JP2005055625A - ズームレンズとカメラ装置並びにプロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】レンズ枚数が少なく広画角で高変倍比でありながら小型であり、３００万〜５００万画素の撮像素子に対応した解像力を有するズームレンズを得る。
【解決手段】物体側より順に、変倍時固定で正屈折力の第１レンズ群Ｉ、負屈折力の第２レンズ群ＩＩ、絞りＳ、正屈折力の第３レンズ群ＩＩＩ、正屈折力の第４レンズ群ＩＶ、及び、正屈折力の第５レンズ群Ｖを有してなり、少なくとも上記第２レンズ群ＩＩ、第３レンズ群ＩＩＩ、第４レンズ群ＩＶを移動して変倍を行うズームレンズであって、第２レンズ群ＩＩは像面側に強い凹面を向けた負レンズを有し、この凹面が非球面からなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数組のレンズ群を光軸方向へ個別に進退させることにより焦点距離を異ならせるようにしたズームレンズの改良に関し、特にデジタルカメラやビデオカメラ等の電子撮像手段を用いたカメラに用いるズームレンズと、これを用いたカメラ装置とプロジェクターに関するものである。

近年、レンズ一体型のデジタルカメラ用撮影レンズとして、６２度程度の画角からの３倍ズームレンズが主流である。これは、画角や変倍比をこの程度に抑えることで、撮影レンズの前玉径やレンズ全長をコンパクトにすることができるからである。しかしながら、銀塩カメラ用撮影レンズにおいて、標準として使用されている撮影レンズが７４度程度の画角からの３〜５倍程度の変倍比を有するズームレンズであることから、デジタルカメラ用撮影レンズにも銀塩カメラ用撮影レンズと同様、あるいはそれ以上のスペックを持った広画角で高変倍のズームレンズが要求されている。

物体側から順に、正負正正正群からなるズームレンズは従来から種々の提案がある（例えば、特許文献１，２，３，４参照。）。特許文献１には６４度程度の画角からの３倍程度の変倍比を有するズームレンズが提案されている。また、特許文献２には７０度程度の画角からの１１倍以上の変倍比を有するズームレンズ、特許文献３には７４度程度の画角から１０倍程度の変倍比を有するズームレンズ、特許文献４には６４度程度の画角から５倍程度の変倍比を有するズームレンズが、それぞれ開示されている。

しかしながら、特許文献１記載のズームレンズはレンズ枚数が１８枚以上と多く、また、６４度程度の画角からの３倍程度の変倍比までしかカバーしていない。
また、特許文献２記載のズームレンズは変倍時に第１レンズ群、第３レンズ群、及び第５レンズ群が固定されており、レンズ枚数が１１枚と少ないものの、どちらかと言うとビデオカメラ用程度のレンズ性能しか有しておらず、ここに開示された構成と屈折力配置のまま３００万〜５００万画素の撮像素子に対応した解像力を達成することは困難である。
さらに、特許文献３記載のズームレンズは、７４度程度の画角から１０倍以上の変倍比を有しているものの、Ｆナンバーが４．１からと暗い。
さらにまた、特許文献４記載のズームレンズは、６４度程度の画角から５倍程度の変倍比を有し、レンズ枚数も１０枚程度と少ないものの、広画角化の余地を残している。
特開昭５７−１９５２１３号公報 特許第３３５２８０４号明細書 特開平１０−１６１０２８号公報 特開２００２−１５６５８１号公報

本発明は、正負正正正の５群以上の構成を用いることにより、広画角からのズームレンズでありながら、小型で明るく、レンズ枚数の少ない低コストなズームレンズを提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、物体側より順に、変倍時固定で正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、絞り、正屈折力の第３レンズ群、正屈折力の第４レンズ群、及び、正屈折力の第５レンズ群を有してなり、少なくとも第２レンズ群、第３レンズ群、第４レンズ群を移動して変倍を行うズームレンズであって、第２レンズ群は像面側に強い凹面を向けた負レンズを有し、この凹面が非球面からなることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、第５レンズ群が変倍時固定であることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、広角端から望遠端への変倍に際し、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が小さくなり、かつ、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が小さくなるように、第２レンズ群、第３レンズ群、第４レンズ群を移動させることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至のいずれかに記載の発明において、第１レンズ群は、１枚の正レンズで構成されることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、第２レンズ群は、像面側に強い凹面を向けた負レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとから構成されることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、第２レンズ群は、像面側に凹面を向けた負レンズと、他の負レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとから構成されることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明において、第３レンズ群の屈折力Φ_３と全系の屈折力Φ_ｗが、条件０．０５＜Φ_３／Φ_ｗ＜１．０を満足することを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項７記載の発明において、変倍に際し、第３レンズ群は絞りと一体で移動することを特徴とする。

