JP6226610B2 - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、ズームレンズに関し、例えばデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、ＴＶカメラ、監視用カメラ等の撮像装置の撮像光学系として好適なものである。

近年、固体撮像素子を用いた撮像装置に用いられる撮像光学系においては、広画角で歪曲が小さく、物体距離全般にわたり高性能（高解像力）なズームレンズであることが要求されている。また像面側にクイックリターンミラーを配置する一眼レフカメラの交換レンズの場合は十分な長さのバックフォーカスを有することが要求されている。広画角のズームレンズとして、負の屈折力のレンズ群が先行する（最も物体側に位置する）ネガティブリード型のズームレンズが知られている。

このうち撮影全画角１００度以上の広角域からのズーミングが可能な、広画角のズームレンズが知られている（特許文献１、２）。特許文献１では、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正又は負の屈折力の第４レンズ群より成る、広角端での撮影全画角１２０度で、ズーム比２程度の広画角のズームレンズを開示している。特許文献２では、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群より成る、広角端での撮影全画角１１４．７度で、ズーム比１．６５程度の広画角のズームレンズを開示している。

この他、特許文献２では負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群よりなり、広角端での撮影全画角１１４．７度でズーム比１．６５程度の広画角のズームレンズを開示している。

特開２００５−１０６８７８号公報 特開２００７−９４１７４号公報

ネガティブリード型のズームレンズは広画角化及び長いバックフォーカスを得るのが容易である。しかしながらネガティブリード型のズームレンズは、レンズ構成が開口絞りに対して非対称な配置となるため、像面湾曲や歪曲などの収差が多く発生し、これらの収差補正が難しくなる。特に撮影画角が１２０度を超えるような超広画角域を含むズームレンズは、前述の諸収差が多く発生してくる。またネガティブリード型のズームレンズは、フォーカシングに際しての収差変動も多くなり、無限遠から至近距離の物体距離全般にわたり高い光学性能を得るのが難しい。

特許文献１では第１レンズ群を２つの負レンズからなる負の屈折力の第１Ａレンズ群と２つの負レンズを含む負の屈折力の第１Ｂレンズ群に分けて、このうち第１Ｂレンズ群でフォーカシングを行っている。特許文献１では、第１レンズ群内を軸外光線が大きく屈折している部分でレンズ群を２つの部分レンズ群に分割して、そのうちの一方の第１Ｂレンズ群でフォーカシングを行っているため、第１Ｂレンズ群の移動に伴う軸外光線の光路変動が大きい。

そのため、フォーカシングによる軸外収差、特に像面湾曲の変動が大きく、無限遠から至近距離までの全ての領域で良好な光学性能を得ることが難しくなる傾向があった。

特許文献２では、第２レンズ群内の正の屈折力の接合レンズをフォーカスレンズ群としてフォーカシングを行っている。しかしながら、撮影画角１１０度程の超広画角域ではフォーカスレンズ群に入射する軸外光線の角度が大きい。このため、フォーカスレンズ群の移動に伴う軸外光線の光路の変動が大きく、フォーカシングによる軸外収差、特に像面湾曲の変動が大きく、無限遠から至近距離までの全ての領域で良好な光学性能を得ることが難しくなる傾向があった。

一般に広画角域を含むズームレンズは、フォーカシングによる光学系内を通る光線の経路の変化が顕著であるため、フォーカシングによる軸外収差の変動が大きくなる傾向がある。ネガティブリード型のズームレンズにおいて広画角化を図りつつ、物体距離全般にわたり高い光学性能を得るには、フォーカシングの際に移動させるフォーカスレンズ群を適切に設定することが重要になってくる。更にフォーカスレンズ群をレンズ群の屈折力そして無限遠から至近距離へのフォーカシングに際しての移動量等を適切に設定することが重要になってくる。

これらの構成が不適切であると、広画角化を図りつつ無限遠から近距離まで物体距離全般にわたり高い光学性能を得るのが大変困難になってくる。

本発明は、広画角で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及びそれを有する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、物体側から像側へ順に、負の屈折力の前群、正の屈折力の後群からなり、広角端に比べて望遠端において、前記前群と前記後群の間隔が短くなるズームレンズであって、前記前群は、ズーミングに際して一体的に移動する一つのレンズ群からなり、前記後群は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第２ａレンズ群、正又は負の屈折力の第２ｂレンズ群、正の屈折力の第２ｃレンズ群からなり、無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して、前記第２ａレンズ群と前記第２ｂレンズ群は互いに異なる軌跡で像側に移動し、前記第２ａレンズ群の焦点距離をｆ２ａ、前記第２ｂレンズ群の焦点距離をｆ２ｂ、無限遠から最至近距離へのフォーカシングにおける前記第２ａレンズ群の移動量をＤＦ１、無限遠から最至近距離へのフォーカシングにおける前記第２ｂレンズ群の移動量をＤＦ２とするとき、
０．０１＜ｆ２ａ／｜ｆ２ｂ｜＜０．３０
０．０５＜ＤＦ２／ＤＦ１＜０．５０
なる条件式を満足することを特徴としている。

