JP5035898B2 - リアフォーカス式ズームレンズおよび撮像装置 - Google Patents

リアフォーカス式ズームレンズおよび撮像装置 Download PDF

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Description

本発明は、ＨＤ画質対応のテレビカメラやビデオカメラ等に好適なズームレンズに関し、特に第１群よりも像側のレンズ群を移動させてフォーカスを行うようになされたリアフォーカス式ズームレンズ、およびそのリアフォーカス式ズームレンズを備えた撮像装置に関する。
従来より、ズームレンズにおいて、第１群よりも像側のレンズ群を移動させてフォーカスを行うリアフォーカス式のズームレンズが知られている。リアフォーカス式では、第１群を移動させてフォーカスを行う方法と比べると、第１群の有効径を小さくできるほか、重量が軽い群を移動させてフォーカスを行うので、素早いフォーカスを行うことが可能になる。特許文献１および特許文献２には、物体側から順に、正の第１群と、負の第２群と、正の第３群と、負の第４群とを備え、変倍時に第２群および第４群を移動させると共にフォーカス時には第４群を移動させるようにされたリアフォーカス式のズームレンズが開示されている。
特開平１１−１０１９４１号公報 特開平１１−２８７９５２号公報
一般に、高画質対応のカメラに搭載する場合、色分解プリズム等の光学部材を配置するために所定のバックフォーカスが必要とされる。一方で、広角かつ高変倍比のズームレンズに対する要求があるが、通常、焦点距離を短くすると高い光学性能を維持しつつ長いバックフォーカスを得るのは困難になる。従来では、十分に長いバックフォーカスを実現しつつ、８５°以上の広角レンズを得ようとすると、特に望遠端での像面湾曲が悪化し高倍率の実現が困難であった。例えば特許文献１および特許文献２に記載のズームレンズでは、いずれにおいても、高変倍比と広角化とを両立できていない。リアフォーカス式のズームレンズにおいて、広角化に伴う問題点としては、バックフォーカスが短くなること、倍率色収差や歪曲の悪化、変倍による収差変動が増大するため高倍率化が難しいこと、第１群の大口径化などがある。これらの問題点を解消して広角化と高倍率化とを両立したズームレンズの開発が望まれている。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、十分に長いバックフォーカスを確保しつつ諸収差が良好に補正され、広角化と高倍率化とを両立することができるリアフォーカス式ズームレンズ、およびそのリアフォーカス式ズームレンズを搭載して広角で高画質の画像を得ることができる撮像装置を提供することにある。
本発明によるリアフォーカス式ズームレンズは、物体側から順に、固定の正の第１群と、広角端から望遠端への変倍時に光軸に沿って像面側に移動する負の第２群と、光軸方向に固定の負の第３群と、変倍に伴う像面変動を補正すると共にフォーカスを行うために光軸方向に移動する正の第４群とを備えている。第１群は物体側から順に、全体として負のパワーを持つ第１１群と、全体として正のパワーを持つ第１２群とで構成されている。第１１群は物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＧ１１と、負レンズＧ１２とで構成されている。第１２群は物体側から順に、少なくとも１枚以上の正レンズからなる正レンズ群Ｇ１３と、負レンズＧ１４と、正レンズＧ１５と、少なくとも１枚以上の正レンズからなる正レンズ群Ｇ１６とで構成されている。
本発明によるリアフォーカス式ズームレンズでは、第３群を負のパワーにすると共に、第１群を負の第１１群と正の第１２群とからなるレトロフォーカスタイプの構造を持つようにしたことで、広角化を図りつつ、十分に長いバックフォーカスが得られる。そして、第１１群と第１２群内のレンズ構成を最適化したことで、高倍率化ができうるほどの望遠端で十分な収差補正がなされる。これにより、十分に長いバックフォーカスを確保しつつ諸収差が良好に補正され、広角化と高倍率化との両立が可能となる。
