JP7265075B2 - ズームレンズおよび撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、特にデジタルカメラ、レンズ交換式デジタルカメラ、映画撮影用カメラ等の撮像装置に好適なズームレンズおよびこのズームレンズを備えた撮像装置に関するものである。

デジタルカメラ、レンズ交換式デジタルカメラ、映画撮影用カメラ等の撮像装置に用いられるズームレンズとして、特許文献１～３に記載のものが知られている。

特開２０１５－１２１７６８号公報 特開２０１４－７７８６７号公報 特開２０１５－４８８０号公報

上記撮像装置に用いるズームレンズは、携帯性を良くするために小型・軽量化が求められている。また、高速なフォーカシングと撮影距離全般で良好な光学性能、そして広角端状態での更なる広画角化が求められている。

しかしながら、特許文献１および２に開示されたズームレンズでは、広画角化や高速なフォーカシングを達成しながらも、最も物体側のレンズ群（第１レンズ群）が大きく、小型化が十分に達成されているとはいえない。

また、特許文献３に開示されたズームレンズでは、小型化でかつ高速なフォーカシングを可能としながらも、撮影距離による収差変動の抑制との両立が十分に達成されているとはいえない。

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、全体が小型・軽量でかつ高速なフォーカシングを可能としながら、物体距離に依る収差変動が少なく、物体距離全般にわたり高い光学性能が得られるズームレンズ、およびこのズームレンズを備えた撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の第１のズームレンズは、物体側から順に、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レンズ群とからなり、変倍時に、第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群および第４レンズ群は、隣接する群との光軸方向の間隔を変化させ、第１レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズと、負の屈折力を有する第２レンズと、正の屈折力を有する第３レンズとからなり、第３レンズ群は、負レンズからなり、合焦時に、第３レンズ群のみが光軸に沿って移動し、第１レンズの屈折率をＮｄ１、第１レンズのアッベ数をνｄ１、第３レンズの屈折率をＮｄ３、第３レンズのアッベ数をνｄ３、広角端における無限遠物体合焦時の全系の焦点距離をｆｗ、第３レンズ群の焦点距離をｆ３、広角端におけるバックフォーカスをＢｆ、最大像高をＩＨとした場合、下記条件式（１）～（４）を満足する。
１．７＜Ｎｄ１－０．００３７×νｄ１＜２ …（１）
１．８＜Ｎｄ３－０．００３７×νｄ３＜２ …（２）
－０．６＜ｆｗ／ｆ３＜－０．１５ …（３）
０．６＜Ｂｆ／ＩＨ＜１．２ …（４）

本発明の第２のズームレンズは、物体側から順に、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レンズ群とからなり、変倍時に、第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群および第４レンズ群は、隣接する群との光軸方向の間隔を変化させ、第１レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズと、負の屈折力を有する第２レンズと、正の屈折力を有する第３レンズとからなり、第３レンズ群は、負レンズからなり、合焦時に、第３レンズ群のみが光軸に沿って移動し、第１レンズの屈折率をＮｄ１、第１レンズのアッベ数をνｄ１、第３レンズの屈折率をＮｄ３、第３レンズのアッベ数をνｄ３、広角端における無限遠物体合焦時の全系の焦点距離をｆｗ、第３レンズ群の焦点距離をｆ３、広角端におけるバックフォーカスをＢｆ、第４レンズ群の焦点距離をｆ４とした場合、条件式（１）～（３）、（５）を満足する。
１．７＜Ｎｄ１－０．００３７×νｄ１＜２ …（１）
１．８＜Ｎｄ３－０．００３７×νｄ３＜２ …（２）
－０．６＜ｆｗ／ｆ３＜－０．１５ …（３）
０．１５＜Ｂｆ／ｆ４＜０．３５ …（５）

本発明の第１および第２のズームレンズにおいては、条件式（１－１）～（３－１）のうち少なくとも１つ以上を満足することが好ましい。
１．７５＜Ｎｄ１－０．００３７×νｄ１＜２ …（１－１）
１．８５＜Ｎｄ３－０．００３７×νｄ３＜２ …（２－１）
－０．５＜ｆｗ／ｆ３＜－０．２ …（３－１）

本発明の第１のズームレンズにおいては、条件式（４－１）を満足することが好ましい。
０．７＜Ｂｆ／ＩＨ＜１．１ …（４－１）

本発明の第２のズームレンズにおいては、条件式（５－１）を満足することが好ましい。
０．１８＜Ｂｆ／ｆ４＜０．３ …（５－１）

本発明の第１および第２のズームレンズにおいて、第２レンズ群は、光軸と直交する方向に移動することで防振を行う防振レンズ群を有し、望遠端における無限遠物体合焦時の全系の焦点距離をｆｔ、防振レンズ群の焦点距離をｆｏｉｓとした場合、条件式（６）を満足することが好ましく、条件式（６－１）を満足することがより好ましい。
０．５＜ｆｔ／ｆｏｉｓ＜２ …（６）
１＜ｆｔ／ｆｏｉｓ＜１．５ …（６－１）

