特開 2022-126058 ズームレンズ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022126058

(43)【公開日】2022-08-30

(54)【発明の名称】ズームレンズ

(51)【国際特許分類】

   G02B 15/20 20060101AFI20220823BHJP

   G02B 13/18 20060101ALN20220823BHJP

【ＦＩ】

G02B15/20

G02B13/18

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021023909

(22)【出願日】2021-02-18

(71)【出願人】

【識別番号】000131326

【氏名又は名称】株式会社シグマ

(72)【発明者】

【氏名】落合 裕道

【テーマコード（参考）】

2H087

【Ｆターム（参考）】

2H087KA01

2H087MA14

2H087PA13

2H087PA14

2H087PA16

2H087PA20

2H087PB16

2H087PB17

2H087QA02

2H087QA06

2H087QA17

2H087QA22

2H087QA26

2H087QA39

2H087QA41

2H087QA45

2H087RA04

2H087RA05

2H087RA12

2H087RA13

2H087RA36

2H087RA44

2H087SA44

2H087SA46

2H087SA50

2H087SA52

2H087SA56

2H087SA57

2H087SA62

2H087SA63

2H087SA64

2H087SA65

2H087SA66

2H087SB05

2H087SB12

2H087SB22

2H087SB23

2H087SB31

2H087SB34

2H087SB37

2H087SB45

(57)【要約】      （修正有）

【課題】小型化された光学系で、高速ＡＦ制御が可能で、フォーカシング時の収差変動が抑制され、ラージフォーマットのカメラに対応可能な大口径広角ズームレンズを提供する。
【解決手段】ズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、３または４のレンズ群で構成され全体で正の屈折力の中間レンズ群ＧＭと、負の屈折力の後側レンズ群ＧＲより構成され、中間レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力の第４レンズ群Ｇ４を少なくとも有し、開口絞りＳは第４レンズ群の内部または像側に配置され、広角端から望遠端への変倍に際して各群の間隔が変化し、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔は減少し、中間レンズ群と後側レンズ群はそれぞれ異なる軌跡で物体側へ移動し、無限遠から近距離へのフォーカシングに際して第３レンズ群が物体側へ移動し、特定の条件式を満たす。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と３または４のレンズ群で構成されて全体で正の屈折力の中間レンズ群ＧＭと、負の屈折力の後側レンズ群ＧＲより構成され、
前記中間レンズ群ＧＭは、物体側から順に、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力の第４レンズ群Ｇ４を少なくとも有し、開口絞りＳは前記第４レンズ群Ｇ４の内部または像側に配置され、
広角端から望遠端への変倍に際して各群の間隔が変化し、前記第１レンズ群Ｇ１と前記第２レンズ群Ｇ２の間隔は減少し、前記中間レンズ群ＧＭと前記後側レンズ群ＧＲはそれぞれ異なる軌跡で物体側へ移動し、
無限遠から近距離へのフォーカシングに際して前記第３レンズ群Ｇ３が光軸に沿って物体側へ移動し、以下の条件式（１）を満たすことを特徴とするズームレンズ。
（１） ２．８＜｜ｆ３｜／√（ｆｗ×ｆｔ）＜６．５
ただし、
ｆ３：前記第３レンズ群Ｇ３の焦点距離
ｆｗ：広角端、無限遠合焦状態における全系の焦点距離
ｆｔ：望遠端、無限遠合焦状態における全系の焦点距離
とする。

【請求項2】

以下の条件式（２）、（３）を満たすことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
（２） ＨＩＭ／ｆｗ＞１．０
（３） ０．９＜｜ｆ１｜／√（ｆｗ×ｆｔ）＜２．０
ただし、
ＨＩＭ：最大像高
ｆｗ：広角端、無限遠合焦状態における全系の焦点距離
ｆｔ：望遠端、無限遠合焦状態における全系の焦点距離
ｆ１：前記第１レンズ群Ｇ１の焦点距離
とする。

【請求項3】

以下の条件式（４）を満たす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） １．１５＜βＲｗ＜２．００
ただし、
βＲｗ：広角端、無限遠合焦状態における前記後側レンズ群ＧＲの結像倍率
とする。

【請求項4】

以下の条件式（５）を満たすことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のズームレンズ。
（５） ０．１０＜ＥＸＰｔ／ＬＴｔ＜０．５５
ただし、
ＥＸＰｔ：望遠端、無限遠合焦状態における像面から射出瞳までの長さ
ＬＴｔ：望遠端、無限遠合焦状態における光学系の最も物体側の面から像面までの長さ
とする。

【請求項5】

前記第１レンズ群Ｇ１は広角端から望遠端への変倍に際して光軸に沿って移動して望遠端において広角端よりも像側に位置し、以下の条件式（６）を満たすことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のズームレンズ。
（６） βＧＭｔ＞－０．８７
ただし、
βＧＭｔ：望遠端、無限遠合焦状態における前記中間レンズ群ＧＭの結像倍率
とする。

【請求項6】

前記第３レンズ群Ｇ３は、２枚以下のレンズで構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のズームレンズ。

【請求項7】

広角端から望遠端への変倍に際して前記第２レンズ群Ｇ２と前記第４レンズ群Ｇ４は同じ軌跡で移動することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のズームレンズ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