そしてさらに、次の好ましい条件を適宜採用して満足することで、広角化と高倍率化とをより実現しやすくなる。
本発明によるリアフォーカス式ズームレンズにおいて、第１１群に関して、以下の条件を満足することが好ましい。
７＜｜ｆ１１／ｆｗ｜＜１２ ……（１）
０．６＜｜ｆ１１／Ｂｆｗ｜＜２ ……（２）
ただし、
ｆ１１：第１１群の焦点距離
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
Ｂｆｗ：広角端におけるバックフォーカス（最終レンズ面から像面までの光軸距離（空気換算値））
とする。
また、負メニスカスレンズＧ１１と負レンズＧ１２とに関して、以下の条件を満足することが好ましい。
ｎ１１＞１．８ ……（３）
ν１１＞３０ ……（４）
ｎ１２＞１．８ ……（５）
ν１２＞３０ ……（６）
ただし、
ｎ１１：負メニスカスレンズＧ１１のｄ線に対する屈折率
ν１１：負メニスカスレンズＧ１１のｄ線に対するアッベ数
ｎ１２：負レンズＧ１２のｄ線に対する屈折率
ν１２：負レンズＧ１２のｄ線に対するアッベ数
とする。
また、正レンズ群Ｇ１３は少なくとも１枚以上の両凸レンズからなることが好ましい。また、負レンズＧ１４と正レンズＧ１５とに関して、以下の条件を満足することが好ましい。さらに、負レンズＧ１４と正レンズＧ１５は、互いに接合されていることが好ましい。負レンズＧ１４と正レンズＧ１５を接合することで、倍率色収差の補正に有利となる。
ｎ１４＞１．８ ……（７）
ｎ１５＜１．５ ……（８）
ν１５＞７０ ……（９）
ただし、
ｎ１４：負レンズＧ１４のｄ線に対する屈折率
ｎ１５：正レンズＧ１５のｄ線に対する屈折率
ν１５：正レンズＧ１５のｄ線に対するアッベ数
とする。
また、第４群は、少なくとも１枚の非球面レンズを有していることが好ましい。
また、本発明によるリアフォーカス式ズームレンズにおいて、第４群よりも像面側に、正または負の第５群を備えていても良い。
また、第３群を物体側から順に、第３１群と、第３２群と、第３３群とを有した構成とし、第３２群を手振れ補正のために光軸に対して垂直方向に移動可能に構成しても良い。
本発明による撮像装置は、本発明のリアフォーカス式ズームレンズと、このリアフォーカス式ズームレンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子とを備えたものである。
本発明による撮像装置では、本発明のリアフォーカス式ズームレンズによって得られた広角で高解像の光学像に基づいて高解像の撮像信号が得られ、その撮像信号に基づいて広角で高画質の撮影画像が得られる。
本発明のリアフォーカス式ズームレンズによれば、全体として少なくとも４群を備えた構成において、第３群を負のパワーにすると共に第１群を負の第１１群と正の第１２群とからなるレトロフォーカスタイプの構造を持つようにして広角化とバックフォーカスの確保に有利な構成とし、かつ、それら第１１群と第１２群内のレンズ構成を最適化するようにしたので、十分に長いバックフォーカスを確保しつつ諸収差が良好に補正され、広角化と高倍率化とを両立することができる。
また、本発明の撮像装置によれば、上記本発明のリアフォーカス式ズームレンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力するようにしたので、広角で高画質の画像を得ることができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係るリアフォーカス式ズームレンズの第１の構成例を示している。この構成例は、後述の第１の数値実施例（図４、図５（Ａ）〜（Ｃ））のレンズ構成に対応している。図２は、第２の構成例を示しており、後述の第２の数値実施例（図６、図７（Ａ）〜（Ｃ））のレンズ構成に対応している。図３は、第３の構成例を示しており、後述の第３の数値実施例（図８、図９（Ａ）〜（Ｃ））のレンズ構成に対応している。なお、図１〜図３には、広角端で無限遠物体にフォーカスしている状態でのレンズ配置を示す。