JP6173975B2 - ズームレンズおよび撮像装置 - Google Patents

Description

本発明はズームレンズ、特にデジタルカメラ、ビデオカメラや放送用カメラ、監視用カメラ等の電子カメラに適したズームレンズに関するものである。

また本発明は、そのような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、高倍率化に適したズームレンズとして、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群、負の屈折力を有する第４レンズ群、および正の屈折力を有する第５レンズ群を配置してなる５群タイプのズームレンズが知られている。

このタイプのズームレンズは、全長を比較的短く抑えながら変倍による収差を補正する上で有利となっている。特許文献１には、この種のズームレンズの例が実施例６として、また特許文献２には同じく実施例１〜３として示されている。

特開２０１４−２９３７５号公報 特開２０１１−１８６４５４号公報

ところで、近年、いわゆる高級デジタルコンパクトカメラ等においては、高倍率でありながら広画角で、また望遠端のＦ値（ＦＮｏ．）が小さいズームレンズが求められる傾向にある。

しかし、特許文献１に実施例６として示されているズームレンズは、全画角が７７．７度で、画角が十分に広いものではない。また、特許文献２に実施例１〜３として示されているズームレンズは、全画角が７６度をやや上回る程度で、望遠端のＦ値が５．９〜６．０であり、画角が十分広くない上に望遠端のＦ値も大きいものとなっている。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、高倍率でありながら広画角で、望遠端のＦ値も小さい、良好な光学性能を有するズームレンズ、およびそのような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。

本発明のズームレンズは、
物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、絞り、正の屈折力を有する第３レンズ群、負の屈折力を有する第４レンズ群、および正の屈折力を有する第５レンズ群が配置されて実質的になり、
広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が常に増大し、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が常に縮小し、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔並びに第４レンズ群と第５レンズ群との間隔が変化するようにして、少なくとも第１〜第４レンズ群が互いに独立して移動し、
第１レンズ群は物体側から順に、像側に凹面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有するレンズ、正の屈折力を有するレンズ、および正の屈折力を有するレンズが配置されて実質的になり、
第３レンズ群は少なくとも、最も物体側に配置された正の屈折力を有するレンズＡ、このレンズＡの次に像側に配置された正の屈折力を有するレンズＢ、このレンズＢの次に像側に配置された、像側に凹面を向けた負の屈折力を有するレンズＣ、および最も像側に配置された正の屈折力を有するレンズＤの４枚のレンズを有し、
下記条件式（１）および（３）
２５＜νｄＤ−νｄＡ＜７０ ・・・（１）
３５＜νｄＢ−νｄＡ＜７０ ・・・（３）
ただし、
νｄＡ：レンズＡのｄ線に対するアッベ数
νｄＢ：レンズＢのｄ線に対するアッベ数
νｄＤ：レンズＤのｄ線に対するアッベ数
を満足することを特徴とするものである。

なお、上に記した「実質的になり」とは、挙げられた構成要素以外に、実質的にパワーを有さないレンズ、絞り、マスク、カバーガラス、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、レンズの面形状や屈折力の符号は、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。

上述の構成を有する本発明のズームレンズにおいては、下記条件式（２）
３５＜νｄＢ−νｄＣ＜７０ ・・・（２）
ただし、
νｄＢ：レンズＢのｄ線に対するアッベ数
νｄＣ：レンズＣのｄ線に対するアッベ数
が満足されていることが望ましい。

また、本発明のズームレンズにおいては、第２レンズ群の最も物体側のレンズ面が、物体側に向かって凸の面であることが望ましい。

また、本発明のズームレンズにおいては、第４レンズ群がフォーカシング用レンズ群とされていることが望ましい。

また、本発明のズームレンズにおいて、上に述べたように第４レンズ群がフォーカシング用レンズ群とされる場合は、下記条件式（４）
−９．０＜ｆＴ／ｆ４＜−２．０ ・・・（４）
ただし、
ｆＴ：望遠端における全系の焦点距離
ｆ４：第４レンズ群の焦点距離
が満足されていることが望ましい。

なお、上に挙げた焦点距離ｆＴおよびｆ４他、本明細書で言及する焦点距離は、全てｄ線に対する焦点距離である。

また、本発明のズームレンズにおいては、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔が、広角端と比べて望遠端においてより大であることが望ましい。

また、本発明のズームレンズにおいては、第４レンズ群と第５レンズ群との間隔が、広角端と比べて望遠端においてより大であることが望ましい。

また、本発明のズームレンズにおいては、下記条件式（５）
−８＜ｆ１／ｆ２＜−４ ・・・（５）
ただし、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
が満足されていることが望ましい。

また、本発明のズームレンズにおいては、下記条件式（６）
２．５＜ｆ１／ｆ３＜８ ・・・（６）
ただし、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
が満足されていることが望ましい。

また、本発明のズームレンズにおいては、下記条件式（７）
０．７＜ｆ３／ＲＣｒ＜２．５ ・・・（７）
ただし、
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
ＲＣｒ：レンズＣの像側の面の近軸曲率半径
が満足されていることが望ましい。

