JPWO2013099210A1

JPWO2013099210A1 - ズームレンズおよび撮像装置

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Publication number: JPWO2013099210A1
Application number: JP2013551234A
Authority: JP
Inventors: 田中　剛; 剛田中; 長　倫生; 倫生長
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2012-12-25
Publication date: 2015-04-30
Anticipated expiration: 2032-12-25
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Abstract

【課題】１２を超える高変倍比でありながら小型でバックフォーカスの長い、高性能なズームレンズを提供する。【解決手段】物体側から順に正の屈折力の第１レンズ群（Ｇ１）、負の屈折力の第２レンズ群（Ｇ２）、正の屈折力の第３レンズ群（Ｇ３）、正の屈折力の第４レンズ群（Ｇ４）からなり、広角端から望遠端に変倍する際に、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）との間隔は減少するように、各レンズ群が移動する。第４レンズ群（Ｇ４）は物体側から順に、正の屈折力の第４ａレンズ群（Ｇ４ａ）と、負の屈折力の第４ｂレンズ群（Ｇ４ｂ）とからなり、無限遠から至近に合焦する際に、第４ｂレンズ群（Ｇ４ｂ）のみが像側に移動する。【選択図】図１

Description

本発明は、デジタルカメラ、ビデオカメラ、放送用カメラ、シネマ用カメラおよび監視用カメラ等の電子カメラに用い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に関するものである。

従来から、高変倍比のズームレンズにおいて、小型化を図りつつ、合焦移動に対する像移動の感度を抑えるために、４群構成ズームレンズの第４レンズ群を第４ａレンズ群および第４ｂレンズ群に２分割して、後側の第４ｂレンズ群によりフォーカスを行うズームレンズが提案されている（特許文献１，２参照）。

特開２００９−９１０４号公報特開２００９−１１５８７４号公報

特許文献１，２に記載されたズームレンズにおいては、フォーカスを行うための第４ｂレンズ群が正の屈折力を有するため、無限遠から至近に合焦する際に、第４ｂレンズ群が物体側に移動することとなる。このため、第４ｂレンズ群を移動させるためのスペースが、第４ｂレンズ群の物体側に必要となり、その結果、第４ａレンズ群と第４ｂレンズ群との間に大きなスペースが必要となることから、光学系を十分に小型化することができなかった。また、広角端におけるバックフォーカスが短くなり易いため、特許文献１，２に記載のズームレンズを一眼レフカメラに適用した場合、ミラーやフィルター等のスペースが確保できなくなってしまう。さらに、特許文献１，２に記載のズームレンズにおいては、いずれも変倍比が１０程度であり、十分な高変倍比とは言えないものであった。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、１２を超える高変倍比でありながら小型でバックフォーカスの長い、高性能なズームレンズを提供することを目的とする。

本発明によるズームレンズは、物体側から順に正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、および正の屈折力の第４レンズ群からなり、広角端から望遠端に変倍する際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が減少するように、前記各レンズ群が移動するズームレンズにおいて、
前記第４レンズ群は物体側から順に、正の屈折力の第４ａレンズ群、および負の屈折力の第４ｂレンズ群からなり、無限遠から至近に合焦する際に、前記第４ｂレンズ群のみが像側に移動することを特徴とするものである。

なお、本発明のズームレンズは、第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群および第４レンズ群からなるものであるが、４つのレンズ群以外に，実質的にパワーを持たないレンズ、絞りやカバーガラス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持つものも含むものであってもよい。

また、本発明においては、凸面、凹面、平面、両凹、メニスカス、両凸、平凸および平凹等といったレンズの面形状、正および負といったレンズの屈折力の符号は、非球面が含まれているものについてはとくに断りのない限り近軸領域で考えるものとする。また、本発明においては、曲率半径の符号は、面形状が物体側に凸面を向けた場合を正、像側に凸面を向けた場合を負とすることにする。

また、本発明のズームレンズにおいては、前記第４ｂレンズ群は、少なくとも１面に、光軸から離れるに従い、負の屈折力が強まる形状の非球面を有することが好ましい。

また、本発明のズームレンズにおいては、前記第３レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力の第３ａレンズ群と、負の屈折力の第３ｂレンズ群とからなり、前記第３ｂレンズ群を光軸と垂直方向に移動させることで手ぶれ補正を行うものであることが好ましい。