請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明において、第３レンズ群は、物体側に凸面を向けた正レンズを有し、この凸面が非球面からなることを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、請求項７記載の発明において、第３レンズ群は、正レンズと、像面側に凹面を向けた負レンズからなる接合レンズとから構成されることを特徴とする。

請求項１１記載の発明は、請求項１乃至１０のいずれかに記載の発明において、第５レンズ群は、１枚の正レンズから構成されることを特徴とする。

請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の発明のおいて、第５レンズ群は、少なくとも１面の非球面を有することを特徴とする。

請求項１３記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、第５レンズ群の移動により有限遠物体に合焦することを特徴とする。

請求項１４記載の発明は、請求項１乃至１３のいずれかに記載のズームレンズを、撮影用光学系として有することを特徴とする。

請求項１５記載の発明は、請求項１乃至１３のいずれかに記載のズームレンズを、投影用光学系として有することを特徴とする。

本発明によれば、レンズ枚数が少なく広画角で高変倍比でありながら小型であり、３００万〜５００万画素の撮像素子に対応した解像力を有するズームレンズを得ることができる。

また、本発明によれば、本発明にかかるズームレンズをカメラ装置の撮影用光学系に、あるいは、プロジェクターの投影用光学系に適用することで、小型で広画角かつ高画質のカメラ装置やプロジェクターを得ることができる。

以下、図面を参照しながら、本発明にかかるズームレンズとカメラ装置並びにプロジェクターの実施の形態について説明する。

先ず、本発明にかかるズームレンズについて、その構成をコンストラクションデータ、収差線図などを挙げて、具体的に説明する。なお、以下に説明する各実施例の収差は十分に補正されており、３００万画素〜５００万画素の受光素子に対応することが可能となっている。また、以下の説明において、長さの次元を持つ量の単位は「ｍｍ」である。

各実施例で用いる記号の意味は以下の通りである。
ｆ：全系の焦点距離
Ｆ：Ｆナンバ
ω：半画角
Ｒ：曲率半径
Ｄ：面間隔
Ｎ_ｄ：屈折率
ν_ｄ：アッベ数
ｋ：非球面の円錐定数
Ａ_４：４次の非球面係数
Ａ_６：６次の非球面係数
Ａ_８：８次の非球面係数
Ａ_１０：１０次の非球面係数

ここで、非球面は以下の式で定義される。
Ｘ＝ＣＨ^２／［１＋√（１−（１＋Ｋ）Ｃ^２Ｈ^２）］＋Ａ_４・Ｈ^４＋Ａ_６・Ｈ^６＋Ａ_８・Ｈ^８＋Ａ_１０
ただし、
Ｘ：光軸方向の基準面からの変位量
Ｈ：光軸に対して垂直な方向の高さ
Ｃ：近軸曲率半径の逆数（近軸曲率）
である。

図１は、実施例１のズームレンズのレンズ構成図である。
本発明にかかるズームレンズは、物体側より順に、第１レンズ群Ｉ，第２レンズ群ＩＩ，絞りＳ，第３レンズ群ＩＩＩ，第４レンズ群ＩＶ，第５レンズ群Ｖからなり、各群間隔を変化させることによりズーミングを行う５群構成のズームレンズである。符号ＦＬは各種フィルタを示す。また、符号ｒｉ（ｉ＝１，２，３，・・・）は物体側から数えた面番号、ｄｉ（ｉ＝１，２，３，・・・）は物体側から数えた各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔、つまり軸上面間隔を示す。他の実施例についても同様である。

