JP5676903B2 - 撮像装置 - Google Patents

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Description

本発明は撮像装置に関し、例えばビデオカメラや電子スチルカメラ、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に好適なものである。
近年、固体撮像素子を用いたビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、放送用カメラ、監視カメラ等の撮像装置は高機能化され、又装置全体が小型化されている。
これらの撮像装置に使用されるズームレンズは広画角化、高ズーム比であることが要望されている。更に全系が小型であることも要望されている。広画角且つ高ズーム比が容易なズームレンズとしては物体側から、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、１以上のレンズ群を有する後群より成るポジティブリード型のズームレンズが知られている。このポジティブリード型のズームレンズにおいて広画角化を図りつつ、前玉径の増大を抑制し、全系の小型化を図るためにはズーミングに際し、第１レンズ群を移動させる事が有効である。
しかしながら、ズーミングに際して第１レンズ群が移動すると、撮影中に前玉（第１レンズ面）の汚れを拭き取る際に加わる圧力に対して不利となる。また第１レンズ群の駆動中に第１レンズ群の倒れが生じると撮影する像が揺れる。更に、ワイドコンバーターを第１レンズ群付近に装着した場合、ズーミングに際して第１レンズ群とワイドコンバーターが干渉してくる等の課題が発生してくる。これらのことは、静止画を得る際には撮影の瞬間が限定される為、これらの問題を使用上目立たなくする事ができる。しかしながら連続記録される動画撮影時には目立ってくる。これらの問題に対し、ズーミングに際して第１レンズ群を移動させずに固定し、その代わりに撮像素子を可動とするズームレンズが知られている（特許文献１、２）。
特許文献１では、ズーミングに際して撮像素子が移動しているが可動レンズ群が１つである。このため、変倍に際して変動する像面に合わせて撮像素子を移動させている。
特許文献２では、変倍時の像面変動を補正する移動レンズ群を備えながらも撮像素子を移動させている。これによりズーミングに際して第１レンズ群を固定しながらも第１レンズ群を移動させた場合と同様の効果を得ている。
この他、全系が小型で高ズーム比のポジティブリード型のズームレンズとして、物体側より像側へ順に、正、負、正、正の屈折力の４つのレンズ群より成るズームレンズが知られている（特許文献３）。また物体側より像側へ順に正、負、正、負、正の屈折力の５つのレンズ群より成るズームレンズが知られている（特許文献４）。
特開昭６３−６８８０７号公報 特開２００６−３２３２１２号公報 特開２００６−１７１６５５号公報 特開２００３−２５５２２８号公報
一般にズームレンズにおいて所定のズーム比を維持しつつ、全系を小型化するためには、ズームレンズを構成する各レンズ群の屈折力（光学的パワー＝焦点距離の逆数）を強めれば良い。しかしながら、このようにしたズームレンズは、ズーミングの際の収差変動が大きくなり、全変倍範囲にわたり高い光学性能を得るのが困難になってくる。前述した４群ズームレンズや５群ズームレンズにおいて、広画角、高ズーム比でレンズ系全体の小型化を図りつつ、良好な光学性能を得るにはズーミングに際して複数のレンズ群と撮像素子を移動させることが有効である。しかしながら、ズーミングの際に単に複数のレンズ群と撮像素子を動かすのみで広画角、高ズーム比で高い光学性能を得るのが難しい。
特に各レンズ群の屈折力やズーミングに際して移動させるレンズ群の選定等を適切に設定することが重要になってくる。例えばズーミングに際しての第３レンズ群の移動条件、開口絞り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つつ、広画角かつ高ズーム比で高い光学性能のズームレンズを得るのが難しくなってくる。
本発明は、光学系全体が小型で、広画角かつ高ズーム比で、しかも全ズーム範囲にわたり高い光学性能が得られる撮像装置の提供を目的とする。
本発明のズームレンズは、撮像素子と、前記撮像素子に像を形成するためのズームレンズを有する撮像装置において、前記ズームレンズは、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、負の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群から構成され、
ズーミングに際して前記第１レンズ群及び前記第４レンズ群は不動であり、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群、前記第５レンズ群、及び前記撮像素子が移動することにより隣り合うレンズ群の間隔が変化し、広角端におけるレンズ全長よりも望遠端におけるレンズ全長が長くなり、ズーミングに際して、前記第３レンズ群は物体側へ凸状の軌跡で移動することを特徴としている。
本発明によれば、光学系全体が小型で、広画角かつ高ズーム比で、しかも全ズーム範囲
にわたり高い光学性能が得られる撮像装置が得られる。