また、第２レンズ群は、光軸と直交する方向に移動することで防振を行う防振レンズ群を有し、防振レンズ群は、１枚のレンズからなることが好ましい。

この場合、防振レンズ群を構成するレンズのアッベ数をνｕｄとした場合、条件式（７）を満足することが好ましく、条件式（７－１）を満足することがより好ましい。
５０＜νｕｄ＜１００ …（７）
５５＜νｕｄ＜９５ …（７－１）

また、第２レンズ群は、絞りを有し、絞りの物体側および像側に隣接してレンズを有することが好ましい。

この場合、第２レンズ群は、物体側から順に、正レンズと絞りとを連続して有することが好ましい。

また、第２レンズ群は、絞りの像側に、少なくとも１枚の正レンズと少なくとも１枚の負レンズとからなる接合レンズを有することが好ましい。

この場合、接合レンズは、１枚の正レンズと１枚の負レンズとからなり、接合レンズを構成する正レンズと負レンズのアッベ数差（正レンズのアッベ数－負レンズのアッベ数）をΔνｃｄとした場合、条件式（８）を満足することが好ましい。
１５＜Δνｃｄ＜６０ …（８）

また、第４レンズ群は、正レンズからなることが好ましい。

また、第４レンズ群は、変倍時に固定されるものとしてもよいし、変倍時に移動するものとしてもよい。

本発明の撮像装置は、上記記載の本発明のズームレンズを備えたものである。

なお、上記「～からなる」とは、構成要素として挙げたもの以外に、実質的にパワーを有さないレンズ、絞りやマスクやカバーガラスやフィルタ等のレンズ以外の光学要素、レンズフランジ、レンズバレル、撮像素子、手ぶれ補正機構等の機構部分、等を含んでもよいことを意図するものである。

また、各条件式における屈折率およびアッベ数は、ｄ線を基準波長とする。

また、上記のレンズの面形状、屈折力の符号、および曲率半径は、非球面が含まれている場合は近軸領域で考えるものとする。

本発明の第１および第２のズームレンズは、物体側から順に、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レンズ群とからなり、変倍時に、第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群および第４レンズ群は、隣接する群との光軸方向の間隔を変化させ、第１レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズと、負の屈折力を有する第２レンズと、正の屈折力を有する第３レンズとからなり、第３レンズ群は、負レンズからなり、合焦時に、第３レンズ群のみが光軸に沿って移動し、所定の条件式を満足するようにしたので、全体が小型・軽量でかつ高速なフォーカシングを可能としながら、物体距離に依る収差変動が少なく、物体距離全般にわたり高い光学性能が得られるズームレンズ、およびこのズームレンズを備えた撮像装置を提供することができる。

本発明の第１および第２の実施形態にかかるズームレンズ（実施例１と共通）のレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例２のズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例３のズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例４のズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例５のズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例１のズームレンズの無限遠物体合焦時の各収差図 本発明の実施例１のズームレンズの有限距離物体合焦時の各収差図 本発明の実施例２のズームレンズの無限遠物体合焦時の各収差図 本発明の実施例２のズームレンズの有限距離物体合焦時の各収差図 本発明の実施例３のズームレンズの無限遠物体合焦時の各収差図 本発明の実施例３のズームレンズの有限距離物体合焦時の各収差図 本発明の実施例４のズームレンズの無限遠物体合焦時の各収差図 本発明の実施例４のズームレンズの有限距離物体合焦時の各収差図 本発明の実施例５のズームレンズの無限遠物体合焦時の各収差図 本発明の実施例５のズームレンズの有限距離物体合焦時の各収差図 本発明の一実施形態による撮像装置の前面側を示す斜視図 図１６の撮像装置の背面側を示す斜視図

以下、本発明の第１の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施形態にかかるズームレンズのレンズ構成を示す断面図である。図１に示す構成例は、後述の実施例１のズームレンズの構成と共通である。図１においては、左側が物体側、右側が像側であり、図示されている開口絞りＳｔは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸Ｚ上の位置を示すものである。

また、図１では、ＷＩＤＥと表記した上段に広角端の状態を示し、光束として軸上光束ｗａおよび最大画角の光束ｗｂを記入し、ＴＥＬＥと表記した下段に望遠端の状態を示し、光束として軸上光束ｔａおよび最大画角の光束ｔｂを記入している。これらはいずれも無限遠物体に合焦した状態を示している。また、変倍時の各レンズ郡の移動軌跡も併せて記入している。

