(57)【要約】【課題】本件発明の課題は、全体として小型化及び軽量化を図りつつ、近接撮像が可能なズームレンズを提供することにある。【解決手段】上記課題を解決するため本件発明のズームレンズは、ｎ個のレンズ群からなり、物体側から順に、正の第１レンズ群Ｇ１と、負の第２レンズ群Ｇ２を備え、像側から順に、負の第ｎレンズ群（Ｇ４）と、正の第ｎ−１レンズ群（Ｇ３）を備え、広角端から望遠端にかけて変倍する際に、第１レンズ群Ｇ１と第ｎレンズ群を固定し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔を広く、第ｎ−１レンズ群と第ｎレンズ群との間隔が狭くなるように、第２レンズ群Ｇ２と第ｎ−１レンズ群とを光軸方向に移動させ、無限遠物体から近距離物体への合焦の際には、第２レンズ群を像側へ移動することによって合焦し、所定の条件を満足させるようにしたズームレンズとする。【選択図】図１
2018180042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ個（但し、ｎは４以上の自然数）のレンズ群からなり、
物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群とを備え、
像側から順に、負の屈折力を有する第ｎレンズ群と、正の屈折力を有する第ｎ−１レンズ群とを備え、各レンズ群間の空気間隔を変化させることで変倍を行うズームレンズであって、
広角端から望遠端にかけて変倍する際に、前記第１レンズ群と前記第ｎレンズ群とを光軸方向に固定し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔を広く、前記第ｎ−１レンズ群と前記第ｎレンズ群との間隔が狭くなるように、前記第２レンズ群と前記第ｎ−１レンズ群とを光軸方向に移動させ、
無限遠物体から近距離物体への合焦の際に、前記第１レンズ群及び前記第ｎレンズ群以外の１つのレンズ群を光軸方向に移動することによって合焦し、
以下の条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
（１）  ０．４０  ≦  ｍ２／ｍｎ−１  ≦  ３．００
但し、
ｍ２  ：広角端から望遠端への変倍時における前記第２レンズ群の移動量（像側への移動に対して、符号を正とする）
ｍｎ−１：広角端から望遠端への変倍時における前記第ｎ−１レンズ群の移動量（像側への移動に対して、符号を正とする）
【請求項２】
以下の条件を満足する請求項１に記載のズームレンズ。
（２）  １．００  ≦  ｂｎｔ  ≦  ３．００
但し、
ｂｎｔ：  望遠端における無限遠物体合焦時の前記第ｎレンズ群の横倍率
【請求項３】
以下の条件を満足する請求項１又は請求項２に記載のズームレンズ。
（３）  ０．３０  ≦  ｜ｆ２｜／√（ｆｗ×ｆｔ）  ≦  １．００
但し、
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端における無限遠物体合焦時の当該ズームレンズ全系の焦点距離
ｆｔ：望遠端における無限遠物体合焦時の当該ズームレンズ全系の焦点距離
【請求項４】
以下の条件を満足する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のズームレンズ。
（４）  ｂｔ  ≦  −０．８０
但し、
ｂｔ：当該ズームレンズ全系の望遠端における最大撮像倍率
【請求項５】
以下の条件を満足する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のズームレンズ。
（５）  ０．１０  ≦  ｍｎ−１／√（ｆｗ×ｆｔ）  ≦  ２．００
但し、
ｆｗ：広角端における無限遠物体合焦時の当該ズームレンズ全系の焦点距離
ｆｔ：望遠端における無限遠物体合焦時の当該ズームレンズ全系の焦点距離
【請求項６】
以下の条件を満足する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のズームレンズ。
（６）  ０．２０  ≦  ｜ｆｎ｜  ／√（ｆｗ×ｆｔ）  ≦  １．２０
但し、
ｆｎ：前記第ｎレンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端における無限遠物体合焦時の当該ズームレンズ全系の焦点距離
ｆｔ：望遠端における無限遠物体合焦時の当該ズームレンズ全系の焦点距離
【請求項７】
無限遠物体から近距離物体への合焦の際に、前記第２レンズ群を像側へ移動することによって合焦する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載のズームレンズと、その像側に当該ズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備えたことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件発明は、ズームレンズ及び撮像装置に関し、特に小型軽量であり、且つ、合焦機能を備えたズームレンズ及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の一眼レフレックスカメラ用のズームレンズ等では、光学式ファインダーに関する光学要素等を配置するため、焦点距離に対して長いフランジバックを確保する必要性があった。そのため、ズームレンズを構成するレンズ群のうち像側に配置される後方のレンズ群には、正の屈折力を有するレンズ群を配置してバックフォーカスを確保しやすいようなレンズ設計を行い、長いフランジバックを確保していた。しかしながら、近年では、撮像装置本体の小型化のため、また撮像装置本体の背面等に設けた液晶画面に表示されるライブビュー画像により撮像を行うデジタルスチルカメラ等の普及に伴い、光学式ファインダーを備えていない撮像装置が広く用いられるようになってきている。このため、長いフランジバックを必要としないズームレンズも増えてきており（例えば、「特許文献１」〜「特許文献３」参照）、ズームレンズの小型化が求められている。また、このような小型のズームレンズにおいて、合焦群の小型化を図ったものや手振れ補正に必要な防振レンズを備えたものなど、動画撮影に適したズームレンズなどが提案されている。
【０００３】
特に、動画撮影時等において、オートフォーカスを高速で連続して行うには、一部のレンズ群（合焦群）を光軸方向に高速で振動（ウォブリング）させながら、非合焦状態→合焦状態→非合焦状態を作り出し、撮像素子の出力信号から一部画像領域のある周波数帯の信号成分を検出して、合焦状態となる合焦群の最適位置を求め、その最適位置に合焦群を移動させるといった一連の動作を繰り返す方法が考えられる。このようなウォブリングを導入する場合、ズームレンズ設計においては、ウォブリング時に被写体に対応する画像の大きさが変化することに注意する必要がある。このような合焦時の変倍作用は、ウォブリング時に合焦群が光軸方向に移動することにより、レンズ系全体の焦点距離が変化することに起因している。例えば、ライブビュー撮影を行う際に、ウォブリングによるこの変倍作用が大きい場合にはユーザに違和感を生じさせることになる。この違和感を軽減させる為には絞りよりも後方のレンズ群で合焦することにより効果がある事が知られている。また、ウォブリングを導入し、高速オートフォーカスを実現する為には合焦群の小型化及び軽量化は必須の条件となる。
【０００４】
このように、近年の撮像装置本体の小型化及びフランジバックの短縮化に合わせてズームレンズ自体の小型化が必要になる事はもとより、合焦群を高速に駆動させられるように合焦群の外径を極力小さくすると共に、その軽量化を図る事が望まれている。
【０００５】
また、防振レンズ群においても同様に手ブレによる画像劣化の影響を軽減させると共に、防振駆動系の負荷を軽減させる為に、防振レンズ群も外径を小さく、そして軽くする事が望まれている。
【０００６】
ここで、特許文献１には、内視鏡の接眼部に接続される４群構成のズームレンズが開示されている。当該ズームレンズでは、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群及び第４レンズ群を光軸方向に固定し、第２レンズ群と第３レンズ群とを互いに近づく方向に移動させる。当該構成で、無限遠物体から近距離物体へ合焦する際は、第２レンズ群又は第３レンズ群を像側に移動させることが考えられる。しかしながら、当該ズームレンズでは、第２レンズ群と第３レンズ群との間の距離が不足しており、第２レンズ群又は第３レンズ群を合焦群とすることができない。そのため、当該ズームレンズでは、変倍時に固定の第１レンズ群を合焦群とし、第１レンズ群を移動させることにより合焦している。当該ズームレンズにおいて、変倍群とは別に合焦群を設けることは、駆動機構の大型化を招き、当該ズームレンズユニットの小型化及び軽量化を図る上で好ましくない。
