JP6199260B2

JP6199260B2 - ズームレンズおよび撮像装置

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Publication number: JP6199260B2
Application number: JP2014174108A
Authority: JP
Inventors: 大樹河村
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2014-08-28
Filing date: 2014-08-28
Publication date: 2017-09-20
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Description

本発明は、特にデジタルカメラやレンズ交換式デジタルカメラ等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。

変倍比が２．５〜３．０程度で、ズーム全域での開放Ｆ値がＦ２．８程度で一定である、いわゆるＦ値通しのズームレンズが知られている。

このようなズームレンズは、例えば、物体側から順に、正の屈折力を有し変倍時に固定された第１レンズ群、負の屈折力を有し強い変倍作用を有する第２レンズ群、それに加え、正の屈折力を有するレンズ群を含む１または２程度の変倍群、変倍時に固定された最終レンズ群の、４群もしくは５群で構成されている。

このような構成を持つズームレンズとしては、特許文献１〜３に記載のものが知られている。

特開２０１１−９９９６４号公報特開２０１２−２７２１７号公報特開２０１１−１５８５９９号公報

手ぶれ補正機能を搭載する際の重要な課題は、防振レンズユニットの小型・軽量化および、防振レンズ群の移動量の低減による、駆動系への負担軽減である。そのような課題に対し、特許文献１〜特許文献３では、最終レンズ群を、正の屈折力を有する前群、負の屈折力を有する中群、正の屈折力を有する後群とで構成し、負の屈折力を有する中群を防振レンズ群としている。

このように、防振レンズ群の前に正の屈折力のレンズ群を配置することで、防振レンズ群への光線入射高を小さく抑えて、防振レンズ群を小型化している。また、防振レンズ群の前後の群と、防振レンズ群の屈折力を逆符号とすることにより、防振レンズ群の屈折力を高め、防振レンズ群の移動による像移動の敏感度を高めている。

上記のように、防振レンズ群の小型・軽量化、および、移動量の低減を図った上で、さらに、防振レンズ群がシフトしたときの色収差の変動や、偏芯コマを抑えることが求められる。防振レンズ群の屈折力を強くすることで敏感度が高くなるため、レンズの移動量を減らすことはできるが、その場合、偏芯コマを抑えることが難しくなったり、組立誤差に対する敏感度が増したりしてしまうという問題があるため、適度なパワーに最適化することが重要である。また、防振レンズ群の屈折力（敏感度）および、レンズシフト時の収差変動に影響を与える、その前後のレンズ群の構成の最適化も重要な課題である。

特許文献１では、最終レンズ群の前群は、正レンズ２枚のみで構成されている。上記の通り、防振レンズ群に入射する光線高を小さくするためには、前群に強い正の屈折力を持たせる必要があるが、その場合、球面収差やコマ収差、色収差を抑えることが難しくなる。逆に、それを避けるために、前群の屈折力を弱くすると、防振レンズ群のパワーを十分に確保できなくなったり、最終レンズ群全体のパワーが弱くなってしまい、光学全長が長くなってしまうという問題がある。

特許文献２では、高い補正効果を得つつ、防振レンズ群のシフト量を小さくするために、防振レンズ群の屈折力（敏感度）を非常に高めている。また、防振レンズ群のパワーを大きくするためや、防振レンズ群のパワーを強くした場合にも収差を良好に補正するために、防振レンズ群の前の群に５〜６枚のレンズが使用されている。しかし、前述の通り、防振レンズ群の屈折力（敏感度）を強くすることで、偏芯コマを抑えることが難しくなったり、組立誤差に対する敏感度が増したりしてしまうという問題がある。

それとは逆に、特許文献３では、防振レンズ群の屈折力が弱いため、防振レンズ群の移動量が大きくなってしまっている。

以上のことから、特に、防振レンズ群を備える最終レンズ群内における各レンズ群の構成やパワー配置を最適に設定する必要がある。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、小型、軽量であり、かつ、手ぶれ補正時の収差変動を小さく抑えるとともに、高い光学性能を有す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ものである。

本発明の第１のズームレンズは、全体として４つもしくは５つのレンズ群から実質的になり、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ｍｐレンズ群を含む１つもしくは２つの中間レンズ群、全系の最も像側に配置された正の屈折力を有する最終レンズ群から実質的になり、隣接するレンズ群の間隔を全て変化させることによって変倍を行うズームレンズであって、第１レンズ群は、物体側から順に、負レンズ、正レンズ、正レンズ、正レンズから実質的になり、最終レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有する前群、負の屈折力を有する中群、正の屈折力を有する後群から実質的になり、前群、中群、後群の空気間隔は変倍の際も合焦の際も一定であり、前群は、２枚の正レンズと１枚の負レンズを有し、中群のみを光軸方向に対して垂直方向に移動させることにより手ぶれ補正が行われ、後群は、１枚の正レンズと２枚の負レンズを有し、下記条件式（１）を満足することを特徴とする。
０．１１＜｜ｆＧｒ２｜／ｆｔ＜０．２５ …（１）
ただし、ｆＧｒ２：中群の焦点距離、ｆｔ：望遠端における無限遠物体への合焦の際の全系の焦点距離とする。

