JP6452404B2 - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

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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像光学系には、レンズ全長が短く、コンパクト（小型）であること、そして広画角で高ズーム比（高変倍比）で、しかも全ズーム範囲にわたり高解像力のズームレンズであることが要望されている。これらの要求に応えるズームレンズとして、最も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、全体として５つのレンズ群より構成され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、物体側から像側へ順に、正、負、正、正、正の屈折力の第１レンズ群乃至第５レンズ群よりなる５群構成のズームレンズにおいて、ズーミングに際して第１レンズ群乃至第４レンズ群が移動している。そしてフォーカシングに際して第４レンズ群が移動する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、正又は負の屈折力の第１レンズ群乃至第５レンズ群よりなる５群構成のズームレンズにおいて、ズーミングに際して第２レンズ群と第４レンズ群が移動している。そしてフォーカシングに際して第４レンズ群が移動するズームレンズを開示している。
特許文献１、２では、第２レンズ群を移動させて主たる変倍を行い、第４レンズ群にて変倍に伴う像面変動を補正すると共に、フォーカシングを行う所謂リアフォーカスタイプの５群ズームレンズを開示している。一般にリアフォーカス式のズームレンズは第１レンズ群を移動させてフォーカスを行うズームレンズに比べて第１レンズ群の有効径が小さくなり、レンズ系全体の小型化が容易になる。また、近接撮影、特に極至近撮影が容易となる。さらに、小型軽量のレンズ群を移動させているので、レンズ群の駆動力が小さくて済み、迅速なフォーカスができる等の特徴がある。
特開２００７−２１２９２６号公報 特開２００７−３２８３０６号公報
近年、撮像装置に用いるズームレンズには、撮像装置の小型化に伴って高ズーム比で広画角、かつレンズ系全体が小型であることが強く要望されている。更に近年では、従来のフルＨＤ出力から４Ｋ出力への変化に伴い、より大きな撮像素子へ対応し、なおかつ高い解像力を有するズームレンズであることが強く望まれている。
一般にズームレンズにおいて、所定のズーム比を確保しつつ、全系の小型化を図るためには、ズームレンズを構成する各レンズ群の屈折力を強めつつ、レンズ枚数を削減すれば良い。しかしながら、このようにしたズームレンズは、諸収差の発生が多くなり諸収差の良好なる補正が困難になってくる。前述したポジティブリード型の５群ズームレンズにおいて、全系の小型化と、高ズーム比を確保しつつ全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得るには、ズームレンズの各要素を適切に設定することが重要となってくる。
例えば各レンズ群の屈折力、第２レンズ群や第３レンズ群のズーミングに伴う移動軌跡、第３レンズ群や第４レンズ群の結像倍率、そして各レンズ群のレンズ構成等を適切に設定することが重要になってくる。これらの構成が適切でないと、高ズーム比化を図る際に全系が大型化し、又、ズーミングに伴う諸収差の変動が増大し、全ズーム範囲、及び画面全体にわたり高い光学性能を得るのが大変難しくなってくる。
本発明は、高ズーム比、広画角で、前玉有効径が小さく広角端から望遠端に至る全ズーム範囲にわたり良好なる光学性能を有するズームレンズ及びそれを有す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、物体側より像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、開口絞り、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レンズ群から成り、
ズーミングに際して、前記第１レンズ群は不動であり、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群と前記第４レンズ群は移動し、隣り合うレンズ群の間隔が変化し、
広角端に比べて望遠端において、前記第２レンズ群は像側に位置し、前記第３レンズ群は物体側に位置し、
前記第１レンズ群は２枚以上の正レンズと１枚以上の負レンズを有し、
前記第２レンズ群は１枚以上の正レンズと２枚以上の負レンズを有し、
前記第３レンズ群は１枚以上の正レンズと１枚以上の負レンズを有し、
前記第３レンズ群に含まれる正レンズのレンズ面のうち少なくとも一つは非球面であり、
広角端における全系の焦点距離をｆｗ、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群から成る合成レンズ群の広角端及び望遠端における横倍率を各々β３４ｗ及びβ３４ｔとするとき、
４．７＜ｆ３／ｆｗ＜８．０
１．２＜ｆ３／ｆ４＜２．７
１．２＜β３４ｔ／β３４ｗ＜３．０
なる条件式を満足する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、全ズーム範囲にわたり高い光学性能が容易に得られるズームレンズが得られる。
実施例１のレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 実施例１の広角端，中間のズーム位置，望遠端における収差図 実施例２のレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 実施例２の広角端，中間のズーム位置，望遠端における収差図 実施例３のレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 実施例３の広角端，中間のズーム位置，望遠端における収差図 実施例４のレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 実施例４の広角端，中間のズーム位置，望遠端における収差図 実施例５のレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 実施例５の広角端，中間のズーム位置，望遠端における収差図 本発明の撮影レンズを搭載する光学機器（ビデオカメラ）の装置図