また、本発明のズームレンズにおいては、下記条件式（８）
１．０＜（ｆＤ×νｄＤ）／（ｆＡ×νｄＡ）＜３．０ ・・・（８）
ただし、
ｆＡ：レンズＡの焦点距離
ｆＤ：レンズＤの焦点距離
νｄＡ：レンズＡのｄ線に対するアッベ数
νｄＤ：レンズＤのｄ線に対するアッベ数
が満足されていることが望ましい。

また、本発明のズームレンズにおいては、前述した条件式（１）が規定する数値範囲の中で特に下記条件式（１−１）
２７＜νｄＤ−νｄＡ＜６０ ・・・（１−１）
が満足されていることが望ましい。

また、本発明のズームレンズにおいては、前述した条件式（２）が規定する数値範囲の中で特に下記条件式（２−１）
４０＜νｄＢ−νｄＣ＜６０ ・・・（２−１）
が満足されていることが望ましい。

また、本発明のズームレンズにおいては、前述した条件式（３）が規定する数値範囲の中で特に下記条件式（３−１）
３７＜νｄＢ−νｄＡ＜６０ ・・・（３−１）
が満足されていることが望ましい。

また、本発明のズームレンズにおいては、前述した条件式（４）が規定する数値範囲の中で特に下記条件式（４−１）
−７．５＜ｆＴ／ｆ４＜−３．０ ・・・（４−１）
が満足されていることが望ましい。

また、本発明のズームレンズにおいては、前述した条件式（５）が規定する数値範囲の中で特に下記条件式（５−１）
−７＜ｆ１／ｆ２＜−５ ・・・（５−１）
が満足されていることが望ましい。

また、本発明のズームレンズにおいては、前述した条件式（６）が規定する数値範囲の中で特に下記条件式（６−１）
３＜ｆ１／ｆ３＜６ ・・・（６−１）
が満足されていることが望ましい。

さらに、本発明のズームレンズにおいては、前述した条件式（７）が規定する数値範囲の中で特に下記条件式（７−１）
０．８＜ｆ３／ＲＣｒ＜２ ・・・（７−１）
が満足されていることが望ましい。

他方、本発明による撮像装置は、上に述べた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。

本発明のズームレンズは、
物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、絞り、正の屈折力を有する第３レンズ群、負の屈折力を有する第４レンズ群、および正の屈折力を有する第５レンズ群が配置されて実質的になり、
広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が常に増大し、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が常に縮小し、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔並びに第４レンズ群と第５レンズ群との間隔が変化するようにして、少なくとも第１〜第４レンズ群が互いに独立して移動し、
第１レンズ群は物体側から順に、像側に凹面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有するレンズ、正の屈折力を有するレンズ、および正の屈折力を有するレンズが配置されて実質的になり、
第３レンズ群は少なくとも、最も物体側に配置された正の屈折力を有するレンズＡ、このレンズＡの次に像側に配置された正の屈折力を有するレンズＢ、このレンズＢの次に像側に配置された、像側に凹面を向けた負の屈折力を有するレンズＣ、および最も像側に配置された正の屈折力を有するレンズＤの４枚のレンズを有し、
そして、下記条件式（１）および（３）
２５＜νｄＤ−νｄＡ＜７０ ・・・（１）
３５＜νｄＢ−νｄＡ＜７０ ・・・（３）
を満足する構成としたので、高倍率でありながら広画角で、かつ望遠端のＦ値も小さいものとなり得る。

また本発明の撮像装置は、上に述べた通りの本発明によるズームレンズを備えたものであるので、高倍率かつ広画角の画像を取得可能で、また明るい高倍率の画像を取得可能なものとなる。

本発明の一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 本発明の一実施形態にかかるズームレンズ（実施例１と共通）の光路図 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のズームレンズの各収差図 本発明の実施例２のズームレンズの各収差図 本発明の実施例３のズームレンズの各収差図 本発明の実施例４のズームレンズの各収差図 本発明の実施例５のズームレンズの各収差図 本発明の実施形態にかかる撮像装置の概略構成図

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は本発明の一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り、図２は上記ズームレンズにおける軸上光束ｗａおよび最大画角の光束ｗｂを示す光路図である。図１および図２に示す構成例は、後述する実施例１のズームレンズの構成と共通である。

図１および図２においては、左側が物体側、右側が像側として、最上位置に広角端（最短焦点距離状態）での光学系配置を、最下位置に望遠端（最長焦点距離状態）での光学系配置を、そしてそれらの間に中間位置（中間的焦点距離状態）での光学系配置を示している。なお上記３通りの状態は、全て無限遠合焦状態下のものである。また図１では、上記３通りの状態の間における第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４の移動軌跡を、各光学系配置の間に付した実線で模式的に示している。なお第５レンズ群Ｇ５は、変倍に際して固定とされる。

また図３〜図６は、本発明の実施形態にかかる別の構成例を示す断面図であり、それぞれ後述する実施例２〜５のズームレンズに対応している。図１〜図６に示す例の基本的な構成は、後に特記する一部を除いて互いに同様であり、図示方法も同様であるので、ここでは主に図１を参照しながら、本発明の実施形態にかかるズームレンズについて説明する。

