JP2016164629A - ズームレンズおよび撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】高倍率化を達成しつつ、変倍時の１次、２次の軸上色収差、１次、２次の倍率色収差の変動を抑えた高性能なズームレンズおよびこのズームレンズを備えた撮像装置を提供する。【解決手段】物体側から順に、正、負、正、正、正の５つのレンズ群からなり、変倍の際に、第１，第５レンズ群Ｇ１，Ｇ５が像面に対し固定され、第２〜第４レンズ群Ｇ２〜Ｇ４が互いに間隔を変化させるように移動し、広角端から望遠端への変倍の際に、第２レンズ群Ｇ２は物体側から像面側へ移動し、第２レンズ群Ｇ２は、最も物体側から連続して配置された３枚の負レンズを含む、少なくとも４枚の負レンズと、少なくとも１枚の正レンズを備え、下記条件式（１），（２）を満足するものとする。２５＜νｄ２１＜４５ …（１）０．３１＜ｆ２／ｆ２１＜０．７ …（２）【選択図】図１

Description

本発明は、デジタルカメラ、ビデオカメラや放送用カメラ、監視用カメラ等の電子カメラに用いられるズームレンズおよびこのズームレンズを備えた撮像装置に関するものである。
テレビカメラ用の高倍率ズームレンズとして、高性能化のために全体が５群構成となっており、そのうち変倍の際に移動する群が３群で構成されているものとして、特許文献１〜４のズームレンズが提案されている。
特開２００９−１２８４９１号公報 特開２０１３−９２５５７号公報 特開２０１４−３８２３８号公報 特開２０１４−８１４６４号公報
しかしながら、特許文献１のズームレンズは、倍率があまり高くない。また、特許文献１〜４のズームレンズは、変倍時の２次軸上色収差、２次倍率色収差の変動が少なからずあるため、これらが良好に抑えられたズームレンズが望まれている。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、高倍率化を達成しつつ、変倍時の１次、２次の軸上色収差、１次、２次の倍率色収差の変動を抑えた高性能なズームレンズおよびこのズームレンズを備えた撮像装置を提供することを目的とするものである。
本発明のズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、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、正の屈折力を有する第５レンズ群から実質的になり、変倍の際に、第１レンズ群および第５レンズ群が像面に対し固定され、第２レンズ群、第３レンズ群、および第４レンズ群が互いに間隔を変化させるように移動し、広角端から望遠端への変倍の際に、第２レンズ群は物体側から像面側へ移動し、第２レンズ群は、最も物体側から連続して配置された３枚の負レンズを含む、少なくとも４枚の負レンズと、少なくとも１枚の正レンズを備え、これらの負レンズのうちで最も物体側のレンズをＬ２１負レンズとしたとき、下記条件式（１），（２）を満足することを特徴とする。
２５＜νｄ２１＜４５ …（１）
０．３１＜ｆ２／ｆ２１＜０．７ …（２）
ただし、
νｄ２１：Ｌ２１負レンズのｄ線に対するアッベ数
ｆ２：第２レンズ群のｄ線に対する焦点距離
ｆ２１：Ｌ２１負レンズのｄ線に対する焦点距離
なお、下記条件式（１−１）および／または（２−１）を満足することが好ましい。
２８＜νｄ２１＜４０ …（１−１）
０．３６＜ｆ２／ｆ２１＜０．５５ …（２−１）
本発明のズームレンズにおいては、下記条件式（３）を満足することが好ましい。なお、下記条件式（３−１）を満足することがより好ましい。
−０．３＜ｆｗ／ｆ２１＜−０．１０５ …（３）
−０．２＜ｆｗ／ｆ２１＜−０．１１ …（３−１）
ただし、
ｆｗ：広角端における全系のｄ線に対する焦点距離
ｆ２１：Ｌ２１負レンズのｄ線に対する焦点距離
また、第２レンズ群は、物体側から順に、Ｌ２１負レンズ、Ｌ２２負レンズ、両凹形状のＬ２３負レンズとＬ２４正レンズとを物体側からこの順番で接合した接合レンズ、像面側に凸面を向けたＬ２５正レンズとＬ２６負レンズを物体側からこの順番で接合した接合レンズから実質的になることが好ましい。
この場合、下記条件式（４）を満足することが好ましい。
Ｌ２３νｄ−Ｌ２４νｄ＜Ｌ２６νｄ−Ｌ２５νｄ …（４）
ただし、
Ｌ２３νｄ：Ｌ２３負レンズのｄ線に対するアッベ数
Ｌ２４νｄ：Ｌ２４正レンズのｄ線に対するアッベ数
Ｌ２６νｄ：Ｌ２６負レンズのｄ線に対するアッベ数
Ｌ２５νｄ：Ｌ２５正レンズのｄ線に対するアッベ数