【０００７】
上記特許文献２に開示のズームレンズは、４群構成により高変倍比、大口径比、且つ、小型化を実現している。しかしながら、当該ズームレンズでは、他のレンズ群と径が同等である第３レンズ群を合焦群としており、合焦群の小型化及び軽量化が不十分である。また、開口絞りと第３レンズ群との間の距離が不足しており、特に望遠端において合焦時の第３レンズ群の移動量を確保することができず、近距離物体への合焦が困難になる。そのため、近接撮像が困難である。
【０００８】
特許文献３には、４群構成により所要の変倍比を確保することのできる、露光装置用のズームレンズが開示されている。しかしながら、実施例１では変倍時に第２レンズ群、第３レンズ群及び第４レンズ群を光軸方向にそれぞれ移動させており、変倍時に移動する可動群の数が多く、駆動機構の大型化を招く、当該ズームレンズユニットの小型化及び軽量化を図る上で好ましくない。一方、実施例２では、変倍時に第２レンズ群及び第３レンズ群のみを移動させ、第４レンズ群は光軸方向に固定させているため、駆動機構の小型化を図る上では好ましい。しかしながら、最終レンズ群である第４レンズ群の望遠端における横倍率が小さいため、変倍比の高いズームレンズを実現するには、第１レンズ群〜第３レンズ群までの光学全長を短くすることができない。そのため、第４レンズ群を移動群としたときも固定群としたときも、当該ズームレンズユニットの小型化及び軽量化を図ることが困難になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−１２５７７０号公報
【特許文献２】特許平４−２８１４１９号公報
【特許文献３】特開２００２−２０７１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、従来、光学像を受光して電気的な画像信号に変換する固体撮像素子においては、オンチップマイクロレンズ等で入射光の効率的な取り込みをする為の制限があり、その為レンズ側で射出瞳をある一定以上大きくして固体撮像素子への入射光束のテレセントリック性を確保する事が望まれていた。しかしながら、近年の固体撮像素子では開口率の向上やオンチップマイクロレンズの設計自由度の進歩があり、レンズ側に求められる射出瞳の制限も少なくなってきた。その為、従来においては、ズームレンズの後方に正の屈折力を有するレンズ群を配置し、テレセントリック性を確保する為の各種提案が行われてきたが、近年はその限りではなくなってきている。このため、ズームレンズの後方に負の屈折力を有するレンズ群を配置して固体撮像素子に対する光束の斜入射があった場合でもオンチップマイクロレンズとの瞳のミスマッチ等での周辺減光（シェーディング）が目立ちにくくなってきた。また、歪曲収差がある程度大きく、従来であれば目立つものであったとしても、ソフトウェアやカメラシステムの進歩、向上に伴い、画像処理により補正する事も可能になってきている。
【００１１】
そこで、本件発明の課題は、全体として小型化及び軽量化を図りつつ、近接撮像が可能なズームレンズを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本件発明に係るズームレンズは、ｎ個（但し、ｎは４以上の自然数）のレンズ群からなり、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群とを備え、像側から順に、負の屈折力を有する第ｎレンズ群と、正の屈折力を有する第ｎ−１レンズ群とを備え、広角端から望遠端にかけて変倍する際に、前記第１レンズ群と前記第ｎレンズ群とを光軸方向に固定し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔を広く、前記第ｎ−１レンズ群と前記第ｎレンズ群との間隔が狭くなるように、前記第２レンズ群と前記第ｎ−１レンズ群とを光軸方向に移動させ、無限遠物体から近距離物体への合焦の際に、前記第１レンズ群及び前記第ｎレンズ群以外の１つのレンズ群を光軸方向に移動することによって合焦し、以下の条件を満足することを特徴とする。
【００１３】
（１）  ０．４０  ≦  ｍ２／ｍｎ−１  ≦  ３．００
但し、
ｍ２  ：広角端から望遠端への変倍時における前記第２レンズ群の移動量（像側への移動に対して、符号を正とする）
ｍｎ−１：広角端から望遠端への変倍時における前記第ｎ−１レンズ群の移動量（像側への移動に対して、符号を正とする）
【００１４】
また、上記課題を解決するために、本件発明に係る撮像装置は、上記ズームレンズと、その像側に当該ズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本件発明によれば、全体として小型化及び軽量化を図りつつ、近接撮像が可能なズームレンズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本件発明の実施例１の変倍光学系のレンズ構成例を示す図である。上段が広角端におけるレンズ構成図であり、下段が望遠端におけるレンズ構成図である。
【図２】本件発明の実施例１の変倍光学系の広角端状態における最遠点物体合焦時の球面収差、非点収差及び歪曲収差である。
【図３】本件発明の実施例１の変倍光学系の中間焦点位置における最遠点物体合焦時の球面収差、非点収差及び歪曲収差である。
【図４】本件発明の実施例１の変倍光学系の望遠端状態における最遠点物体合焦時の球面収差、非点収差及び歪曲収差である。
【図５】本件発明の実施例１の変倍光学系の望遠端状態における横収差図である。
【図６】本件発明の実施例２の変倍光学系のレンズ構成例を示す図である。上段が広角端におけるレンズ構成図であり、下段が望遠端におけるレンズ構成図である。
【図７】本件発明の実施例２の変倍光学系の広角端状態における最遠点物体合焦時の球面収差、非点収差及び歪曲収差である。
【図８】本件発明の実施例２の変倍光学系の中間焦点位置における最遠点物体合焦時の球面収差、非点収差及び歪曲収差である。
【図９】本件発明の実施例２の変倍光学系の望遠端状態における最遠点物体合焦時の球面収差、非点収差及び歪曲収差である。
【図１０】本件発明の実施例２の変倍光学系の望遠端状態における横収差図である。
【図１１】本件発明の実施例３の変倍光学系のレンズ構成例を示す図である。上段が広角端におけるレンズ構成図であり、下段が望遠端におけるレンズ構成図である。
【図１２】本件発明の実施例３の変倍光学系の広角端状態における最遠点物体合焦時の球面収差、非点収差及び歪曲収差である。
【図１３】本件発明の実施例３の変倍光学系の中間焦点位置における最遠点物体合焦時の球面収差、非点収差及び歪曲収差である。
【図１４】本件発明の実施例３の変倍光学系の望遠端状態における最遠点物体合焦時の球面収差、非点収差及び歪曲収差である。
【図１５】本件発明の実施例３の変倍光学系の望遠端状態における横収差図である。
【図１６】本件発明の実施例４の変倍光学系のレンズ構成例を示す図である。上段が広角端におけるレンズ構成図であり、下段が望遠端におけるレンズ構成図である。
【図１７】本件発明の実施例４の変倍光学系の広角端状態における最遠点物体合焦時の球面収差、非点収差及び歪曲収差である。
【図１８】本件発明の実施例４の変倍光学系の中間焦点位置における最遠点物体合焦時の球面収差、非点収差及び歪曲収差である。
【図１９】本件発明の実施例４の変倍光学系の望遠端状態における最遠点物体合焦時の球面収差、非点収差及び歪曲収差である。
【図２０】本件発明の実施例４の変倍光学系の望遠端状態における横収差図である。
【図２１】本件発明の実施例５の変倍光学系のレンズ構成例を示す図である。上段が広角端におけるレンズ構成図であり、下段が望遠端におけるレンズ構成図である。
【図２２】本件発明の実施例５の変倍光学系の広角端状態における最遠点物体合焦時の球面収差、非点収差及び歪曲収差である。
【図２３】本件発明の実施例５の変倍光学系の中間焦点位置における最遠点物体合焦時の球面収差、非点収差及び歪曲収差である。
【図２４】本件発明の実施例５の変倍光学系の望遠端状態における最遠点物体合焦時の球面収差、非点収差及び歪曲収差である。
【図２５】本件発明の実施例５の変倍光学系の望遠端状態における横収差図である。