本発明によれば、広画角で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が得られる。

実施例１の広角端におけるレンズ断面図 （ａ），（ｂ） 実施例１の広角端における無限遠と最至近距離での縦収差図 （ａ），（ｂ） 実施例１の望遠端における無限遠と最至近距離での縦収差図 実施例２の広角端におけるレンズ断面図 （ａ），（ｂ） 実施例２の広角端における無限遠と最至近距離での縦収差図 （ａ），（ｂ） 実施例２の望遠端における無限遠と最至近距離での縦収差図 実施例３の広角端におけるレンズ断面図 （ａ），（ｂ） 実施例３の広角端における無限遠と最至近距離での縦収差図 （ａ），（ｂ） 実施例３の望遠端における無限遠と最至近距離での縦収差図 本発明によるズームレンズを使用した撮像装置の要部概略図

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。本発明のズームレンズは、物体側から像側へ順に、負の屈折力の前群、正の屈折力の後群からなっている。広角端に比べて望遠端において、前群と後群の間隔が短くなる。前群はズーミングに際して一体的に移動する負の屈折力の第１レンズ群からなる。後群は物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第２ａレンズ群、正又は負の屈折力の第２ｂレンズ群、正の屈折力の第２ｃレンズ群から構成されている。そして無限遠から最至近距離へのフォーカシング（フォーカス）に際し、第２ａレンズ群と第２ｂレンズ群は共に像側に異なった軌跡で移動する。

図１は本発明の実施例１の広角端（短焦点距離端）におけるレンズ断面図である。図２（ａ），（ｂ）は実施例１の広角端における無限遠と最至近距離における縦収差図である。図３（ａ），（ｂ）は実施例１の望遠端（長焦点距離端）における無限遠と最至近距離における縦収差図である。ここで物体距離は後述する数値実施例をｍｍ単位で表したときの像面からの距離である。

図４は本発明の実施例２の広角端におけるレンズ断面図である。図５（ａ），（ｂ）は実施例２の広角端における無限遠と最至近距離における縦収差図である。図６（ａ），（ｂ）は実施例１の望遠端における無限遠と最至近距離における縦収差図である。図７は本発明の実施例３の広角端におけるレンズ断面図である。図８（ａ），（ｂ）は実施例３の広角端における無限遠と最至近距離における縦収差図である。図９（ａ），（ｂ）は実施例３の望遠端における無限遠と最至近距離における縦収差図である。図１０は本発明のズームレンズを備える一眼レフカメラ（撮像装置）の要部概略図である。

各実施例のズームレンズは、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置に用いられる撮像光学系である。レンズ断面図において、左方が物体側（前方）で、右方が像側（後方）である。レンズ断面図において、ＬＦは負の屈折力（光学的パワー＝焦点距離の逆数）の前群である。ＬＲは１以上のレンズ群を含み全体として正の屈折力の後群である。実施例１乃至３において前群ＬＦは負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１より構成されている。後群ＬＲは物体側から像側へ順に、正の屈折力の第２ａレンズ群Ｌ２ａ、正又は負の屈折力の第２ｂレンズ群Ｌ２ｂ、正の屈折力の第２ｃレンズ群Ｌ２ｃより構成されている。

ＳＰは撮影時の絞り値に応じた撮影光束径を制御する開口径可変の撮影光束径決定部材（以下「開口絞り」と呼ぶ）である。ＳＳＰ１、ＳＳＰ２はズーミングに合わせて開口径が変化する開放Ｆナンバー絞り（フレアーカット絞り）であり、各ズーム位置での開放Ｆナンバーを決定している。また同時に、開放Ｆナンバー光束より外側のフレアー光をカット（遮光）している。

ＩＰは像面であり、ビデオカメラやデジタルスチルカメラの撮影光学系として使用する際にはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面が置かれる。又、銀塩フィルム用カメラの撮影光学系として使用する際にはフィルム面に相当する感光面が置かれている。球面収差図において、実線ｄはｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、２点鎖線ｇはｇ線（波長４３５．８ｎｍ）である。非点収差図において点線Ｍはｄ線のメリディオナル像面、実線Ｓはｄ線のサジタル像面を表している。また、倍率色収差は、ｄ線を基準とした際のｇ線の差分を表している。

ＦｎｏはＦナンバーである。ωは撮影半画角（度）である。尚、以下の各実施例において広角端と望遠端は変倍用レンズ群が機構上、光軸上移動可能な両端に位置したときのズーム位置をいう。レンズ断面図において、矢印は広角端から望遠端へのズーミングに際しての各レンズ群の移動軌跡を示している。各実施例では、広角端から望遠端へのズーミングに際し、矢印の如く負の屈折力の前群ＬＦと正の屈折力の後群ＬＲの空気間隔が短く（小さく）なるように、移動する。具体的には前群ＬＦが像側に凸状を描く軌跡で光軸上を移動する。後群ＬＲの移動は次のとおりである。

図１の実施例１では後群ＬＲが全体として物体側へ単調移動する。図４の実施例２と図７の実施例３では第２ａレンズ群Ｌ２ａが物体側へ単調移動する。更に第２ｂレンズ群Ｌ２ｂと第２ｃレンズ群Ｌ２ｃは第２ａレンズ群Ｌ２ａと異なった軌跡で物体側へ単調に移動する。第２ｂレンズ群Ｌ２ｂと第２ｃレンズ群Ｌ２ｃは同じ軌跡で移動する。ズーミングに際してこのような移動をすることで、撮影画角１２０度を超える超広画角のズームレンズを得ている。特に広角端から望遠端へのズーミングを効率良く行い、前群ＬＦの移動により変倍による像面位置の補正も確実に行っている。