また、第１レンズ群は、物体側から順に、Ｌ１１負レンズ、Ｌ１２正レンズ、Ｌ１３正レンズ、Ｌ１４正レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状のＬ１５正レンズから実質的になり、下記条件式（５），（６）を満足することが好ましい。なお、下記条件式（５−１）および／または（６−１）を満足することがより好ましい。
１．７５＜ｎｄＬ１１ …（５）
１．８０＜ｎｄＬ１１ …（５−１）
νｄＬ１１＜４５ …（６）
νｄＬ１１＜４０ …（６−１）
ただし、
ｎｄＬ１１：Ｌ１１負レンズのｄ線に対する屈折率
νｄＬ１１：Ｌ１１負レンズのｄ線に対するアッベ数
また、広角端よりも望遠端の方が、第４レンズ群が物体側に位置することが好ましい。
また、広角端よりも望遠端の方が、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が狭くなることが好ましい。
また、第５レンズ群は、少なくとも２枚の負レンズを備え、下記条件式（７）を満足することが好ましい。なお、下記条件式（７−１）を満足することがより好ましい。
１．９０＜ＬＡＢｎｄ …（７）
１．９４＜ＬＡＢｎｄ …（７−１）
ただし、
ＬＡＢｎｄ：第５レンズ群の像面側から数えて最初の負レンズであるＬＡ負レンズのｄ線に対する屈折率ＬＡｎｄと像面側から数えて２枚目の負レンズであるＬＢ負レンズのｄ線に対する屈折率ＬＢｎｄとの平均値
この場合、下記条件式（８）を満足することが好ましい。なお、下記条件式（８−１）を満足することがより好ましい。
０．４２＜ＬＡｎｄ−ＬＣｎｄ …（８）
０．４５＜ＬＡｎｄ−ＬＣｎｄ …（８−１）
ただし、
ＬＡｎｄ：第５レンズ群の像面側から数えて最初の負レンズであるＬＡ負レンズのｄ線に対する屈折率
ＬＣｎｄ：第５レンズ群の像面側から数えて最初の正レンズであるＬＣ正レンズのｄ線に対する屈折率
また、第５レンズ群は、少なくとも２枚の負レンズを備え、下記条件式（９）を満足することが好ましい。なお、下記条件式（９−１）を満足することがより好ましい。
２５＜ＬＡＢνｄ＜４０ …（９）
３０＜ＬＡＢνｄ＜３６ …（９−１）
ただし、
ＬＡＢνｄ：第５レンズ群の像面側から数えて最初の負レンズであるＬＡ負レンズのｄ線に対するアッベ数ＬＡνｄと像面側から数えて２枚目の負レンズであるＬＢ負レンズのｄ線に対するアッベ数ＬＢνｄとの平均値
また、広角端から望遠端への変倍の際に、第３レンズ群および第４レンズ群を合成してなる第３４合成レンズ群と、第２レンズ群とはそれぞれの結像倍率が−１倍の点を同時に通ることが好ましい。
また、第３レンズ群および第４レンズ群を合成してなる第３４合成レンズ群の結像倍率が−１倍となる点よりも広角側において、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が最大となることが好ましい。
また、第３レンズ群および第４レンズ群を合成してなる第３４合成レンズ群は、少なくとも１枚の負レンズを備え、下記条件式（１０）を満足することが好ましい。なお、下記条件式（１０−１）を満足することがより好ましい。
２９＜νｄＧ３４ｎ＜３７ …（１０）
２９．５＜νｄＧ３４ｎ＜３６ …（１０−１）
ただし、
νｄＧ３４ｎ：第３４合成レンズ群の全ての負レンズのｄ線に対するアッベ数の平均値
本発明の撮像装置は、上記記載の本発明のズームレンズを備えたものである。
なお、上記「〜から実質的になる」とは、構成要素として挙げたもの以外に、実質的にパワーを有さないレンズ、絞りやマスクやカバーガラスやフィルタ等のレンズ以外の光学要素、レンズフランジ、レンズバレル、撮像素子、手ぶれ補正機構等の機構部分、等を含んでもよいことを意図するものである。
また、上記のレンズの面形状や屈折力の符号は、非球面が含まれている場合は近軸領域で考えるものとする。
本発明のズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、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、正の屈折力を有する第５レンズ群から実質的になり、変倍の際に、第１レンズ群および第５レンズ群が像面に対し固定され、第２レンズ群、第３レンズ群、および第４レンズ群が互いに間隔を変化させるように移動し、広角端から望遠端への変倍の際に、第２レンズ群は物体側から像面側へ移動し、第２レンズ群は、最も物体側から連続して配置された３枚の負レンズを含む、少なくとも４枚の負レンズと、少なくとも１枚の正レンズを備え、これらの負レンズのうちで最も物体側のレンズをＬ２１負レンズとしたとき、下記条件式（１），（２）を満足するものとしたので、高倍率化を達成しつつ、変倍時の１次、２次の軸上色収差、１次、２次の倍率色収差の変動を抑えた高性能なズームレンズとすることができる。