本発明の第２のズームレンズは、全体として４つもしくは５つのレンズ群から実質的になり、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ｍｐレンズ群を含む１つもしくは２つの中間レンズ群、全系の最も像側に配置された正の屈折力を有する最終レンズ群から実質的になり、隣接するレンズ群の間隔を全て変化させることによって変倍を行うズームレンズであって、第１レンズ群は、物体側から順に、負レンズ、正レンズ、正レンズ、正レンズから実質的になり、最終レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有する前群、負の屈折力を有する中群、正の屈折力を有する後群から実質的になり、前群、中群、後群の空気間隔は変倍の際も合焦の際も一定であり、前群は、３枚の正レンズと１枚の負レンズから実質的になり、中群は、１枚の正レンズと１枚の負レンズを有し、中群のみを光軸方向に対して垂直方向に移動させることにより手ぶれ補正が行われ、後群は、２枚の正レンズと２枚の負レンズから実質的になることを特徴とする。

なお、第ｍｐレンズ群は、レンズ群の一部（サブレンズ群）ではなく、１つの独立したレンズ群である。ここで、独立したレンズ群とは、変倍の際に隣り合うレンズ群の間隔が変化するレンズ群のことである。また、中間レンズ群が２つのレンズ群からなり、かつ、２つとも正の屈折力を有する場合には、どちらのレンズ群を第ｍｐレンズ群としてもよい。

本発明の第１および第２のズームレンズにおいて、第１レンズ群は、変倍の際に像面に対して固定されていることが好ましい。

また、最終レンズ群は、変倍の際に像面に対して固定されていることが好ましい。

また、中群は、２枚の負レンズと１枚の正レンズから実質的になることが好ましい。

また、下記条件式（２）を満足することが好ましい。
０．３５＜ｆＧｒ／ｆｔ＜０．５６ …（２）
ただし、ｆＧｒ：最終レンズ群の焦点距離、ｆｔ：望遠端における無限遠物体への合焦の際の全系の焦点距離とする。

また、前群は、物体側から順に、正レンズ、正レンズ、負レンズと正レンズが物体側からこの順に貼り合わされた接合レンズから実質的になることが好ましい。

また、後群は、１組の接合レンズを有することが好ましい。

また、後群は、最も像側に、物体側に凹面を向けた負のメニスカス形状の単レンズが配置されていることが好ましい。

また、後群は、物体側から順に、正レンズ、正レンズと負レンズが物体側からこの順に貼り合わされた接合レンズ、負レンズから実質的になることが好ましい。

また、最終レンズ群は、変倍の際に像面に対して固定されており、下記条件式（３）を満足することが好ましい。
−２．２０＜（１−βＧｒ２）・βＧｒ３＜−１．４０ …（３）
ただし、βＧｒ２：中群の横倍率、βＧｒ３：後群の横倍率とする。

また、後群は、下記条件式（４）を満足する正レンズを少なくとも１枚有することが好ましい。
２０＜νｄＧｒ３ｐ＜４１ …（４）
ただし、νｄＧｒ３ｐ：後群に配置された正レンズのアッベ数とする。

また、下記条件式（５）を満足することが好ましい。
７１＜νｄＧｒ１ｐ …（５）
ただし、νｄＧｒ１ｐ：前群に配置された正レンズのうち、アッベ数がより大きい２枚の正レンズの平均アッベ数とする。

また、物体側から順に、第１レンズ群、第２レンズ群、第ｍｐレンズ群、最終レンズ群の４つのレンズ群から実質的になることが好ましい。

また、絞りが最終レンズ群の最も物体側に配置されていることが好ましい。

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「〜から実質的になる」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、アッベ数はｄ線（波長５８７．６ｎｍ）を基準としたものである。

