WO2012176412A1 - ズームレンズおよび撮像装置 - Google Patents

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WO2012176412A1
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lens
zoom
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田中　剛
長　倫生
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富士フイルム株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a zoom lens having a high zoom ratio used in an electronic camera such as a digital still camera, a video camera, a broadcast camera, and a surveillance camera, and the zoom lens provided with a camera shake correction function and the zoom lens.
  • the present invention relates to an imaging device.
  • a zoom lens having a relatively large zoom ratio in order from the object side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, and a third lens group having a positive refractive power
  • a fourth lens group having a positive refractive power and a fifth lens group having a negative refractive power are known. It is known that a zoom lens having such a lens configuration is suitable for achieving both a large zoom ratio and miniaturization (see Patent Documents 1, 2, and 3).
  • the lens group includes a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, and a fourth lens group having a positive refractive power.
  • the third lens group has a positive refractive power.
  • a zoom lens having a camera shake correction function and a small zoom ratio having a large zoom ratio for example, a zoom lens having a high zoom ratio exceeding 12 times and a small zoom lens having a high performance and a camera shake correction function has been used. There is a request to do.
  • the conventionally known small and high-performance zoom lenses for example, the zoom lenses described in Patent Documents 1 to 3, all have a zoom ratio of less than 10 times, and are not necessarily high zoom ratios. It cannot be said.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a zoom lens having a high zoom ratio, a small size, high performance, and a camera shake correction function, and an imaging apparatus using the zoom lens. It is what.
  • the zoom lens of the present invention has, in order from the object side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, and a positive refractive power.
  • a fourth lens group having a negative refractive power and a fifth lens group having a negative refractive power When zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the distance between the first lens group and the second lens group is always increased. The distance between the second lens group and the third lens group is always decreased, the distance between the third lens group and the fourth lens group is always decreased, and the distance between the fourth lens group and the fifth lens group is changed.
  • All the lens groups are configured to move with respect to the imaging position, and when the focus position is moved from the infinity side to the close side for focusing, only the fifth lens group is moved to the image side.
  • the third lens unit is configured to move in order from the object side. It is composed of a 3a lens group having a refracting power and a 3b lens group having a negative refracting power, and is configured to perform camera shake correction by moving only the 3b lens group in the direction orthogonal to the optical axis. To do.
  • the zoom lens may be substantially composed of five lens groups.
  • the “zoom lens substantially composed of n lens groups” means a lens having substantially no refractive power, an optical element other than a lens such as a diaphragm or a cover glass, and a lens other than the n lens groups.
  • the zoom lens has a flange, a lens barrel, an image sensor, a mechanical portion such as a camera shake correction mechanism, and the like.
  • the zoom lens has conditional expression (M): ⁇ 2.00 ⁇ f 3a / f 3b ⁇ 0, where f 3a is the focal length of the 3a lens group and f 3b is the focal length of the 3b lens group. .85 is preferable, and conditional expression (M ′): -1.00 ⁇ f 3a / f 3b ⁇ 0.85 is more preferable.
  • the 3b lens group may be composed of one negative lens and one positive lens.
  • the 3b lens group includes two single lenses, and at least one surface can be aspherical.
  • the image pickup apparatus of the present invention is characterized in that the zoom lens is mounted.
  • the zoom lens of the present invention and the imaging device using the zoom lens in order from the object side, the first lens group having a positive refractive power, the second lens group having a negative refractive power, and the positive refractive power.
  • a third lens group, a fourth lens group having a positive refracting power, and a fifth lens group having a negative refracting power, and the first lens group and the second lens group are arranged when zooming from the wide angle end to the telephoto end.
  • the distance between the lens group is always increased, the distance between the second lens group and the third lens group is always decreased, the distance between the third lens group and the fourth lens group is always decreased, and the fourth lens group and the fourth lens group are When changing the distance from the five lens groups, moving each lens group with respect to the imaging position, and moving the focus position from the infinity side to the close side for focusing, the fifth lens Only the group is moved to the image side, and the third lens group is moved It is assumed that a 3a lens group having a positive refractive power and a 3b lens group having a negative refractive power are arranged in order from the object side, and camera shake correction is performed by moving only the 3b lens group in the direction perpendicular to the optical axis. Therefore, it is possible to provide a camera shake correction function with a small size and high performance while maintaining a high zoom ratio.
  • a zoom lens having a high zoom ratio exceeding 12 times, a small zoom lens, a high performance, and a camera shake correction function while having a large angle of view exceeding 75 degrees at the wide angle end. can do.
  • the zoom lens according to the present invention is configured as described above, so that a conventionally known zoom lens (a first lens group having a positive refractive power and a negative refractive power in order from the object side).
  • a conventionally known zoom lens a first lens group having a positive refractive power and a negative refractive power in order from the object side.
  • the performance in the zoom intermediate range It becomes easy to suppress the change.
  • the focus position of the zoom lens is moved from the infinity side to the close side for focusing, only the fifth lens group is moved to the image side, so that the focusing group (fifth lens group 5G ) Can be made small and light, the burden on the focusing mechanism can be reduced and focusing can be performed at high speed.
  • the camera shake correction is performed by moving only the third lens group constituting the third lens group in the direction orthogonal to the optical axis, the diameter of the light beam is reduced by the positive refractive power of the third lens group. Since this light beam can be passed through the third lens group and the effective diameter of the third lens group can be reduced, the weight of the camera shake correction group (third lens group) can be reduced. As a result, it is possible to reduce the burden on the camera shake correction mechanism for enabling the movement of the third lens group in the direction perpendicular to the optical axis.
  • Sectional drawing which shows schematic structure of the zoom lens by embodiment of this invention, and an imaging device provided with this zoom lens Sectional drawing which shows the zoom lens of Example 1 Sectional drawing which shows each case which determined the zoom setting of the zoom lens of Example 1 to the wide-angle end and the telephoto end Sectional drawing which shows the zoom lens of Example 2.
  • Sectional drawing which shows each case which determined the zoom setting of the zoom lens of Example 2 to the wide-angle end and the telephoto end Sectional drawing which shows the zoom lens of Example 3
  • Sectional drawing which shows each case which determined the zoom setting of the zoom lens of Example 3 to the wide-angle end and the telephoto end Sectional drawing which shows the zoom lens of Example 4.
  • Sectional drawing which shows each case which determined the zoom setting of the zoom lens of Example 4 to the wide-angle end and the telephoto end Sectional drawing which shows the zoom lens of Example 5.
  • Sectional drawing which shows each case which determined the zoom setting of the zoom lens of Example 5 to the wide-angle end and the telephoto end Aberration diagram of zoom lens of Example 1
  • Aberration diagram of zoom lens of Example 2 Aberration diagram of zoom lens of Example 3
  • Aberration diagram of zoom lens of Example 4 Aberration diagram of zoom lens of Example 5
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a zoom lens of the present invention and an image pickup apparatus provided with the zoom lens.
  • the illustrated zoom lens 100 is a zoom lens having a high zoom ratio, a small size, a high performance, and a camera shake correction function.
  • An imaging apparatus 200 equipped with the zoom lens 100 is used for a digital still camera, a video camera, and a broadcast. It is used as a camera and a surveillance camera.
  • the zoom lens 100 includes, in order from the object side (the ⁇ Z side in the drawing), a first lens group 1G having a positive refractive power, a second lens group 2G having a negative refractive power, and a third lens having a positive refractive power.
  • the lens group 3G includes five groups, a fourth lens group 4G having a positive refractive power, and a fifth lens group 5G having a negative refractive power.
  • the zoom lens 100 When zooming from the wide-angle end to the telephoto end (continuous zooming), the zoom lens 100 always increases the interval ⁇ 12 between the first lens group 1G and the second lens group 2G, and the second lens group 2G and the second lens group 2G.
  • the interval ⁇ 23 between the third lens group 3G is always reduced, the interval ⁇ 34 between the third lens group 3G and the fourth lens group 4G is always reduced, and the interval ⁇ 45 between the fourth lens group 4G and the fifth lens group 5G is changed.
  • all the lens groups 1G to 5G are configured to move with respect to the imaging plane Mk that is the imaging position of the zoom lens 100.
  • the zoom lens 100 is configured to move only the fifth lens group 5G to the image side when the focus position is moved from the infinity side to the close side to be focused, and the third lens group.
  • 3G is composed of a 3a lens group 3Ga having a positive refractive power and a 3b lens group 3Gb having a negative refractive power in order from the object side, and only the third b lens group 3Gb is moved in the direction orthogonal to the optical axis. The camera shake correction is performed.