２５＜νｄ２１＜４５ …（１）
０．３１＜ｆ２／ｆ２１＜０．７ …（２）
また、本発明の撮像装置は、本発明のズームレンズを備えているため、高倍率で高画質の画像を取得することができる。
本発明の一実施形態にかかるズームレンズ（実施例１と共通）のレンズ構成を示す断面図 本発明の一実施形態にかかるズームレンズ（実施例１と共通）の光路図 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２のズームレンズの光路図 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３のズームレンズの光路図 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４のズームレンズの光路図 本発明の実施例１のズームレンズの各収差図 本発明の実施例２のズームレンズの各収差図 本発明の実施例３のズームレンズの各収差図 本発明の実施例４のズームレンズの各収差図 本発明の実施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２は上記ズームレンズの光路図である。図１および図２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および図２においては、左側が物体側、右側が像面側であり、図示されている開口絞りＳｔは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸Ｚ上の位置を示すものである。また、図２の光路図では、軸上光束ｗａおよび最大画角の光束ｗｂ、変倍の際の各レンズ群の移動軌跡（図中の矢印線）、結像倍率が−１倍の点（図中の水平の点線）を合わせて示している。
図１に示すように、このズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４、開口絞りＳｔ、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５から構成されている。
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および図２では、これらを想定した平行平面板状の光学部材ＰＰ１〜ＰＰ３をレンズ系と像面Ｓｉｍとの間に配置した例を示している。
また、変倍の際に、第１レンズ群Ｇ１および第５レンズ群Ｇ５が像面Ｓｉｍに対し固定され、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、および第４レンズ群Ｇ４が互いに間隔を変化させるように移動し、広角端から望遠端への変倍の際に、第２レンズ群Ｇ２は物体側から像面側へ移動するように構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、最も物体側から連続して配置された３枚の負レンズを含む、少なくとも４枚の負レンズと、少なくとも１枚の正レンズを備えるように構成されている。このように、第２レンズ群Ｇ２の負の屈折力を４枚以上の負レンズで分担することにより、変倍時の球面収差、歪曲収差の変動を抑えることができるため、高倍率化に有利となる。また、第２レンズ群Ｇ２の屈折力を保ちながら、負レンズ、正レンズそれぞれの屈折力を強めることができるため、２次色収差補正を考慮して正レンズと負レンズのアッベ数差を大きく取らないようにした場合でも、変倍時の軸上色収差、倍率色収差の変動を抑えることができる。また、第２レンズ群Ｇ２の物体側から順に３枚の負レンズを連続させ、負の屈折力を第２レンズ群Ｇ２の物体側に集中させることにより、広角端において以降のレンズに入射する周辺画角の主光線と光軸とのなす角を小さくできるため広角化に有利となり、また、高倍率化した際の歪曲収差、非点収差の悪化を防ぐことができるとともに、広角端で第１レンズ群Ｇ１により発生しやすい非点収差を補正することができる。
また、これらの負レンズのうちで最も物体側のレンズをＬ２１負レンズとしたとき、下記条件式（１），（２）を満足するように構成されている。条件式（１）の下限以下とならないようにすることで、変倍時の１次倍率色収差、１次軸上色収差の変動を抑えることができる。条件式（１）の上限以上とならないようにすることで、望遠端での２次軸上色収差を補正した際に第１レンズ群Ｇ１で発生する広角端での２次倍率色収差を補正でき、望遠端の２次軸上色収差、望遠端の倍率色収差、広角端の２次倍率色収差をバランス良く補正することができる。
また、条件式（１）の下限以下とならないようにしつつ、条件式（２）の下限以下とならないようにすることで、条件式（１）の下限の効果を更に顕著にすることができる。条件式（２）の上限以上とならないようにすることで、広角端での歪曲収差の悪化を防ぐことができる。
