JP2013003240A - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 全体が小型で、かつ高ズーム比でありながら、像ぶれ補正時の収差変動を良好に補正し、防振時にも高い光学性能が得られるズームレンズを得ること。
【解決手段】 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、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群、正または負の屈折力の第５レンズ群からなり、ズーミングに際して前記第２レンズ群と前記第４レンズ群が移動し、広角端に比べて望遠端において前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が大きくなるズームレンズにおいて、
前記第５レンズ群は、光軸と垂直方向の成分を持つように移動して結像位置を変化させる負の屈折力のレンズ群Ｌ５ｎを有し、前記レンズ群Ｌ５ｎの結像横倍率をβ５ｎ、前記レンズ群Ｌ５ｎより像側に位置する正の屈折力のレンズ群Ｌ５ｐの結像横倍率をβ５ｐとするとき、
０．５＜｜（１−β５ｎ）×β５ｐ｜＜２．０
なる条件を満たすこと。
【選択図】 図１

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、電子スチルカメラ、放送用カメラ、監視カメラ等のように固体撮像素子を用いた撮像装置、或いは銀塩フィルムを用いたカメラ等の撮像装置に好適なものである。
近年、固体撮像素子を用いた撮像装置に用いられる撮影光学系には、全系がコンパクト（小型）で高ズーム比（高変倍比）で、しかも高解像力のズームレンズであることが要望されている。更に、ズームレンズに手ぶれ等の偶発的な振動が伝わったときに生ずる画像のぶれ（像ぶれ）を補償する機構（防振機構）を具備していること等が要望されている。
これらの要求に応えるズームレンズとして、物体側に正の屈折力のレンズ群を配置したポジティブリード型のズームレンズが知られている。ポジティブリード型のズームレンズで偶発的に振動が伝わったときに生ずる画像のぶれ（像ぶれ）を一部のレンズ群を光軸と垂直方向の成分を持つように移動させて補償する防振機能を有したズームレンズが知られている（特許文献１乃至３）。
特許文献１では、物体側から像側へ順に、正、負、正、負、正の屈折力の第１〜第５レンズ群よりなる５群構成のズームレンズにおいて、第４レンズ群を１つのコンポーネントで構成し、像ぶれ補正を行ったズームレンズを開示している。
特許文献２では、物体側から像側へ順に、正、負、正、正、正の屈折力の第１〜第５レンズ群よりなる５群構成のズームレンズにおいて、第５レンズ群を３つの部分レンズ群から構成し、その一部のレンズ群で像ぶれ補正を行ったズームレンズを開示している。
特許文献３では、物体側から像側へ順に、正、負、正、正、負の屈折力の第１〜第５レンズ群よりなる５群構成のズームレンズにおいて、第５レンズ群を２つの部分レンズ群から構成し、その一部のレンズ群で像ぶれ補正を行ったズームレンズを開示している。
また全系の小型化を図る手段として、物体側の第１レンズ群以外のレンズ群を移動させてフォーカス（焦点合わせ）を行う、所謂リアフォーカス式のズームレンズが知られている（特許文献４）。
特許文献４では、物体側より像側へ順に、正、負、正、負、正の屈折力の第１乃至第５レンズ群よりなり、第２レンズ群を移動させて変倍を行い、第４レンズ群を移動させて変倍に伴う像面変動を補正するとともにフォーカスを行ったズームレンズを開示している。
特開２００８−１２９０７６号公報 特開２００８−１３４３３４号公報 特開２００７−３２８３０６号公報 特開平０８−００５９１３号公報
近年、撮像装置に用いるズームレンズには、高ズーム比で、かつレンズ系全体が小型であること、防振機能を有していること等が強く要望されている。特に、像ぶれ補正のための補正レンズ群を光軸と垂直方向に移動させて補正する場合には、移動機構（防振機構）の小型化、及び省電力化を図るために補正レンズ群が小型軽量であることが求められている。更に、像ぶれ補正時の収差変動が少なく、防振時にも良好なる光学性能が維持されることが求められている。
ズームレンズの一部のレンズ群を防振レンズ群とし、光軸に対して垂直方向に平行偏心させて像ぶれの補正を行うズームレンズにおいては、比較的容易に像ぶれを補正することができる。しかしながらズームレンズのレンズ構成及び防振のために移動させる防振レンズ群のレンズ構成が適切でないと、高ズーム比を図ったとき防振時において偏心収差の発生量が多くなり、光学性能が大きく低下してくる。このため、高ズーム比で、かつ防振機能を有するズームレンズでは、全体のレンズ構成や防振時の補正レンズ群が含まれるレンズ群の構成等を適切に設定することが重要になってくる。