（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の参考例１の広角端、中間のズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の参考例１に対応する数値実施例１の広角端、中間のズーム位置、望遠端の収差図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の実施例１の広角端、中間のズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の実施例１に対応する数値実施例２の広角端、中間のズーム位置、望遠端の収差図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の参考例２の広角端、中間のズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の参考例２に対応する数値実施例３の広角端、中間のズーム位置、望遠端の収差図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の参考例３の広角端、中間のズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の参考例３に対応する数値実施例４の広角端、中間のズーム位置、望遠端の収差図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の参考例４の広角端、中間のズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 本発明の参考例４に対応する数値実施例５の広角端、中間のズーム位置、望遠端の収差図 本発明の撮像装置の要部概略図
本発明の撮像装置は、撮像素子Ｉと、撮像素子Ｉに像を形成するためのズームレンズを有する。ズーミングは光学全長が広角端に比べ望遠端で長い。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Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、１以上のレンズ群を含む後続レンズ群ＬＲを有している。ズーミングに際しては第１レンズ群Ｌ１が不動で、第３レンズ群Ｌ３が物体側へ凸状の軌跡で移動する。更に第３レンズ群Ｌ３を含む３以上のレンズ群と撮像素子Ｉが移動する。
図１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の参考例１に係るズームレンズの広角端（短焦点距離端）、中間のズーム位置、望遠端（長焦点距離端）におけるレンズ断面図である。図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ参考例１に係る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３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の実施例１に係るズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図である。図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例１に係る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５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の参考例２に係るズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図である。図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ参考例２に係る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７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の参考例３に係るズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図である。図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ参考例３に係る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）、（Ｃ）は本発明の参考例４に係るズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端におけるレンズ断面図である。図１０（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ参考例４に係る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１１は本発明のズームレンズを備えるビデオカメラ（撮像装置）の要部概略図である、実施例１と各参考例はビデオカメラやデジタルカメラ等の撮像装置である。レンズ断面図において、左方が被写体側（物体側）（前方）で、右方が像側（後方）である。レンズ断面図において、ｉは物体側からのレンズ群の順番を示し、Ｌｉは第ｉレンズ群である。ＬＲは１以上のレンズ群を含む後群（後続レンズ群）である。ＳＰは開口絞り（光量調整装置）であり、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３との間又は第３レンズ群Ｌ３中に配置されている。Ｐは光学フィルター、フェースプレート、ローパスフィルター、赤外カットフィルターなどに相当する光学ブロックである。
