JP2013117657A - ズームレンズ及び撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】より高変倍比にするとともに、画角を広角端にてより広く確保し、小型で高性能、更には像シフト時の性能も良好に保つズームレンズを提供する。
【解決手段】物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｇ２、像面に対して固定された絞りＳＰ、正の屈折力の第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を備え、広角端から望遠端への変倍の際、第１レンズ群及び第３レンズ群、第５レンズ群が光軸方向に固定され、第２レンズ群が物体側から像側へ移動して変倍作用を有し、第４レンズ群が第２レンズ群の移動に伴う像面位置の変動を補償するように光軸方向に移動すると共に合焦機能を有するズームレンズにおいて、第１レンズ群は少なくとも１枚の負レンズと少なくとも３枚の正レンズとで構成され、第１レンズ群の最も物体側に、両凹形状の負レンズと正レンズとが接合した構成である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ズームレンズ及びそれを用いた撮像装置に関し、特に監視用カメラや、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、放送用カメラ等、撮像素子により受光するカメラに適用して好適なズームレンズ及びそれを用いた撮像装置に関するものである。
従来から監視用カメラやビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、放送用カメラ等に好適な高画質で高倍率のズームレンズとして、例えば、正負正正４群ズームレンズや正負正正正５群ズームレンズ、正負正正負５群ズームレンズが知られている。
これらのズームレンズにおいては、第２レンズ群が物体側から像側へ移動することで変倍を行い、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共に合焦を行う機能を有している。
近年、広角端における画角の広角化が望まれており、広角化を達成させる方法として、第１レンズ群の有効径を大きく確保し、入射する軸外光線の高さを補う方式が知られている（特許文献１参照）。また、高変倍化を図るために像面変動を補正する作用をもつ４群を分割した正負正正負５群構成で広角化と高倍率化を図った方式が知られている（特許文献２参照）。更には、第１レンズの有効径の増大を抑え、かつ広角化を行う方法として、第1レンズ群を構成する最も物体側の負レンズを両凹形状とし、入射する軸外光線の高さを抑えた方式が知れられている（特許文献３、４参照）。更には、第１レンズ群を構成する最も物体側にワイドコンバージョンレンズのような強い負の屈折力を持つレンズを配置し、入射する軸外光線の高さを抑えた方式が知れられている（特許文献５）。
特開２０１１−１３７８７５号公報 特開２００７−１７８５９８号公報 特開２００９−２０４９４２号公報 国際公開第２００４−０２５３４８号公報明細書 特開２０１１−１３３７９９号公報
しかしながら、上述した従来の広角ズームレンズにおいては、小型で高性能かつ、広角化と高変倍化の性能を両立することができなかった。例えば、特許文献１に示されたズームレンズのように、正負正正４群ズームレンズで構成され、広角化を達成させるために１群有効径を大きくした場合、小型化と高性能化との両立が難しいという問題点があった。従来の正負正正４群ズームレンズでは、高変倍において合焦の移動量（４群）が大きくなってしまう問題があった。更には、高変倍時の色収差を補正するために合焦を行う稼働群のレンズ構成枚数が多くなり、この結果、稼働させるアクチュエータが大きくなってしまい、小型化と高変倍化を達成することが困難であった。更には、特許文献１の構成では、広角化を１群の有効径を大きくすることで対応するため、収差補正としては良好であるが、装置の大型化となってしまい、小型化と広角化を達成することが困難であった。
