4.72216e-006 A 6=-1.41758e-007 A 8= 1.65340e-009 A10=-6.55785e-012 A12= 1.51299e-014 A14=-1.52426e-017
第27面
K = 0.00000e+000 A 4=-7.04435e-005 A 6= 2.07231e-007 A 8=-9.97067e-010 A10= 4.95238e-012 A12=-1.12135e-014 A14= 9.39583e-018 A16=-2.05544e-020
第28面
K = 0.00000e+000 A 4=-5.05135e-005 A 6= 2.12633e-007 A 8=-6.02723e-010 A10= 2.05246e-012 A12=-3.41573e-015

各種データ
ズーム比 2.02
広角中間望遠
焦点距離(mm) 14.42 23.00 29.10
Fナンバー 2.92 2.92 2.92
半画角(°) 56.32 43.25 36.63
像高(mm) 21.64 21.64 21.64
レンズ全長(mm)157.53 145.54 143.01
BF(mm) 14.20 21.84 29.07

d 8 29.25 8.20 2.20
d13 6.60 13.49 10.40
d14 14.27 4.99 2.88
d17 1.60 10.89 13.00
d21 5.32 -0.15 -0.83
d30 14.20 21.84 29.07

有効径データ(mm)
広角中間望遠
14面（Fno絞り） 16.43 20.62 24.01
21面（フレアカット絞り） 24.59 20.79 19.15

ズームレンズユニットデータ
群始面焦点距離レンズ構成長前側主点位置後側主点位置
1 1 -21.82 31.88 3.79 -22.38
2 9 63.47 8.35 0.08 -5.08
3 14 ∞ 0.00 0.00 -0.00
4 15 57.10 8.82 1.33 -4.39
5 18 -67.60 8.19 0.13 -5.67
6 22 57.20 29.05 -8.47 -25.21

単レンズデータ
レンズ始面焦点距離
1 1 -29.68
2 3 -85.36
3 5 -50.05
4 7 45.97
5 9 98.58
6 11 -54.36
7 12 41.24
8 15 -69.01
9 16 31.07
10 18 35.57
11 19 -24.01
12 22 39.32
13 24 39.77
14 25 -25.47
15 27 -105.51
16 29 128.94

図７Ａおよび図７Ｂは、実施例４であるレンズ装置２００を示している。レンズ装置２００は、実施例１～３で説明したいずれかのズームレンズを撮像光学系として内蔵し、該ズームレンズにズーム動作を行わせるためにユーザにより光軸回りで回転操作されるズームリング（ズーム手段）３１を有する。ズームリング３１が回転すると、カム筒３２が回転し、該カム筒３２に形成された不図示のレンズカム溝部によってズームレンズの各レンズユニットが光軸方向に駆動される。

実施例１～３で説明したフレアカット絞りＦＳに相当するフレアカット絞り４１は、複数の絞り羽根４１ａと、画系複数の絞り羽根４１ａを開閉方向に駆動するために光軸回りで回転する回転部材４１ｂと、複数の絞り羽根４１ａと回転部材４１ｂとを回転可能に保持するベース部材４１ｃとを有する。回転部材４１ｂは、複数の絞り羽根４１ａを開閉方向に駆動するための不図示の複数の羽根カム溝部を有する。さらに、回転部材４１ｂは、その径方向外側に向かって延びる係合部４１ｄを有する。係合部４１ｄは、カム筒３２に形成された不図示のフレアカットカム溝部に係合している。

ズーム動作に伴ってカム筒３２が回転すると、フレアカットカム溝部に係合した係合部４１ｄを介して回転部材４１ｂが回転し、複数の絞り羽根４１ａが開閉方向に駆動される。これにより、ズームに応じてフレアカット絞り４１の開口径が変更される。

本実施例では、ズームに応じてフレアカット絞り４１の開口径が機械的に変更される場合について説明したが、フレアカット絞り４１の開口径が電気的に変更されるようにしてもよい。具体的には、ズームリング３１の回転をセンサにより検出し、該センサからの回転検出信号に応じてモータ等のアクチュエータを駆動してフレアカット絞り４１の開口径を変更するようにしてもよい。

図８は、実施例１～３のズームレンズを撮像光学系として用いた実施例５としての撮像装置（以下、カメラという）２０を示している。カメラ２０は、実施例１～３で説明したいずれかのズームレンズである撮像光学系２１と、カメラ本体に内蔵され、撮像光学系２１により形成された光学像としての被写体像を撮像（光電変換）するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子２２とを有する。