ＳＨはシャッターである。ＮＤは光路中より挿脱可能なＮＤフィルターである。ＩＰは像面である。像面ＩＰは、ビデオカメラやデジタルカメラ用の撮影光学系としてズームレンズを使用する際には、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの固体撮像素子（光電変換素子）（撮像素子）Ｉの撮像面に相当する。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、各レンズ群の移動軌跡を示している。収差図において、ｄ、ｇは各々ｄ線及びｇ線、ΔＭ、ΔＳはメリディオナル像面、サッジタル像面である。倍率色収差はｇ線によって表している。ωは半画角、ＦｎｏはＦナンバーである。尚、以下の実施例１と各参考例において広角端と望遠端は変倍用のレンズ群が機構上、光軸上を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。
本発明に係るズームレンズでは動画撮影に好適となる様にズーミングに際して第１レンズ群Ｌ１を固定としている。そして、広画角、高ズーム比に適した、ズームタイプとして物体側より像側へ順に正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、１以上のレンズ群を有する後群ＬＲより成る構成としている。ズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３は物体側へ凸状の軌跡で移動する事で、中間の焦点距離（中間のズーム位置）における前玉位置での軸外光線の入射高さを低くさせ、前玉有効径の小型化を容易にしている。但し、第３レンズ群Ｌ３のズーミングの際の移動軌跡が規制される事となる為、第３レンズ群Ｌ３以外に、変倍に寄与するレンズ群、変倍時の像面湾曲の変動を補正するレンズ群を光軸方向に移動させている。また変倍に伴う像面変動に合わせて撮像素子Ｉを移動させている。実施例１と各参考例のズームレンズは、全体で４つ以上のレンズ群を有すると共にズーミングの際に３つ以上のレンズ群と撮像素子Ｉを光軸方向に移動させている。また、レンズ全長（第１レンズ面から像面までの距離）を広角端に比べ望遠端で長くする事で短いレンズ全長で効率的な変倍を容易にしている。
第１レンズ面（最も物体側のレンズ面）から開口絞りＳＰまでの距離が広角端に比べ望遠端で長くなるようにしている。望遠端に比べて広角端で開口絞りＳＰが物体側へ位置するように構成するように構成することにより、中間像高へ入射する不要光の入射を防ぐと共に、前玉位置での軸外光線の入射高さを低くし前玉系の小型化を容易にしている。
更に、実施例１と各参考例では第３レンズ群Ｌ３中の正レンズの少なくとも１面を非球面形状としている。第３レンズ群Ｌ３は正の屈折力である為、第３レンズ群Ｌ３中の正レンズの屈折力は強くなり収差が多く発生してくる。そこで、第３レンズ群Ｌ３中の正レンズの少なくとも１面を非球面形状とする事で、諸収差、特に広角端において球面収差を良好に補正している。そして第１、第２、第３レンズ群Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の焦点距離を各々ｆ１、ｆ２、ｆ３とする。このとき、次の条件式のうち１以上を満足するようにしている。
０．２５＜ｆ３／ｆ１＜０．５０ ・・・・・・（１）
０．３３＜｜ｆ２／ｆ３｜＜０．６４・・・・・・（２）
条件式（１）は第１レンズ群Ｌ１と第３レンズ群Ｌ３の焦点距離の比を規定したものである。条件式（１）の上限値を超えた場合、全系の屈折力の負担が第１レンズ群Ｌ１へ高まり、第１レンズ群Ｌ１で発生する諸収差、特に望遠端において軸上色収差を良好に補正する事が困難となる。逆に下限値を超えた場合、望遠端における全体の主点位置が像側へ移動する為にレンズ全長が長くなるので好ましくない。
条件式（２）は第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の焦点距離の比を規定したものである。条件式（２）の上限値を超えた場合、広角端において球面収差を良好に補正する事が困難となる。もしくは、第２レンズ群Ｌ２のズーミングの際の移動量が大きくなる事で光学全長が増加し好ましくない。逆に下限値を超えた場合、広角端において非点格差を良好に補正する事が困難となる。もしくは、広角端の入射瞳位置が入射側から遠くなる事で前玉径が増加してくるので好ましくない。なお、条件式（１）及び（２）の数値範囲は以下の如く特定するのが更に望ましい。
０．２６＜ｆ３／ｆ１＜０．４２ ・・・・・・（１ａ）
０．４１＜｜ｆ２／ｆ３｜＜０．６２・・・・・・（２ａ）
また、実施例１と各参考例では、レンズ断面図に示すようにズーミングに際して、各レンズ群の間隔が変化する。また、後群ＬＲの最も像面側に配置されたレンズ群と撮像素子との間隔を変化させている。これにより、ズーミング時の像面湾曲や倍率色収差の変動を低減すると共に、像面変動を低減している。
次に実施例１と各参考例に係るズームレンズのレンズ構成について説明する。図１の参考例１のレンズ断面図においてＬ１は正の屈折力の第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レンズ群である。後群Ｌｒは正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４より成っている。参考例１はポジティブリード型の４群ズームレンズである。
図１の参考例１では、ズーミングに際して第１レンズ群Ｌ１は不動である。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乃至第４レンズ群が移動している。具体的には、第２レンズ群Ｌ２は像側へ移動している。第３レンズ群Ｌ３は物体側へ凸状の軌跡を描いて移動している。第４レンズ群Ｌ４は像側へ移動している。開口絞りＳＰは第３レンズ群Ｌ３と一体的に移動している。撮像素子Ｉは像側（右方向）へ移動している。フォーカスは第４レンズ群Ｌ４又は撮像素子Ｉを移動させて行っている。
