JP6401420B2 - ズームレンズおよび撮像装置 - Google Patents

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Description

本発明は、デジタルカメラ、ビデオカメラや放送用カメラ、映画撮影用カメラ、監視用カメラ等の電子カメラに好適なズームレンズおよびこのズームレンズを備えた撮像装置に関するものである。
デジタルカメラ、ビデオカメラや放送用カメラ、映画撮影用カメラ、監視用カメラ等の電子カメラに用いられるズームレンズとして、特許文献１のズームレンズが提案されている。
特開２０１５−２１２７２４号公報
しかしながら、特許文献１のレンズは、望遠端でのＦ値が十分に小さいとは言えず、より望遠端でのＦ値が小さいズームレンズが望まれている。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、望遠端でのＦ値が小さく、諸収差が良好に補正された高性能なズームレンズおよびこのズームレンズを備えた撮像装置を提供することを目的とするものである。
本発明のズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群とから実質的になり、変倍の際に、第１レンズ群は像面に対し固定され、広角端から望遠端への変倍の際に、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔は常に広がり、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔は常に狭まり、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔は望遠端において広角端よりも狭くなり、第１レンズ群は、物体側から順に、合焦の際に像面に対し固定されている負の屈折力を有する第１ａレンズ群と、合焦の際に光軸に沿って移動する正の屈折力を有する第１ｂレンズ群と、合焦の際に像面に対し固定されている正の屈折力を有する第１ｃレンズ群とから実質的になり、第１ｃレンズ群は、物体側から順に、正レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズおよび正レンズが物体側からこの順に接合された接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとの４枚のレンズを最も像側に有することを特徴とするものである。
本発明のズームレンズにおいては、変倍の際に、第５レンズ群は像面に対し固定され、広角端から望遠端への変倍の際に、第３レンズ群および第４レンズ群を合成してなる第３４合成レンズ群と第２レンズ群とはそれぞれの結像倍率が−１倍の点を同時に通ることが好ましい。
また、広角端から望遠端への変倍の際に、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔は狭まった後に一度広がりその後また狭まることが好ましい。
また、下記条件式（１）および（２）を満足することが好ましく、下記条件式（１−１）および／または（２−１）を満足することがより好ましい。
７５＜ｆ１ｃ＿νｄ＿ａｖｅ＜９６ …（１）
８０＜ｆ１ｃ＿νｄ＿ａｖｅ＜９６ …（１−１）
０．５＜ｆ１ｃ＿θｇＦ＿ａｖｅ＜０．６ …（２）
０．５２＜ｆ１ｃ＿θｇＦ＿ａｖｅ＜０．５６ …（２−１）
ただし、
ｆ１ｃ＿νｄ＿ａｖｅ：第１ｃレンズ群に含まれる正レンズのｄ線に対するアッベ数の平均値
ｆ１ｃ＿θｇＦ＿ａｖｅ：第１ｃレンズ群に含まれる正レンズの部分分散比の平均値
とする。
また、下記条件式（３）を満足することが好ましく、下記条件式（３−１）を満足することがより好ましい。
０．８＜ｆ１／ｆ１ｃ＜１．２ …（３）
０．９＜ｆ１／ｆ１ｃ＜１．１ …（３−１）
ただし、
ｆ１：第１レンズ群のｄ線における焦点距離
ｆ１ｃ：第１ｃレンズ群のｄ線における焦点距離
とする。
また、第１ｂレンズ群および第１ｃレンズ群に含まれる正レンズの枚数は計５枚であることが好ましい。
第１ｂレンズ群および第１ｃレンズ群に含まれる正レンズの枚数を計５枚とした場合、第１ｂレンズ群は、物体側から順に、負メニスカスレンズおよび両凸レンズが物体側からこの順に接合された接合レンズと、両凸レンズとから実質的になり、第１ｃレンズ群は、物体側から順に、両凸レンズと、負メニスカスレンズおよび正メニスカスレンズが物体側からこの順に接合された接合レンズと、正メニスカスレンズとから実質的になるものとしてもよい。
また、第１ｂレンズ群および第１ｃレンズ群に含まれる正レンズの枚数を計５枚とした場合、第１ｂレンズ群は、負メニスカスレンズおよび両凸レンズが物体側からこの順に接合された接合レンズから実質的になり、第１ｃレンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正レンズと、正メニスカスレンズと、負メニスカスレンズおよび正メニスカスレンズが物体側からこの順に接合された接合レンズと、正メニスカスレンズとから実質的になるものとしてもよい。
また、第１ａレンズ群は、物体側から順に、第１負レンズと、第２負レンズと、正レンズとから実質的になり、下記条件式（４）を満足することが好ましく、下記条件式（４−１）を満足することがより好ましい。
−０．８＜（Ｌ１ａｒ＋Ｌ１ｂｆ）／（Ｌ１ａｒ−Ｌ１ｂｆ）＜−０．０４ …（４）
−０．５＜（Ｌ１ａｒ＋Ｌ１ｂｆ）／（Ｌ１ａｒ−Ｌ１ｂｆ）＜−０．０４ …（４−１）
ただし、
Ｌ１ａｒ：第１負レンズの像側の面の曲率半径
Ｌ１ｂｆ：第２負レンズの物体側の面の曲率半径
とする。
第１ａレンズ群について、物体側から順に、第１負レンズと、第２負レンズと、正レンズとから実質的になるものとした場合、下記条件式（５）を満足することが好ましく、下記条件式（５−１）を満足することがより好ましい。