また、本発明のズームレンズにおいては、前記第３レンズ群は、少なくとも１面に、望遠端における面の中心光束半径の半分から中心光束半径までの範囲において、光軸から離れるに従い、負の屈折力が弱まる形状の非球面を有することが好ましい。

また、本発明のズームレンズにおいては、前記第３ｂレンズ群は、少なくとも１面に、望遠端における面の中心光束半径の半分から中心光束半径までの範囲において、光軸から離れるに従い、負の屈折力が弱まる形状の非球面を有することが好ましい。

上記本発明のズームレンズにおいては、下記条件式（１）、（２）を満足することが好ましい。なお、好ましい態様としては、下記条件式（１）、（２）のいずれか１つの構成を有するものでもよく、あるいは双方を組み合わせた構成を有するものでもよい。

２．５＜｜ｆｔ／ｆ４ｂ｜＜１０．０ … （１）
５．０＜｜ｆｔ／ｆ３ｂ｜＜１０．０ … （２）
ｆｔ：望遠端における全系の焦点距離
ｆ３ｂ：前記第３ｂレンズ群の焦点距離
ｆ４ｂ：前記第４ｂレンズ群の焦点距離
なお、下記条件式（１−１）、（１−２）、（２−１）を満足するものとしてもよい。

２．５＜｜ｆｔ／ｆ４ｂ｜＜７．０ … （１−１）
３．０＜｜ｆｔ／ｆ４ｂ｜＜５．０ … （１−２）
６．０＜｜ｆｔ／ｆ３ｂ｜＜８．０ … （２−１）
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ことを特徴とするものである。

本発明によれば、第４レンズ群を物体側から順に、正の屈折力の第４ａレンズ群および負の屈折力の第４ｂレンズ群からなるものとし、無限遠から至近に合焦する際に、第４ｂレンズ群のみが像側に移動するようにしたため、第４ａレンズ群と第４ｂレンズ群との間に大きなスペースが不要となり、これにより、第４レンズ群の全長を短くでき、その結果、光学系の小型化が可能となる。また、負の屈折力の第４ｂレンズ群が第４ａレンズ群に接近することで、広角端におけるバックフォーカスを長くできるため、一眼レフカメラのミラーやフィルター等のスペースが確保し易くなる。したがって、高変倍比がありながら、小型でバックフォーカスの長い高性能なズームレンズを得ることができるとともに、合焦移動に対する像移動の感度を適正にすることが可能となる。

本発明の撮像装置によれば、本発明のズームレンズを備えているため、小型で高性能に構成でき、撮像素子を用いて良好な像を得ることができる。

本発明の一実施形態に係るズームレンズの第１の構成例を示すものであり、実施例１に対応するレンズ断面図である。ズームレンズの第２の構成例を示すものであり、実施例２に対応するレンズ断面図である。ズームレンズの第３の構成例を示すものであり、実施例３に対応するレンズ断面図である。ズームレンズの第４の構成例を示すものであり、実施例４に対応するレンズ断面図である。ズームレンズの第５の構成例を示すものであり、実施例５に対応するレンズ断面図である。図１（Ｃ）の光学系配置に対応した第３ｂレンズ群Ｇ３ｂの構成を示す図である。実施例１に係るズームレンズの広角端における諸収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差を示す。実施例１に係るズームレンズの中間域における諸収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差を示す。実施例１に係るズームレンズの望遠端における諸収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差を示す。実施例２に係るズームレンズの広角端における諸収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差を示す。実施例２に係るズームレンズの中間域における諸収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差を示す。実施例２に係るズームレンズの望遠端における諸収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差を示す。実施例３に係るズームレンズの広角端における諸収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差を示す。実施例３に係るズームレンズの中間域における諸収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差を示す。実施例３に係るズームレンズの望遠端における諸収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差を示す。実施例４に係るズームレンズの広角端における諸収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差を示す。実施例４に係るズームレンズの中間域における諸収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差を示す。実施例４に係るズームレンズの望遠端における諸収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差を示す。実施例５に係るズームレンズの広角端における諸収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差を示す。実施例５に係るズームレンズの中間域における諸収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差を示す。実施例５に係るズームレンズの望遠端における諸収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）は歪曲収差を示す。本発明の一実施形態に係る撮像装置としてのミラーレス一眼カメラの一構成例を示す外観図である。本発明の一実施形態に係る撮像装置としてのミラーレス一眼カメラの一構成例を示す外観図である。

