JP6173279B2 - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ズームレンズ及びそれを有する撮像装置に関し、例えばビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、フィルム用カメラ、放送用カメラ、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、撮像装置に用いられる撮像光学系には、大口径比、高ズーム比で、かつ無限遠から近距離に至る物体距離全般にわたり、高い光学性能を有するズームレンズが求められている。
従来、ズームレンズのフォーカシング方法として、物体側の第１レンズ群を移動させる、所謂前玉フォーカス式や、第２レンズ群以降のレンズ群を移動させる、所謂インナーフォーカス式（リアフォーカス式）が知られている。一般にインナーフォーカス式を用いたズームレンズは、前玉フォーカス式を用いたズームレンズに比べて、第１レンズ群の光線有効径が小さくなるので、レンズ系全体の小型化が容易である。また、比較的小型軽量のレンズ群を移動させてフォーカシングを行うため、特にオートフォーカスカメラにおいては迅速なフォーカシングが容易になる。
従来、インナーフォーカス式のズームレンズが知られている。例えば物体側から像側へ順に、正、負、正、正、負の屈折力の第１レンズ群乃至第５レンズ群からなり、ズーミングに際して各レンズ群が移動し、フォーカシングに際して第４レンズ群が移動するズームレンズが知られている（特許文献１，２）。この他、物体側から像側へ順に、正、負、正、負、正の屈折力の第１レンズ群乃至第５レンズ群からなり、ズーミングに際して各レンズ群が移動し、フォーカシングに際して第５レンズ群が移動するズームレンズが知られている（特許文献３）。
特開２００５−２９２３３８号公報 特開２０１２−７８７８８号公報 特開２００３−２５５２２８号公報
インナーフォーカス式を用いたズームレンズは、フォーカス群（フォーカス用のレンズ群）の小型化、軽量化が容易になり、迅速にフォーカシングすることが容易になる。しかしながらこれらの特長を得るにはズームレンズを構成するレンズ群の数や、各レンズ群の屈折力、そしてフォーカス群の屈折力等の構成を適切に設定することが重要になってくる。これらの構成が適切でないと、フォーカシングに際しての収差変動が増大し、無限遠から近距離に至る物体距離全般にわたり、高い光学性能を得るのが困難になってくる。
この他、大口径比化を図りつつ、物体距離全般にわたり高い光学性能を得るには、物体側の第１レンズ群からフォーカス群の物体側のレンズ群までのレンズ系全体の屈折力（総合焦点距離の逆数）を適切に設定することが重要になってくる。
本発明は、大口径比でズーム範囲全般、そして物体距離全般において高い光学性能を有するズームレンズ及びそれを有する撮像装置の提供を目的とする。
本発明のズームレンズは、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、複数のレンズ群を含み全体として正の屈折力の後群を有し、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、
前記第１レンズ群は、広角端から望遠端へのズーミングに際して像側へ移動した後に物体側へ移動し、
前記後群はフォーカシングに際して移動する正の屈折力のフォーカス群を有し、前記フォーカス群の像側に配置された光学系の望遠端における屈折力は負であり、
望遠端における全系の焦点距離をｆｔ、前記フォーカス群よりも物体側に配置された光学系の合成焦点距離をｆｐｔとするとき、
２．０＜｜ｆｐｔ／ｆｔ｜
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、大口径比でズーム範囲全般、そして物体距離全般において高い光学性能を有するズームレンズが得られる。
本発明の実施例１のズームレンズの広角端において無限遠物体に合焦したときのレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ） 実施例１のズームレンズの広角端と望遠端において無限遠物体に合焦させたときの縦収差図 （Ａ），（Ｂ） 実施例１のズームレンズの広角端において物体距離０．１０ｍと望遠端において物体距離０．５０ｍに合焦させたときの縦収差図 本発明の実施例２のズームレンズの広角端において無限遠物体に合焦したときのレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ） 実施例２のズームレンズの広角端と望遠端において無限遠物体に合焦させたときの縦収差図 （Ａ），（Ｂ） 実施例２のズームレンズの広角端において物体距離０．