WO2014147689A1 - ズームレンズおよび撮像装置 - Google Patents

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領子 富岡
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    • G02B9/60—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having five components only

Definitions

  • the present invention relates to a zoom lens suitable for an electronic camera such as a digital camera or a video camera, and an imaging apparatus including the zoom lens.
  • JP 2003-202500 A JP 2009-222891 A JP 2009-042700 A JP 2006-301543 A JP 2010-191413 A
  • the zoom lens described in Patent Document 1 is a bright photographing lens with a zoom ratio of about 5.8 times and a high magnification and an F value of about 2.9 at the wide-angle end, but the angle of view at the wide-angle end. Is about 60 degrees, and it is difficult to say that the angle is wide.
  • the zoom lens described in Patent Document 2 has a F value of about 2.5 at the wide-angle end and is a bright photographing lens, but has an angle of view of about 70 degrees at the wide-angle end.
  • the zoom lens described in Patent Document 3 has a wide angle of view exceeding 85 degrees at the wide-angle end, but the F value at the wide-angle end is about 4.0, which is hard to say.
  • the zoom lenses described in Patent Documents 4 and 5 have a zoom ratio as low as about 3 times and an angle of view at the wide angle end of about 60 degrees, which is difficult to say.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a zoom lens having a large zoom ratio, a wide angle and brightness, and various aberrations corrected favorably, and an imaging apparatus including the lens. Is.
  • the zoom lens according to the present invention includes, in order from the object side, a first lens group having a fixed positive refractive power upon zooming, and a second lens group having a negative refractive power moving upon zooming; A third lens group having a fixed positive refractive power upon zooming, a fourth lens group having a positive refractive power moving upon zooming, and a negative refractive power moving upon zooming.
  • the first lens group includes, in order from the object side, a front group having a negative refractive power, a reflecting member that bends the optical path, and a rear group having a positive refractive power.
  • the four lens group includes at least a cemented lens of a positive lens and a negative lens, and satisfies the following conditional expression (1).
  • IH is the maximum image height
  • fw is the focal length at the wide angle end.
  • the third lens group includes a stop and satisfies the following conditional expression (2).
  • ⁇ d4p 75.0 (3)
  • ⁇ d4p is the Abbe number of the positive lens constituting the cemented lens in the fourth lens group.
  • f4 the focal length of the fourth lens group.
  • ⁇ d4p ⁇ d4n 45 (5)
  • ⁇ d4p is the Abbe number of the positive lens constituting the cemented lens in the fourth lens group
  • ⁇ d4n is the Abbe number of the negative lens constituting the cemented lens in the fourth lens group.
  • the second lens group includes a negative lens, a positive lens, and a negative lens in order from the object side, and is composed of four lenses as a whole.
  • the third lens group includes a positive lens and a negative lens in order from the object side.
  • ⁇ stt is the aperture stop diameter at the telephoto end
  • ⁇ stw is the aperture stop diameter at the wide angle end.
  • the third lens group includes a stop and satisfies the following conditional expression (2-1).
  • An image pickup apparatus includes the zoom lens according to the present invention described above.
  • the zoom lens according to the present invention includes, in order from the object side, a first lens group having a fixed positive refractive power upon zooming, and a second lens group having a negative refractive power moving upon zooming; A third lens group having a fixed positive refractive power upon zooming, a fourth lens group having a positive refractive power moving upon zooming, and a negative refractive power moving upon zooming.
  • the first lens group includes, in order from the object side, a front group having a negative refractive power, a reflecting member that bends the optical path, and a rear group having a positive refractive power. Since the four lens groups include at least a positive lens and a negative lens cemented lens, and satisfy the following conditional expression (1), the zoom ratio is large, the wide angle is bright, and various aberrations are favorably corrected. A lens can be obtained.
  • the image pickup apparatus of the present invention includes the zoom lens of the present invention, the zoom ratio can be increased and high-quality images can be obtained.
  • Each aberration diagram (A to L) of the zoom lens of Example 1 of the present invention Aberration diagrams (A to L) of the zoom lens according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a sectional view showing a lens configuration of a zoom lens according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 13 is a sectional view showing an actual state of the zoom lens of the present invention.
  • the configuration example shown in FIG. 1 is the same as the configuration of the zoom lens of Example 1 described later.
  • the left side is the object side
  • the right side is the image side.
  • the optical axis Z is displayed as a straight line, but actually, the optical path is bent by the reflecting member as shown in FIG.
  • the zoom lens moves in order from the object side along the optical axis Z to the first lens group G1 having a fixed positive refractive power at the time of zooming, and at the time of zooming.
  • the lens unit includes a fourth lens group G4 having power and a fifth lens group G5 having negative refractive power that moves during zooming.
  • the aperture stop St does not necessarily indicate the size or shape, but indicates the position on the optical axis Z.