例えば防振レンズ群の屈折力と、結像倍率、そして防振レンズ群よりも像側に配置されているレンズ群の結像倍率等を適切に設定することが重要になってくる。これらの構成を適切に設定しないと全系の小型化を図り、かつ高ズーム比を確保しつつ、防振時に高い光学性能を維持するのが大変困難になってくる。
本発明は、全体が小型で、かつ高ズーム比でありながら、像ぶれ補正時の収差変動を良好に補正し、防振時にも高い光学性能が得られるズームレンズ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、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群、正または負の屈折力の第５レンズ群からなり、ズーミングに際して前記第２レンズ群と前記第４レンズ群が移動し、広角端に比べて望遠端において前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が大きくなるズームレンズにおいて、
前記第５レンズ群は、光軸と垂直方向の成分を持つように移動して結像位置を変化させる負の屈折力のレンズ群Ｌ５ｎを有し、前記レンズ群Ｌ５ｎの結像横倍率をβ５ｎ、前記レンズ群Ｌ５ｎより像側に位置する正の屈折力のレンズ群Ｌ５ｐの結像横倍率をβ５ｐとするとき、
０．５＜｜（１−β５ｎ）×β５ｐ｜＜２．０
なる条件を満たすことを特徴としている。
本発明によれば、全体が小型で、かつ高ズーム比でありながら、像ぶれ補正時の収差変動を良好に補正し、防振時にも高い光学性能が得られるズームレンズが得られる。
本発明の実施例１の広角端におけるレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）本発明の実施例１のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図 （Ａ）、（Ｂ）本発明の実施例１のズームレンズの広角端、望遠端における０．３度像位置変化後の横収差図 本発明の実施例２の広角端におけるレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）本発明の実施例２のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図 （Ａ）、（Ｂ）本発明の実施例２のズームレンズの広角端、望遠端における０．３度像位置変化後の横収差図 本発明の実施例３の広角端におけるレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）本発明の実施例３のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図 （Ａ）、（Ｂ）本発明の実施例３のズームレンズの広角端、望遠端における０．３度像位置変化後の横収差図 本発明の撮像装置の要部概略図 本発明の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、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群、正又は負の屈折力の第５レンズ群からなっている。ズーミングに際して第２レンズ群と第４レンズ群が移動する。このとき、第２レンズ群は広角端に比べ望遠端において第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が広くなるズームタイプを採用している。
また第４レンズ群でフォーカシングを行っている。第５レンズ群は光軸と垂直方向の成分を持つように移動して像変位を行う防振機能を行う負の屈折力のレンズ群Ｌ５ｎを有している。第５レンズ群Ｌ５はレンズ群Ｌ５ｎの像側に正の屈折力のレンズ群Ｌ５ｐを有している。
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）におけるレンズ断面図である。図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例１のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端（長焦点距離端）における収差図である。図３（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ実施例１のズームレンズの広角端、望遠端における０．３度像位置変化後の横収差図である。実施例１はズーム比９．５９、開口比（Ｆナンバー）１．８５〜３．００のズームレンズである。
図４は、本発明の実施例２のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例２のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。図６（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ実施例２のズームレンズの広角端、望遠端における０．３度像位置変化後の横収差図である。実施例２はズーム比１３．９５、開口比１．８５〜３．３０のズームレンズである。