０．０４＜ｄ２／ｔｔ１＜０．１５ …（５）
０．０６＜ｄ２／ｔｔ１＜０．１２ …（５−１）
ただし、
ｄ２：第１負レンズと第２負レンズとの間隔
ｔｔ１：第１レンズ群の光軸上の長さ
とする。
また、第１ａレンズ群は、物体側から順に、負メニスカスレンズと、両凹レンズと、正レンズとから実質的になることが好ましい。
本発明の撮像装置は、上記記載の本発明のズームレンズを備えたものである。
なお、上記「〜から実質的になる」とは、構成要素として挙げたもの以外に、実質的にパワーを有さないレンズ、絞りやマスクやカバーガラスやフィルタ等のレンズ以外の光学要素、レンズフランジ、レンズバレル、撮像素子、手ぶれ補正機構等の機構部分、等を含んでもよいことを意図するものである。
また、上記のレンズ群の屈折力の符号、レンズの屈折力の符号、およびレンズの面形状は、非球面が含まれているものは近軸領域で考えることとする。また、上記条件式は全て断りがない限りｄ線（波長５８７．６ｎｍ）を基準とし、かつ無限遠合焦時の値とする。
本発明のズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群とから実質的になり、変倍の際に、第１レンズ群は像面に対し固定され、広角端から望遠端への変倍の際に、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔は常に広がり、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔は常に狭まり、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔は望遠端において広角端よりも狭くなり、第１レンズ群は、物体側から順に、合焦の際に像面に対し固定されている負の屈折力を有する第１ａレンズ群と、合焦の際に光軸に沿って移動する正の屈折力を有する第１ｂレンズ群と、合焦の際に像面に対し固定されている正の屈折力を有する第１ｃレンズ群とから実質的になり、第１ｃレンズ群は、物体側から順に、正レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズおよび正レンズが物体側からこの順に接合された接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとの４枚のレンズを最も像側に有するものとしたので、望遠端でのＦ値が小さく、諸収差が良好に補正された高性能なズームレンズとすることができる。
また、本発明の撮像装置は、本発明のズームレンズを備えているため、高画質の画像を取得することができる。
本発明の一実施形態にかかるズームレンズ（実施例１と共通）のレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例２のズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例３のズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例４のズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例５のズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例６のズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例７のズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例８のズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例９のズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例１０のズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例１のズームレンズの各収差図 本発明の実施例２のズームレンズの各収差図 本発明の実施例３のズームレンズの各収差図 本発明の実施例４のズームレンズの各収差図 本発明の実施例５のズームレンズの各収差図 本発明の実施例６のズームレンズの各収差図 本発明の実施例７のズームレンズの各収差図 本発明の実施例８のズームレンズの各収差図 本発明の実施例９のズームレンズの各収差図 本発明の実施例１０のズームレンズの各収差図 本発明の実施形態にかかる撮像装置の概略構成図
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態にかかるズームレンズのレンズ構成を示す断面図である。図１に示す構成例は、後述の実施例１のズームレンズの構成と共通である。図１においては、左側が物体側、右側が像側であり、図示されている開口絞りＳｔは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸Ｚ上の位置を示すものである。また、図１では、広角端から望遠端への変倍の際の各レンズ群の移動軌跡を示す矢印、結像倍率が−１倍の点（図中においてβ＝−１と示す水平の点線）、軸上光束ｗａおよび最大画角の光束ｗｂを合わせて示している。
本実施形態のズームレンズは、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、開口絞りＳｔと、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５とから実質的になり、変倍の際に、第１レンズ群Ｇ１は像面Ｓｉｍに対し固定され、広角端から望遠端への変倍の際に、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔は常に広がり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔は常に狭まり、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔は望遠端において広角端よりも狭くなるように構成されている。