  • FIG. 1 shows an example in which a parallel flat plate-like optical member PP2 assuming these is arranged between the lens system and the image plane Sim.
  • the first lens group G1 includes, in order from the object side, a front group (negative lens L11) having negative refractive power, a reflecting member PP1 that bends the optical path, and a rear group (positive lens L12 and positive lens) having positive refractive power. L13).
  • the fourth lens group G4 is configured to include at least a cemented lens of a positive lens L41 and a negative lens L42.
  • moving the three groups of the second lens group G2, the fourth lens group G4, and the fifth lens group G5 to perform zooming is advantageous for increasing the magnification without increasing the overall length. It can be configured.
  • conditional expression (1) is configured to satisfy the following conditional expression (1). If the following conditional expression (1-1), more preferably conditional expression (1-2) is satisfied, better characteristics can be obtained.
  • Conditional expression (1) is an expression relating to the angle of view at the wide-angle end. By not exceeding the lower limit of conditional expression (1), good optical performance can be obtained even when widening the angle. Can do. Further, since the enlargement of the first lens group G1 can be prevented by not exceeding the upper limit of the conditional expressions (1-1) and (1-2), the optical path is bent by the reflecting member PP1. The size in the thickness direction can be reduced.
  • the third lens group G3 includes the aperture stop St and satisfies the following conditional expression (2).
  • Conditional expression (2) is an expression relating to the diameter of the light beam incident on the third lens group G3. By making sure that the lower limit of conditional expression (2) is not exceeded, a bright optical system can be obtained. Further, by making sure that the upper limit of conditional expression (2) is not exceeded, the diameter of the light beam incident on the third lens group G3 can be suppressed, and correction of spherical aberration becomes easy. If the following conditional expression (2-1) is satisfied, better characteristics can be obtained.
  • Conditional expression (3) is an expression related to the Abbe number of the positive lens constituting the cemented lens in the fourth lens group G4. By satisfying conditional expression (3), the chromatic aberration is improved even when the angle is widened. Can be corrected. If the following conditional expression (3-1) is satisfied, better characteristics can be obtained.
  • ⁇ d4p is the Abbe number of the positive lens constituting the cemented lens in the fourth lens group.
  • Conditional expression (4) is an expression relating to the focal length of the fourth lens group G4, and it is possible to prevent the power of the fourth lens group G4 from becoming too strong by not exceeding the lower limit of conditional expression (4). Therefore, the aberration can be reduced. Also, by making sure that the upper limit of conditional expression (4) is not exceeded, it is possible to suppress the power of the fourth lens group G4 from becoming too weak, so the amount of movement during zooming is suppressed, and the overall length is increased. Can be suppressed. If the following conditional expression (4-1) is satisfied, better characteristics can be obtained.
  • f4 is the focal length of the fourth lens group
  • fw is the focal length at the wide angle end.
  • Conditional expression (5) is an expression related to the material of the cemented lens in the fourth lens group G4, and satisfactory chromatic aberration can be corrected by satisfying conditional expression (5). If the following conditional expression (5-1) is satisfied, better characteristics can be obtained.
  • ⁇ d4p is the Abbe number of the positive lens constituting the cemented lens in the fourth lens group
  • ⁇ d4n is the Abbe number of the negative lens constituting the cemented lens in the fourth lens group.
  • the second lens group G2 includes a negative lens L21, a positive lens L22, and a negative lens L23 in order from the object side, and is composed of four lenses as a whole. Accordingly, a zoom lens that is less susceptible to aberration variation at the time of zooming and that is advantageous in correcting chromatic aberration can be obtained.
  • the third lens group G3 includes a positive lens L31 and a negative lens L32 in order from the object side. Thereby, it is possible to obtain a zoom lens in which aberrations are favorably corrected without increasing the overall length.
  • Conditional expression (6) is an expression related to the open aperture diameter of the zoom lens.
  • the open aperture diameter at the telephoto end satisfies conditional expression (6), the outer diameter of the second lens group G2 can be reduced. The size in the thickness direction when the optical path is bent by the reflecting member PP1 can be reduced.
  • ⁇ stt is the aperture stop diameter at the telephoto end
  • ⁇ stw is the aperture stop diameter at the wide angle end.
  • the material disposed closest to the object side specifically, glass is preferably used, or transparent ceramics may be used.
  • the zoom lens when used in a harsh environment, it is preferable to provide a protective multilayer coating. Further, in addition to the protective coat, an antireflection coat for reducing ghost light during use may be applied.
  • the optical member PP2 is disposed between the lens system and the image plane Sim is shown.
  • a low-pass filter various filters that cut a specific wavelength range, and the like are used as the lens system.
  • These various filters may be arranged between the lenses instead of being arranged between the image plane Sim, or the lens surface of any lens is coated with a coating having the same action as the various filters. May be.