前群ＬＦは、物体側から像側へ順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズを少なくとも３枚配置している。そしてそれらの３つの負レンズのうちの少なくとも２面を非球面形状としている。このときの少なくとも２つの非球面のうち１つは光軸（レンズ中心）から周辺に向かって正の屈折力が強くなる非球面形状であり、他の１つは光軸から周辺に向かって負の屈折力が強くなる非球面形状である。光軸から周辺に向かって正の屈折力が強くなる非球面形状は、前群ＬＦに配した負レンズにより発生する強い負の歪曲収差を補正する役割を担っている。

本発明のような超広画角系のズームレンズでは、物体側の前群ＬＦに強い負の屈折力を有したレンズを多く配置するため、負の歪曲収差が大きく発生する。その負の歪曲収差を良好に補正するには、光軸から周辺に向かって正の屈折力が強くなる形状の非球面を効果的に配置するのが良い。

一方、光軸から周辺に向かって負の屈折力が強くなる形状の非球面は、広画角系のズームレンズで問題となる像面湾曲を補正する役割を担っている。一般に本発明のようなレトロフォーカスタイプの非対称形の超広画角系のズームレンズでは、画面周辺部で像面が急激にオーバー方向に倒れる像面湾曲が発生する。

特に超広画角化を図るとその傾向が強くなる。このため、各実施例では前述の２つの非球面に加えて光軸から周辺に向かって負の屈折力が強くなる形状の３番目の非球面でその像面湾曲を補正している。超広画角域を含むズームレンズは、特に広角端において歪曲収差と像面湾曲をバランス良く補正することが重要になってくる。そこで各実施例では、前群ＬＦのレンズ構成を上記のようなレンズ構成としている。

各実施例のズームレンズでは、正の屈折力の後群ＬＲは物体側から像側へ順に、正の屈折力の第２ａレンズ群Ｌ２ａ、正又は負の屈折力の第２ｂレンズ群Ｌ２ｂ、正の屈折力の第２ｃレンズ群Ｌ２ｃからなっている。

無限遠から最至近距離へのフォーカスに際しては、第２ａレンズ群Ｌ２ａと第２ｂレンズ群Ｌ２ｂが異なる軌跡で光軸上を像側へ移動する。この時の、フォーカシングは第２ａレンズ群Ｌ２ａが主にその機能を果たしており、フォーカシングに際して光軸上の移動量は第２ｂレンズ群Ｌ２ｂより第２ａレンズ群Ｌ２ａの方が大きくなるようにしている。第２ｂレンズ群Ｌ２ａは弱い正又は負の屈折力を有するレンズ群であり、光軸上を移動させてもフォーカシング作用は少なく、第２ａレンズ群Ｌ２ａによるフォーカシングの際に生ずる像面湾曲の変動を補正する役割を果たしている。

尚、レンズ群とはズーミングやフォーカシングの際に変化する光軸に沿ったレンズ間隔によって分けられる部分をいう。超広画角域を含む負レンズ群先行型のズームレンズにおいて、正の屈折力の後群ＬＲの最も物体側の正の屈折力の部分レンズ群でフォーカスを行うと、無限遠から最至近距離へのフォーカシングにおいてサジタル像面が大きくアンダー方向に変動する。ここで正の屈折力の部分レンズ群は例えば第２ａレンズ群Ｌ２ａである。

そこで各実施例では、そのときのサジタル像面のフォーカシングに際しての変動を弱い屈折力の第２ｂレンズ群Ｌ２ｂを第２ａレンズ群Ｌ２ａと同方向で且つ異なる軌跡で動かして補正している。これにより、無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際しての、像面変動を少なくして良好な撮影画像を得ている。

第２ｂレンズ群Ｌ２ｂは、物体側の面が凸形状のレンズ面と像側の面が凸形状のレンズ面をそれぞれ少なくとも１つ有する構成としている。そして、第２ｂレンズ群Ｌ２ｂ内で発生する収差を打ち消し合うようにし、且つ第２ｂレンズ群Ｌ２ｂ全体を適度に弱い屈折力を有する状態に保っている。これにより、第２ｂレンズ群Ｌ２ｂがフォーカス作用にあまり影響を与えずに、像面湾曲の変動を良好に補正するようにしている。

また、第２ｂレンズ群Ｌ２ｂの最も像側のレンズ面は、像側に緩い凹面を向けたレンズ形状である。これにより、第２ｂレンズ群Ｌ２ｂから射出する光線に負の屈折を与えて、正の屈折力の第２ａレンズ群Ｌ２ａのフォーカスにより変動する像面湾曲を逆方向に発生させて補正している。

各実施例において、第２ａレンズ群Ｌ２ａの焦点距離をｆ２ａ、第２ｂレンズ群Ｌ２ｂの焦点距離をｆ２ｂとする。無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際しての第２ａレンズ群Ｌ２ａの移動量をＤＦ１、無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際しての第２ｂレンズ群Ｌ２ｂの移動量をＤＦ２とする。このとき、
０．０１＜ｆ２ａ／｜ｆ２ｂ｜＜０．３０ ・・・（１）
０．０５＜ＤＦ２／ＤＦ１＜０．５０ ・・・（２）
なる条件式を満足している。ここで移動量とは無限遠と最至近距離でのレンズ群の位置の差をいう。移動量の符号はレンズ群が無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して像側へ移動するときを正とする。