各レンズ群は、以下のように構成されている。なお、以下の説明では、各レンズ群を構成するレンズの種類と共に、そのレンズに対応する面番号を（ ）内に示す。
第１レンズ群Ｉは、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ（ｒ１，ｒ２）で構成されている。
第２レンズ群ＩＩは、像面側に強い凹面を向けた負メニスカスレンズ（ｒ３，ｒ４）、両凹の負レンズ（ｒ５，ｒ６）、及び物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ（ｒ７，ｒ８）とから構成されている。
第３レンズ群ＩＩＩは、両凸の正レンズ（ｒ１０，ｒ１１）と両凹の負レンズ（ｒ１１，ｒ１２）からなる接合レンズから構成されている。
第４レンズ群ＩＶは、両凸の正レンズ（ｒ１３，ｒ１４）と像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズ（ｒ１４，ｒ１５）からなる接合レンズから構成されている。
第５レンズ群Ｖは、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ（ｒ１６，ｒ１７）から構成されている。
なお、ｒ６，ｒ１０，ｒ１５，ｒ１６の各面は、非球面である。

実施例１にかかるズームレンズの各レンズ面の曲率半径Ｒ，面間隔Ｄ，屈折率Ｎ_ｄ，アッベ数ν_ｄの関係を表１に示す。

各非球面の非球面係数は以下の通りである。

非球面：第６面
ｋ＝−２．３４１６４
Ａ_４＝１．２９３８８×１０^−４
Ａ_６＝−１．２１５４３×１０^−６
Ａ_８＝−３．９８０４１×１０^−１０
Ａ_１０＝３．９２３６７×１０^−１１

非球面：第１０面
ｋ＝０．３６５５４
Ａ_４＝−３．２６２６１×１０^−４
Ａ_６＝−８．４１２７８×１０^−６
Ａ_８＝１．６５４８９×１０^−７
Ａ_１０＝−１．７４１８９×１０^−８

非球面：第１５面
ｋ＝０
Ａ_４＝１．９６３１０×１０^−４
Ａ_６＝４．０３９１３×１０^−６
Ａ_８＝９．１６５９３×１０^−８
Ａ_１０＝１．７４８３４×１０^−９

非球面：第１６面
ｋ＝０．１２７１８
Ａ_４＝−３．６２８０３×１０^−５
Ａ_６＝１．８１７５０×１０^−６
Ａ_８＝−５．７８２７５×１０^−９
Ａ_１０＝−５．７６１７５×１０^−１１

表１の面間隔Ｄ欄の「（可変）」で示す面の、広角端（焦点距離ｆ＝５．８），中間域（焦点距離ｆ＝１１．５），望遠端（焦点距離ｆ＝２３．０）での面間隔を表２に示す。

図２は、実施例２のズームレンズのレンズ構成図である。各レンズ群は、以下のように構成されている。
第１レンズ群Ｉは、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ（ｒ１，ｒ２）で構成されている。
第２レンズ群ＩＩは、像面側に強い凹面を向けた負メニスカスレンズ（ｒ３，ｒ４）、像面側に凹面を向けた他の負メニスカスレンズ（ｒ５，ｒ６）、及び物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ（ｒ７，ｒ８）とから構成されている。
第３レンズ群ＩＩＩは、両凸の正レンズ（ｒ１０，ｒ１１）と両凹の負レンズ（ｒ１１，ｒ１２）からなる接合レンズで構成されている。
第４レンズ群ＩＶは、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ（ｒ１３，ｒ１４）と両凸の正レンズ（ｒ１４，ｒ１５）からなる接合レンズで構成されている。
第５レンズ群Ｖは、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ（ｒ１６，ｒ１７）から構成されている。
なお、ｒ６，ｒ１０，ｒ１５，ｒ１６の各面は、非球面である。

実施例２にかかるズームレンズの各レンズ面の曲率半径Ｒ，面間隔Ｄ，屈折率Ｎ_ｄ，アッベ数ν_ｄの関係を表３に示す。

各非球面の非球面係数は以下の通りである。

非球面：第６面
ｋ＝−１．８８５５３
Ａ_４＝１．８９９２９×１０^−４
Ａ_６＝−１．２４４４２×１０^−６
Ａ_８＝−５．５８５３８×１０^−９
Ａ_１０＝２．５８９８３×１０^−１１