  • FIG. 1 is a sectional view showing the lens configuration of the zoom lens of Example 1.
  • the optical member PP2 is also shown.
  • the left side is the object side
  • the right side is the image side
  • St does not necessarily indicate the size or shape, but indicates the position on the optical axis Z.
  • Table 1 shows basic lens data of the zoom lens of Example 1
  • Table 2 shows data on specifications
  • Table 3 shows data on the distance between moving surfaces
  • Table 4 shows data on aspheric coefficients.
  • the meaning of symbols in the table will be described by taking the example 1 as an example, but the same applies to the examples 2 to 6.
  • Ri column indicates the radius of curvature of the i-th surface
  • Di column indicates the surface spacing on the optical axis Z between the i-th surface and the i + 1-th surface.
  • the column of ⁇ dj the Abbe number for the d-line (wavelength 587.6 nm) of the j-th optical element is also shown.
  • the sign of the radius of curvature is positive when the surface shape is convex on the object side and negative when the surface shape is convex on the image side.
  • the basic lens data includes the aperture stop St and the optical member PP.
  • the phrase (aperture) is written together with the surface number.
  • DD [i] is described in each column of the surface interval in which the interval changes at the time of zooming.
  • the value in the bottom column of Di is the distance between the image side surface of the optical member PP and the image surface Sim.
  • the surface number of the aspheric surface is marked with *, and the paraxial radius of curvature is shown as the radius of curvature of the aspheric surface.
  • the data relating to the aspheric coefficients in Table 4 shows the surface numbers Si of the aspheric surfaces and the aspheric coefficients related to these aspheric surfaces.
  • Zd C ⁇ h 2 / ⁇ 1+ (1 ⁇ KA ⁇ C 2 ⁇ h 2 ) 1/2 ⁇ + ⁇ Am ⁇ h m (B)
  • Zd Depth of aspheric surface (length of a perpendicular line drawn from a point on the aspherical surface at height h to a plane perpendicular to the optical axis where the aspherical vertex contacts)
  • h Height (distance from the optical axis)
  • C Reciprocal number KA of paraxial radius of curvature
  • FIGS. 7A to 7L show aberration diagrams of the zoom lens of Example 1.
  • FIG. 7A to 7D show wide-angle spherical aberration, astigmatism, distortion, and lateral chromatic aberration, respectively
  • FIGS. 7E to 7H show intermediate spherical aberration, astigmatism, distortion, and magnification, respectively.
  • FIGS. 7 (I) to 7 (L) show telephoto spherical aberration, astigmatism, distortion, and lateral chromatic aberration, respectively.
  • Each aberration diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion shows aberrations with the d-line (wavelength 587.6 nm) as the reference wavelength.
  • the spherical aberration diagram aberrations with respect to the d-line (wavelength 587.6 nm), the wavelength 460.0 nm, and the wavelength 615.0 nm are shown by a solid line, a one-dot chain line, and a two-dot chain line, respectively.
  • sagittal and tangential aberrations are indicated by a solid line and a dotted line, respectively.
  • FIG. 2 is a sectional view showing the lens configuration of the zoom lens of Example 2.
  • Table 5 shows basic lens data of the zoom lens of Example 2
  • Table 6 shows data on specifications
  • Table 7 shows data on the distance between moving surfaces
  • Table 8 shows data on aspheric coefficients
  • FIG. Are shown in FIGS. 8A to 8L.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the lens configuration of the zoom lens of Example 3.
  • Table 9 shows basic lens data of the zoom lens of Example 3
  • Table 10 shows data on specifications
  • Table 11 shows data on distances of moving surfaces
  • Table 12 shows data on aspheric coefficients
  • FIG. Are shown in FIGS. 9 (A) to 9 (L).
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the lens configuration of the zoom lens of Example 4.
  • Table 13 shows basic lens data of the zoom lens of Example 4
  • Table 14 shows data on specifications
  • Table 15 shows data on the distance between moving surfaces
  • Table 16 shows data on aspheric coefficients
  • FIG. Are shown in FIGS. 10 (A) to 10 (L).
  • FIG. 5 is a sectional view showing the lens configuration of the zoom lens of Example 5.
  • Table 17 shows basic lens data of the zoom lens of Example 5
  • Table 18 shows data on specifications
  • Table 19 shows data on the distance between moving surfaces
  • Table 20 shows data on aspheric coefficients
  • FIG. Are shown in FIGS. 11 (A) to 11 (L).
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing the lens configuration of the zoom lens of Example 6.
  • Table 21 shows basic lens data of the zoom lens of Example 6
  • Table 22 shows data on specifications
  • Table 23 shows data on the distance between moving surfaces
  • Table 24 shows data on aspheric coefficients
  • FIG. Are shown in FIGS. 12 (A) to (L).