フォーカスレンズ群が軽く高速ＡＦ制御が可能で、フォーカシング時の収差変動が抑制され、ラージフォーマットのカメラに対応可能な大口径広角ズームレンズを提供する。

【背景技術】

【0002】

近年、レンズ交換式カメラを用いた動画撮影が一般的になってきている。動画撮影時のオートフォーカスではフォーカスレンズ群を微小駆動させてコントラストのピークを検出する、所謂コントラストＡＦを採用する場合が多い。そのため、高速なコントラストＡＦを実現するためにもフォーカスレンズ群を十分に軽くすることが求められている。

【0003】

一眼カメラ用交換レンズとして、開放Ｆ値が明るく、広画角な大口径広角ズームレンズはズームレンズの便利さと明るい開放Ｆ値という特徴を併せ持ち、かつ広い画角を写し込めることで人気がある。また、近年はセンサーサイズが大きく画質に優れるラージフォーマットのカメラが人気であり、ラージフォーマットのカメラに対応した大口径広角ズームレンズが望まれている。

【0004】

広画角のズームレンズとして、負の屈折力のレンズ群が最も物体側に位置する負先行型のズームレンズが知られている。負先行型でフォーカスレンズを軽量化したズームレンズを開示している先行技術文献として、例えば以下の特許文献が挙げられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００９－２５１１１２号公報

【特許文献2】特開２０１９－１７４７１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載のズームレンズは、比較的径の小さい第２レンズ群をフォーカスレンズ群とし、１枚のレンズで構成することでフォーカス群の軽量化を達成している。しかし開放Ｆ値が暗く、また軸上色収差や像面湾曲などの諸収差の補正が不十分であるため大口径ズームレンズへの適用は困難である。

【0007】

特許文献２に記載のズームレンズは、比較的径の小さい第２レンズ群をフォーカスレンズ群とし、１枚のレンズで構成することでフォーカス群の軽量化を達成するとともに、特許文献１と比べて軸上色収差や像面湾曲を改善している。しかし光学全長が長いため大口径化や、より最大像高の大きいラージフォーマットのカメラに対応させようとすると光学系が非常に大きくなってしまい現実的でない。

【0008】

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、全長を短縮し、外径も縮小することで小型化された光学系であり、フォーカスレンズ群が軽く高速ＡＦ制御が可能で、フォーカシング時の収差変動が抑制され、ラージフォーマットのカメラに対応可能でありながら高い光学性能を有する大口径広角ズームレンズを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するための手段である本発明を実施のズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と３または４のレンズ群で構成されて全体で正の屈折力の中間レンズ群ＧＭと、負の屈折力の後側レンズ群ＧＲより構成され、前記中間レンズ群ＧＭは、物体側から順に、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力の第４レンズ群Ｇ４を少なくとも有し、開口絞りＳは前記第４レンズ群Ｇ４の内部または像側に配置され、広角端から望遠端への変倍に際して各群の間隔が変化し、前記第１レンズ群Ｇ１と前記第２レンズ群Ｇ２の間隔は減少し、前記中間レンズ群ＧＭと前記後側レンズ群ＧＲはそれぞれ異なる軌跡で物体側へ移動し、無限遠から近距離へのフォーカシングに際して前記第３レンズ群Ｇ３が光軸に沿って物体側へ移動し、以下の条件式（１）を満たすことを特徴とする。
（１） ２．８＜｜ｆ３｜／√（ｆｗ×ｆｔ）＜６．５
ただし、
ｆ３：前記第３レンズ群Ｇ３の焦点距離
ｆｗ：広角端、無限遠合焦状態における全系の焦点距離
ｆｔ：望遠端、無限遠合焦状態における全系の焦点距離
とする。

【0010】

また、本発明を実施のズームレンズは、さらに以下の条件式（２）、（３）を満たすことを特徴とする。
（２） ＨＩＭ／ｆｗ＞１．０
（３） ０．９＜｜ｆ１｜／√（ｆｗ×ｆｔ）＜２．０
ただし、
ＨＩＭ：最大像高
ｆｗ：広角端、無限遠合焦状態における全系の焦点距離
ｆｔ：望遠端、無限遠合焦状態における全系の焦点距離
ｆ１：前記第１レンズ群Ｇ１の焦点距離
とする。

【0011】

また、本発明を実施のズームレンズは、さらに以下の条件式（４）を満たすことを特徴とする。
（４） １．１５＜βＲｗ＜２．０
ただし、
βＲｗ：広角端、無限遠合焦状態における前記後側レンズ群ＧＲの結像倍率
とする。

【0012】

また、本発明を実施のズームレンズは、さらに以下の条件式（５）を満たすことを特徴とする。
（５） ０．１０＜ＥＸＰｔ／ＬＴｔ＜０．５５
ただし、
ＥＸＰｔ：望遠端、無限遠合焦状態における像面から射出瞳までの長さ
ＬＴｔ：望遠端、無限遠合焦状態における光学系の最も物体側の面から像面までの長さ
とする。

【0013】

また、本発明を実施のズームレンズは、さらに前記第１レンズ群Ｇ１は広角端から望遠端への変倍に際して光軸に沿って移動して望遠端において広角端よりも像側に位置し、以下の条件式（６）を満たすことを特徴とする。
（６） βＧＭｔ＞－０．８７
ただし、
βＧＭｔ：望遠端、無限遠合焦状態における前記中間レンズ群ＧＭの結像倍率
とする。