図１〜図３において、符号Ｒ１は、最も物体側のレンズ要素の面を１番目として、像側（結像側）に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目の面の曲率半径を示す。符号Ｄｉは、ｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ１上の面間隔を示す。なお符号Ｄｉについては、変倍に伴って変化する部分の面間隔部分にのみ符号を付している。符号Ｒ１については、本実施の形態において特徴的な部分である第１群Ｇ１と第３群Ｇ３にのみ符号を付している。
本実施の形態に係るリアフォーカス式ズームレンズは、ＨＤ画質対応のテレビカメラやビデオカメラ等に好適な広角（画角８８°程度）かつ高変倍比（８倍程度）のズームレンズとなっている。このリアフォーカス式ズームレンズは、光軸Ｚ１に沿って物体側から順に、固定の正の第１群Ｇ１と、広角端から望遠端への変倍時に光軸に沿って像面側に移動する負の第２群Ｇ２と、光軸方向に固定の負の第３群Ｇ３と、変倍に伴う像面変動を補正すると共にフォーカスを行うために光軸方向に移動する正の第４群Ｇ４とを備えている。絞りＳｔは、光学的な開口絞りであり、第３群Ｇ３の物体側に配置されている。
このリアフォーカス式ズームレンズはさらに、第４群Ｇ４よりも像面側に、正または負の第５群Ｇ５を備えている。図１の第１の構成例では、第５群Ｇ５が１枚の正レンズで構成されている。図２および図３の第２および第３の構成例では、第５群Ｇ５が１枚の負レンズで構成されている。第５群Ｇ５を設けることは、色収差の補正に有効であるほか、レンズ鏡胴内にゴミが入るのを防ぐ効果もある。
このリアフォーカス式ズームレンズの結像面（撮像面）には、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子１００が配置される。また、最終レンズ群（第５群Ｇ５）と撮像面との間には、色分解用のプリズムブロックＧＰが配置されている。撮像素子１００は、このリアフォーカス式ズームレンズによって形成された被写体像に応じた電気信号（撮像信号）を出力する。本実施の形態に係る撮像装置は、少なくとも本実施の形態に係るリアフォーカス式ズームレンズと撮像素子１００とを備えて構成される。
このリアフォーカス式ズームレンズにおいて、第２群Ｇ２および第４群Ｇ４は、変倍に伴い、各図にその軌跡を示したように移動する。すなわち、第２群Ｇ２は、広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）へと変倍させるに従い光軸Ｚ１に沿って像面側に移動することで、第１群Ｇ１との間隔が広がるように移動する。第４群Ｇ４は、広角端から望遠端へと変倍させるに従い、光軸Ｚ１上を物体側に移動した後、像側に移動して、変倍時に弧を描くように移動する。第４群Ｇ４はまた、各変倍域においてフォーカスする際に移動する。第４群Ｇ４は、近距離撮影時にフォーカスを行うために第３群Ｇ３と第４群Ｇ４との間隔が狭くなるように移動する。第１群Ｇ１は、変倍およびフォーカシングの際に常時固定となっている。また、第３群Ｇ３は、後述するように、防振のために一部のレンズが光軸Ｚ１に対して垂直方向に移動可能とされている。
第１群Ｇ１は、物体側から順に、全体として負のパワーを持つ第１１群Ｇ１Ａと、全体として正のパワーを持つ第１２群Ｇ１Ｂとで構成されている。
第１１群Ｇ１Ａは物体側から順に、物体側に凸面を向けた１枚の負メニスカスレンズＧ１１と、１枚の負レンズＧ１２とで構成されている。第１１群Ｇ１Ａに関しては、以下の条件を満足することが好ましい。
７＜｜ｆ１１／ｆｗ｜＜１２ ……（１）
０．６＜｜ｆ１１／Ｂｆｗ｜＜２ ……（２）
ただし、ｆ１１は第１１群Ｇ１Ａの焦点距離、ｆｗは広角端における全系の焦点距離、Ｂｆｗは広角端におけるバックフォーカス（最終レンズ面から像面までの光軸距離（空気換算値））とする。
また、負メニスカスレンズＧ１１と負レンズＧ１２とに関して、以下の条件を満足することが好ましい。