以下、本発明のズームレンズ及びそれを有する撮像装置を図面に基づいて説明する。本発明のズームレンズは、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、開口絞り、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レンズ群より構成されている。ズーミングに際して第１レンズ群は不動、第２レンズ群、第３レンズ群、第４レンズ群が移動して隣り合うレンズ群の間隔が変化する。広角端に比べて、望遠端において、第２レンズ群は像側に位置し、第３レンズ群は物体側に位置している。
図１は、本発明の実施例１のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、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である。実施例１のズームレンズはズーム比１７．５０、Ｆナンバー２．８８〜３．９０である。
図３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４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、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である。実施例２のズームレンズはズーム比１７．５０、Ｆナンバー２．８８〜３．９０である。
図５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６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、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である。実施例３のズームレンズはズーム比１７．５０、Ｆナンバー２．８８〜３．９０である。
図７は、本発明の実施例４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、本発明の実施例４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。実施例４のズームレンズはズーム比１７．５０、Ｆナンバー２．８８〜３．９０である。
図９は、本発明の実施例５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１０（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、本発明の実施例５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。実施例５のズームレンズはズーム比１７．５０、Ｆナンバー２．８８〜３．９０である。図１１は本発明の撮像装置の要部概略図である。
実施例１及至実施例５のズームレンズは撮像装置に用いられる撮像レンズ系である。レンズ断面図において、左方が物体側で、右方が像側である。レンズ断面図において、ＯＬはズームレンズである。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、Ｌ４は正の屈折力の第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。ＳＰはＦナンバー光束を決定する開口絞りであり、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間に位置している。
ＧＢは、光学フィルター、フェースプレート等に相当するガラスブロックである。ＩＰは像面であり、デジタルスチルカメラやビデオ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の素子面に、銀塩フィルム用カメラのときはフィルム面に相当する。球面収差図において、ｄはｄ線、ｇはｇ線を表している。非点収差図において、Ｍはｄ線におけるメリジオナル像面、Ｓはｄ線におけるサジタル像面を表している。歪曲収差においてはｄ線を表示し、倍率色収差においてｇはｄ線に対するｇ線の収差を表示している。ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角（度）である。
尚、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（第２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言う。
各実施例では、広角端から望遠端でのズーミングに際して、矢印のように、第２レンズ群Ｌ２は像側に移動し、第３レンズ群は被写体側に非直線的に移動することによって変倍をおこなっている。また、第４レンズ群Ｌ４を物体側に凸状の軌跡で移動す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おこなうリアフォーカス方式を採用している。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広角端から望遠端へのズーミング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、レンズ全長の短縮化を効果的に達成している。
ここでレンズ全長とは第１レンズ面から最終レンズ面までの距離に空気換算長のバックフォーカス（ＢＦ）を加えた値である。また、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おこなう場合には、矢印４ｃに示すように第４レンズ群Ｌ４を前方（物体側）に繰出すことで行っている。尚、第１レンズ群Ｌ１はフォーカスのためには光軸方向に不動であるが、収差補正上必要に応じて移動させても良い。
また、像ぶれ補正時には、第３レンズ群Ｌ３の全体または一部の部分レンズ群は、光軸に対して垂直方向の成分を持つように移動する。これによって、撮像画像を光軸に対して垂直方向に移動させてズームレンズが振動したときの撮像画像のブレを補正している。