また、特許文献３に記載されたズームレンズでは、１群を構成するレンズの最も物体側にある凹レンズを両凹レンズとし、更には隣接する正レンズとの距離を規定することで広角化を想定しているが、凹レンズと隣接する正レンズとを分離したために、レンズを鏡筒に挿入した際、各レンズの偏芯を抑えるために有効径以上の大きさを確保する必要があり、小型化と広角化を達成することが困難であった。
また、特許文献４に記載されたズームレンズでは、１群を構成するレンズの最も物体側にある凹レンズを両凹レンズとし、更には隣接する正レンズと接合した構成により、小型化と広角化を達成することを想定しているが、正負正正４群ズームレンズ構成のため、高変倍化を達成することが困難であった。
また、特許文献５に示されたズームレンズのように、正負正正正５群ズームレンズで構成した場合、広角化を図ろうとするとペッツバール和が正の方向に偏りすぎて負の像面湾曲が増大するため、高い光学性能を確保することが困難であった。更には、特許文献５の構成では、１群の前に強い負レンズ群を配置した構成により、１群前玉径を抑えた構成としたが、１群を構成するレンズ枚数の増加となるためズームレンズの小型化と広角化を達成することが困難であった。
また、特許文献２に示されたズームレンズのように、正負正正負５群ズームレンズで構成した場合、高変倍で小型化を達成することは可能であるが、特許文献２で示されたズームレンズの条件式では、更なる高変倍化や広角化を行った際に発生する色収差などの補正が難しく、所望とする変倍比と広角化を達成することが困難であった。
正負正正４群構成、正負正正正５群構成、正負正正負５群構成では、２群が変倍作用の可動群、４群が像面補正及び合焦機能を有した可動群となっているが、正負正正4群ズームでは高変倍においてフォーカス群の移動量が大きくなり、また、色収差を補正するためにフォーカス群のレンズ構成が多くなり、アクチュエータの負荷も大きくなる。また、正負正正正５群ズームの場合、広角化を図ろうとするとペッツバール和が正の方向に偏りすぎて、負の像面湾曲が増大するため、高い光学性能を得ることが困難となる。
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、変倍比をより高変倍比にすることができるとともに、画角を広角端にてより広く確保し、小型で高性能、更には像シフト時の性能も良好に保つことが可能な、新規かつ改良されたズームレンズ及び撮像装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、物体側より順に、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、像面に対して固定された絞り、正の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群、負の屈折力を有する第５レンズ群を備え、広角端から望遠端への変倍の際、前記第１レンズ群及び前記第３レンズ群、前記第５レンズ群が光軸方向に固定され、前記第２レンズ群が物体側から像側へ移動して変倍作用を有し、前記第４レンズ群が前記第２レンズ群の移動に伴う像面位置の変動を補償するように光軸方向に移動すると共に合焦機能を有するズームレンズにおいて、前記第１レンズ群は少なくとも１枚の負レンズと少なくとも３枚の正レンズとで構成され、前記第１レンズ群の最も物体側に、両凹形状の負レンズと正レンズとが接合した構成であるズームレンズが提供される。
前記第１レンズ群は少なくとも１枚の負レンズと少なくとも３枚の正レンズとで構成される。
前記第１レンズ群を構成する正レンズのうち、少なくとも１枚はアッベ数が８０以上の硝材を用いており、前記第１レンズ群及び前記第１レンズ群を構成する負レンズが以下の条件を満足する。
０．２ ＜ f１ / ｆｔ ＜ ０．５
１．５ ＜ ｜ｆ1n / ｆ1｜ ＜ ５．０
１．８ ＜ N1n
但し、ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
ｆｔ：望遠端におけるレンズ系全体での焦点距離
Ｎ１ｎ：前記第１レンズ群を構成する負レンズのｄ線（587.56nm）における屈折率