図７は、本発明の実施例３のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例３のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。図９（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ実施例１のズームレンズの広角端、望遠端における０．３度像位置変化後の横収差図である。実施例３はズーム比１５．９０、開口比１．８５〜３．３０のズームレンズである。図１０、図１１は本発明の撮像装置の要部概略図である。
本発明のズームレンズは、デジタルカメラ、ビデオカメラ、銀塩フィルムカメラ等の撮像装置に用いられるものである。レンズ断面図において左方が前方（物体側、拡大側）で右方が後方（像側、縮小側）である。レンズ断面図において、ｉは物体側から像側への各レンズ群の順序を示し、Ｌｉは第ｉレンズ群である。
次に各実施例のズームレンズの特徴について説明する。各実施例のレンズ断面図において、Ｌ１は正の屈折力（光学的パワー＝焦点距離の逆数）の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は正の屈折力の第３レンズ群、Ｌ４は負の屈折力の第４レンズ群、Ｌ５は正又は負の屈折力の第５レンズ群である。
第５レンズ群Ｌ５は光軸に対して垂直方向の成分を持つように移動して、像位置（結像位置）を光軸方向へ変移させる負の屈折力のレンズ群Ｌ５ｎと不動の正の屈折力のレンズ群Ｌ５ｐを有している。ＳＰは開放Ｆナンバー（Ｆｎｏ）光束を決定（制限）する開口絞りの作用をするＦナンバー決定部材（以下「開口絞り」ともいう。）であり、第３レンズ群Ｌ３の物体側に位置している。
Ｇは光学フィルター、フェースプレート、水晶ローパスフィルター、赤外カットフィルター等に相当する光学ブロックである。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センサ等の撮像素子（光電変換素子）の撮像面が置かれる。又、銀塩フィルム用カメラの撮影光学系として使用する際にはフィルム面に相当する感光面が置かれている。
収差図のうち球面収差図において実線はｄ線、２点鎖線はｇ線である。非点収差図において点線はメリディオナル像面、実線はサジタル像面である。倍率色収差はｇ線によって表している。横収差図において、Ｙは像高であり、実線はｄ線メリディオナル断面、点線はｄ線サジタル断面の横収差である。ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角である。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際しての各レンズ群の移動軌跡を示している。ズーミングに際しては第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４が移動する。このとき広角端に対して望遠端において第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が広くなる。
以下の各実施例において広角端と望遠端は変倍レンズ群が機構上光軸上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。各実施例では、広角端から望遠端へのズーミングに際して矢印のように、第２レンズ群Ｌ２を像側に移動することによって変倍を行う。また、第４レンズ群Ｌ４を物体側に凸状の軌跡で移動させることで変倍に伴う像面変動を補正している。
また、第４レンズ群Ｌ４を光軸上移動させてフォーカシングを行うリアフォーカス式を採用している。第４レンズ群Ｌ４に関する実線の曲線４ａと点線の曲線４ｂは、各々無限遠物体と近距離物体にフォーカスしているときの変倍に伴う像面変動を補正するための移動軌跡である。このように第４レンズ群Ｌ４を物体側へ凸状の軌跡とすることで第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４間の空間の有効利用を図り、レンズ全長（第１レンズ面から像面までの距離）の短縮化を効果的に達成している。
又、望遠端において無限遠物体から近距離物体へフォーカスを行う場合には、矢印４ｃに示すように第４レンズ群Ｌ４を前方に繰り出すことで行っている。レンズ群Ｌ５ｎを光軸に対して垂直方向の成分を持つように移動させて、結像位置を光軸に対して垂直方向に移動させている。即ち防振を行っている。開口絞りＳＰは固定である。
本発明は、高ズーム比を確保するために、物体側から像側へ順に、正、負、正、正の屈折力の第１乃至第４レンズ群Ｌ１〜Ｌ４と第５レンズ群Ｌ５で構成している。そしてズーミングに際して第２、第４レンズ群Ｌ２、Ｌ４を移動させている。これにより高ズーム比で全系が小型のズームレンズを達成している。像ぶれ補正用の補正レンズ群を小型軽量化するために、第５レンズ群Ｌ５中に負の屈折力のレンズ群Ｌ５ｎを設けている。これによって、像ぶれ補正機能を有しながらもレンズ系全体の小型化も達成している。