各実施例のズームレンズは、広画角でありながら前玉有効径が小さくなるように各要素を特定している。広画角のズームレンズはレンズ前玉（第１レンズ面）に入射してくる光線角度が大きいため、レンズ前玉から開口絞りＳＰまでの距離がズームレンズ全体の小型化を図るときには重要な要素となる。
そこで各実施例では、第３レンズ群Ｌ３をズーミングの際の可動レンズ群とし、第３レンズ群Ｌ３を望遠端に比べて広角端において像側に位置するようにし、広角端において第２レンズ群Ｌ２と際３レンズ群Ｌ３の間隔を広げることで広画角化をおこなっている。これにより、第２レンズ群Ｌ２の負のパワー（負の屈折力）を過剰に強くすること無く広画角化を容易にしている。
更に、広角端に比べて望遠端において、第３レンズ群Ｌ３を物体側に位置するようにして、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４とで適正に変倍を分担することによって、第２レンズ群Ｌ２のズーミングに伴う移動量を減らしている。この結果、レンズ前玉と開口絞りＳＰとの間隔が変倍に際して必要最低限の長さとなるようにしている。このようなレンズ構成にすることで、第２レンズ群Ｌ２の負のパワーやレンズ前玉と開口絞りＳＰとの間隔を適正に設定し、前玉有効径の大型化を抑制している。
また、正又は負の屈折力の第５レンズ群Ｌ５を第４レンズ群Ｌ４と撮像素子の間に配置することで、全系のペッツバール和や像面への光線の入射角を好適に補正し、全系を小型化を図っている。そしてズーム全域で良好な光学性能を維持しつつ前玉有効径の小型化を容易にしている。
各実施例において、広角端における全系の焦点距離をｆｗとする。第３レンズ群Ｌ３の焦点距離をｆ３、第４レンズ群Ｌ４の焦点距離をｆ４、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４から成る合成レンズ群の広角端における横倍率をβ３４ｗとする。第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４から成る合成レンズ群の望遠端における横倍率をβ３４ｔとする。このとき、
４．７＜ｆ３／ｆｗ＜８．０ ・・・（１）
１．２＜ｆ３／ｆ４＜２．７ ・・・（２）
１．２＜β３４ｔ／β３４ｗ＜３．０ ・・・（３）
なる条件式を満足する。
次に前述の各条件式の技術的意味を説明する。条件式（１）は、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離と広角端における全系の焦点距離との比を適切に設定するものである。条件式（１）の上限を超えて、第３レンズ群Ｌ３の正のパワーが弱くなりすぎると、第３レンズ群Ｌ３が変倍を分担するためのズーミングに際しての移動量が過剰に長くなり、レンズ全長が増大し、全系の小型化が困難となる。条件式（１）の下限を超えて、第３レンズ群Ｌ３の正のパワーが強くなりすぎると広角端において球面収差や像面湾曲が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。
条件式（２）は、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離と第４レンズ群Ｌ４の焦点距離との比を適切に設定するものである。条件式（２）の上限を超えて、第３レンズ群Ｌ３の正のパワーが第４レンズ群Ｌ４の正のパワーに対して弱くなりすぎると、第３レンズ群Ｌ３が変倍を分担するためのズーミングに際しての移動量が過剰に長くなる。そしてレンズ全長が増大し、全系の小型化が困難となる。条件式（２）の下限を超えて、第３レンズ群Ｌ３の正のパワーが強くなりすぎると、広角端において球面収差や像面湾曲が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。
条件式（３）は、広角端と望遠端のそれぞれにおける第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４とを合成した合成系の横倍率についての比を適切に設定するものである。これは、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４とを合成した合成系による、広角端と望遠端における変倍比を示している。条件式（３）の上限を超えて、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の変倍分担が過剰に大きくなると、広角端から望遠端へのズーミングに際して像面湾曲やコマ収差の変動が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。
条件式（３）の下限を超えると、第２レンズ群Ｌ２の変倍分担が大きくなり、第２レンズ群Ｌ２のズーミングに伴う移動量が長くなり、レンズ全長が増大し、全系の小型化が困難となる。更に好ましくは条件式（１）、（２）、（３）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
４．８＜ｆ３／ｆｗ＜７．５ ・・・（１ａ）
１．２＜ｆ３／ｆ４＜２．５ ・・・（２ａ）
１．４＜β３４ｔ／β３４ｗ＜２．５ ・・・（３ａ）
更に好ましくは、条件式（１ａ）、（２ａ）、（３ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
５．０＜ｆ３／ｆｗ＜７．２ ・・・（１ｂ）
１．３＜ｆ３／ｆ４＜２．４ ・・・（２ｂ）
１．６＜β３４ｔ／β３４ｗ＜２．２ ・・・（３ｂ）
各実施例では、以上の如く構成することにより、全系が小型で、特に前玉有効径の小径化を図り、広画角かつ高ズーム比で、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有したズームレンズを得ている。
各実施例において更に好ましくは、次の諸条件のうち１以上を満足するのが良い。第５レンズ群Ｌ５は、ズーミングに際して不動とするのが良い。このような構成にすることで、撮像装置へ適用したとき撮像素子周辺の装置構造を簡素化することが出来、装置全体の小型化が容易になる。