【0014】

また、本発明を実施のズームレンズは、さらに前記第３レンズ群Ｇ３は、２枚以下のレンズで構成されていることを特徴とする。

【0015】

また、本発明を実施のズームレンズは、さらに広角端から望遠端への変倍に際して前記第２レンズ群Ｇ２と前記第４レンズ群Ｇ４は同じ軌跡で移動することを特徴とする。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、全長を短縮し、外径も縮小することで小型化された光学系であり、フォーカスレンズ群が軽く高速ＡＦ制御が可能で、フォーカシング時の収差変動が抑制され、ラージフォーマットのカメラに対応可能でありながら高い光学性能を有する大口径広角ズームレンズを提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明のズームレンズの実施例１に係るレンズ構成図である。

【図2】実施例１のズームレンズの広角端、無限遠合焦時の縦収差図である。

【図3】実施例１のズームレンズの広角端、無限遠合焦時の横収差図である。

【図4】実施例１のズームレンズの中間焦点距離、無限遠合焦時の縦収差図である。

【図5】実施例１のズームレンズの中間焦点距離、無限遠合焦時の横収差図である。

【図6】実施例１のズームレンズの望遠端、無限遠合焦時の縦収差図である。

【図7】実施例１のズームレンズの望遠端、無限遠合焦時の横収差図である。

【図8】本発明のズームレンズの実施例２に係るレンズ構成図である。

【図9】実施例２のズームレンズの広角端、無限遠合焦時の縦収差図である。

【図10】実施例２のズームレンズの広角端、無限遠合焦時の横収差図である。

【図11】実施例２のズームレンズの中間焦点距離、無限遠合焦時の縦収差図である。

【図12】実施例２のズームレンズの中間焦点距離、無限遠合焦時の横収差図である。

【図13】実施例２のズームレンズの望遠端、無限遠合焦時の縦収差図である。

【図14】実施例２のズームレンズの望遠端、無限遠合焦時の横収差図である。

【図15】本発明のズームレンズの実施例３に係るレンズ構成図である。

【図16】実施例３のズームレンズの広角端、無限遠合焦時の縦収差図である。

【図17】実施例３のズームレンズの広角端、無限遠合焦時の横収差図である。

【図18】実施例３のズームレンズの中間焦点距離、無限遠合焦時の縦収差図である。

【図19】実施例３のズームレンズの中間焦点距離、無限遠合焦時の横収差図である。

【図20】実施例３のズームレンズの望遠端、無限遠合焦時の縦収差図である。

【図21】実施例３のズームレンズの望遠端、無限遠合焦時の横収差図である。

【図22】本発明のズームレンズの実施例４に係るレンズ構成図である。

【図23】実施例４のズームレンズの広角端、無限遠合焦時の縦収差図である。

【図24】実施例４のズームレンズの広角端、無限遠合焦時の横収差図である。

【図25】実施例４のズームレンズの中間焦点距離、無限遠合焦時の縦収差図である。

【図26】実施例４のズームレンズの中間焦点距離、無限遠合焦時の横収差図である。

【図27】実施例４のズームレンズの望遠端、無限遠合焦時の縦収差図である。

【図28】実施例４のズームレンズの望遠端、無限遠合焦時の横収差図である。

【図29】本発明のズームレンズの実施例５に係るレンズ構成図である。

【図30】実施例５のズームレンズの広角端、無限遠合焦時の縦収差図である。

【図31】実施例５のズームレンズの広角端、無限遠合焦時の横収差図である。

【図32】実施例５のズームレンズの中間焦点距離、無限遠合焦時の縦収差図である。

【図33】実施例５のズームレンズの中間焦点距離、無限遠合焦時の横収差図である。

【図34】実施例５のズームレンズの望遠端、無限遠合焦時の縦収差図である。

【図35】実施例５のズームレンズの望遠端、無限遠合焦時の横収差図である。

【図36】本発明のズームレンズの実施例６に係るレンズ構成図である。

【図37】実施例６のズームレンズの広角端、無限遠合焦時の縦収差図である。

【図38】実施例６のズームレンズの広角端、無限遠合焦時の横収差図である。

【図39】実施例６のズームレンズの中間焦点距離、無限遠合焦時の縦収差図である。

【図40】実施例６のズームレンズの中間焦点距離、無限遠合焦時の横収差図である。

【図41】実施例６のズームレンズの望遠端、無限遠合焦時の縦収差図である。

【図42】実施例６のズームレンズの望遠端、無限遠合焦時の横収差図である。

【図43】本発明のズームレンズの実施例７に係るレンズ構成図である。

【図44】実施例７のズームレンズの広角端、無限遠合焦時の縦収差図である。

【図45】実施例７のズームレンズの広角端、無限遠合焦時の横収差図である。

【図46】実施例７のズームレンズの中間焦点距離、無限遠合焦時の縦収差図である。

【図47】実施例７のズームレンズの中間焦点距離、無限遠合焦時の横収差図である。

【図48】実施例７のズームレンズの望遠端、無限遠合焦時の縦収差図である。

【図49】実施例７のズームレンズの望遠端、無限遠合焦時の横収差図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施形態に係るズームレンズについて説明する。なお、以下の実施例の説明は本発明の光学系の一例を説明したものであり、本発明はその要旨を逸脱しない範囲において本実施例に限定されるものではない。

【0019】

本発明のズームレンズは、図１、図８、図１５、図２２、図２９、図３６、図４３に示すレンズ構成図からわかるように、物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、三つまたは四つのレンズ群で構成されて全体で正の屈折力の中間レンズ群ＧＭと、負の屈折力の後側レンズ群ＧＲより構成され、前記中間レンズ群ＧＭは正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力の第４レンズ群Ｇ４を少なくとも有し、開口絞りＳは前記第４レンズ群Ｇ４の内部または像側に配置され、広角端から望遠端への変倍に際して各群の間隔が変化し、前記第１レンズ群Ｇ１と前記第２レンズ群Ｇ２の間隔は減少し、前記中間レンズ群ＧＭと前記後側レンズ群ＧＲはそれぞれ異なる軌跡で物体側へ移動し、無限遠から近距離へのフォーカシングに際して前記第３レンズ群Ｇ３が光軸に沿って物体側へ移動する。