  • Table 25 shows values corresponding to the conditional expressions (1) to (6) of the zoom lenses of Examples 1 to 6.
  • the d-line is used as a reference wavelength, and the values shown in Table 25 below are at this reference wavelength.
  • FIG. 14 is a schematic configuration diagram of an imaging apparatus using the zoom lens according to the embodiment of the present invention as an example of the imaging apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 schematically shows each lens group.
  • the imaging apparatus include a video camera and an electronic still camera that use a solid-state imaging device such as a CCD or CMOS as a recording medium.
  • An imaging apparatus 10 illustrated in FIG. 14 includes a zoom lens 1, a zoom control unit 2 that controls zooming of the zoom lens 1, a filter 6 having a function such as a low-pass filter disposed on the image side of the zoom lens 1, An image sensor 7 disposed on the image side of the filter 6 and a signal processing circuit 8 are provided.
  • the image sensor 7 converts an optical image formed by the zoom lens 1 into an electrical signal.
  • a CCD Charge-Coupled Device
  • CMOS Complementary Metal-Oxide Semiconductor
  • the image sensor 7 is arranged so that its image plane coincides with the image plane of the zoom lens 1.
  • An image picked up by the zoom lens 1 is formed on the image pickup surface of the image pickup device 7, an output signal from the image pickup device 7 relating to the image is subjected to arithmetic processing by the signal processing circuit 8, and the image is displayed on the display device 9.
  • the present invention has been described with reference to the embodiments and examples. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications can be made.
  • the values of the radius of curvature, the surface spacing, the refractive index, the Abbe number, etc. of each lens component are not limited to the values shown in the above numerical examples, but can take other values.

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Abstract

【課題】ズーム比が大きく、また広角で明るく、諸収差が良好に補正されたズームレンズとする。 【解決手段】物体側から順に、変倍の際に固定の正の屈折力を有する第１レンズ群（Ｇ１）と、変倍の際に移動する負の屈折力を有する第２レンズ群（Ｇ２）と、変倍の際に固定の正の屈折力を有する第３レンズ群（Ｇ３）と、変倍の際に移動する正の屈折力を有する第４レンズ群（Ｇ４）と、変倍の際に移動する負の屈折力を有する第５レンズ群（Ｇ５）とからなり、第１レンズ群（Ｇ１）が、物体側から順に、負の屈折力を有する前群と、光路を折り曲げる反射部材（ＰＰ１）と、正の屈折力を有する後群とからなり、第４レンズ群（Ｇ４）が、少なくとも正レンズ（Ｌ４１）と負レンズ（Ｌ４２）の接合レンズを含み、下記条件式（１）を満足するものとする。　０．８＜ＩＨ／ｆｗ　…（１）

Description

ズームレンズおよび撮像装置
　本発明は、デジタルカメラやビデオカメラ等の電子カメラに適したズームレンズおよび該ズームレンズを備えた撮像装置に関するものである。
　近年、撮影した風景や人物像等の画像情報をパーソナルコンピュータに入力することができるデジタルカメラが広く普及している。
　このようなデジタルカメラでは、高倍率のズームレンズに加え、薄型化への需要が高まっているため、光路中に反射部材を含み、光路を折り曲げることによって薄型化を図ったものが提案されている。
　このように光路中に反射部材を設けたズームレンズとしては、特許文献１～５に記載のものが挙げられる。
特開２００３－２０２５００号公報 特開２００９－２２２８９１号公報 特開２００９－０４２７００号公報 特開２００６－３０１５４３号公報 特開２０１０－１９１４１３号公報
　最近では、高倍率で小型でありながら、より広角で、より明るいズームレンズへの要求が高まってきている。
　しかしながら、特許文献１に記載のズームレンズは、ズーム比が５．８倍程度と高倍率で、広角端でのＦ値が２．９程度で明るい撮影レンズではあるが、広角端での画角が６０度程度であり、広角とは言い難い。
　また、特許文献２に記載のズームレンズは、広角端でのＦ値が２．５程度であり、明るい撮影レンズとなっているが、広角端での画角が７０度程度である。