以下物体側から像側へ順に第１レンズ群Ｌ１は負レンズ、正レンズ、正レンズより構成されている。第２レンズ群Ｌ２は負レンズ、負レンズ、負レンズ、正レンズより構成されている。第３レンズ群Ｌ３は正レンズ、負レンズ、正レンズより構成されている。第４レンズ群Ｌ４は正レンズ、負レンズより構成されている。
図３の実施例１のレンズ断面図において、Ｌ１は正の屈折力の第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レンズ群である。後群ＬＲは負の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、正の屈折力の第５レンズ群Ｌ５より成っている。実施例１はポジティブリード型の５群ズームレンズである。図３の実施例１ではズーミングに際して第１レンズ群Ｌ１及び第４レンズ群Ｌ４は不動である。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、第３レンズ群、第５レンズ群が移動している。具体的には第２レンズ群Ｌ２は像側へ移動している。第３レンズ群Ｌ３は物体側へ凸状の軌跡で移動している。第５レンズ群は像側へ移動している。開口絞りＳＰは他のレンズ群と独立に像側へ移動している。撮像素子Ｉは像側へ移動している。
フォーカスは第５レンズ群Ｌ５又は撮像素子Ｉを光軸上移動させて行っている。第１乃至第３レンズ群は参考例１と同じである。第４レンズ群Ｌ４は負レンズより構成されている。第５レンズ群Ｌ５は正レンズ、負レンズより構成されている。
図５の参考例２のズームレンズは参考例１と同様のズームタイプより成る４群ズームレンズである。参考例２のズームレンズは参考例１に比べて開口絞りＳＰとシャッターＳＨを第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３との間に配置し、ズーミングの際に他のレンズ群と独立に移動していることが異なっている。更にＮＤフィルターＮＤを第３レンズ群Ｌ３の像側に配置してズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３と一体的に移動させたことが異なっている。第３レンズ群Ｌ３は正レンズ、負レンズ、負レンズ、正レンズより構成されている。フォーカスは第４レンズ群Ｌ４又は撮像素子Ｉを移動させて行っている。この他の構成は参考例１と同じである。
図７の参考例３のズームレンズは、参考例１と同様のズームタイプより成る４群ズームレンズである。参考例３のズームレンズは、参考例１に比べて第１、第４レンズ群のレンズ構成が異なっている。第１レンズ群Ｌ１は負レンズと正レンズより構成されている。第４レンズ群Ｌ４は正レンズより構成されている。フォーカスは第４レンズ群Ｌ４又は撮像素子Ｉを移動させて行っている。この他の構成は参考例１と同じである。
図９の参考例４のズームレンズは参考例１と同様のズームタイプより成る４群ズームレンズである。参考例４のズームレンズは参考例１に比べて開口絞りＳＰを第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３との間に配置し、ズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３と一体的に移動していることが異なっている。第３レンズ群Ｌ３は正レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズより構成している。フォーカスは第４レンズ群Ｌ４又は撮像素子Ｉを移動させて行っている。この他の構成は参考例１と同じである。
なお、実施例１と各参考例において絞り又は光量調整装置ＳＰは、絞り、シャッター機構ＳＨ、ＮＤフィルターＮＤ等を単独もしくは組み合わせて配置するものである。実施例１と参考例２の様に、シャッターＳＨ、ＮＤフィルターＮＤを絞り又は光量調整装置ＳＰと光路上異なる位置に配している例に関しては、必ずしもシャッターＳＨとＮＤフィルターＮＤを必要とするものではない。実施例１と各参考例において、絞り又は光量調整装置ＳＰとシャッター機構ＳＨの両位置にＮＤフィルターＮＤを配しても良い。
実施例１と各参考例において、撮像素子を移動させてフォーカスを行なう場合は、コントラストＡＦのためのウォブリング（微小振動）をレンズ群により行なっても良い。また、レンズ群を移動させてフォーカスを行なう場合は、コントラストＡＦのためのウォブリングを撮像素子により行なっても良い。
以下、参考例１、実施例１、参考例２乃至４に対応する数値実施例１〜５の具体的数値データを示す。各数値実施例において、ｉは物体側から数えた面の番号を示す。ｒｉは第ｉ番目の光学面（第ｉ面）の曲率半径である。ｄｉは第ｉ面と第（ｉ＋１）面との軸上間隔である。ｎｄｉ、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、アッベ数である。また、非球面形状はＲを曲率半径とし、非球面係数Ｋ、Ａ４、Ａ５、Ａ６、Ａ７、Ａ８、Ａ９、Ａ１０を用いて次式で与えられるものとする。
Ｘ=（Ｈ２／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（Ｈ／Ｒ）２｝１／２］＋Ａ４・Ｈ４＋Ａ
５・Ｈ５＋Ａ６・Ｈ６＋Ａ７・Ｈ７＋Ａ８・Ｈ８＋Ａ９・Ｈ９＋Ａ１０・Ｈ１０
なお、各非球面係数における「ｅ±ＸＸ」は「×１０±ＸＸ」を意味している。また、前述の各条件式と数値実施例との関係を（表１）に示す。焦点距離、Ｆナンバー、画角はそれぞれ無限遠物体に焦点を合わせたときの値を表している。ＢＦは最終レンズ面から像面までの距離を空気換算した値である。最後の２つの面は、フィルター等のガラスブロックである。レンズ全長は第１レンズ面から最終レンズ面までの距離にバックフォーカスを加えたものである。
数値実施例1