ｎ１１＞１．８ ……（３）
ν１１＞３０ ……（４）
ｎ１２＞１．８ ……（５）
ν１２＞３０ ……（６）
ただし、ｎ１１は負メニスカスレンズＧ１１のｄ線に対する屈折率、ν１１は負メニスカスレンズＧ１１のｄ線に対するアッベ数、ｎ１２は負レンズＧ１２のｄ線に対する屈折率、ν１２は負レンズＧ１２のｄ線に対するアッベ数とする。
第１２群Ｇ１Ｂは物体側から順に、少なくとも１枚以上の正レンズからなる正レンズ群Ｇ１３と、１枚の負レンズＧ１４と、１枚の正レンズＧ１５と、少なくとも１枚以上の正レンズからなる正レンズ群Ｇ１６とで構成されている。図１の第１の構成例では、正レンズ群Ｇ１３が２枚の両凸レンズで構成され、正レンズ群Ｇ１６が１枚の正レンズで構成されている。図２の第２の構成例では、正レンズ群Ｇ１３が１枚の両凸レンズで構成され、正レンズ群Ｇ１６が１枚の正レンズで構成されている。図３の第３の構成例では、正レンズ群Ｇ１３が１枚の両凸レンズで構成され、正レンズ群Ｇ１６が２枚の正レンズで構成されている。
第１２群Ｇ１Ｂにおいて、負レンズＧ１４と正レンズＧ１５は、互いに接合されていることが好ましい。また、負レンズＧ１４と正レンズＧ１５とに関しては、以下の条件を満足することが好ましい。
ｎ１４＞１．８ ……（７）
ｎ１５＜１．５ ……（８）
ν１５＞７０ ……（９）
ただし、ｎ１４は負レンズＧ１４のｄ線に対する屈折率、ｎ１５は正レンズＧ１５のｄ線に対する屈折率、ν１５は正レンズＧ１５のｄ線に対するアッベ数とする。
第３群Ｇ３は物体側から順に、第３１群Ｇ３１と、第３２群Ｇ３２と、第３３群Ｇ３３とを有している。第３２群Ｇ３２は、手振れ補正のために光軸Ｚ１に対して垂直方向に移動可能に構成されている。これにより、防振機能付きのズームレンズを実現できる。
第４群Ｇ４は、少なくとも１枚の非球面レンズを有していることが好ましい。また、第４群Ｇ４は、接合レンズを有していることが好ましい。
次に、以上のように構成されたリアフォーカス式ズームレンズの作用および効果を説明する。
このリアフォーカス式ズームレンズでは、第３群Ｇ３を負のパワーにすると共に、第１群Ｇ１を負の第１１群Ｇ１Ａと正の第１２群Ｇ１Ｂとからなるレトロフォーカスタイプの構造を持つようにしたことで、広角化を図りつつ、十分に長いバックフォーカスが得られる。そして、第１１群Ｇ１Ａと第１２群Ｇ１Ｂ内のレンズ構成を最適化したことで、高倍率化ができうるほどの望遠端で十分な収差補正がなされる。
特に、第１１群Ｇ１Ａの構成を、物体側から順に、物体側に凸面を向けた１枚の負メニスカスレンズＧ１１と、１枚の負レンズＧ１２とで構成して、負のパワーを複数に分散させたことで、望遠端での諸収差を抑えることができる。また、最も物体側のレンズ面を凸面にしたことで、歪曲収差や非点収差を良好に抑えることができる。
上記条件式（１），（２）は、第１１群Ｇ１Ａの適切なパワーを規定している。条件式（１），（２）の上限値を超えると第１１群Ｇ１Ａのパワーが弱くなり像面湾曲が悪化すると共に、第１１群Ｇ１Ａの有効径が増大する。また、下限値を超えると第１１群Ｇ１Ａのパワーが強くなり歪曲収差が悪化する。
より良好な性能を得るために、条件式（１），（２）の数値範囲は、
７＜｜ｆ１１／ｆｗ｜＜１１ ……（１Ａ）
１＜｜ｆ１１／Ｂｆｗ｜＜２ ……（２Ａ）
であることが好ましい。
上記条件式（３）〜（６）は、第１１群Ｇ１Ａ内の各レンズの適切な屈折率およびアッベ数を規定している。第１１群Ｇ１Ａ内の各レンズに、屈折率が１．８より大きい硝材を用いることで像面湾曲や歪曲収差を抑えつつ、大口径化を抑えることができる。また、アッべ数を３０より大きくすることで、倍率色収差を抑えることができる。
また、このリアフォーカス式ズームレンズでは、第１２群Ｇ１Ｂに関して、第１１群Ｇ１Ａの直後に正レンズ群Ｇ１３を配置したことで、第１１群Ｇ１Ａの大口径化を抑えることができ、その後に負レンズＧ１４と正レンズＧ１５とを配置したことで良好に色補正を行うことができる。また、変倍時に移動する負のパワーの第２群Ｇ２の前に正レンズ群Ｇ１６を配置したことで第１群Ｇ１全体の大口径化を抑えることができる。