第１レンズ群Ｌ１は、２枚以上の正レンズと１枚以上の負レンズを有し、第２レンズ群Ｌ２は、１枚以上の正レンズと２枚以上の負レンズを有するのが良い。また、第３レンズ群Ｌ３は、１枚以上の正レンズと１枚以上の負レンズを有し、第３レンズ群Ｌ３に含まれる正レンズのうち少なくとも１つは非球面を有するのが良い。第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２を前述の如く構成することで、各レンズ群内において色収差の補正が容易となる。
各レンズ群内で軸上色収差や倍率色収差の補正をおこなうことで、広角端から望遠端へのズーミングに際して色収差の変動を軽減し、高画素化に対応した高い光学性能を得るのが容易となる。また、第３レンズ群Ｌ３では、正レンズと負レンズを有することで色収差を良好に補正するとともに、正レンズの少なくとも１つのレンズ面を非球面形状とするのが良く、これによれば、広角端において球面収差や像面湾曲の補正が容易となる。
また像ぶれ補正に際して、第３レンズ群Ｌ３の全体あるいは一部が、光軸に対して垂直方向の成分を持つ方向に移動するのが良い。これによれば像ぶれ補正に際して、光学性能を良好に維持することが容易となる。また、全系が小型で、特に前玉有効径の小径化を図り、広画角かつ高ズーム比で、全ズーム範囲にわたり更に高い光学性能を良好に維持するためには、以下の条件式のうち１以上を満足することが望ましい。
広角端及び望遠端における第２レンズ群Ｌ２の横倍率を、各々β２ｗ及びβ２ｔとする。望遠端における全系の焦点距離をｆｔとする。第１レンズ群Ｌ１の焦点距離をｆ１とする。第２レンズ群Ｌ２の焦点距離をｆ２とする。広角端から望遠端へのズーミングにおける第３レンズ群Ｌ３の移動量をｍ３とする。ここで移動量の符号は広角端に比べて望遠端において、ズーミングによって第３レンズ群Ｌ３が物体側に位置するときを負とし、像側に位置するときを正とする。このとき次の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。
０．３＜（β２ｔ／β２ｗ）／（ｆｔ／ｆｗ）＜０．７ ・・・（４）
１．２＜ｆ１／ｆ３＜２．４ ・・・（５）
２．５＜ｆ４／ｆｗ＜５．０ ・・・（６）
０．２＜｜ｍ３｜／ｆ３＜０．６ ・・・（７）
−２．４＜ｆ２／ｆｗ＜−１．２ ・・・（８）
−８．０＜ｆ１／ｆ２＜−４．０ ・・・（９）
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。
条件式（４）は、広角端における全系の焦点距離と望遠端における全系の焦点距離の比、つまりズーム比に対する広角端と望遠端における第２レンズ群Ｌ２の横倍率の比との関係を適切に設定するものである。条件式（４）は高ズーム比化を図りつつ、前玉有効径の小型化を図るためのものである。
条件式（４）の上限を超えると、第２レンズ群Ｌ２の変倍分担が大きくなりすぎて、前玉（第１レンズ面）と開口絞りＳＰとの間隔が過剰に広がり、レンズ全長や前玉有効径が増大し、全系が大型化してくる。条件式（４）の下限を超えると、第２レンズ群Ｌ２の変倍分担が小さくなりすぎて、所望のズーム比を得るには、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の変倍分担を大きくしなければならなくなる。即ち、第３レンズ群Ｌ３や第４レンズ群Ｌ４のパワーを強くせねばならなくなり、その結果、球面収差や像面湾曲が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。
条件式（５）は、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離と第３レンズ群Ｌ３の焦点距離の比を適切に設定するものである。条件式（５）は全系の小型化を図りつつ、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を良好に維持するためのものである。条件式（５）の上限を超えて、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離が長くなりすぎると、レンズ全長や前玉有効径が増大し、全系が大型化してくる。また、第３レンズ群Ｌ３の正のパワーが強くなりすぎて、広角端において球面収差や像面湾曲が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。
条件式（５）の下限を超えて、第１レンズ群Ｌ１の正のパワーが強くなりすぎると、ズーム全域において非点収差やコマ収差及び像面湾曲等の諸収差の変動を抑えることが困難となる。
条件式（６）は、第４レンズ群Ｌ４の焦点距離と広角端における全系の焦点距離の比を適切に設定するものである。条件式（６）は高ズーム比でありながら、前玉有効径の小型化を図るためのものである。条件式（６）の上限を超えて、第４レンズ群Ｌ４の焦点距離が長くなりすぎると、ズーミングやフォーカシングの際の第４レンズ群Ｌ４の移動量が長くなってしまい、レンズ全長や前玉有効径が増大し、全系が大型化してくる。条件式（６）の下限を超えて、第４レンズ群Ｌ４の正のパワーが強くなりすぎると、ズーム全域において非点収差やコマ収差及び像面湾曲等の諸収差の変動を抑えることが困難となる。
条件式（７）は、ズーミングに際しての第３レンズ群Ｌ３の移動量と、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離の比を適切に設定するものである。条件式（７）は広画角かつ高ズーム比化を図りつつ、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得るためのものである。ｍ３は、広角端から望遠端へのズーミングに伴う第３レンズ群Ｌ３の光軸方向の移動量に相当している。
条件式（７）の上限を超えて、ズーミングに際しての第３レンズ群Ｌ３の移動量に対して第３レンズ群Ｌ３の正のパワーが強くなりすぎると、広角端から望遠端へのズーミングに伴って第３レンズ群Ｌ３から発生する像面湾曲の変動を抑えることが困難となる。条件式（７）の下限を超えて、ズーミングに際しての第３レンズ群Ｌ３の移動量が減ると、レンズ全長は短縮化されるが、第２レンズ群Ｌ２の変倍分担が大きくなり、前玉有効径が増大してくる。