以下、本発明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（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、本発明の一実施形態に係るズームレンズの第１の構成例を示している。この構成例は、後述の実施例１のレンズ構成に対応している。なお、図１（Ａ）は広角端（最短焦点距離状態）での光学系配置、図１（Ｂ）は中間域（中間焦点距離状態）での光学系配置、図１（Ｃ）は望遠端（最長焦点距離状態）での光学系配置に対応している。同様にして、後述の実施例２〜５のレンズ構成に対応する第２〜第５の構成例を、図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）〜図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示す。図１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）〜図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）において、符号Ｒｉは、最も物体側の構成要素の面を１番目として、像側（結像側）に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目の面の曲率半径を示す。符号Ｄｉは、ｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ上の面間隔を示す。なお符号Ｄｉについては、撮影倍率の変化に伴って変化する部分の面間隔（Ｄ５，Ｄ１４，Ｄ２４等）のみ符号を付す。なお、図１（Ｃ）においてのみ、中心光束５０を示している。

このズームレンズは、光軸Ｚに沿って物体側から順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｇ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｇ３、および正の屈折力の第４レンズ群Ｇ４を備えている。光学的な開口絞りＳｔは、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間で、第３レンズ群Ｇ３の物体側近傍に配設されていることが好ましい。

第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、正の屈折力を有する第３ａレンズ群Ｇ３ａ、および負の屈折力を有する第３ｂレンズ群Ｇ３ｂから構成される。第３ｂレンズ群Ｇ３ｂは、ぶれによる結像位置の変位を補正するために光軸と略垂直な方向へ移動可能な構成である。

第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、正の屈折力を有する第４ａレンズ群Ｇ４ａ、および負の屈折力を有する第４ｂレンズ群Ｇ４ｂから構成され、無限遠物体から有限距離物体への合焦の際に、第４ｂレンズ群Ｇ４ｂが光軸に沿って移動してフォーカシングを行う。

このズームレンズは、例えばミラーレス一眼カメラ等の撮影機器に装着可能である。このズームレンズを搭載したカメラの結像面（撮像面）には、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子１００が配置される。撮像素子１００は、本実施形態のズームレンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力するものである。少なくとも、このズームレンズと撮像素子１００とで、本実施形態における撮像装置が構成される。最終レンズ群である第４レンズ群Ｇ４と撮像素子１００との間には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、種々の光学部材ＧＣが配置されていてもよい。例えば撮像面保護用のカバーガラスや赤外線カットフィルタ等の平板状の光学部材が配置されていてもよい。なお、図１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）〜図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）には、撮像素子１００および光学部材ＧＣも併せて示している。

このズームレンズは、少なくとも第１レンズ群Ｇ１、第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４を光軸に沿って移動させて、各群間隔を変化させることにより変倍を行うように構成されている。開口絞りＳｔは、例えば第３レンズ群Ｇ３とともに移動するようになっている。すなわち、広角端から中間域へ、さらに望遠端へと変倍させるに従い、各レンズ群および開口絞りＳｔは、例えば図１（Ａ）の状態から図１（Ｂ）の状態へ、さらに図１（Ｃ）の状態へと、図に実線で示した軌跡を描くように移動する。

より詳しくは、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との間隔が増大し、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との間隔が減少するよう移動する。このように各レンズ群を移動することで、各レンズ群で効果的に変倍を行うことができる。

また、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が物体側へ移動することが好ましい。このように第１レンズ群Ｇ１を移動することで、効果的に変倍を行うことができ、変倍の全域に亘って良好な光学性能が達成される。

また、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４とが物体側へ移動し、第２レンズ群Ｇ２が移動することが望ましい。このように各レンズ群を移動することで、各レンズ群で効果的に変倍を行うことができる。

本実施形態のズームレンズはこのような構成を採用することにより、第４ａレンズ群Ｇ４ａと第４ｂレンズ群Ｇ４ｂとの間に大きなスペースが不要となるため、第４レンズ群Ｇ４の全長を短くでき、さらなる光学系の小型化が可能となる。また、負の屈折力を有する第４ｂレンズ群Ｇ４ｂが第４ａレンズ群Ｇ４ａに接近することで、広角端におけるバックフォーカスを長くできるため、一眼レフカメラのミラーやフィルター等のスペースが確保し易くなる。このように、本実施形態によれば、１２を超える高変倍比がありながら小型でバックフォーカスの長い、高性能なズームレンズを得ることができる。さらに、合焦移動に対する像移動の感度を適正にすることが可能となる。