【図２６】本件発明の撮像装置の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本件発明に係るズームレンズ及び撮像装置の実施の形態を説明する。
【００１８】
１．ズームレンズ
１−１．光学系の構成
当該ズームレンズは、ｎ個（但し、ｎは４以上の自然数）のレンズ群からなり、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群とを備え、像側から順に、負の屈折力を有する第ｎレンズ群と、正の屈折力を有する第ｎ−１レンズ群とを備え、各レンズ群間の空気間隔を変化させることで変倍を行うズームレンズである。広角端から望遠端にかけて変倍する際に、第１レンズ群及び第ｎレンズ群は光軸方向に固定される固定群であり、第２レンズ群及び第ｎ−１レンズ群は光軸方向に移動させる可動群である。また、第１レンズ群及び第ｎレンズ群以外の１つのレンズ群を光軸方向に移動させることにより無限遠物体から近距離物体に合焦させる。当該ズームレンズは、上記第１レンズ群、上記第２レンズ群、上記第ｎ−１レンズ群、上記第ｎレンズ群の少なくとも４つのレンズ群を備えていればよく、第２レンズ群と第ｎ−１レンズ群との間に、他の固定群及び／又は可動群を備えていてもよい。
【００１９】
当該ズームレンズでは、変倍時に最も物体側に配置される第１レンズ群及び最も像側に配置される第ｎレンズ群は、変倍時及び合焦時において、光軸方向に固定されるため、当該ズームレンズの光学全長が変倍時及び合焦時に変化しない。当該ズームレンズは、鏡筒内に収容され、レンズユニットとして構成される。光学全長が固定であれば、当該ズームレンズを収容する鏡筒の長さも固定にすることができるため、鏡筒構造を簡易にすることができ、当該ズームレンズ全体として小型化を図ることができる。そのため、当該レンズユニットを密閉構造として、レンズユニット内に塵や埃、水などが侵入するのを防ぐことが容易になる。
【００２０】
また、変倍時及び合焦時に当該ズームレンズの光学全長が変化しないため、近接被写体を撮影する際も、被写体との間の距離を保つことが容易であり、被写体に当該ズームレンズの前玉が接触することを防止することができる。
【００２１】
さらに、当該ズームレンズでは、上記第２レンズ群及び上記第ｎ−１レンズ群の少なくとも２つの可動群を備えればよい。少なくとも２つの可動群があれば、変倍時にはこの２つの可動群を光軸方向に移動させることで、変倍比を連続的に変化させることができる。
【００２２】
当該ズームレンズは、合焦時には第１レンズ群及び第ｎレンズ群以外の１つのレンズ群を光軸方向に移動することにより合焦を行う。上述のとおり第１レンズ群及び第ｎレンズ群は固定群である。そのため、これらのレンズ群を合焦時に光軸方向に移動することにより合焦すると、合焦のための駆動機構が複雑になり、当該ズームレンズ全体の小型化及び軽量化を図ることができない。当該ズームレンズでは、合焦群を第１レンズ群及び第ｎレンズ群以外の１つのレンズ群とすることで、当該ズームレンズ全体の小型化及び軽量化を図ることができる。
【００２３】
そして、合焦時には、上記少なくとも２つの可動群のうちいずれか１つのレンズ群を移動させることにより、合焦を行うことが好ましい。このように変倍時に移動するレンズ群を合焦時に移動させる合焦群としても用いることで、当該ズームレンズの光学構成を簡素にすることができる。更に、当該ズームレンズでは、第２レンズ群を合焦群とし、無限遠物体から近距離物体への合焦の際に第２レンズ群を像側に移動させて合焦することがより好ましい。ここで、第２レンズ群は負の屈折力を有し、その像側に正の屈折力を有するレンズ群を有することから、正の屈折力を有する第ｎ−１レンズ群よりもレンズ外径を小さくすることが容易である。そのため、第２レンズ群を合焦群とすることにより、合焦群の小型化及び軽量化を図ることができ、駆動機構への負荷を低減することができる。これらのことから、駆動機構の小型化及び軽量化を図ることができ、上記レンズユニットの更なる小型化及び軽量化を実現することができる。
【００２４】
また、上記構成のズームレンズにおいて、例えば、第ｎレンズ群を光軸に対して垂直方向に移動可能に構成し、当該第ｎレンズ群を光軸に対して垂直方向に移動させることにより、手振れなど撮像時に生じた像ブレを補正するようにしてもよい。すなわち、第ｎレンズ群をいわゆる防振群として構成してもよい。なお、本件発明において防振群は第ｎレンズ群に限定されるものではなく、第１レンズ群から第ｎレンズ群までの何れのレンズ群を防振群としてもよい。例えば、外径の小さいレンズ群（第２レンズ群など）を防振群として採用すれば、当該ズームレンズの外径の小型化を図ることもできる。
【００２５】
なお、当該ズームレンズにおいて、ｎは４以上の自然数である。ｎの上限値は特に限定されるものではないが、ｎの数が大きくなると当該ズームレンズの小型化及び軽量化を図ることが困難になる。当該観点から、ｎは６以下であることが好ましく、５以下であることがより好ましい。上述したとおり、当該ズームレンズは、少なくとも２つの可動群を有すればよく、ｎ＝４であることが最も好ましい。
【００２６】
１−２．動作
（１）変倍動作
次に、変倍動作について説明する。当該ズームレンズでは、変倍時、第１レンズ群及び第ｎレンズ群を固定群とし、少なくとも第２レンズ群及び第ｎ−１レンズ群を可動群とする。広角端から望遠端への変倍時、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔を広く、第ｎ−１レンズ群と前記第ｎレンズ群との間隔が狭くなるように、第２レンズ群と第ｎ−１レンズ群とをそれぞれ光軸方向に移動させる。つまり、第２レンズ群及び第ｎ−１レンズ群はそれぞれ像側に移動する。このように構成することで、第２レンズ群において発散された光束が第ｎ−１レンズ群に直接入射する場合も、第ｎ−１レンズ群の径方向の大型化を抑制することができ、駆動機構の小型化及び軽量化を図ることが容易になる。また、第２レンズ群及び第ｎ−１レンズ群を変倍時にこのように移動させることで、当該ズームレンズの光学全長が長くなることを抑制することができる。
【００２７】
一方、広角端から望遠端への変倍時、第ｎ−１レンズ群と第ｎレンズ群との間隔が広くなるように第ｎ−１レンズ群を移動させるとすると、広角端において第ｎ−１レンズ群が第ｎレンズ群に近接配置させる必要がある。この場合、広角端では、第２レンズ群において発散された光束が長い距離を経て第ｎ−１レンズ群に入射する。そのため、第２レンズ群と第ｎ−１レンズ群との間に強い正の屈折力を有するレンズ群が存在しない限り、第ｎ−１レンズ群を構成するレンズの外径を大きくする必要がある。従って、可動群である第ｎ−１レンズ群の大型化及び重量化につながり、第ｎ−１レンズ群を光軸方向に移動させるための駆動機構にかかる負荷が大きくなり、レンズユニットの小型化及び軽量化を図る上で好ましくない。また、広角端から望遠端への変倍時、第２レンズ群と第ｎ−１レンズ群との間隔が狭くなるように双方のレンズ群を移動させるとすると、望遠端における第２レンズ群と第ｎ−１レンズ群との間の距離が短くなる。このような構成とした場合は、通常、第２レンズ群を像側に移動させるか、第ｎ−１レンズ群を物体側に移動させることにより無限遠物体から近距離物体への合焦を行う。望遠端における第２レンズ群と第ｎ−１レンズ群との間の距離が短いと、合焦時における第２レンズ群又は第ｎ−１レンズ群の移動量を確保することができない。合焦時における第２レンズ群又は第ｎ−１レンズ群の移動量を確保するには、望遠端において第２レンズ群と第ｎ−１レンズ群との間の距離を確保する必要がある。よって、当該ズームレンズの光学全長が長くなり好ましくない。
【００２８】
（２）合焦動作
当該ズームレンズでは、無限遠物体から近距離物体への合焦の際には、第２レンズ群を像側へ移動することによって合焦する。変倍動作を上記とし、合焦時に第２レンズ群をこのように移動させることで、光学全長の小型化を図りつつ、合焦時における第２レンズ群の移動量を確保することができる。そのため、望遠端においても最短撮像距離を短くすることが可能になり、近接撮像が可能なズームレンズとすることができる。
【００２９】
１−３．条件式
次に、当該ズームレンズが満足すべき、或いは、満足することが好ましい条件について説明する。
【００３０】
１−３−１．条件式（１）
当該ズームレンズは、以下の条件を満足するものとする。
【００３１】
（１）  ０．４０  ≦  ｍ２／ｍｎ−１  ≦  ３．００
但し、
ｍ２  ：広角端から望遠端への変倍時における第２レンズ群の移動量（像側への移動に対して、符号を正とする）