条件式（８）は、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離と広角端における全系の焦点距離の比を適切に設定するものである。条件式（８）は高ズーム比化を図りつつ、前玉有効径の小型化を図るためのものである。条件式（８）の上限を超えて、第２レンズ群Ｌ２の負のパワーが強くなりすぎると、ズーミングに際して像面湾曲の変動が増大し、この収差を抑えることが困難となる。条件式（８）の下限を超えて、第２レンズ群Ｌ２の負のパワーが弱くなると、ズーミングに際しての移動量が大きくなり、レンズ全長や前玉有効径が増大し、全系が大型化してくる。
条件式（９）は、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離と第２レンズ群Ｌ２の焦点距離の比を適切に設定するものである。条件式（９）の上限を超えて、第１レンズ群Ｌ１の正のパワーが強くなってくると、ズーム全域において非点収差やコマ収差及び像面湾曲等の諸収差の変動を抑えることが困難となる。条件式（９）の下限を超えて、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離が長くなりすぎると、レンズ全長や前玉有効径が増大し、全系が大型化してくる。また、第２レンズ群Ｌ２の負のパワーが強くなりすぎて、ズーミングに際して像面湾曲が多く発生し、この収差の変動を抑えることが困難となる。
尚、各実施例において、収差補正上更に好ましくは、条件式（４）乃至（９）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
０．４０＜（β２ｔ／β２ｗ）／（ｆｔ／ｆｗ）＜０．６５ ・・・（４ａ）
１．３＜ｆ１／ｆ３＜２．２ ・・・（５ａ）
２．８＜ｆ４／ｆｗ＜４．５ ・・・（６ａ）
０．２５＜｜Ｌ３ｓｔ｜／ｆ３＜０．５０ ・・・（７ａ）
−２．０＜ｆ２／ｆｗ＜−１．３ ・・・（８ａ）
−７．０＜ｆ１／ｆ２＜−５．０ ・・・（９ａ）
より更に好ましくは、条件式（４ａ）乃至（９ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
０．４５＜（β２ｔ／β２ｗ）／（ｆｔ／ｆｗ）＜０．６０ ・・・（４ｂ）
１．４＜ｆ１／ｆ３＜２．０ ・・・（５ｂ）
３．０＜ｆ４／ｆｗ＜４．０ ・・・（６ｂ）
０．３＜｜Ｌ３ｓｔ｜／ｆ３＜０．４ ・・・（７ｂ）
−１．８＜ｆ２／ｆｗ＜−１．４ ・・・（８ｂ）
−６．０＜ｆ１／ｆ２＜−５．５ ・・・（９ｂ）
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、全系が小型で、特に前玉有効径の小径化を図り、広画角かつ高ズーム比で、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得ている。
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１１を用いて説明する。図１１において、１０はカメラ本体、１１は実施例１乃至５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は固体撮像素子１２が受光した被写体像を記録する記録手段である。１４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。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。
本発明の撮像装置は、上記のいずれかのズームレンズと、歪曲収差及び／又は倍率色収差を電気的に補正する回路とを備えるのが好ましい。このようにズームレンズを構成する際に歪曲収差を許容することのできるレンズ構成にすれば、ズームレンズのレンズ枚数の削減や小型化が容易になる。また、倍率色収差を電気的に補正することにより、撮影画像の色にじみを軽減し、また、解像力の向上を図ることが容易になる。
次に本発明の実施例１乃至５に対応する数値実施例１乃至５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料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，Ａ１２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。各数値実施例の各条件式の計算結果を表１に示す。
［数値実施例１］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 211.055 2.50 1.80610 33.3
2 72.313 10.52 1.49700 81.5
3 -2679.330 0.17
4 89.122 5.86 1.49700 81.5
5 449.444 0.17
6 67.656 6.68 1.59522 67.7
7 356.100 (可変)
8 -2219.128 1.60 1.83481 42.7
9 19.484 6.37
10 -76.813 1.00 1.77250 49.6
11 41.036 1.53
12 33.696 2.92 1.95906 17.5
13 232.204 1.90
14 -49.384 1.00 1.59522 67.7
15 386.409 (可変)
16(絞り) ∞ (可変)
17* 20.286 6.72 1.55332 71.7
18* -77.959 6.76
19 55.195 0.80 1.80610 33.3
20 18.092 2.19
21 105.348 3.00 1.49700 81.5
22 -2334.343 (可変)
23* 24.900 6.87 1.55332 71.7
24 -22.828 0.80 1.80610 33.3
25 -40.092 (可変)
26 3362.929 0.80 1.49700 81.5
27 19.798 23.65
28 22.187 3.31 1.49700 81.5
29 -900.767 3.00
30 ∞ 3.50 1.51633 64.1
31 ∞ 2.02
像面 ∞
非球面データ
第17面
K =-4.41539e+000 A 4= 5.28563e-005 A 6=-1.89109e-007 A 8= 7.14574e-010 A10=-2.37488e-012 A12= 2.02031e-015