また、第３レンズ群Ｇ３を、正の屈折力を有する第３ａレンズ群Ｇ３ａ、および負の屈折力を有する第３ｂレンズ群Ｇ３ｂから構成することにより、第３ａレンズ群Ｇ３ａの正の屈折力によって第３ｂレンズ群Ｇ３ｂの有効径を小さくできるため、手ぶれ補正群の重量が軽くなり、防振駆動系への負担を小さくすることができるようになる。

また、本実施形態のズームレンズは、下記条件式（１）を満足することが好ましい。

２．５＜｜ｆｔ／ｆ４ｂ｜＜１０．０ … （１）
ただし、
ｆｔ：望遠端における全系の焦点距離
ｆ４ｂ：第４ｂレンズ群Ｇ４ｂの焦点距離
条件式（１）を満足することにより、合焦動作を高速に行うことができるとともに、フォーカス制御を容易に行うことができる。条件式（１）の下限を下回ると、第４ｂレンズ群Ｇ４ｂのパワーが弱くなり、合焦時の第４ｂレンズ群Ｇ４ｂの移動量が大きくなってしまい、さらに第４ｂレンズ群Ｇ４ｂの有効径が大きくなる結果、合焦駆動系への負担が大きくなって高速で合焦させることが困難となる。条件式（１）の上限を上回ると、合焦移動に対する像移動の感度が高くなり過ぎて、ベストピント位置を探すための第４ｂレンズ群Ｇ４ｂの振幅移動量が小さくなり過ぎる結果、レンズが止まってしまう等してしまい、フォーカス制御が困難となる。

さらなる合焦動作の高速化およびフォーカス制御の容易化を達成するためには、下記条件式（１−１）を満足することが好ましい。また、下記条件式（１−２）を満足することがより好ましい。

２．５＜｜ｆｔ／ｆ４ｂ｜＜７．０ … （１−１）
３．０＜｜ｆｔ／ｆ４ｂ｜＜５．０ … （１−２）
第４ｂレンズ群Ｇ４ｂは、少なくとも１面に、光軸から離れるに従い、負の屈折力が強まる形状の非球面を有することが好ましい。これにより、変倍時およびフォーカシング時における諸収差のバランスを取ることができるようになる。

また、本実施形態のズームレンズは、下記条件式（２）を満足することが好ましい。

５．０＜｜ｆｔ／ｆ３ｂ｜＜１０．０ … （２）
ただし、
ｆ３ｂ：第３ｂレンズ群Ｇ３ｂの焦点距離
条件式（２）を満足することにより、第３ｂレンズ群Ｇ３ｂを駆動するためのアクチュエータのサイズの小型化および小さな振動に対する手ぶれ補正群の制御を容易に行うことができる。条件式（２）の下限を下回ると、第３ｂレンズ群Ｇ３ｂの屈折力が弱くなって、防振時に必要な第３ｂレンズ群Ｇ３ｂの移動量が大きくなり過ぎてしまい、これを駆動するためのアクチュエーターのサイズも大きくなってしまう。条件式（２）の上限を上回ると、第３ｂレンズ群Ｇ３ｂの屈折力が強くなって、防振時に必要な第３ｂレンズ群Ｇ３ｂの移動量が小さくなり過ぎてしまい、小さな振動に対する手ぶれ補正群の制御が困難になってしまう。

さらなるアクチュエータのサイズの小型化および小さな振動に対する手ぶれ補正群の制御の容易化を達成するためには、下記条件式（２−１）を満足することが好ましい。

６．０＜｜ｆｔ／ｆ３ｂ｜＜８．０ … （２−１）
第３レンズ群Ｇ３は、少なくとも１面に、望遠端における面の中心光束半径の半分から中心光束半径までの範囲において、光軸から離れるに従い、負の屈折力が弱まる形状の非球面を有することが好ましい。さらに、第３ｂレンズ群Ｇ３ｂは、少なくとも１面に、望遠端における面の中心光束半径の半分から中心光束半径までの範囲において、光軸から離れるに従い、負の屈折力が弱まる形状の非球面を有することが好ましい。これにより、防振時および変倍時の諸収差の変動を抑えることができるようになる。