なお、ズームレンズが撮像装置に搭載される際には、撮像装置の仕様に応じた各種フィルタおよび／または保護用のカバーガラスを備えることが好ましいため、図１ではこれらを想定した平行平面板状の光学部材ＰＰをレンズ系と像面Ｓｉｍとの間に配置した例を示している。しかし、光学部材ＰＰの位置は図１に示すものに限定されないし、光学部材ＰＰを省略した構成も可能である。

本実施形態のズームレンズは、物体側から順に、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とからなり、変倍時に、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４は、隣接する群との光軸Ｚ方向の間隔を変化させるように構成されている。このように、最も物体側の第１レンズ群Ｇ１に負の屈折力を持たすことにより、後続するレンズ群に発散光が入射するようになるため、周辺光量の確保に有利となる。また、第３レンズ群Ｇ３に負の屈折力を持たすことにより、光束を小さくできるため、小径化に有利となる。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズＬ１ａと、負の屈折力を有する第２レンズＬ１ｂと、正の屈折力を有する第３レンズＬ１ｃとからなる。負の屈折力を有する第１レンズＬ１ａで入射瞳を物体側に近づけることによって、広角端での画角確保と小径化に寄与する。また、負の屈折力を有する第２レンズＬ１ｂと正の屈折力を有する第３レンズＬ１ｃを連続して配置することによって、望遠端での球面収差を抑制し、第１レンズ群Ｇ１全体での変倍時の収差変動を抑制することができる。

第３レンズ群Ｇ３は、負レンズＬ３ａからなり、合焦時に、第３レンズ群Ｇ３のみが光軸Ｚに沿って移動するように構成されている。すなわち、第３レンズ群Ｇ３は、合焦レンズ群ＦＯＣＵＳとして機能する。このような構成とすることによって、合焦ユニット（合焦レンズ群ＦＯＣＵＳおよびこの合焦レンズ群ＦＯＣＵＳを移動させる機構）の小型・軽量化および高速オートフォーカスに寄与する。

さらに、第１レンズＬ１ａの屈折率をＮｄ１、第１レンズＬ１ａのアッベ数をνｄ１、第３レンズＬ１ｃの屈折率をＮｄ３、第３レンズＬ１ｃのアッベ数をνｄ３、広角端における無限遠物体合焦時の全系の焦点距離をｆｗ、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離をｆ３、広角端におけるバックフォーカスをＢｆ、最大像高をＩＨとした場合、条件式（１）～（４）を満足するように構成されている。
１．７＜Ｎｄ１－０．００３７×νｄ１＜２ …（１）
１．８＜Ｎｄ３－０．００３７×νｄ３＜２ …（２）
－０．６＜ｆｗ／ｆ３＜－０．１５ …（３）
０．６＜Ｂｆ／ＩＨ＜１．２ …（４）

条件式（１）の上限以上とならないようにすることによって、色収差の補正に有利となる。条件式（１）の下限以下とならないようにすることによって、小型・軽量化に有利となる。なお、条件式（１－１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
１．７５＜Ｎｄ１－０．００３７×νｄ１＜２ …（１－１）

条件式（２）の上限以上とならないようにすることによって、色収差の補正に有利となる。条件式（２）の下限以下とならないようにすることによって、小型・軽量化に有利となる。なお、条件式（２－１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
１．８５＜Ｎｄ３－０．００３７×νｄ３＜２ …（２－１）

条件式（３）の上限以上とならないようにすることによって、第３レンズ群Ｇ３の屈折力が弱くなりすぎないようにできるため、合焦時の第３レンズ群Ｇ３の移動量を抑え、小型化に有利となる。条件式（３）の下限以下とならないようにすることによって、第３レンズ群Ｇ３の屈折力が強くなり過ぎないようにできるため、合焦時の収差変動量の抑制に有利となる。なお、条件式（３－１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
－０．５＜ｆｗ／ｆ３＜－０．２ …（３－１）

条件式（４）の上限以上とならないようにすることによって、小型化に有利となる。また、広角側で像面Ｓｉｍへの軸外光線の主光線の入射角の抑制に有利となる。条件式（４）の下限以下とならないようにすることによって、ズームレンズと像面Ｓｉｍが近くなり過ぎるのを抑え、レンズの小径化に有利となる。なお、条件式（４－１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
０．７＜Ｂｆ／ＩＨ＜１．１ …（４－１）

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態にかかるズームレンズのレンズ構成は、図１に示す第１の実施形態にかかるズームレンズと同じである。