第18面
K = 0.00000e+000 A 4= 4.16282e-006 A 6= 1.03936e-008 A 8=-1.64141e-010

第23面
K = 3.91772e-001 A 4=-8.64529e-006 A 6=-1.96615e-008 A 8= 7.94665e-011 A10=-3.34431e-013
各種データ
ズーム比 17.50
広角 中間 望遠
焦点距離 9.76 104.00 170.79
Fナンバー 2.88 3.77 3.90
半画角（度） 36.48 4.51 2.75
像高 7.22 8.20 8.20
レンズ全長 196.17 196.17 196.17
BF 7.33 7.33 7.33

d 7 1.34 49.20 56.36
d15 57.96 10.10 2.95
d16 28.98 6.18 6.98
d22 1.45 9.25 12.58
d25 2.00 17.00 12.87
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 88.63
2 8 -14.79
3 16 ∞
4 17 56.40
5 23 33.05
6 26 86.75
［数値実施例２］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 248.370 2.50 1.80610 33.3
2 77.675 10.28 1.49700 81.5
3 -698.008 0.17
4 91.618 6.01 1.49700 81.5
5 537.755 0.17
6 67.910 6.71 1.59522 67.7
7 334.797 (可変)
8 289.890 1.60 1.95375 32.3
9 21.335 6.84
10 -49.095 1.00 1.76385 48.5
11 60.883 0.30
12 37.288 3.58 1.95906 17.5
13 -194.245 2.22
14 -31.321 1.00 1.49700 81.5
15 92.054 (可変)
16(絞り) ∞ (可変)
17* 20.928 6.64 1.55332 71.7
18* -104.991 7.51
19 54.978 0.80 1.80610 33.3
20 18.179 3.50
21 37.606 3.00 1.49700 81.5
22 155.488 (可変)
23* 25.680 6.27 1.55332 71.7
24 -30.406 0.80 1.80610 33.3
25 -58.389 (可変)
26 249.113 0.80 1.49700 81.5
27 20.120 24.19
28 19.958 3.22 1.49700 81.5
29 147.512 3.00
30 ∞ 3.50 1.51633 64.1
31 ∞ 2.02
像面 ∞
非球面データ
第17面
K =-4.44096e+000 A 4= 4.94109e-005 A 6=-1.63714e-007 A 8= 5.59290e-010 A10=-1.33990e-012 A12= 1.01262e-016

第18面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.45721e-006 A 6= 7.67870e-009 A 8=-9.71622e-011

第23面
K = 3.92497e-001 A 4=-6.72710e-006 A 6=-9.73779e-009 A 8= 1.29738e-011 A10=-6.26947e-014
各種データ
ズーム比 17.50
広角 中間 望遠
焦点距離 9.76 100.07 170.79
Fナンバー 2.88 3.77 3.90
半画角（度） 36.48 4.68 2.75
像高 7.22 8.20 8.20
レンズ全長 199.70 199.70 199.70
BF 7.33 7.33 7.33