ｆ１ｎ：前記第１レンズ群を構成する負レンズと正レンズとが接合した接合レンズの焦点距離
前記第３レンズ群は物体側より順に、両凸形状の正レンズと像側が凹の負レンズとで構成され、前記第3レンズ群は非球面形状を含む面を少なくとも1面有し、前記第3レンズ群を光軸に対して垂直な方向にシフトすることによって、像をシフトさせることが可能であり、以下の条件を満足する。
０．１５ ＜ f３ / ｆｔ ＜ ０．３５
但し、ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離
ｆｔ：望遠端におけるレンズ系全体での焦点距離
前記第４レンズ群は物体側から順に非球面形状を少なくとも1面含む両凸形状の正レンズと、負レンズと正レンズとの接合レンズとで構成され、前記第５レンズ群は物体側より負レンズと正レンズとを接合した構成であり、以下の条件を満足する。
０．０８ ＜ ｆ４ / ｆｔ ＜ ０．２５
０．３ ＜ ｜ｆ５ / ｆｔ｜ ＜ １．０
但し、ｆ４：前記第４レンズ群の焦点距離
ｆ５：前記第５レンズ群の焦点距離
ｆｔ：望遠端におけるレンズ系全体での焦点距離
前記第２レンズ群は少なくとも３枚の負レンズと１枚の正レンズを有し、以下の条件を満足する。
０．０３ ＜ ｜f２ / ｆｔ｜ ＜ ０．０８
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、上記のズームレンズを備える撮像装置が提供される。
本発明によれば、変倍比をより高変倍比にすることができるとともに、画角を広角端にてより広く確保し、小型で高性能、更には像シフト時の性能も良好に保つことが可能となる。
本発明の数値実施例１の広角端におけるレンズ断面図である。 本発明の数値実施例１の広角端における収差図である。 本発明の数値実施例１の中間のズーム位置における収差図である。 本発明の数値実施例１の望遠端における収差図である。 本発明の数値実施例２の広角端におけるレンズ断面図である。 本発明の数値実施例２の広角端における収差図である。 本発明の数値実施例２の中間のズーム位置における収差図である。 本発明の数値実施例２の望遠端における収差図である。 本発明の数値実施例３の広角端におけるレンズ断面図である。 本発明の数値実施例３の広角端における収差図である。 本発明の数値実施例３の中間のズーム位置における収差図である。 本発明の数値実施例３の望遠端における収差図である。 本発明の数値実施例４の広角端におけるレンズ断面図である。 本発明の数値実施例４の広角端における収差図である。 本発明の数値実施例４の中間のズーム位置における収差図である。 本発明の数値実施例４の望遠端における収差図である。 本発明の数値実施例５の広角端におけるレンズ断面図である。 本発明の数値実施例５の広角端における収差図である。 本発明の数値実施例５の中間のズーム位置における収差図である。 本発明の数値実施例５の望遠端における収差図である。 本発明の数値実施例６の広角端におけるレンズ断面図である。 本発明の数値実施例６の広角端における収差図である。 本発明の数値実施例６の中間のズーム位置における収差図である。 本発明の数値実施例６の望遠端における収差図である。 本発明の数値実施例７の広角端におけるレンズ断面図である。 本発明の数値実施例７の広角端における収差図である。 本発明の数値実施例７の中間のズーム位置における収差図である。 本発明の数値実施例７の望遠端における収差図である。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
本実施形態では、ズームレンズを被写体側から正負正正負５群ズームレンズ構成とし、更には１群を構成する負レンズを両凹レンズかつ接合することで、画角を広角端にて７０°以上確保し、更には変倍比４５倍程度を達成している。更には３群を光軸に対して垂直な方向にシフトすることによって像をシフトすることが可能な構成にしている。そのため、前玉径を大きくすることなく、広角化を行い、かつ収差補正も好適な１群レンズの構成及び条件式を提示し、更には、高変倍に伴う望遠端での狭い画角にも対応したレンズシフト時に発生する収差を補正するために好適な３群レンズ群の条件式を提示する。