ｍｎ−１：広角端から望遠端への変倍時における第ｎ−１レンズ群の移動量（像側への移動に対して、符号を正とする）
【００３２】
条件式（１）は、変倍時における第２レンズ群の光軸方向における移動量と、変倍時における第ｎ−１レンズ群の光軸方向における移動量との比を規定する式である。条件式（１）を満足する場合、変倍時における第２レンズ群及び第ｎ−１レンズ群の移動量の比が適正な範囲内となり、高い変倍比を実現しつつ、当該ズームレンズの光学全長が長くなることを抑制することができる。また、この場合、合焦時における第２レンズ群の移動量を確保しつつ、光学全長が長くなることを抑制することができる。
【００３３】
これに対して、条件式（１）の数値が下限値未満になると、第ｎ−１レンズ群の移動量に対する第２レンズ群の移動量が小さくなりすぎる。その場合、変倍比の大きなズームレンズとすることが困難になる。一方、条件式（１）の数値が上限値を超えると、第ｎ−１レンズ群の移動量に対する第２レンズ群の移動量が大きくなりすぎる。そのため、合焦時における第２レンズ群の移動量を確保するには、望遠端において第２レンズ群と第ｎ−１レンズ群との間の距離を確保する必要がある。よって、当該ズームレンズの光学全長が長くなり好ましくない。
【００３４】
上記効果を得る上で、条件式（１）の下限値は、０．５０であることがより好ましく、０．５５であることがさらに好ましい。また、上限値は、２．００であることがより好ましく、１．８０であることがさらに好ましく、１．６０であることが一層好ましく、１．４０であることがより一層好ましく、１．２０であることがさらに一層好ましい。
【００３５】
１−３−２．条件式（２）
当該ズームレンズは、以下の条件を満足することが好ましい。
（２）  １．００  ≦  ｂｎｔ  ≦  ３．００
但し、
ｂｎｔ：  望遠端における無限遠物体合焦時の第ｎレンズ群の横倍率
【００３６】
条件式（２）は、望遠端における無限遠物体合焦時の第ｎレンズ群の横倍率の範囲を規定する式である。条件式（２）を満足させることにより、当該ズームレンズをＦナンバーの小さい明るい光学系とすることが容易になり、球面収差の補正も良好に行うことができる。また、当該ズームレンズの小型化を図る上でも有効である。
【００３７】
これに対して、条件式（２）の数値が下限値未満になると、望遠端における無限遠物体合焦時の第ｎレンズ群の横倍率が小さすぎるため、第１レンズ群から第ｎ−１レンズ群までのレンズ群により構成される系の焦点距離が長くなり光学全長が長くなることから、当該ズームレンズの小型化を図る上で好ましくない。一方、条件式（２）の数値が上限値を超えると、望遠端における無限遠物体合焦時の第ｎレンズ群の横倍率が大きくなりすぎるため、Ｆナンバーを小さくすることが困難になり、明るい光学系を実現することができず好ましくない。
【００３８】
上記効果を得る上で、条件式（２）の下限値は、１．１０であることがより好ましく、１．２０であることがさらに好ましく、１．３０であることが一層好ましい。また、条件式（２）の上限値は、２．６０であることがより好ましく、２．４０であることがさらに好ましく、２．２０であることが一層好ましく、２．００であることがより一層好ましい。
【００３９】
１−３−３．条件式（３）
当該ズームレンズは、以下の条件を満足することが好ましい。
【００４０】
（３）  ０．３０  ≦  ｜ｆ２｜／√（ｆｗ×ｆｔ）  ≦  １．００
但し、
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端における無限遠物体合焦時の当該ズームレンズ全系の焦点距離
ｆｔ：望遠端における無限遠物体合焦時の当該ズームレンズ全系の焦点距離
【００４１】
ここで、「√（ｆｗ×ｆｔ）」は、当該ズームレンズの実効焦点距離（中間焦点距離位置における当該ズームレンズの焦点距離）を意味する。条件式（３）は、第２レンズ群の焦点距離と実効焦点距離との比を規定する式である。条件式（３）を満足する場合、第２レンズ群の屈折力が適正であり、合焦群の小型化及び軽量化を図ることが容易であり、迅速なオートフォーカスを実現することが容易になる。また、第２レンズ群の移動に伴う収差変動を適正な範囲内にすることができるため、少ないレンズ枚数で良好な光学性能を実現することが容易になる。
【００４２】
これに対して、条件式（３）の数値が下限値未満になると、第２レンズ群の屈折力が強くなるため、変倍時又は合焦時の第２レンズ群の移動に伴う収差変動が大きくなる。良好な光学性能を実現するには、収差補正の為のレンズ枚数を増加させる必要がある。そのため、第２レンズ群の小型化及び軽量化を図ることが困難になり、駆動機構への負荷が増大すると共に、迅速なオートフォーカスを実現することが困難になる。一方、条件式（３）の数値が上限値を超えると、第２レンズ群の屈折力が弱く、高変倍比を実現するには、変倍時の第２レンズ群の移動量を増加させる必要があり、また、合焦時の第２レンズ群の移動量も増加する。そのため、当該ズームレンズの光学全長が長くなり、当該ズームレンズの小型化及び軽量化を図ることが困難になる。
【００４３】
上記効果を得る上で、条件式（３）の下限値は、０．３４であることがより好ましく、０．３８であることがさらに好ましい。また、上限値は、０．８０であることがより好ましく、０．６５であることがさらに好ましい。
【００４４】
１−３−４．条件式（４）
当該ズームレンズは、以下の条件を満足することが好ましい。
（４）  ｂｔ  ≦  −０．８０
但し、
ｂｔ：当該ズームレンズ全系の望遠端における最大撮像倍率
【００４５】
条件式（４）は、当該ズームレンズの望遠端における最大撮像倍率、すなわち、当該ズームレンズの最短撮像距離における撮像倍率の上限値を規定する式である。このとき、撮像倍率とは、像面の高さ（像高）と被写体の高さとの比を指し、条件式（４）を満足する場合、当該ズームレンズにより、像面に対して被写体（被写体像）の実寸の０．８倍以上の大きさで結像させることができ、当該ズームレンズを最短撮像距離の短いマクロレンズとすることができる。
【００４６】
上記効果を得る上で、条件式（４）の上限値は、−０．９０であることがより好ましく、−１．００であることがさらに好ましい。なお、条件式（４）をｂｔ＜−０．８０、ｂｔ＜−０．９０、ｂｔ＜−１．００とすることも好ましい。また、上記条件式（４）の下限値を設ける光学的な意義は特にはないが、下限値は−１０．０程度とすることができ、或いは−５．０程度とすることができる。条件式（４）の下限値を−１０．０未満、或いは−５．０未満とするとフォーカス群の移動量が大きくなるため、当該ズームレンズの光学全長が長くなり、好ましくない。
【００４７】
１−３−５．条件式（５）
当該ズームレンズは、以下の条件を満足することが好ましい。
【００４８】
（５）  ０．１０  ≦  ｍｎ−１／√（ｆｗ×ｆｔ）  ≦  ２．００
但し、
ｆｗ：広角端における無限遠物体合焦時の当該ズームレンズ全系の焦点距離
ｆｔ：望遠端における無限遠物体合焦時の当該ズームレンズ全系の焦点距離
【００４９】
条件式（５）は、変倍時における第ｎ−１レンズ群の移動量と当該ズームレンズの上記実効焦点距離との比を規定する式である。条件式（５）を満足させることにより、変倍時の可動群である第ｎ−１レンズ群の小型化及び軽量化を図ることができ、駆動機構への負荷を低減することができる。そのため、レンズユニットの小型化及び軽量化を実現することができる。また、変倍時における第ｎ−１レンズ群の移動量を適切な範囲内とすることができ、当該ズームレンズの光学全長が長くなることを抑制することができる。
【００５０】
これに対して、条件式（５）の数値が下限未満になると、第ｎ−１レンズ群の屈折力が強くなるため、変倍時における第ｎ−１レンズ群の移動に伴う収差変動が大きくなる。良好な光学性能を実現するには、収差補正の為のレンズ枚数を増加させる必要がある。そのため、第ｎ−１レンズ群の小型化及び軽量化を図ることが困難になり、駆動機構への負荷が増大する。一方、条件式（５）の数値が上限値を超えると、第ｎ−１レンズ群の屈折力が弱く、高変倍比を実現するには、変倍時のｎ−１レンズ群の移動量を増加させる必要がある。そのため、当該ズームレンズの光学全長が長くなり、当該ズームレンズの小型化及び軽量化を図ることが困難になる。
【００５１】
上記効果を得る上で、条件式（５）の下限値は、０．１２であることがより好ましく、０．１４であることがさらに好ましい。また、条件式（５）の上限値は、１．８０であることがより好ましく、１．６０であることがより好ましく、１．４０であることがより好ましく、１．２０であることが一層好ましく、１．００であることがより一層好ましい。