次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。条件式（１）は、第２ｂレンズ群Ｌ２ｂの焦点距離に対する第２ａレンズ群Ｌ２ａの焦点距離の比を規定し、主に第２ｂレンズ群Ｌ２ｂのフローティングによりフォーカシングに際しての像面湾曲の変動を補正するためのものである。

条件式（１）の下限を超えて第２ｂレンズ群Ｌ２ｂの屈折力の絶対値が小さくなりすぎると、フォーカシングに際しての像面湾曲の変動の補正が不十分となる。また条件式（１）の上限を超えて第２ｂレンズ群Ｌ２ｂの屈折力の絶対値が大きくなりすぎると、球面収差を始めとした諸収差の変動が大きくなり、諸収差の変動を補正するのが困難になる。

条件式（２）は、フォーカシングに際しての第２ａレンズ群Ｌ２ａの移動量に対する第２ｂレンズ群Ｌ２ｂの移動量の比を規定し、主にフォーカシングに際しての像面湾曲の変動を良好に補正するためのものである。条件式（２）の下限を超えてフォーカシングに際して第２ａレンズ群Ｌ２ａの移動量に対する第２ｂレンズ群の移動量が小さいと、フォーカシングに際しての像面湾曲の変動を補正するのが不十分となる。

また、条件式（２）の上限を超えてフォーカシングに際して第２ａレンズ群Ｌ２ａの移動量に対する第２ｂレンズ群Ｌ２ｂの移動量が大きいと、フォーカシングに際しての像面湾曲の変動の補正が過剰となるため望ましくない。また同時に、第２ｂレンズ群Ｌ２ｂのフォーカシングのための空気間隔が大きくなり、全系が大型化するので望ましくない。

以上のように、本発明によれば、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が得られる。各実施例において更に好ましくは次の条件式のうち１以上を満足するのが良い。広角端における後群ＬＲの焦点距離をｆＲとする。第２ｃレンズ群Ｌ２ｃの焦点距離をｆ２ｃとする。広角端における全系の焦点距離をｆｗとする。前群ＬＦの焦点距離をｆ１、望遠端におけるレンズ全長（最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離）をＴＤＬｔとする。このとき、次の条件式のうち１以上を満足するのが良い。

０．８＜ｆ２ａ／ｆＲ＜３．０ ・・・（３）
１．０＜ｆ２ｃ／ｆＲ＜２．８ ・・・（４）
３．０＜ｆ２ａ／ｆｗ＜７．０ ・・・（５）
０．０７＜｜ｆ１｜／ＴＤＬｔ＜０．２５ ・・・（６）
１．２＜ｆＲ／｜ｆ１｜＜３．０ ・・・（７）
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。

条件式（３）は、後群ＬＲ内における第２ａレンズ群Ｌ２ａの焦点距離を適切に規定し、主に第２ａレンズ群Ｌ２ａによるフォーカシングと収差補正をバランスを良く行うものである。条件式（３）の下限を超えて第２ａレンズ群Ｌ２ａの屈折力が強くなりすぎると、フォーカシングに際して球面収差を始めとする諸収差の変動が大きくなり、諸収差の変動を補正するのが困難になる。また条件式（３）の上限を超えて第２ａレンズ群Ｌ２ａの屈折力が弱くなりすぎると、無限遠から最至近距離までのフォーカシングに必要なフォーカス移動量が大きくなり、全系が大型化するため望ましくない。

条件式（４）は、広角端における後群ＬＲの焦点距離に対する第２ｃレンズ群Ｌ２ｃの焦点距離の比を規定し、主に十分な長さのバックファーカスを確保しながらも全系の小型化を図りつつ、諸収差をバランス良く補正するためのものである。条件式（４）の下限を超えて第２ｃレンズ群Ｌ２ｃの屈折力が強くなりすぎると、十分な長さのバックフォーカスを確保することが難しくなると同時に軸上収差が大きく発生してくるため望ましくない。また、条件式（４）の上限を超えて第２ｃレンズ群Ｌ２ｃの屈折力が弱くなりすぎると、レンズ全長が長くなるとともに全系が大型化するため望ましくない。

条件式（５）は、広角端における全系の焦点距離に対する第２ａレンズ群Ｌ２ａの焦点距離の比を規定し、主に第２ａレンズ群Ｌ２ａによるフォーカシングと収差補正をバランス良く行うためのものである。条件式（５）の下限を超えて第２ａレンズ群Ｌ２ａの屈折力が強くなりすぎると、フォーカシングに際して球面収差を始めとする諸収差が大きくなり、諸収差の変動を補正するのが困難になる。また条件式（５）の上限を超えて第２ａレンズ群Ｌ２ａの屈折力が弱くなりすぎると、無限遠から最至近距離までのフォーカシングに必要なフォーカス移動量が大きくなり、全系が大型化するので望ましくない。

条件式（６）は、望遠端における全系のレンズ全長に対する前群ＬＦの焦点距離の比を規定し、主に十分な長さのバックファーカスを確保しながらも全系の小型化を図りつつ、諸収差をバランス良く補正するためのものである。

条件式（６）の下限を超えて前群ＬＦの負の屈折力の絶対値が大きくなりすぎると、後群ＬＲに入射する光線の入射高が高くなり後群ＬＲが大型化する。更に、前群ＬＦで発生する負の収差が大きくなってこれを後群ＬＲで補正することが困難になる。また、条件式（６）の上限を超えて前群ＬＦの負の屈折力の絶対値が小さくなりすぎると、広画角化が困難となるとともに、十分な長さのバックフォーカスを確保することが困難となる。