このズームレンズを撮像装置に適用する際には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、光学系と像面Ｓｉｍの間にカバーガラス、プリズム、および／または赤外線カットフィルタやローパスフィルタなどの各種フィルタを配置することが好ましいため、図１では、これらを想定した平行平面板状の光学部材ＰＰ１およびＰＰ２をレンズ系と像面Ｓｉｍとの間に配置した例を示している。
このような構成とし、変倍に作用する第２レンズ群Ｇ２に対し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４とで変倍に伴う像面の位置の変動を補正しており、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４とは相対的に移動しているため、変倍時の像面湾曲の補正とともに、変倍時の球面収差の変動を良好に補正することが可能となる。
また、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔が望遠側において広角側よりも狭くなるように移動するような構成とすることで、望遠側での第２レンズ群Ｇ２の移動範囲を広く取ることができ、第２レンズ群Ｇ２の屈折力を抑えられるため、変倍に伴う収差変動を抑えることが可能となる。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、合焦の際に像面Ｓｉｍに対し固定されている負の屈折力を有する第１ａレンズ群Ｇ１ａと、合焦の際に光軸に沿って移動する正の屈折力を有する第１ｂレンズ群Ｇ１ｂと、合焦の際に像面Ｓｉｍに対し固定されている正の屈折力を有する第１ｃレンズ群Ｇ１ｃとから実質的に構成されている。このような構成とすることで、小型化および／またはフォーカシングによる球面収差、軸上色収差、および画角の変動の低減に寄与する。
第１ｃレンズ群Ｇ１ｃは、物体側から順に、正レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズおよび正レンズが物体側からこの順に接合された接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとの４枚のレンズを最も像側に有するように構成されている。
このような構成とし、望遠側のマージナル光束の球面収差を適正に補正することで、高倍率でありながらＦ値を小さくすることが可能となる。具体的には、望遠側のマージナル光束が上記４枚のレンズのうち最も物体側の正レンズによって収束光となり、その隣の負メニスカスレンズに入射するため、球面収差の補正が過剰にならず、また、正メニスカスレンズに対しても収束光が入射するため、球面収差の補正が過剰にならないため、球面収差を適正に補正することができる。
本実施形態のズームレンズにおいては、変倍の際に、第５レンズ群Ｇ５は像面Ｓｉｍに対し固定され、広角端から望遠端への変倍の際に、第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４を合成してなる第３４合成レンズ群と第２レンズ群Ｇ２とはそれぞれの結像倍率が−１倍の点を同時に通ることが好ましい。このような構成とすることで、広角端から望遠端への変倍の際に第３レンズ群Ｇ３が像側に戻ることなく、変倍比を大きくとることが可能となる。
また、広角端から望遠端への変倍の際に、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔は狭まった後に一度広がりその後また狭まることが好ましい。このような構成とすることで、中間焦点距離での像面湾曲の変動を抑えることが可能となる。
また、下記条件式（１）および（２）を満足することが好ましい。第１ｃレンズ群Ｇ１ｃに含まれる正レンズのアッベ数および部分分散比について、条件式（１）および（２）を満足することで、望遠側の軸上色収差および２次スペクトルを同時に良好に補正可能となる。なお、下記条件式（１−１）および／または（２−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
７５＜ｆ１ｃ＿νｄ＿ａｖｅ＜９６ …（１）
８０＜ｆ１ｃ＿νｄ＿ａｖｅ＜９６ …（１−１）
０．５＜ｆ１ｃ＿θｇＦ＿ａｖｅ＜０．６ …（２）
０．５２＜ｆ１ｃ＿θｇＦ＿ａｖｅ＜０．５６ …（２−１）
ただし、
ｆ１ｃ＿νｄ＿ａｖｅ：第１ｃレンズ群に含まれる正レンズのｄ線に対するアッベ数の平均値
ｆ１ｃ＿θｇＦ＿ａｖｅ：第１ｃレンズ群に含まれる正レンズの部分分散比の平均値
とする。
また、下記条件式（３）を満足することが好ましい。条件式（３）の上限以上とならないようにすることで、球面収差を良好に補正可能となる。条件式（３）の下限以下とならないようにすることで、第１レンズ群Ｇ１のバックフォーカスを長くすることが可能となり、高倍率のレンズにおいても第２レンズ群Ｇ２のパワーを抑えることが可能となるため、第２レンズ群Ｇ２による諸収差の発生を抑えることが可能となる。なお、下記条件式（３−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
０．８＜ｆ１／ｆ１ｃ＜１．２ …（３）
０．９＜ｆ１／ｆ１ｃ＜１．１ …（３−１）
ただし、
ｆ１：第１レンズ群のｄ線における焦点距離
ｆ１ｃ：第１ｃレンズ群のｄ線における焦点距離
とする。