【００５２】
１−３−６．条件式（６）
当該ズームレンズは、以下の条件を満足することが好ましい。
（６）  ０．２０  ≦  ｜ｆｎ｜  ／√（ｆｗ×ｆｔ）  ≦  １．２０
但し、
ｆｎ：第ｎレンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端における無限遠物体合焦時の当該ズームレンズ全系の焦点距離
ｆｔ：望遠端における無限遠物体合焦時の当該ズームレンズ全系の焦点距離
【００５３】
条件式（６）は、第ｎレンズ群の焦点距離と、当該ズームレンズの実効焦点距離との比を規定する式である。条件式（６）を満足する場合、第ｎレンズ群において発生する諸収差を小さくすることができる。そのため、第ｎレンズ群を光軸に対して垂直方向に移動可能に構成し、当該第ｎレンズ群を防振群として光軸に対して垂直方向に移動させることにより、像ブレを補正するよう構成した場合、第ｎレンズ群を光軸に対して垂直方向に移動させたときの偏芯コマ収差、偏芯非点収差、偏芯色収差を小さくすることができる。そのため、防振時も少ないレンズ枚数で良好な光学性能を得ることができ、防振機能を設けた場合も当該ズームレンズを小型に構成することができる。また、防振時における第ｎレンズ群の光軸に対して垂直方向の移動量を適切な範囲内にすることができるため、当該ズームレンズを収容する鏡筒径の大型化も抑制することができる。
【００５４】
これに対して、条件式（６）の数値が下限値未満の場合、第ｎレンズ群の屈折力が強くなりすぎるため、第ｎレンズ群を防振群として用いることが困難になる。すなわち、第ｎレンズ群を光軸に対して垂直方向に移動させたときの偏芯コマ収差、偏芯非点収差、偏芯色収差が大きくなる。そのため良好な光学性能を維持するには、収差補正のために多くのレンズ枚数を要する。従って、レンズ枚数の増加により、第ｎレンズ群が大きく重くなるため、当該ズームレンズの小型化を図る上で好ましくない。また、防振群が重くなると、防振群を駆動するための駆動機構も大型化するため、好ましくない。一方、条件式（６）の数値が上限値を超えると、第ｎレンズ群の屈折力が弱くなりすぎるため、防振補正角度を確保するには、防振時における第ｎレンズ群の光軸に対して垂直方向の移動量を大きくする必要がある。従って、この場合、当該ズームレンズを収容する鏡筒径を大きくする必要があるため、レンズユニットの小型化を図る上で好ましくない。
【００５５】
上記効果を得る上で、条件式（６）の下限値は、０．３０であることがより好ましく、０．４０であることがさらに好ましい。また、条件式（６）の上限値は、１．００であることがより好ましく、０．９０であることがさらに好ましく、０．８０であることが一層好ましい。
【００５６】
２．撮像装置
次に、本件発明に係る撮像装置について説明する。本件発明に係る撮像装置は、上記ズームレンズと、その像側に当該ズームレンズによって形成された光学像（被写体像）を電気的信号に変換する撮像素子とを備えたことを特徴とする。ここで、撮像素子等に特に限定はないが、本件発明に係るズームレンズは、高解像度の像高の大きい固体撮像素子に好適であるため、当該固体撮像素子はフルハイビジョン以上の解像度であることが好ましく、４Ｋ以上の解像度であることがより好ましく、８Ｋ以上の解像度であることがさらに好ましい。
【００５７】
当該撮像装置は、静止画像を取得するデジタルスチルカメラとして構成されていてもよいし、動画を取得するデジタルビデオカメラとして構成されていてもよい。上記ズームレンズでは、上記構成等を採用し、第２レンズ群を合焦群とすることにより、迅速に合焦することができる。例えば、本件発明に係るズームレンズを備えた撮像装置を、観察光学系の接眼部に接続すれば、観察倍率や観察視野を適宜変化させながら、被写体像を表示装置に拡大表示させたときも、被写体の細部まで良好に観察可能とすることができる。
【００５８】
なお、当該撮像装置は、上記ズームレンズが筐体に固定されたレンズ固定式の撮像装置であってもよいし、ズームレンズが取り外し自在に構成されたレンズ交換式の撮像装置であってもよい。
【００５９】
３．観察画像表示システム
次に、本件発明に係るズームレンズ及び撮像装置を好ましく適用することのできる観察画像表示システムについて説明する。
【００６０】
まず、観察光学系について説明する。観察光学系は、一般に、対物レンズ系と、接眼レンズ系とを備え、対物レンズ系により一次被写体像（実像）を形成し、接眼レンズ系によってそれを略平行光となるように構成された光学系である。観察者は接眼部を介して被写体像を観察することができる。なお、観察光学系によっては、対物レンズ系と接眼レンズ系との間にリレーレンズ系が配置され、リレーレンズ系によりレンズ全長を延長させ、複数の中間被写体像を形成するようにしたものもある。
【００６１】
本件発明において、観察光学系の接眼部とは、主として、接眼レンズ系が収容された鏡筒部分をいい、一般に接眼レンズ、或いは、アイピースなどと称される部品、或いは、部位をいう。
【００６２】
観察光学系として、具体的には、顕微鏡、硬性内視鏡（硬性鏡）等を挙げることができる。当該ズームレンズは、これらの観察光学系の接眼部に接続して好適に使用することができる。以下では、内視鏡、特に硬性鏡の接眼部に接続されて使用される場合を例に挙げて説明する。
【００６３】
硬性鏡は、一般に、狭小部に挿入される細い筒状の挿入部と、当該挿入部に連結された接眼部とを備え、挿入部内には上記対物レンズ系が収容され、接眼部には上述のとおり接眼レンズ系が収容される。医療分野で用いられる硬性鏡の場合、挿入部は患者の体に開けられた穴などを介して体内に挿入され、接眼部は体外に配置される。挿入部の長さを確保するため、挿入部には対物レンズ系と共に上記リレーレンズ系が収容されることもあるし、挿入部と接眼部との間にリレーレンズ系を収容したリレー部が接続されることもある。当該ズームレンズや撮像素子等を備えた撮像装置を硬性鏡の接眼部に接続することで、硬性鏡により取得した被写体像をモニターなどの表示装置に表示させる硬性鏡画像表示システムを実現することができる。
【００６４】
但し、当該ズームレンズは硬性鏡の接眼部に接続される態様に限定されるものではなく、顕微鏡等、種々の観察光学系の接眼部に接続することができ、これらの観察光学系の接眼部に接続することで、上記と同様な観察画像表示システムを実現することができる。  
【００６５】
上述のように観察光学系の接眼部に接続される態様において当該ズームレンズでは、各可動群の移動量等を調整することにより、撮像視野（観察画角）を連続的に調整して、患部の観察倍率を任意に変化させることができる。そのため、硬性鏡画像表示システムを利用した内視鏡外科手術などの際に、手術の進行に応じて、患部の拡大観察、部分観察等を任意に行うことができる。その際、硬性鏡の挿入部の先端（正確には対物レンズの先端）と患部（被写体）との間の距離、すなわち、硬性鏡の作動距離を変化させる必要がない。従って、手術器具等と干渉しない位置に硬性鏡の挿入部の先端を配置しつつ、手術の進行に応じて要求される観察視野及び観察倍率に調整することができる。さらに、硬性鏡側に変倍機構を設ける必要がないため、硬性鏡の光学構成を簡素にすることができ、硬性鏡の大型化、特に挿入部の大型化を抑制することができる。なお、ここでいう変倍機構とは、被写体像の変倍率を変化させるために設けられる可動群や、可動群を光軸方向に移動させるためのカム等の駆動機構などを指す。
【００６６】
このような硬性鏡画像表示システムは、ズームレンズにより生成された光学像に関する画像データを電気的に加工する画像処理部を有することが好ましい。当該画像処理部は、上記撮像装置本体に設けられてもよいし、表示装置の画像表示動作を制御する制御装置（例えば、パーソナルコンピュータ等）に設けられてもよい。
【００６７】
上記本件発明に係るズームレンズにおいて、高い変倍比を実現しつつ、小型で高解像度の光学系を得ようとした場合、像形状の歪みが生じやすくなる。そこで、当該観察画像表示システムにおいて、上記画像データに対して像形状の歪みを電気的に加工する画像処理部を設けることにより、像形状の歪みの少ない観察被写体画像を画像出力装置等に出力させることができる。なお、画像処理部は、像形状の歪みを補正するための補正用データを予め記憶した記憶部と、観察撮像装置において取得された画像データと、補正用データとを関連づけて、画像データを補正する演算処理部（ＣＰＵ）等を備えていることが好ましい。
【００６８】