図１および図２に示すように、このズームレンズは、光軸Ｚに沿って物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、絞りＳｔ、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４、および正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５を配置して構成されている。なお、これらの図中の絞り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。

このズームレンズを撮像装置に適用する際には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、光学系と像面Ｓｉｍの間にカバーガラス、プリズム、赤外線カットフィルタやローパスフィルタなどの各種フィルタを配置することが好ましい。そこで図１および図２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。

本実施形態のズームレンズは、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が常に増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が常に縮小し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔並びに第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間隔が変化するようにして、第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４が移動する構成とされている。

それにより本実施形態のズームレンズは、高倍率化しても、全長を比較的短く抑えながら変倍による収差を補正しやすいものとなっている。特に本実施形態のズームレンズは、変倍時に第１レンズ群Ｇ１が移動するものであるが、第１レンズ群Ｇ１〜第３レンズ群Ｇ３のパワー配置を正、負、正としていることにより、第１レンズ群Ｇ１の屈折力を比較的小さく抑えても高倍率化できる。そこで、望遠端で第１レンズ群Ｇ１を著しく移動させなくても球面収差および色収差を良好に補正可能で、そして第１レンズ群Ｇ１における広角端での光線高を抑えることができるので、第１レンズ群Ｇ１を小径化することも容易となる。

また本実施形態のズームレンズにおいては、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に絞りＳtが配置されている。それにより、ズームレンズのＦ値を小さくすることが容易になり、また、ズームレンズを小径化することも容易となる。すなわち、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間よりも物体側に絞りＳtを配置した場合は、絞りＳtの開口径が大きくなることにより第３レンズ群Ｇ３が大径化する。その場合は、第３レンズ群Ｇ３の各レンズ面に十分な曲率を与えられなくなるので、球面収差の補正が難しくなり、ズームレンズのＦ値を小さくすることが困難になる。その反対に、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間よりも像側に絞りＳtを配置した場合は、広画角化しようとすると、最も物体側のレンズの径が増大してしまう。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、像側に凹面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有する第１１レンズＬ１１、正の屈折力を有する第１２レンズＬ１２、および正の屈折力を有する第１３レンズＬ１３を配置して構成されている。第１１レンズＬ１１と第１２レンズＬ１２とは互いに接合されている。なお、以下では適宜、「負の屈折力を有する」ことを単に「負の」あるいは「負」といい、「正の屈折力を有する」ことを単に「正の」あるいは「正」ということとする。

上述のように２枚の正レンズ、つまり第１２レンズＬ１２および第１３レンズＬ１３を配置することにより、望遠端での球面収差を抑制しつつ、正レンズ全体での屈折力を上げることができる。そこで、負レンズである第１１レンズＬ１１との組合せで軸上色収差を適正に補正可能となる。なお、第１レンズ群Ｇ１を４枚以上のレンズで構成すれば、収差補正の点では有利になるが、レンズ群の光軸方向の厚さと有効径が増大してしまう。また、この第１レンズ群Ｇ１の最も物体側の第１１レンズＬ１１を、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズとしたことにより、広角側でレンズ周辺部の倍率色収差が補正過剰になることを防止可能となる。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、負の第２１レンズＬ２１、負の第２２レンズＬ２２、および正の第２３レンズＬ２３を配置して構成されている。なお第２１レンズＬ２１の物体側のレンズ面は、物体側に向かって凸の面とされている。

上述のように、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側のレンズ面を、物体側に向かって凸の面とすることにより、非点収差および歪曲収差の発生を抑え、また広画角化する上で有利となる。

第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、正の第３１レンズＬ３１、正の第３２レンズＬ３２、像側に凹面を向けた負の第３３レンズＬ３３、および正の第３４レンズＬ３４を配置して構成されている。第３２レンズＬ３２と第３３レンズＬ３３は互いに接合されている。以上の第３１レンズＬ３１、第３２レンズＬ３２、第３３レンズＬ３３はそれぞれ、本発明におけるレンズＡ、レンズＢ、レンズＣを構成しており、また最も像側に配置された第３４レンズＬ３４は、本発明におけるレンズＤを構成している。

なお、上記のレンズＣとレンズＤとの間には、他のレンズが配置されても構わない。後述する実施例２、３および５においては、そのようなレンズが１枚配置されて、第３レンズ群Ｇ３は５枚のレンズからなるものとされている。また後述する実施例４では、そのようなレンズは配置されず、第３レンズ群Ｇ３は実施例１と同様に４枚のレンズからなるものとされている。

以上述べたように２枚の正レンズ、つまり第３１レンズＬ３１および第３２レンズＬ３２を連続して配置することにより、球面収差の発生を抑制し、またズームレンズのＦ値を小さくする上で有利となる。