図６は図１（Ｃ）の光学系配置に対応した第３ｂレンズ群Ｇ３ｂの構成を示す図である。図６において、ｈは第３ｂレンズ群Ｇ３ｂの第３−４レンズＬ３４の物体側の面Ｒ２１の中心光束半径である。したがって、図６において、第３−４レンズＬ３４の物体側の面Ｒ２１における中心光束半径ｈの半分であるｈ／２から中心光束半径ｈまでの範囲６０が、望遠端における面の中心光束半径の半分から中心光束半径までの範囲に対応する。したがって、第３レンズ群Ｇ３の第３−４レンズＬ３４の物体側の面Ｒ２１が、望遠端における面の中心光束半径の半分から中心光束半径までの範囲において、光軸から離れるに従い、負の屈折力が弱まる形状の非球面である場合、図６に示す範囲６０が、光軸Ｚから離れるに従い、負の屈折力が弱まる非球面形状を有するものとなる。

［撮像装置への適用例］
図２２Ａ、Ｂは、本実施形態に係る撮像装置の一例として、ミラーレス一眼カメラを示している。とくに図２２Ａは、このカメラを前側から見た外観を示し、図２２Ｂは、このカメラを背面側から見た外観を示している。このカメラは、カメラ本体１０を備え、そのカメラ本体１０の上面側には、レリーズボタン３２と電源ボタン３３とが設けられている。カメラ本体１０の背面側には、表示部３６と操作部３４，３５とが設けられている。表示部３６は、撮像された画像を表示するためのものである。

カメラ本体１０の前面側中央部には、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、マウント３７により交換レンズ２０がカメラ本体１０に装着されるようになっている。交換レンズ２０は、鏡筒内にレンズ部材を収納したものである。カメラ本体１０内には、交換レンズ２０によって形成された被写体像に応じた撮像信号を出力するＣＣＤ等の撮像素子、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。このカメラでは、レリーズボタン３２を押圧操作することにより、１フレーム分の静止画の撮影が行われ、この撮影で得られる画像データがカメラ本体１０内の記録媒体（図示せず）に記録される。

このようなミラーレス一眼カメラにおける交換レンズ２０として、本実施形態によるズームレンズを用いることで、高解像の撮像信号が得られる。カメラ本体１０側では、その撮像信号に基づいて高解像の画像を生成することができる。

なお、本実施形態に係るズームレンズは、ミラーレス一眼カメラのみならず、一眼レフカメラ、ビデオカメラ、放送用カメラ、シネマ用カメラおよび監視用カメラ等の各種電子カメラに適用可能である。

次に、本実施形態に係るズームレンズの具体的な実施例について説明する。

［実施例１］
図１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、本発明の実施例１に係るズームレンズの構成を示す図である。

実施例１に係るズームレンズの第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負のメニスカス形状の第１−１レンズＬ１１、両凸形状の正の第１−２レンズＬ１２、および物体側に凸面を向けた正のメニスカス形状の第１−３レンズＬ１３から構成されている。また、第１−１レンズＬ１１と第１−２レンズＬ１２とが接合されて接合レンズを構成している。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負のメニスカス形状の第２−１レンズＬ２１、両凹形状の負の第２−２レンズＬ２２、両凸形状の正の第２−３レンズＬ２３、および両凹形状の負の第２−４レンズＬ２４から構成されている。また、第２−２レンズＬ２２は複合非球面レンズからなる。すなわち、第２−２レンズＬ２２は、物体側の面に樹脂を敷設することにより、物体側の面Ｒ８が複合非球面で構成されている。なお、Ｒ９は第２−２レンズＬ２２のガラスと樹脂との接合面である。

第３ａレンズ群Ｇ３ａは、物体側から順に、両凸形状の正の第３−１レンズＬ３１、両凸形状の正の第３−２レンズＬ３２、および両凹形状の負の第３−３レンズＬ３３から構成されている。また、第３−２レンズＬ３２と第３−３レンズＬ３３とが接合されて接合レンズを構成している。

第３ｂレンズ群Ｇ３ｂは、物体側から順に、両凹形状の負の第３−４レンズＬ３４、および物体側に凸面を向けた正のメニスカス形状の第３−５レンズＬ３５から構成されている。また、第３−４レンズＬ３４の物体側の面Ｒ２１が非球面で構成されている。

第４ａレンズ群Ｇ４ａは、物体側から順に、両凸形状の正の第４−１レンズＬ４１、像側に凹面を向けた負のメニスカス形状の第４−２レンズＬ４２、および両凸形状の正の第４−３レンズＬ４３から構成されている。また、第４−２レンズＬ４２と第４−３レンズＬ４３とが接合されて接合レンズを構成している。また、第４−１レンズＬ４１の物体側の面Ｒ２５および像側の面Ｒ２６が非球面で構成されている。