ここで、上記画像処理部は、ズームレンズにより形成された光学像に関する画像データのうち、歪曲収差に関するデータを電気的に加工することが好ましい。画像処理部において、歪曲収差に関するデータを電気的に加工することができれば、上記ズームレンズの第２レンズ群を小さな径のレンズにより構成しつつ、強い屈折力を配置しても、観察被写体像を歪みなく画像出力装置等に表示させることができる。
【００６９】
また、上記画像処理部は、ズームレンズにより形成された光学像に関する画像データのうち、倍率色収差に関するデータを電気的に加工することが好ましい。画像処理部において、倍率色収差に関するデータを電気的に加工することができれば、色収差の小さい被写体像を画像出力装置等に表示させることができる。そのため、ズームレンズを構成するレンズ枚数を削減することが可能になり、当該ズームレンズの小型化を図ることが容易になる。
【００７０】
次に、実施例を示して本件発明を具体的に説明する。但し、本件発明は以下の実施例に限定されるものではない。以下に挙げる各実施例の光学系は、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置（光学装置）に用いられる撮像光学系としての観察光学系であり、特に、顕微鏡や、狭小空間の内部観察を行うための観察撮像装置に好ましく適用することができる。また、各レンズ断面図において、図面に向かって左方が観察被写体側（物体側）、右方が像側である。
【実施例１】
【００７１】
本発明によるズームレンズの実施例を図面を参照して説明する。図１は、本実施例１のズームレンズのレンズ構成例を示す図である。上段が広角端状態におけるレンズ構成図であり、下段が望遠端状態におけるレンズ構成図である。
【００７２】
図１に示すように、本実施例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と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４から構成されている。当該ズームレンズは、図示しない硬性鏡の接眼部に接続されて使用される。なお、各レンズ群の具体的なレンズ構成は図１に示すとおりである。また、図１において、第１レンズ群Ｇ１の物体側に示す「Ｓ」は、硬性鏡の接眼部が接続された場合の仮想的な絞り位置を示す。また、「ＣＧ」は、カバーガラス、ローパスフィルター、赤外線フィルターなどをさす。「Ｉ」は像面であり、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子の撮像面、或いは、銀塩フィルムのフィルム面等を示す。これらの点は、他の実施例で示す各レンズ断面図においても同様であるため、以下では説明を省略する。
【００７３】
広角端から望遠端にかけて変倍する際に、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４とを光軸方向に固定し、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３はそれぞれ異なる軌跡で像側に移動する。また、無限遠物体から近距離物体への合焦の際には、第２レンズ群Ｇ２が像側に移動する。また、第４レンズ群Ｇ４は光軸に対して垂直方向に移動可能に構成されており、当該第４レンズ群Ｇ４を光軸に対して垂直方向に移動させることにより、手振れなど撮像時に生じた像ブレを補正することができる。
【００７４】
なお、本実施例１のズームレンズにおいて、第３レンズ群は第ｎ−１レンズ群であり、第４レンズ群は第ｎレンズ群である。
【００７５】
図２〜図４に、本実施例１のズームレンズの広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態における無限遠合焦時の球面収差、非点収差及び歪曲収差の縦収差図をそれぞれ示す。球面収差図において、縦軸はＦナンバー（図中、ＦＮＯで示す）を表し、実線はｄ線（波長λ=587.56nm）、短破線はｇ線（波長λ=435.84nm）、長破線はＣ線（波長λ=656.27nm）の特性である。非点収差図において、縦軸は画角（図中、Ｗで示す）を表し、実線はサジタル平面（図中、Ｓで示す）、破線はメリディオナル平面（図中、Ｍで示す）の特性である。歪曲収差図において、縦軸は画角（図中、Ｗで示す）を表す。但し、これらは、当該ズームレンズ自体の特性であり、当該ズームレンズを硬性鏡の接眼部に接続せずに単独で用いたときの特性である。次に説明する横収差についても同様である。なお、各横収差図のｄｅｃは防振群の移動量を表す。
【００７６】
また、図５は、実施例１のズームレンズの望遠端における横収差図である。図５に示す各横収差図において、図面に向かって左側に位置する３つの収差図は、望遠端における手振れ補正を行っていない基本状態に対応する（防振補正量０ｄｅｇ）。また、図面に向かって右側に位置する３つの収差図は、防振群としての第４レンズ群を光軸と垂直な方向に所定量移動させた望遠端における手振れ補正状態に対応する。
【００７７】
基本状態の各横収差図のうち、上段は最大像高の７０％の像点における横収差、中段は軸上像点における横収差、下段は最大像高の−７０％の像点における横収差に、それぞれ対応する。手振れ補正状態の各横収差図のうち、上段は最大像高の７０％の像点における横収差、中段は軸上像点における横収差、下段は最大像高の−７０％の像点における横収差に、それぞれ対応する。また各横収差図において、横軸は瞳面上での主光線からの距離を表し、実線はｄ線、短破線はｇ線、長破線はＣ線の特性である。また、当該ズームレンズについて、手振れ補正時に防振群を光軸に対して垂直な方向に所定量移動させることによる角度変化量は０．３度である。また、そのときの防振群の移動量は０．８３６ｍｍである。
【００７８】
図５から明らかなように、軸上像点における横収差の対称性は良好であることがわかる。また、＋７０％像点における横収差と−７０％像点における横収差とを基本状態で比較すると、いずれも湾曲度が小さく、収差曲線の傾斜がほぼ等しいことから、偏心コマ収差、偏心非点収差が小さいことがわかる。このことは、手振れ補正状態であっても充分な結像性能が得られていることを意味している。また、いずれのズーム位置であっても、０．３°までの手振れ補正角に対して、結像特性を低下させることなく充分な手振れ補正を行うことが可能である。さらに、光軸に対して垂直な方向における防振群の移動量を更に大きくとることで、手振れ補正角度を０．３°よりも更に大きく取ることも可能である。これらの点は、後述する他の実施例についても同様である。
【００７９】
次に、当該本実施例１において、具体的数値を適用した数値実施例１のレンズデータを表１に示す。表１に示すレンズデータは次のものである。「面番号」は、物体側から数えたレンズ面の順番を示す。「ｒ」はレンズ面の曲率半径を示し、「ｄ」はレンズ厚又は、互いに隣接するレンズ面の光軸上の間隔を示し、「ｎｄ」はｄ線に対する屈折率を示し、「ｖｄ」はｄ線に対するアッベ数を示す。また、「ｒ」の欄に記載の「∞」は曲率半径が∞（無限大）であることを意味する。また、「ｄ」の欄に記載の「ｄ５」等の「ｄｎ（但し、ｎは面番号）」と表記された欄は、変倍時における可変間隔であることを示す。なお、各表中の長さの単位は全て「ｍｍ」であり、画角の単位は全て「°」である。
【００８０】
表２に、当該ズームレンズの各種データを示す。表２には、広角端、中間焦点距離位置、望遠端における当該ズームレンズの「焦点距離」、「Ｆナンバー」、「半画角」、「レンズ全長（光学全長）」、「バックフォーカス」、表１に示した変倍時における光軸上の可変間隔（但し、無限遠合焦時）「ｄｎ」を示す。また、表２に、当該ズームレンズの変倍比、像高を併せて示す。
【００８１】
表３に、当該ズームレンズを構成する各レンズ群の「始面」、「焦点距離」、各レンズ群の始面から終面までの光軸上の長さに相当する「構成長」、変倍時における各レンズ群の光軸上の「移動量」を示す。但し、像側への移動に対して、符号を正とする。
【００８２】
表４に、広角端、中間焦点距離位置、望遠端における各レンズ群の横倍率を各レンズ群の始面と共に示す。
【００８３】
表５に、当該ズームレンズの望遠端における最大撮像倍率と、望遠端における最近点物体合焦時の光軸上の可変間隔を示す。なお、最近点物体は、当該ズームレンズの最短撮像距離位置にある物体を意味する。
【００８４】
そして、表２６に当該ズームレンズの上記条件式（１）〜条件式（６）の数値を示す。
【００８５】
これらの図面及び表に関する事項は、他の実施例においても同様であるため、以下では説明を省略する。
【００８６】
【表１】