　また、特許文献３に記載のズームレンズは、広角端での画角が８５度を超えて広角ではあるが、広角端でのＦ値が４．０程度であり、明るいとは言い難い。
　また、特許文献４および５に記載のズームレンズは、ズーム比が３倍程度と低く、また広角端での画角が６０度程度であり、広角とは言い難い。
　本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、ズーム比が大きく、また広角で明るく、諸収差が良好に補正されたズームレンズおよび該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、変倍の際に固定の正の屈折力を有する第１レンズ群と、変倍の際に移動する負の屈折力を有する第２レンズ群と、変倍の際に固定の正の屈折力を有する第３レンズ群と、変倍の際に移動する正の屈折力を有する第４レンズ群と、変倍の際に移動する負の屈折力を有する第５レンズ群とからなり、第１レンズ群が、物体側から順に、負の屈折力を有する前群と、光路を折り曲げる反射部材と、正の屈折力を有する後群とからなり、第４レンズ群が、少なくとも正レンズと負レンズの接合レンズを含み、下記条件式（１）を満足することを特徴とする。
　　０．８＜ＩＨ／ｆｗ　…（１）
　ただし、ＩＨ：最大像高、ｆｗ：広角端での焦点距離とする。
　本発明のズームレンズにおいては、第３レンズ群内に絞りを含み、下記条件式（２）を満足することが好ましい。
　　０．１８＜φｓｔｗ／Ｄｓｔｉｍ＜０．２５　…（２）
　ただし、φｓｔｗ：広角端における開放絞り径、Ｄｓｔｉｍ：絞りから像面までの距離（ただしバックフォーカスは空気換算長とする）とする。
　また、下記条件式（３）を満足することが好ましい。
　　νｄ４ｐ＞７５．０　…（３）
　ただし、νｄ４ｐ：第４レンズ群中の接合レンズを構成する正レンズのアッベ数とする。
　また、下記条件式（４）を満足することが好ましい。
　　１．５＜ｆ４／ｆｗ＜３．０　…（４）
　ただし、ｆ４：第４レンズ群の焦点距離とする。
　また、下記条件式（５）を満足することが好ましい。
　　νｄ４ｐ－νｄ４ｎ＞４５　…（５）
　ただし、νｄ４ｐ：第４レンズ群中の接合レンズを構成する正レンズのアッベ数、νｄ４ｎ：第４レンズ群中の接合レンズを構成する負レンズのアッベ数とする。
　また、第２レンズ群が、物体側から順に、負レンズと、正レンズと、負レンズとを含み、全体として４枚のレンズからなることが好ましい。
　また、第３レンズ群が、物体側から順に、正レンズと、負レンズとを含むことが好ましい。
　また、下記条件式（６）を満足することが好ましい。
　　φｓｔｔ／φｓｔｗ＜１　…（６）
　ただし、φｓｔｔ：望遠端における開放絞り径、φｓｔｗ：広角端における開放絞り径とする。
　また、下記条件式（１－１）を満足することが好ましく、下記条件式（１－２）を満足すればより好ましい。
　　０．８＜ＩＨ／ｆｗ＜１．１　…（１－１）
　　０．９＜ＩＨ／ｆｗ＜１．１　…（１－２）
　また、第３レンズ群内に絞りを含み、下記条件式（２－１）を満足することが好ましい。
　　０．１８＜φｓｔｗ／Ｄｓｔｉｍ＜０．２３　…（２－１）
　また、下記条件式（３－１）を満足することが好ましい。
　　νｄ４ｐ＞８０．０　…（３－１）
　また、下記条件式（４－１）を満足することが好ましい。
　　１．７＜ｆ４／ｆｗ＜２．５　…（４－１）
　また、下記条件式（５－１）を満足することが好ましい。
　　νｄ４ｐ－νｄ４ｎ＞５０　…（５－１）
　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ことを特徴とするものである。
　本発明のズームレンズは、物体側から順に、変倍の際に固定の正の屈折力を有する第１レンズ群と、変倍の際に移動する負の屈折力を有する第２レンズ群と、変倍の際に固定の正の屈折力を有する第３レンズ群と、変倍の際に移動する正の屈折力を有する第４レンズ群と、変倍の際に移動する負の屈折力を有する第５レンズ群とからなり、第１レンズ群が、物体側から順に、負の屈折力を有する前群と、光路を折り曲げる反射部材と、正の屈折力を有する後群とからなり、第４レンズ群が、少なくとも正レンズと負レンズの接合レンズを含み、下記条件式（１）を満足するものとしたので、ズーム比が大きく、また広角で明るく、諸収差が良好に補正されたズームレンズとすることが可能となる。
　　０．８＜ＩＨ／ｆｗ　…（１）
　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、ズーム比を大きくすることができるとともに、高画質の映像を得ることができる。
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１のズームレンズの各収差図（Ａ～Ｌ） 本発明の実施例２のズームレンズの各収差図（Ａ～Ｌ） 本発明の実施例３のズームレンズの各収差図（Ａ～Ｌ） 本発明の実施例４のズームレンズの各収差図（Ａ～Ｌ） 本発明の実施例５のズームレンズの各収差図（Ａ～Ｌ） 本発明の実施例６のズームレンズの各収差図（Ａ～Ｌ） 本発明のズームレンズの実際の状態を示す断面図 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、図１３は本発明のズームレンズの実際の状態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、右側が像側である。また、便宜上、光軸Ｚを一直線として表示しているが、実際には図１３に示すように、反射部材によって光路が折り曲げられるものである。
　図１に示すように、このズームレンズは、光軸Ｚに沿って、物体側から順に、変倍の際に固定の正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、変倍の際に移動する負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳｔを含み、変倍の際に固定の正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、変倍の際に移動する正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、変倍の際に移動する負の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５とから構成されている。なお、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。
　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、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。