【0020】

広角系のズームレンズとして、負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、その像側に正の屈折力のレンズ群を配置し、その間隔を広角端より望遠端で短くすることにより変倍効果を得る２群ズーム形式が用いられてきた。しかし光学系を大口径化しようとすると、収差の悪化と光学系の巨大化という問題が発生し、２群ズーム形式では自由度が不足しておりズーム全域での高性能の実現が困難である。

【0021】

そこで本発明では、負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１の像側に正の屈折力の中間レンズ群ＧＭと負の屈折力の後側レンズ群ＧＲを配置する構成とし、広角端から望遠端への変倍に際して中間レンズ群ＧＭと後側レンズ群ＧＲがそれぞれ異なる軌跡で物体側へ移動するようにして大口径化を可能にした。主な変倍作用は中間レンズ群ＧＭが担い、後側レンズ群ＧＲが変倍を補助することでズーム全域での高性能の実現に有利となる。また、後側レンズ群ＧＲの変倍補助作用により、変倍時の第１レンズ群Ｇ１の移動量を減らすことができ、第１レンズ群Ｇ１のカムが短くなってカム機構の自由度が高まる。特に広画角なレンズの場合、第１レンズ群Ｇ１は周辺画角の光線の通過位置が高いため外径が大きく重くなり、ここの移動量を減らせると変倍時の重量バランスの変化が少なくなって操作性も向上する。

【0022】

ここで後側レンズ群ＧＲの屈折力を負としたことには３つの利点がある。まず第１に、負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１、正の屈折力の中間レンズ群ＧＭ、負の屈折力の後側レンズ群ＧＲという順に配置することで屈折力配置が負、正、負の対称形になり、歪曲収差や倍率色収差の抑制に効果的である。第２に、後側レンズ群ＧＲが拡大系であるため、光学系全長の短縮や第１レンズ群Ｇ１の外径の縮小が可能で小型化に有利である。第３に、後側レンズ群ＧＲで光線を跳ね上げる構成とすることで、射出瞳から像面までの長さが短くなって大口径化により周辺光束が太くなってもマウント付近の光線高を抑えることができ、マウント付近で光線がケラレにくくなる。

【0023】

さらに本発明では中間レンズ群ＧＭを、物体側から順に正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２、負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｇ４を少なくとも有し、開口絞りＳは前記第４レンズ群Ｇ４の内部または像側に配置され、無限遠から近距離へのフォーカシングに際して第３レンズ群Ｇ３が光軸に沿って物体側へ移動する構成とした。高速なＡＦを実現するにはフォーカスレンズ群を軽くする必要があり、そのためには光学系の中でレンズ径を小さくできる箇所にフォーカスレンズ群を配置することが好ましい。第１レンズ群Ｇ１は周辺画角の光線が高い位置を通っており、一方で中間レンズ群ＧＭのうち開口絞りＳに近い第４レンズ群Ｇ４は第１レンズ群Ｇ１で発散された軸上光束が太くなっており、いずれもレンズ径が大きくなってしまうためフォーカスレンズ群としては不適である。第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４の間であれば、周辺光線の高さは第１レンズ群Ｇ１よりも低く、また軸上マージナル光線も第４レンズ群Ｇ４より低く、レンズ径を抑えることができるため、ここにフォーカスレンズ群を配置すれば軽量なフォーカスレンズ群による高速ＡＦを実現するのに有利である。また、負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１により発散された軸上光束は正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２により発散が弱められ、第３レンズ群Ｇ３に入射する軸上マージナル光線が光軸に平行に近くなる。これによって第３レンズ群Ｇ３を光軸に沿って移動させたときの軸上マージナル光線高の変化が少なくなり、フォーカシング時の球面収差変動を抑えやすくなる。特に光学系を大口径化すると収差が発生しやすくなるため、フォーカシング時の収差変動を抑えやすい構成にすることが重要である。

【0024】

また、開口絞りＳは第４レンズ群Ｇ４の内部または像側に配置することが望ましい。開口絞りＳの物体側に正の屈折力の第４レンズ群Ｇ４の全体または一部が配置されることで、負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３により発散された軸上光束を収斂させ、開口絞りＳの径を下げることができる。これにより製品外径の縮小に有利となる。

【0025】

上記構成において高性能なズームレンズを実現するためには以下の条件式（１）を満足することが望ましい。
（１） ２．８＜｜ｆ３｜／√（ｆｗ×ｆｔ）＜６．５
ただし、
ｆ３：前記第３レンズ群Ｇ３の焦点距離
ｆｗ：広角端、無限遠合焦状態における全系の焦点距離
ｆｔ：望遠端、無限遠合焦状態における全系の焦点距離
とする。

【0026】

条件式（１）は、フォーカスレンズ群である第３レンズ群Ｇ３の屈折力について好ましい範囲を規定するものである。条件式（１）を満たすことにより、光学系の大型化を抑えつつフォーカシング時の移動量や収差変動を抑制することができる。