2018180042.tif 000003
【００８７】
【表２】
2018180042.tif 000004
【００８８】
【表３】
2018180042.tif 000005
【００８９】
【表４】
2018180042.tif 000006
【００９０】
【表５】
2018180042.tif 000007
【実施例２】
【００９１】
（１）光学系の構成
図６は、本件発明に係る実施例２のズームレンズのレンズ構成例を示す断面図である。図６に示すように、本実施例２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と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４から構成されている。当該ズームレンズは、図示しない硬性鏡の接眼部に接続されて使用される。なお、各レンズ群の具体的なレンズ構成は図６に示すとおりである。なお、第３レンズ群Ｇ３は第ｎ−１レンズ群であり、第４レンズ群Ｇ４は第ｎレンズ群である。
【００９２】
広角端から望遠端にかけて変倍する際に、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４とを光軸方向に固定し、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３はそれぞれ異なる軌跡で像側に移動する。また、無限遠物体から近距離物体への合焦の際には、第２レンズ群Ｇ２が像側に移動する。また、第４レンズ群Ｇ４は光軸に対して垂直方向に移動可能に構成されており、当該第４レンズ群Ｇ４を光軸に対して垂直方向に移動させることにより、手振れなど撮像時に生じた像ブレを補正することができる。また、手振れ補正時に防振群を光軸に対して垂直な方向に所定量移動させることによる角度変化量を０．３度としたときの防振群の移動量は０．７７９ｍｍである。
【００９３】
（２）数値実施例
次に、当該ズームレンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表６に当該ズームレンズの面データを示し、表７に各種データを示し、表８に当該ズームレンズを構成する各レンズ群に関するデータを示し、表９に各レンズ群の横倍率等を示し、表１０に当該ズームレンズの望遠端における最大撮像倍率等を示す。そして、表２６に当該ズームレンズの上記条件式（１）〜条件式（６）の数値を示す。
【００９４】
図７〜図９に、本実施例２のズームレンズの広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態における無限遠合焦時の球面収差、非点収差及び歪曲収差をそれぞれ示す。図１０に、実施例２のズームレンズの望遠端における横収差図を示す。
【００９５】
【表６】
2018180042.tif 000008
【００９６】
【表７】
2018180042.tif 000009
【００９７】
【表８】
2018180042.tif 000010
【００９８】
【表９】
2018180042.tif 000011
【００９９】
【表１０】
2018180042.tif 000012
【実施例３】
【０１００】
（１）光学系の構成
図１１は、本件発明に係る実施例３のズームレンズのレンズ構成例を示す断面図である。図１１に示すように、本実施例３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と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４から構成されている。当該ズームレンズは、図示しない硬性鏡の接眼部に接続されて使用される。なお、各レンズ群の具体的なレンズ構成は図１１に示すとおりである。なお、第３レンズ群Ｇ３は第ｎ−１レンズ群であり、第４レンズ群Ｇ４は第ｎレンズ群である。
【０１０１】
広角端から望遠端にかけて変倍する際に、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４とを光軸方向に固定し、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３はそれぞれ異なる軌跡で像側に移動する。また、無限遠物体から近距離物体への合焦の際には、第２レンズ群Ｇ２が像側に移動する。また、第４レンズ群Ｇ４は光軸に対して垂直方向に移動可能に構成されており、当該第４レンズ群Ｇ４を光軸に対して垂直方向に移動させることにより、手振れなど撮像時に生じた像ブレを補正することができる。また、手振れ補正時に防振群を光軸に対して垂直な方向に所定量移動させることによる角度変化量を０．３度としたときの防振群の移動量は０．６４０ｍｍである。
【０１０２】
（２）数値実施例
次に、当該ズームレンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表１１に当該ズームレンズの面データを示し、表１２に各種データを示し、表１３に当該ズームレンズを構成する各レンズ群に関するデータを示し、表１４に各レンズ群の横倍率等を示し、表１５に当該ズームレンズの望遠端における最大撮像倍率等を示す。そして、表２６に当該ズームレンズの上記条件式（１）〜条件式（６）の数値を示す。
【０１０３】
図１２〜図１４に、本実施例３のズームレンズの広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態における無限遠合焦時の球面収差、非点収差及び歪曲収差をそれぞれ示す。図１５に、実施例３のズームレンズの望遠端における横収差図を示す。
【０１０４】
【表１１】
2018180042.tif 000013
【０１０５】
【表１２】
2018180042.tif 000014
【０１０６】
【表１３】
2018180042.tif 000015
【０１０７】
【表１４】
2018180042.tif 000016
【０１０８】
【表１５】
2018180042.tif 000017
【実施例４】
【０１０９】
（１）光学系の構成
図１６は、本件発明に係る実施例４のズームレンズのレンズ構成例を示す断面図である。図１６に示すように、本実施例４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と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４から構成されている。当該ズームレンズは、図示しない硬性鏡の接眼部に接続されて使用される。なお、各レンズ群の具体的なレンズ構成は図１６に示すとおりである。なお、第３レンズ群Ｇ３は第ｎ−１レンズ群であり、第４レンズ群Ｇ４は第ｎレンズ群である。
【０１１０】
広角端から望遠端にかけて変倍する際に、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４とを光軸方向に固定し、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３はそれぞれ異なる軌跡で像側に移動する。また、無限遠物体から近距離物体への合焦の際には、第２レンズ群Ｇ２が像側に移動する。また、第４レンズ群Ｇ４は光軸に対して垂直方向に移動可能に構成されており、当該第４レンズ群Ｇ４を光軸に対して垂直方向に移動させることにより、手振れなど撮像時に生じた像ブレを補正することができる。また、手振れ補正時に防振群を光軸に対して垂直な方向に所定量移動させることによる角度変化量を０．３度としたときの防振群の移動量は１．４１６ｍｍである。
【０１１１】
（２）数値実施例
次に、当該ズームレンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表１６に当該ズームレンズの面データを示し、表１７に各種データを示し、表１８に当該ズームレンズを構成する各レンズ群に関するデータを示し、表１９に各レンズ群の横倍率等を示し、表２０に当該ズームレンズの望遠端における最大撮像倍率等を示す。そして、表２６に当該ズームレンズの上記条件式（１）〜条件式（６）の数値を示す。
【０１１２】
図１７〜図１９に、本実施例４のズームレンズの広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態における無限遠合焦時の球面収差、非点収差及び歪曲収差をそれぞれ示す。図２０に、実施例４のズームレンズの望遠端における横収差図を示す。
【０１１３】
【表１６】
2018180042.tif 000018
【０１１４】
【表１７】
2018180042.tif 000019