特に、第１２群Ｇ１Ｂにおいて、正レンズ群Ｇ１３を両凸レンズにすることで、望遠端での球面収差や像面湾曲を抑えることができる。また、上記条件式（７）〜（９）は、第１２群Ｇ１Ｂ内における負レンズＧ１４と正レンズＧ１５の適切な屈折率およびアッべ数を規定している。負レンズＧ１４と正レンズＧ１５とを接合レンズとし、上記条件式（７）〜（９）を満足することで、色収差を良好に補正することができる。特に２次スペクトルを良好に除去することができる。
また、このリアフォーカス式ズームレンズでは、変倍時とフォーカス時に動く第４群Ｇ４中に非球面レンズを配置することで、変倍に伴う収差変動を防止することができる。特に、ズーム全域で球面収差を良好に補正することができる。
以上説明したように、本実施の形態に係るリアフォーカス式ズームレンズによれば、第３群Ｇ３を負のパワーにすると共に第１群Ｇ１を負の第１１群Ｇ１Ａと正の第１２群Ｇ１Ｂとからなるレトロフォーカスタイプの構造を持つようにして広角化とバックフォーカスの確保に有利な構成とし、かつ、それら第１１群Ｇ１Ａと第１２群Ｇ１Ｂ内のレンズ構成を最適化するようにしたので、十分に長いバックフォーカスを確保しつつ諸収差が良好に補正され、広角化と高倍率化とを両立することができる。また、本実施の形態に係るリアフォーカス式ズームレンズを撮像装置に搭載することで、広角で高画質の画像を得ることができる。
次に、本実施の形態に係るリアフォーカス式ズームレンズの具体的な数値実施例について説明する。以下では、第１ないし第３の数値実施例をまとめて説明する。
図１に示したリアフォーカス式ズームレンズの構成に対応する具体的なレンズデータを実施例１として、図４および図５（Ａ）〜（Ｃ）に示す。特に図４にはその基本的なレンズデータを示す。図４に示したレンズデータにおける面番号Ｓｉの欄には、実施例１に係るリアフォーカス式ズームレンズについて、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ようにして符号を付したｉ番目の面の番号を示している。曲率半径Ｒｉの欄には、図１において付した符号Ｒ１を１番目として物体側からｉ番目の面の曲率半径の値（ｍｍ）を示す。面間隔Ｄｉの欄についても、同様に物体側からｉ番目の面Ｓｉとｉ＋１番目の面Ｓｉ＋１との光軸上の間隔（ｍｍ）を示す。ｎｄｊの欄には、物体側からｊ番目の光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率の値を示す。νｄｊの欄には、物体側からｊ番目の光学要素のｄ線に対するアッベ数の値を示す。
この実施例１に係るリアフォーカス式ズームレンズは、第４群Ｇ４内の最も像側のレンズが両面非球面形状の非球面レンズとなっている。図４の基本レンズデータには、この非球面の曲率半径として、光軸近傍の曲率半径（近軸曲率半径）の数値を示している。
図５（Ａ）には実施例１における非球面データを示す。非球面データとして示した数値において、記号“Ｅ”は、その次に続く数値が１０を底とした“べき指数”であることを示し、その１０を底とした指数関数で表される数値が“Ｅ”の前の数値に乗算されることを示す。例えば、「１．０Ｅ−０２」であれば、「１．０×１０-2」であることを示す。
非球面データとしては、以下の式（Ａ）によって表される非球面形状の式における各係数Ａｉ，Ｋの値を記す。Ｚは、より詳しくは、光軸から高さｈの位置にある非球面上の点から、非球面の頂点の接平面（光軸に垂直な平面）に下ろした垂線の長さ（ｍｍ）を示す。実施例１の撮像レンズでは、各非球面が、非球面係数Ａｉとして、第４次、第６次、第８次、第１０次の係数Ａ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０を有効に用いて表されている。
Ｚ＝Ｃ・ｈ2／｛１＋（１−Ｋ・Ｃ2・ｈ2）1/2｝＋ΣＡｉ・ｈi ……（Ａ）
ただし、
Ｚ：非球面の深さ（ｍｍ）
ｈ：光軸からレンズ面までの距離（高さ）（ｍｍ）
Ｋ：離心率
Ｃ：近軸曲率＝１／Ｒ
（Ｒ：近軸曲率半径）