本実施形態のズームレンズは、物体側から順に、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とからなり、変倍時に、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４は、隣接する群との光軸Ｚ方向の間隔を変化させるように構成されている。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズＬ１ａと、負の屈折力を有する第２レンズＬ１ｂと、正の屈折力を有する第３レンズＬ１ｃとからなる。 第３レンズ群Ｇ３は、負レンズＬ３ａからなり、合焦時に、第３レンズ群Ｇ３のみが光軸Ｚに沿って移動するように構成されている。

さらに、第１レンズＬ１ａの屈折率をＮｄ１、第１レンズＬ１ａのアッベ数をνｄ１、第３レンズＬ１ｃの屈折率をＮｄ３、第３レンズＬ１ｃのアッベ数をνｄ３、広角端における無限遠物体合焦時の全系の焦点距離をｆｗ、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離をｆ３、広角端におけるバックフォーカスをＢｆ、第４レンズ群Ｇ４の焦点距離をｆ４とした場合、条件式（１）～（３）、（５）を満足するように構成されている。
１．７＜Ｎｄ１－０．００３７×νｄ１＜２ …（１）
１．８＜Ｎｄ３－０．００３７×νｄ３＜２ …（２）
－０．６＜ｆｗ／ｆ３＜－０．１５ …（３）
０．１５＜Ｂｆ／ｆ４＜０．３５ …（５）

第２の実施形態にかかるズームレンズは、第１の実施形態にかかるズームレンズと比較して、条件式（４）の代わりに条件式（５）を満足するように構成されており、これ以外の構成については同じである。そのため、条件式（５）の説明以外は省略する。

条件式（５）の上限以上とならないようにすることによって、バックフォーカスが長くなり過ぎない、または第４レンズ群Ｇ４の屈折力が強くなり過ぎないようにでき、その結果、隣接する第３レンズ群Ｇ３の負の屈折力が強くなり過ぎないようにできるため、合焦時の収差変動の抑制に有利となる。条件式（５）の下限以下とならないようにすることによって、バックフォーカスが短くなり過ぎない、または第４レンズ群Ｇ４の屈折力が弱くなり過ぎないようにでき、その結果、隣接する第３レンズ群Ｇ３の負の屈折力が弱くなり過ぎないようにできるため、合焦時の第３レンズ群Ｇ３の移動量を抑え、小型化に有利となる。なお、条件式（５－１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
０．１８＜Ｂｆ／ｆ４＜０．３ …（５－１）

第１および第２の実施形態のズームレンズにおいて、第２レンズ群Ｇ２は、光軸Ｚと直交する方向に移動することで防振を行う防振レンズ群ＯＩＳを有し、望遠端における無限遠物体合焦時の全系の焦点距離をｆｔ、防振レンズ群ＯＩＳの焦点距離をｆｏｉｓとした場合、条件式（６）を満足することが好ましい。条件式（６）の上限以上とならないようにすることによって、防振レンズ群ＯＩＳの屈折力が強くなり過ぎないようにできるため、防振時の収差変動を小さくできる。条件式（６）の下限以下とならないようにすることによって、防振レンズ群ＯＩＳの移動量が大きくなり過ぎないようにできるため、ズームレンズ全体の大きさ、および防振ユニット（防振レンズ群ＯＩＳおよびこの防振レンズ群ＯＩＳを移動させる機構）の大きさを抑えることができる。なお、条件式（６－１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
０．５＜ｆｔ／ｆｏｉｓ＜２ …（６）
１＜ｆｔ／ｆｏｉｓ＜１．５ …（６－１）

また、第２レンズ群Ｇ２は、光軸Ｚと直交する方向に移動することで防振を行う防振レンズ群ＯＩＳを有し、防振レンズ群ＯＩＳは、１枚のレンズからなることが好ましい。このような構成とすることによって、防振ユニットの小型・軽量化に有利となる。

この場合、防振レンズ群ＯＩＳを構成するレンズのアッベ数をνｕｄとした場合、条件式（７）を満足することが好ましい。条件式（７）の上限以上とならないようにすることによって、十分な屈折率を有する材料を選択できる。条件式（７）の下限以下とならないようにすることによって、防振時の色収差変動の抑制に有利となる。なお、条件式（７－１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
５０＜νｕｄ＜１００ …（７）
５５＜νｕｄ＜９５ …（７－１）

また、第２レンズ群Ｇ２は、開口絞りＳｔを有し、開口絞りＳｔの物体側および像側に隣接してレンズを有することが好ましい。このような構成とすることによって、変倍時に第２レンズ群Ｇ２の移動量を確保しやすく、また小型化にも有利となる。

この場合、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、正レンズと開口絞りＳｔとを連続して有することが好ましい。このように開口絞りＳｔの物体側に正レンズを配置することで、開口絞りＳｔの小径化に有利となる。