１０ｍと望遠端において物体距離０．５０ｍに合焦させたときの縦収差図 本発明の実施例３のズームレンズの広角端において無限遠物体に合焦したときのレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ） 実施例３のズームレンズの広角端と望遠端において無限遠物体に合焦させたときの縦収差図 （Ａ），（Ｂ） 実施例３のズームレンズの広角端において物体距離０．１０ｍと望遠端において物体距離０．５０ｍに合焦させたときの縦収差図 本発明の光学系を備えるカメラ（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、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、複数のレンズ群を含み、全体として正の屈折力の後群を有している。ズーミングに際して、隣り合うレンズ群の間隔が変化する。後群はフォーカシングに際して移動するフォーカス群と、フォーカス群の像側に１つ以上のレンズ群を含む光学系を有する。光学系は望遠端において負の屈折力を有する。
図１は本発明の実施例１のズームレンズの広角端（短焦点距離端）において無限遠に合焦したときのレンズ断面図である。図２（Ａ），（Ｂ）は実施例１のズームレンズの広角端において無限遠に合焦したときと望遠端（長焦点距離端）において無限遠に合焦したときの縦収差図である。図３（Ａ），（Ｂ）は実施例１のズームレンズの広角端において近距離（０．１ｍ）に合焦したときと望遠端において近距離（０．５ｍ）に合焦したときの縦収差図である。
ここで近距離における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長さである。図４は本発明の実施例２のズームレンズの広角端において無限遠に合焦したときのレンズ断面図である。図５（Ａ），（Ｂ）は実施例２のズームレンズの広角端において無限遠に合焦したときと望遠端において無限遠に合焦したときの縦収差図である。図６（Ａ），（Ｂ）は実施例２のズームレンズの広角端において近距離（０．１ｍ）に合焦したときと望遠端において近距離（０．５ｍ）に合焦したときの縦収差図である。
図７は本発明の実施例３のズームレンズの広角端において無限遠に合焦したときのレンズ断面図である。図８（Ａ），（Ｂ）は実施例３のズームレンズの広角端において無限遠に合焦したときと望遠端において無限遠に合焦したときの縦収差図である。図９（Ａ），（Ｂ）は実施例３のズームレンズの広角端において近距離（０．１ｍ）に合焦したときと望遠端において近距離（０．５ｍ）に合焦したときの縦収差図である。
図１０は本発明のズームレンズを備えるカメラ（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ビデオカメラやデジタルカメラ、そして銀塩フィルム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、ｉは物体側からレンズ群の順番を示し、Ｌｉは第ｉレンズ群である。ＬＢは複数のレンズ群を含む全体として正の屈折力の後群である。後群ＬＢはフォーカシングに際して移動する正の屈折力のフォーカス群ＬＦを有する。
後群ＬＢはフォーカス群ＬＦの像側に１つ以上のレンズ群よりなる光学系ＬＢＢを有する。光学系ＬＢＢは望遠端において負の屈折力を有する。ＳＰは開口絞りであり、第３レンズ群Ｌ３の物体側に配置している。
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センサなどの固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面に、銀塩フィルム用カメラのときはフィルム面に相当する感光面が置かれる。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おける各レンズ群の移動軌跡を示している。フォーカスに関する矢印は無限遠から近距離へのフォーカシングに際してのフォーカス群ＬＦの移動方向を示している。
図１のレンズ断面図において、Ｌ１は正の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群である。後群ＬＢは物体側より像側に順に配置された正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、負の屈折力の第５レンズ群Ｌ５よりなっている。第４レンズ群Ｌ４はフォーカス群ＬＦである。光学系ＬＢＢは第５レンズ群Ｌ５よりなっている。