非球面：第１０面
ｋ＝０．４２７３１
Ａ_４＝−２．８４０８６×１０^−４
Ａ_６＝−６．２０９９５×１０^−６
Ａ_８＝１．５２９６８×１０^−７
Ａ_１０＝−１．３５９９１×１０^−８

非球面：第１５面
ｋ＝０
Ａ_４＝３．７５７３４×１０^−４
Ａ_６＝７．３１２３７×１０^−６
Ａ_８＝２．３１０１０×１０^−７
Ａ_１０＝−５．７９１２７×１０^−１０

非球面：第１６面
ｋ＝−０．２５４４２
Ａ_４＝４．１４０７２×１０^−６
Ａ_６＝３．０３８５７×１０^−６
Ａ_８＝−２．２７４１０×１０^−８
Ａ_１０＝９．３６６４２×１０^−１０

表３の面間隔Ｄ欄の「（可変）」で示す面の、広角端（焦点距離ｆ＝５．８），中間域（焦点距離ｆ＝１１．６），望遠端（焦点距離ｆ＝２２．０）での面間隔を表４に示す。

図３は、実施例３のズームレンズのレンズ構成図である。各レンズ群は、以下のように構成されている。
第１レンズ群Ｉは、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ（ｒ１，ｒ２）で構成されている。
第２レンズ群ＩＩは、像面側に強い凹面を向けた負メニスカスレンズ（ｒ３，ｒ４）、両凹の負レンズ（ｒ５，ｒ６）、及び両凸の正レンズ（ｒ７，ｒ８）とから構成されている。
第３レンズ群ＩＩＩは、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ（ｒ１０，ｒ１１）と、両凸の正レンズ（ｒ１２，ｒ１３）と両凹の負レンズ（ｒ１３，ｒ１４）からなる接合レンズ、とから構成されている。
第４レンズ群ＩＶは、両凸の正レンズ（ｒ１５，ｒ１６）と像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズ（ｒ１６，ｒ１７）からなる接合レンズから構成されている。
第５レンズ群Ｖは、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ（ｒ１８，ｒ１９）から構成されている。
なお、ｒ６，ｒ１０，ｒ１８の各面は、非球面である。

実施例３にかかるズームレンズの各レンズ面の曲率半径Ｒ，面間隔Ｄ，屈折率Ｎ_ｄ，アッベ数ν_ｄの関係を表５に示す。

各非球面の非球面係数は以下の通りである。

非球面：第６面
ｋ＝−３．３３６３５
Ａ_４＝１．９２７２８×１０^−４
Ａ_６＝−２．４０５８０×１０^−６
Ａ_８＝１．６１３９８×１０^−８
Ａ_１０＝−７．３１８６３×１０^−１１

非球面：第１０面
ｋ＝０．４１２５０
Ａ_４＝−３．２１８４１×１０^−４
Ａ_６＝−３．６４２７２×１０^−６
Ａ_８＝−２．１４５３２×１０^−７
Ａ_１０＝３．３７３２０×１０^−９

非球面：第１８面
ｋ＝−０．１１４５４
Ａ_４＝−３．４９４２６×１０^−４
Ａ_６＝２．５５７９７×１０^−６
Ａ_８＝−９．２０４２５×１０^−８
Ａ_１０＝１．７３１７４×１０^−９

表５の面間隔Ｄ欄の「（可変）」で示す面の、広角端（焦点距離ｆ＝５．８），中間域（焦点距離ｆ＝１１．６），望遠端（焦点距離ｆ＝２３．０）での面間隔を表６に示す。

図４は、実施例４のズームレンズのレンズ構成図である。各レンズ群は、以下のように構成されている。
第１レンズ群Ｉは、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ（ｒ１，ｒ２）で構成されている。
第２レンズ群ＩＩは、像面側に強い凹面を向けた負メニスカスレンズ（ｒ３，ｒ４）と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ（ｒ５，ｒ６）とから構成されている。
第３レンズ群ＩＩＩは、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ（ｒ８，ｒ９）から構成されている。
第４レンズ群ＩＶは、両凸の正レンズ（ｒ１０，ｒ１１）と両凹の負レンズ（ｒ１１，ｒ１２）からなる接合レンズと、両凸の正レンズ（ｒ１３，ｒ１４）とから構成されている。
第５レンズ群Ｖは、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ（ｒ１５，ｒ１６）から構成されている。
なお、Ｒ４，ｒ８，ｒ１４，ｒ１５の各面は、非球面である。