条件式（７）は、前群ＬＦの焦点距離に対する広角端における後群ＬＲの焦点距離の比を規定し、主に十分な長さのバックフォーカスを確保しながらも全系の小型化を図りつつ、諸収差をバランス良く補正するためのものである。条件式（７）の下限を超えて前群ＬＦの負の屈折力の絶対値が広角端における後群ＬＲの屈折力に比べて小さくなると、十分な長さのバックフォーカスを確保することが困難となると共に、軸上収差が大きく発生してきて、この補正が困難となる。

また、条件式（７）の上限を超えて広角端における後群ＬＲの屈折力が前群ＬＦの負の屈折力の絶対値に比べて小さくなると後群ＬＲが大型化してくる。それとともに、前群ＬＦより発生する負の収差が大きくなってこれを後群ＬＲで補正することが困難となる。また、各実施例において、より好ましくは条件式（１）乃至（７）の数値範囲を以下のように設定することが良い。

０．０１２＜ｆ２ａ／｜ｆ２ｂ｜＜０．２５０・・・（１ａ）
０．１０＜ＤＦ２／ＤＦ１＜０．４０ ・・・（２ａ）
１．０＜ｆ２ａ／ｆＲ＜２．５ ・・・（３ａ）
１．２＜ｆ２ｃ／ｆＲ＜２．５ ・・・（４ａ）
３．５＜ｆ２ａ／ｆｗ＜６．５ ・・・（５ａ）
０．０８＜｜ｆ１｜／ＴＤＬｔ＜０．２２ ・・・（６ａ）
１．４＜ｆＲ／｜ｆ１｜ ＜２．８ ・・・（７ａ）
以上のように各実施例よれば、広角端で撮影画角１２０度を超えるような超広画角で、全フォーカス域で良好な像面特性を維持した高画質の画像が得られる。

各実施例では全ズーム範囲、また物体距離全般にわたり良好なる光学性能を得るために前群ＬＦと後群ＬＲの各レンズ群を次のように構成している。第２ａレンズ群を物体側から像側へ順に配置された、負レンズと正レンズを接合した接合レンズより構成している。第２ｂレンズ群を物体側から像側へ順に配置された、正レンズ、負レンズ、正レンズより構成している。第２ｃレンズ群を物体側から像側へ順に配置された、負レンズと正レンズを接合した接合レンズ、正レンズ、負レンズと正レンズを接合した接合レンズより構成している。

また前群ＬＦを物体側から像側へ順に配置された、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の４枚の負レンズ、両凹形状の負レンズ、正レンズから構成している。

次に各実施例のズームレンズのレンズ構成について説明する。実施例１は、ネガティブリードタイプのズームレンズであり、物体側から像側へ順に、負の屈折力の前群ＬＦ、正の屈折力の後群ＬＲより構成している。後群ＬＲは、正の屈折力の第２ａレンズ群Ｌ２ａと、負の屈折力の第２ｂレンズ群Ｌ２ｂと、正の屈折力の第２ｃレンズ群Ｌ２ｃで構成されている。広角端から望遠端へのズーミングに際し、前群ＬＦと後群ＬＲの間隔が狭く（短く）なるように、前群ＬＦは像側に凸状の軌跡を描いて移動し、後群ＬＲの各レンズ群は同じ軌跡で物体側に単調に移動する。

実施例１は２群ズームレンズである。前群ＬＦは物体側から像側へ順に、非球面を有する負の屈折力のレンズ（以下単に「負レンズ」という）Ｇ１１、負レンズＧ１２、負レンズＧ１３を有している。更に像側に凹面を向けた負レンズＧ１４、負レンズＧ１５、正レンズＧ１６を有している。

無限遠から最至近距離までのフォーカシングに際しては、第２ａレンズ群Ｌ２ａと第２ｂレンズ群Ｌ２ｂを、光軸上異なる軌跡で像側へ移動している。また、第２ａレンズ群Ｌ２ａの物体側に、物体側から像側へ順に、開放Ｆナンバー絞りＳＳＰ１と開口絞りＳＰを有している。また第２ｂレンズ群Ｌ２ｂと第２ｃレンズ群Ｌ２ｃの間に開放Ｆナンバー絞りＳＳＰ２を有している。開放Ｆナンバー絞りＳＳＰ１と開放Ｆナンバー絞りＳＳＰ２は、開口径が一定又は可変であり、開放Ｆナンバーでの中心光束を決定する役割と共に、それより外側のフレア成分をカットするフレアカッターとしての役割を担っている。

各収差図から明らかなように、本実施例はズーム全域で諸収差が良好に補正された高い光学性能を有している。且つ最至近距離へのフォーカシングに際しても像面湾曲の変動が少なく、全フォーカス域で高い光学性能を得ている。

実施例２は、ネガティブリードタイプのズームレンズであり、物体側から像側へ順に、負の屈折力の前群ＬＦ、正の屈折力の後群ＬＲより構成している。後群ＬＲは、正の屈折力の第２ａレンズ群Ｌ２ａと、正の屈折力の第２ｂレンズ群Ｌ２ｂと、正の屈折力の第２ｃレンズ群Ｌ２ｃより構成されている。広角端から望遠端へのズーミングに際して、前群ＬＦと後群ＬＲの間隔が狭くなる。