また、第２レンズ群Ｇ２は、開口絞りＳｔの像側に、少なくとも１枚の正レンズと少なくとも１枚の負レンズとからなる接合レンズを有することが好ましい。このような構成とすることによって、軸上色収差の補正に有利となる。

この場合、接合レンズは、１枚の正レンズと１枚の負レンズとからなり、接合レンズを構成する正レンズと負レンズのアッベ数差（正レンズのアッベ数－負レンズのアッベ数）をΔνｃｄとした場合、条件式（８）を満足することが好ましい。条件式（８）を満足することによって、第２レンズ群Ｇ２での色収差を十分に補正でき、高い光学性能の達成に有利となる。なお、条件式（８－１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
１５＜Δνｃｄ＜６０ …（８）
２０＜Δνｃｄ＜５０ …（８－１）

また、第４レンズ群Ｇ４は、正レンズからなることが好ましい。このような構成とすることによって、第３レンズ群Ｇ３の合焦時の移動量を確保しつつ、負レンズからなる第３レンズ群Ｇ３との合焦時における収差変動のバランスを良くすることができる。

また、第４レンズ群Ｇ４は、変倍時に固定されるものとしてもよいし、変倍時に移動するものとしてもよい。第４レンズ群Ｇ４を変倍時に固定した場合、ズームレンズ内へのゴミの侵入を防ぐことができる。第４レンズ群Ｇ４を変倍時に移動するものとした場合、第４レンズ群Ｇ４の小径化に有利となる。

また、第１レンズ群Ｇ１の最も像側の面は、物体側に凸面を向けた形状であることが好ましい。このような構成とすることによって、望遠端で第２レンズ群Ｇ２との間隔を確保しやすくなり、また小型化にも有利となる。

また、図１に示す例では、レンズ系と像面Ｓｉｍとの間に光学部材ＰＰを配置した例を示したが、ローパスフィルタや特定の波長域をカットするような各種フィルタ等をレンズ系と像面Ｓｉｍとの間に配置する代わりに、各レンズの間にこれらの各種フィルタを配置してもよく、あるいは、いずれかのレンズのレンズ面に、各種フィルタと同様の作用を有するコートを施してもよい。

次に、本発明のズームレンズの数値実施例について説明する。

まず、実施例１のズームレンズについて説明する。実施例１のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図１に示す。図１および後述の実施例２～５に対応した図２～５においては、左側が物体側、右側が像側であり、図示されている開口絞りＳｔは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸Ｚ上の位置を示すものである。また、ＷＩＤＥと表記した上段に広角端の状態を示し、光束として軸上光束ｗａおよび最大画角の光束ｗｂを記入し、ＴＥＬＥと表記した下段に望遠端の状態を示し、光束として軸上光束ｔａおよび最大画角の光束ｔｂを記入している。これらはいずれも無限遠物体に合焦した状態を示している。また、変倍時の各レンズ郡の移動軌跡も併せて記入している。

実施例１のズームレンズは、物体側から順に、レンズＬ１ａ～レンズＬ１ｃの３枚のレンズから構成される第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳｔおよびレンズＬ２ａ～レンズＬ２ｅの５枚のレンズから構成される第２レンズ群Ｇ２と、レンズＬ３ａのみの１枚のレンズから構成される第３レンズ群Ｇ３と、レンズＬ４ａのみの１枚のレンズから構成される第４レンズ群Ｇ４とから構成されている。また、変倍時に、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、および第３レンズ群Ｇ３は移動し、第４レンズ群Ｇ４は固定されるように構成されている。

実施例１のズームレンズの基本レンズデータを表１に、諸元に関するデータを表２に、変化する面間隔に関するデータを表３に、非球面係数に関するデータを表４に示す。以下では、表中の記号の意味について、実施例１のものを例にとり説明するが、実施例２～５についても基本的に同様である。

表１のレンズデータにおいて、面番号の欄には最も物体側の構成要素の面を１番目として像面側に向かうに従い順次増加する面番号を示し、曲率半径の欄には各面の曲率半径を示し、面間隔の欄には各面とその次の面との光軸Ｚ上の間隔を示す。また、ｎの欄には各光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ（ナノメートル））における屈折率を示し、νの欄には各光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ（ナノメートル））におけるアッベ数を示す。

また、曲率半径の符号は、面形状が物体側に凸の場合を正、像面側に凸の場合を負としている。基本レンズデータには、開口絞りＳｔ、光学部材ＰＰも含めて示している。開口絞りＳｔに相当する面の面番号の欄には面番号とともに（絞り）という語句を記載している。また、表１のレンズデータにおいて、変倍時および合焦時に間隔が変化する面間隔の欄にはそれぞれＤＤ[面番号]と記載している。このＤＤ[面番号]に対応する数値は表３に示している。