また、上記の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。

本発明の第１のズームレンズは、全体として４つもしくは５つのレンズ群から実質的になり、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ｍｐレンズ群を含む１つもしくは２つの中間レンズ群、全系の最も像側に配置された正の屈折力を有する最終レンズ群から実質的になり、隣接するレンズ群の間隔を全て変化させることによって変倍を行うズームレンズであって、最終レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有する前群、負の屈折力を有する中群、正の屈折力を有する後群から実質的になり、前群、中群、後群の空気間隔は変倍の際も合焦の際も一定であり、前群は、２枚の正レンズと１枚の負レンズを有し、中群のみを光軸方向に対して垂直方向に移動させることにより手ぶれ補正が行われ、後群は、１枚の正レンズと２枚の負レンズを有し、下記条件式（１）を満足するものとしたので、小型、軽量であり、かつ、手ぶれ補正時の収差変動を小さく抑えるとともに、高い光学性能を有するズームレンズとすることが可能となる。
０．１１＜｜ｆＧｒ２｜／ｆｔ＜０．２５ …（１）

また、本発明の第２のズームレンズは、全体として４つもしくは５つのレンズ群から実質的になり、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ｍｐレンズ群を含む１つもしくは２つの中間レンズ群、全系の最も像側に配置された正の屈折力を有する最終レンズ群から実質的になり、隣接するレンズ群の間隔を全て変化させることによって変倍を行うズームレンズであって、最終レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有する前群、負の屈折力を有する中群、正の屈折力を有する後群から実質的になり、前群、中群、後群の空気間隔は変倍の際も合焦の際も一定であり、前群は、３枚の正レンズと１枚の負レンズから実質的になり、中群は、１枚の正レンズと１枚の負レンズを有し、中群のみを光軸方向に対して垂直方向に移動させることにより手ぶれ補正が行われ、後群は、２枚の正レンズと２枚の負レンズから実質的になるものとしたので、小型、軽量であり、かつ、手ぶれ補正時の収差変動を小さく抑えるとともに、高い光学性能を有するズームレンズとすることが可能となる。

本発明の撮像装置は、本発明のズームレンズを備えているため、小型、軽量であり、かつ、手ぶれ補正効果を高くすることができるとともに、高画質の画像を取得することができる。

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６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７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８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９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１０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１１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例６のズームレンズの各収差図本発明の実施例７のズームレンズの各収差図本発明の実施例８のズームレンズの各収差図本発明の実施例９のズームレンズの各収差図本発明の実施例１０のズームレンズの各収差図本発明の実施例１１のズームレンズの各収差図本発明の実施例１のズームレンズの各横収差図本発明の実施例１のズームレンズの各横収差図（防振時）本発明の実施例２のズームレンズの各横収差図本発明の実施例２のズームレンズの各横収差図（防振時）本発明の実施例３のズームレンズの各横収差図本発明の実施例３のズームレンズの各横収差図（防振時）本発明の実施例４のズームレンズの各横収差図本発明の実施例４のズームレンズの各横収差図（防振時）本発明の実施例５のズームレンズの各横収差図本発明の実施例５のズームレンズの各横収差図（防振時）本発明の実施例６のズームレンズの各横収差図本発明の実施例６のズームレンズの各横収差図（防振時）本発明の実施例７のズームレンズの各横収差図本発明の実施例７のズームレンズの各横収差図（防振時）本発明の実施例８のズームレンズの各横収差図本発明の実施例８のズームレンズの各横収差図（防振時）本発明の実施例９のズームレンズの各横収差図本発明の実施例９のズームレンズの各横収差図（防振時）本発明の実施例１０のズームレンズの各横収差図本発明の実施例１０のズームレンズの各横収差図（防振時）本発明の実施例１１のズームレンズの各横収差図本発明の実施例１１のズームレンズの各横収差図（防振時）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４５の撮像装置の背面側を示す斜視図

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。

図１に示すように、このズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３（本発明における第ｍｐレンズ群に相当）、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４（本発明における最終レンズ群に相当）からなり、隣接するレンズ群の間隔を全て変化させることによって変倍を行うものである。

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。

第４レンズ群Ｇ４（最終レンズ群）は、物体側から順に、正の屈折力を有する前群（レンズＬ４１〜Ｌ４４）、負の屈折力を有する中群（レンズＬ４５〜Ｌ４７、図１中Ｏｉｓ表示）、正の屈折力を有する後群（レンズＬ４８〜Ｌ５１）からなり、前群、中群、後群の空気間隔は変倍の際も合焦の際も一定となるように構成されている。

前群は２枚の正レンズと１枚の負レンズを有し、中群のみを光軸方向に対して垂直方向に移動させることにより手ぶれ補正が行われ、後群は１枚の正レンズと２枚の負レンズを有する。

前群に２枚の正レンズと１枚の負レンズを持たせることで、前群や防振レンズ群である中群に強いパワーを持たせても、球面収差やコマ収差、色収差を良好に補正することができる。なお、前群に３枚の正レンズを持たせることで、さらに前群の屈折力を強めることができるため、防振レンズ群の小型化やレンズ全長の短縮化を図ることができる。