Ａｉ：第ｉ次（ｉは３以上の整数）の非球面係数
また、実施例１に係るリアフォーカス式ズームレンズは、変倍に伴って第２群Ｇ２および第４群Ｇ４が光軸上を移動するため、これらの各群の前後の面間隔Ｄ１３，Ｄ２０，Ｄ２９，Ｄ３４の値は可変となっている。図５（Ｂ）には、これらの可変面間隔の変倍時のデータとして、広角端、中間焦点距離および望遠端における値を示す。図５（Ｂ）にはまたその他の諸データとして、広角端、中間焦点距離および望遠端における全系の近軸焦点距離ｆ（ｍｍ）、Ｆナンバー（ＦＮＯ．）、半画角ω、像高、レンズ全長、およびバックフォーカスＢｆの値についても示す。なお、実施例１に係るリアフォーカス式ズームレンズのズーム比は７．８となっている。
さらに、図５（Ｃ）には、第１群Ｇ１ないし第５群Ｇ５の各群の近軸焦点距離（ｍｍ）を示す。
以上の実施例１と同様にして、図２に示したリアフォーカス式ズームレンズの構成に対応する具体的なレンズデータを実施例２として、図６および図７（Ａ）〜（Ｃ）に示す。この実施例２に係るリアフォーカス式ズームレンズも、実施例１と同様、第４群Ｇ４内の最も像側のレンズが両面非球面形状の非球面レンズとなっている。図７（Ａ）にはその非球面データを示す。また、実施例１と同様、変倍に伴って第２群Ｇ２および第４群Ｇ４が光軸上を移動するため、これらの各群の前後の面間隔Ｄ１１，Ｄ１８，Ｄ２７，Ｄ３２の値は可変となっている。図７（Ｂ）には、これらの可変面間隔の変倍時のデータとして、広角端、中間焦点距離および望遠端における値と、その他の諸データを示す。なお、実施例２に係るリアフォーカス式ズームレンズのズーム比は７．８となっている。
また同様にして、図３に示したリアフォーカス式ズームレンズの構成に対応する具体的なレンズデータを実施例３として、図８および図９（Ａ）〜（Ｃ）に示す。この実施例３に係るリアフォーカス式ズームレンズも、実施例１と同様、第４群Ｇ４内の最も像側のレンズが両面非球面形状の非球面レンズとなっている。図９（Ａ）にはその非球面データを示す。また、実施例１と同様、変倍に伴って第２群Ｇ２および第４群Ｇ４が光軸上を移動するため、これらの各群の前後の面間隔Ｄ１３，Ｄ２０，Ｄ２９，Ｄ３４の値は可変となっている。図９（Ｂ）には、これらの可変面間隔の変倍時のデータとして、広角端、中間焦点距離および望遠端における値と、その他の諸データを示す。なお、実施例３に係るリアフォーカス式ズームレンズのズーム比は７．８となっている。
図１０には、上述の各条件式に関する値を、各実施例についてまとめたものを示す。図１０に示したように、各実施例の値は、各条件式の数値範囲内となっている。
図１１（Ａ）〜図１１（Ｄ）はそれぞれ、実施例１に係るリアフォーカス式ズームレンズにおいて広角端で無限遠物体にフォーカスしている状態での球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）、および倍率色収差を示している。各収差図には、ｄ線を基準波長とした収差を示す。倍率色収差図には、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ），Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）についての収差を示す。非点収差図において、実線はサジタル方向、破線はタンジェンシャル方向の収差を示す。ＦＮＯ．はＦ値、ωは半画角を示す。同様にして、図１２（Ａ）〜図１２（Ｄ）には、望遠端で無限遠物体にフォーカスしている状態での球面収差、非点収差、ディストーション、および倍率色収差を示す。
同様にして、実施例２に係るリアフォーカス式ズームレンズにおいて広角端で無限遠物体にフォーカスしている状態での諸収差を図１３（Ａ）〜図１３（Ｄ）に示す。同様にして、図１４（Ａ）〜図１４（Ｄ）には、望遠端で無限遠物体にフォーカスしている状態での球面収差、非点収差、ディストーション、および倍率色収差を示す。