具体的には、前群ＬＦは像側に凸状の軌跡を描いて移動する。第２ａレンズ群Ｌ２ａは物体側へ移動する。第２ｂレンズ群Ｌ２ｂと第２ｃレンズ群Ｌ２ｃは第２ａレンズ群Ｌ２ａと異なった軌跡で物体側へ移動する。第２ｂレンズ群Ｌ２ｂと第２ｃレンズ群Ｌ２ｃは同じ軌跡で移動する。このとき広角端に比べて望遠端において、第２ａレンズ群Ｌ２ａと第２ｂレンズ群Ｌ２ｂの間隔が大きくなるように第２ａレンズ群Ｌ２ａと、第２ｂレンズ群Ｌ２ｂ、第２ｃレンズ群Ｌ２ｃが移動する。

実施例２は３群ズームレンズである。前群ＬＦと後群ＬＲのレンズ構成は実施例１と同じである。無限遠から最至近距離までのフォーカシングに際しては、実施例１と同じである。また実施例１と同様に物体側から像側へ順に、開放Ｆナンバー絞りＳＳＰ１と開口絞りＳＰ、開放Ｆナンバー絞りＳＳＰ２を有している。

各収差図から明らかなように、本実施例はズーム全域で諸収差が良好に補正された高い光学性能を有している。且つ最至近距離へのフォーカシングに際しても像面湾曲の変動が少なく、全フォーカス域で高い光学性能を得ている。

実施例３は、ネガティブリードタイプのズームレンズであり、物体側から像側へ順に、負の屈折力の前群ＬＦ、正の屈折力の後群ＬＲより構成している。後群ＬＲは、正の屈折力の第２ａレンズ群Ｌ２ａと、正の屈折力の第２ｂレンズ群Ｌ２ｂと、正の屈折力の第２ｃレンズ群Ｌ２ｃで構成している。広角端から望遠端へのズーミングは実施例２と同じである。無限遠から最至近距離までのフォーカシングに際しては、実施例１と同じである。また、実施例１と同様に、物体側から像側へ順に、開放Ｆナンバー絞りＳＳＰ１と開口絞りＳＰ、開放Ｆナンバー絞りＳＳＰ２を有している。

各収差図から明らかなように、本実施例はズーム全域で諸収差が良好に補正された高い光学性能を有している。且つ最至近距離へのフォーカシングに際しても像面湾曲の変動が少なく、全フォーカス域で高い光学性能を有している。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

次に、本発明のズームレンズを用いた一眼レフカメラシステム（撮像装置）の実施例を、図１０を用いて説明する。図１０において、１０は一眼レフカメラ本体、１１は本発明のズームレンズを搭載した交換レンズである。１２は交換レンズ１１を通して得られる被写体像を記録するフィルムや撮像素子などの記録手段である。１３は交換レンズ１１からの被写体像を観察するファインダー光学系、１４は交換レンズ１１で形成された被写体像を記録手段１２とファインダー光学系１３に切り替えて伝送するために回動するクイックリターンミラーである。

ファインダーで被写体像を観察する場合は、クイックリターンミラー１４を介してピント板１５に結像した被写体像をペンタプリズム１６で正立像としたのち、接眼光学系１７で拡大して観察する。撮影時にはクイックリターンミラー１４が矢印方向に回動して被写体像は記録手段１２に結像して記録される。１８はサブミラー、１９は焦点検出装置である。

このように本発明のズームレンズを一眼レフカメラ等の交換レンズ等の撮像装置に適用することにより、高い光学性能を有した撮像装置が実現できる。尚、本発明のズームレンズはクイックリターンミラーのない一眼レフカメラにも同様に適用することができる。又、プロジェクター用の投射レンズにも同様に適用することができる。

次に本発明の各実施例の数値実施例を示す。各数値実施例においてｉは物体側からの面の順序を示し、ｒｉはレンズ面の曲率半径、ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間のレンズ肉厚および空気間隔、ｎｄｉ、νｄｉはそれぞれ第ｉ番目のレンズの材料のｄ線に対する屈折率、アッベ数を示す。ＢＦはバックフォーカスであり、最終レンズ面から像面までの距離で示している。レンズ全長は第１レンズ面から像面までの距離である。非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向に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を各々非球面係数としたとき、

なる式で表している。また［ｅ−Ｘ］は［×１０^−Ｘ］を意味している。非球面は面番号の後に＊を付加して示す。また、各光学面の間隔dが（可変）となっている部分は、ズーミングに際して変化するものである。また前述の各条件式と数値実施例の関係を表１に示す。

（数値実施例１）
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1* 53.188 3.50 1.77250 49.6
2 32.000 6.73
3 35.627 3.50 1.58313 59.4
4* 16.207 11.80
5 54.779 2.80 1.85400 40.4
6* 33.140 7.93
7 118.830 2.00 1.72916 54.7
8 22.931 8.97
9 -71.979 1.70 1.49700 81.5
10 49.831 0.60
11 39.761 7.11 1.83400 37.2
12 -127.521 (可変)
13（開放Ｆ絞り）∞ 0.50
14（開口絞り） ∞ 0.50
15 24.932 1.00 1.91082 35.3
16 13.464 5.51 1.64769 33.8
17 -1170.148 3.28
18 100.975 3.55 1.57099 50.8
19 -28.793 0.71
20 -30.086 0.80 1.91082 35.3
21 45.447 0.20
22 23.544 3.26 1.62588 35.7
23 229.974 2.23
24（開放Ｆ絞り）∞ 0.20
25 33.843 0.90 1.83481 42.7
26 12.362 4.41 1.49700 81.5
27 45.544 0.15
28 19.249 6.72 1.49700 81.5
29 -20.840 0.15
30 -42.098 0.90 1.77250 49.6
31 14.095 5.49 1.58313 59.4
32* -60.703 (可変)
像面 ∞