単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 46.197 1.10 1.80518 25.4
2 27.805 4.11 1.48749 70.2
3 -639.098 0.20
4 26.373 2.76 1.60311 60.6
5 87.627 (可変)
6 68.867 0.90 1.88300 40.8
7 7.484 1.92
8 48.670 0.80 1.83400 37.2
9 15.474 1.54
10 -21.083 0.80 1.74400 44.8
11 152.156 0.99
12 23.465 1.64 1.92286 18.9
13 -89.545 (可変)
14* 9.274 2.63 1.58313 59.4
15* -288.493 1.24
16(絞り) ∞ 3.52
17 78.525 0.80 1.84666 23.9
18 8.159 0.40
19 11.203 1.78 1.80400 46.6
20 -87.259 (可変)
21* 13.924 2.00 1.58313 59.4
22 -96.643 0.70 1.92286 18.9
23 12233.548 (可変)
24 ∞ 2.38 1.51633 64.1
25 ∞ 1.63
像面 ∞

非球面データ
第14面
K =-7.55754e-001 A 4= 2.19064e-005 A 6= 1.16938e-006 A 8=-1.86853e-008

第15面
K =-1.70532e+003 A 4= 3.18065e-005 A 6= 9.73064e-007 A 8=-2.70362e-008

第21面
K = 4.30952e+000 A 4=-2.39083e-004 A 6=-9.53736e-007 A 8=-1.17756e-007

各種データ
ズーム比 13.72
広角 中間 望遠
焦点距離 5.10 23.59 69.95
Fナンバー 1.85 2.81 3.14
半画角（度） 30.47 7.25 2.46
像高 3.00 3.00 3.00
レンズ全長 66.09 72.83 79.68
BF 9.36 14.29 5.69

d 5 1.25 19.28 28.61
d13 23.09 4.87 1.06
d20 2.56 4.56 14.49
d23 6.16 11.09 2.49

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 43.98
2 6 -8.28
3 14 17.42
4 21 25.99
5 24 ∞

数値実施例2

単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 55.253 1.75 2.00069 25.5
2 39.845 6.20 1.49700 81.5
3 -1552.738 0.20
4 42.719 3.75 1.60311 60.6
5 133.123 (可変)
6 89.992 1.10 1.88300 40.8
7 11.839 2.84
8 59.599 0.90 1.84666 23.9
9 12.057 3.79
10 -23.709 0.80 1.83481 42.7
11 200.118 0.10
12 29.455 3.00 1.92286 18.9
13 -38.878 (可変)
14(絞り) ∞ (可変)
15* 14.230 3.15 1.58313 59.4
16* -105.520 5.65
17 82.788 0.70 1.84666 23.9
18 13.314 0.38
19 19.886 2.20 1.71300 53.9
20 -33.781 (可変)
21 ∞ 0.60
22 ∞ 1.95
23 416.826 0.70 1.48749 70.2
24 30.733 (可変)
25 16.298 3.25 1.71300 53.9
26 -22.586 0.70 1.84666 23.9
27 -339.548 (可変)
28 ∞ 1.94 1.51633 64.1
29 ∞ 2.00
30 ∞ 0.00
像面 ∞

非球面データ
第15面
K =-6.90664e-001
A 5=-3.93291e-008 A 7=-4.98565e-008 A 9=-4.26333e-010

第16面
K =-2.19665e+002
A 5= 6.85141e-007 A 7=-8.23653e-008

各種データ
ズーム比 18.00
広角 中間 望遠
焦点距離 4.64 38.45 83.57
Fナンバー 1.85 2.65 2.88
半画角（度） 36.78 5.16 2.38
像高 3.47 3.47 3.47
レンズ全長 105.66 112.97 118.47
BF 7.39 12.16 8.15

d 5 0.90 35.52 43.01
d13 30.70 6.36 1.99
d14 16.25 2.11 2.82
d20 2.24 6.11 2.27
d24 4.46 7.00 16.51
d27 4.10 8.88 4.86