また、中群に１枚の正レンズと１枚の負レンズを持たせることで、手ぶれ補正時の色収差およびコマ収差の変動を小さく抑えることができる。

また、後群では、中群で発生する諸収差を補正している。後群に２枚以上の負レンズを持たせることで、前群もしくは中群で発生する色収差を打ち消すことができるとともに、前群の正の屈折力を大きくしつつ、後群の負レンズで周辺光線の跳ね上げ（射出光線角度）を大きくすることで、レンズ全長の短縮化を図ることができる。特に、いわゆるミラーレスカメラ用交換レンズなど、一眼レフカメラ用交換レンズほどのバックフォーカスが必要ない場合に適している。なお、後群は正の屈折力を有するため、少なくとも１枚の正レンズを持たせることになるが、後群に２枚の正レンズを持たせることで、防振レンズ群（中群）と逆符号の正の屈折力を強めることができるため、相対的に防振レンズ群の屈折力を強めることができるとともに、防振レンズ群で発生する諸収差を良好に補正することができる。

第４レンズ群Ｇ４（最終レンズ群）においては、正の屈折力を有する前群で光線高を下げ、防振レンズ群である中群の小型化、軽量化を図るとともに、前群と中群の屈折力を逆符号とすることによって、防振レンズ群の屈折力を大きくし、像移動の敏感度を上げている。これにより、小さな移動量で大きな手ぶれ補正効果を得ることができる。

本実施形態のズームレンズにおいては、下記条件式（１）を満足することが好ましい。条件式（１）の下限以下とならないようにすることで、防振レンズ群である中群のパワーが強くなり過ぎないようにすることができるため、手ぶれ補正時の球面収差および偏芯コマ収差を抑えることが容易になる。また、組立時の敏感度を低くすることができる。また、条件式（１）の上限以上とならないようにすることで、防振レンズ群の移動量を抑えることができるとともに、防振レンズ群の径の拡大を抑えて駆動系への負荷を小さくすることができる。なお、下記条件式（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。
０．１１＜｜ｆＧｒ２｜／ｆｔ＜０．２５ …（１）
０．１２＜｜ｆＧｒ２｜／ｆｔ＜０．２４ …（１−１）
ただし、ｆＧｒ２：中群の焦点距離、ｆｔ：望遠端における無限遠物体への合焦の際の全系の焦点距離とする。

また、第１レンズ群Ｇ１が変倍の際に像面Ｓｉｍに対して固定されていることが好ましい。このように第１レンズ群Ｇ１を固定することによって、枠構成が簡略化される。第１レンズ群Ｇ１が望遠端において繰り出す構成と比較して、鏡枠等などのたわみ等によるレンズの偏芯の影響を小さくすることができたり、防塵・防滴構造を採用しやすくなったりするという利点がある。

また、第４レンズ群Ｇ４（最終レンズ群）が変倍の際に像面Ｓｉｍに対して固定されていることが好ましい。このように、可動するレンズ群の数を少なくすることにより、偏芯の影響を受けにくくすることができる。また、変倍に伴うＦ値の変動を小さくすることができ、Ｆ値一定のズームレンズを構成するのに有利となる。

また、防振レンズ群である中群は、２枚の負レンズと１枚の正レンズから実質的になることが好ましい。このような構成とすることで、手ぶれ補正時の収差変動を小さく抑えることができる。

また、下記条件式（２）を満足することが好ましい。条件式（２）の下限以下とならないようにすることで、軸外のコマ収差を小さくすることができる。また、条件式（２）の上限以上とならないようにすることで、光学全長を小さくすることができる。なお、下記条件式（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。
０．３５＜ｆＧｒ／ｆｔ＜０．５６ …（２）
０．３９＜ｆＧｒ／ｆｔ＜０．５４ …（２−１）
ただし、ｆＧｒ：最終レンズ群の焦点距離、ｆｔ：望遠端における無限遠物体への合焦の際の全系の焦点距離とする。

また、前群は、物体側から順に、正レンズ、正レンズ、負レンズと正レンズが物体側からこの順に貼り合わされた接合レンズから実質的になることが好ましい。このような構成とすることで、防振レンズ群である中群への光線入射高を下げるため、および、光学全長を小さくするために前群に強い屈折力を与えても、球面収差および色収差を良好に補正することができる。

また、後群は、１組の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で、特に、倍率色収差を良好に補正することができる。