【０１１５】
【表１８】
2018180042.tif 000020
【０１１６】
【表１９】
2018180042.tif 000021
【０１１７】
【表２０】
2018180042.tif 000022
【実施例５】
【０１１８】
（１）光学系の構成
図２１は、本件発明に係る実施例５のズームレンズのレンズ構成例を示す断面図である。図２１に示すように、本実施例５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と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、負の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ４とから構成されている。当該ズームレンズは、図示しない硬性鏡の接眼部に接続されて使用される。なお、各レンズ群の具体的なレンズ構成は図１６に示すとおりである。
なお、第４レンズ群Ｇ４は第ｎ−１レンズ群であり、第５レンズ群Ｇ５は第ｎレンズ群である。
【０１１９】
広角端から望遠端にかけて変倍する際に、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４とを光軸方向に固定し、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３及び第４レンズ群Ｇ４はそれぞれ異なる軌跡で像側に移動する。また、無限遠物体から近距離物体への合焦の際には、第２レンズ群Ｇ２が像側に移動する。また、第５レンズ群Ｇ５は光軸に対して垂直方向に移動可能に構成されており、当該第５レンズ群Ｇ５を光軸に対して垂直方向に移動させることにより、手振れなど撮像時に生じた像ブレを補正することができる。また、手振れ補正時に防振群を光軸に対して垂直な方向に所定量移動させることによる角度変化量を０．３度としたときの防振群の移動量は０．８２３ｍｍである。
【０１２０】
（２）数値実施例
次に、当該ズームレンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。表２１に当該ズームレンズの面データを示し、表２２に各種データを示し、表２３に当該ズームレンズを構成する各レンズ群に関するデータを示し、表２４に各レンズ群の横倍率等を示し、表２５に当該ズームレンズの望遠端における最大撮像倍率等を示す。そして、表２６に当該ズームレンズの上記条件式（１）〜条件式（６）の数値を示す。
【０１２１】
図２１〜図２３に、本実施例５のズームレンズの広角端状態、中間焦点距離状態及び望遠端状態における無限遠合焦時の球面収差、非点収差及び歪曲収差をそれぞれ示す。図２５に、実施例５のズームレンズの望遠端における横収差図を示す。
【０１２２】
【表２１】
2018180042.tif 000023
【０１２３】
【表２２】
2018180042.tif 000024
【０１２４】
【表２３】
2018180042.tif 000025
【０１２５】
【表２４】
2018180042.tif 000026
【０１２６】
【表２５】
2018180042.tif 000027
【０１２７】
【表２６】
2018180042.tif 000028
【０１２８】
（撮像装置の実施例）
次に、本件発明に係る撮像装置の実施例について説明する。本件発明に係る撮像装置１０は、硬性鏡２０に接続されて使用される。当該撮像装置１０は、本件発明に係るズームレンズ１１を収容するレンズユニットと、当該レンズユニットが交換自在に取り付けられる撮像装置本体１２とを備えている。レンズユニットには、例えば、上記実施例１〜実施例５のいずれかのズームレンズを収容することができる。各実施例の第１レンズ群Ｇ１において最も物体側に配置される平板（面番号１、２）はカバーガラスであり、当該カバーガラスによりレンズユニット筐体（鏡筒）内に物体側（接眼部側）から塵や埃、水などが侵入するのを防止する。また、当該ズームレンズにおいて最も像側に配置されるレンズと、レンズユニットの筐体とは密閉されており、レンズユニット筐体内に像側からの塵や埃、水などの侵入も防止されている。撮像装置本体１２内には、撮像素子１３（Ｉ）が配置され、撮像素子１３の物体側にはカバーガラス（ＣＧ）が配置される。撮像装置本体の背面側には液晶モニターなどの表示装置１４が設けられている。
【０１２９】
硬性鏡２０は、物体側から順に、対物レンズ系（図示略）、リレーレンズ系（図示略）、接眼レンズ系（図示略）が収容される鏡筒部２１と、光源２２と、照明光学系２３とを備えている。鏡筒部２１は、光学全長方向に長尺に形成されており、その物体側が上述した挿入部に相当し、例えば、患者の体内等に挿入される。鏡筒部２１の像側は上述した接眼部に相当し、当該接眼部を介して医師等は、患者の体内、すなわち患部等を観察することができる。また、当該接眼部にレンズユニットが接続される。光源２２は、鏡筒部２１の外側であって接眼部の近傍に設けられる。照明光学系２３は、光源２２からの照明光を鏡筒部２１の物体側まで伝達し、患部等を照明する。図２６には記載を省略したが、撮像装置本体１１と、上述した画像処理部を備えるパーソナルコンピュータ等とを通信接続手段を介して接続し、パーソナルコンピュータ等の表示装置に硬性鏡２０及び撮像装置１０により取得した患部等の硬性鏡画像（観察画像）を表示させてもよい。また、当該撮像装置本体又は、撮像装置本体と接続されたパーソナルコンピュータ等と、遠隔地にあるパーソナルコンピュータ等とをインターネット等の通信接続手段を介して接続し、遠隔地にある表示装置に患部等の硬性鏡画像を表示させてもよい。このような構成により、上記硬性鏡画像表示システム（観察画像表示システム）を実現することができる。
【０１３０】
なお、当該撮像装置の実施例では、撮像装置１０と硬性鏡２０とは接続自在に接続されている。また、当該撮像装置の実施例では、変倍光学系１１を収容するレンズユニットは、撮像装置本体１２に対して交換自在に取り付けられている。しかしながら、本件発明に係る撮像装置はこれらの態様に限定されるものではなく、レンズユニットと撮像装置本体１２とが一体に（分離不能に）構成されていてもよいし、撮像装置１０と硬性鏡２０とが一体に構成されていてもよいのは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【０１３１】
本件発明によれば、全体として小型化及び軽量化を図りつつ、近接撮像が可能なズームレンズを提供することができる。
【符号の説明】
【０１３２】
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
Ｆ・・・合焦群
ＶＣ・・・防振群
Ｓ・・・仮想絞り位置
１０・・・撮像装置
１１・・・ズームレンズ
１２・・・撮像装置本体
１３・・・撮像素子
１４・・・表示装置
２０・・・硬性鏡（観察光学系）
２１・・・鏡筒部
２２・・・光源
２３・・・照明光学系
【図１】
2018180042.tif 000029
【図２】
2018180042.tif 000030
【図３】
2018180042.tif 000031
【図４】
2018180042.tif 000032
【図５】
2018180042.tif 000033
【図６】
2018180042.tif 000034
【図７】
2018180042.tif 000035
【図８】
2018180042.tif 000036
【図９】
2018180042.tif 000037
【図１０】
2018180042.tif 000038
【図１１】
2018180042.tif 000039
【図１２】
2018180042.tif 000040
【図１３】
2018180042.tif 000041
【図１４】
2018180042.tif 000042
【図１５】
2018180042.tif 000043
【図１６】
2018180042.tif 000044
【図１７】
2018180042.tif 000045
【図１８】
2018180042.tif 000046
【図１９】
2018180042.tif 000047
【図２０】
2018180042.tif 000048
【図２１】
2018180042.tif 000049
【図２２】
2018180042.tif 000050
【図２３】
2018180042.tif 000051
【図２４】
2018180042.tif 000052
【図２５】
2018180042.tif 000053
【図２６】
2018180042.tif 000054