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 65.00
2 6 -10.57
3 14 ∞
4 15 21.12
5 21 -68.10
6 25 24.65
7 28 ∞

数値実施例3

単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 54.640 1.80 2.00069 25.5
2 34.577 6.89 1.49700 81.5
3 -812.948 0.20
4 34.217 4.19 1.69680 55.5
5 144.255 (可変)
6 122.143 1.00 1.69680 55.5
7 12.086 2.31
8 35.693 0.80 1.69680 55.5
9 8.726 3.65
10 -66.571 0.80 1.77250 49.6
11 27.287 0.68
12 15.678 1.89 1.92286 18.9
13 42.596 (可変)
14(絞り) ∞ 0.70
15 ∞ (可変)
16* 12.052 3.48 1.85996 40.3
17* -274.243 2.32
18 133.251 0.80 1.84666 23.9
19 9.810 0.67
20 17.032 0.80 1.84666 23.9
21 10.734 0.00
22 10.734 2.78 1.71300 53.9
23 -57.402 (可変)
24 ∞ (可変)
25* 15.599 3.00 1.85996 40.3
26 -28.000 0.70 1.92286 18.9
27 -348.934 (可変)
28 ∞ 2.38 1.51633 64.1
29 ∞ 1.63
像面 ∞

非球面データ
第16面
K =-1.69151e-001 A 4=-1.86873e-005 A 6= 4.64592e-008 A 8= 4.26211e-011

第17面
K = 3.77584e+002 A 4= 3.91154e-005

第25面
K =-1.09690e+000 A 4= 2.87914e-005 A 6= 1.34795e-007 A 8=-9.47750e-010

各種データ
ズーム比 15.00
広角 中間 望遠
焦点距離 4.03 23.54 60.40
Fナンバー 1.44 2.81 3.00
半画角（度） 36.68 7.26 2.84
像高 3.00 3.00 3.00
レンズ全長 89.51 93.79 97.95
BF 5.59 9.65 6.34

d 5 0.67 24.00 31.14
d13 20.38 5.44 2.49
d15 15.07 3.52 2.49
d23 1.82 4.96 1.82
d24 6.52 6.75 14.22
d27 2.39 6.45 3.14

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 50.39
2 6 -8.26
3 14 ∞
4 16 18.99
5 24 ∞
6 25 18.04
7 28 ∞

数値実施例4

単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 25.484 1.10 1.84666 23.9
2 17.456 3.70 1.77250 49.6
3 94.999 (可変)
4 23.360 0.80 1.88300 40.8
5 7.975 2.00
6 29.815 0.80 1.88300 40.8
7 7.279 2.50
8 -36.049 0.80 1.70154 41.2
9 43.357 0.58
10 14.511 1.60 1.92286 18.9
11 110.900 (可変)
12* 8.082 2.00 1.58313 59.4
13* -34.575 2.01
14(絞り) ∞ 1.67
15 -13.537 0.60 1.84666 23.9
16 11.671 0.10
17 22.475 1.80 1.80400 46.6
18 -8.649 (可変)
19 10.694 1.31 1.51742 52.4
20 22.250 (可変)
21 ∞ 1.94 1.51633 64.1
22 ∞ 2.00
像面 ∞

非球面データ
第12面
K =-2.39986e+000 A 4= 7.41739e-004 A 6= 1.38513e-005 A 8= 2.08760e-006 A10=
-3.31775e-008

第13面
K =-7.59546e+001 A 4= 3.99860e-004 A 6= 3.09417e-005 A 8= 1.68894e-006

各種データ
ズーム比 4.91
広角 中間 望遠
焦点距離 5.15 15.15 25.30
Fナンバー 2.88 4.39 5.14
半画角（度） 36.94 14.34 8.71
像高 3.88 3.88 3.88
レンズ全長 49.63 55.48 64.97
BF 6.61 9.66 6.03

d 3 0.54 9.67 16.72
d11 14.00 2.07 0.78
d18 5.10 10.71 18.05
d20 3.32 6.38 2.75

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 46.33
2 4 -7.42
3 12 12.51
4 19 38.31
5 21 ∞