また、後群は、最も像側に、物体側に凹面を向けた負のメニスカス形状の単レンズが配置されていることが好ましい。このように後群の最も像側に負レンズを配置することで、周辺光線の跳ね上げ（射出光線角度）を大きくすることができるため、レンズ全長の短縮化を図ることができる。特に、いわゆるミラーレスカメラ用交換レンズなど、一眼レフカメラ用交換レンズほどのバックフォーカスが必要ない場合に適している。また、物体側に凹面を向けた負のメニスカス形状とすることで、像面湾曲と歪曲収差の補正に有利となる。

また、後群は、物体側から順に、正レンズ、正レンズと負レンズが物体側からこの順に貼り合わされた接合レンズ、負レンズから実質的になることが好ましい。このような構成とすることで、防振レンズ群である中群の移動量を小さくするために防振レンズ群のパワーを強くした場合でも、そこで発生する収差を後群で打ち消すことができる。また、前群のパワーを強くして軸上光束の収束効果を強くしつつ、後群に２枚の負レンズを配置することにより、周辺光線の跳ね上げ（射出光線角度）を大きくすることができるため、レンズ全長の短縮化を図ることができる。

また、第４レンズ群Ｇ４（最終レンズ群）は、変倍の際に像面に対して固定されており、下記条件式（３）を満足することが好ましい。条件式（３）は、防振レンズ群である中群が光軸と垂直な方向へ移動したときの、結像面上での像移動量を示しており、マイナスの符号は、レンズ群の移動方向と、像の移動方向とが逆向きであることを示している。条件式（３）の下限以下とならないようにすることで、防振レンズ群のパワーが強くなり過ぎないようにすることができるため、手ぶれ補正時の球面収差および偏芯コマ収差を抑えることが容易になる。また、組立時の敏感度を低くすることができる。また、条件式（３）の上限以上とならないようにすることで、防振レンズ群の移動量を抑えることができるとともに、防振レンズ群の径の拡大を抑えて駆動系への負荷を小さくすることができる。なお、下記条件式（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。
−２．２０＜（１−βＧｒ２）・βＧｒ３＜−１．４０ …（３）
−２．００＜（１−βＧｒ２）・βＧｒ３＜−１．４５ …（３−１）
ただし、βＧｒ２：中群の横倍率、βＧｒ３：後群の横倍率とする。

また、後群は、下記条件式（４）を満足する正レンズを少なくとも１枚有することが好ましい。本実施形態のズームレンズにおいては、レンズ全長短縮のため、および、防振レンズ群である中群への光線入射高を下げるために、第４レンズ群Ｇ４（最終レンズ群）に配置された前群のパワーを強くしている。そこで、発生した色収差を、後群で打ち消しており、後群に条件式（４）を満足する正レンズを少なくとも１枚持たせることで、ｇ線のコマ収差および、各色の倍率色収差を良好に補正することができる。なお、下記条件式（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。
２０＜νｄＧｒ３ｐ＜４１ …（４）
２３＜νｄＧｒ３ｐ＜３９ …（４−１）
ただし、νｄＧｒ３ｐ：後群に配置された正レンズのアッベ数とする。

また、下記条件式（５）を満足することが好ましい。条件式（５）を満足することにより、軸上色収差および、倍率色収差の発生を低減することができる。なお、下記条件式（５−１）、（５−２）、（５−３）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。
７１＜νｄＧｒ１ｐ …（５）
７１＜νｄＧｒ１ｐ＜１００ …（５−１）
７３＜νｄＧｒ１ｐ …（５−２）
７３＜νｄＧｒ１ｐ＜１００ …（５−３）
ただし、νｄＧｒ１ｐ：前群に配置された正レンズのうち、アッベ数がより大きい２枚の正レンズの平均アッベ数とする。

また、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第ｍｐレンズ群（第３レンズ群Ｇ３）、最終レンズ群（第４レンズ群Ｇ４）の４つのレンズ群から実質的になることが好ましい。このような４群構成のズームレンズとしてレンズ群の数を最低限に抑えることにより、枠構成を簡略化することができるとともに、偏芯の影響を受けにくくすることができる。

また、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、負レンズ、正レンズ、正レンズ、正レンズから実質的になることが好ましい。このように第１レンズ群Ｇ１に正レンズを３枚用いることにより、特に、望遠側での色収差および球面収差を良好に補正することができる。また、小型化等の目的のため、第１レンズ群Ｇ１全体のパワーを強くした場合でも、パワーを分散させることができ、各レンズ面で発生する諸収差を小さくすることができる。