  • the direction orthogonal to the optical axis is a direction orthogonal to the optical axis Z1, and is the direction in which the YX plane extends in FIG.
  • the zoom lens 100 preferably satisfies the conditional expression (M): ⁇ 2.00 ⁇ f 3a / f 3b ⁇ 0.85, and the conditional expression (M ′) ⁇ 1.00 ⁇ f 3a / f 3b It is more desirable to satisfy ⁇ 0.85.
  • f 3a is the focal length of the 3a lens group 3Ga
  • f 3b is the focal length of the 3b lens group 3Gb.
  • Conditional expression (M) defines the ratio between the focal length of the 3a lens group 3Ga and the focal length of the 3b lens group 3Gb. If the zoom lens 100 is configured so as to fall below the lower limit of the conditional expression (M), the negative refractive power of the third lens group 3Gb becomes stronger, and the third lens group 3Gb is required in the direction orthogonal to the optical axis for camera shake correction. This causes a problem that the amount of movement of the lens becomes too small, and it becomes difficult to control the camera shake correction group (the third b lens group 3Gb) with respect to small vibrations.
  • the third lens group 3Gb of the zoom lens 100 is preferably composed of one negative lens and one positive lens. This makes it possible to reduce the weight of the third lens group 3Gb while correcting the eccentric chromatic aberration that occurs during camera shake correction, and to reduce the burden on the camera shake correction mechanism.
  • the 3b lens group 3Gb is composed of two single lenses, and at least one surface is aspherical. As a result, it is possible to correct decentration coma that occurs during camera shake correction while maintaining good optical performance.
  • An image pickup apparatus 200 shown in FIG. 1 includes the zoom lens 100 and an image pickup element 210 made up of a CCD, a CMOS, or the like that picks up an optical image Hk (optical image of the subject H) formed through the zoom lens 100. Yes.
  • the imaging surface 211 of the imaging element 210 is the imaging position (imaging plane Mk) of the imaging lens 100.
  • an optical member Dg is disposed between the most image side lens constituting the zoom lens 100 (indicated by reference numeral Se in the zoom lens 100 shown in FIG. 1) and the imaging surface 211.
  • optical member Dg various members can be arranged according to the configuration of the imaging device 200 to which the imaging lens 100 is attached.
  • the optical member Dg one or a plurality of members corresponding to a cover glass for protecting the imaging surface, an infrared cut filter, an ND filter, and the like can be disposed.
  • Each of the zoom lenses of Examples 1 to 5 satisfies the configuration of the zoom lens 100 and includes the following components.
  • Each of the zoom lenses of Examples 1 to 5 includes a first lens group 14G consisting of three lenses, a second lens group 2G consisting of 14G lenses, a third lens group 3G consisting of five lenses, and three lenses.
  • the fourth lens group 4G and the fifth lens group 5G including two lenses are arranged.
  • the first lens group 1G includes a first group first lens L1, a first group second lens L2, and a first group third lens L3 in order from the object side.
  • the second lens group 2G includes, in order from the object side, a second group first lens L4, a second group second lens L5, a second group third lens L6, and a second group fourth lens L7. Is.
  • the third lens group 3G includes, in order from the object side, a third group first lens L8, a third group second lens L9, a third group third lens L10, a third group fourth lens L11, and a third group first lens. 5 lenses L12 are arranged.
  • the fourth lens group 4G includes a fourth group first lens L13, a fourth group second lens L14, and a fourth group third lens L15 arranged in this order from the object side.
  • the fifth lens group 5G includes a fifth group first lens L16 and a fifth group second lens L17 arranged in this order from the object side.
  • the third lens group 3G including five lenses is arranged on the most object side with the three lenses arranged on the most object side (the third a lens group 3aG having positive refractive power) and on the most image side.
  • the two lenses are configured, and the 3b lens group 3bG can be moved in the direction orthogonal to the optical axis (direction in which the XY plane extends).
  • the 3a lens group 3aG is composed of a 3rd group 1st lens L8, a 3rd group 2nd lens L9, and a 3rd group 3rd lens L10, and the 3b lens group 3bG is 3rd group 3rd lens. 4 lens L11 and 3rd group 5th lens L12 are comprised.
  • the aperture stop St is disposed between the second lens group 2G and the 3a lens group 3aG, and is configured to move in the direction of the optical axis Z1 together with the 3a lens group 3aG during zooming. ing.
  • FIG. 2A and 2B show the zoom lens of Example 1.
  • FIG. 2A is a diagram illustrating in detail the configuration of the zoom lens of Example 1.
  • FIG. 2B shows the zoom lens of Example 1 when the zoom setting is set at the wide-angle end (shown as “WIDE” in the drawing) in the upper stage, and when the zoom setting is set at the telephoto end in the lower stage ( It is a figure which shows the movement path
  • the fifth lens group 5G in the zoom lens of Example 1 is formed by arranging two lenses in order of a negative lens and a positive lens from the object side.
  • Table 1A various data related to the zoom lens of Example 1 are shown in Table 1A described later.
  • the upper part of Table 1A shows the lens data
  • the middle part shows the general specifications of the zoom lens
  • the lower part shows the focal length of each lens group.
  • the lens data includes the aperture stop St and the optical member Dg.
  • the surface spacing on the optical axis Z1 with the second surface is shown.
  • the Abbe number based on the d-line of the optical element is shown.
  • the unit of the radius of curvature and the surface interval is mm, and the radius of curvature is positive when convex on the object side and negative when convex on the image side.
  • the zoom lens can also be an embodiment according to the present invention.
  • f focal length (unit: mm of each value) of the entire lens system
  • Fno F number
  • 2 ⁇ total angle of view (unit: “°”).
  • f 1 focal length of the first lens group 1G
  • f 2 focal length of the second lens group 2G
  • f 3 focal length of the third lens group 3G
  • f 4 focal length of the fourth lens group 4G
  • F 5 focal length of the fifth lens group 5G
  • f 3a focal length of the third a lens group 3aG
  • f 3b focal length of the third b lens group 3bG.
  • the “3b group (OIS)” (OIS: Optical Image Stabilization) described in Table 1A can move the 3b lens group 3bG in the direction perpendicular to the optical axis (direction in which the XY plane extends). This indicates that the function of correcting camera shake can be achieved.
  • Table 1B shows the aspherical coefficients of the aspherical surfaces in the zoom lens of Example 1.
  • the * mark added to the surface number of the lens data in Table 1A indicates that the surface is an aspheric surface, and the aspheric coefficient of the aspheric surface corresponding to the surface number is shown in Table 1B. .
  • Z C ⁇ h 2 / ⁇ 1+ (1 ⁇ K ⁇ C 2 ⁇ h 2 ) 1/2 ⁇ + ⁇ An ⁇ h n
  • Z Depth of aspheric surface (mm)
  • h Distance from the optical axis to the lens surface (height) (mm)
  • K aspheric coefficient representing a quadratic surface
  • FIG. 7 is a diagram illustrating spherical aberration, astigmatism, distortion, and lateral chromatic aberration at the wide-angle end (WIDE), during zooming (middle, MID), and the telephoto end (TELE) of the zoom lens according to the first exemplary embodiment.
  • WIDE wide-angle end
  • MID zooming
  • TELE telephoto end
  • the figures indicated by symbols (Wa), (Ma), (Ta) indicate spherical aberration
  • the figures indicated by symbols (Wb), (Mb), (Tb) indicate astigmatism
  • the diagrams indicated by (Wc), (Mc), and (Tc) represent distortion
  • the diagrams denoted by symbols (Wd), (Md), and (Td) represent lateral chromatic aberration.
  • Table 6 shown at the end of the description of the examples shows the value of the conditional expression (M) (the value obtained from the mathematical expression described in the conditional expression (M)) for each of the examples 1 to 5. .
  • the values of the mathematical expressions described in the conditional expressions can be obtained from various data relating to the zoom lens shown in Tables 1A to 5A and the like.
  • the zoom lens of Example 1 can be a small and high-performance zoom lens with a high zoom ratio.
  • FIG. 3A and 3B show a zoom lens of Example 2.
  • FIG. 3A is a diagram illustrating in detail the configuration of the zoom lens of Example 2.