表２の諸元に関するデータに、無限遠物体合焦時および有限距離物体合焦時（像面から１ｍの距離の物体に合焦時）の各々について、ズーム倍率、焦点距離ｆ´、バックフォーカスＢｆ´、ＦナンバーＦＮｏ．、全画角２ω（°）の値を示す。

表１のレンズデータでは、非球面の面番号に＊印を付しており、非球面の曲率半径として近軸の曲率半径の数値を示している。表４の非球面係数に関するデータには、非球面の面番号と、これら非球面に関する非球面係数を示す。表４の非球面係数の数値の「Ｅ±ｎ」（ｎ：整数）は「×１０^±ｎ」を意味する。非球面係数は、下記式で表される非球面式における各係数ＫＡ、Ａｍの値である。
Ｚｄ＝Ｃ・ｈ^２／｛１＋（１－ＫＡ・Ｃ^２・ｈ^２）^１/２｝＋ΣＡｍ・ｈ^ｍ
ただし、
Ｚｄ：非球面深さ（高さｈの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に下ろした垂線の長さ）
ｈ：高さ（光軸からの距離）
Ｃ：近軸曲率半径の逆数
ＫＡ、Ａｍ：非球面係数
であり、非球面深さＺｄにおけるΣはｍに関する総和を意味する。

基本レンズデータ、諸元に関するデータ、および変化する面間隔に関するデータにおいて、角度の単位としては度を用い、長さの単位としてはｍｍ（ミリメートル）を用いているが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても使用可能なため他の適当な単位を用いることもできる。

実施例１のズームレンズの無限遠物体合焦時の各収差図を図６に、有限距離物体合焦時（像面から１ｍの距離の物体に合焦時）の各収差図を図７に示す。なお、図６、７中の上段左側から順に広角端（ＷＩＤＥ）での球面収差、非点収差、歪曲収差、および倍率色収差を示し、図６、７中の中段左側から順に中間位置（ＭＩＤ）での球面収差、非点収差、歪曲収差、および倍率色収差を示し、図６、７中の下段左側から順に望遠端（ＴＥＬＥ）での球面収差、非点収差、歪曲収差、および倍率色収差を示す。球面収差、非点収差、および歪曲収差を表す各収差図には、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ（ナノメートル））を基準波長とした収差を示す。球面収差図にはｄ線（波長５８７．６ｎｍ（ナノメートル））、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ（ナノメートル））、Ｆ線（波長４８６．１ｎｍ（ナノメートル））、およびｇ線(波長４３５．８ｎｍ（ナノメートル）)についての収差をそれぞれ実線、長破線、短破線、および灰色の実線で示す。非点収差図にはサジタル方向およびタンジェンシャル方向の収差をそれぞれ実線および短破線で示す。倍率色収差図にはＣ線（波長６５６．３ｎｍ（ナノメートル））、Ｆ線（波長４８６．１ｎｍ（ナノメートル））、およびｇ線(波長４３５．８ｎｍ（ナノメートル）)についての収差をそれぞれ長破線、短破線、および灰色の実線で示す。なお、球面収差図のＦＮｏ．はＦナンバー、その他の収差図のωは半画角を意味する。

次に、実施例２のズームレンズについて説明する。実施例２のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図２に示す。実施例２のズームレンズの群構成および変倍時に移動するレンズ群は、実施例１のズームレンズと同じである。また、実施例２のズームレンズの基本レンズデータを表５に、諸元に関するデータを表６に、変化する面間隔に関するデータを表７に、非球面係数に関するデータを表８に、無限遠物体合焦時の各収差図を図８に、有限距離物体合焦時（像面から１ｍの距離の物体に合焦時）の各収差図を図９に示す。

次に、実施例３のズームレンズについて説明する。実施例３のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図３に示す。実施例３のズームレンズの群構成および変倍時に移動するレンズ群は、実施例１のズームレンズと同じである。また、実施例３のズームレンズの基本レンズデータを表９に、諸元に関するデータを表１０に、変化する面間隔に関するデータを表１１に、非球面係数に関するデータを表１２に、無限遠物体合焦時の各収差図を図１０に、有限距離物体合焦時（像面から１ｍの距離の物体に合焦時）の各収差図を図１１に示す。

次に、実施例４のズームレンズについて説明する。実施例４のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図４に示す。実施例４のズームレンズの群構成および変倍時に移動するレンズ群は、実施例１のズームレンズと同じである。また、実施例４のズームレンズの基本レンズデータを表１３に、諸元に関するデータを表１４に、変化する面間隔に関するデータを表１５に、非球面係数に関するデータを表１６に、無限遠物体合焦時の各収差図を図１２に、有限距離物体合焦時（像面から１ｍの距離の物体に合焦時）の各収差図を図１３に示す。