非球面データ
第1面
K = 0.00000 A 4=-4.41878e-7 A 6=-8.28369e-10 A 8= 2.05804e-12 A10=-1.25151e-15 A12= 3.09628e-19

第4面
K =-8.58227e-1 A 4=-1.61397e-6 A 6=-2.86033e-8 A 8= 5.89916e-11 A10=-8.41661e-14 A12= 4.28229e-17

第6面
K =-2.39611 A 4= 1.63159e-5 A 6= 4.89317e-9 A 8= 7.75804e-11 A10=-2.35802e-13 A12= 3.44658e-16 A14= 5.34466e-21

第32面
K =-1.01681e+2 A 4=-3.10081e-5 A 6= 6.01757e-7 A 8=-4.39086e-9 A10= 1.78706e-11

各種データ
ズーム比 2.06
広角 中間 望遠
焦点距離 11.30 19.24 23.30
Fナンバー 4.10 4.10 4.10
半画角（度） 62.42 48.36 42.88
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 169.16 160.12 162.18
BF 38.80 55.14 63.51

d12 33.29 7.90 1.59
d32 38.80 55.14 63.51

ズームレンズ群データ
群 焦点距離
LF -18.37
L2a 55.95
L2b -3611.18
L2c 70.95
LR 37.84

フォーカス移動量（物体距離無限遠→最至近距離（300mm））
群 移動量
L2a 3.222
L2b 0.743

（数値実施例２）
面データ
面番号 r d nd νd
1* 50.378 3.50 1.77250 49.6
2 32.000 7.45
3 35.459 3.50 1.58313 59.4
4* 17.773 11.80
5 45.510 2.80 1.85400 40.4
6* 25.722 8.95
7 103.253 2.00 1.72916 54.7
8 25.065 8.55
9 -73.840 1.70 1.49700 81.5
10 45.797 2.26
11 44.800 5.82 1.83400 37.2
12 -129.427 (可変)
13（開放Ｆ絞り）∞ 0.50
14（開口絞り） ∞ 0.50
15 24.481 1.00 1.91082 35.3
16 13.420 5.29 1.66680 33.0
17 233.768 (可変)
18 63.688 3.89 1.51742 52.4
19 -26.894 0.61
20 -28.711 0.80 1.91082 35.3
21 46.145 0.20
22 25.166 3.21 1.62004 36.3
23 653.051 1.98
24（開放Ｆ絞り）∞ 0.20
25 34.667 0.90 1.83481 42.7
26 12.581 4.35 1.49700 81.5
27 48.982 0.15
28 19.162 6.57 1.49700 81.5
29 -21.724 0.15
30 -46.236 0.90 1.77250 49.6
31 13.650 5.49 1.58313 59.4
32* -64.911

非球面データ
第1面
K = 0.00000 A 4= 3.96934e-7 A 6=-1.36187e-9 A 8= 1.88321e-12 A10=-9.56942e-16 A12= 1.99181e-19

第4面
K =-7.48168e-1 A 4= 3.44582e-6 A 6=-2.52605e-8 A 8= 5.78821e-11 A10=-8.67650e-14 A12= 3.85344e-17

第6面
K =-2.04770 A 4= 1.73955e-5 A 6=-4.05101e-9 A 8= 9.81574e-11 A10=-2.46621e-13 A12= 2.74939e-16 A14= 1.87959e-20

第32面
K =-1.02336e+2 A 4=-2.22454e-5 A 6= 4.78613e-7 A 8=-3.42086e-9 A10= 1.42442e-11

各種データ
ズーム比 2.06
広角 中間 望遠
焦点距離 11.30 17.33 23.30
Fナンバー 4.10 4.10 4.10
半画角（度） 62.42 51.31 42.88
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 170.80 161.34 163.26
BF 38.80 50.91 63.01

d12 33.76 11.68 1.00
d17 3.24 3.74 4.25
d32 38.80 50.91 63.01

ズームレンズ群データ
群 焦点距離
LF -18.88
L2a 59.69
L2b 2943.94
L2c 69.08
LR 38.06

フォーカス移動量（物体距離無限遠→最至近距離（300mm））
群 移動量
L2a 3.055
L2b 0.617

（数値実施例３）
面データ
面番号 r d nd νd
1* 69.605 3.50 1.77250 49.6
2 32.200 6.34
3 35.597 3.50 1.59201 67.0
4* 19.479 11.80
5 45.881 2.80 1.85400 40.4
6* 25.307 9.05
7 109.841 2.00 1.72916 54.7
8 28.484 7.45
9 -70.833 1.70 1.49700 81.5
10 44.224 1.55
11 41.405 5.96 1.83400 37.2
12 -131.030 (可変)
13（開放Ｆ絞り）∞ 0.50
14（開口絞り） ∞ 0.50
15 26.726 1.00 1.91082 35.3
16 13.704 5.17 1.68893 31.1
17 452.034 (可変)
18 70.017 3.14 1.51823 58.9
19 -44.538 0.80 1.91082 35.3
20 48.791 0.20
21 22.189 3.44 1.53172 48.8
22 267.298 2.24
23（開放Ｆ絞り）∞ 0.20
24 35.860 0.90 1.83481 42.7
25 12.903 4.18 1.49700 81.5
26 44.919 0.15
27 18.849 6.18 1.49700 81.5
28 -24.651 0.15
29 -69.813 0.90 1.77250 49.6
30 13.695 4.82 1.58313 59.4
31* -116.576