  • FIG. 3B shows the zoom lens of Example 2 when the zoom setting is set at the wide-angle end in the upper stage (indicated by “WIDE” in the drawing), and when the zoom setting is set at the telephoto end in the lower stage ( It is a figure which shows the movement path
  • the fifth lens group 5G in the zoom lens of Example 2 is formed by arranging two lenses in order of a positive lens and a negative lens from the object side.
  • Table 2A shows various data related to the zoom lens of Example 2.
  • the upper part of Table 2A shows the lens data
  • the middle part shows the general specifications of the zoom lens
  • the lower part shows the focal length of each lens group.
  • Table 2B shows the aspheric coefficients of the aspheric surfaces constituting the zoom lens of Example 2.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating spherical aberration, astigmatism, distortion, and lateral chromatic aberration at the wide-angle end (WIDE), during zooming (middle, MID), and the telephoto end (TELE) of the zoom lens according to the second exemplary embodiment. .
  • FIG. 4A and 4B show a zoom lens of Example 3.
  • FIG. 4A is a diagram illustrating in detail the configuration of the zoom lens of Example 3.
  • FIG. 4B shows the zoom lens of Example 3 when the zoom setting is set at the wide-angle end in the upper stage (indicated by “WIDE” in the figure), and when the zoom setting is set at the telephoto end in the lower stage ( It is a figure which shows the movement path
  • the fifth lens group 5G in the zoom lens of Example 3 is formed by arranging two lenses in order of a positive lens and a negative lens from the object side.
  • Table 3A shows various data related to the zoom lens of Example 3.
  • the upper part of Table 3A shows lens data
  • the middle part shows the general specifications of the zoom lens
  • the lower part shows the focal length of each lens group.
  • Table 3B shows the aspheric coefficients of the aspheric surfaces constituting the zoom lens of Example 3.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating spherical aberration, astigmatism, distortion, and lateral chromatic aberration at the wide-angle end (WIDE), during zooming (middle, MID), and the telephoto end (TELE) of the zoom lens according to the third exemplary embodiment. .
  • FIG. 5A and 5B show a zoom lens of Example 4.
  • FIG. 5A is a diagram illustrating in detail the configuration of the zoom lens of Example 4.
  • FIG. 5B shows the zoom lens of Example 4 when the zoom setting is set at the wide-angle end in the upper stage (indicated by “WIDE” in the drawing), and when the zoom setting is set at the telephoto end in the lower stage ( It is a figure which shows the movement path
  • the fifth lens group 5G in the zoom lens of Example 4 is formed by arranging two lenses in order of a positive lens and a negative lens from the object side.
  • Table 4A shows various data related to the zoom lens of Example 4.
  • the upper part of Table 4A shows lens data
  • the middle part shows schematic specifications of the zoom lens
  • the lower part shows the focal length of each lens group.
  • Table 4B shows the aspheric coefficients of the aspheric surfaces constituting the zoom lens of Example 4.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating spherical aberration, astigmatism, distortion, and lateral chromatic aberration at the wide-angle end (WIDE), during zooming (middle, MID), and the telephoto end (TELE) of the zoom lens according to the fourth exemplary embodiment. .
  • FIG. 6A and 6B show a zoom lens of Example 5.
  • FIG. 6A is a diagram illustrating in detail the configuration of the zoom lens of Example 5.
  • FIG. 6B shows the zoom lens of Example 5 when the zoom setting is set at the wide-angle end in the upper stage (indicated by “WIDE” in the figure), and when the zoom setting is set at the telephoto end in the lower stage ( It is a figure which shows the movement path
  • the fifth lens group 5G in the zoom lens of Example 5 is formed by arranging two lenses in order of a positive lens and a negative lens from the object side.
  • Table 5A shows various data related to the zoom lens of Example 5.
  • the upper part of Table 5A shows the lens data
  • the middle part shows the general specifications of the zoom lens
  • the lower part shows the focal length of each lens group.
  • Table 5B shows aspheric coefficients of the aspheric surfaces constituting the zoom lens of Example 5.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating spherical aberration, astigmatism, distortion, and lateral chromatic aberration at the wide-angle end (WIDE), during zooming (middle, MID), and the telephoto end (TELE) of the zoom lens of Example 5. .
  • the zoom lens according to the fifth embodiment configured as described above can be a small and high-performance zoom lens with a high zoom ratio.
  • zoom lens may have the following configuration. It should be noted that the following configurations are included in any of the zoom lenses of Examples 1 to 5 above.
  • the fifth lens group 5G has at least one lens surface as an aspherical surface, conditional expression (A): 10 ⁇ 5n ⁇ 5p ⁇ 30, and conditional expression (B): 1. .77 ⁇ N 5n is preferably satisfied at the same time, and conditional expression (A ′): 12 ⁇ 5n ⁇ 5p ⁇ 25, and / or (B ′): 1.79 ⁇ It is further desirable to be configured to satisfy N 5n .
  • ⁇ 5n is an average value of Abbe number (based on the d-line) of each lens having negative refractive power constituting the fifth lens group 5G
  • ⁇ 5p is a positive value constituting the fifth lens group 5G.
  • the average value of the Abbe number (based on the d-line) of each lens having refractive power, N 5n : is the refractive index (relative to the d-line) of each lens having negative refractive power constituting the fifth lens group 5G. Average value.
  • the fifth lens group has an aspheric surface on at least one surface, it is possible to satisfactorily suppress a change in performance during focusing.
  • Conditional expression (A) defines the Abbe number for the d-line of the negative lens and the positive lens constituting the fifth lens group 5G. If the zoom lens 100 is configured to fall below the lower limit of the conditional expression (A), the correction of chromatic aberration in the fifth lens group 5G becomes insufficiently corrected, and chromatic aberration when moved in focus becomes a problem. On the other hand, if it is configured to exceed the upper limit of the conditional expression (A), although correction of chromatic aberration in the fifth lens group 5G is sufficient, as a result, the refractive index of the negative lens must be reduced, and the peripheral image There arises a problem that the curvature of field increases.
  • Conditional expression (B) defines the refractive index for the d-line of the negative lens in the fifth lens group 5G. If the zoom lens 100 is configured to fall below the lower limit of the conditional expression (B), the refractive index of the negative lens in the fifth lens group 5G becomes too small, and the field curvature of the peripheral image is likely to occur. Arise.
  • this zoom lens satisfies the conditional expression (C): ⁇ 6.0 ⁇ 1- ⁇ 5T 2 ⁇ 2.5.
  • ⁇ 5T is the imaging magnification of the fifth lens group 5G during infinite focus at the telephoto end.
  • Conditional expression (C) defines the sensitivity of the image movement with respect to the in-focus movement at the infinite focus at the telephoto end of the fifth lens group 5G. If the zoom lens 100 is configured so as to fall below the lower limit of the conditional expression (C), the sensitivity of the image movement to the in-focus movement of the fifth lens group 5G at the telephoto end becomes too high, and the first focus for finding the best focus position is obtained. The amplitude movement amount of the five lens group 5G is too small. As a result, there arises a problem that focus control becomes difficult, for example, the in-focus movement of the fifth lens group 5G stops.
  • conditional expression (C) if the upper limit of conditional expression (C) is exceeded, the sensitivity of image movement with respect to the in-focus movement of the fifth lens group 5G is not a problem at the telephoto end, but the sensitivity at the wide-angle end is consequently too low.
  • the amplitude movement amount of the fifth lens group 5G for searching for the focus position is too large. As a result, there arises a problem that, for example, a malfunction such as abnormal noise is generated from the focusing mechanism during the focusing movement.
  • the fifth lens group 5G is composed of a positive lens and a negative lens, and it is desirable that a positive lens and a negative lens are arranged in this order from the object side.
  • the fifth lens group 5G can be configured with the minimum necessary number of lenses capable of suppressing the performance change during focusing, so that the burden on the focusing mechanism can be further reduced and high speed can be achieved. It becomes possible to focus with.
  • a positive lens and a negative lens in order from the object side, there are more lens surfaces that are convex toward the image side for each surface constituting the fifth lens group 5G. With respect to the light returning to the fifth lens group 5G, the reflected light on each lens surface is likely to diverge, and a conspicuous ghost is hardly generated.
  • conditional expression (D) 0.10 ⁇ f w / f, where f W is the focal length of the entire lens system at the wide angle end and f 1 is the focal length of the first lens group 1G. It is desirable to satisfy 1 ⁇ 0.25, and it is more desirable to satisfy the conditional expression (D ′): 0.15 ⁇ f W / f 1 ⁇ 0.20.