実施例４にかかるズームレンズの各レンズ面の曲率半径Ｒ，面間隔Ｄ，屈折率Ｎ_ｄ，アッベ数ν_ｄの関係を表７に示す。

各非球面の非球面係数は以下の通りである。

非球面：第４面
ｋ＝−１．２０２７５
Ａ_４＝３．０３６２１×１０^−４
Ａ_６＝１．８０９４５×１０^−７
Ａ_８＝９．８７３３０×１０^−９
Ａ_１０＝−２．４８９４６×１０^−１１

非球面：第８面
ｋ＝０．３５２５３
Ａ_４＝−３．３４１２１×１０^−４
Ａ_６＝−８．２６８２２×１０^−６
Ａ_８＝−２．７３１５３×１０^−７
Ａ_１０＝−１．０７７８４×１０^−８

非球面：第１４面
ｋ＝０
Ａ_４＝２．２５８９５×１０^−５
Ａ_６＝１．０２８０３×１０^−６
Ａ_８＝−１．５６０４２×１０^−８
Ａ_１０＝１．４６２９３×１０^−８

非球面：第１５面
ｋ＝０．０７９５０
Ａ_４＝−７．９１２９１×１０^−５
Ａ_６＝−２．９３６８４×１０^−７
Ａ_８＝５．９６６４７×１０^−９
Ａ_１０＝−２．４２６９４×１０^−１０

表７の面間隔Ｄ欄の「（可変）」で示す面の、広角端（焦点距離ｆ＝５．８），中間域（焦点距離ｆ＝１１．５），望遠端（焦点距離ｆ＝２３．０）での面間隔を表８に示す。

各実施例の短焦点端・中間焦点距離・長焦点端における収差曲線図を示す。
実施例１の短焦点端・中間焦点距離・長焦点端における収差曲線図をそれぞれ図５，図６，図７に示す。
実施例２の短焦点端・中間焦点距離・長焦点端における収差曲線図をそれぞれ図８，図９，図１０に示す。
実施例３の短焦点端・中間焦点距離・長焦点端における収差曲線図をそれぞれ図１１，図１２，図１３に示す。
実施例４の短焦点端・中間焦点距離・長焦点端における収差曲線図をそれぞれ図１４，図１５，図１６に示す。
なお、各収差曲線図において、球面収差の図の破線は正弦条件を表す。また、非点収差の図の実線はサジタル、破線はメリディオナルを表す。さらに、「ｇ」はｇ線、「ｄ」はｄ線を表す。

これら収差線図から明らかなように、各実施例とも性能はきわめて良好であり、３００万〜５００万画素の受光素子を備えたデジタルカメラなどにも適用可能である。すなわち、本発明のようにズームレンズを構成することで、十分な広画角化・高変倍比化を達成しながら非常に良好な像性能を確保し得る。

本発明にかかるズームレンズは、正負正正正の５群構成を有しており、広角端から望遠端への変倍に際して第１レンズ群Ｉは固定で、少なくとも、第２レンズ群ＩＩ、第３レンズ群ＩＩＩ、第４レンズ群ＩＶを個別に進退（移動）させることで変倍を行う。

また、広角端から望遠端への変倍に際して第１レンズ群Ｉと第５レンズ群Ｖが固定で、第２レンズ群ＩＩ、第３レンズ群ＩＩＩ、第４レンズ群ＩＶを個別に進退させることで変倍を行うようにしてもよい。この時、第１レンズ群Ｉあるいは第５レンズ群Ｖを固定することによって、第１レンズ群Ｉあるいは第５レンズ群Ｖと、他のレンズ群あるいは結像面との相対的な偏心量を低減することができる。