また、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂおよび第１ｃレンズ群Ｇ１ｃに含まれる正レンズの枚数が多いほど球面収差の補正が容易となるが、フォーカス時のストロークの確保が難しくなるため、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂおよび第１ｃレンズ群Ｇ１ｃに含まれる正レンズの枚数は計５枚であることが好ましい。このような構成とすることで、球面収差の補正とフォーカス時のストロークの確保を両立させることができる。
第１ｂレンズ群Ｇ１ｂおよび第１ｃレンズ群Ｇ１ｃに含まれる正レンズの枚数を計５枚とした場合、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂは、物体側から順に、負メニスカスレンズおよび両凸レンズが物体側からこの順に接合された接合レンズと、両凸レンズとから実質的になり、第１ｃレンズ群Ｇ１ｃは、物体側から順に、両凸レンズと、負メニスカスレンズおよび正メニスカスレンズが物体側からこの順に接合された接合レンズと、正メニスカスレンズとから実質的になるものとしてもよい。
このような構成とすることで、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂのパワーを大きくすることが可能となり、第１ｃレンズ群Ｇ１ｃに入射するマージナル光線の高さを下げることが可能となるため、Ｆ値を小さくした場合においても小型化に有利となる。
また、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂおよび第１ｃレンズ群Ｇ１ｃに含まれる正レンズの枚数を計５枚とした場合、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂは、負メニスカスレンズおよび両凸レンズが物体側からこの順に接合された接合レンズから実質的になり、第１ｃレンズ群Ｇ１ｃは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正レンズと、正メニスカスレンズと、負メニスカスレンズおよび正メニスカスレンズが物体側からこの順に接合された接合レンズと、正メニスカスレンズとから実質的になるものとしてもよい。
このような構成とすることで、第１ｃレンズ群Ｇ１ｃのパワーを大きくすることが可能となり、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂのパワーを小さくすることが可能となるため、フォーカス変動時の諸収差、特に球面収差の変動を抑制することが可能となる。
また、第１ａレンズ群Ｇ１ａは、物体側から順に、第１負レンズと、第２負レンズと、正レンズとから実質的になり、下記条件式（４）を満足することが好ましい。第１ａレンズ群Ｇ１ａを上記のような構成とすることで、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂに入射する周辺画角の主光線の角度を低減でき、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂ以降の非点収差の発生を低減することが可能となる。また、条件式（４）を満足することで、変倍の際の像面湾曲の変動を低減可能となり、さらに、望遠側の球面収差を適切な範囲に収めることが可能となる。なお、下記条件式（４−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
−０．８＜（Ｌ１ａｒ＋Ｌ１ｂｆ）／（Ｌ１ａｒ−Ｌ１ｂｆ）＜−０．０４ …（４）
−０．５＜（Ｌ１ａｒ＋Ｌ１ｂｆ）／（Ｌ１ａｒ−Ｌ１ｂｆ）＜−０．０４ …（４−１）
ただし、
Ｌ１ａｒ：第１負レンズの像側の面の曲率半径
Ｌ１ｂｆ：第２負レンズの物体側の面の曲率半径
とする。
第１ａレンズ群Ｇ１ａについて、物体側から順に、第１負レンズと、第２負レンズと、正レンズとから実質的になるものとした場合、下記条件式（５）を満足することが好ましい。条件式（５）の上限以上とならないようにすることで、望遠側の球面収差を低減可能となる。条件式（５）の下限以下とならないようにすることで、第１負レンズと第２負レンズとの間に形成される空気レンズに十分な負のパワーを与えることが可能となるため、望遠側の球面収差を低減可能となる。なお、下記条件式（５−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
０．０４＜ｄ２／ｔｔ１＜０．１５ …（５）
０．０６＜ｄ２／ｔｔ１＜０．１２ …（５−１）
ただし、
ｄ２：第１負レンズと第２負レンズとの間隔
ｔｔ１：第１レンズ群の光軸上の長さ
とする。
また、第１ａレンズ群Ｇ１ａは、物体側から順に、負メニスカスレンズと、両凹レンズと、正レンズとから実質的になることが好ましい。このような構成とすることで、広角側における歪曲収差および望遠側における球面収差を良好に補正可能となる。
また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、第１レンズ成分と、第２レンズ成分と、第３レンズ成分と、第４レンズ成分とから実質的になり、第１レンズ成分は、像側に曲率半径の絶対値が物体側の面よりも小さい凹面を向けた負レンズであり、第２レンズ成分は、両凹レンズおよび正メニスカスレンズが物体側からこの順に接合され、全体として負の屈折力を有する接合レンズであり、第３レンズ成分は、両凹レンズおよび正レンズが物体側からこの順に接合された接合レンズであり、第４レンズ成分は、物体側に曲率半径の絶対値が像側の面よりも小さい凹面を向けた負レンズであることが好ましい。
第２レンズ群Ｇ２については、レンズ成分を４つよりも多くすると第２レンズ群Ｇ２の移動範囲がとりにくくなり、４つよりも少なくすると諸収差の抑制が難しくなるため、４つのレンズ成分から構成することで、第２レンズ群Ｇ２の移動範囲の確保と諸収差の抑制を両立させることができる。