また同様にして、実施例３に係るリアフォーカス式ズームレンズにおいて広角端で無限遠物体にフォーカスしている状態での諸収差を図１５（Ａ）〜図１５（Ｄ）に示す。同様にして、図１６（Ａ）〜図１６（Ｄ）には、望遠端で無限遠物体にフォーカスしている状態での球面収差、非点収差、ディストーション、および倍率色収差を示す。
以上の各数値データおよび各収差図から分かるように、各実施例について、十分に長いバックフォーカスを確保しつつ諸収差が良好に補正され、広角化と高倍率化とが両立されたリアフォーカス式ズームレンズが実現できている。
なお、本発明は、上記実施の形態および各実施例に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔および屈折率の値などは、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。
本発明の一実施の形態に係るリアフォーカス式ズームレンズの第１の構成例を示すものであり、実施例１に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係るリアフォーカス式ズームレンズの第２の構成例を示すものであり、実施例２に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係るリアフォーカス式ズームレンズの第３の構成例を示すものであり、実施例３に対応するレンズ断面図である。 実施例１に係るリアフォーカス式ズームレンズの基本的なレンズデータを示す図である。 実施例１に係るリアフォーカス式ズームレンズのその他のレンズデータを示す図であり、（Ａ）は非球面データを示し、（Ｂ）は変倍に関する諸データを示し、（Ｃ）は各群の焦点距離のデータを示す。 実施例２に係るリアフォーカス式ズームレンズの基本的なレンズデータを示す図である。 実施例２に係るリアフォーカス式ズームレンズのその他のレンズデータを示す図であり、（Ａ）は非球面データを示し、（Ｂ）は変倍に関する諸データを示し、（Ｃ）は各群の焦点距離のデータを示す。 実施例３に係るリアフォーカス式ズームレンズの基本的なレンズデータを示す図である。 実施例３に係るリアフォーカス式ズームレンズのその他のレンズデータを示す図であり、（Ａ）は非球面データを示し、（Ｂ）は変倍に関する諸データを示し、（Ｃ）は各群の焦点距離のデータを示す。 条件式に関する値を各実施例についてまとめて示した図である。 実施例１に係るリアフォーカス式ズームレンズの広角端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 実施例１に係るリアフォーカス式ズームレンズの望遠端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 実施例２に係るリアフォーカス式ズームレンズの広角端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 実施例２に係るリアフォーカス式ズームレンズの望遠端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 実施例３に係るリアフォーカス式ズームレンズの広角端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 実施例３に係るリアフォーカス式ズームレンズの望遠端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。
符号の説明
ＧＰ…プリズムブロック、Ｇ１…第１群、Ｇ２…第２群、Ｇ３…第３群、Ｇ４…第４群、Ｇ５…第５群、Ｇ１Ａ…第１１群、Ｇ１Ｂ…第１２群、Ｓｔ…絞り、Ｒｉ…物体側から第１番目のレンズ面の曲率半径、Ｄｉ…物体側から第１番目と第１＋１番目のレンズ面との面間隔、Ｚ１…光軸。

Claims (9)

  1. 物体側から順に、固定の正の第１群と、広角端から望遠端への変倍時に光軸に沿って像面側に移動する負の第２群と、光軸方向に固定の負の第３群と、変倍に伴う像面変動を補正すると共にフォーカスを行うために光軸方向に移動する正の第４群とを備え、