各実施例において、レンズ群Ｌ５ｎの結像横倍率をβ５ｎ、レンズ群Ｌ５ｎより像側に位置するレンズ群Ｌ５ｐの結像横倍率をβ５ｐとする。このとき、
０．５＜｜（１−β５ｎ）×β５ｐ｜＜２．０ ・・・（１）
なる条件を満たしている。
各実施例では所定のズーム比を確保しつつ、ズーム全域に渡り諸収差を良好に補正するために、物体側から像側へ順に正、負、正、正の屈折力の第１乃至第４レンズ群と第５レンズ群よりなるズームタイプを用いている。このような５群のレンズ構成とすることで、第１レンズ群および第２レンズ群で発生する球面収差やコマ収差等の補正を容易にしている。
また、全系の小型化と高ズーム比を確保をするために、ズーミングに際して第２、第４レンズ群Ｌ２、Ｌ４を移動させ、このとき広角端に比べ望遠端において第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が広くなるようにしている。そして第５レンズ群Ｌ５中に負の屈折力のレンズ群Ｌ５ｎ（部分群）を設け、第５レンズ群Ｌ５中の正の屈折力のレンズ群Ｌ５ｐ（部分群）で発生する諸収差をその負の屈折作用によりキャンセル（補正）している。
また、その負の屈折力のレンズ群Ｌ５ｎを光軸に対し垂直方向の成分を持つように移動することでズームレンズが振動したときに生ずる像ぶれを少ない移動量で補正するようにしている。
条件式（１）は、第５レンズ群Ｌ５の負の屈折力のレンズ群Ｌ５ｎの防振に際しての像シフト敏感度を規定したものである。ここで、像シフト敏感度ＴＳとは、シフト群を光軸に対して垂直方向に移動させたときのシフト群の垂直方向の移動量ΔＬとそのときの像面での像（結像位置）の光軸に対して垂直方向の移動量ΔＩの比
ＴＳ＝ΔＩ／ΔＬ
である。
条件式（１）の上限を超えた場合、レンズ群Ｌ５ｎの微小な移動に対し、像が大きくシフトし、高い精度で像変移の制御が要求されるので、好ましくない。条件式（１）の下限を超えた場合、像を所定量シフトするために必要なレンズ群Ｌ５ｎの移動量が大きくなり、全系の小型化が困難となる。また、像を所定量シフトするためにレンズ群Ｌ５ｎをシフトした際の収差変動の抑制が困難となる。
各実施例において、好ましくは次の条件式のうち１以上を満足するのが良い。第５レンズ群Ｌ５は、物体側より像側へ順に、負の屈折力のレンズ群Ｌ５ｎ、正の屈折力のレンズ群Ｌ５ｐからなり、レンズ群Ｌ５ｎとレンズ群Ｌ５ｐの焦点距離を各々ｆ５ｎ、ｆ５ｐとする。
第２レンズ群Ｌ２の焦点距離をｆ２とする。第３レンズ群Ｌ３の焦点距離をｆ３とする。第４レンズ群Ｌ４の焦点距離をｆ４とする。第５レンズ群Ｌ５の焦点距離をｆ５とする。広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔ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。
０．５＜｜ｆ５ｎ／ｆ５ｐ｜＜２．０ ・・・（２）
０．０１＜｜ｆ５ｎ／ｆ５｜＜０．３０ ・・・（３）
０．５＜ｆ３／ｆ４＜２．０ ・・・（４）
５．０＜ｆｔ／｜ｆ２｜＜２５．０ ・・・（５）
１．０＜｜ｆ５／√（ｆｗ×ｆｔ）｜＜５０．０ ・・・（６）
各実施例では、像ぶれ補正のための補正レンズ群（シフトレンズ群）を小型軽量化するために、第５レンズ群Ｌ５中の負の屈折力のレンズ群Ｌ５ｎにて像ぶれ補正を行っている。また、補正レンズ群の構成を最小限とするためには、第５レンズ群Ｌ５を負の屈折力のレンズ群Ｌ５ｎと正の屈折力のレンズ群Ｌ５ｐの２つのレンズ群よりなる構成とすることが望ましい。
また、第５レンズ群Ｌ５は、物体側より像側へ順に、負の屈折力のレンズ群Ｌ５ｎと、正の屈折力のレンズ群Ｌ５ｐから構成とするのが良い。条件式（２）は、第５レンズ群Ｌ５の負の屈折力のレンズ群Ｌ５ｎの焦点距離と正の屈折力のレンズ群Ｌ５ｐの焦点距離を規定したものである。条件式（２）の上限を超えた場合、レンズ群Ｌ５ｎの焦点距離（絶対値）が大きくなり、像ぶれ補正時の偏芯コマ収差、像面の傾きを抑制することが困難となる。
条件式（２）の下限を超えた場合、レンズ群Ｌ５ｎの焦点距離が小さくなり、糸巻き型の歪曲収差が多く発生し、このときの歪曲収差をレンズ群Ｌ５ｐで補正する必要があり、その結果、レンズ群Ｌ５ｐが大型化してくるので良くない。また、像を所定量シフトするためにレンズ群Ｌ５ｎをシフトした際、諸収差の変動を抑制するのが困難となる。
条件式（３）は、第５レンズ群Ｌ５のレンズ群Ｌ５ｎの焦点距離を第５レンズ群Ｌ５の焦点距離で規定したものである。条件式（３）の上限を超えた場合、第５レンズ群Ｌ５の焦点距離が小さくなり、ズーム全域において良好な収差補正を行いつつ、高ズーム比化を達成することが困難となる。条件式（３）の下限を超えた場合、レンズ群Ｌ５ｎの焦点距離が小さくなり、第４レンズ群Ｌ４のフォーカス敏感度が高なりすぎるので、好ましくない。また、製造誤差による収差変動が大きくなるので、好ましくない。