また、高倍率を達成するためには第２レンズ群Ｇ２の主点位置をより物体側にする必要があるため、第２レンズ群Ｇ２に負レンズを増やす必要がある。
第１レンズ成分を上記のような構成とすることで、広角側の歪曲収差および非点収差の発生を抑制することが可能となる。
第２レンズ成分の像側に負レンズを配置することで主点位置を物体側によせることが可能だが、広角側で倍率色収差が発生しやすいため、第２レンズ成分を上記のように両凹レンズおよび正メニスカスレンズの接合レンズとし、接合レンズ全体として負の屈折力を有するものとすることで、主点位置を物体側によせながら、倍率色収差の補正が可能となる。また、正メニスカスレンズの像側を凹面とすることで、広角化に有利となる。
第２レンズ成分の像側が凹面であるため、第３レンズ成分については、最も物体側に物体側が凹面のレンズを配置することで、望遠側での球面収差の発生を抑制することが可能となる。また、両凹レンズおよび正レンズの接合レンズとすることで、望遠側の軸上色収差の補正が可能となる。
第４レンズ成分については、物体側が凹面のため、望遠側の球面収差の発生を抑制しつつ、広角側において第１レンズ群Ｇ１によって発生した非点収差の補正に寄与する。また、負レンズであるため、第２レンズ群Ｇ２全体の負の屈折力を強くすることに寄与する。
図１に示す例では、レンズ系と像面Ｓｉｍとの間に光学部材ＰＰ１，ＰＰ２を配置した例を示したが、ローパスフィルタや特定の波長域をカットするような各種フィルタ等をレンズ系と像面Ｓｉｍとの間に配置する代わりに、各レンズの間にこれらの各種フィルタを配置してもよく、あるいは、いずれかのレンズのレンズ面に、各種フィルタと同様の作用を有するコートを施してもよい。
次に、本発明のズームレンズの数値実施例について説明する。
まず、実施例１のズームレンズについて説明する。実施例１のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図１に示す。なお、図１および後述の実施例２〜１０に対応した図２〜１０においては、左側が物体側、右側が像側であり、図示されている開口絞りＳｔは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸Ｚ上の位置を示すものである。また、図１では、広角端から望遠端への変倍の際の各レンズ群の移動軌跡を示す矢印、結像倍率が−１倍の点（図中においてβ＝−１と示す水平の点線）、軸上光束ｗａおよび最大画角の光束ｗｂを合わせて示している。
実施例１のズームレンズは、物体側から順に、レンズＬ１ａ〜レンズＬ１ｊの１０枚のレンズからなり全体として正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、レンズＬ２ａ〜レンズＬ２ｆの６枚のレンズからなり全体として負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、レンズＬ３ａ〜レンズＬ３ｃの３枚のレンズからなり全体として正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、レンズＬ４ａ〜レンズＬ４ｃの３枚のレンズからなり全体として正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４、およびレンズＬ５ａ〜レンズＬ５ｏの１５枚のレンズからなり全体として正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５から構成されている。
第１レンズ群Ｇ１は、レンズＬ１ａ〜レンズＬ１ｃの３枚のレンズからなる第１ａレンズ群Ｇ１ａ、レンズＬ１ｄ〜レンズＬ１ｆの３枚のレンズからなる第１ｂレンズ群Ｇ１ｂ、およびレンズＬ１ｇ〜レンズＬ１ｊの４枚のレンズからなる第１ｃレンズ群Ｇ１ｃから構成されている。
実施例１のズームレンズの基本レンズデータを表１に、諸元に関するデータを表２に、変倍の際に間隔が変化する面間隔に関するデータを表３に、非球面係数に関するデータを表４に示す。以下では、表中の記号の意味について、実施例１のものを例にとり説明するが、実施例２〜１０についても基本的に同様である。
表１のレンズデータにおいて、面番号の欄には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面番号を示し、曲率半径の欄には各面の曲率半径を示し、面間隔の欄には各面とその次の面との光軸Ｚ上の間隔を示す。また、ｎｄの欄には各光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）における屈折率を示し、νｄの欄には各光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）におけるアッベ数を示し、θｇＦの欄には各光学要素の部分分散比を示す。
なお、部分分散比θｇＦは下記式で表される。
θｇＦ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）
ただし、
ｎｇ：ｇ線における屈折率
ｎＦ：Ｆ線における屈折率
ｎＣ：Ｃ線における屈折率
とする。
ここで、曲率半径の符号は、面形状が物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負としている。基本レンズデータには、開口絞りＳｔ、光学部材ＰＰ１，ＰＰ２も含めて示している。開口絞りＳｔに相当する面の面番号の欄には面番号とともに（絞り）という語句を記載している。また、表１のレンズデータにおいて、変倍の際に間隔が変化する面間隔の欄にはそれぞれＤＤ[面番号]と記載している。このＤＤ[面番号]に対応する数値は表３に示している。
表２の諸元に関するデータに、ズーム倍率、焦点距離ｆ´、Ｆ値ＦＮｏ．、および全画角２ωの値を示す。