非球面データ
第1面
K = 0.00000 A 4= 4.04664e-6 A 6=-4.01540e-9 A 8= 3.70230e-12 A10=-1.71717e-15 A12= 3.70705e-19

第4面
K =-6.43598e-1 A 4= 1.10372e-5 A 6=-2.28093e-8 A 8= 4.47676e-11 A10=-1.03206e-13 A12= 6.29144e-17

第6面
K =-1.69321 A 4= 1.66924e-5 A 6=-1.81587e-9 A 8= 1.66703e-10 A10=-3.32336e-13 A12= 1.41157e-16 A14= 8.30917e-19

第31面
K =-2.50544e+2 A 4= 8.63344e-6 A 6= 2.12370e-7 A 8=-1.12171e-9 A10= 7.78530e-12

各種データ
ズーム比 2.06
広角 中間 望遠
焦点距離 11.30 17.33 23.30
Fナンバー 4.10 4.10 4.10
半画角（度） 62.42 51.31 42.88
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 164.14 155.40 157.52
BF 38.80 50.59 62.39

d12 32.26 11.20 1.00
d17 2.96 3.49 4.02
d31 38.80 50.59 62.39

ズームレンズ群データ
群 焦点距離
LF -18.69
L2a 59.65
L2b 480.10
L2c 76.88
LR 36.67

フォーカス移動量（物体距離無限遠→最至近距離（300mm））
群 移動量
L2a 2.938
L2b 0.773

ＬＦ 前群 Ｌ１ 第１レンズ群 ＬＲ 後群 Ｌ２ａ 第２ａレンズ群
Ｌ２ｂ 第２ｂレンズ群 Ｌ２ｃ 第２ｃレンズ群

Claims (11)

1. 物体側から像側へ順に、負の屈折力の前群、正の屈折力の後群からなり、広角端に比べて望遠端において、前記前群と前記後群の間隔が短くなるズームレンズであって、
   前記前群は、ズーミングに際して一体的に移動する一つのレンズ群からなり、
   前記後群は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第２ａレンズ群、正又は負の屈折力の第２ｂレンズ群、正の屈折力の第２ｃレンズ群からなり、
   無限遠から最至近距離へのフォーカシングに際して、前記第２ａレンズ群と前記第２ｂレンズ群は互いに異なる軌跡で像側に移動し、
   前記第２ａレンズ群の焦点距離をｆ２ａ、前記第２ｂレンズ群の焦点距離をｆ２ｂ、無限遠から最至近距離へのフォーカシングにおける前記第２ａレンズ群の移動量をＤＦ１、無限遠から最至近距離へのフォーカシングにおける前記第２ｂレンズ群の移動量をＤＦ２とするとき、
   ０．０１＜ｆ２ａ／｜ｆ２ｂ｜＜０．３０
   ０．０５＜ＤＦ２／ＤＦ１＜０．５０
   なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
2. 広角端における前記後群の焦点距離をｆＲとするとき、
   ０．８＜ｆ２ａ／ｆＲ＜３．０
   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。
3. 前記第２ｃレンズ群の焦点距離をｆ２ｃ、広角端における前記後群の焦点距離をｆＲとするとき、
   １．０＜ｆ２ｃ／ｆＲ＜２．８
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載のズームレンズ。
4. 広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
   ３．０＜ｆ２ａ／ｆｗ＜７．０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
5. 前記前群の焦点距離をｆ１、望遠端におけるレンズ全長をＴＤＬｔとするとき、
   ０．０７＜｜ｆ１｜／ＴＤＬｔ＜０．２５
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
6. 前記前群の焦点距離をｆ１、広角端における前記後群の焦点距離をｆＲとするとき、
   １．２＜ｆＲ／｜ｆ１｜＜３．０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
7. 広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記前群は像側へ凸状の軌跡で移動し、前記第２ａレンズ群、前記第２ｂレンズ群及び前記第２ｃレンズ群は互いに同じ軌跡で物体側へ移動することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
8. 広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記前群は像側へ凸状の軌跡で移動し、前記第２ａレンズ群は物体側へ移動し、前記第２ｂレンズ群および前記第２ｃレンズ群は前記第２ａレンズ群とは異なる軌跡で物体側へ移動し、前記第２ｂレンズ群および前記第２ｃレンズ群は互いに同じ軌跡で移動することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
9. 前記第２ａレンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、負レンズと正レンズを接合した接合レンズからなり、
   前記第２ｂレンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、正レンズ、負レンズ、正レンズからなり、
   前記第２ｃレンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、負レンズと正レンズを接合した接合レンズ、正レンズ、負レンズと正レンズを接合した接合レンズからなることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のズームレンズ。
10. 前記前群は、物体側から像側へ順に配置された、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の４枚の負レンズ、両凹形状の負レンズ、正レンズからなることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のズームレンズ。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のズームレンズと、該ズームレンズによって形成される像を受光する撮像素子を有することを特徴とする撮像装置。