また、絞りＳｔが第４レンズ群Ｇ４（最終レンズ群）の最も物体側に配置されていることが好ましい。第４レンズ群Ｇ４（最終レンズ群）の中ではなく、最も物体側に配置することにより、枠構成を簡略化することができる。また、第４レンズ群Ｇ４（最終レンズ群）が変倍の際に像面Ｓｉｍに対して固定されている場合には、いわゆる絞り径を変えることなくＦ値通しのズームレンズを構成することができる。

また、本ズームレンズが厳しい環境において使用される場合には、保護用の多層膜コートが施されることが好ましい。さらに、保護用コート以外にも、使用時のゴースト光低減等のための反射防止コートを施すようにしてもよい。

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、もしくは、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。なお、図１および後述の実施例２〜１１に対応した図２〜１１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、図中のＦｏｃｕｓは合焦を行うためのレンズ群を示しており、Ｏｉｓは手振れ補正を行うためのレンズ群を示している。

実施例１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Ｇ１、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３（第ｍｐレンズ群）、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４（最終レンズ群）が配列されてなる４群構成のズームレンズである。

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を表２に、移動面の間隔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のものを例にとり説明するが、実施例２〜１１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、ｎｄの欄には各光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄの欄には各光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数を示し、θｇｆの欄には各光学要素の部分分散比を示す。

なお、部分分散比θｇｆは下記式で表される。
θｇｆ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）
ただし、ｎｇ：ｇ線(波長４３５．８ｎｍ)に対する屈折率、ｎＦ：Ｆ線(波長４８６．１ｎｍ)に対する屈折率、ｎＣ：Ｃ線(波長６５６．３ｎｍ)に対する屈折率とする。

ここで、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（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、変倍の際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。広角端、中間、望遠端における、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、広角端、中間、望遠端における、ズーム倍率、焦点距離ｆ´、バックフォーカスＢｆ´、Ｆ値ＦＮｏ．、全画角２ωの値を示す。

基本レンズデータ、諸元に関するデータ、および移動面の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のズームレンズの各収差図を図１２に示す。なお、図１２中の上段左側から順に広角端での球面収差、正弦条件違反量、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示し、中段左側から順に中間位置での球面収差、正弦条件違反量、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示し、下段左側から順に望遠端での球面収差、正弦条件違反量、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す。球面収差、正弦条件違反量、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)、ｇ線(波長４３５．８ｎｍ)についての収差をそれぞれ実線、長破線、短破線、灰色線で示す。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短破線で示す。倍率色収差図にはＣ線(波長６５６．３ｎｍ)、Ｆ線(波長４８６．１ｎｍ) 、ｇ線(波長４３５．８ｎｍ)についての収差をそれぞれ長破線、短破線、灰色線で示す。なお、これらの縦収差は全て無限遠物体合焦時のものである。球面収差および正弦条件違反量の収差図のＦＮｏ．はＦ値、その他の収差図のωは半画角を意味する。

実施例１のズームレンズの手ぶれ補正なしの時の各横収差図を図２３に示す。図２３上側から順に広角端、中間位置、望遠端の横収差図を示す。各横収差図は左右２列に収差を示しているが、左列のものがタンジェンシャル方向に関する収差、右列のものがサジタル方向に関する収差である。各横収差図は、像面の中心における収差を上段に、像高が＋側最大像高の８０％となる位置における収差を中段に、そして像高が−側最大像高の８０％となる位置における収差を下段に示している。実施例１のズームレンズの手ぶれ補正ありの時の各横収差図を図２４に示す。図面の内容は手ぶれ補正なしの場合と同様である。なお図２３および図２４では、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、Ｃ線(波長６５６．３ｎｍ)、Ｆ線(波長４８６．１ｎｍ)、ｇ線(波長４３５．８ｎｍ)についての収差をそれぞれ実線、長破線、短破線、灰色線で示す。なお、これらの横収差は全て無限遠物体合焦時のものである。各収差図中のωは半画角を意味する。

上記の実施例１の説明で述べた各データの記号、意味、記載方法は、特に断りがない限り以下の実施例のものについても同様であるので、以下では重複説明を省略する。

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のズームレンズは、実施例１のズームレンズと同様のレンズ群構成である。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。また、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、移動面の間隔に関するデータを表６に、各収差図を図１３に、手ぶれ補正なしの時の各横収差図を図２５に、手ぶれ補正ありの時の各横収差図を図２６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のズームレンズは、実施例１のズームレンズと同様のレンズ群構成である。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。また、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、移動面の間隔に関するデータを表９に、各収差図を図１４に、手ぶれ補正なしの時の各横収差図を図２７に、手ぶれ補正ありの時の各横収差図を図２８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のズームレンズは、実施例１のズームレンズと同様のレンズ群構成である。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。また、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、移動面の間隔に関するデータを表１２に、各収差図を図１５に、手ぶれ補正なしの時の各横収差図を図２９に、手ぶれ補正ありの時の各横収差図を図３０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のズームレンズは、実施例１のズームレンズと同様のレンズ群構成である。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。また、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、移動面の間隔に関するデータを表１５に、各収差図を図１６に、手ぶれ補正なしの時の各横収差図を図３１に、手ぶれ補正ありの時の各横収差図を図３２に示す。