基本レンズデータ、諸元に関するデータ、および変化する面間隔に関するデータにおいて、角度の単位としては度を用い、長さの単位としてはｍｍを用いているが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても使用可能なため他の適当な単位を用いることもできる。
表１のレンズデータでは、非球面の面番号に＊印を付しており、非球面の曲率半径として近軸の曲率半径の数値を示している。表４の非球面係数に関するデータには、非球面の面番号と、これら非球面に関する非球面係数を示す。非球面係数の数値の「Ｅ±ｎ」（ｎ：整数）は「×１０±ｎ」を意味する。非球面係数は、下記式で表される非球面式における各係数ＫＡ、Ａｍ（ｍ＝３…１６）の値である。
Ｚｄ＝Ｃ・ｈ２／｛１＋（１−ＫＡ・Ｃ２・ｈ２）１/２｝＋ΣＡｍ・ｈｍ
ただし、
Ｚｄ：非球面深さ（高さｈの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に下ろした垂線の長さ）
ｈ：高さ（光軸からの距離）
Ｃ：近軸曲率半径の逆数
ＫＡ、Ａｍ：非球面係数（ｍ＝３…１６）
とする。
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実施例１のズームレンズの各収差図を図１１に示す。なお、図１１中の上段左側から順に広角端での球面収差、非点収差、歪曲収差、および倍率色収差を示し、図１１中の中段左側から順に中間位置での球面収差、非点収差、歪曲収差、および倍率色収差を示し、図１１中の下段左側から順に望遠端での球面収差、非点収差、歪曲収差、および倍率色収差を示す。これらの収差図は、物体距離を無限遠としたときの状態を示す。球面収差、非点収差、および歪曲収差を表す各収差図には、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）を基準波長とした収差を示す。球面収差図にはｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、Ｃ線(波長６５６．３ｎｍ)、Ｆ線(波長４８６．１ｎｍ)、およびｇ線(波長４３５．８ｎｍ)についての収差をそれぞれ実線、長破線、短破線、および灰色の実線で示す。非点収差図にはサジタル方向およびタンジェンシャル方向の収差をそれぞれ実線および短破線で示す。倍率色収差図にはＣ線(波長６５６．３ｎｍ)、Ｆ線(波長４８６．１ｎｍ) 、およびｇ線(波長４３５．８ｎｍ)についての収差をそれぞれ長破線、短破線、および灰色の実線で示す。なお、球面収差図のＦＮｏ．はＦ値、その他の収差図のωは半画角を意味する。
次に、実施例２のズームレンズについて説明する。実施例２のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図２に示す。実施例２のズームレンズは、実施例１のズームレンズと同じレンズ枚数構成である。また、実施例２のズームレンズの基本レンズデータを表５に、諸元に関するデータを表６に、変化する面間隔に関するデータを表７に、非球面係数に関するデータを表８に、各収差図を図１２に示す。
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次に、実施例３のズームレンズについて説明する。実施例３のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図３に示す。実施例３のズームレンズは、実施例１のズームレンズと同じレンズ枚数構成である。また、実施例３のズームレンズの基本レンズデータを表９に、諸元に関するデータを表１０に、変化する面間隔に関するデータを表１１に、非球面係数に関するデータを表１２に、各収差図を図１３に示す。
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次に、実施例４のズームレンズについて説明する。実施例４のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図４に示す。
実施例４のズームレンズは、実施例１のズームレンズと比較して第１レンズ群Ｇ１のレンズ枚数構成のみが異なる。第１レンズ群Ｇ１は、レンズＬ１ａ〜レンズＬ１ｃの３枚のレンズからなる第１ａレンズ群Ｇ１ａ、レンズＬ１ｄおよびレンズＬ１ｅの２枚のレンズからなる第１ｂレンズ群Ｇ１ｂ、およびレンズＬ１ｆ〜レンズＬ１ｊの５枚のレンズからなる第１ｃレンズ群Ｇ１ｃから構成されている。
また、実施例４のズームレンズの基本レンズデータを表１３に、諸元に関するデータを表１４に、変化する面間隔に関するデータを表１５に、非球面係数に関するデータを表１６に、各収差図を図１４に示す。
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次に、実施例５のズームレンズについて説明する。実施例５のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図５に示す。実施例５のズームレンズは、実施例４のズームレンズと同じレンズ枚数構成である。また、実施例５のズームレンズの基本レンズデータを表１７に、諸元に関するデータを表１８に、変化する面間隔に関するデータを表１９に、非球面係数に関するデータを表２０に、各収差図を図１５に示す。
Figure 0006401420
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次に、実施例６のズームレンズについて説明する。実施例６のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図６に示す。実施例６のズームレンズは、実施例４のズームレンズと同じレンズ枚数構成である。また、実施例６のズームレンズの基本レンズデータを表２１に、諸元に関するデータを表２２に、変化する面間隔に関するデータを表２３に、非球面係数に関するデータを表２４に、各収差図を図１６に示す。