また、それら２枚の正レンズの次に像側に配置した負の第３３レンズＬ３３により、軸上色収差、倍率色収差、球面収差を補正することができる。そして、この負の第３３レンズＬ３３を特に像側に凹面を向けたものとしたことにより、軸上色収差を補正しつつ、波長による球面収差の差を抑えることができ、またズームレンズのＦ値を小さくする上で有利となる。

さらに、最も像側に正の第３４レンズＬ３４を配置したことにより、第３レンズ群Ｇ３に十分な屈折力を与えることができると共に、ズームレンズのＦ値を小さくする上で有利となる。

また本実施形態のズームレンズにおいては、下記条件式（１）
２５＜νｄＤ−νｄＡ＜７０ ・・・（１）
ただし、
νｄＡ：レンズＡ（第３１レンズＬ３１）のｄ線に対するアッベ数
νｄＤ：レンズＤ（第３４レンズＬ３４）のｄ線に対するアッベ数
が満足されている。

先に述べた通り、実施例１においてレンズＡは第３１レンズＬ３１であり、レンズＤは第３４レンズＬ３４である。後述する表１に示す通り、第３１レンズＬ３１のアッベ数νｄＡ＝３１．０８、第３４レンズＬ３４のアッベ数νｄＤ＝８１．５６である。よって実施例１においてはνｄＤ−νｄＡ＝５０．４８であり、条件式（１）が満足されている。なお表１６に、条件式（１）およびその他の条件式（２）〜（８）が数値範囲を規定している各条件、つまり文字式の部分の値をまとめて示してある。

上述の条件式（１）が満足されていることにより、広角端において発生しやすい倍率色収差を良好に補正できると共に、軸上色収差も適正に補正可能となる。以下、その点について詳しく説明する。

条件式（１）がνｄＤ−νｄＡの値について下限を規定しているのは、第３レンズ群の中で最も物体側に配置されるレンズＡのアッベ数νｄＡを、第３レンズ群の中で最も像側に配置されるレンズＤのアッベ数νｄＤに対して十分小さく（つまり、レンズＡの分散をレンズＤの分散に対して十分大きく）設定する、という考えに基づいている。

すなわち、上に述べたような第１レンズ群Ｇ１〜第５レンズ群Ｇ５からなるタイプのズームレンズにおいて高倍率化、広画角化した場合は、広角端において倍率色収差が補正不足になりやすい。この倍率色収差を主に第３レンズ群Ｇ３内の負レンズＣで補正しようとすると、軸上色収差が補正過剰になりやすい。そこで、絞りの直後に有る正レンズＡには分散が比較的大きい材料からなるレンズを適用して、軸上色収差の補正が不足する傾向にしておけば、この正レンズＡよりも像側の負レンズＣの屈折力を大きくして倍率色収差を十分に補正しても、軸上色収差が補正過剰になることを防止できる。そして、正レンズＡの分散が比較的大きい分、最も像側の正レンズＤとして分散が比較的小さいレンズを適用可能となるので、この正レンズＤの分散が大きいために倍率色収差の補正が難しくなることも防止できる。

以上のことに基づいて、νｄＤ−νｄＡの値が２５よりも大きくなる程度に、レンズＡの分散をレンズＤの分散より大きく設定しておけば、広角端において発生しやすい倍率色収差を良好に補正できると共に、軸上色収差も適正に補正可能となる。

その一方、νｄＤ−νｄＡの値を７０未満にしておけば、軸上色収差が補正不足になることを防止して、軸上色収差を良好に補正可能となる。

上記の効果は、条件式（１）が規定する範囲の中で特に条件式（１−１）
２７＜νｄＤ−νｄＡ＜６０ ・・・（１−１）
が満足されている場合は、より顕著なものとなる。

また本実施形態のズームレンズにおいては、下記条件式（２）
３５＜νｄＢ−νｄＣ＜７０ ・・・（２）
ただし、
νｄＢ：レンズＢ（第３２レンズＬ３２）のｄ線に対するアッベ数
νｄＣ：レンズＣ（第３３レンズＬ３３）のｄ線に対するアッベ数
が満足されている。具体的に実施例１では、νｄＢ−νｄＣ＝５４．０３である（表１６参照）。なお本実施形態において、レンズＢは第３２レンズＬ３２、レンズＣは第３３レンズＬ３３である。

本実施形態のズームレンズは、この条件式（２）が満足されていることにより、軸上色収差および広角端での倍率色収差を適正に補正可能となる。すなわち、νｄＢ−νｄＣの値が３５より大きければ、軸上色収差、広角端での倍率色収差が補正不足となることを防止して、それらを良好に補正できる。また、νｄＢ−νｄＣの値が７０未満であれば、軸上色収差が補正過剰になることを防止して、軸上色収差を適正に補正可能となる。

上記の効果は、条件式（２）が規定する範囲の中で特に条件式（２−１）
４０＜νｄＢ−νｄＣ＜６０ ・・・（２−１）
が満足されている場合は、より顕著なものとなる。

また本実施形態のズームレンズにおいては、下記条件式（３）
３５＜νｄＢ−νｄＡ＜７０ ・・・（３）
ただし、
νｄＡ：レンズＡ（第３１レンズＬ３１）のｄ線に対するアッベ数
νｄＢ：レンズＢ（第３２レンズＬ３２）のｄ線に対するアッベ数
が満足されている。具体的に実施例１では、νｄＢ−νｄＡ＝５０．４６である（表１６参照）。なお本実施形態において、レンズＡは第３１レンズＬ３１、レンズＢは第３２レンズＬ３２である。