図１の実施例１では広角端から望遠端へのズーミングに際して第１レンズ群Ｌ１は像側へ凸状の軌跡を描いて移動する。第２レンズ群Ｌ２は第１レンズ群Ｌ１との間隔を増大しつつ像側へ移動する。第３レンズ群Ｌ３は第２レンズ群Ｌ２との間隔を縮小しつつ物体側へ移動する。第４レンズ群Ｌ４は第３レンズ群Ｌ３との間隔を縮小しつつ物体側へ移動する。第５レンズ群Ｌ５は物体側へ凸状の軌跡を描いて移動する。開口絞りＳＰは物体側へ凸状の軌跡を描いて移動する。
図４のレンズ断面図においてＬ１は正の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群である。後群ＬＢは物体側より像側に順に配置された正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、正の屈折力の第５レンズ群Ｌ５、負の屈折力の第６レンズ群Ｌ６よりなっている。第４レンズ群Ｌ４はフォーカス群ＬＦである。光学系ＬＢＢは第５レンズ群Ｌ５と第６レンズ群Ｌ６よりなっている。
図４の実施例２では広角端から望遠端へのズーミングに際して第１レンズ群Ｌ１は像側へ凸状の軌跡を描いて移動する。第２レンズ群Ｌ２は第１レンズ群Ｌ１との間隔を増大しつつ像側へ移動する。第３レンズ群Ｌ３は第２レンズ群Ｌ２との間隔を縮小しつつ物体側へ移動する。第４レンズ群Ｌ４は像側へ凸状の軌跡を描いて移動する。第５レンズ群Ｌ５は物体側へ凸状の軌跡を描いて移動する。第６レンズ群Ｌ６は不動である。開口絞りＳＰは第３レンズ群Ｌ３と一体に移動する。
図７のレンズ断面図においてＬ１は正の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群である。後群ＬＢは物体側より像側に順に配置された正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、負の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、正の屈折力の第５レンズ群Ｌ５よりなっている。フォーカス群ＬＦは第３レンズ群Ｌ３の一部のレンズ系よりなっている。光学系ＬＢＢは第４レンズ群Ｌ４と第５レンズ群Ｌ５よりなっている。
図７の実施例３では広角端から望遠端へのズーミングに際して第１レンズ群Ｌ１は像側へ凸状の軌跡を描いて移動する。第２レンズ群Ｌ２は第１レンズ群Ｌ１との間隔を増大しつつ像側へ移動する。第３レンズ群Ｌ３は第２レンズ群Ｌ２との間隔を縮小しつつ物体側へ移動する。第４レンズ群Ｌ４は物体側へ凸状の軌跡を描いて移動する。第５レンズ群Ｌ５は物体側へ凸状の軌跡を描いて移動する。開口絞りＳＰは物体側へ凸状の軌跡を描いて移動する。
球面収差図においてｄはｄ線、ｇはｇ線である。非点収差図においてＭはメリディオナル像面、Ｓはサジタル像面である。倍率色収差においてｇはｇ線である。ωは半画角（度）、ＦｎｏはＦナンバーである。尚、以下の各実施例において広角端と望遠端は変倍用のレンズ群が機構上光軸上を移動可能な範囲の両端に位置したときのズーム位置をいう。各実施例においてフォーカス群ＬＦ又はフォーカス群ＬＦを含むレンズ群はズーミングに際して他のレンズ群と異なった軌跡で移動する。
次に、各実施例の特徴について説明する。本発明のズームレンズは、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、１つ以上のレンズ群を含み全体として正の屈折力の後群ＬＢを有する。各実施例のズームレンズにおいて、後群ＬＢは正の屈折力のフォーカス群ＬＦを有する。そしてフォーカス群ＬＦの像側に、１つ以上のレンズ群よりなる光学系ＬＢＢを有する。光学系ＬＢＢは、望遠端において全体として負の屈折力を有する。
各実施例では、フォーカス式としてインナーフォーカス式を採用している。インナーフォーカス式は、外径が大きく高重量の第１レンズ群を移動させてフォーカシングを行う前玉フォーカス式に対して、光線有効径が小さくなる小型軽量のレンズ部を移動させてフォーカシングを行うことができる。このためレンズ系全体の小型化が容易である。また、比較的、小型軽量のレンズ部を移動させてフォーカシングを行うため、特にオートフォーカス機能を有するカメラにおいては迅速なフォーカシングが容易になるといった特徴も有している。
しかしながら、一般にインナーフォーカス式は前玉フォーカス式に比べて、フォーカシングに際しての収差変動が大きくなり、特に近距離に合焦したとき、諸収差、特に球面収差が増大する傾向がある。