  • Conditional expression (D) defines the ratio between the focal length of the entire lens system at the wide-angle end and the focal length of the first lens group 1G. If the zoom lens is configured to fall below the lower limit of the conditional expression (D), the focal length of the first lens group 1G becomes too large, and the lens outer diameter of the first lens group 1G and the total length of the optical system at the telephoto end are large. The problem of becoming. On the other hand, if it is configured to exceed the upper limit of the conditional expression (D), the positive refractive power of the first lens group 1G becomes too strong and it becomes difficult to maintain the optical performance at the telephoto end.
  • the zoom lens preferably satisfies the conditional expression (F): ⁇ 1.5 ⁇ f W / f 2 ⁇ 0.5, where f 2 is the focal length of the second lens group 2G. More preferably, the conditional expression (F ′): ⁇ 1.2 ⁇ f W / f 2 ⁇ 1.0 is satisfied.
  • Conditional expression (F) defines the ratio between the focal length of the entire lens system at the wide-angle end and the focal length of the second lens group 2G. If the zoom lens is configured to fall below the lower limit of the conditional expression (F), the negative refractive power of the second lens group 2G becomes too strong, causing a problem that the field curvature of the peripheral image becomes large. In addition, there is a problem that it becomes difficult to maintain optical performance during zooming. On the other hand, if it is configured to exceed the upper limit of the conditional expression (F), the negative refractive power of the second lens group 2G becomes too weak, and the amount of movement of the first lens group 1G during zooming becomes large. As a result, there arises a problem that the outer diameter of the first lens group 1G and the total length of the optical system at the telephoto end are increased.
  • the zoom lens preferably satisfies the conditional expression (H): 0.10 ⁇ f W / f 3 ⁇ 0.50, where f 3 is the focal length of the third lens group 3G. It is more desirable to satisfy the formula (H ′): 0.15 ⁇ f W / f 3 ⁇ 0.30.
  • Conditional expression (H) defines the ratio between the focal length of the entire lens system at the wide-angle end and the focal length of the third lens group 3G. If the zoom lens is configured to fall below the lower limit of the conditional expression (H), the positive refractive power of the third lens group 3G becomes too weak, and the amount of movement of the third lens group 3G during zooming becomes large. . As a result, there arises a problem that the total length of the optical system becomes large. On the other hand, if it is configured to exceed the upper limit of conditional expression (H), the positive refracting power of the third lens group 3G becomes too strong and it becomes difficult to maintain optical performance during zooming. .
  • Conditional expression (J) defines the ratio between the focal length of the entire lens system at the wide-angle end and the focal length of the fourth lens group 4G. If the zoom lens is configured to fall below the lower limit of conditional expression (J), the positive refractive power of the fourth lens group 4G becomes too weak, and the amount of movement of the fourth lens group 4G during zooming becomes large. . As a result, there arises a problem that the total length of the optical system becomes large. On the other hand, if it is configured to exceed the upper limit of conditional expression (J), the positive refractive power of the fourth lens group 4G becomes too strong, and it becomes difficult to maintain the optical performance during zooming. .
  • Conditional expression (K) defines the ratio between the focal length of the entire lens system at the wide-angle end and the focal length of the fifth lens group 5G. If the zoom lens is configured to fall below the lower limit of the conditional expression (K), the negative refractive power of the fifth lens group 5G becomes too strong and the back focus becomes long, so that the total length of the optical system becomes large. Problems arise. On the other hand, if it is configured to exceed the upper limit of conditional expression (K), the negative refractive power of the fifth lens group 5G becomes too weak and the back focus becomes short. For example, this zoom lens is mounted on a single-lens reflex camera.