図１は、本実施形態に係るズームレンズを示す模式図である。また、本実施形態に係る撮像装置は、図１に示すズームレンズと、ズームレンズによって被写体像が結像される撮像面を有する撮像素子と、を有して構成される。図１では、後述する数値実施例１に係るズームレンズを示している。図１に示すように、物体側（図１の左側）より順に、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、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４、負の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５で構成され、絞りＳＰは第３レンズ群Ｇ３の最も物体側に配置されている。
図１に示すＧは光学フィルター、フェースプレート等に相当する光学ブロックである。ＩＰは像面であり、監視カメラ、ビデオカメラ、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センサ等の固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面が、銀塩フィルム用カメラのときはフィルム面に相当する。
広角端状態より望遠端状態への変倍に際して、矢印のように第２レンズ群Ｇ２を像面側へ移動する。このとき、第１レンズ群Ｇ１、第３レンズ群Ｇ３、第５レンズ群G５は光軸方向に固定であって、第４レンズ群Ｇ４が第２レンズ群Ｇ２の移動に伴う像面位置の変動を補正するように移動するとともに近距離合焦時に物体側へ移動する。図１に示す第４レンズ群Ｇ４の実線の曲線４ａと点線の曲線４ｂは各々無限遠物体と近距離物体に合焦しているときの広角端から望遠端への変倍に伴う際の像面変動を補正するための移動軌跡を示している。
第１レンズ群Ｇ１は物体側に両凹形状の負レンズと物体側に凸面を向けた正レンズとの接合レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズ２枚とで構成され、第２レンズ群Ｇ２は物体側より順に負レンズ２枚と、物体側に凸面を向けた正レンズと負レンズとの接合レンズとで構成されている。
第３レンズ群Ｇ３は物体側より順に、両凸形状の正レンズと像側が凹の負レンズとで構成され、第３レンズ群Ｇ３を光軸に対して垂直な方向にシフトさせることによって、像をシフトさせることが可能な構成となっている。
さらに第４レンズ群Ｇ４は物体側より順に非球面形状を少なくとも１面含む両凸形状の正レンズと、負レンズと正レンズとの接合レンズとで構成され、第５レンズ群は物体側より負レンズと正レンズとを接合した接合レンズで構成されている。
以下、本実施形態について詳細に説明する。本実施形態に係るズームレンズは、物体側より順に、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、像面に対して固定された絞り、正の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群、負の屈折力を有する第５レンズ群を備え、広角端から望遠端への変倍の際、前記第１レンズ群及び前記第３レンズ群、前記第５レンズ群が光軸方向に固定され、前記第２レンズ群が物体側から像側へ移動して変倍作用を有し、前記第４レンズ群が前記第２レンズ群の移動に伴う像面位置の変動を補償するように光軸方向に移動すると共に合焦機能を有するズームレンズにおいて、前記第１レンズ群の最も物体側に、両凹形状の負レンズと正レンズとが接合した構成であることを特徴としている。この構成により、変倍比をより高変倍比にすることができるとともに、画角を広角端にてより広く確保し、小型で高性能なズームレンズを構成できる。
好ましくは、前記第１レンズ群は少なくとも１枚の負レンズと少なくとも３枚の正レンズとで構成される。この構成により、特に望遠端の球面収差を良好に補正することができる。
更に好ましくは、前記第１レンズ群を構成する正レンズのうち、少なくとも１枚はアッベ数が８０以上の硝材を用いており、前記第１レンズ群及び前記第１レンズ群を構成する負レンズが以下の条件を満足することを特徴としている。