第４ｂレンズ群Ｇ４ｂは、物体側から順に、像側に凸面を向けた正のメニスカス形状の第４−４レンズＬ４４、および両凹形状の負の第４−５レンズＬ４５から構成されている。また、第４−５レンズＬ４５の物体側の面Ｒ３２が非球面で構成されている。

なお、実施例１において、第３レンズ群Ｇ３の第３−４レンズＬ３４の望遠端における面Ｒ２１の中心光束半径は７．９５２ｍｍとなっている。

表１および表２は、図１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示したズームレンズの構成に対応する具体的なレンズデータを示している。表１にはその基本的なレンズデータを示し、表２にはその他のデータを示す。表１に示したレンズデータにおける面番号Ｓｉの欄には、実施例１に係るズームレンズについて、最も物体側の構成要素の面を１番目として、像側に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目（ｉ＝１〜２１）の面の番号を示している。曲率半径Ｒｉの欄には、図１（Ｃ）において付した符号Ｒｉに対応させて、物体側からｉ番目の面の曲率半径の値（ｍｍ）を示す。面間隔Ｄｉの欄についても、同様に物体側からｉ番目の面Ｓｉとｉ＋１番目の面Ｓｉ＋１との光軸上の間隔（ｍｍ）を示す。Ｎｄｊの欄には、最も物体側のレンズを１番目として像側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１、２、３、…）の光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄｊの欄には、ｊ番目の光学要素のｄ線に対するアッベ数を示す。表２にはまた、諸データとして、無限遠合焦状態における全系の近軸焦点距離ｆ（ｍｍ）、Ｆナンバー（ＦＮＯ．）および画角（２ω）の値についても示す。

また、表１において、各レンズ群は、１群、２群…のように示している。また、第３ｂレンズ群は手ぶれ補正を、第４ｂレンズ群はフォーカシングを行うものであるため、それぞれＯＩＳ（Optical Image Stabilizer）、ＦＯＣＵＳの文字を付与している。

実施例１に係るズームレンズは、変倍に伴って第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔、および第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔が変化するため、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との面間隔Ｄ５、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との面間隔Ｄ１４、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との面間隔Ｄ２４および第４レンズ群Ｇ４と光学部材ＧＣとの面間隔Ｄ３３の値の値は可変となっている。表２には、面間隔Ｄ５，Ｄ１４，Ｄ２４，Ｄ３３の変倍時のデータとして、広角端（ＷＩＤＥ）、中間域（ＭＩＤ）および望遠端（ＴＥＬＥ）での無限遠合焦状態における値を示す。

表１のレンズデータにおいて、面番号の左側に付された記号「＊」は、そのレンズ面が非球面形状であることを示す。表１の基本レンズデータには、これらの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３には実施例１に係るズームレンズにおける非球面データを示す。非球面データとして示した数値において、記号“Ｅ”は、その次に続く数値が１０を底とした“べき指数”であることを示し、その１０を底とした指数関数で表される数値が“Ｅ”の前の数値に乗算されることを示す。例えば、「１．０Ｅ−０２」であれば、「１．０×１０^-2」であることを示す。

実施例１に係るズームレンズの非球面データとしては、以下の式（Ａ）によって表される非球面形状の式における各係数Ａｎ，Ｋの値を記す。Ｚは、より詳しくは、光軸から高さＹの位置にある非球面上の点から、非球面の頂点の接平面（光軸に垂直な平面）に下ろした垂線の長さ（ｍｍ）を示す。

Ｚ＝Ｃ・Ｙ²／｛１＋（１−Ｋ・Ｃ²・Ｙ²）^1/2｝＋ΣＡｎ・Ｙⁿ … （Ａ）
（ｎ＝３以上の整数）
ただし、
Ｚ：非球面の深さ（ｍｍ）
Ｙ：光軸からレンズ面までの距離（高さ）（ｍｍ）
Ｋ：２次曲面を表す非球面係数
Ｃ：近軸曲率＝１／Ｒ
（Ｒ：近軸曲率半径）
Ａｎ：第ｎ次の非球面係数
実施例１に係るズームレンズの非球面は、上記非球面式（Ａ）に基づき、非球面係数ＡｎについてはＡ３〜Ａ１０までの次数を有効に用いて表している。