    前記第１群は物体側から順に、全体として負のパワーを持つ第１１群と、全体として正のパワーを持つ第１２群とで構成され、
    前記第１１群は物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＧ１１と、負レンズＧ１２とで構成され、
    前記第１２群は物体側から順に、少なくとも１枚以上の正レンズからなる正レンズ群Ｇ１３と、負レンズＧ１４と、正レンズＧ１５と、少なくとも１枚以上の正レンズからなる正レンズ群Ｇ１６とで構成され、
    以下の条件式を満足する
    ことを特徴とするリアフォーカス式ズームレンズ。
    ７＜｜ｆ１１／ｆｗ｜＜１２ ……（１）
    ０．６＜｜ｆ１１／Ｂｆｗ｜＜２ ……（２）
    ただし、
    ｆ１１：第１１群の焦点距離
    ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
    Ｂｆｗ：広角端におけるバックフォーカス（最終レンズ面から像面までの光軸距離（空気換算値））
    とする。
  2. さらに以下の条件式を満足する
    ことを特徴とする請求項１に記載のリアフォーカス式ズームレンズ。
    ｎ１１＞１．８ ……（３）
    ν１１＞３０ ……（４）
    ｎ１２＞１．８ ……（５）
    ν１２＞３０ ……（６）
    ただし、
    ｎ１１：負メニスカスレンズＧ１１のｄ線に対する屈折率
    ν１１：負メニスカスレンズＧ１１のｄ線に対するアッベ数
    ｎ１２：負レンズＧ１２のｄ線に対する屈折率
    ν１２：負レンズＧ１２のｄ線に対するアッベ数
    とする。
  3. 前記正レンズ群Ｇ１３は少なくとも１枚以上の両凸レンズからなる
    ことを特徴とする請求項１または２に記載のリアフォーカス式ズームレンズ。
  4. さらに以下の条件式を満足する
    ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のリアフォーカス式ズームレンズ。
    ｎ１４＞１．８ ……（７）
    ｎ１５＜１．５ ……（８）
    ν１５＞７０ ……（９）
    ただし、
    ｎ１４：負レンズＧ１４のｄ線に対する屈折率
    ｎ１５：正レンズＧ１５のｄ線に対する屈折率
    ν１５：正レンズＧ１５のｄ線に対するアッベ数
    とする。
  5. 前記負レンズＧ１４と前記正レンズＧ１５は互いに接合されている
    ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のリアフォーカス式ズームレンズ。
  6. 前記第４群は、少なくとも１枚の非球面レンズを有する
    ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のリアフォーカス式ズームレンズ。
  7. さらに、前記第４群よりも像面側に、正または負の第５群を備えた
    ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のリアフォーカス式ズームレンズ。
  8. 前記第３群は物体側から順に、第３１群と、第３２群と、第３３群とを有し、
    前記第３２群は手振れ補正のために光軸に対して垂直方向に移動可能とされている
    ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のリアフォーカス式ズームレンズ。
  9. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載のリアフォーカス式ズームレンズと、
    前記リアフォーカス式ズームレンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子と
    を備えたことを特徴とする撮像装置。
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