条件式（４）は、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離を第４レンズ群Ｌ４の焦点距離で規定したものである。条件式（４）の上限を超えた場合、第４レンズ群Ｌ４の焦点距離が小さくなり、収差補正を良好に行うためには、第４レンズ群Ｌ４の構成レンズ枚数を増加せねばならず、この結果レンズ全長が増大してくるので良くない。条件式（４）の下限を超えて第４レンズ群Ｌ４の焦点距離が大きくなりすぎると、変倍に際する像面変動の補正のための移動量またはフォーカスのための移動量が大きくなり、レンズ全長が増大し良くない。
条件式（５）は、望遠端における全系の焦点距離を第２レンズ群Ｌ２の焦点距離で規定するものである。条件式（５）の上限を超えて第２レンズ群Ｌ２の焦点距離が小さくなると、高ズーム比化およびレンズ全長の短縮には有利となるが、ペッツバール和が負の方向に大きくなり、像面湾曲が増大してくるので好ましくない。
条件式（５）の下限を超えて第２レンズ群Ｌ２の焦点距離が大きくなると、高ズーム比化のために、第２レンズ群Ｌ２の移動量を大きくする、または第２レンズ群Ｌ２よりも後方（像側）のレンズ群での変倍作用を大きくする必要がある。第２レンズ群Ｌ２の移動量を大きくするとレンズ全長が増大するので好ましくない。また、第２レンズ群Ｌ２よりも後方のレンズ群の変倍作用を大きくすると、レンズ全系の全長が長くなり、またレンズ枚数が増加してくるので好ましくない。
条件式（６）は、第５レンズ群Ｌ５の焦点距離を広角端及び望遠端での全系の焦点距離で規定したものである。条件式（６）の上限を超えて第５レンズ群Ｌ５の焦点距離が長くなるとバックフォーカスが長くなりすぎて、全長が長くなってくるため望ましくない。条件式（６）の下限を超えて第５レンズ群Ｌ５の焦点距離が短くなると、ズーミングに際して軸外光束の像面への入射角度の変動が大きくなり好ましくない。更に好ましくは条件式（１）乃至（６）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
０．６＜｜（１−β５ｎ）×β５ｐ｜＜１．６ ・・・（１ａ）
０．５＜｜ｆ５ｎ／ｆ５ｐ｜＜１．６ ・・・（２ａ）
０．０２＜｜ｆ５ｎ／ｆ５｜＜０．２０ ・・・（３ａ）
０．６＜ｆ３／ｆ４＜１．６ ・・・（４ａ）
５．８＜ｆｔ／｜ｆ２｜＜１５．０ ・・・（５ａ）
３．０＜｜ｆ５／√（ｆｗ×ｆｔ）｜＜４０．０ ・・・（６ａ）
好ましくは条件式（１ａ）乃至（６ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
０．６＜｜（１−β５ｎ）×β５ｐ｜＜１．２ ・・・（１ｂ）
０．５＜｜ｆ５ｎ／ｆ５ｐ｜＜１．２ ・・・（２ｂ）
０．０３＜｜ｆ５ｎ／ｆ５｜＜０．１０ ・・・（３ｂ）
０．７＜ｆ３／ｆ４＜１．４ ・・・（４ｂ）
６．３＜ｆｔ／｜ｆ２｜＜１０．０ ・・・（５ｂ）
５．０＜｜ｆ５／√（ｆｗ×ｆｔ）｜＜３０．０ ・・・（６ｂ）
各実施例において第５レンズ群Ｌ５は、ズーミングのためには不動とすることが望ましい。
ズーミングとともに像ぶれ補正を行うには、補正レンズ群を光軸方向へ移動した場合、ズーミングに際して像揺れを抑制するためには高精度の制御が必要となる。この結果、駆動機構が大型化及び複雑化してくるので良くない。また、シフト機構を簡素化するために、レンズ群Ｌ５ｎは１つのコンポーネント（単レンズ又は接合レンズ）であることが望ましい。
ズーミングの際に、結像面（像面）に対して開口絞りＳＰを固定（不動に）した場合、開口絞りＳＰを移動させるためのアクチュエータが不要となる。この結果、絞り機構の構成が簡単になるので好ましい。ズーミングに際して第１レンズ群Ｌ１と第３レンズ群Ｌ３を固定にして、ズーミングのための可動レンズ群を２つにするのが良く、これによればズーミング時のレンズ全長の変化を無くすことができて好ましい。また、第３レンズ群Ｌ３には少なくとも１つの非球面を設けることが望ましい。これによれば広角端でのＦナンバーを比較的小さくし、後続のレンズ群を簡素な構成にすることが容易となる。
以上のように各実施例によれば、球面収差、コマ収差などの諸収差を良好に補正することができ、しかも像ぶれ補正用の補正レンズ群が小型軽量で、像ぶれ補正時の収差変動を良好に補正したズームレンズが実現できる。
次に各実施例における各レンズ群のレンズ構成について説明する。以下、特に断りがない限り物体側から像側への順である。第１レンズ群Ｌ１は負レンズと正レンズとを接合した接合レンズ、物体側の面が凸でメニスカス形状の正レンズで構成している。各実施例のズームレンズでは小型で高ズーム比とするために第１レンズ群Ｌ１の屈折力を強めている。このとき第１レンズ群Ｌ１内で発生する諸収差、特に望遠側において球面収差が多く発生してくる。そこで第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力を接合レンズと正レンズで分担しこれらの諸収差の発生を低減している。