　第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、負の屈折力を有する前群（負レンズＬ１１）と、光路を折り曲げる反射部材ＰＰ１と、正の屈折力を有する後群（正レンズＬ１２および正レンズＬ１３）とから構成されている。
　第４レンズ群Ｇ４は、少なくとも正レンズＬ４１と負レンズＬ４２の接合レンズを含むように構成されている。
　上記のように、第２レンズ群Ｇ２、第４レンズ群Ｇ４、第５レンズ群Ｇ５の３つの群を移動し変倍を行うことにより、全長を大型化することなく、高倍率化に有利な構成とすることができる。
　また、第４レンズ群Ｇ４中に接合レンズ含むことにより、広角化した場合においても、色収差を良好に補正することができる。
　また、下記条件式（１）を満足するように構成されている。なお、下記条件式（１－１）、より好ましくは条件式（１－２）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。
　この条件式（１）は広角端での画角に関する式で、条件式（１）の下限を超えないようにすることで、広角化を図った場合であっても良好な光学性能を得ることができる。また、条件式（１－１）や（１－２）の上限を超えないようにすることで、第１レンズ群Ｇ１の肥大化を防ぐことができるため、反射部材ＰＰ１により光路を折り曲げた際の厚み方向の大きさを小さくすることができる。
　　０．８＜ＩＨ／ｆｗ　…（１）
　　０．８＜ＩＨ／ｆｗ＜１．１　…（１－１）
　　０．９＜ＩＨ／ｆｗ＜１．１　…（１－２）
　ただし、ＩＨ：最大像高、ｆｗ：広角端での焦点距離とする。
　本実施形態のズームレンズにおいては、第３レンズ群Ｇ３内に開口絞りＳｔを含み、下記条件式（２）を満足することが好ましい。この条件式（２）は第３レンズ群Ｇ３に入射する光束径に関する式で、条件式（２）の下限を超えないようにすることで、明るい光学系とすることができる。また、条件式（２）の上限を超えないようにすることで、第３レンズ群Ｇ３に入射する光束径を抑えることができるため、球面収差の補正が容易となる。なお、下記条件式（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。
　　０．１８＜φｓｔｗ／Ｄｓｔｉｍ＜０．２５　…（２）
　　０．１８＜φｓｔｗ／Ｄｓｔｉｍ＜０．２３　…（２－１）
　ただし、φｓｔｗ：広角端における開放絞り径、Ｄｓｔｉｍ：絞りから像面までの距離（ただしバックフォーカスは空気換算長とする）とする。
　また、下記条件式（３）を満足することが好ましい。この条件式（３）は第４レンズ群Ｇ４中の接合レンズを構成する正レンズのアッベ数に関する式で、条件式（３）を満たすことにより、広角化とした際にも、色収差を良好に補正できる。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。
　　νｄ４ｐ＞７５．０　…（３）
　　νｄ４ｐ＞８０．０　…（３－１）
　ただし、νｄ４ｐ：第４レンズ群中の接合レンズを構成する正レンズのアッベ数とする。
　また、下記条件式（４）を満足することが好ましい。この条件式（４）は第４レンズ群Ｇ４の焦点距離に関する式で、条件式（４）の下限を超えないようにすることで、第４レンズ群Ｇ４のパワーが強くなりすぎるのを抑えることができるため、収差を小さくすることができる。また、条件式（４）の上限を超えないようにすることで、第４レンズ群Ｇ４のパワーが弱くなりすぎるのを抑えることができるため、変倍時における移動量を抑え、全長の大型化を抑制することができる。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。
　　１．５＜ｆ４／ｆｗ＜３．０　…（４）
　　１．７＜ｆ４／ｆｗ＜２．５　…（４－１）
　ただし、ｆ４：第４レンズ群の焦点距離、ｆｗ：広角端での焦点距離とする。
　また、下記条件式（５）を満足することが好ましい。この条件式（５）は第４レンズ群Ｇ４中の接合レンズの材料に関する式で、条件式（５）を満たすことにより、良好な色収差の補正が可能になる。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。
　　νｄ４ｐ－νｄ４ｎ＞４５　…（５）
　　νｄ４ｐ－νｄ４ｎ＞５０　…（５－１）
　ただし、νｄ４ｐ：第４レンズ群中の接合レンズを構成する正レンズのアッベ数、νｄ４ｎ：第４レンズ群中の接合レンズを構成する負レンズのアッベ数とする。
　また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、負レンズＬ２１と、正レンズＬ２２と、負レンズＬ２３とを含み、全体として４枚のレンズからなることが好ましい。これにより、変倍時に収差変動が少なく、色収差補正上も有利なズームレンズとすることができる。
　また、第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、正レンズＬ３１と、負レンズＬ３２とを含むことが好ましい。これにより、全長を大きくすることなく、良好に収差補正をされたズームレンズとすることができる。
　また、下記条件式（６）を満足することが好ましい。この条件式（６）はズームレンズの開放絞り径に関する式で、望遠端での開放絞り径が条件式（６）を満たすことにより、第２レンズ群Ｇ２の外径を小さくすることができるため、反射部材ＰＰ１により光路を折り曲げた際の厚み方向の大きさを小さくすることができる。
　　φｓｔｔ／φｓｔｗ＜１　…（６）
　ただし、φｓｔｔ：望遠端における開放絞り径、φｓｔｗ：広角端における開放絞り径とする。
　本ズームレンズにおいて、最も物体側に配置される材料としては、具体的にはガラスを用いることが好ましく、あるいは透明なセラミックスを用いてもよい。
　また、本ズームレンズが厳しい環境において使用される場合には、保護用の多層膜コートが施されることが好ましい。さらに、保護用コート以外にも、使用時のゴースト光低減等のための反射防止コートを施すようにしてもよい。
　また、図１に示す例では、レンズ系と像面Ｓｉｍとの間に光学部材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２～６に対応した図２～６においては、光学部材ＰＰ２も合わせて示しており、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。