０．２ ＜ f１ / ｆｔ ＜ ０．５ ・・・（条件式１）
１．５ ＜ ｜ｆ1n / ｆ1｜ ＜ ５．０ ・・・（条件式２）
１．８ ＜ N1n ・・・（条件式３）
ここで、ｆ１は前記第１レンズ群の焦点距離、ｆｔは望遠端におけるレンズ系全体での焦点距離、N1nは前記第１レンズ群を構成する負レンズのｄ線（587.56nm）における屈折率、ｆ1nは前記第1レンズ群を構成する負レンズと正レンズとが接合した接合レンズの焦点距離を表している。
第１レンズ群を構成する正レンズを少なくとも３枚配置することで、正の屈折力を分散させ、特に望遠端における球面収差の補正を容易にしている。更に正レンズにアッベ数が８０以上の硝材を用いることで、特に望遠端での軸上色収差及び倍率色収差の補正を容易にしている。更には前記第1レンズ群を構成する最も物体側に配置される負レンズを両凹形状の負レンズとすることで負の屈折力を強くし、広い画角を確保する際に生じるレンズ有効径の拡大が大きくなってしまうことを抑えている。更には隣接する正レンズと接合レンズにすることで鏡筒へ挿入した際への組み込みの簡素化、小型化を行っている。
条件式（１）は、前記第１レンズ群の焦点距離と望遠端におけるレンズ系全体での焦点距離を規定する式である。条件式（１）の上限値を超えて前記第１レンズ群の屈折力が弱くなると、ズームレンズの全長が長くなり、更には前記第１レンズ群のレンズ径を大きくせざる得なくなり、小型化を図ることが困難となるので好ましくない。条件式（１）の下限値を超えて前記第１レンズ群の屈折力が強くなると、諸収差を補正することが困難となり、高性能化が図れなくなり好ましくない。
好ましくは条件式（１）の数値範囲を、下記の条件式（１ａ）を満足するように設定することが好ましい。
０．３ ＜ f１ / ｆｔ ＜ ０．４ ・・・（条件式１ａ）
条件式（２）は、前記第１レンズ群の最も物体側に構成された負レンズと正レンズとが接合された接合レンズの焦点距離と前記第１レンズ群の焦点距離とを規定する式である。条件式（２）の下限値を超えて前記第１レンズ群を構成する接合レンズの屈折力が強くなると、前玉有効径を抑えつつ広い画角を確保するためには有利となるが、それに伴い非点収差及び望遠端の球面収差の発生が大きくなり好ましくない。条件式（２）の上限値を超えて前記第１レンズ群を構成する接合レンズの屈折力が弱くなると、前玉有効径を抑えつつ広い画角を確保することが困難となり、小型化を図ることが難しくなるため好ましくない。
好ましくは条件式（２）の数値範囲を、下記の条件式（２ａ）を満足するように設定することが好ましい。
２．０ ＜ ｜ｆ1n / ｆ1｜ ＜ ３．５ ・・・（条件式２ａ）
条件式（３）は、前記第１レンズ群を構成する負レンズのｄ線（587.56nm）における屈折率を規定する式である。条件式（３）の下限値を超えて前記第１レンズ群を構成する負レンズの屈折率が低くなると、広い画角を確保するためには前玉有効径を大きくするか、構成する負レンズの曲率を小さくする必要があるが、前玉有効径を大きくすると小型化を図ることが困難となり、好ましくない。また曲率を小さくすることで広い画角を確保しようとすると、非点収差及び望遠端の球面収差の補正が困難になるので好ましくない。
一方、負レンズの屈折率を高くしすぎると、レンズ面の曲率が大きくなり、諸収差の補正、特に広角端における球面収差の補正が困難になるため、好ましくなく、更には可視域での透過率が悪くなるなどの弊害が発生し、高性能化が図れなくなる。
好ましくは条件式（３）の数値範囲を、下記の条件式（３ａ）を満足するように設定することが好ましい。
１．８５ ＜ N1n ＜ １．９５ ・・・（条件式３ａ）
第３レンズ群は物体側より順に、両凸形状の正レンズと像側が凹の負レンズとで構成され、第３レンズ群は非球面形状を含む面を少なくとも1面有し、第3レンズ群を光軸に対して垂直な方向にシフトすることによって、像をシフトさせることが可能であり、以下の条件を満足することを特徴としている。
０．１５ ＜ f３ / ｆｔ ＜ ０．３５ ・・・（条件式４）