数値実施例5

単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 39.659 1.10 1.84666 23.9
2 23.546 3.90 1.59319 67.9
3 159.156 0.15
4 20.614 2.92 1.71300 53.9
5 51.116 (可変)
6 36.111 0.70 1.88300 40.8
7 7.101 1.76
8 15.438 0.55 1.88300 40.8
9 7.132 2.90
10 -14.390 0.55 1.69680 55.5
11 -165.778 0.09
12 16.751 1.39 1.92286 18.9
13 -519.915 (可変)
14(絞り) ∞ 0.50
15* 8.074 1.63 1.58313 59.4
16* -1504.407 0.22
17 12.968 1.70 1.65844 50.9
18 -43.937 1.04
19 12.900 0.60 1.84666 23.9
20 3.757 1.62 1.58144 40.8
21 5.838 (可変)
22 11.766 2.51 1.80400 46.6
23 -18.223 0.60 1.84666 23.9
24 331.960 (可変)
25 ∞ 0.80 1.51680 64.2
26 ∞ 1.00
像面 ∞

非球面データ
第15面
K =-5.70826e-001 A 4=-2.07321e-004 A 6= 1.70493e-006 A 8=-2.62012e-007 A10=
-8.12818e-009

第16面
K = 1.07092e+005 A 4= 9.23547e-005 A 6= 3.99186e-006 A 8=-5.54505e-007 A10=
2.19557e-009

各種データ
ズーム比 9.78
広角 中間 望遠
焦点距離 4.74 19.60 46.36
Fナンバー 2.06 3.27 3.50
半画角（度） 37.22 10.41 4.44
像高 3.60 3.60 3.60
レンズ全長 50.79 55.03 65.12
BF 4.76 8.88 4.06

d 5 0.66 14.25 19.65
d13 15.25 2.78 1.29
d21 3.68 2.69 13.67
d24 3.23 7.35 2.53

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 35.83
2 6 -6.69
3 14 11.71
4 22 15.63
5 25 ∞
以上のように、実施例１と各参考例によれば、ズーミングに際して第１レンズ群Ｌ１を固定し、撮像素子と少なくとも３つのレンズ群を光軸方向に移動させている。これにより、広画角化、高ズーム比及び全系の小型化を図りながらも良好な光学性能を持つ撮像装置を実現する事が出来る。
次に本発明のズームレンズを撮影光学系として用いたビデオカメラ（撮像装置）の実施
形態を図１１を用いて説明する。
図１１において、１０はビデオカメラ本体、１１は本発明に係るズームレンズによって構成された撮影光学系である。１２は撮影光学系１１によって被写体像を受光するＣＣＤ等の撮像素子（固体撮像素子）、１３は撮像素子１２が受光した被写体像を記録する記録手段、１４は不図示の表示素子に表示された被写体像を観察するためのファインダーである。上記表示素子は液晶パネル等によって構成され、撮像素子１２上に形成された被写体像が表示される。
この様に本発明のズームレンズをビデオカメラ等の撮像装置に適用する事により、小型で高い光学性能を有する撮像装置を実現することができる。
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 ＬＲ 後続レンズ群
ＳＨ シャッター ＮＤ ＮＤフィルター ＳＰ 絞り又は光量調整装置
Ｐ フィルター類（光学ブロック） ＩＰ 像面 Ｉ 撮像素子

Claims (5)

  1. 撮像素子と、前記撮像素子に像を形成するためのズームレンズを有する撮像装置において、前記ズームレンズは、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、負の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群から構成され、
    ズーミングに際して前記第１レンズ群及び前記第４レンズ群は不動であり、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群、前記第５レンズ群、及び前記撮像素子が移動することにより隣り合うレンズ群の間隔が変化し、広角端におけるレンズ全長よりも望遠端におけるレンズ全長が長くなり、ズーミングに際して、前記第３レンズ群は物体側へ凸状の軌跡で移動することを特徴とする撮像装置。
  2. 前記ズームレンズはズーミングに際して移動する開口絞りを有し、最も物体側のレンズ面から前記開口絞りまでの距離は広角端に比べて望遠端の方が長いことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
  3. 前記第１、第３レンズ群の焦点距離を各々ｆ１、ｆ３とするとき、
    ０．２５＜ｆ３／ｆ１＜０．５０
    なる条件を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
  4. 前記第２、第３レンズ群の焦点距離を各々ｆ２、ｆ３とするとき、
    ０．３３＜｜ｆ２／ｆ３｜＜０．６４
    なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
  5. ズーミングに際して、前記第５レンズ群と前記撮像素子との間隔が変化することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
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