　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、移動面の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２～６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、Ｓｉ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ｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）の面番号を示し、Ｒｉの欄にはｉ番目の面の曲率半径を示し、Ｄｉの欄にはｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ上の面間隔を示す。また、Ｎｄｊの欄には最も物体側の光学要素を１番目として像側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１、２、３、…）の光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄｊの欄には同じくｊ番目の光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数を示す。
　なお、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ＰＰ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、変倍時に間隔が変化する面間隔の欄にはそれぞれＤＤ[ｉ]と記載している。また、Ｄｉの最下欄の値は、光学部材ＰＰの像側の面と像面Ｓｉｍとの間隔である。
　表２の諸元に関するデータに、広角・中間・望遠の各々の、ズーム倍率、焦点距離ｆ´、バックフォーカスＢｆ´、Ｆ値ＦＮｏ．、全画角２ω、および絞り径φを示す。
　基本レンズデータ、諸元に関するデータ、および移動面の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Ｓｉと、これら非球面に関する非球面係数を示す。非球面係数は、以下の式（Ａ）で表される非球面式における各係数ＫＡ、Ａｍ（ｍ＝３、４、５、…２０）の値である。
　　Ｚｄ＝Ｃ・ｈ２／｛１＋（１－ＫＡ・Ｃ２・ｈ２）１/２｝＋ΣＡｍ・ｈｍ　…（Ｂ）
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、４、５、…１６）
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　実施例１のズームレンズの各収差図を図７（Ａ）～（Ｌ）に示す。図７（Ａ）～（Ｄ）はそれぞれ広角の球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差を示し、図７（Ｅ）～（Ｈ）はそれぞれ中間の球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差を示し、図７（Ｉ）～（Ｌ）はそれぞれ望遠の球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差を示す。
　球面収差、非点収差、ディストーション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）、波長４６０．０ｎｍ、波長６１５．０ｎｍについての収差をそれぞれ実線、１点鎖線、２点鎖線で示す。非点収差図にはサジタル方向、タンジェンシャル方向の収差をそれぞれ実線と点線で示す。倍率色収差図には波長４６０．０ｎｍ、波長６１５．０ｎｍについての収差をそれぞれ１点鎖線、２点鎖線で示す。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。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、移動面の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８（Ａ）～（Ｌ）に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　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。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、移動面の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９（Ａ）～（Ｌ）に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
　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。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、移動面の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１０（Ａ）～（Ｌ）に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
　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。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、移動面の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１１（Ａ）～（Ｌ）に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
　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。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、移動面の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１２（Ａ）～（Ｌ）に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000021
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000022
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000024
　実施例１～６のズームレンズの条件式（１）～（６）に対応する値を表２５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２５に示す値はこの基準波長におけるものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000025