多くのポジティブリードタイプでインナーフォーカス式を用いるズームレンズにおいては、高ズーム比化とレンズ系全系の小型化を図りつつ、フォーカシングに際して収差変動が少なく、物体距離全般にわたり良好な光学性能を得ることが課題となっている。この課題を解決するために、本発明のズームレンズでは各レンズ群の屈折力やレンズ構成、そして各レンズ群のズーミングに伴う移動条件を適切に設定している。これによって、高ズーム比化を図りつつ、全ズーム範囲及び物体距離全般にわたり高い光学性能を有している。
本発明のズームレンズでは、望遠端における全系の焦点距離をｆｔ、望遠端においてフォーカス群ＬＦの物体側に配置された光学系の合成焦点距離をｆｐｔとする。このとき、
２．０＜｜ｆｐｔ／ｆｔ｜・・・（１）
なる条件式を満足する。
条件式（１）は望遠端において全フォーカス範囲（物体距離全般）にわたりフォーカシングに際して諸収差の変動が少なく、画面全体にわたり高い光学性能を得るためのものである。条件式（１）を満足することで、望遠端においてフォーカス用のレンズ群（フォーカス群）である第３レンズ群Ｌ３の一部又は第４レンズ群Ｌ４に入射する軸上光線の入射角度を小さくしている。そしてフォーカシングによる軸上光線の入射高ｈの変動を小さくすることができる。これにより、望遠端において、フォーカシングに際しての軸上色収差、球面収差の変動を小さくしている。
以上により、本発明では物体距離全般にわたって高い光学性能を有するズームレンズを得ている。
各実施例のズームレンズにおいて、更に好ましくは次の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。それによれば各条件式に対応した効果が得られる。フォーカス群ＬＦの焦点距離をｆｆとする。望遠端における光学系ＬＢＢの合成焦点距離をｆｒｔとする。望遠端におけるフォーカス群ＬＦの横倍率をβｆｔとする。望遠端における光学系ＬＢＢの合成横倍率をβｒｔとする。フォーカス群ＬＦとフォーカス群ＬＦの物体側に隣接して配置されたレンズ群との望遠端における間隔をｄｆｔ，望遠端におけるレンズ全長（第１レンズ面から像面までの距離）をｄｔとする。
フォーカス群ＬＦの最も物体側のレンズ面の曲率半径をｒ１、最も像側のレンズ面の曲率半径をｒ２とする。望遠端における全系のＦナンバーをＦｎｏｔ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとする。第１レンズ群Ｌ１の焦点距離をｆ１とする。第２レンズ群Ｌ２の焦点距離をｆ２とする。
また本発明のズームレンズを撮像素子を有する撮像装置に用いたとき、広角端から望遠端のズーミングに際して、後群ＬＢの最も物体側のレンズ面に入射する軸上光線及び軸外光線の中で入射高が最も高い光線の入射高をｈｇｔとする。撮像素子の有効範囲の対角線長の半分をＹｍａｘ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。
０．４＜ｆｆ／ｆｔ＜１．０ ・・・（２）
０．５＜｜ｆｒｔ／ｆｔ｜＜１０．０ ・・・（３）
−０．２＜βｆｔ＜０．２ ・・・（４）
１．０＜βｒｔ＜１．３ ・・・（５）
０．０５＜ｄｆｔ／ｄｔ＜０．２０ ・・・（６）
０．０＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−ｒ２）＜０．５ ・・・（７）
０．１＜Ｆｎｏｔ／（ｆｔ／ｆｗ）＜１．０ ・・・（８）
１．０＜ｆ１／ｆｔ＜２．０ ・・・（９）
０．８＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜１．５ ・・・（１０）
０．３＜ｈｇｔ／（Ｙｍａｘ×Ｆｎｏｔ）＜１．０ ・・・（１１）
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（２）はフォーカス群ＬＦの焦点距離を適切に設定し、フォーカス群の小型化を図りつつ、物体距離全般にわたり良好な光学性能を得るためのものである。条件式（２）の上限を越えて、フォーカス群ＬＦの正の屈折力が小さくなりすぎると、フォーカシングに際しての移動量が多くなり、近距離へのフォーカシングに際しての収差変動が大きくなってくる。下限を越えて、フォーカス群ＬＦの正の屈折力が大きくなりすぎると、軸上色収差、球面収差等が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。
条件式（３）は望遠端におけるフォーカス群ＬＦの像側に配置される光学系ＬＢＢの合成焦点距離ｆｒｔを適切に設定するものである。条件式（３）を満足することで、望遠端におけるレンズ全長を短くしつつ、良好な光学性能を得ている。条件式（３）の上限を越えて、光学系ＬＢＢの負の屈折力が小さくなり過ぎると（負の屈折力の絶対値が小さくなりすぎると）、望遠端におけるレンズ全長の短縮が困難となる。また、望遠端において光学系ＬＢＢの横倍率が小さくなるため、フォーカシングに際してフォーカス群ＬＦの移動量が多くなり、近距離へフォーカシングに際して収差変動が大きくなってくる。