次に、実施例６のズームレンズについて説明する。実施例６のズームレンズは、実施例１のズームレンズと同様のレンズ群構成である。実施例６のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図６に示す。また、実施例６のズームレンズの基本レンズデータを表１６に、諸元に関するデータを表１７に、移動面の間隔に関するデータを表１８に、各収差図を図１７に、手ぶれ補正なしの時の各横収差図を図３３に、手ぶれ補正ありの時の各横収差図を図３４に示す。

次に、実施例７のズームレンズについて説明する。実施例７のズームレンズは、実施例１のズームレンズと同様のレンズ群構成である。実施例７のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図７に示す。また、実施例７のズームレンズの基本レンズデータを表１９に、諸元に関するデータを表２０に、移動面の間隔に関するデータを表２１に、各収差図を図１８に、手ぶれ補正なしの時の各横収差図を図３５に、手ぶれ補正ありの時の各横収差図を図３６に示す。

次に、実施例８のズームレンズについて説明する。実施例８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Ｇ１、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４（第ｍｐレンズ群）、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５（最終レンズ群）が配列されてなる５群構成のズームレンズである。実施例８のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図８に示す。また、実施例８のズームレンズの基本レンズデータを表２２に、諸元に関するデータを表２３に、移動面の間隔に関するデータを表２４に、各収差図を図１９に、手ぶれ補正なしの時の各横収差図を図３７に、手ぶれ補正ありの時の各横収差図を図３８に示す。

次に、実施例９のズームレンズについて説明する。実施例９のズームレンズは、実施例８のズームレンズと同様のレンズ群構成である。実施例９のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図９に示す。また、実施例９のズームレンズの基本レンズデータを表２５に、諸元に関するデータを表２６に、移動面の間隔に関するデータを表２７に、各収差図を図２０に、手ぶれ補正なしの時の各横収差図を図３９に、手ぶれ補正ありの時の各横収差図を図４０に示す。

次に、実施例１０のズームレンズについて説明する。実施例１０のズームレンズは、実施例１のズームレンズと同様のレンズ群構成である。実施例１０のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図１０に示す。また、実施例１０のズームレンズの基本レンズデータを表２８に、諸元に関するデータを表２９に、移動面の間隔に関するデータを表３０に、各収差図を図２１に、手ぶれ補正なしの時の各横収差図を図４１に、手ぶれ補正ありの時の各横収差図を図４２に示す。

次に、実施例１１のズームレンズについて説明する。実施例１１のズームレンズは、実施例１のズームレンズと同様のレンズ群構成である。実施例１１のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図１１に示す。また、実施例１１のズームレンズの基本レンズデータを表３１に、諸元に関するデータを表３２に、移動面の間隔に関するデータを表３３に、各収差図を図２２に、手ぶれ補正なしの時の各横収差図を図４３に、手ぶれ補正ありの時の各横収差図を図４４に示す。

実施例１〜１１のズームレンズの条件式（１）〜（５）に対応する値を表３４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３４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１〜１１のズームレンズは全て、条件式（１）〜（５）を満たしており、望遠端での画角が１０度〜１３度程度、変倍比が２．４〜３．１程度、ズーム全域での開放Ｆ値が２．８程度の大口径望遠ズームレンズであり、小型、軽量であり、かつ、手ぶれ補正時の収差変動を小さく抑えるとともに、高い光学性能を有するズームレンズであることが分かる。

次に、図４５および図４６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４５、図４６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。

本実施形態のカメラ３０は、本発明のズームレンズ１を備えたものであるから、小型、軽量であり、かつ、手ぶれ補正効果を高くすることができるとともに、高画質の画像を取得することができる。

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、非球面係数の値は、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（いわゆるミラーレス）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、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
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
ＰＰ光学部材
Ｌ１１〜Ｌ６１レンズ
Ｓｉｍ像面
Ｓｔ絞り
Ｚ光軸