  • the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without changing the gist of the invention.
  • the radius of curvature, the surface interval, and the refractive index of each lens are not limited to the numerical values shown in the above tables, and may take other values.

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Abstract

【課題】ズームレンズにおいて、高変倍比としつつ小型化、高性能化するとともに手振れ補正機能をも有するようにする。 【解決手段】物体側から順に、正の第１レンズ群(１Ｇ)、負の第２レンズ群(２Ｇ)、正の第３レンズ群(３Ｇ)、正の第４レンズ群(４Ｇ)、負の第５レンズ群(５Ｇ)から構成され、広角端から望遠端へ変倍させる際に、第１レンズ群(１Ｇ)から第５レンズ群(５Ｇ)までの各群の間隔を変化させるとともに、全てのレンズ群が結像位置に対して移動するようにし、合焦させる際に、第５レンズ群(５Ｇ)のみを移動させるようにし、第３レンズ群(３Ｇ)を、物体側から順に、正の屈折力を有する第３ａレンズ群(３Ｇａ)、負の屈折力を有する第３ｂレンズ群(３Ｇｂ)からなるものとし、この第３ｂレンズ群(３Ｇｂ)のみを光軸直交方向へ移動させて手ぶれ補正が行なわれるように構成する。

Description

ズームレンズおよび撮像装置
　本発明は、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラや放送用カメラ、監視用カメラ等の電子カメラに用いられる高変倍比のズームレンズに関し、手振れ補正機能が付与されたズームレンズおよびこのズームレンズを用いた撮像装置に関するものである。
　従来より、変倍比の比較的大きなズームレンズとして物体側から順に、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、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レンズ群からなるものが知られている。このようなレンズ構成を有するズームレンズは、大きな変倍比と小型化とを両立させるのに適していることが知られている（特許文献１，２，３参照）。
　また、振動や手振れ等に起因する画像のぶれを防止するための、いわゆる「手振れ補正機能（防振機能）」が付与されたズームレンズとして、物体側から順に、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、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レンズ群から構成され、その第３レンズ群を正の屈折力を有する部分群と負の屈折力を有する部分群の２つの群で構成し、負の屈折力を有する部分群を光軸に対して垂直な方向に移動させることにより手振れ補正効果を奏するものが知られている（特許文献４参照）。
特開平４－７０７０７号公報 特開平９－１９７２７１号公報 特開平１１－６４７２８号公報 特開２００１－１６６２０８号公報
　ところで、近年、手振れ補正機能を有し小型で大きな変倍比を有するズームレンズ、例えば、１２倍を超えるような高変倍比でありながら小型、高性能で手振れ補正機能を有するズームレンズを使用したいという要請がある。
　しかしながら、従来より知られている小型で高性能なズームレンズ、例えば、特許文献１～３に記載のズームレンズは、いずれも変倍比が１０倍に満たないものであり、必ずしも高変倍比とは言えないものである。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、高変倍比でありながら小型、高性能で手振れ補正機能をも有するズームレンズおよびこのズームレンズを用い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、負の屈折力を有する第２レンズ群、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レンズ群から構成され、広角端から望遠端へ変倍させる際に、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔を常に増加させ、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔を常に減少させ、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔を常に減少させ、第４レンズ群と第５レンズ群との間隔を変化させるとともに、全てのレンズ群を結像位置に対して移動させるように構成されたものであり、ピント位置を無限遠側から至近側へ移動させて合焦させる際に、第５レンズ群のみを像側へ移動させるように構成され、第３レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有する第３ａレンズ群、負の屈折力を有する第３ｂレンズ群からなり、第３ｂレンズ群のみを光軸直交方向へ移動させて手ぶれ補正が行なわれるように構成されたことを特徴とするものである。
　前記ズームレンズは、実質的に５個のレンズ群からなるものとすることができる。なお、「実質的にｎ個のレンズ群からなるズームレンズ」とは、ｎ個のレンズ群以外に、実質的に屈折力を有さないレンズ、絞りやカバーガラス等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、手振れ補正機構等の機構部分、等を持つズームレンズである。
　前記ズームレンズは、ｆ３ａを第３ａレンズ群の焦点距離、ｆ３ｂを第３ｂレンズ群の焦点距離としたときに、条件式（Ｍ）：－２．００＜ｆ３ａ／ｆ３ｂ＜－０．８５を満足することが望ましく、条件式（Ｍ′）：－１．００＜ｆ３ａ／ｆ３ｂ＜－０．８５を満足することがより望ましい。
　前記第３ｂレンズ群は、１枚の負レンズと１枚の正レンズからなるものとすることができる。
　前記第３ｂレンズ群は、２枚の単レンズからなり、少なくとも１面を非球面とすることができる。
　本発明の撮像装置は、前記ズームレンズを搭載したことを特徴とするものである。
　本発明のズームレンズおよびこのズームレンズを用いた撮像装置によれば、物体側から順に、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、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レンズ群を配置し、広角端から望遠端へ変倍させる際に、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔を常に増加させ、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔を常に減少させ、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔を常に減少させ、第４レンズ群と第５レンズ群との間隔を変化させるとともに、各レンズ群を結像位置に対して移動させるようにし、さらに、ピント位置を無限遠側から至近側へ移動させて合焦させる際に、第５レンズ群のみを像側へ移動させるようにし、第３レンズ群を、物体側から順に、正の屈折力を有する第３ａレンズ群、負の屈折力を有する第３ｂレンズ群を配置したものとし、その第３ｂレンズ群のみを光軸直交方向へ移動させることにより手ぶれ補正を行うように構成したので、高変倍比でありながら小型、高性能で手振れ補正機能をも有するものとすることができる。
　すなわち、例えば、広角端の全画角が７５度を超える大きな画角でありながら、１２倍を超える高変倍比を有し、かつ小型、高性能で手振れ補正機能をも有するズームレンズを構成することができる。
　より詳しくは、本発明のズームレンズは、上記のように構成したことにより、従来より知られているズームレンズ（物体側から順に、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、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レンズ群を配置して構成した４群構成のズームレンズ）に比べて、ズーム中間域での性能変化を抑えることが容易となる。
　また、このズームレンズのピント位置を無限遠側から至近側へ移動させて合焦させる際に、第５レンズ群のみを像側へ移動させるようにしたので、合焦群（第５レンズ群５Ｇ）を小さく、かつ、軽くする事ができるので、合焦機構への負担を小さくすることができ、高速で合焦させることが可能である。
　さらに、第３レンズ群を構成する第３ｂレンズ群のみを光軸直交方向へ移動させることで手ぶれ補正を行うようにしたので、第３ａレンズ群の有する正の屈折力によって光束の径を小さくしてから第３ｂレンズ群へこの光束を通すことができ、第３ｂレンズ群の有効径を小さくできるので、手ぶれ補正群（第３ｂレンズ群）の重量を軽減することができる。これにより、第３ｂレンズ群の光軸直交方向への移動を可能にするための手ぶれ補正機構への負担を小さくすることができる。
本発明の実施の形態による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の概略構成を示す断面図 実施例１のズームレンズを示す断面図 実施例１のズームレンズのズーム設定を広角端と望遠端とに定めた各場合を示す断面図 実施例２のズームレンズを示す断面図 実施例２のズームレンズのズーム設定を広角端と望遠端とに定めた各場合を示す断面図 実施例３のズームレンズを示す断面図 実施例３のズームレンズのズーム設定を広角端と望遠端とに定めた各場合を示す断面図 実施例４のズームレンズを示す断面図 実施例４のズームレンズのズーム設定を広角端と望遠端とに定めた各場合を示す断面図 実施例５のズームレンズを示す断面図 実施例５のズームレンズのズーム設定を広角端と望遠端とに定めた各場合を示す断面図 実施例１のズームレンズの収差図 実施例２のズームレンズの収差図 実施例３のズームレンズの収差図 実施例４のズームレンズの収差図 実施例５のズームレンズの収差図