下限を越えて、光学系ＬＢＢの負の屈折力が大きくなりすぎると（負の屈折力の絶対値が大きくなりすぎると）、歪曲収差、像面湾曲が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。
フォーカス群ＬＦの倍率とフォーカス敏感度（フォーカス群の移動量に対するピントの移動量の比率）は次式で表わすことができる。
ＥＳ＝（１−βｆ2）×βｒ2
但し、ＥＳ：フォーカス敏感度
βｆ：フォーカス群の倍率
βｒ：フォーカス群より像側に配置された全てのレンズ群の合成倍率
上式によれば、フォーカス敏感度はフォーカス群ＬＦの倍率の絶対値が１のとき０となり、１から離れるにしたがって大きくなることがわかる。
条件式（４）を満足することで、望遠端においてフォーカシングの際の移動量が少なくなり、望遠端においてレンズ全長の短縮が容易となる。また、近距離へのフォーカシングに際しての収差変動を小さくすることが出来る。前記フォーカス敏感度の式より、望遠端においてフォーカス群の像側に配置されたレンズ群（光学系）ＬＢＢの合成横倍率は大きい方か、フォーカス敏感度が大きくなることが分かる。
条件式（５）を満足することで、望遠端においてフォーカシングの際の移動量が少なくなり、望遠端におけるレンズ全長の短縮が容易となる。また、近距離へのフォーカシングに際しての収差変動を小さくすることが出来る。
条件式（６）は高ズーム比化を図りつつ、撮影可能な物体距離（最短撮影距離）の短縮化を図るためのものである。条件式（６）の上限を超えて、望遠端においてフォーカス群ＬＦの物体側のレンズ群又はレンズ部との間隔が広くなりすぎると、全系が大型化してくる。又、フォーカス群の変倍分担が小さくなる。このため、高ズーム比化が困難となる。条件式（６）の下限を超えて、望遠端においてフォーカス群ＬＦとフォーカス群ＬＦの物体側のレンズ群又はレンズ部との間隔が狭くなりすぎると、フォーカシングに際しての移動量を十分に確保することが困難となり、最短撮影距離の短縮が困難となる。
前記フォーカス群ＬＦは単一レンズ又は複数のレンズを接合した接合レンズよりなる単一のレンズユニットで構成するのが良い。フォーカス群の構成を単一のレンズユニットとすることで、フォーカス群ＬＦを小型軽量化することが容易となる。また、光軸方向の厚みを軽減することが出来るため、フォーカシング時に長い移動量の確保が容易となる。
条件式（７）はフォーカス群ＬＦのレンズ形状を適切に設定するものである。ズームレンズにおいて、歪曲収差を許容出来る範囲内にすれば、開口絞りＳＰより物体側に位置するレンズ枚数を少なくしつつも、球面収差を良好に抑制することが容易になり、前玉径の小型化が容易になる。しかしながら、歪曲収差を軽減しすぎると、フォーカシングに際しての像面湾曲の変動が増大し、これを軽減することが困難となってくる。
条件式（７）を満足することで、フォーカス群ＬＦの像側のレンズ面の凸形状の曲率半径が小さく、開口絞りＳＰに対して同心円に近い形状とすることが出来る。これにより、フォーカス群ＬＦに入射する軸外光束が極端な屈折をせずに通過するようにして、像面湾曲の発生を少なくし、広角側においてフォーカシングによる像面湾曲の変動を軽減している。
条件式（８）は広角端におけるＦナンバーとズーム比との関係を規定する。条件式（８）の下限値を超えてズーム比に対するＦナンバーが小さくなりすぎると、第３レンズ群Ｌ３より球面収差が大きく発生してズーム全域で高い光学性能を維持することが困難となる。また上限値を超えてズーム比に対するＦナンバーが大きくなりすぎると、高ズーム比化と大口径比化を図るのが困難となる。
条件式（９）は第１レンズ群Ｌ１の焦点距離を規定する。条件式（９）の上限を超えるとズーミングに際しての第１レンズ群Ｌ１の移動量が増大し、望遠端においてレンズ全長が長くなってくるので良くない。また、全系の小型化が難しくなる。条件式（９）の下限を超えると、高ズーム比化は容易となるが、球面収差が増大し、この球面収差の補正が困難となる。
条件式（１０）は第２レンズ群Ｌ２の焦点距離を規定する。条件式（１０）の上限を超えて第２レンズ群の負の屈折力が小さくなると（負の屈折力の絶対値が小さくなると）レトロフォーカスタイプのパワー配置とするのが難しくなり、広角端における撮影画角を広くすることが困難となる。
条件式（１０）の下限を超えて第２レンズ群Ｌ２の負の屈折力が大きくなると（負の屈折力の絶対値が大きくなると）、第２レンズ群Ｌ２の負の屈折力が強くなりすぎ、ズーミングに伴う球面収差、倍率色収差等の変動を小さくするのが困難となる。又、第２レンズ群Ｌ２による軸上光束の発散作用が大きくなり過ぎるために後群ＬＲの小型化が困難になってくる。