次に、実施例５のズームレンズについて説明する。実施例５のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図５に示す。実施例５のズームレンズの群構成は、実施例１のズームレンズと同じであるが、変倍時に、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、および第４レンズ群Ｇ４の全てのレンズ群が移動するように構成されている。また、実施例５のズームレンズの基本レンズデータを表１７に、諸元に関するデータを表１８に、変化する面間隔に関するデータを表１９に、非球面係数に関するデータを表２０に、無限遠物体合焦時の各収差図を図１４に、有限距離物体合焦時（像面から１ｍの距離の物体に合焦時）の各収差図を図１５に示す。

実施例１～５のズームレンズの条件式（１）～（８）に対応する値を表２１に示す。なお、全実施例ともｄ線を基準波長としており、下記の表２１に示す値はこの基準波長におけるものである。

以上のデータから、実施例１～５のズームレンズは全て、条件式（１）～（８）を満たしており、全体が小型・軽量でかつ高速なフォーカシングを可能としながら、物体距離に依る収差変動が少なく、物体距離全般にわたり高い光学性能が得られるズームレンズであることが分かる。

次に、図１６および図１７を参照して本発明に係る撮像装置の一実施形態について説明する。図１６、図１７にそれぞれ前面側、背面側の斜視形状を示すカメラ３０は、本発明の実施形態によるズームレンズ１を鏡筒内に収納した交換レンズ２０が取り外し自在に装着される、ノンレフレックス（いわゆるミラーレス）方式のデジタルカメラである。

このカメラ３０はカメラボディ３１を備え、その上面にはシャッターボタン３２と電源ボタン３３とが設けられている。またカメラボディ３１の背面には、操作部３４、３５と表示部３６とが設けられている。表示部３６は、撮像された画像や、撮像される前の画角内にある画像を表示するためのものである。

カメラボディ３１の前面中央部には、撮影対象からの光が入射する撮影開口が設けられ、その撮影開口に対応する位置にマウント３７が設けられ、このマウント３７を介して交換レンズ２０がカメラボディ３１に装着されるようになっている。

そしてカメラボディ３１内には、交換レンズ２０によって形成された被写体像を受け、それに応じた撮像信号を出力するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等の撮像素子（不図示）、その撮像素子から出力された撮像信号を処理して画像を生成する信号処理回路、およびその生成された画像を記録するための記録媒体等が設けられている。このカメラ３０では、シャッターボタン３２を押すことにより静止画または動画の撮影が可能であり、この撮影で得られた画像データが上記記録媒体に記録される。

以上、実施形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各レンズの曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数等の値は、上記各実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得るものである。

また、撮像装置の実施形態では、ノンレフレックス方式のデジタルカメラを例に挙げ図を示して説明したが、本発明の撮像装置はこれに限定されるものではなく、例えば、ビデオカメラ、ノンレフレックス方式以外のデジタルカメラ、映画撮影用カメラ、放送用カメラ等の撮像装置に本発明を適用することも可能である。

１ ズームレンズ
２０ 交換レンズ
３０ カメラ
３１ カメラボディ
３２ シャッターボタン
３３ 電源ボタン
３４、３５ 操作部
３６ 表示部
３７ マウント
ＦＯＣＵＳ 合焦レンズ群
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
Ｌ１ａ～Ｌ４ａ レンズ
ＯＩＳ 防振レンズ群
ＰＰ 光学部材
Ｓｉｍ 像面
Ｓｔ 開口絞り
ｔａ 望遠端における軸上光束
ｔｂ 望遠端における最大画角の光束
ｗａ 広角端における軸上光束
ｗｂ 広角端における最大画角の光束
Ｚ 光軸

Claims (20)