第２レンズ群Ｌ２は屈折力の絶対値が物体側に比べて像側が強く、像側のレンズ面が凹形状の負レンズ、両凹形状の負レンズ、物体側のレンズ面が凸形状の正レンズで構成している。各実施例のズームレンズでは広角端において広い画角を得ながら第１レンズ群Ｌ１の有効径を小型にするために第２レンズ群Ｌ２の屈折力を強めている。
このとき第２レンズ群Ｌ２で発生する諸収差、特に広角側において像面彎曲が多く発生してくる。各実施例では第２レンズ群Ｌ２の負の屈折力を２つの負レンズで分担しこれら諸収差の発生を低減している。このようなレンズ構成により広画角化を図りながら前玉有効径の小型化と高い光学性能を得ている。
第３レンズ群Ｌ３は物体側のレンズ面が凸形状の１つの正レンズより構成している。また少なくとも１つのレンズ面を非球面形状としている。第４レンズ群Ｌ４は負レンズと正レンズとを接合した接合レンズより構成している。各実施例では少ないレンズ枚数で第４レンズ群Ｌ４を構成することで薄型化、軽量化を図っている。第５レンズ群Ｌ５のレンズ群Ｌ５ｎは正レンズと負レンズとを接合した接合レンズ、又は単一の負レンズより構成している。即ち１つのコンポーネントより構成している。レンズ群Ｌ５ｐは単一の正レンズより構成している。
各実施例では、以上のように各レンズ群を構成することによって、高ズーム比に対応し、全系が小型で、全ズーム範囲、全物体距離にわたり高い光学性能を有するズームレンズを得ている。また振動補償（防振）のための機構を具備し、振動補償時に良好な画像を得ることができる防振機能を有したズームレンズを得ている。
次に本発明のズームレンズを撮影光学系として用いたカムコーダー（ビデオカメラ）の実施例を図１０、デジタルスチルカメラの実施例を図１１を用いて説明する。図１０において、１０はカメラ本体、１１は実施例１乃至３に説明したいずれか１つのズームレンズによって構成された撮影光学系である。１２はカメラ本体に内蔵され、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センサ等の固体撮像素子（光電変換素子）である。
１３は液晶ディスプレイパネル等によって構成され、固体撮像素子１２上に形成された被写体像を観察するためのファインダである。図１１において、２０はカメラ本体、２１は実施例１乃至３に説明したいずれか１つのズームレンズによって構成された撮影光学系である。２２はカメラ本体に内蔵され、撮影光学系２１によって形成された被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）である。尚、各実施例のズームレンズは投射装置（プロジェクタ）用の投射光学系として用いることもできる。
次に本発明の実施例１乃至３に対応する数値実施例１乃至３を示す。数値実施例においてｉは物体からの面の順番を示す。ｒｉは物体側より順に第ｉ番目の面の曲率半径、ｄｉは物体側より順に第ｉ番目と第ｉ＋１番目間のレンズ厚及び空気間隔、ｎｄｉとνｄｉは各々物体側より順に第ｉ番目の光学部材の材質の屈折率とアッベ数である。また最も像側の２つの面はフェースプレート等のガラス材である。
非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＨ軸、光の進行方向を正としＲを近軸曲率半径、Ｋを円錐定数、Ａ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０を各々非球面係数としたとき
なる式で表している。*は非球面形状を有する面を意味している。「ｅ−ｘ」は１０-xを意味している。ＢＦはバックフォーカスであり、最終レンズ面から像面までの空気変換長で表している。
［数値実施例１］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 39.999 1.00 1.84666 23.9
2 22.257 4.14 1.60311 60.6
3 844.327 0.18
4 19.713 2.98 1.69680 55.5
5 49.749 (可変)
6 52.237 0.65 1.88300 40.8
7 5.569 2.18
8 -21.602 0.60 1.83481 42.7
9 14.743 0.94
10 12.950 1.46 1.92286 18.9
11 299.674 (可変)
12(絞り) ∞ 1.30
13* 14.870 2.01 1.58313 59.4
14* -24.047 (可変)
15 14.314 0.60 1.80518 25.4
16 5.627 2.68 1.62299 58.2
17 -18.970 (可変)
18 -27.676 0.77 1.76182 26.5
19 -24.356 0.70 1.51742 52.4
20 7.091 1.27
21 11.738 1.73 1.48749 70.2
22 -11.985 4.36
23 ∞ 2.00 1.51633 64.1
24 ∞ 1.00
像面 ∞