条件式（１１）は、本発明のズームレンズを撮像装置に用いたときの撮像素子の大きさと、望遠端におけるＦナンバーに対する後群ＬＢの最も物体側のレンズの有効径との関係を規定する。
条件式（１１）の下限値を超えて後群ＬＢの最も物体側のレンズの有効径が小さくなりすぎると、明るいＦナンバーに対応する軸上光束に対して十分な有効径を確保するのが困難となり、大口径比が困難となる。また上限値を超えて後群ＬＢの最も物体側のレンズの有効径が大きくなりすぎると、後群ＬＢの最も物体側のレンズより球面収差が大きく発生してくる。このときの球面収差を光学系全系で補正するのが困難となり大口径比を図りつつ高い光学性能を得るのが困難になる。
尚、各実施例において更に好ましくは前述の条件式（１）乃至（１１）の数値範囲を以下の如く設定するのが良い。
７．０＜｜ｆｐｔ／ｆｔ｜ ・・・（１ａ）
０．５＜ｆｆ／ｆｔ＜０．８ ・・・（２ａ）
１．０＜｜ｆｒｔ／ｆｔ｜＜８．０ ・・・（３ａ）
−０．１５＜βｆｔ＜０．１０ ・・・（４ａ）
１．１０＜βｒｔ＜１．２５ ・・・（５ａ）
０．０７＜ｄｆｔ／ｄｔ＜０．１５ ・・・（６ａ）
０．１＜（ｒ１＋ｒ２）／ （ｒ１−ｒ２）＜０．４・・・（７ａ）
０．４＜Ｆｎｏｔ／（ｆｔ／ｆｗ）＜０．８ ・・・（８ａ）
１．２＜ｆ１／ｆｔ＜１．６ ・・・（９ａ）
１．０＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜１．３ ・・・（１０ａ）
０．４＜ｈｇｔ／（Ｙｍａｘ×Ｆｎｏｔ）＜０．８ ・・・（１１ａ）
以上のように各実施例によれば、望遠端のＦナンバーが３以下の大口径比のズームレンズでありながら、小型軽量のフォーカス群を有し、全ズーム範囲及び物体距離全般にわたって高い光学性能を有するズームレンズが得られる。
以下に、実施例１乃至３に各々対応する数値実施例１乃至３を示す。各数値実施例において、ｉは物体側からの面の順番を示し、ｒｉは第ｉ番目（第ｉ面）の曲率半径、ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間の間隔、ｎｄｉ、νｄｉはそれぞれｄ線を基準とした材料の屈折率、アッベ数を示す。像高は半画角を決定する最高像高である。レンズ全長は第１レンズ面から像面までの長さである。バックフォーカスＢＦは最終レンズ面から像面までの長さである。非球面データには、非球面を次式で表した場合の非球面係数を示す。
但し、
x：光軸方向の基準面からの変位量
h：光軸に対して垂直な方向の高さ
R：ベースとなる２次曲面の半径
k：円錐定数
An：ｎ次の非球面係数
なお、「ｅ−Ｚ」の表示は「10-Z」を意味する。又前述の各条件式と数値実施例における諸数値との関係を表１に示す。
[数値実施例１]
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 32.903 0.85 1.94595 18.0 23.11
2 23.697 3.39 1.80420 46.5 22.16
3 239.525 (可変) 21.67
4 104.318 0.67 1.77250 49.6 17.70
5 9.356 4.75 13.33
6* -18.059 0.40 1.76802 49.2 12.53
7 116.691 0.10 12.34
8 30.603 1.20 1.95906 17.5 12.27
9 717.339 (可変) 12.12
10(絞り) ∞ (可変) 10.62
11* 15.470 2.65 1.76802 49.2 12.97
12* -45.132 0.10 12.82
13 11.775 2.52 1.83481 42.7 11.79
14 230.169 0.45 1.85478 24.8 11.01
15 8.338 (可変) 9.56
16 30.731 2.88 1.49700 81.5 11.95
17 -17.952 (可変) 12.20
18 -22.355 0.40 1.85135 40.1 12.30
19* 444.580 0.10 12.75
20 21.426 1.94 1.63854 55.4 13.57
21 -542.945 (可変) 13.69
像面 ∞
非球面データ
第6面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.29119e-005 A 6= 8.28299e-008 A 8=-1.20260e-008 A10= 1.04155e-010