【0027】

条件式（１）の上限を超え、第３レンズ群Ｇ３の屈折力が弱まると、無限遠から近距離への合焦時の第３レンズ群Ｇ３の移動量が増え、光学系全長の短縮が難しくなる。一方、条件式（１）の下限を超え、第３レンズ群Ｇ３の屈折力が強まると、無限遠から近距離への合焦の際の収差変動が大きくなる。また、製造誤差敏感度も悪化する。特に光学系を大口径化すると収差変動が悪化しやすいため、収差変動を抑制できるように適切な屈折力配置に設定することが重要である。

【0028】

また、上述した条件式（１）について、その下限値を２．９に、また、上限値を６．０に限定することで、前述の効果をより確実にできるため好ましい。

【0029】

さらに本発明のズームレンズでは、以下に示す条件式（２）、（３）を満たすことが望ましい。
（２） ＨＩＭ／ｆｗ＞１．０
（３） ０．９＜｜ｆ１｜／√（ｆｗ×ｆｔ）＜２．０
ただし、
ＨＩＭ：最大像高
ｆｗ：広角端、無限遠合焦状態における全系の焦点距離
ｆｔ：望遠端、無限遠合焦状態における全系の焦点距離
ｆ１：前記第１レンズ群Ｇ１の焦点距離
とする。

【0030】

条件式（２）は、本発明のズームレンズが広角端において一定以上の広画角であることを規定し、後述する条件式（３）を満たすことにより実現可能となるものである。

【0031】

条件式（３）は第１レンズ群Ｇ１の屈折力に関して好ましい条件を規定するものである。条件式（３）を満たすことにより、光学全長や諸収差を抑制しつつ光学系の大口径化及び広画角化が可能となる。

【0032】

条件式（３）の上限を超え、第１レンズ群Ｇ１の屈折力が弱まると、広画角化が困難になる。第１レンズ群Ｇ１の屈折力が弱い状態で広画角化するには第２レンズ群Ｇ２以降の合成系の結像倍率の絶対値を小さくしなければならず、そのためには第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２以降の合成系の間隔を広げる方法と第２レンズ群Ｇ２以降の合成系の正の屈折力を強くする方法が考えられる。しかし前者は光学系全長の短縮が困難になり、後者は倍率色収差が悪化し高結像性能の実現が困難になる。また、バックフォーカスの確保も難しくなる。一方、条件式（３）の下限を超え、第１レンズ群Ｇ１の屈折力が強まると、第１レンズ群Ｇ１による軸上光束の発散作用が強まり、特に望遠端において第２レンズ群Ｇ２以降の群の径が高くなって製品外径の肥大化を招いてしまう。また、フォーカスレンズ群である第３レンズ群Ｇ３の径も大きくなることでフォーカスレンズ群が重くなり、高速ＡＦの実現に不利になってしまい好ましくない。更に、第２レンズ群Ｇ２以降の合成系の倍率負担も大きくなるので、第１レンズ群Ｇ１の残存収差が拡大されて全系の収差補正が加速度的に困難になる。

【0033】

また、上述した条件式（３）について、その下限値を１．０に、また、上限値を１．８に限定することで、前述の効果をより確実にできるため好ましい。

【0034】

さらに本発明のズームレンズでは、以下に示す条件式（４）を満たすことが望ましい。
（４） １．１５＜βＲｗ＜２．００
ただし、
βＲｗ：広角端、無限遠合焦状態における後側レンズ群ＧＲの結像倍率
とする。

【0035】

条件式（４）は広角端、無限遠合焦状態における後側レンズ群ＧＲの結像倍率に関して好ましい条件を規定するものである。条件式（４）を満たすことにより、高結像性能かつ高速ＡＦを実現可能となるほか、バックフォーカスを確保しやすくなる。また、後側レンズ群ＧＲは拡大系であるため、全系の小型化を実現することが可能となる。

【0036】

条件式（４）の上限を超え、広角端、無限遠合焦状態における後側レンズ群ＧＲの結像倍率が大きくなると、広角端においてフォーカシングの際に第３レンズ群Ｇ３を光軸に沿って移動させたときの収差変動が後側レンズ群ＧＲでより大きく拡大されてしまい好ましくない。特に高速ＡＦを実現するためにフォーカスレンズ群の枚数を減らすとフォーカスレンズ群を光軸に沿って動かしたときの収差変動が大きくなるため、無限遠から近距離までのフォーカス全域にわたって高結像性能を実現するためには後側レンズ群ＧＲの倍率を小さくする必要がある。一方、条件式（４）の下限を超え、広角端、無限遠合焦状態における後側レンズ群ＧＲの結像倍率が小さくなると、バックフォーカスの確保が困難になる。また、後側レンズ群ＧＲの拡大系の効果が弱まって全系の小型化が難しくなる。

【0037】

また、上述した条件式（４）について、その下限値を１．２０に、また、上限値を１．８０に限定することで、前述の効果をより確実にできるため好ましい。

【0038】

さらに本発明のズームレンズでは、以下に示す条件式（５）を満たすことが望ましい。
（５） ０．１０＜ＥＸＰｔ／ＬＴｔ＜０．５５
ただし、
ＥＸＰｔ：望遠端、無限遠合焦状態における像面から射出瞳までの長さ
ＬＴｔ：望遠端、無限遠合焦状態における光学系の最も物体側の面から像面までの長さ
とする。

【0039】

条件式（５）は望遠端、無限遠合焦状態における像面から射出瞳までの長さと光学系全長の比に関して好ましい条件を規定するものである。条件式（５）を満たすことにより、カメラのマウント付近や撮像素子の受光部などで光線がケラレにくくなる。特に大口径化すると光束が太くなって光線がケラレやすくなるため像面から射出瞳までの長さを適切に設定することが重要である。