本実施形態のズームレンズは、この条件式（３）が満足されていることにより、軸上色収差および広角端での倍率色収差を適正に補正可能となる。すなわち、νｄＢ−νｄＡの値が３５より大きければ、短波長の光に対する倍率が小さくなることに起因して広角端での倍率色収差が補正不足になったり、あるいは軸上色収差が補正過剰となったりすることを防止して、広角端での倍率色収差および軸上色収差を適正に補正可能となる。また、νｄＢ−νｄＡの値が７０より小さければ、軸上色収差が補正不足になることを防止して、軸上色収差を良好に補正可能となる。

上記の効果は、条件式（３）が規定する範囲の中で特に条件式（３−１）
３７＜νｄＢ−νｄＡ＜６０ ・・・（３−１）
が満足されている場合は、より顕著なものとなる。

また第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、正の第４１レンズＬ４１、および負の第４２レンズＬ４２を配置して構成されている。この第４レンズ群Ｇ４は、フォーカシング（合焦操作）時に光軸Ｚに沿って移動するフォーカシング用レンズ群とされている。

このように第４レンズ群Ｇ４をフォーカシング用レンズ群とすることにより、フォーカシング用レンズを小径にして軽量化できるため、フォーカシングを高速化する上で有利となる。

本実施形態のズームレンズでは、上述の通り第４レンズ群Ｇ４がフォーカシング用レンズ群とされた上で、下記条件式（４）
−９．０＜ｆＴ／ｆ４＜−２．０ ・・・（４）
ただし、
ｆＴ：望遠端における全系の焦点距離
ｆ４：第４レンズ群Ｇ４の焦点距離
が満足されている。具体的に実施例１では、ｆＴ／ｆ４＝−４．２９９である（表１６参照）。

本実施形態のズームレンズは、この条件式（４）が満足されていることにより、フォーカシング時の収差変動を小さく抑え、またフォーカシング時のレンズ移動量を小さくすることができる。すなわち、ｆＴ／ｆ４の値が−９．０より大きければ、フォーカシング時の収差変動が大きくなることを防止できる。また、ｆＴ／ｆ４の値が−２．０より小さければ、フォーカシング時のレンズ移動量が大きくなることを防止できる。

上記の効果は、条件式（４）が規定する範囲の中で特に条件式（４−１）
−７．５＜ｆＴ／ｆ４＜−３．０ ・・・（４−１）
が満足されている場合は、より顕著なものとなる。

また第５レンズ群Ｇ５は、正の第５１レンズＬ５１のみからなるものとされている。この第５レンズ群Ｇ５は、変倍に際して固定とされる。

ここで、第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４は変倍に際して、それらの間隔が、広角端と比べて望遠端においてより大となるように移動する。このような構成とすることにより、第４レンズ群Ｇ４を通る周辺光線の位置が合焦状態に応じて大きく変動することがなくなり、変倍の際の収差変動を小さくすることができる。そして、特に第４レンズ群Ｇ４を前述したようにフォーカシング用レンズ群とする場合は、フォーカシングに伴う収差変動を全ズーム位置に亘って小さくすることが可能となる。

また本実施形態のズームレンズにおいて、第４レンズ群Ｇ４は変倍に際して、固定の第５レンズ群Ｇ５との間隔が、広角端と比べて望遠端においてより大となるように移動する。このような構成とすることにより、第１レンズ群Ｇ１の移動量を小さくすることができるので、ズームレンズの全長を短くする上で有利となる。

また、本実施形態のズームレンズにおいては、下記条件式（５）
−８＜ｆ１／ｆ２＜−４ ・・・（５）
ただし、
ｆ１：第１レンズ群Ｇ１の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群Ｇ２の焦点距離
が満足されている。具体的に実施例１では、ｆ１／ｆ２＝−５．９７９である（表１６参照）。

本実施形態のズームレンズは、この条件式（５）が満足されていることにより、全長を短く抑え、そして大きな変倍比を確保できるものとなる。すなわち、ｆ１／ｆ２の値が−８より大きければ、ズームレンズの全長が長くなることを防止できる。また、ｆ１／ｆ２の値が−４より小さければ、大きな変倍比を確保することが容易になる。

上記の効果は、条件式（５）が規定する範囲の中で特に条件式（５−１）
−７＜ｆ１／ｆ２＜−５ ・・・（５−１）
が満足されている場合は、より顕著なものとなる。

また、本実施形態のズームレンズにおいては、下記条件式（６）
２．５＜ｆ１／ｆ３＜８ ・・・（６）
ただし、
ｆ１：第１レンズ群Ｇ１の焦点距離
ｆ３：第３レンズ群Ｇ３の焦点距離
が満足されている。具体的に実施例１では、ｆ１／ｆ３＝４．０６２である（表１６参照）。