　以上のデータから、実施例１～６のズームレンズは全て、条件式（１）～（６）を満たしており、ズーム比が大きく、また広角で明るく、諸収差が良好に補正された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１４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１４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やＣＭＯＳ等の固体撮像素子を記録媒体とする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１４に示す撮像装置１０は、ズームレンズ１と、ズームレンズ１の変倍を制御するズーム制御部２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（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）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。
　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、各レンズ成分の曲率半径、面間隔、屈折率、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。

Claims (15)

  1. 　物体側から順に、変倍の際に固定の正の屈折力を有する第１レンズ群と、変倍の際に移動する負の屈折力を有する第２レンズ群と、変倍の際に固定の正の屈折力を有する第３レンズ群と、変倍の際に移動する正の屈折力を有する第４レンズ群と、変倍の際に移動する負の屈折力を有する第５レンズ群とからなり、
    　前記第１レンズ群が、物体側から順に、負の屈折力を有する前群と、光路を折り曲げる反射部材と、正の屈折力を有する後群とからなり、
    　前記第４レンズ群が、少なくとも正レンズと負レンズの接合レンズを含み、
    　下記条件式（１）を満足する
    　ことを特徴とするズームレンズ。
    　　０．８＜ＩＨ／ｆｗ　…（１）
    ただし、
    　ＩＨ：最大像高
    　ｆｗ：広角端での焦点距離
    とする。
  2. 　前記第３レンズ群内に絞りを含み、
    　下記条件式（２）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。
    　　０．１８＜φｓｔｗ／Ｄｓｔｉｍ＜０．２５　…（２）
    ただし、
    　φｓｔｗ：広角端における開放絞り径
    　Ｄｓｔｉｍ：絞りから像面までの距離（ただしバックフォーカスは空気換算長とする）
    とする。
  3. 　下記条件式（３）を満足する
    　ことを特徴とする請求項１または２記載のズームレンズ。
    　　νｄ４ｐ＞７５．０　…（３）
    ただし、
    　νｄ４ｐ：前記第４レンズ群中の前記接合レンズを構成する正レンズのアッベ数
    とする。
  4. 　下記条件式（４）を満足する
    　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。
    　　１．５＜ｆ４／ｆｗ＜３．０　…（４）
    ただし、
    　ｆ４：前記第４レンズ群の焦点距離
    とする。
  5. 　下記条件式（５）を満足する
    　ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のズームレンズ。
    　　νｄ４ｐ－νｄ４ｎ＞４５　…（５）
    ただし、
    　νｄ４ｐ：前記第４レンズ群中の前記接合レンズを構成する正レンズのアッベ数
    　νｄ４ｎ：前記第４レンズ群中の前記接合レンズを構成する負レンズのアッベ数
    とする。
  6. 　前記第２レンズ群が、物体側から順に、負レンズと、正レンズと、負レンズとを含み、全体として４枚のレンズからなる、
    　ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載のズームレンズ。
  7. 　前記第３レンズ群が、物体側から順に、正レンズと、負レンズとを含む、
    　ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載のズームレンズ。
  8. 　下記条件式（６）を満足する
    　ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載のズームレンズ。
    　　φｓｔｔ／φｓｔｗ＜１　…（６）
    ただし、
    　φｓｔｔ：望遠端における開放絞り径
    　φｓｔｗ：広角端における開放絞り径
    とする。
  9. 　下記条件式（１－１）を満足する
    　ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載のズームレンズ。
    　　０．８＜ＩＨ／ｆｗ＜１．１　…（１－１）
  10. 　下記条件式（１－２）を満足する
    　ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項記載のズームレンズ。
    　　０．９＜ＩＨ／ｆｗ＜１．１　…（１－２）
  11. 　前記第３レンズ群内に絞りを含み、
    　下記条件式（２－１）を満足する
    　ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項記載のズームレンズ。
    　　０．１８＜φｓｔｗ／Ｄｓｔｉｍ＜０．２３　…（２－１）
    ただし、
    　φｓｔｗ：広角端における開放絞り径
    　Ｄｓｔｉｍ：絞りから像面までの距離（ただしバックフォーカスは空気換算長とする）
    とする。
  12. 　下記条件式（３－１）を満足する
    　ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項記載のズームレンズ。
    　　νｄ４ｐ＞８０．０　…（３－１）
    ただし、
    　νｄ４ｐ：前記第４レンズ群中の前記接合レンズを構成する正レンズのアッベ数
    とする。
  13. 　下記条件式（４－１）を満足する
    　ことを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項記載のズームレンズ。
    　　１．７＜ｆ４／ｆｗ＜２．５　…（４－１）
    ただし、
    　ｆ４：前記第４レンズ群の焦点距離
    とする。
  14. 　下記条件式（５－１）を満足する
    　ことを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項記載のズームレンズ。
    　　νｄ４ｐ－νｄ４ｎ＞５０　…（５－１）
    ただし、
    　νｄ４ｐ：前記第４レンズ群中の前記接合レンズを構成する正レンズのアッベ数
    　νｄ４ｎ：前記第４レンズ群中の前記接合レンズを構成する負レンズのアッベ数
    とする。
  15. 　請求項１記載のズームレンズを備えたことを特徴とする撮像装置。
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