【0040】

条件式（５）の上限を超え、像面から射出瞳までの長さが長くなると、周辺画角の光線の像面への入射角が小さくなることでマウント付近での光線通過高さが高くなるためマウント付近で光線がケラレやすくなり、周辺光量の確保が困難になる。一方、条件式（５）の下限を超え、像面から射出瞳までの長さが短くなると、周辺画角の光線の像面への入射角が大きくなることで撮像素子の受光部で光線がケラレやすくなる。また、絞りより物体側の面において主光線通過位置が高くなることで下光線が通りにくくなって周辺光量低下が大きくなり、口径食も悪化する。

【0041】

また、上述した条件式（５）について、その下限値を０．２０に、また、上限値を０．５０に限定することで、前述の効果をより確実にできるため好ましい。

【0042】

さらに本発明のズームレンズでは、第１レンズ群Ｇ１は広角端から望遠端への変倍に際して光軸に沿って移動して望遠端において広角端よりも像側に位置し、以下の条件式（６）を満たすことが望ましい。
（６） βＧＭｔ＞－０．８７
ただし、
βＧＭｔ：望遠端、無限遠合焦状態における前記中間レンズ群ＧＭの結像倍率
とする。

【0043】

条件式（６）は望遠端、無限遠合焦状態における中間レンズ群ＧＭの結像倍率に関して好ましい条件を規定するものである。条件式（６）を満たすことにより、製品外径を抑えつつ高性能化、大口径化が可能となる。

【0044】

ここで、物体側から順に負正２群ズームは、像側の正屈折力の群（正群）の結像倍率が等倍になるときに物体側の負の屈折力の群（負群）が最も像面に近づき、正群が等倍になる位置を境に変倍時の負群の軌跡はＵターンする。一方で正群は広角端から望遠端への変倍時に物体側へ単調に移動する。

【0045】

そこで、本発明のズームレンズは、全体として正の屈折力である中間レンズ群ＧＭが広角端から望遠端への変倍に際して第１レンズ群Ｇ１に接近することで主な変倍作用を担い、その像面側のレンズ群が変倍を補助する構成となっている。主たる変倍作用のみに着目すれば、第１レンズ群Ｇ１と中間レンズ群ＧＭの負正２群ズーム形式と見なすことができる。

【0046】

条件式（６）の下限を超え、望遠端、無限遠合焦状態における中間レンズ群ＧＭの結像倍率が等倍に近づく、さらには等倍を超えると、中間レンズ群ＧＭの変倍時の移動量が大きく、また望遠端での軸上光束が太くなり、製品外径の肥大化を招く。また第１レンズ群Ｇ１の残存収差を打ち消すための中間レンズ群ＧＭの収差補正量が増え、さらに中間レンズ群ＧＭの見掛けのＦ値が小さくなることによる中間レンズ群ＧＭ自身の残存収差の補正が困難になるため、レンズ枚数を増やさなければ全系の収差補正が困難になる。これらより、望遠端における中間レンズ群ＧＭの結像倍率が等倍に近づかないようにし、望遠端において第１レンズ群Ｇ１を広角端よりも像側に位置させることで、製品外径の縮小、高性能化、大口径化に有利となる。

【0047】

また、上述した条件式（６）について、その下限値を－０．８３に限定することで、前述の効果をより確実にできるため好ましい。

【0048】

さらに本発明のズームレンズでは、第３レンズ群Ｇ３は２枚以下のレンズで構成されていることが望ましい。

【0049】

フォーカスレンズ群である第３レンズ群Ｇ３の枚数を２枚以下に抑制することには２つの効果がある。第１の効果として、レンズ枚数の抑制によりフォーカスレンズ群を軽量化でき、高速ＡＦに有利となる。第２の効果として、構成枚数が減ることでフォーカスレンズ群の光軸方向の厚みが抑制され、無限遠から近距離にかけてフォーカスレンズ群が移動する空間を広く確保することができる。これによりフォーカスレンズ群の屈折力を弱めることができ、製造誤差敏感度の抑えられたフォーカスレンズ群を実現できる。

【0050】

さらに本発明のズームレンズでは、広角端から望遠端への変倍に際して第２レンズ群Ｇ２と第４レンズ群Ｇ４が同じ軌跡で移動することが望ましい。これによりカム機構を単純化し、フォーカシング時に第３レンズ群Ｇ３を駆動するためのフォーカスモーターを配置しやすくなる。

【0051】

また、フォーカスレンズ群である第３レンズ群Ｇ３が凹レンズ１枚で構成される場合、そのどちらかの面に回折光学素子を設けてもよい。これによりフォーカシング時の軸上色収差の変動を抑制することができ、無限遠から近距離までのフォーカス全域にわたって軸上色収差が良好に補正されたズームレンズを実現できる。

【0052】

次に、本発明のズームレンズに係る実施例のレンズ構成について説明する。
なお、以下の説明ではレンズ構成を物体側から像側の順番で記載する。

【0053】

［面データ］において、面番号は物体側から数えたレンズ面又は開口絞りＳの番号、ｒは各面の曲率半径、ｄは各面の間隔、ｎｄはｄ線（波長λ＝５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率、νｄはｄ線に対するアッベ数を示す。またＢＦはバックフォーカスを表す。

【0054】

面番号に付した＊（アスタリスク）は、そのレンズ面形状が非球面であることを示している。また、ＢＦはバックフォーカス、物面の距離は被写体からレンズ第１面までの距離を示している。