Claims

全体として４つもしくは５つのレンズ群から実質的になり、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ｍｐレンズ群を含む１つもしくは２つの中間レンズ群、全系の最も像側に配置された正の屈折力を有する最終レンズ群から実質的になり、隣接するレンズ群の間隔を全て変化させることによって変倍を行うズームレンズであって、
前記第１レンズ群は、物体側から順に、負レンズ、正レンズ、正レンズ、正レンズから実質的になり、
前記最終レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有する前群、負の屈折力を有する中群、正の屈折力を有する後群から実質的になり、
前記前群、前記中群、前記後群の空気間隔は変倍の際も合焦の際も一定であり、
前記前群は、２枚の正レンズと１枚の負レンズを有し、
前記中群のみを光軸方向に対して垂直方向に移動させることにより手ぶれ補正が行われ、
前記後群は、１枚の正レンズと２枚の負レンズを有し、
下記条件式（１）を満足する
ことを特徴とするズームレンズ。
０．１１＜｜ｆＧｒ２｜／ｆｔ＜０．２５ …（１）
ただし、
ｆＧｒ２：前記中群の焦点距離
ｆｔ：望遠端における無限遠物体への合焦の際の全系の焦点距離
全体として４つもしくは５つのレンズ群から実質的になり、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ｍｐレンズ群を含む１つもしくは２つの中間レンズ群、全系の最も像側に配置された正の屈折力を有する最終レンズ群から実質的になり、隣接するレンズ群の間隔を全て変化させることによって変倍を行うズームレンズであって、
前記第１レンズ群は、物体側から順に、負レンズ、正レンズ、正レンズ、正レンズから実質的になり、
前記最終レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有する前群、負の屈折力を有する中群、正の屈折力を有する後群から実質的になり、
前記前群、前記中群、前記後群の空気間隔は変倍の際も合焦の際も一定であり、
前記前群は、３枚の正レンズと１枚の負レンズから実質的になり、
前記中群は、１枚の正レンズと１枚の負レンズを有し、
前記中群のみを光軸方向に対して垂直方向に移動させることにより手ぶれ補正が行われ、
前記後群は、２枚の正レンズと２枚の負レンズから実質的になる
ことを特徴とするズームレンズ。
前記第１レンズ群は、変倍の際に像面に対して固定されている
請求項１または２記載のズームレンズ。
前記最終レンズ群は、変倍の際に像面に対して固定されている
請求項１から３のいずれか１項記載のズームレンズ。
前記中群は、２枚の負レンズと１枚の正レンズから実質的になる
請求項１から４のいずれか１項記載のズームレンズ。
下記条件式（２）を満足する
請求項１から５のいずれか１項記載のズームレンズ。
０．３５＜ｆＧｒ／ｆｔ＜０．５６ …（２）
ただし、
ｆＧｒ：前記最終レンズ群の焦点距離
ｆｔ：望遠端における無限遠物体への合焦の際の全系の焦点距離
前記前群は、物体側から順に、正レンズ、正レンズ、負レンズと正レンズが物体側からこの順に貼り合わされた接合レンズから実質的になる
請求項１から６のいずれか１項記載のズームレンズ。
前記後群は、１組の接合レンズを有する
請求項１から７のいずれか１項記載のズームレンズ。
前記後群は、最も像側に、物体側に凹面を向けた負のメニスカス形状の単レンズが配置されている
請求項１から８のいずれか１項記載のズームレンズ。
前記後群は、物体側から順に、正レンズ、正レンズと負レンズが物体側からこの順に貼り合わされた接合レンズ、負レンズから実質的になる
請求項１から９のいずれか１項記載のズームレンズ。
前記最終レンズ群は、変倍の際に像面に対して固定されており、
下記条件式（３）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。
−２．２０＜（１−βＧｒ２）・βＧｒ３＜−１．４０ …（３）
ただし、
βＧｒ２：前記中群の横倍率
βＧｒ３：前記後群の横倍率
前記後群は、下記条件式（４）を満足する正レンズを少なくとも１枚有する
請求項１から１１のいずれか１項記載のズームレンズ。
２０＜νｄＧｒ３ｐ＜４１ …（４）
ただし、
νｄＧｒ３ｐ：前記後群に配置された正レンズのアッベ数
下記条件式（５）を満足する
請求項１から１２のいずれか１項記載のズームレンズ。
７１＜νｄＧｒ１ｐ …（５）
ただし、
νｄＧｒ１ｐ：前記前群に配置された正レンズのうち、アッベ数がより大きい２枚の正レンズの平均アッベ数
物体側から順に、前記第１レンズ群、前記第２レンズ群、前記第ｍｐレンズ群、前記最終レンズ群の４つのレンズ群から実質的になる
請求項１から１３のいずれか１項記載のズームレンズ。
絞りが前記最終レンズ群の最も物体側に配置されている
請求項１から１４のいずれか１項記載のズームレンズ。
請求項１から１５のいずれか１項記載のズームレンズを備えた撮像装置。