Figure 0006401420
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次に、実施例７のズームレンズについて説明する。実施例７のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図７に示す。実施例７のズームレンズは、実施例４のズームレンズと同じレンズ枚数構成である。また、実施例７のズームレンズの基本レンズデータを表２５に、諸元に関するデータを表２６に、変化する面間隔に関するデータを表２７に、非球面係数に関するデータを表２８に、各収差図を図１７に示す。
Figure 0006401420
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次に、実施例８のズームレンズについて説明する。実施例８のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図８に示す。実施例８のズームレンズは、実施例４のズームレンズと同じレンズ枚数構成である。また、実施例８のズームレンズの基本レンズデータを表２９に、諸元に関するデータを表３０に、変化する面間隔に関するデータを表３１に、非球面係数に関するデータを表３２に、各収差図を図１８に示す。
Figure 0006401420
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次に、実施例９のズームレンズについて説明する。実施例９のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図９に示す。実施例９のズームレンズは、実施例４のズームレンズと同じレンズ枚数構成である。また、実施例９のズームレンズの基本レンズデータを表３３に、諸元に関するデータを表３４に、変化する面間隔に関するデータを表３５に、非球面係数に関するデータを表３６に、各収差図を図１９に示す。
Figure 0006401420
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次に、実施例１０のズームレンズについて説明する。実施例１０のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図１０に示す。実施例１０のズームレンズは、実施例４のズームレンズと同じレンズ枚数構成である。また、実施例１０のズームレンズの基本レンズデータを表３７に、諸元に関するデータを表３８に、変化する面間隔に関するデータを表３９に、非球面係数に関するデータを表４０に、各収差図を図２０に示す。
Figure 0006401420
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実施例１〜１０のズームレンズの条件式（１）〜（５）に対応する値を表４１に示す。なお、全実施例ともｄ線を基準波長としており、下記の表４１に示す値はこの基準波長におけるものである。
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以上のデータから、実施例１〜１０のズームレンズは全て、条件式（１）〜（５）を満たしており、望遠端でのＦ値が６以下と小さく、諸収差が良好に補正された高性能なズームレンズであることが分かる。
次に、本発明の実施形態にかかる撮像装置について説明する。図２１に、本発明の実施形態の撮像装置の一例として、本発明の実施形態のズームレンズを用いた撮像装置の概略構成図を示す。なお、図２１では各レンズ群を概略的に示している。この撮像装置としては、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の固体撮像素子を備えたビデオカメラや電子スチルカメラ等を挙げることができる。
図２１に示す撮像装置１０は、ズームレンズ１と、ズームレンズ１の像側に配置されたローパスフィルタ等の機能を有するフィルタ６と、フィルタ６の像側に配置された撮像素子７と、信号処理回路８とを備えている。撮像素子７はズームレンズ１により形成される光学像を電気信号に変換するものであり、例えば、撮像素子７としては、ＣＣＤやＣＭＯＳ等を用いることができる。撮像素子７は、その撮像面がズームレンズ１の像面に一致するように配置される。
ズームレンズ１により撮像された像は撮像素子７の撮像面上に結像し、その像に関する撮像素子７からの出力信号が信号処理回路８にて演算処理され、表示装置９に像が表示される。
本実施形態の撮像装置１０は、本発明のズームレンズ１を備えたものであるから、高画質の画像を取得することができる。
以上、実施形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各レンズの曲率半径、面間隔、屈折率、および／またはアッベ数等の値は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得るものである。
１ ズームレンズ
６ フィルタ
７ 撮像素子
８ 信号処理回路
９ 表示装置
１０ 撮像装置
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ１ａ 第１ａレンズ群
Ｇ１ｂ 第１ｂレンズ群
Ｇ１ｃ 第１ｃ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
ＰＰ１，ＰＰ２ 光学部材
Ｌ１ａ〜Ｌ５ｏ レンズ
Ｓｉｍ 像面
Ｓｔ 開口絞り
ｗａ 軸上光束
ｗｂ 最大画角の光束
Ｚ 光軸

Claims (17)

  1. 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、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群とから実質的になり、