第11面
K = 0.00000e+000 A 4=-4.42389e-005 A 6= 1.20948e-007

第12面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.80026e-005 A 6= 3.00368e-007 A 8=-3.24113e-009 A10= 2.62387e-011

第19面
K = 0.00000e+000 A 4= 5.63992e-005 A 6=-4.35159e-008 A 8=-9.87071e-010 A10= 8.77351e-012
各種データ
ズーム比 3.94
広角 中間 望遠
焦点距離 9.06 16.39 35.69
Fナンバー 1.85 2.54 2.88
半画角（度） 35.52 25.03 12.46
像高 6.47 7.65 7.89
レンズ全長 58.97 58.94 67.77
BF 8.90 13.30 12.40

d 3 0.31 4.81 15.34
d 9 12.26 3.51 0.70
d10 5.34 4.39 0.31
d15 8.38 7.60 6.58
d17 1.40 2.95 10.04
d21 8.90 13.30 12.40

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 50.83
2 4 -10.03
3 10 ∞
4 11 17.24
5 16 23.26
6 18 -115.71
[数値実施例２]
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 31.460 0.90 1.95906 17.5 25.00
2 22.075 3.99 1.83481 42.7 23.87
3 173.492 (可変) 23.36
4 116.516 0.65 1.77250 49.6 19.69
5 10.448 4.61 14.96
6* -27.237 0.50 1.77250 49.5 14.51
7 37.051 0.10 14.05
8 26.969 1.39 1.95906 17.5 14.02
9 179.793 (可変) 13.84
10(絞り) ∞ 0.50 11.98
11 13.213 2.93 1.72916 54.7 13.29
12 398.246 1.57 13.06
13 68.201 0.55 1.72047 34.7 12.49
14 9.492 2.40 1.72903 54.0 11.88
15* 26.465 (可変) 11.57
16 25.168 4.10 1.49700 81.5 12.04
17 -9.923 0.65 1.83400 37.2 12.30
18 -14.411 (可変) 12.86
19 -18.511 0.65 1.74950 35.3 12.86
20 34.889 0.20 13.64
21* 16.937 3.54 1.77250 49.5 14.62
22 -33.704 (可変) 14.75
23 -27.553 2.46 1.84666 23.9 14.62
24 -13.171 0.75 1.76200 40.1 14.82
25 166.770 3.57 15.17
像面 ∞
非球面データ
第6面
K = 0.00000e+000 A 4=-6.41140e-006 A 6= 5.57684e-008 A 8=-3.27125e-009 A10= 1.93183e-011

第15面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.38941e-004 A 6= 8.79835e-007 A 8=-6.39494e-010 A10= 1.22023e-010

第21面
K = 0.00000e+000 A 4=-6.11525e-005 A 6= 3.48246e-008 A 8= 1.95888e-009 A10=-2.03717e-011
各種データ
ズーム比 4.27
広角 中間 望遠
焦点距離 9.09 12.48 38.79
Fナンバー 2.03 2.17 2.58
半画角（度） 35.45 31.51 11.50
像高 6.47 7.65 7.89
レンズ全長 72.07 66.52 75.94
BF 3.57 3.57 3.57

d 3 0.31 0.31 14.87
d 9 23.66 14.05 1.13
d15 5.18 6.19 5.97
d18 4.89 5.22 16.98
d22 2.02 4.74 0.99

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 48.90
2 4 -10.92
3 10 23.13
4 16 23.46
5 19 113.50
6 23 -34.67
[数値実施例３]
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 31.934 0.85 1.94595 18.0 23.70
2 22.698 3.67 1.80420 46.5 22.34
3 348.686 (可変) 21.82
4 175.944 0.67 1.77250 49.6 17.80
5 9.254 4.41 13.28
6* -21.749 0.40 1.76802 49.2 12.69
7 63.771 0.10 12.40
8 25.588 1.26 1.95906 17.5 12.32
9 168.719 (可変) 12.12
10(絞り) ∞ (可変) 10.38
11* 14.229 2.65 1.76802 49.2 12.65
12* -55.682 0.10 12.46
13 11.636 2.75 1.83481 42.7 11.49
14 133.910 0.45 1.85478 24.8 10.45
15 7.809 6.72 9.06
16 22.304 3.06 1.49700 81.5 11.26
17 -11.703 0.50 1.83481 42.7 11.49
18 -14.998 (可変) 11.83
19 -17.579 0.40 1.61405 55.0 12.11
20* 97.749 (可変) 12.69
21 14.270 3.26 1.59522 67.7 17.93
22 49.886 (可変) 17.71
像面 ∞
非球面データ
第6面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.78427e-005 A 6= 2.76169e-007 A 8=-1.51025e-008 A10= 1.40169e-010

第11面
K = 0.00000e+000 A 4=-4.64998e-005 A 6= 8.46809e-008

第12面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.88687e-005 A 6= 3.63173e-007 A 8=-4.92636e-009 A10= 4.58148e-011

第20面
K = 0.00000e+000 A 4= 7.29286e-005 A 6=-8.35581e-008 A 8=-9.38328e-009 A10= 7.56034e-011
各種データ
ズーム比 3.94
広角 中間 望遠
焦点距離 9.06 15.73 35.70
Fナンバー 1.85 2.54 2.88
半画角（度） 35.52 25.94 12.46
像高 6.47 7.65 7.89
レンズ全長 58.91 59.27 67.86
BF 5.63 8.46 6.94

d 3 0.37 4.13 14.63
d 9 12.59 2.95 0.70
d10 5.10 5.98 0.94
d18 1.94 3.04 8.33
d20 2.03 3.48 5.09
d22 5.63 8.46 6.94