本実施形態のズームレンズは、この条件式（６）が満足されていることにより、全長を短く抑え、そして大きな変倍比を確保できるものとなる。すなわち、ｆ１／ｆ３の値が２．５より大きければ、大きな変倍比を確保しやすくなる。また、ｆ１／ｆ３の値が８より小さければ、ズームレンズの全長が長くなることを防止できる。

上記の効果は、条件式（６）が規定する範囲の中で特に条件式（６−１）
３＜ｆ１／ｆ３＜６ ・・・（６−１）
が満足されている場合は、より顕著なものとなる。

また、本実施形態のズームレンズにおいては、下記条件式（７）
０．７＜ｆ３／ＲＣｒ＜２．５ ・・・（７）
ただし、
ｆ３：第３レンズ群Ｇ３の焦点距離
ＲＣｒ：レンズＣ（第３３レンズＬ３３）の像側の面の近軸曲率半径
が満足されている。具体的に実施例１では、ｆ３／ＲＣｒ＝１．３４８である（表１６参照）。

本実施形態のズームレンズは、この条件式（７）が満足されていることにより、軸上色収差および倍率色収差を良好に補正可能で、また高次の球面収差の発生を抑制することができる。すなわち、ｆ３／ＲＣｒの値が０．７より大きければ、軸上色収差および倍率色収差が補正不足になることを防止して、軸上色収差および倍率色収差を良好に補正可能となる。また、ｆ３／ＲＣｒの値が２．５より小さければ、高次の球面収差の発生を抑制することができる。

上記の効果は、条件式（７）が規定する範囲の中で特に条件式（７−１）
０．８＜ｆ３／ＲＣｒ＜２ ・・・（７−１）
が満足されている場合は、より顕著なものとなる。

また、本実施形態のズームレンズにおいては、下記条件式（８）
１．０＜（ｆＤ×νｄＤ）／（ｆＡ×νｄＡ）＜３．０ ・・・（８）
ただし、
ｆＡ：レンズＡ（第３１レンズＬ３１）の焦点距離
ｆＤ：レンズＤ（第３４レンズＬ３４）の焦点距離
νｄＡ：レンズＡ（第３１レンズＬ３１）のｄ線に対するアッベ数
νｄＤ：レンズＤ（第３４レンズＬ３４）のｄ線に対するアッベ数
が満足されている。具体的に実施例１では、（ｆＤ×νｄＤ）／（ｆＡ×νｄＡ）＝１．３３８である（表１６参照）。

本実施形態のズームレンズは、この条件式（８）が満足されていることにより、広角端での倍率色収差を良好に補正可能で、また軸上色収差を適正に補正可能となる。すなわち、（ｆＤ×νｄＤ）／（ｆＡ×νｄＡ）の値が１．０より大きければ、広角端での倍率色収差が補正不足になることを防止して、広角端での倍率色収差を良好に補正可能となる。また、（ｆＤ×νｄＤ）／（ｆＡ×νｄＡ）の値が３．０より小さければ、軸上色収差が補正過剰になることを防止して、軸上色収差を適正に補正可能となる。

また図１には、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図１に示す。先に述べた通り、この実施例１のズームレンズは、第３レンズ群Ｇ３が４枚のレンズから構成されたものである。

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（移動面の間隔も含む）を表２に、非球面係数に関するデータを表３に示す。以下では、表中の記号の意味について、実施例１のものを例にとって説明するが、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、Ｓｉの欄には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ｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）の面番号を示し、Ｒｉの欄にはｉ番目の面の曲率半径を示し、Ｄｉの欄には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。また、Ｎｄｊの欄には最も物体側の光学要素を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の欄には同じくｊ番目の光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数を示す。

なお、曲率半径の符号は、面形状が物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負としている。基本レンズデータには、絞りＳｔ、光学部材ＰＰも含めて示している。絞りＳｔに相当する面の面番号の欄には、面番号とともに（開口絞り）という表示を付している。また、表１のレンズデータにおいて、変倍時に間隔が変化する面間隔の欄にはそれぞれＤＤ[ｉ]と記載している。また、Ｄｉの最下欄の値は、光学部材ＰＰの像側の面と像面Ｓｉｍとの間隔である。

表２の諸元に関するデータとして、広角端・中間位置・望遠端の各々における、ズーム倍率、焦点距離ｆ′、バックフォーカスＢｆ′、Ｆ値ＦＮｏ．および全画角２ωの値を示す。またそれらに続けて、表１に示した面間隔ＤＤ[ｉ]の値を示す。

基本レンズデータ、諸元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であるので、その他の適当な単位を用いることもできる。

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３の非球面係数に関するデータには、非球面の面番号Ｓｉと、これら非球面に関する非球面係数を示す。非球面係数は、以下の式（Ｂ）で表される非球面式における各係数ＫＡ、Ａｍ（ｍ＝３、４、５、…１５）の値である。