　以下、本発明のズームレンズおよびこのズームレンズを用いた撮像装置について図面を参照して説明する。
　図１は、本発明のズームレンズ、およびこのズームレンズを備えた撮像装置の概略構成を示す断面図である。
　図示のズームレンズ１００は、高変倍比でありながら小型、高性能で手振れ補正機能を有するズームレンズであり、このズームレンズ１００を搭載した撮像装置２００は、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラや放送用カメラ、および監視用カメラなどとして用いられるものである。
　ズームレンズ１００は、物体側（図中－Ｚの側）から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群１Ｇ、負の屈折力を有する第２レンズ群２Ｇ、正の屈折力を有する第３レンズ群３Ｇ、正の屈折力を有する第４レンズ群４Ｇ、負の屈折力を有する第５レンズ群５Ｇの５群から構成されている。
　このズームレンズ１００は、広角端から望遠端へズーミングさせる（連続変倍させる）際に、第１レンズ群１Ｇと第２レンズ群２Ｇとの間隔δ１２を常に増加させ、第２レンズ群２Ｇと第３レンズ群３Ｇとの間隔δ２３を常に減少させ、第３レンズ群３Ｇと第４レンズ群４Ｇとの間隔δ３４を常に減少させ、第４レンズ群４Ｇと第５レンズ群５Ｇとの間隔δ４５を変化させるとともに、全てのレンズ群１Ｇ～５Ｇをズームレンズ１００の結像位置である結像面Ｍｋに対して移動させるように構成されたものである。
　さらに、このズームレンズ１００は、ピント位置を無限遠側から至近側へ移動させて合焦させる際に、第５レンズ群５Ｇのみを像側へ移動させるように構成されており、第３レンズ群３Ｇは、物体側から順に、正の屈折力を有する第３ａレンズ群３Ｇａ、負の屈折力を有する第３ｂレンズ群３Ｇｂからなり、この第３ｂレンズ群３Ｇｂのみを光軸直交方向へ移動させて手ぶれ補正が行なわれるように構成されたものである。
　なお、光軸直交方向は光軸Ｚ１に対して直交する方向であり、図１においてＹ－Ｘ平面が延びる方向である。
　以上、ズームレンズ１００の基本構成について説明した。
　上記ズームレンズ１００は、条件式（Ｍ）：－２．００＜ｆ３ａ／ｆ３ｂ＜－０．８５を満足することが望ましく、条件式（Ｍ′）－１．００＜ｆ３ａ／ｆ３ｂ＜－０．８５を満足することがより望ましい。ただし、ｆ３ａは第３ａレンズ群３Ｇａの焦点距離、ｆ３ｂは第３ｂレンズ群３Ｇｂの焦点距離とする。
　条件式（Ｍ）は、第３ａレンズ群３Ｇａの焦点距離と、第３ｂレンズ群３Ｇｂの焦点距離との比を規定するものである。条件式（Ｍ）の下限を下回るようにズームレンズ１００をず構成すると、第３ｂレンズ群３Ｇｂの負の屈折力が強くなって、手ぶれ補正時に必要な第３ｂレンズ群３Ｇｂの光軸直交方向への移動量が小さくなり過ぎてしまい、小さな振動に対する手ぶれ補正群（第３ｂレンズ群３Ｇｂ）の制御が困難になってしまうという問題が生じる。一方、条件式（Ｍ）の上限を上回るように構成すると、第３ｂレンズ群３Ｇｂの負の屈折力が弱くなって、手ぶれ補正時に必要な第３ｂレンズ群３Ｇｂの移動量が大きくなり過ぎてしまい、手ぶれ補正機構の装置サイズも大きくなってしまうという問題が生じる。
　ズームレンズ１００の第３ｂレンズ群３Ｇｂは、１枚の負レンズと１枚の正レンズとからなるものとすることが望ましい。これにより、手ぶれ補正時に発生する偏心色収差を補正しつつ、第３ｂレンズ群３Ｇｂを軽量化することができ、手ぶれ補正機構への負担をより小さくすることができる。
　さらに、第３ｂレンズ群３Ｇｂを２枚の単レンズからなるものとし、少なくとも１面を非球面とすることが望ましい。これにより、良好な光学性能を維持しつつ、手ぶれ補正時に発生する偏心コマ収差を補正することができる。
　図１に示す撮像装置２００は、上記ズームレンズ１００と、このズームレンズ１００を通して形成された光学像Ｈｋ（被写体Ｈの光学像）を撮像するＣＣＤやＣＭＯＳ等などからなる撮像素子２１０とを備えている。この撮像素子２１０の撮像面２１１が、上記撮像レンズ１００の結像位置（結像面Ｍｋ）となる。
　なお、ズームレンズ１００を構成する最も像側のレンズ（図１に示すズームレンズ１００においては符号Ｓｅで示す）と撮像面２１１との間には、光学部材Ｄｇが配置されている。
　この光学部材Ｄｇとしては、撮像レンズ１００が装着される撮像装置２００の構成に応じて、種々のものを配置することができる。例えば、光学部材Ｄｇとして、撮像面保護用のカバーガラス、赤外線カットフィルタ、ＮＤフィルタ等に対応する部材を１枚または複数枚配置することができる。
　以下、本発明のズームレンズの具体的な実施例１～５について、図２Ａ、図２Ｂ、・・・図６Ａ、図６Ｂ、図７・・・図１１等を参照して説明する。
　なお、実施例１～５の各ズームレンズは、上記ズームレンズ１００の構成を満足するとともに、以下の構成要素を有するものである。
　実施例１～５のズームレンズそれぞれは、３枚のレンズからなる第１レンズ群１４Ｇ枚のレンズからなる第２レンズ群２Ｇ、５枚のレンズからなる第３レンズ群３Ｇ、３枚のレンズからなる第４レンズ群４Ｇ、２枚のレンズからなる第５レンズ群５Ｇを配置して構成されたものである。
　ここで、第１レンズ群１Ｇは、物体側から順に、第１群第１レンズＬ１、第１群第２レンズＬ２、第１群第３レンズＬ３を配置してなるものである。
　また、第２レンズ群２Ｇは、物体側から順に、第２群第１レンズＬ４、第２群第２レンズＬ５、第２群第３レンズＬ６、第２群第４レンズＬ７を配置してなるものである。
　また、第３レンズ群３Ｇは、物体側から順に、第３群第１レンズＬ８、第３群第２レンズＬ９、第３群第３レンズＬ１０、第３群第４レンズＬ１１、第３群第５レンズＬ１２を配置してなるものである。
　また、第４レンズ群４Ｇは、物体側から順に、第４群第１レンズＬ１３、第４群第２レンズＬ１４、第４群第３レンズＬ１５を配置してなるものである。
　さらに、第５レンズ群５Ｇは、物体側から順に、第５群第１レンズＬ１６、第５群第２レンズＬ１７を配置してなるものである。
　また、上記のように５枚のレンズからなる第３レンズ群３Ｇは、最も物体側に配された３枚のレンズ（正の屈折力を持つ第３ａレンズ群３ａＧ）と、最も像側に配された２枚のレンズ（負の屈折力を持つ第３ｂレンズ群３ｂＧ）とから構成されたものであり、第３ｂレンズ群３ｂＧを光軸直交方向（Ｘ-Ｙ平面の延びる方向）へ移動可能に構成することにより、手ぶれ補正の効果を奏することができる。
　ここで、第３ａレンズ群３ａＧは、第３群第１レンズＬ８、第３群第２レンズＬ９、第３群第３レンズＬ１０からなるものであり、第３ｂレンズ群３ｂＧは、第３群第４レンズＬ１１、第３群第５レンズＬ１２からなるものである。
　なお、開口絞りＳｔは、第２レンズ群２Ｇと第３ａレンズ群３ａＧとの間に配置され、変倍時には第３ａレンズ群３ａＧと一体となって光軸Ｚ１方向へ移動されるように構成されている。
＜実施例１＞
　図２Ａ、図２Ｂに実施例１のズームレンズを示す。図２Ａは実施例１のズームレンズの構成を詳しく示す図である。図２Ｂは、実施例１のズームレンズに関し、上段にズーム設定を広角端に定めたときの状態（図中に「ＷＩＤＥ」で示す）、下段にズーム設定を望遠端に定めたときの状態（図中に「ＴＥＬＥ」で示す）を示すとともに、広角端から望遠端への変倍時の各群の移動経路を矢線で示す図である。
　なお、実施例１のズームレンズにおける第５レンズ群５Ｇは、物体側から、負レンズ、正レンズの順に２枚のレンズを配置してなるものである。
　また、後述する表１Ａに実施例１のズームレンズに関する諸データを示す。表１Ａの上段にはレンズデータを、中段にはズームレンズの概略仕様を、下段には各レンズ群の焦点距離を示す。
　表１Ａの上段のレンズデータにおいて、面番号ｉは、最も物体側から像側に向かうに従い順次増加するｉ番目（ｉ＝１、２、３、・・・）のレンズ面等の番号を示す。なお、これらのレンズデータには開口絞りＳｔや光学部材Ｄｇも含めて記載している。
　曲率半径Ｒｉはｉ番目（ｉ＝１、２、３、・・・）の面の曲率半径を示し、面間隔Ｄｉ（ｉ＝１、２、３、・・・）はｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ１上における面間隔を示す。レンズデータの記号Ｒｉおよび記号Ｄｉは、レンズ面等を示す記号Ｓｉ（ｉ＝１、２、３、・・・）と対応している。
　なお、面間隔Ｄｉ（ｉ＝１、２、３、・・・）の欄には面間隔を示す数値が記載されている場合と、記号Ｄｍ（ｍは整数）が記載されている場合があるが、記号Ｄｍが記載されているところはレンズ群間の面間隔（空気間隔）に対応しており、それらの面間隔（空気間隔）は変倍比（ズーム倍率）の変更に応じて変化する。
　Ｎｊは物体側から像側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１、２、３、・・・）の光学要素について波長５８７．６ｎｍ（ｄ線）に対する屈折率を示し、νｊはｊ番目の光学要素のｄ線を基準としたアッベ数を示す。
　表１Ａのレンズデータにおいて、曲率半径および面間隔の単位はｍｍであり、曲率半径は物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負としている。
　なお、上記のような光学系は、一般にレンズ等の光学要素の寸法を比例拡大または比例縮小しても所定の性能を維持することが可能なため、上記レンズデータ全体を比例拡大または比例縮小したズームレンズについても本発明に係る実施例とすることができる。
　また、表１Ａの中段には、広角端（ＷＩＤＥ）と変倍途中（ＭＩＤ）と望遠端（ＴＥＬＥ）とにおける各値、すなわち、各レンズ群間の間隔：Ｄ５、Ｄ１３、Ｄ２３、Ｄ２８、Ｄ３２、および、ｆ：レンズ全系の焦点距離（各値の単位ｍｍ）、Ｆｎｏ：Ｆナンバー、２ω：全画角（単位は「°」）を示す。
　さらに、表１Ａの下段には、各群の焦点距離を示す。ここで、ｆ１：第１レンズ群１Ｇの焦点距離、ｆ２：第２レンズ群２Ｇの焦点距離、ｆ３：第３レンズ群３Ｇの焦点距離、ｆ４：第４レンズ群４Ｇの焦点距離、ｆ５：第５レンズ群５Ｇの焦点距離、ｆ３ａ：第３ａレンズ群３ａＧの焦点距離、ｆ３ｂ：第３ｂレンズ群３ｂＧの焦点距離である。