ここで、ｆ３は第３レンズ群の焦点距離、ｆｔは望遠端におけるレンズ系全体での焦点距離を表している。第３レンズ群は非球面形状を含む面を少なくとも１面有することで、変倍時に発生する軸外収差及び像シフト時に発生する軸外収差の変動を同時に良好に補正することが可能である。また、第３レンズ群は正レンズと負レンズとで構成されることで、像シフト時に発生する色収差を良好に補正している。望ましくは前記第３レンズ群を構成している正レンズは両凸形状のレンズとし、負レンズは像側が凹のレンズとすることで、レンズシフト時においても良好に軸外収差を補正することが可能である。
条件式（４）は、前記第３レンズ群の焦点距離と望遠端におけるレンズ系全体での焦点距離を規定する式である。前記第３レンズ群は像シフト時にシフトすることで像振れを補正している。条件式（４）の上限値を超えるとシフトレンズ群である前記第３レンズ群の屈折力が弱くなりすぎてしまい、シフト量が大きくなり、駆動に必要な仕事量が増え、駆動機能の小型化が図れなくなってしまう。条件式（４）の下限値を超えるとシフトレンズ群である前記第３レンズ群の屈折力が強くなりすぎ、像シフト補正を制御するのが複雑となり、像振れの残りなどが生じて好ましくない。
好ましくは条件式（４）の数値範囲を、下記の条件式（４ａ）を満足するように設定することが好ましい。
０．２２ ＜ f３ / ｆｔ ＜ ０．３２ ・・・（条件式４ａ）
第４レンズ群は、物体側から順に非球面形状を少なくとも1面含む両凸形状の正レンズと、負レンズと正レンズとの接合レンズとで構成され、前記第５レンズ群は物体側より負レンズと正レンズとを接合した構成であり、以下の条件を満足することを特徴としている。
０．０８ ＜ ｆ４ / ｆｔ ＜ ０．２５ ・・・（条件式５）
０．３ ＜ ｜ｆ５ / ｆｔ｜ ＜ １．０ ・・・（条件式６）
ここで、ｆ４は、第４レンズ群の焦点距離、ｆ５は第５レンズ群の焦点距離、ｆｔは望遠端におけるレンズ系全体での焦点距離を表している。
第４レンズ群は、非球面形状を含む面を少なくとも１面有することで、変倍時に発生する諸収差及び合焦動作で発生する諸収差の変動を同時に良好に補正することが可能である。更には、第４レンズ群を両凸形状の正レンズ、負レンズと正レンズの接合レンズとで構成し、第５レンズ群を負レンズと正レンズの接合レンズで構成することで、変倍時に発生する色収差を良好に補正することができ、更には光軸方向に固定した前記第５レンズ群を配置することで、第４レンズ群で変倍時の像面補正及び合焦動作の移動量を減らすことができ、結果合焦動作を高速に行うことが可能である。
条件式（５）は、第４レンズ群の焦点距離と望遠端におけるレンズ系全体での焦点距離を規定する式である。条件式（５）の上限値を超えて第４レンズ群の屈折力が弱くなると、第４レンズ群の合焦時の繰り出し量が大きくなり、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔を短くすることができず、小型化が難しくなる。条件式（５）の下限値を超えて第４レンズ群の屈折力が強くなると、広角端状態から望遠端状態まで変倍時の収差変動を良好に補正することが困難になるので好ましくない。
好ましくは条件式（５）の数値範囲を、下記の条件式（５ａ）を満足するように設定することが好ましい。
０．１ ＜ ｆ４ / ｆｔ ＜ ０．１８ ・・・（条件式５ａ）
条件式（６）は、第５レンズ群の焦点距離と望遠端におけるレンズ系全体での焦点距離を規定する式である。条件式（６）の上限値を超えて第５レンズ群の屈折力が弱くなると第4レンズ群を分割した効果が小さくなり、前記第４レンズ群の合焦時の繰り出し量が大きくなり、小型化が難しくなる。条件式（６）の下限値を超えて前記第５レンズ群の屈折力が強くなると、変倍時の像面補正及び合焦動作時に発生する諸収差の発生が大きくなるため好ましくない。
好ましくは条件式（６）の数値範囲を、下記の条件式（６ａ）を満足するように設定することが好ましい。
０．４５ ＜ ｜ｆ５ / ｆｔ｜ ＜ ０．７０ ・・・（条件式６ａ）
更に好ましくは、第２レンズ群は少なくとも３枚の負レンズと１枚の正レンズを有し、以下の条件を満足する。
０．０３ ＜ ｜f２ / ｆｔ｜ ＜ ０．０８ ・・・（条件式７）