Ｚｄ＝Ｃ・ｈ²／｛１＋（１−ＫＡ・Ｃ²・ｈ²）^1/2｝＋ΣＡｍ・ｈ^m …（Ｂ）
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（ｍ＝３、４、５、…１５）

実施例１のズームレンズの各収差図を図７に示す。なお、図７中の上段左側から順に広角端での球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示し、図７中の中段左側から順に中間位置での球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示し、図７中の下段左側から順に望遠端での球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す。球面収差、非点収差、歪曲収差を表す各収差図には、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）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）、Ｃ線(波長６５６．３ｎｍ)、Ｆ線(波長４８６．１ｎｍ)についての収差をそれぞれ実線、破線、点線で示す。非点収差図にはサジタル方向、タンジェンシャル方向の収差をそれぞれ実線と点線で示す。倍率色収差図にはＣ線(波長６５６．３ｎｍ)、Ｆ線(波長４８６．１ｎｍ)についての収差をそれぞれ破線、点線で示す。なお、球面収差図に記したＦＮｏ．はＦ値を、その他の収差図に記した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図３に示す。この実施例２のズームレンズにおいて第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、正の第３１レンズＬ３１、正の第３２レンズＬ３２、像側に凹面を向けた負の第３３レンズＬ３３、負の第３４レンズＬ３４、および正の第３５レンズＬ３５を配置して構成されている。

この構成において、本発明におけるレンズＡ、レンズＢ、レンズＣおよびレンズＤは、それぞれ第３１レンズＬ３１、第３２レンズＬ３２、第３３レンズＬ３３および第３５レンズＬ３５となる。

以上説明した第３レンズ群Ｇ３の基本的な構成は、後述する実施例３および実施例５においても共通である。

実施例２のズームレンズの基本レンズデータを表４に、諸元に関するデータを表５に、非球面係数に関するデータを表６に示す。また、実施例２のズームレンズの各収差図を図８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図４に示す。

実施例３のズームレンズの基本レンズデータを表７に、諸元に関するデータを表８に、非球面係数に関するデータを表９に示す。また、実施例３のズームレンズの各収差図を図９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図５に示す。本実施例のズームレンズは、実施例１のズームレンズと同様に、第３レンズ群Ｇ３が４枚のレンズから構成されたものである。また本実施例のズームレンズでは他の４つの実施例と異なって、第４レンズ群Ｇ４が、負レンズである１枚の第４１レンズＬ４１のみから構成されている。

実施例４のズームレンズの基本レンズデータを表１０に、諸元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に示す。また、実施例４のズームレンズの各収差図を図１０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図６に示す。

実施例５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、非球面係数に関するデータを表１５に示す。また、実施例５のズームレンズの各収差図を図１１に示す。

また、実施例１〜５の各々について、条件式（１）〜（８）が数値範囲を規定している条件、つまり文字式の部分の値を表１６に示す。またこの表１６には、条件式（１）〜（８）に関連する各レンズ群の焦点距離等も併せて示してある。なお、全実施例ともｄ線を基準波長としており、表１６に示す値はこの基準波長におけるものである。

以上説明した本発明のズームレンズにおいては、高倍率でありながら広角端での全画角が８０度以上と広画角で、かつ望遠端のＦ値も３．０以下と小さい設計を実現している。

なお実施例１〜５のズームレンズは、広角端での全画角が８２．４度〜８６．０度、望遠端のＦ値が２．８８〜２．８９の設計データを例示している。

次に、本発明の実施形態にかかる撮像装置について説明する。図１２に、本発明の実施形態の撮像装置の一例として、本発明の実施形態のズームレンズを用いたミラーレス一眼カメラの一構成例を示す外観図を示している。

特に図１２（Ａ）は、このカメラを前側から見た外観を示し、図１２（Ｂ）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。

このカメラは、本発明によるズームレンズを交換レンズ２０として用いているので、高倍率で広画角の画像を取得可能で、また明るい高倍率の画像を取得可能なものとなる。

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、各レンズ成分の曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数等の値は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得るものである。

１０ カメラ本体
２０ 交換レンズ
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
Ｇ５ 第５レンズ群
Ｌ１１〜Ｌ５１ レンズ
ＰＰ 光学部材
Ｓｉｍ 像面
Ｓｔ 開口絞り
Ｚ 光軸

Claims (19)