【0055】

面番号に付した（絞り）は、その位置に開口絞りＳが位置していることを示している。平面又は開口絞りＳに対する曲率半径には∞（無限大）を記入している。

【0056】

［非球面データ］には、［面データ］において＊を付したレンズ面の非球面形状を与える各係数の値を示している。非球面の形状は、下記の式で表される。以下の式において、光軸に直交する方向への光軸からの変位をｙ、非球面との光軸の交点から光軸方向への変位（ザグ量）をｚ、基準球面の曲率半径をｒ、コーニック係数をＫで表している。また、４、６、８、１０、１２次の非球面係数をそれぞれＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２で表している。

【0057】

［各種データ］には、各撮影距離合焦状態における焦点距離等の値を示している。

【0058】

［可変間隔データ］には、各種撮影距離合焦状態における可変間隔およびＢＦの値を示している。

【0059】

［レンズ群データ］には、各レンズ群を構成する最も物体側の面番号および群全体の合成焦点距離を示している。

【0060】

また、各実施例に対応する収差図において、ｄ、ｇ、Ｃはそれぞれｄ線、ｇ線、Ｃ線を表しており、ΔＳ、ΔＭはそれぞれサジタル像面、メリジオナル像面を表している。なお、以下のすべての諸元の値において、記載している焦点距離ｆ，曲率半径ｒ，レンズ面間隔ｄ，その他の長さの単位は特記のない限りミリメートル（ｍｍ）を使用するが、光学系では比例拡大と比例縮小においても同様の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。

【実施例0061】

図１は、本発明の実施例１のズームレンズのレンズ構成図である。

【0062】

負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２、負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｇ４、負の屈折力の第５レンズ群Ｇ５より構成され、広角端から望遠端への変倍に際して各群の間隔が変化し、第１レンズ群Ｇ１は像側へ移動し、第２レンズ群Ｇ２から第５レンズ群Ｇ５の各群はいずれも物体側へ移動する構成となっている。開口絞りＳは第４レンズ群Ｇ４の内部に備えられ、変倍の際には第４レンズ群Ｇ４と一体で移動する。無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して、第３レンズ群Ｇ３が光軸に沿って物体側へ移動する。本実施例において、正の屈折力の中間レンズ群ＧＭは第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４より構成され、負の屈折力の後側レンズ群ＧＲは第５レンズ群Ｇ５に相当する。

【0063】

第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４より構成される。負メニスカスレンズＬ１の両面と、負メニスカスレンズＬ２の両面は所定の非球面形状となっている。

【0064】

第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ５より構成される。

【0065】

第３レンズ群Ｇ３は、両凹レンズＬ６より構成される。

【0066】

第４レンズ群Ｇ４は、両凸レンズＬ７と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ８と両凸レンズＬ９からなる接合レンズと、開口絞りＳと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１０と、両凸レンズＬ１１と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１２と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１３からなる接合レンズより構成される。両凸レンズＬ７の両面は所定の非球面形状となっている。

【0067】

第５レンズ群Ｇ５は、両凹レンズＬ１４と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１５からなる接合レンズと、両凸レンズＬ１６と、両凹レンズＬ１７より構成される。両凹レンズＬ１７の両面は所定の非球面形状となっている。

【0068】

以下に実施例１に係るズームレンズの諸元値を示す。
数値実施例1
単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
物面 ∞ (d0)
1* 92.0992 3.1050 1.69350 53.20
2* 22.3758 13.8514
3* 299.9924 2.2000 1.59201 67.02
4* 43.3959 6.5227
5 1825.8707 1.8000 1.55032 75.50
6 58.9545 0.1500
7 42.5765 3.6727 1.92119 23.96
8 83.9076 (d8)
9 51.5699 2.4585 1.80610 33.27
10 121.1049 (d10)
11 -55.5797 1.0000 1.61340 44.27
12 754.1173 (d12)
13* 58.9921 7.1591 1.85135 40.10
14* -66.7258 0.1500
15 3281.8786 1.0000 1.90043 37.37
16 31.2398 8.1721 1.59282 68.62
17 -137.9176 1.9336
18(絞り) ∞ 5.2862
19 56.0400 3.7771 1.49700 81.61
20 298.4343 0.1500
21 61.2506 7.8942 1.43700 95.10
22 -44.1222 0.1500
23 -156.3931 5.6847 1.55032 75.50
24 -28.1588 1.0000 1.90366 31.32
25 -50.9023 (d25)
26 -54.2581 1.0000 1.80809 22.76
27 25.7530 6.6926 1.55032 75.50
28 69.5100 0.1500
29 38.8898 5.3376 1.92286 20.88
30 -41.2205 0.1500
31* -297.0541 1.2000 1.80610 40.73
32* 32.1116 (BF)
像面 ∞

[非球面データ]
1面 2面 3面 4面
K 0.00000 -0.54499 0.00000 0.00000
A4 4.60815E-06 4.74173E-06 -7.22015E-09 5.93522E-06
A6 -6.70234E-09 6.01116E-10 1.22804E-09 2.37475E-09
A8 5.32648E-12 -8.20569E-12 -2.23572E-12 1.55708E-11
A10 -2.25277E-15 -1.49623E-14 0.00000E+00 1.66882E-14
A12 4.42797E-19 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00