メモリ２３は、撮像素子２２による撮像によって生成された画像データを記録する。背面ディスプレイ２４は、画像データをユーザにより観察可能に表示する。

このように実施例１～３のズームレンズをカメラ２０に用いることにより、全ズーム域で高い光学性能を有するカメラを実現することができる。

Ｂ１第１レンズユニット
Ｂ２第２レンズユニット
Ｂ３第３レンズユニット
Ｂ４第４レンズユニット
Ｂ５第５レンズユニット
ＳＰＦｎｏ絞り（第１の絞り）
ＦＳフレアカット絞り（第２の絞り）
ＩＰ像面

Claims

複数のレンズユニットを有し、ズーミングに際して隣り合うレンズユニットの間隔が変化するズームレンズであって、
前記複数のレンズユニットは、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力を有する第１レンズユニット、正の屈折力を有する第２レンズユニット、正の屈折力を有する第３レンズユニット、負の屈折力を有する第４レンズユニット、正の屈折力を有する第５レンズユニットから構成され、
前記ズームレンズは、第１の絞りと、前記第１の絞りよりも像側に配置された第２の絞りとを有し、
広角端における前記ズームレンズのＦナンバーは前記第１の絞りの開口径により決定され、
前記第４レンズユニットは、前記第１の絞りより像側であって前記第２の絞りよりも物体側に配置され、
前記第２の絞りの開口径はズーミングに伴って変化し、前記広角端での前記第２の絞りの開口径が、望遠端での前記第２の絞りの開口径よりも大きく、
前記広角端での前記ズームレンズのバックフォーカスをＢＦｗとし、前記広角端での前記ズームレンズの焦点距離をｆｗとするとき、
０．１０≦ＢＦｗ／ｆｗ≦１．２０
なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
前記第２の絞りの前記広角端での開口径をφＷとし、前記第２の絞りの望遠端での開口径をφＴとするとき、
１．０１≦φＷ／φＴ≦２．００
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。
前記広角端での前記第２の絞りから像面までの光軸上の距離をＦＤｗとし、
前記広角端での前記ズームレンズのレンズ全長をＬＤｗとするとき、
０．１０≦ＦＤｗ／ＬＤｗ≦０．５０
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。
前記広角端での前記ズームレンズの全長をＬＤｗとするとき、
５．０≦ＬＤｗ／ｆｗ≦１５．０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のズームレンズ。
前記広角端での前記ズームレンズの全長をＬＤｗとし、前記広角端における前記第１の絞りと前記第２の絞りとの間の間隔をＳＦＤｗとするとき、
０．１０≦ＳＦＤｗ／ＬＤｗ≦０．５０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のズームレンズ。
前記望遠端での前記第１の絞りと前記第２の絞りとの間の間隔をＳＦＤｔとし、前記望遠端での前記第２の絞りから像面までの距離をＦＤｔとし、前記望遠端での前記ズームレンズの全長をＬＤｔとするとき、
０．５０≦（ＳＦＤｔ＋ＦＤｔ）／ＬＤｔ≦０．９０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のズームレンズ。
前記第４レンズユニットと前記第２の絞りとが間隔を隔てて隣り合っていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のズームレンズ。
前記第４レンズユニットの焦点距離をｆ＿ＮＬとするとき、
０．５０≦｜ｆ＿ＮＬ｜／ｆｔ≦３．００
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のズームレンズ。
像ぶれ補正に際して、前記第４レンズユニットは光軸に対して直交する成分を含む方向に移動することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のズームレンズ。
前記第５レンズユニットは、前記第２の絞りの像面側に隣り合って配置されることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のズームレンズ。
前記第５レンズユニットの焦点距離をｆ＿ＰＬとするとき、
０．５０≦ｆ＿ＰＬ／ｆｔ≦２．５０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１０に記載のズームレンズ。
前記第５レンズユニットに含まれる正の屈折力を有する正レンズの材料のｄ線における屈折率をＮｄ＿ＰＬＬとし、該正レンズの材料のｄ線を基準としたアッベ数をνｄ＿ＰＬＬとするとき、
１．４０≦Ｎｄ＿ＰＬＬ≦１．６５
６０≦νｄ＿ＰＬＬ≦１００
なる条件式のうち少なくとも一方を満足することを特徴とする請求項１０または１１に記載のズームレンズ。
請求項１から１２のいずれか一項に記載のズームレンズと、
前記ズームレンズに変倍を行わせるズーム手段と、
前記変倍に応じて前記第２の絞りの開口径を機械的または電気的に変更する光学機器。
前記ズームレンズにより形成された光学像を撮像する撮像素子を有することを特徴とする請求項１３に記載の光学機器。
請求項１から１２のいずれか一項に記載のズームレンズと、
前記ズームレンズにより形成された光学像を撮像する撮像素子を有することを特徴とする撮像装置。