1. 物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、絞り、正の屈折力を有する第３レンズ群、負の屈折力を有する第４レンズ群、および正の屈折力を有する第５レンズ群が配置されて実質的になり、
   広角端から望遠端への変倍に際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が常に増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が常に縮小し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔並びに前記第４レンズ群と前記第５レンズ群との間隔が変化するようにして、少なくとも前記第１〜第４レンズ群が移動し、
   前記第１レンズ群は物体側から順に、像側に凹面を向けたメニスカス形状の負の屈折力を有するレンズ、正の屈折力を有するレンズ、および正の屈折力を有するレンズが配置されて実質的になり、
   前記第３レンズ群は少なくとも、最も物体側に配置された正の屈折力を有するレンズＡ、このレンズＡの次に像側に配置された正の屈折力を有するレンズＢ、このレンズＢの次に像側に配置された、像側に凹面を向けた負の屈折力を有するレンズＣ、および最も像側に配置された正の屈折力を有するレンズＤの４枚のレンズを有し、
   下記条件式（１）および（３）を満足することを特徴とするズームレンズ。
   ２５＜νｄＤ−νｄＡ＜７０ ・・・（１）
   ３５＜νｄＢ−νｄＡ＜７０ ・・・（３）
   ただし、
   νｄＡ：前記レンズＡのｄ線に対するアッベ数
   νｄＢ：前記レンズＢのｄ線に対するアッベ数
   νｄＤ：前記レンズＤのｄ線に対するアッベ数
2. 下記条件式（２）を満足する請求項１記載のズームレンズ。
   ３５＜νｄＢ−νｄＣ＜７０ ・・・（２）
   ただし、
   νｄＢ：前記レンズＢのｄ線に対するアッベ数
   νｄＣ：前記レンズＣのｄ線に対するアッベ数
3. 前記第２レンズ群の最も物体側のレンズ面が、物体側に向かって凸の面である請求項１または２記載のズームレンズ。
4. 前記第４レンズ群がフォーカシング用レンズ群とされている請求項１から３のいずれか１項記載のズームレンズ。
5. 下記条件式（４）を満足する請求項４記載のズームレンズ。
   −９．０＜ｆＴ／ｆ４＜−２．０ ・・・（４）
   ただし、
   ｆＴ：望遠端における全系の焦点距離
   ｆ４：前記第４レンズ群の焦点距離
6. 前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が、広角端と比べて望遠端においてより大である請求項１から５のいずれか１項記載のズームレンズ。
7. 前記第４レンズ群と前記第５レンズ群との間隔が、広角端と比べて望遠端においてより大である請求項１から６のいずれか１項記載のズームレンズ。
8. 下記条件式（５）を満足する請求項１から７のいずれか１項記載のズームレンズ。
   −８＜ｆ１／ｆ２＜−４ ・・・（５）
   ただし、
   ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
   ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
9. 下記条件式（６）を満足する請求項１から８のいずれか１項記載のズームレンズ。
   ２．５＜ｆ１／ｆ３＜８ ・・・（６）
   ただし、
   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
10. 下記条件式（７）を満足する請求項１から９のいずれか１項記載のズームレンズ。
    ０．７＜ｆ３／ＲＣｒ＜２．５ ・・・（７）
    ただし、
    ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離
    ＲＣｒ：前記レンズＣの像側の面の近軸曲率半径
11. 下記条件式（８）を満足する請求項１から１０のいずれか１項記載のズームレンズ。
    １．０＜（ｆＤ×νｄＤ）／（ｆＡ×νｄＡ）＜３．０ ・・・（８）
    ただし、
    ｆＡ：前記レンズＡの焦点距離
    ｆＤ：前記レンズＤの焦点距離
    νｄＡ：前記レンズＡのｄ線に対するアッベ数
    νｄＤ：前記レンズＤのｄ線に対するアッベ数
12. 下記条件式（１−１）を満足する請求項１から１１のいずれか１項記載のズームレンズ。
    ２７＜νｄＤ−νｄＡ＜６０ ・・・（１−１）
    ただし、
    νｄＡ：前記レンズＡのｄ線に対するアッベ数
    νｄＤ：前記レンズＤのｄ線に対するアッベ数
13. 下記条件式（２−１）を満足する請求項２記載のズームレンズ。
    ４０＜νｄＢ−νｄＣ＜６０ ・・・（２−１）
    ただし、
    νｄＢ：前記レンズＢのｄ線に対するアッベ数
    νｄＣ：前記レンズＣのｄ線に対するアッベ数
14. 下記条件式（３−１）を満足する請求項１記載のズームレンズ。
    ３７＜νｄＢ−νｄＡ＜６０ ・・・（３−１）
    ただし、
    νｄＡ：前記レンズＡのｄ線に対するアッベ数
    νｄＢ：前記レンズＢのｄ線に対するアッベ数
15. 下記条件式（４−１）を満足する請求項５記載のズームレンズ。
    −７．５＜ｆＴ／ｆ４＜−３．０ ・・・（４−１）
    ただし、
    ｆＴ：望遠端における全系の焦点距離
    ｆ４：前記第４レンズ群の焦点距離
16. 下記条件式（５−１）を満足する請求項８記載のズームレンズ。
    −７＜ｆ１／ｆ２＜−５ ・・・（５−１）
    ただし、
    ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
    ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
17. 下記条件式（６−１）を満足する請求項９記載のズームレンズ。
    ３＜ｆ１／ｆ３＜６ ・・・（６−１）
    ただし、
    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
18. 下記条件式（７−１）を満足する請求項１０記載のズームレンズ。
    ０．８＜ｆ３／ＲＣｒ＜２ ・・・（７−１）
    ただし、
    ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離
    ＲＣｒ：前記レンズＣの像側の面の近軸曲率半径
19. 請求項１から１８のいずれか１項記載のズームレンズを備えた撮像装置。