非球面データ
第13面
K =-1.88255e+000 A 4=-3.54749e-005 A 6=-1.13871e-006 A 8=-1.15135e-007 A10= 3.04677e-009

第14面
K = 0.00000e+000 A 4= 7.70626e-005 A 6=-2.85358e-006

各種データ
ズーム比 9.59
広角 中間 望遠
焦点距離 4.23 27.34 40.59
Fナンバー 1.85 2.86 3.00
半画角 28.00 4.71 3.17
像高 2.25 2.25 2.25
レンズ全長 58.71 58.71 58.71
BF 6.68 6.68 6.68

d 5 0.70 16.89 19.10
d11 19.90 3.71 1.50
d14 4.76 2.34 3.69
d17 1.48 3.90 2.55

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 32.03
2 6 -6.31
3 12 16.06
4 15 18.06
5 18 -10.89
6 21 12.46
7 23 ∞
［数値実施例２］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 42.566 1.00 1.84666 23.9
2 24.189 4.73 1.60311 60.6
3 523.227 0.18
4 23.631 3.22 1.69680 55.5
5 63.993 (可変)
6 47.618 0.65 1.88300 40.8
7 5.763 2.78
8 -21.692 0.60 1.80400 46.6
9 17.320 0.56
10 12.571 1.60 1.92286 18.9
11 89.965 (可変)
12(絞り) ∞ 1.30
13* 15.147 1.98 1.58313 59.4
14* -29.825 (可変)
15 12.201 0.60 1.80518 25.4
16 5.620 2.91 1.60311 60.6
17 -19.650 (可変)
18 -61.550 1.20 1.76182 26.5
19 -9.573 0.70 1.60342 38.0
20 6.103 1.78
21 8.206 1.59 1.48749 70.2
22 -33.399 3.38
23 ∞ 2.40 1.51633 64.1
24 ∞ 1.00
像面 ∞

非球面データ
第13面
K =-1.84777e+000 A 4=-3.23296e-005 A 6= 1.50941e-006 A 8=-6.12486e-008 A10= 1.44897e-009