    変倍の際に、前記第１レンズ群は像面に対し固定され、
    広角端から望遠端への変倍の際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔は常に広がり、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔は常に狭まり、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔は望遠端において広角端よりも狭くなり、
    前記第１レンズ群は、物体側から順に、合焦の際に像面に対し固定されている負の屈折力を有する第１ａレンズ群と、合焦の際に光軸に沿って移動する正の屈折力を有する第１ｂレンズ群と、合焦の際に像面に対し固定されている正の屈折力を有する第１ｃレンズ群とから実質的になり、
    該第１ｃレンズ群は、物体側から順に、正レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズおよび正レンズが物体側からこの順に接合された接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとの４枚のレンズを最も像側に有する
    ことを特徴とするズームレンズ。
  2. 変倍の際に、前記第５レンズ群は像面に対し固定され、
    広角端から望遠端への変倍の際に、前記第３レンズ群および前記第４レンズ群を合成してなる第３４合成レンズ群と前記第２レンズ群とはそれぞれの結像倍率が−１倍の点を同時に通る
    請求項１記載のズームレンズ。
  3. 広角端から望遠端への変倍の際に、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔は狭まった後に一度広がりその後また狭まる
    請求項１または２記載のズームレンズ。
  4. 下記条件式（１）および（２）を満足する
    請求項１から３のいずれか１項記載のズームレンズ。
    ７５＜ｆ１ｃ＿νｄ＿ａｖｅ＜９６ …（１）
    ０．５＜ｆ１ｃ＿θｇＦ＿ａｖｅ＜０．６ …（２）
    ただし、
    ｆ１ｃ＿νｄ＿ａｖｅ：前記第１ｃレンズ群に含まれる正レンズのｄ線に対するアッベ数の平均値
    ｆ１ｃ＿θｇＦ＿ａｖｅ：前記第１ｃレンズ群に含まれる正レンズの部分分散比の平均値
  5. 下記条件式（３）を満足する
    請求項１から４のいずれか１項記載のズームレンズ。
    ０．８＜ｆ１／ｆ１ｃ＜１．２ …（３）
    ただし、
    ｆ１：前記第１レンズ群のｄ線における焦点距離
    ｆ１ｃ：前記第１ｃレンズ群のｄ線における焦点距離
  6. 前記第１ｂレンズ群および前記第１ｃレンズ群に含まれる正レンズの枚数は計５枚である
    請求項１から５のいずれか１項記載のズームレンズ。
  7. 前記第１ｂレンズ群は、物体側から順に、負メニスカスレンズおよび両凸レンズが物体側からこの順に接合された接合レンズと、両凸レンズとから実質的になり、
    前記第１ｃレンズ群は、物体側から順に、両凸レンズと、負メニスカスレンズおよび正メニスカスレンズが物体側からこの順に接合された接合レンズと、正メニスカスレンズとから実質的になる
    請求項６記載のズームレンズ。
  8. 前記第１ｂレンズ群は、負メニスカスレンズおよび両凸レンズが物体側からこの順に接合された接合レンズから実質的になり、
    前記第１ｃレンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正レンズと、正メニスカスレンズと、負メニスカスレンズおよび正メニスカスレンズが物体側からこの順に接合された接合レンズと、正メニスカスレンズとから実質的になる
    請求項６記載のズームレンズ。
  9. 前記第１ａレンズ群は、物体側から順に、第１負レンズと、第２負レンズと、正レンズとから実質的になり、
    下記条件式（４）を満足する
    請求項１から８のいずれか１項記載のズームレンズ。
    −０．８＜（Ｌ１ａｒ＋Ｌ１ｂｆ）／（Ｌ１ａｒ−Ｌ１ｂｆ）＜−０．０４ …（４）
    ただし、
    Ｌ１ａｒ：前記第１負レンズの像側の面の曲率半径
    Ｌ１ｂｆ：前記第２負レンズの物体側の面の曲率半径
  10. 下記条件式（５）を満足する
    請求項９記載のズームレンズ。
    ０．０４＜ｄ２／ｔｔ１＜０．１５ …（５）
    ただし、
    ｄ２：前記第１負レンズと前記第２負レンズとの間隔
    ｔｔ１：前記第１レンズ群の光軸上の長さ
  11. 前記第１ａレンズ群は、物体側から順に、負メニスカスレンズと、両凹レンズと、正レンズとから実質的になる
    請求項１から１０のいずれか１項記載のズームレンズ。
  12. 下記条件式（１−１）を満足する
    請求項４記載のズームレンズ。
    ８０＜ｆ１ｃ＿νｄ＿ａｖｅ＜９６ …（１−１）
  13. 下記条件式（２−１）を満足する
    請求項４記載のズームレンズ。
    ０．５２＜ｆ１ｃ＿θｇＦ＿ａｖｅ＜０．５６ …（２−１）
  14. 下記条件式（３−１）を満足する
    請求項５記載のズームレンズ。
    ０．９＜ｆ１／ｆ１ｃ＜１．１ …（３−１）
  15. 下記条件式（４−１）を満足する
    請求項９記載のズームレンズ。
    −０．５＜（Ｌ１ａｒ＋Ｌ１ｂｆ）／（Ｌ１ａｒ−Ｌ１ｂｆ）＜−０．０４ …（４−１）
  16. 下記条件式（５−１）を満足する
    請求項１０記載のズームレンズ。
    ０．０６＜ｄ２／ｔｔ１＜０．１２ …（５−１）
  17. 請求項１から１６のいずれか１項記載のズームレンズを備えた撮像装置。
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