［実施例２，３］
図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、本発明の実施例２に係るズームレンズの構成を示す図、図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、本発明の実施例３に係るズームレンズの構成を示す図である。実施例２，３に係るズームレンズは、第１の実施例に係るズームレンズと略同様の構成とされているが、第２レンズ群Ｇ２の第２−３レンズＬ２３と第２−４レンズＬ２４とが接合されて接合レンズを構成し、これに伴い、第２−４レンズＬ２４より像側にあるレンズの面番号が実施例１とは１ずれる点において相違している。

上記の実施例１と同様に、実施例２に係るズームレンズの具体的なレンズデータを表４〜６に示す。また、実施例３に係るズームレンズの具体的なレンズデータを表７〜９に示す。なお、実施例２，３に係るズームレンズは、第２−２レンズＬ２２の物体側の面が複合非球面で構成され、第３−４レンズＬ３４の物体側の面Ｒ２０、第４−１レンズＬ４１の物体側の面Ｒ２４および像側の面Ｒ２５、並びに第４−５レンズＬ４５の物体側の面Ｒ３１がそれぞれ非球面で構成されている。なお、実施例２，３において、第３レンズ群Ｇ３の第３−４レンズＬ３４の望遠端における面Ｒ２０の中心光束半径はそれぞれ７．８８５ｍｍ、７．７２８ｍｍとなっている。

［実施例４］
図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、本発明の実施例４に係るズームレンズの構成を示す図である。実施例４に係るズームレンズは、実施例１に係るズームレンズと略同様の構成とされているが、第２レンズ群Ｇ２の第２−３レンズＬ２３と第２−４レンズＬ２４とが接合されて接合レンズを構成し、これに伴い、第２−４レンズＬ２４より像側にあるレンズの面番号が実施例１とは１ずれ、さらに第３ｂレンズ群Ｇ３ｂが、物体側から順に、像側に凸面を向けた正のメニスカス形状の第３−４レンズＬ３４、および両凹形状の負の第３−５レンズＬ３５から構成されている点において相違している。

上記の実施例１と同様に、実施例４に係るズームレンズの具体的なレンズデータを表１０〜１２に示す。なお、実施例４に係るズームレンズは、第２−２レンズＬ２２の物体側の面が複合非球面で構成され、第３−５レンズＬ３５の像側の面Ｒ２３、第４−１レンズＬ４１の物体側の面Ｒ２４および像側の面Ｒ２５、第４−５レンズＬ４５の物体側の面Ｒ３１がそれぞれ非球面で構成されている。

なお、実施例４において、第３レンズ群Ｇ３の第３−５レンズＬ３５の望遠端における面Ｒ２３の中心光束半径は７．７１５ｍｍとなっている。

［実施例５］
図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、本発明の実施例５に係るズームレンズの構成を示す図である。実施例５に係るズームレンズは、実施例１に係るズームレンズと略同様の構成とされているが、第２−１レンズＬ２１の物体側の面が複合非球面で構成され、第２−２レンズＬ２２に複合非球面がなく、第４ｂレンズ群Ｇ４ｂが、物体側から順に、像側に凹面を向けた負のメニスカス形状の第４−４レンズＬ４４、および物体側に凸面を向けた正のメニスカス形状の第４−５レンズＬ４５から構成されている点において相違している。

上記の実施例１と同様に、実施例５に係るズームレンズの具体的なレンズデータを表１３〜１５に示す。なお、実施例５に係るズームレンズは、第２−１レンズＬ２１の物体側の面が複合非球面で構成され、第３−４レンズＬ３４の物体側の面Ｒ２１、第４−１レンズＬ４１の物体側の面Ｒ２５および像側の面Ｒ２６、第４−５レンズＬ４５の像側の面Ｒ３１がそれぞれ非球面で構成されている。

なお、実施例５において、第３レンズ群Ｇ３の第３−４レンズＬ３４の望遠端における面Ｒ２１の中心光束半径は８．６４４ｍｍとなっている。

［各実施例のその他の数値データ］
表１６には、上述の各条件式に関する値を、各実施例についてまとめたものを示す。表１６から分かるように、条件式（１）、（２）については、各実施例の値がその数値範囲内となっている。

［収差性能］
図７（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ、実施例１に係るズームレンズにおける広角端での球面収差、非点収差および歪曲収差を示している。図８（Ａ）〜（Ｃ）は中間域における同様の各収差を示し、図９（Ａ）〜（Ｃ）は、望遠端における同様の各収差を示している。各収差図には、ｄ線（５８７．６ｎｍ）を基準波長とした収差を示す。球面収差図には、波長４８６．１ｎｍ（Ｆ線）、波長６５６．３ｎｍ（Ｃ線）についての収差も示す。非点収差図において、実線はサジタル方向、破線はタンジェンシャル方向の収差を示す。ＦＮＯ．はＦ値、ωは半画角を示す。