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 46.97
2 4 -10.08
3 10 ∞
4 11 14.78
5 19 -24.23
6 21 32.47
次に本発明のズームレンズを撮影光学系として用いた実施例を図１０を用いて説明する。図１０において、１０は撮像装置の一例としての図、１１は本発明のズ−ムレンズによって構成された撮影光学系、１２は撮影光学系１１によって形成された被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子（光電変換素子）を示す。また、１３は撮像素子１２が受光した被写体像を記録する記録手段、１４は不図示の表示素子に表示された被写体像を観察するためのファインダ−である。上記表示素子は液晶パネル等によって構成され、撮像素子１２上に形成された披写体像が表示される。
このように本発明のズームレンズをデジタルカメラ等の光学機器に適用することにより、高い光学性能を有した光学機器が実現できる。尚、本発明はクイックリターンミラーのないＳＬＲ（Single lens Reflex）カメラにも同様に適用することができる。尚、本発明のズームレンズはビデオカメラにも同様に適用することができる。
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。
Ｌ１：第１レンズ群 Ｌ２：第２レンズ群 Ｌ３：第３レンズ群
Ｌ４：第４レンズ群 Ｌ５：第５レンズ群 Ｌ６：第６レンズ群
ＬＢ：後群 ＬＦ：フォーカス群 ＬＢＢ：光学系

Claims (18)

  1. 物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、複数のレンズ群を含み全体として正の屈折力の後群を有し、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、
    前記第１レンズ群は、広角端から望遠端へのズーミングに際して像側へ移動した後に物体側へ移動し、
    前記後群はフォーカシングに際して移動する正の屈折力のフォーカス群を有し、前記フォーカス群の像側に配置された光学系の望遠端における屈折力は負であり、
    望遠端における全系の焦点距離をｆｔ、前記フォーカス群よりも物体側に配置された光学系の合成焦点距離をｆｐｔとするとき、
    ２．０＜｜ｆｐｔ／ｆｔ｜
    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. 前記フォーカス群の焦点距離をｆｆとするとき、
    ０．４＜ｆｆ／ｆｔ＜１．０
    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. 前記フォーカス群よりも像側に配置された光学系の望遠端における合成焦点距離をｆｒｔとするとき、
    ０．５＜｜ｆｒｔ／ｆｔ｜＜１０．０
    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. 望遠端における前記フォーカス群の横倍率をβｆｔとするとき、
    −０．２＜βｆｔ＜０．２
    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. 前記フォーカス群よりも像側に配置された光学系の望遠端における合成横倍率をβｒｔとするとき、
    １．０＜βｒｔ＜１．３
    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. 前記フォーカス群と前記フォーカス群の物体側に隣接して配置されたレンズとの望遠端における間隔をｄｆｔ，望遠端におけるレンズ全長をｄｔとするとき、
    ０．０５＜ｄｆｔ／ｄｔ＜０．２０
    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. 前記フォーカス群は単一のレンズユニットより構成され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. 前記フォーカス群の最も物体側のレンズ面の曲率半径をｒ１、最も像側のレンズ面の曲率半径をｒ２とするとき、
    ０．０＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−ｒ２）＜０．５
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  9. 望遠端における全系のＦナンバーをＦｎｏｔ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
    ０．１＜Ｆｎｏｔ／（ｆｔ／ｆｗ）＜１．０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  10. 前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とするとき、
    １．０＜ｆ１／ｆｔ＜２．０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  11. 前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
    ０．８＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜１．５
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  12. 前記フォーカス群又は前記フォーカス群を含むレンズ群は、ズーミングに際して他のレンズ群と異なる軌跡で移動することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  13. 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３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群、負の屈折力の第５レンズ群より構成されることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  14. 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３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群、負の屈折力の第６レンズ群より構成されることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  15. 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３レンズ群、負の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群より構成されることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  16. 固体撮像素子に像を形成することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  17. 請求項１乃至１６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た像を受光する撮像素子とを有することを特徴とする撮像装置。
  18. 望遠端における全系のＦナンバーをＦｎｏｔ、前記後群の最も物体側のレンズ面に入射する軸上光線及び軸外光線の中で入射高が最も高い光線の入射高をｈｇｔ、前記撮像素子の有効範囲の対角線長の半分をＹｍａｘとするとき、
    ０．３＜ｈｇｔ／（Ｙｍａｘ×Ｆｎｏｔ）＜１．０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１７に記載の撮像装置。
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