13面 14面 31面 32面
K 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000
A4 -4.93542E-06 1.59431E-07 -7.83067E-06 1.33688E-05
A6 -1.41023E-09 -1.70059E-09 -5.35569E-08 -2.85627E-08
A8 -1.48656E-12 -2.33061E-13 5.33567E-11 1.52788E-11
A10 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00
A12 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00

[各種データ]
ズーム比 1.54
広角 中間 望遠
焦点距離 17.55 21.66 27.10
Fナンバー 1.86 1.86 1.86
全画角2ω 105.33 89.54 74.48
像高Y 21.63 21.63 21.63
レンズ全長 158.61 150.53 144.72

[可変間隔データ]
広角 中間 望遠
d8 27.3380 14.7730 3.5000
d10 10.3161 10.4491 10.4396
d12 2.6330 2.5000 2.5095
d25 1.9333 3.5713 6.1219
BF 24.7396 27.5879 30.5018

[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 -27.54
G2 9 109.69
G3 11 -84.35
G4 13 28.74
G5 26 -76.45

【実施例0069】

図８は、本発明の実施例２のズームレンズのレンズ構成図である。

【0070】

負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２、負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｇ４、負の屈折力の第５レンズ群Ｇ５より構成され、広角端から望遠端への変倍に際して各群の間隔が変化し、第１レンズ群Ｇ１は像側へ移動し、第２レンズ群Ｇ２から第５レンズ群Ｇ５の各群はいずれも物体側へ移動する構成となっている。開口絞りＳは第４レンズ群Ｇ４の内部に備えられ、変倍の際には第４レンズ群Ｇ４と一体で移動する。無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して、第３レンズ群Ｇ３が光軸に沿って物体側へ移動する。本実施例において、正の屈折力の中間レンズ群ＧＭは第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４より構成され、負の屈折力の後側レンズ群ＧＲは第５レンズ群Ｇ５に相当する。

【0071】

第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２と、両凹レンズＬ３と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４より構成される。負メニスカスレンズＬ１の物体側の面と、負メニスカスレンズＬ２の両面は所定の非球面形状となっている。

【0072】

第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ５より構成される。

【0073】

第３レンズ群Ｇ３は、両凹レンズＬ６より構成される。

【0074】

第４レンズ群Ｇ４は、両凸レンズＬ７と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ８と両凸レンズＬ９からなる接合レンズと、開口絞りＳと、両凸レンズＬ１０と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１１と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１２からなる接合レンズより構成される。両凸レンズＬ７の物体側の面は所定の非球面形状となっている。
第５レンズ群Ｇ５は、両凹レンズＬ１３と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１４からなる接合レンズと、両凸レンズＬ１５と、両凹レンズＬ１６より構成される。両凹レンズＬ１６の物体側の面は所定の非球面形状となっている。

【0075】

以下に実施例２に係るズームレンズの諸元値を示す。
数値実施例2
単位：mm
[面データ]
面番号 r d nd vd
物面 ∞ (d0)
1* 168.1495 3.0000 1.69350 53.20
2 29.1665 11.7695
3* 299.9377 2.2000 1.59201 67.02
4* 66.9508 9.2576
5 -203.4913 1.8000 1.49700 81.61
6 39.1299 2.3128
7 42.4581 6.1370 1.92119 23.96
8 74.1579 (d8)
9 51.6106 2.4325 1.88100 40.14
10 117.1827 (d10)
11 -69.7409 1.0000 1.51742 52.15
12 246.1079 (d12)
13* 57.0892 7.0345 1.77250 49.50
14 -73.1526 0.9767
15 723.1876 1.0000 1.83481 42.72
16 34.0584 7.3544 1.55032 75.50
17 -180.5853 2.1833
18(絞り) ∞ 5.1902
19 46.1467 8.3418 1.59282 68.62
20 -53.0782 0.2769
21 -91.7121 6.0156 1.59282 68.62
22 -26.0835 1.0000 1.90366 31.32
23 -43.8119 (d23)
24 -50.9921 1.0000 1.84666 23.78
25 24.1630 5.4231 1.49700 81.61
26 8927.7118 0.1500
27 41.0753 7.4166 1.92286 20.88
28 -41.8104 0.8289
29* -224.2850 1.5439 1.85135 40.10
30 32.0432 (BF)
像面 ∞

[非球面データ]
1面 3面 4面 13面
K 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000
A4 6.57875E-06 9.16085E-06 1.98014E-05 -5.12878E-06
A6 -5.40017E-09 -1.13050E-09 -2.32973E-10 -3.54934E-10
A8 4.70474E-12 -4.81725E-12 1.34633E-11 -1.41294E-12
A10 -2.59476E-15 0.00000E+00 -1.56358E-14 0.00000E+00
A12 7.35683E-19 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00

29面
K 0.00000
A4 -1.65473E-05
A6 -6.46502E-09
A8 1.36824E-11
A10 0.00000E+00
A12 0.00000E+00

[各種データ]
ズーム比 1.54
広角 中間 望遠
焦点距離 17.55 22.26 27.10
Fナンバー 1.86 1.86 1.86
全画角2ω 105.60 88.75 75.76
像高Y 21.63 21.63 21.63
レンズ全長 163.09 154.94 150.62

[可変間隔データ]
広角 中間 望遠
d8 26.4289 12.8964 3.5003
d10 11.1138 11.6472 12.1920
d12 3.5843 3.0509 2.5061
d23 1.5569 3.0622 5.0660
BF 24.7564 28.6414 31.7088

[レンズ群データ]
群 始面 焦点距離
G1 1 -27.36
G2 9 102.90
G3 11 -104.91
G4 13 29.23
G5 24 -68.20