同様に、実施例２に係るズームレンズについての諸収差を図１０（Ａ）〜（Ｃ）（広角端）、図１１（Ａ）〜（Ｃ）（中間域）および図１２（Ａ）〜（Ｃ）（望遠端）に示す。同様にして、実施例３〜５に係るズームレンズについての諸収差を図１３〜図２１の（Ａ）〜（Ｃ）に示す。

以上の各数値データおよび各収差図から分かるように、各実施例について、各変倍域で諸収差が良好に補正され、１２を超える高変倍比でありながら、全体的に小型化の図られたズームレンズが実現できている。

なお、本発明は、上記実施形態および各実施例に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔および屈折率の値等は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得る。

実施例１に係るズームレンズは、変倍に伴って第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔、および第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔が変化するため、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との面間隔Ｄ５、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との面間隔Ｄ１４、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との面間隔Ｄ２４および第４レンズ群Ｇ４と光学部材ＧＣとの面間隔Ｄ３３の値は可変となっている。表２には、面間隔Ｄ５，Ｄ１４，Ｄ２４，Ｄ３３の変倍時のデータとして、広角端（ＷＩＤＥ）、中間域（ＭＩＤ）および望遠端（ＴＥＬＥ）での無限遠合焦状態における値を示す。

Claims

物体側から順に正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、および正の屈折力の第４レンズ群からなり、広角端から望遠端に変倍する際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が減少するように、前記各レンズ群が移動するズームレンズにおいて、
前記第４レンズ群は物体側から順に、正の屈折力の第４ａレンズ群、および負の屈折力の第４ｂレンズ群からなり、無限遠から至近に合焦する際に、前記第４ｂレンズ群のみが像側に移動することを特徴とするズームレンズ。
下記条件式（１）を満足することを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
２．５＜｜ｆｔ／ｆ４ｂ｜＜１０．０ … （１）
ただし、
ｆｔ：望遠端における全系の焦点距離
ｆ４ｂ：前記第４ｂレンズ群の焦点距離
下記条件式（１−１）を満足することを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
２．５＜｜ｆｔ／ｆ４ｂ｜＜７．０ … （１−１）
ただし、
ｆｔ：望遠端における全系の焦点距離
ｆ４ｂ：前記第４ｂレンズ群の焦点距離
下記条件式（１−２）を満足することを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
３．０＜｜ｆｔ／ｆ４ｂ｜＜５．０ … （１−２）
ただし、
ｆｔ：望遠端における全系の焦点距離
ｆ４ｂ：前記第４ｂレンズ群の焦点距離
前記第４ｂレンズ群は、少なくとも１面に、光軸から離れるに従い、負の屈折力が強まる形状の非球面を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のズームレンズ。
前記第３レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力の第３ａレンズ群と、負の屈折力の第３ｂレンズ群とからなり、前記第３ｂレンズ群を光軸と垂直方向に移動させることで手ぶれ補正を行うことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
下記条件式（２）を満足することを特徴とする請求項６項記載のズームレンズ。
５．０＜｜ｆｔ／ｆ３ｂ｜＜１０．０ … （２）
ただし、
ｆｔ：望遠端における全系の焦点距離
ｆ３ｂ：前記第３ｂレンズ群の焦点距離
下記条件式（２−１）を満足することを特徴とする請求項６記載のズームレンズ。
６．０＜｜ｆｔ／ｆ３ｂ｜＜８．０ … （２−１）
ただし、
ｆｔ：望遠端における全系の焦点距離
ｆ３ｂ：前記第３ｂレンズ群の焦点距離
前記第３レンズ群は、少なくとも１面に、望遠端における面の中心光束半径の半分から中心光束半径までの範囲において、光軸から離れるに従い、負の屈折力が弱まる形状の非球面を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載のズームレンズ。
前記第３ｂレンズ群は、少なくとも１面に、望遠端における面の中心光束半径の半分から中心光束半径までの範囲において、光軸から離れるに従い、負の屈折力が弱まる形状の非球面を有することを特徴とする請求項６から８のいずれか１項記載のズームレンズ。
請求項１から１０のいずれか１項記載のズームレンズを搭載したことを特徴とする撮像装置。