ズームレンズは、変倍時に第２レンズ群ＩＩと第３レンズ群ＩＩＩの間隔が小さくなり、かつ、第３レンズ群ＩＩＩと第４レンズ群ＩＶの間隔が小さくなるように、第２レンズ群ＩＩ、第３レンズ群ＩＩＩ、第４レンズ群ＩＶを進退させることで、各レンズ群の移動量が最も少なく、広角端から望遠端までの変倍を行うことができる。
また、本発明にかかるズームレンズは、第２レンズ群ＩＩに、像面側に強い凹面を向けた負レンズを有し、この凹面を非球面とすることにより、広角側での歪曲収差、像面湾曲、非点収差を効率良く補正することが可能となる。歪曲収差、像面湾曲、非点収差等の諸収差の補正は、主に、光軸外から入射する光線束の主光線が光軸から大きく離れて通過する面を操作することによってなされるが、その対象となる面のうち、曲率の強い凹面を非球面とすることによって、光線経路を効果的に操作することが可能となる。

この非球面を用いることによって、正負正正正のレンズ構成で、広画角から２〜６倍程度の変倍比を有するズームレンズは、通常３枚のレンズを必要とする第１レンズ群を１枚のレンズで構成することができ、小型化が可能となる。
ただし、変倍比が６を越える場合には、望遠端での球面収差補正のために、第１レンズ群を構成するレンズの枚数を増やすことが望ましい。また、変倍比３〜〜３．５倍程度までは、第２レンズ群ＩＩを、前記の像面側に強い凹面を向けた負レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズの２枚で構成し、変倍比４を越える場合には、像面側に凹面を向けた負レンズと、他の負レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズの３枚で構成することにより、特開２００２−０９８８９３に記載のズームレンズに用いられているような、強い凹面を向き合わせた第２レンズ群に比べて、第２レンズ群の小型化が容易に達成できる。
なお、第２レンズ群ＩＩを、３枚のレンズで構成する場合には、２枚の負レンズのうち、どちらの負レンズを非球面化しても構わない。

本発明にかかるズームレンズは、第３〜第５レンズ群は、主に結像系としての役割を分担しつつ、各々の間隔を変化させることにより、変倍の補助や像面湾曲を始めとした諸収差の補正の役割を担っている。第２レンズ群ＩＩから入射されてくる発散光束の球面収差を効率良く補正するためには、第３レンズ群ＩＩＩの屈折力Φ_３と全系の屈折力Φ_ｗが、条件「０．０５＜Φ_３／Φ_ｗ＜１．０」を満足することが望ましい。すなわち、Φ_３／Φ_ｗが１．０を上回ると発散光束がほとんど屈折作用を受けることなく第４レンズ群ＩＶに入射されるため、第４レンズ群ＩＶのレンズ外径が大きくなり、収差補正が困難となる。一方、Φ_３／Φ_ｗが０．０５を下回ると第３レンズ群ＩＩＩの屈折力が強くなりすぎ、収差補正、偏心感度増大の両面から望ましくない。

また、さらに効率良く収差補正を行うには、第３レンズ群ＩＩＩの前後に絞りＳを配置するか、第３レンズ群ＩＩＩと絞りＳを一体として移動することにより、収差補正を行う光束を制限することが望ましく、物体側に凸面を向けた正レンズを有し、この凸面を非球面とすることで、この制限された光束の球面収差を効率良く補正することができる。
さらに、第３レンズ群ＩＩＩ中、あるいは第４レンズ群ＩＶ中に、少なくとも１つの接合レンズを配置することにより、色収差補正や高次の収差補正が可能となる。

本発明にかかるズームレンズは、主に、電子撮像素子を結像面の対象としているため、結像面に入射する光線は平行光であることが望ましい。結像面付近に正の屈折力を有する第５レンズ群Ｖを配置することにより、この条件は容易に達成され、また第５レンズ群Ｖは全体の収差を整える役割を担っている。この第５レンズ群Ｖを少ない枚数、たとえば１枚のレンズで構成して軽量化を図り、フォーカス群として使用することで、合焦速度を向上することができる。その際、無限遠から近距離まで、少ないレンズ枚数で良好な撮影性能を得るために、この合焦群に少なくとも１面の非球面を用いることによって、収差補正の自由度を上げることができる。ただし、前述のように、第５レンズ群Ｖを固定群とする場合には、第３レンズ群ＩＩＩあるいは第４レンズ群ＩＶをフォーカス群として使用することが望ましい。