ここで、ｆｔは、望遠端におけるレンズ系全体での焦点距離を、ｆ2は前記第２レンズ群の焦点距離を表している。
第２レンズ群は、少なくとも負レンズを３枚、正レンズを1枚のレンズを配置することで負の屈折力を分散させ、広角端状態の画角の変化に伴って発生するコマ収差を補正し、高性能化を図っている。また、望ましくは、正レンズと負レンズとの接合レンズを配置することで、色収差などの収差補正を良好に補正しつつ、更には製造時の組み付け誤差等の影響を少なくし、安定した光学品質を得ることができる。
条件式（７）の上限値を超えて第２レンズ群の屈折力が弱くなると、変倍時の移動量が増え、全長が長くなり、小型化を図ることが困難となるので好ましくない。条件式（７）の下限値を超えて前記第２レンズ群の屈折力が強くなると、広角端状態から望遠端状態まで変倍時の収差変動を良好に補正することが困難になるので好ましくない。
好ましくは、条件式（７）の数値範囲を、下記の条件式（７ａ）を満足するように設定することが好ましい。
０．０４ ＜ ｜f２ / ｆｔ｜ ＜ ０．０６ ・・・（条件式７ａ）
以上のように、本実施形態のズームレンズにおいては各レンズ群を適切に構成することで高い変倍比を確保しつつ画角を広角端にて７０°以上確保可能で、かつ像シフト時においても良好な性能を保ちつつ、小型化を実現している。
本実施形態によれば、監視カメラ、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等の撮像装置で変倍比が４５程度と高変倍比でありながら、画角を広角端にて７０°以上確保し、小型で高性能、更には像シフト時の性能も良好に保つことができるズームレンズを構成することが可能である。
以下では、本実施形態の具体的な実施例について説明する。以下に示す数値実施例１〜５は、上記の条件式に適合する具体的な実施例である。各数値実施例において面番号ｉは物体側からの光学面の順序を示す。ｒｉは第ｉ番目の光学面の曲率半径、ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との面間隔、ｎｄｉとνｄｉはそれぞれｄ線に対する第ｉ番目の光学部材の材料の屈折率、アッベ数を示す。バックフォーカス（ＢＦ）は、レンズ最終面から近軸像面までの距離を空気換算した値である。レンズ全長は、レンズ最前面からレンズ最終面までの距離にバックフォーカス（ＢＦ）を加えた値である。
また、長さの単位は、ｍｍである。また、Kをコーニック定数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を非球面係数、光軸からの高さＨの位置での光軸方向の変位を、面頂点を基準にしてｘとするとき、非球面形状は、以下の式で表すことができる。
Figure 2013117657
但し、Rは曲率半径である。また、例えば「Ｅ−Ｚ」の表示は「１０−Ｚ」を意味する。ｆは、焦点距離、ＦｎｏはFナンバー、ωは半画角を示す。
Figure 2013117657
Figure 2013117657
Figure 2013117657
Figure 2013117657
Figure 2013117657
Figure 2013117657
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Figure 2013117657
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Figure 2013117657
Figure 2013117657
Figure 2013117657
Figure 2013117657
以下に示す表は、各数値実施例の条件式対応表を示している。各数値は、各条件式で規定された値を示している。このように、全ての数値実施例は、各条件式を満たしている。
Figure 2013117657
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
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
Ｇ ＣＣＤのフェースプレートやローパスフィルター等のガラスブロック
ＳＰ 絞り
ＩＰ 結像面