1. 物体側から順に、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レンズ群とからなり、
   変倍時に、前記第１レンズ群、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群および前記第４レンズ群は、隣接する群との光軸方向の間隔を変化させ、
   前記第１レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズと、負の屈折力を有する第２レンズと、正の屈折力を有する第３レンズとからなり、
   前記第３レンズ群は、負レンズからなり、
   合焦時に、前記第３レンズ群のみが光軸に沿って移動し、
   前記第１レンズの屈折率をＮｄ１、
   前記第１レンズのアッベ数をνｄ１、
   前記第３レンズの屈折率をＮｄ３、
   前記第３レンズのアッベ数をνｄ３、
   広角端における無限遠物体合焦時の全系の焦点距離をｆｗ、
   前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、
   広角端におけるバックフォーカスをＢｆ、
   最大像高をＩＨとした場合、
   １．７＜Ｎｄ１－０．００３７×νｄ１＜２ …（１）
   １．８＜Ｎｄ３－０．００３７×νｄ３＜２ …（２）
   －０．６＜ｆｗ／ｆ３＜－０．１５ …（３）
   ０．６＜Ｂｆ／ＩＨ＜１．２ …（４）
   で表される条件式（１）～（４）を満足するズームレンズ。
2. 物体側から順に、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レンズ群とからなり、
   変倍時に、前記第１レンズ群、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群および前記第４レンズ群は、隣接する群との光軸方向の間隔を変化させ、
   前記第１レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズと、負の屈折力を有する第２レンズと、正の屈折力を有する第３レンズとからなり、
   前記第３レンズ群は、負レンズからなり、
   合焦時に、前記第３レンズ群のみが光軸に沿って移動し、
   前記第１レンズの屈折率をＮｄ１、
   前記第１レンズのアッベ数をνｄ１、
   前記第３レンズの屈折率をＮｄ３、
   前記第３レンズのアッベ数をνｄ３、
   広角端における無限遠物体合焦時の全系の焦点距離をｆｗ、
   前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、
   広角端におけるバックフォーカスをＢｆ、
   前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４とした場合、
   １．７＜Ｎｄ１－０．００３７×νｄ１＜２ …（１）
   １．８＜Ｎｄ３－０．００３７×νｄ３＜２ …（２）
   －０．６＜ｆｗ／ｆ３＜－０．１５ …（３）
   ０．１５＜Ｂｆ／ｆ４＜０．３５ …（５）
   で表される条件式（１）～（３）、（５）を満足するズームレンズ。
3. 前記第２レンズ群は、光軸と直交する方向に移動することで防振を行う防振レンズ群を有し、
   望遠端における無限遠物体合焦時の全系の焦点距離をｆｔ、
   前記防振レンズ群の焦点距離をｆｏｉｓとした場合、
   ０．５＜ｆｔ／ｆｏｉｓ＜２ …（６）
   で表される条件式（６）を満足する
   請求項１または２記載のズームレンズ。
4. 前記第２レンズ群は、光軸と直交する方向に移動することで防振を行う防振レンズ群を有し、
   該防振レンズ群は、１枚のレンズからなる
   請求項１から３のいずれか１項記載のズームレンズ。
5. 前記防振レンズ群を構成するレンズのアッベ数をνｕｄとした場合、
   ５０＜νｕｄ＜１００ …（７）
   で表される条件式（７）を満足する
   請求項４記載のズームレンズ。
6. 前記第２レンズ群は、絞りを有し、該絞りの物体側および像側に隣接してレンズを有する
   請求項１から５のいずれか１項記載のズームレンズ。
7. 前記第２レンズ群は、物体側から順に、正レンズと前記絞りとを連続して有する
   請求項６記載のズームレンズ。
8. 前記第２レンズ群は、前記絞りの像側に、少なくとも１枚の正レンズと少なくとも１枚の負レンズとからなる接合レンズを有する
   請求項６または７記載のズームレンズ。
9. 前記接合レンズは、１枚の正レンズと１枚の負レンズとからなり、
   前記接合レンズを構成する正レンズと負レンズのアッベ数差をΔνｃｄとした場合、
   １５＜Δνｃｄ＜６０ …（８）
   で表される条件式（８）を満足する
   請求項８記載のズームレンズ。
10. 前記第４レンズ群は、正レンズからなる
    請求項１から９のいずれか１項記載のズームレンズ。
11. 前記第４レンズ群は、変倍時に固定される
    請求項１から１０のいずれか１項記載のズームレンズ。
12. 前記第４レンズ群は、変倍時に移動する
    請求項１から１０のいずれか１項記載のズームレンズ。
13. １．７５＜Ｎｄ１－０．００３７×νｄ１＜２ …（１－１）
    で表される条件式（１－１）を満足する
    請求項１または２記載のズームレンズ。
14. １．８５＜Ｎｄ３－０．００３７×νｄ３＜２ …（２－１）
    で表される条件式（２－１）を満足する
    請求項１または２記載のズームレンズ。
15. －０．５＜ｆｗ／ｆ３＜－０．２ …（３－１）
    で表される条件式（３－１）を満足する
    請求項１または２記載のズームレンズ。
16. ０．７＜Ｂｆ／ＩＨ＜１．１ …（４－１）
    で表される条件式（４－１）を満足する
    請求項１記載のズームレンズ。
17. ０．１８＜Ｂｆ／ｆ４＜０．３ …（５－１）
    で表される条件式（５－１）を満足する
    請求項２記載のズームレンズ。
18. １＜ｆｔ／ｆｏｉｓ＜１．５ …（６－１）
    で表される条件式（６－１）を満足する
    請求項３記載のズームレンズ。
19. ５５＜νｕｄ＜９５ …（７－１）
    で表される条件式（７－１）を満足する
    請求項５記載のズームレンズ。
20. 請求項１から１９のいずれか１項記載のズームレンズを備えた撮像装置。

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