　なお、表１Ａ中に記載されている「第３ｂ群（ＯＩＳ）」（ＯＩＳ：Optical Image Stabilization）は、この第３ｂレンズ群３ｂＧを光軸直交方向（Ｘ-Ｙ平面の延びる方向）へ移動可能とすることにより、手ぶれ補正の機能を奏することができることを示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　また、表１Ｂに実施例１のズームレンズにおける非球面の非球面係数を示す。なお、表１Ａにおけるレンズデータの面番号に付加した＊印はその面が非球面であることを示しており、それらの面番号に対応する非球面の非球面係数が表１Ｂに示されている。
　なお、表１Ｂに記載されている非球面係数は、下記非球面式に適用して非球面形状が定められるように作成されたものである。
　　　Ｚ＝Ｃ・ｈ2／｛１＋（１－Ｋ・Ｃ2・ｈ2）１／２｝＋ΣＡｎ・ｈｎ　
ただし、
Ｚ：非球面の深さ（ｍｍ）
ｈ：光軸からレンズ面までの距離（高さ）（ｍｍ）
Ｋ：２次曲面を表す非球面係数
Ｃ：近軸曲率＝１／Ｒ（Ｒ：近軸曲率半径）
Ａｎ：第ｎ次（ｎは３以上の整数）の非球面係数
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　図７は、実施例１のズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）、変倍途中（中間、ＭＩＤ）、および望遠端（ＴＥＬＥ）それぞれにおける球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差を示す図である。図中には、ｄ線、ｇ線の各光に関する収差が示されている。なお、非点収差図には、サジタル像面およびタンジェンシャル像面に対する収差が示されている。
　図７中に示すように、記号（Ｗａ）、（Ｍａ）、（Ｔａ）で示す図が球面収差を、記号（Ｗｂ）、（Ｍｂ）、（Ｔｂ）で示す図が非点収差を、記号（Ｗｃ）、（Ｍｃ）、（Ｔｃ）で示す図がディストーションを、記号（Ｗｄ）、（Ｍｄ）、（Ｔｄ）で示す図が倍率色収差を表している。
　また、実施例の説明の最後に示す表６には、１から５の各実施例毎に条件式（Ｍ）の値（条件式（Ｍ）中に記載されている数式から求まる値）を示す。なお、各条件式中に記載されている数式の値は、表１Ａ～表５Ａ等に示すズームレンズに関する諸データ等から求めることができる。
　上記レンズデータ等から解るように実施例１のズームレンズは、高変倍比でありながら小型で高性能なズームレンズとすることができる。
　なお、上記実施例１のズームレンズの構成を示す図２Ａ、図２Ｂ、ズームレンズの収差を示す図７、ズームレンズのレンズデータ等を示す表１Ａおよび表１Ｂ、条件式（Ｍ）中の各数式の値を示す表６等の読取り方は、後述する実施例２～５についても同様なので、それらの説明は省略する。
＜実施例２＞
　図３Ａ、図３Ｂに実施例２のズームレンズを示す。図３Ａは実施例２のズームレンズの構成を詳しく示す図である。図３Ｂは、実施例２のズームレンズに関し、上段にズーム設定を広角端に定めたときの状態（図中に「ＷＩＤＥ」で示す）、下段にズーム設定を望遠端に定めたときの状態（図中に「ＴＥＬＥ」で示す）を示すとともに、広角端から望遠端への変倍時の各群の移動経路を矢線で示す図である。
　なお、実施例２のズームレンズにおける第５レンズ群５Ｇは、物体側から、正レンズ、負レンズの順に２枚のレンズを配置してなるものである。
　また、表２Ａに実施例２のズームレンズに関する諸データを示す。表２Ａの上段にはレンズデータを、中段にはズームレンズの概略仕様を、下段には各レンズ群の焦点距離を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　また、表２Ｂに実施例２のズームレンズを構成する非球面の非球面係数を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　図８は、実施例２のズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）、変倍途中（中間、ＭＩＤ）、および望遠端（ＴＥＬＥ）それぞれにおける球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差を示す図である。
＜実施例３＞
　図４Ａ、図４Ｂに実施例３のズームレンズを示す。図４Ａは実施例３のズームレンズの構成を詳しく示す図である。図４Ｂは、実施例３のズームレンズに関し、上段にズーム設定を広角端に定めたときの状態（図中に「ＷＩＤＥ」で示す）、下段にズーム設定を望遠端に定めたときの状態（図中に「ＴＥＬＥ」で示す）を示すとともに、広角端から望遠端への変倍時の各群の移動経路を矢線で示す図である。
　なお、実施例３のズームレンズにおける第５レンズ群５Ｇは、物体側から、正レンズ、負レンズの順に２枚のレンズを配置してなるものである。
　また、表３Ａに実施例３のズームレンズに関する諸データを示す。表３Ａの上段にはレンズデータを、中段にはズームレンズの概略仕様を、下段には各レンズ群の焦点距離を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　また、表３Ｂに実施例３のズームレンズを構成する非球面の非球面係数を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　図９は、実施例３のズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）、変倍途中（中間、ＭＩＤ）、および望遠端（ＴＥＬＥ）それぞれにおける球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差を示す図である。
＜実施例４＞
　図５Ａ、図５Ｂに実施例４のズームレンズを示す。図５Ａは実施例４のズームレンズの構成を詳しく示す図である。図５Ｂは、実施例４のズームレンズに関し、上段にズーム設定を広角端に定めたときの状態（図中に「ＷＩＤＥ」で示す）、下段にズーム設定を望遠端に定めたときの状態（図中に「ＴＥＬＥ」で示す）を示すとともに、広角端から望遠端への変倍時の各群の移動経路を矢線で示す図である。
　なお、実施例４のズームレンズにおける第５レンズ群５Ｇは、物体側から、正レンズ、負レンズの順に２枚のレンズを配置してなるものである。
　また、表４Ａに実施例４のズームレンズに関する諸データを示す。表４Ａの上段にはレンズデータを、中段にはズームレンズの概略仕様を、下段には各レンズ群の焦点距離を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
　また、表４Ｂに実施例４のズームレンズを構成する非球面の非球面係数を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　図１０は、実施例４のズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）、変倍途中（中間、ＭＩＤ）、および望遠端（ＴＥＬＥ）それぞれにおける球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差を示す図である。
＜実施例５＞
　図６Ａ、図６Ｂに実施例５のズームレンズを示す。図６Ａは実施例５のズームレンズの構成を詳しく示す図である。図６Ｂは、実施例５のズームレンズに関し、上段にズーム設定を広角端に定めたときの状態（図中に「ＷＩＤＥ」で示す）、下段にズーム設定を望遠端に定めたときの状態（図中に「ＴＥＬＥ」で示す）を示すとともに、広角端から望遠端への変倍時の各群の移動経路を矢線で示す図である。
　なお、実施例５のズームレンズにおける第５レンズ群５Ｇは、物体側から、正レンズ、負レンズの順に２枚のレンズを配置してなるものである。
　また、表５Ａに実施例５のズームレンズに関する諸データを示す。表５Ａの上段にはレンズデータを、中段にはズームレンズの概略仕様を、下段には各レンズ群の焦点距離を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
　また、表５Ｂに実施例５のズームレンズを構成する非球面の非球面係数を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
　図１１は、実施例５のズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）、変倍途中（中間、ＭＩＤ）、および望遠端（ＴＥＬＥ）それぞれにおける球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差を示す図である。
　このように構成された実施例５のズームレンズは、高変倍比でありながら小型で高性能なズームレンズとすることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
　なお、上記ズームレンズは、以下のような構成を有するものとすることができる。なお、以下に示す構成は、上記実施例１から５のズームレンズいずれもが有するものである。
　すなわち、本発明のズームレンズにおいて、第５レンズ群５Ｇは、少なくとも１つのレンズ面を非球面とし、条件式（Ａ）：１０＜ν５ｎ－ν５ｐ＜３０、および条件式（Ｂ）：１．７７＜Ｎ５ｎを同時に満足するように構成されたものとすることが望ましく、条件式（Ａ′）：１２＜ν５ｎ－ν５ｐ＜２５、および／または（Ｂ′）：１．７９＜Ｎ５ｎを満足するように構成されたものとすることがさらに望ましい。
　ただし、ν５ｎは、第５レンズ群５Ｇを構成する負の屈折力を持つ各レンズの（ｄ線を基準とした）アッベ数の平均値、ν５ｐは第５レンズ群５Ｇを構成する正の屈折力を持つ各レンズの（ｄ線を基準とした）アッベ数の平均値、Ｎ５ｎ：は第５レンズ群５Ｇを構成する負の屈折力を持つ各レンズの（ｄ線に対する）屈折率の平均値とする。
　上記のように、第５レンズ群を、少なくとも１面に非球面を有するものとすれば、合焦時における性能変化を良好に抑えることができる。