d 7 0.84 47.97 55.01
d15 57.87 10.75 3.70
d16 31.05 10.58 10.37
d22 1.49 7.77 11.94
d25 2.00 16.19 12.23
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 87.34
2 8 -14.63
3 16 ∞
4 17 53.83
5 23 37.77
6 26 92.95
［数値実施例３］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 231.015 2.50 1.80610 33.3
2 82.674 10.01 1.49700 81.5
3 -1180.111 0.17
4 91.547 6.24 1.49700 81.5
5 452.690 0.17
6 73.231 6.35 1.59522 67.7
7 289.334 (可変)
8 -552.711 1.60 1.95375 32.3
9 21.189 5.26
10 -95.126 1.00 1.76385 48.5
11 52.460 3.91
12 -32.874 1.00 1.49700 81.5
13 2392.135 0.20
14 74.524 4.18 1.95906 17.5
15 -100.514 (可変)
16(絞り) ∞ (可変)
17* 20.867 5.02 1.55332 71.7
18* -138.638 9.38
19 50.486 0.80 1.80610 33.3
20 17.488 1.31
21 36.921 3.00 1.49700 81.5
22 154.038 (可変)
23* 24.037 5.98 1.55332 71.7
24 -26.572 0.80 1.80610 33.3
25 -59.152 (可変)
26 311.486 0.80 1.49700 81.5
27 20.348 23.05
28 19.996 3.25 1.49700 81.5
29 206.800 3.00
30 ∞ 3.50 1.51633 64.1
31 ∞ 2.02
像面 ∞
非球面データ
第17面
K =-4.46017e+000 A 4= 5.13497e-005 A 6=-1.68389e-007 A 8= 5.52911e-010 A10=-1.17587e-012 A12=-2.85290e-016

第18面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.47543e-006 A 6= 1.49942e-009 A 8=-6.53645e-011

第23面
K = 4.69311e-001 A 4=-6.13676e-006 A 6=-2.14875e-008 A 8= 1.96057e-010 A10=-9.58646e-013
各種データ
ズーム比 17.50
広角 中間 望遠
焦点距離 9.76 100.60 170.79
Fナンバー 2.88 3.77 3.90
半画角（度） 36.48 4.66 2.75
像高 7.22 8.20 8.20
レンズ全長 199.03 199.03 199.03
BF 7.33 7.33 7.33

d 7 1.54 54.49 62.40
d15 65.50 12.56 4.65
d16 25.17 5.39 5.26
d22 1.52 8.14 12.32
d25 2.00 15.17 11.11
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 94.91
2 8 -16.45
3 16 ∞
4 17 54.91
5 23 37.48
6 26 86.89
［数値実施例４］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 212.700 2.50 1.80610 33.3
2 78.174 10.38 1.49700 81.5
3 -1399.220 0.17
4 91.967 5.88 1.49700 81.5
5 389.034 0.17
6 69.802 6.75 1.59522 67.7
7 314.192 (可変)
8 -476.544 1.60 1.95375 32.3
9 21.088 5.00
10 -111.384 1.00 1.76385 48.5
11 44.791 3.95
12 -33.633 1.00 1.49700 81.5
13 1428.312 0.20
14 67.472 4.14 1.95906 17.5
15 -110.897 (可変)
16(絞り) ∞ (可変)
17* 19.520 4.80 1.55332 71.7
18* -147.905 8.83
19 46.219 0.80 1.80610 33.3
20 16.255 1.23
21 32.953 3.00 1.49700 81.5
22 249.227 (可変)
23* 22.434 5.78 1.55332 71.7
24 -26.445 0.80 1.80610 33.3
25 -65.356 (可変)
26 390.954 0.80 1.49700 81.5
27 18.413 20.20
28 20.756 3.21 1.49700 81.5
29 629.234 3.00
30 ∞ 3.50 1.51633 64.1
31 ∞ 2.02
像面 ∞
非球面データ
第17面
K =-4.38420e+000 A 4= 6.16203e-005 A 6=-2.25115e-007 A 8= 7.60650e-010 A10=-1.43164e-012 A12=-3.13532e-015

第18面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.58858e-006 A 6=-2.46758e-010 A 8=-1.24511e-010

第23面
K = 5.22433e-001 A 4=-6.55339e-006 A 6=-1.37813e-008 A 8=-1.87726e-011 A10= 6.40050e-013
各種データ
ズーム比 17.50
広角 中間 望遠
焦点距離 9.76 99.95 170.79
Fナンバー 2.88 3.77 3.90
半画角（度） 36.48 4.69 2.75
像高 7.22 8.20 8.20
レンズ全長 188.01 188.01 188.01
BF 7.33 7.33 7.33