ｄ ｄ線
ｇ ｇ線
ΔＭ メリジオナル像面
ΔＳ サジタル像面
ω 半画角
Ｆｎｏ Fナンバー

Claims (7)

  1. 物体側より順に、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、像面に対して固定された絞り、正の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群、負の屈折力を有する第５レンズ群を備え、広角端から望遠端への変倍の際、前記第１レンズ群及び前記第３レンズ群、前記第５レンズ群が光軸方向に固定され、前記第２レンズ群が物体側から像側へ移動して変倍作用を有し、前記第４レンズ群が前記第２レンズ群の移動に伴う像面位置の変動を補償するように光軸方向に移動すると共に合焦機能を有するズームレンズにおいて、
    前記第１レンズ群は少なくとも１枚の負レンズと少なくとも３枚の正レンズとで構成され、前記第１レンズ群の最も物体側に、両凹形状の負レンズと正レンズとが接合した構成であることを特徴とするズームレンズ。
  2. 前記第１レンズ群は少なくとも１枚の負レンズと少なくとも３枚の正レンズとで構成されることを特徴とする、請求項１に記載のズームレンズ。
  3. 前記第１レンズ群を構成する正レンズのうち、少なくとも１枚はアッベ数が８０以上の硝材を用いており、前記第１レンズ群及び前記第１レンズ群を構成する負レンズが以下の条件を満足することを特徴とする請求項２に記載のズームレンズ。
    ０．２ ＜ f１ / ｆｔ ＜ ０．５
    １．５ ＜ ｜ｆ1n / ｆ1｜ ＜ ５．０
    １．８ ＜ N1n
    但し、ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
    ｆｔ：望遠端におけるレンズ系全体での焦点距離
    Ｎ１ｎ：前記第１レンズ群を構成する負レンズのｄ線（587.56nm）における屈折率
    ｆ１ｎ：前記第１レンズ群を構成する負レンズと正レンズとが接合した接合レンズの焦点距離
  4. 前記第３レンズ群は物体側より順に、両凸形状の正レンズと像側が凹の負レンズとで構成され、前記第3レンズ群は非球面形状を含む面を少なくとも1面有し、前記第3レンズ群を光軸に対して垂直な方向にシフトすることによって、像をシフトさせることが可能であり、以下の条件を満足することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のズームレンズ。
    ０．１５ ＜ f３ / ｆｔ ＜ ０．３５
    但し、ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離
    ｆｔ：望遠端におけるレンズ系全体での焦点距離
  5. 前記第４レンズ群は物体側から順に非球面形状を少なくとも1面含む両凸形状の正レンズと、負レンズと正レンズとの接合レンズとで構成され、前記第５レンズ群は物体側より負レンズと正レンズとを接合した構成であり、以下の条件を満足することを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載のズームレンズ。
    ０．０８ ＜ ｆ４ / ｆｔ ＜ ０．２５
    ０．３ ＜ ｜ｆ５ / ｆｔ｜ ＜ １．０
    但し、ｆ４：前記第４レンズ群の焦点距離
    ｆ５：前記第５レンズ群の焦点距離
    ｆｔ：望遠端におけるレンズ系全体での焦点距離
  6. 前記第２レンズ群は少なくとも３枚の負レンズと１枚の正レンズを有し、以下の条件を満足することを特徴とする請求項２から請求項５のいずれかに記載のズームレンズ。
    ０．０３ ＜ ｜f２ / ｆｔ｜ ＜ ０．０８
    但し、ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
    ｆｔ：望遠端におけるレンズ系全体での焦点距離
  7. 請求項１〜６のいずれかに記載のズームレンズを備えることを特徴とする、撮像装置。
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