第14面
K = 0.00000e+000 A 4= 6.55147e-005 A 6= 5.16504e-007

各種データ
ズーム比 13.95
広角 中間 望遠
焦点距離 3.99 33.80 55.68
Fナンバー 1.85 2.90 3.30
半画角 29.42 3.81 2.31
像高 2.25 2.25 2.25
レンズ全長 64.74 64.74 64.74
BF 5.96 5.96 5.96

d 5 0.70 20.80 23.54
d11 24.34 4.24 1.50
d14 4.86 2.50 4.73
d17 1.48 3.84 1.61

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 36.48
2 6 -6.55
3 12 17.51
4 15 16.91
5 18 -10.50
6 21 13.68
7 23 ∞
［数値実施例３］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 52.181 1.00 1.84666 23.9
2 26.676 4.70 1.60311 60.6
3 -544.079 0.18
4 24.920 3.12 1.72916 54.7
5 68.982 (可変)
6 62.312 0.65 1.88300 40.8
7 5.847 2.56
8 -21.650 0.60 1.80400 46.6
9 17.646 0.44
10 12.073 1.54 1.92286 18.9
11 73.728 (可変)
12(絞り) ∞ 1.30
13* 18.602 1.74 1.69350 53.2
14* -48.847 (可変)
15 12.623 0.60 1.80518 25.4
16 6.184 3.02 1.60311 60.6
17 -22.932 (可変)
18* 40.075 0.80 1.66998 39.3
19 7.105 3.03
20 10.719 1.86 1.60311 60.6
21 -57.581 4.31
22 ∞ 2.40 1.51633 64.1
23 ∞ 1.00
像面 ∞

非球面データ
第13面
K =-1.61404e+000 A 4=-1.86633e-005 A 6= 2.55237e-006 A 8=-6.23835e-008 A10= 1.26776e-009

第14面
K = 0.00000e+000 A 4= 5.10805e-005 A 6= 1.63442e-006

第18面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.14074e-006 A 6= 4.19374e-006

各種データ
ズーム比 15.90
広角 中間 望遠
焦点距離 4.00 37.98 63.66
Fナンバー 1.85 2.90 3.30
半画角 29.34 3.39 2.02
像高 2.25 2.25 2.25
レンズ全長 67.75 67.75 67.75
BF 6.89 6.89 6.89

d 5 0.70 21.93 24.82
d11 25.62 4.39 1.50
d14 5.82 2.74 5.91
d17 1.59 4.66 1.49

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 36.96
2 6 -6.48
3 12 19.63
4 15 17.87
5 18 -13.02
6 20 15.14
7 22 ∞
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

Claims (10)

  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、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群、正または負の屈折力の第５レンズ群からなり、ズーミングに際して前記第２レンズ群と前記第４レンズ群が移動し、広角端に比べて望遠端において前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が大きくなるズームレンズにおいて、
    前記第５レンズ群は、光軸と垂直方向の成分を持つように移動して結像位置を変化させる負の屈折力のレンズ群Ｌ５ｎを有し、前記レンズ群Ｌ５ｎの結像横倍率をβ５ｎ、前記レンズ群Ｌ５ｎより像側に位置する正の屈折力のレンズ群Ｌ５ｐの結像横倍率をβ５ｐとするとき、
    ０．５＜｜（１−β５ｎ）×β５ｐ｜＜２．０
    なる条件を満たすことを特徴とするズームレンズ。
  2. 前記第５レンズ群は、物体側より像側へ順に、負の屈折力のレンズ群Ｌ５ｎ、正の屈折力のレンズ群Ｌ５ｐからなり、前記レンズ群Ｌ５ｎと前記レンズ群Ｌ５ｐの焦点距離を各々ｆ５ｎ、ｆ５ｐとするとき、
    ０．５＜｜ｆ５ｎ／ｆ５ｐ｜＜２．０
    なる条件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。
  3. 前記レンズ群Ｌ５ｎと前記第５レンズ群の焦点距離を各々ｆ５ｎ、ｆ５とするとき、
    ０．０１＜｜ｆ５ｎ／ｆ５｜＜０．３０
    なる条件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. 前記第５レンズ群は、ズーミングのためには不動であ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. 前記レンズ群Ｌ５ｎは、正レンズと負レンズが接合された接合レンズ、又は単一の負レンズからな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. 前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の焦点距離を各々ｆ３、ｆ４とするとき、
    ０．５＜ｆ３／ｆ４＜２．０
    なる条件を満たす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. ズーミングのためには前記第１レンズ群および前記第３レンズ群は不動であ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. 前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、望遠端における全系の焦点距離をｆｔとするとき、
    ５．０＜ｆｔ／｜ｆ２｜＜２５．０
    なる条件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. 前記第５レンズ群の焦点距離をｆ５、広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔとするとき、
    １．０＜｜ｆ５／√（ｆｗ×ｆｔ）｜＜５０．０
    なる条件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. 請求項１乃至９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を有することを特徴とする撮像装置。
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