以上説明したように、本発明にかかるズームレンズは、レンズ枚数が少なく広画角で高変倍比でありながら小型であり、３００万〜５００万画素の撮像素子に対応した解像力を有する。したがって、本発明にかかるズームレンズをカメラ装置の撮影用光学系に、あるいは、プロジェクターの投影用光学系に適用することで、小型で広画角かつ高画質のカメラ装置やプロジェクターを得ることができる。

本発明は、デジタルカメラやビデオカメラなどのカメラ装置、あるいはプロジェクターといった電子撮像手段を用いた撮像装置に適用可能である。本発明によれば、レンズ枚数が少なく広画角で高変倍比でありながら小型であり、３００万〜５００万画素の撮像素子に対応した解像力を有する明るいズームレンズを得ることができるため、小型で広画角かつ高画質の撮像装置に適用できる。

実施例１のズームレンズのレンズ構成図である。 実施例２のズームレンズのレンズ構成図である。 実施例３のズームレンズのレンズ構成図である。 実施例４のズームレンズのレンズ構成図である。 実施例１のズームレンズの短焦点端における収差曲線図である。 実施例１のズームレンズの中間焦点距離における収差曲線図である。 実施例１のズームレンズの長焦点端における収差曲線図である。 実施例２のズームレンズの短焦点端における収差曲線図である。 実施例２のズームレンズの中間焦点距離における収差曲線図である。 実施例２のズームレンズの長焦点端における収差曲線図である。 実施例３のズームレンズの短焦点端における収差曲線図である。 実施例３のズームレンズの中間焦点距離における収差曲線図である。 実施例３のズームレンズの長焦点端における収差曲線図である。 実施例４のズームレンズの短焦点端における収差曲線図である。 実施例４のズームレンズの中間焦点距離における収差曲線図である。 実施例４のズームレンズの長焦点端における収差曲線図である。

符号の説明

Ｓ 絞り
ＦＬ 各種フィルタ

Claims (15)

1. 物体側より順に、変倍時固定で正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、絞り、正屈折力の第３レンズ群、正屈折力の第４レンズ群、及び、正屈折力の第５レンズ群を有してなり、少なくとも上記第２レンズ群、第３レンズ群、第４レンズ群を移動して変倍を行うズームレンズであって、
   上記第２レンズ群は像面側に強い凹面を向けた負レンズを有し、この凹面が非球面からなることを特徴とするズームレンズ。
2. 第５レンズ群が変倍時固定である請求項１記載のズームレンズ。
3. 広角端から望遠端への変倍に際し、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が小さくなり、かつ、上記第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が小さくなるように、上記第２レンズ群、第３レンズ群、第４レンズ群を移動させる請求項１または２記載のズームレンズ。
4. 第１レンズ群は、１枚の正レンズで構成される請求項１乃至３のいずれかに記載のズームレンズ。
5. 第２レンズ群は、像面側に強い凹面を向けた負レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとから構成される請求項１乃至４のいずれかに記載のズームレンズ。
6. 第２レンズ群は、像面側に凹面を向けた負レンズと、他の負レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとから構成される請求項１乃至４のいずれかに記載のズームレンズ。
7. 第３レンズ群の屈折力Φ_３と全系の屈折力Φ_ｗが、条件
   ０．０５＜Φ_３／Φ_ｗ＜１．０
   を満足する請求項１乃至６のいずれかに記載のズームレンズ。
8. 変倍に際し、第３レンズ群は絞りと一体で移動する請求項７記載のズームレンズ。
9. 第３レンズ群は、物体側に凸面を向けた正レンズを有し、この凸面が非球面からなる請求項８記載のズームレンズ。
10. 第３レンズ群は、正レンズと、像面側に凹面を向けた負レンズからなる接合レンズとから構成される請求項７記載のズームレンズ。
11. 第５レンズ群は、１枚の正レンズから構成される請求項１乃至１０のいずれかに記載のズームレンズ。
12. 第５レンズ群は、少なくとも１面の非球面を有する請求項１１記載のズームレンズ。
13. 第５レンズ群の移動により有限遠物体に合焦する請求項１乃至３のいずれかに記載のズームレンズ。
14. 請求項１乃至１３のいずれかに記載のズームレンズを、撮影用光学系として有するカメラ装置。
15. 請求項１乃至１３のいずれかに記載のズームレンズを、投影用光学系として有するプロジェクター。

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