d 7 1.53 52.56 60.18
d15 61.49 10.46 2.83
d16 21.95 5.09 4.75
d22 1.53 7.06 11.86
d25 2.00 13.33 8.87
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 91.72
2 8 -16.17
3 16 ∞
4 17 49.29
5 23 36.90
6 26 105.51
［数値実施例５］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 225.062 2.50 1.80610 33.3
2 83.314 9.84 1.49700 81.5
3 -1696.509 0.17
4 100.848 5.60 1.49700 81.5
5 444.140 0.17
6 74.037 6.64 1.59522 67.7
7 331.537 (可変)
8 -2641.809 1.60 1.95375 32.3
9 18.391 6.78
10 -52.009 1.00 1.76385 48.5
11 256.413 2.25
12 -42.250 1.00 1.49700 81.5
13 361.017 0.19
14 59.047 4.32 1.95906 17.5
15 -146.662 (可変)
16(絞り) ∞ (可変)
17* 22.118 5.32 1.55332 71.7
18* -65.869 8.87
19 95.356 0.80 1.80610 33.3
20 20.322 0.70
21 28.952 2.99 1.49700 81.5
22 28.227 (可変)
23* 25.385 6.90 1.55332 71.7
24 -18.924 0.80 1.80610 33.3
25 -32.250 (可変)
26 178.621 0.80 1.49700 81.5
27 21.462 23.67
28 23.998 2.98 1.49700 81.5
29 -2350.171 2.99
30 ∞ 3.50 1.51633 64.1
31 ∞ 2.02
像面 ∞
非球面データ
第17面
K =-5.92513e+000 A 4= 5.82057e-005 A 6=-2.58588e-007 A 8= 1.27662e-009 A10=-4.63061e-012 A12= 7.89558e-015

第18面
K = 0.00000e+000 A 4= 5.44832e-006 A 6= 6.45439e-009 A 8=-4.15673e-011

第23面
K = 6.51718e-001 A 4=-1.43082e-005 A 6=-2.07931e-008 A 8= 7.14543e-011 A10=-2.32376e-013
各種データ
ズーム比 17.50
広角 中間 望遠
焦点距離 9.76 103.58 170.80
Fナンバー 2.88 3.77 3.90
半画角（度） 36.48 4.53 2.75
像高 7.22 8.20 8.20
レンズ全長 205.77 205.77 205.77
BF 7.33 7.33 7.33

d 7 1.29 57.68 66.11
d15 67.56 11.17 2.75
d16 30.21 6.08 9.20
d22 1.50 11.28 14.39
d25 2.00 16.34 10.12
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 98.24
2 8 -17.13
3 16 ∞
4 17 69.12
5 23 31.06
6 26 94.16

前述の各条件式と数値実施例における諸数値との関係を表１に示す。
ＯＬ ズームレンズ 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 (9)

  1. 物体側より像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、開口絞り、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レンズ群から成り、
    ズーミングに際して、前記第１レンズ群は不動であり、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群と前記第４レンズ群は移動し、隣り合うレンズ群の間隔が変化し、
    広角端に比べて望遠端において、前記第２レンズ群は像側に位置し、前記第３レンズ群は物体側に位置し、
    前記第１レンズ群は２枚以上の正レンズと１枚以上の負レンズを有し、
    前記第２レンズ群は１枚以上の正レンズと２枚以上の負レンズを有し、
    前記第３レンズ群は１枚以上の正レンズと１枚以上の負レンズを有し、
    前記第３レンズ群に含まれる正レンズのレンズ面のうち少なくとも一つは非球面であり、
    広角端における全系の焦点距離をｆｗ、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群から成る合成レンズ群の広角端及び望遠端における横倍率を各々β３４ｗ及びβ３４ｔとするとき、
    ４．７＜ｆ３／ｆｗ＜８．０
    １．２＜ｆ３／ｆ４＜２．７
    １．２＜β３４ｔ／β３４ｗ＜３．０
    なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
  2. ズーミングに際して、前記第５レンズ群は不動であることを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
  3. 広角端及び望遠端における前記第２レンズ群の横倍率を各々β２ｗ及びβ２ｔ、望遠端における全系の焦点距離をｆｔとするとき、
    ０．３＜（β２ｔ／β２ｗ）／（ｆｔ／ｆｗ）＜０．７
    なる条件式を満足する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１レンズ群の焦点距離をｆ１とするとき、
    １．２＜ｆ１／ｆ３＜２．４
    なる条件式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項に記載のズームレンズ。
  5. ２．５＜ｆ４／ｆｗ＜５．０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  6. 広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第３レンズ群の移動量をｍ３とするとき、
    ０．２＜｜ｍ３｜／ｆ３＜０．６
    なる条件式を満足する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. 前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき、
    −２．４＜ｆ２／ｆｗ＜−１．２
    −８．０＜ｆ１／ｆ２＜−４．０
    なる条件式を満足す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. 像ぶれ補正に際して、前記第３レンズ群の全体あるいは一部が、光軸に対して垂直な方向の成分を持つ方向に移動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. 請求項１乃至８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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