なお、下記条件式（１−１）および／または（２−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
２５＜νｄ２１＜４５ …（１）
２８＜νｄ２１＜４０ …（１−１）
０．３１＜ｆ２／ｆ２１＜０．７ …（２）
０．３６＜ｆ２／ｆ２１＜０．５５ …（２−１）
ただし、
νｄ２１：Ｌ２１負レンズのｄ線に対するアッベ数
ｆ２：第２レンズ群のｄ線に対する焦点距離
ｆ２１：Ｌ２１負レンズのｄ線に対する焦点距離
本発明のズームレンズにおいては、下記条件式（３）を満足することが好ましい。条件式（１）の下限以下とならないようにしつつ、条件式（３）の下限以下とならないようにすることで、条件式（１）の下限の効果を更に顕著にすることができる。条件式（１）の下限以下とならないようにしつつ、条件式（３）の上限以上とならないようにすることで、望遠端での２次軸上色収差を補正した際に第１レンズ群Ｇ１で発生する広角端での２次倍率色収差を補正でき、望遠端の２次軸上色収差、望遠端の倍率色収差、広角端の２次倍率色収差をバランス良く補正することができる。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。
−０．３＜ｆｗ／ｆ２１＜−０．１０５ …（３）
−０．２＜ｆｗ／ｆ２１＜−０．１１ …（３−１）
ただし、
ｆｗ：広角端における全系のｄ線に対する焦点距離
ｆ２１：Ｌ２１負レンズのｄ線に対する焦点距離
また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、Ｌ２１負レンズＬ２１、Ｌ２２負レンズＬ２２、両凹形状のＬ２３負レンズＬ２３とＬ２４正レンズＬ２４とを物体側からこの順番で接合した接合レンズ、像面側に凸面を向けたＬ２５正レンズＬ２５とＬ２６負レンズＬ２６を物体側からこの順番で接合した接合レンズから実質的になることが好ましい。
このような構成とすることで、高倍率化した際に発生する色収差の変動を抑えながら、広角化を実現することができる。特に、第２レンズ群Ｇ２の負の屈折力を４枚の負レンズＬ２１，Ｌ２２，Ｌ２３，Ｌ２６に分散させ、正の屈折力を２枚の正レンズＬ２４，Ｌ２５に分散させることにより、高倍率化に必要な第２レンズ群Ｇ２の負の屈折力を維持しつつ、諸収差、特に、歪曲収差、球面収差の変動を抑えることができる。また、物体側から順に３枚の負レンズＬ２１，Ｌ２２，Ｌ２３を連続させることにより、広角端において以降のレンズに入射する周辺画角の主光線と光軸とのなす角を小さくできるため広角化に有利となり、また、高倍率化した際の歪曲収差、非点収差の悪化を防ぐことができるとともに、広角端で第１レンズ群Ｇ１により発生しやすい非点収差を補正することができる。また、Ｌ２５正レンズＬ２５とＬ２６負レンズＬ２６の接合面について、像面側に凸面を向けることにより、望遠端において、軸上色収差を補正しながら、球面収差の波長による差を抑えることができる。
この場合、下記条件式（４）を満足することが好ましい。第２レンズ群Ｇ２中の２つの接合面のうち、接合面が像面に凸面を向けたＬ２５正レンズＬ２５とＬ２６負レンズＬ２６の接合面の方が、望遠端での軸上マージナル光線の接合面への入射角が小さいため、この接合面でのアッベ数の差を大きく、すなわち色収差補正量を大きくすることにより、望遠端での球面収差の波長による差を抑えることができる。
Ｌ２３νｄ−Ｌ２４νｄ＜Ｌ２６νｄ−Ｌ２５νｄ …（４）
ただし、
Ｌ２３νｄ：Ｌ２３負レンズのｄ線に対するアッベ数
Ｌ２４νｄ：Ｌ２４正レンズのｄ線に対するアッベ数
Ｌ２６νｄ：Ｌ２６負レンズのｄ線に対するアッベ数
Ｌ２５νｄ：Ｌ２５正レンズのｄ線に対するアッベ数
また、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、Ｌ１１負レンズＬ１１、Ｌ１２正レンズＬ１２、Ｌ１３正レンズＬ１３、Ｌ１４正レンズＬ１４、物体側に凸面を向けたメニスカス形状のＬ１５正レンズＬ１５から実質的になり、下記条件式（５），（６）を満足することが好ましい。第１レンズ群Ｇ１を上記のような構成とすることで、重量の増加を抑えることができる。また、条件式（５），（６）をともに満足させることで、ズーム全域で色収差を抑えつつ球面収差およびコマ収差を良好に補正することができる。なお、下記条件式（５−１）および／または（６−１）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。
１．７５＜ｎｄＬ１１ …（５）