　また、条件式（Ａ）は、第５レンズ群５Ｇを構成する負レンズおよび正レンズのｄ線に対するアッベ数を規定するものである。条件式（Ａ）の下限を下回るようにズームレンズ１００を構成すると、第５レンズ群５Ｇ内における色収差の補正が補正不足となり、合焦移動させたときの色収差が問題となってしまう。一方、条件式（Ａ）の上限を上回るように構成すると、第５レンズ群５Ｇ内における色収差の補正は十分であるものの、結果的に負レンズの屈折率を小さくせざるを得なくなり、周辺像の像面湾曲が大きくなるという問題が生じる。
　条件式（Ｂ）は、第５レンズ群５Ｇ内の負レンズのｄ線に対する屈折率を規定するものである。条件式（Ｂ）の下限を下回るようにズームレンズ１００を構成すると、第５レンズ群５Ｇ内の負レンズの屈折率が小さくなりすぎて、周辺像の像面湾曲が発生しやすくなるという問題が生じる。
　また、このズームレンズは、条件式（Ｃ）：－６．０＜１－β５Ｔ ２＜－２．５を満足するものとすることが望ましく条件式（Ｃ′）：－５．５＜１－β５Ｔ ２＜－２．９を満足するものとすることがさらに望ましい。ただし、β５Ｔは望遠端での無限遠合焦時における第５レンズ群５Ｇの結像倍率とする。
　条件式（Ｃ）は、第５レンズ群５Ｇの望遠端の無限遠合焦時における合焦移動に対する像移動の感度を規定するものである。条件式（Ｃ）の下限を下回るようにズームレンズ１００を構成すると、望遠端での第５レンズ群５Ｇの合焦移動に対する像移動の感度が高くなりすぎて、ベストピント位置を探すための第５レンズ群５Ｇの振幅移動量が小さくなりすぎる。その結果、例えば、この第５レンズ群５Ｇの合焦移動が止まってしまう等フォーカス制御が困難になってしまうという問題が生じる。一方、条件式（Ｃ）の上限を超えると、第５レンズ群５Ｇの合焦移動に対する像移動の感度が望遠端では問題ないものの、結果的に広角端での感度が低くなりすぎて、ベストピント位置を探すための第５レンズ群５Ｇの振幅移動量が大きくなりすぎる。その結果、例えば、合焦移動時に合焦機構から異音が発生する等の不具合が発生してしまうという問題が生じる。
　なお、第５レンズ群５Ｇは、正レンズと負レンズとからなるものとし、物体側から順に、正レンズ、負レンズを配置してなるものとすることが望ましい。これにより、合焦時における性能変化を抑えることができる必要最小限のレンズ枚数でこの第５レンズ群５Ｇを構成することができるので、合焦機構への負担をより小さくすることができ、高速で合焦させることが可能となる。また、物体側から順に正レンズ、負レンズを配置することで、第５レンズ群５Ｇを構成する各面について像側に凸を向けるレンズ面が多くなるので、撮像素子の撮像面で反射してこの第５レンズ群５Ｇに戻ってきた光に対して、各レンズ面における反射光が発散しやすくなり、目立つゴーストが発生しにくくなる。
　また、上記ズームレンズは、ｆＷを広角端におけるレンズ全系の焦点距離、ｆ１を第１レンズ群１Ｇの焦点距離としたときに、条件式（Ｄ）：０．１０＜ｆＷ／ｆ１＜０．２５を満足することが望ましく、条件式（Ｄ′）：０．１５＜ｆＷ／ｆ１＜０．２０を満足することがより望ましい。
　条件式（Ｄ）は広角端におけるレンズ全系の焦点距離と、第１レンズ群１Ｇの焦点距離との比を規定するものである。条件式（Ｄ）の下限を下回るようにズームレンズを構成すると、第１レンズ群１Ｇの焦点距離が大きくなり過ぎて、第１レンズ群１Ｇのレンズ外径や望遠端における光学系の全長が大きくなってしまうという問題が生じる。一方、条件式（Ｄ）の上限を上回るように構成すると、第１レンズ群１Ｇの正の屈折力が強くなり過ぎて、望遠端における光学性能の維持が困難になってしまうという問題が生じる。
　また、上記ズームレンズは、ｆ２を第２レンズ群２Ｇの焦点距離としたときに、条件式（Ｆ）：－１．５＜ｆＷ／ｆ２＜－０．５を満足することが望ましく、条件式（Ｆ′）：－１．２＜ｆＷ／ｆ２＜－１．０を満足することがより望ましい。
　条件式（Ｆ）は広角端におけるレンズ全系の焦点距離と、第２レンズ群２Ｇの焦点距離との比を規定するものである。条件式（Ｆ）の下限を下回るようにズームレンズを構成すると、第２レンズ群２Ｇの負の屈折力が強くなり過ぎて、周辺像の像面湾曲が大きくなるという問題が生じる。また、変倍時の光学性能の維持が困難になってしまうという問題も生じる。一方、条件式（Ｆ）の上限を上回るように構成すると、第２レンズ群２Ｇの負の屈折力が弱くなり過ぎて、変倍時の第１レンズ群１Ｇの移動量が大きくなってしまう。その結果、第１レンズ群１Ｇの外径や望遠端における光学系の全長が大きくなってしまうという問題が生じる。
　また、上記ズームレンズは、ｆ３を第３レンズ群３Ｇの焦点距離としたときに、条件式（Ｈ）：０．１０＜ｆＷ／ｆ３＜０．５０を満足することが望ましく、条件式（Ｈ′）：０．１５＜ｆＷ／ｆ３＜０．３０を満足することがより望ましい。
　条件式（Ｈ）は広角端におけるレンズ全系の焦点距離と、第３レンズ群３Ｇの焦点距離との比を規定するものである。条件式（Ｈ）の下限を下回るようにズームレンズを構成すると、第３レンズ群３Ｇの正の屈折力が弱くなり過ぎて、変倍時の第３レンズ群３Ｇの移動量が大きくなってしまう。その結果、光学系の全長が大きくなってしまうという問題が生じる。一方、条件式（Ｈ）の上限を上回るように構成すると、第３レンズ群３Ｇの正の屈折力が強くなり過ぎて、変倍時の光学性能の維持が困難になってしまうという問題が生じる。
　また、上記ズームレンズは、ｆ４を第４レンズ群４Ｇの焦点距離、ｆ５を第５レンズ群５Ｇの焦点距離としたときに、条件式（Ｊ）：０．５０＜ｆＷ／ｆ４＜０．６５、条件式（Ｋ）：－０．３２＜ｆＷ／ｆ５＜－０．１５を同時に満足することが望ましく、条件式（Ｊ′）：０．６０＜ｆＷ／ｆ４＜０．６５、および／または条件式（Ｋ′）：－０．３２＜ｆＷ／ｆ５＜－０．２０を満足することがより望ましい。
　条件式（Ｊ）は広角端におけるレンズ全系の焦点距離と、第４レンズ群４Ｇの焦点距離との比を規定するものである。条件式（Ｊ）の下限を下回るようにズームレンズを構成すると、第４レンズ群４Ｇの正の屈折力が弱くなり過ぎて、変倍時の第４レンズ群４Ｇの移動量が大きくなってしまう。その結果、光学系の全長が大きくなってしまうという問題が生じる。一方、条件式（Ｊ）の上限を上回るように構成すると、第４レンズ群４Ｇの正の屈折力が強くなり過ぎて、変倍時の光学性能の維持が困難になってしまうという問題が生じる。
　条件式（Ｋ）は広角端におけるレンズ全系の焦点距離と、第５レンズ群５Ｇの焦点距離との比を規定するものである。条件式（Ｋ）の下限を下回るようにズームレンズを構成すると、第５レンズ群５Ｇの負の屈折力が強くなり過ぎて、バックフォーカスが長くなるため、光学系の全長が大きくなってしまうという問題が生じる。一方、条件式（Ｋ）の上限を上回るように構成すると、第５レンズ群５Ｇの負の屈折力が弱くなり過ぎて、バックフォーカスが短くなるため、例えば、このズームレンズを一眼レフカメラに装着して用いるときに、一眼レフカメラのミラーやフィルター等のスペースが確保できなくなってしまうという問題が生じる。また、合焦時の第５レンズ群５Ｇの移動量が大きくなってしまい、更に第５レンズ群５Ｇのレンズ外径が大きくなる。その結果、合焦機構への負担が大きくなってしまい、例えば高速で合焦させることが困難になるという問題が生じる。
　なお、本発明は、上記各実施例に限定されず、発明の要旨を変更しない限りにおいて種々の変形実施が可能である。例えば、各レンズの曲率半径、面間隔および屈折率の値などは、上記各表中に示した数値に限定されず、他の値を取り得る。

Claims (6)

  1. 　物体側から順に、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、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レンズ群から構成され、
    　広角端から望遠端へ変倍させる際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔を常に増加させ、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔を常に減少させ、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔を常に減少させ、前記第４レンズ群と前記第５レンズ群との間隔を変化させるとともに、全ての前記レンズ群を結像位置に対して移動させるように構成されたものであり、
    　ピント位置を無限遠側から至近側へ移動させて合焦させる際に、前記第５レンズ群のみを像側へ移動させるように構成され、
    　前記第３レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有する第３ａレンズ群、負の屈折力を有する第３ｂレンズ群からなり、前記第３ｂレンズ群のみを光軸直交方向へ移動させて手ぶれ補正が行なわれるように構成されたものであることを特徴とするズームレンズ。
  2. 　以下の条件式（Ｍ）を満足することを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
    　　　－２．００＜ｆ３ａ／ｆ３ｂ＜－０．８５・・・（Ｍ）
    ただし、
    ｆ３ａ：第３ａレンズ群の焦点距離
    ｆ３ｂ：第３ｂレンズ群の焦点距離
  3. 　以下の条件式（Ｍ′）を満足することを特徴とする請求項２記載のズームレンズ。
    　　　－１．００＜ｆ３ａ／ｆ３ｂ＜－０．８５・・・（Ｍ′）
  4. 　前記第３ｂレンズ群は、１枚の負レンズと１枚の正レンズからなるものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のズームレンズ。
  5. 　前記第３ｂレンズ群は、２枚の単レンズからなり、少なくとも１面が非球面であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のズームレンズ。
  6. 　請求項１から５のいずれか１項記載のズームレンズを搭載したことを特徴とする撮像装置。
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