１．８０＜ｎｄＬ１１ …（５−１）
νｄＬ１１＜４５ …（６）
νｄＬ１１＜４０ …（６−１）
ただし、
ｎｄＬ１１：Ｌ１１負レンズのｄ線に対する屈折率
νｄＬ１１：Ｌ１１負レンズのｄ線に対するアッベ数
また、広角端よりも望遠端の方が、第４レンズ群Ｇ４が物体側に位置することが好ましい。このような構成とすることで、第４レンズ群Ｇ４も変倍作用を第２レンズ群Ｇ２と分担でき、変倍時の諸収差の変動を抑えられるため、高倍率化に有利となる。
また、広角端よりも望遠端の方が、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔が狭くなることが好ましい。このような構成とすることで、高倍率化に有利となる。
また、第５レンズ群Ｇ５は、少なくとも２枚の負レンズを備え、下記条件式（７）を満足することが好ましい。条件式（７）の下限以下とならないようにすることで、高倍率化した際に発生しやすい補正過剰なペッツバール和を抑制できるため、非点収差の補正と像面湾曲の補正を両立しやすく、広角化に有利となる。なお、下記条件式（７−１）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。
１．９０＜ＬＡＢｎｄ …（７）
１．９４＜ＬＡＢｎｄ …（７−１）
ただし、
ＬＡＢｎｄ：第５レンズ群の像面側から数えて最初の負レンズであるＬＡ負レンズのｄ線に対する屈折率ＬＡｎｄと像面側から数えて２枚目の負レンズであるＬＢ負レンズのｄ線に対する屈折率ＬＢｎｄとの平均値
この場合、下記条件式（８）を満足することが好ましい。条件式（８）の下限以下とならないようにすることで、条件式（７）の効果をより顕著にすることができるため、ペッツバール和を良好に抑制でき、広角化に有利となる。なお、下記条件式（８−１）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。
０．４２＜ＬＡｎｄ−ＬＣｎｄ …（８）
０．４５＜ＬＡｎｄ−ＬＣｎｄ …（８−１）
ただし、
ＬＡｎｄ：第５レンズ群の像面側から数えて最初の負レンズであるＬＡ負レンズのｄ線に対する屈折率
ＬＣｎｄ：第５レンズ群の像面側から数えて最初の正レンズであるＬＣ正レンズのｄ線に対する屈折率
また、第５レンズ群Ｇ５は、少なくとも２枚の負レンズを備え、下記条件式（９）を満足することが好ましい。条件式（９）の下限以下とならないようにすることで、倍率色収差の補正に有利となる。条件式（９）の上限以上とならないようにすることで、軸上色収差の補正に有利となる。なお、下記条件式（９−１）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。
２５＜ＬＡＢνｄ＜４０ …（９）
３０＜ＬＡＢνｄ＜３６ …（９−１）
ただし、
ＬＡＢνｄ：第５レンズ群の像面側から数えて最初の負レンズであるＬＡ負レンズのｄ線に対するアッベ数ＬＡνｄと像面側から数えて２枚目の負レンズであるＬＢ負レンズのｄ線に対するアッベ数ＬＢνｄとの平均値
また、広角端から望遠端への変倍の際に、第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４を合成してなる第３４合成レンズ群と、第２レンズ群Ｇ２とはそれぞれの結像倍率が−１倍の点を同時に通ることが好ましい。このような構成とすることで、コンパクトでありながらも、収差の変動を良好に抑えた、高倍率のズームレンズを実現することができる。
また、第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４を合成してなる第３４合成レンズ群の結像倍率が−１倍となる点よりも広角側において、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間隔が最大となることが好ましい。第３４合成レンズ群の結像倍率が−１倍となる点よりも広角側で、最も物体側のＬ１１レンズＬ１１における光線高が高くなるため、この範囲で第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間隔が最大となるように構成することで、広角化に有利となる。
また、第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４を合成してなる第３４合成レンズ群は、少なくとも１枚の負レンズを備え、下記条件式（１０）を満足することが好ましい。条件式（１０）の下限以下とならないようにすることで、第４レンズ群Ｇ４での色収差を良好に補正することができる。条件式（１０）の上限以上とならないようにすることで、球面収差およびコマ収差を良好に補正することができる。すなわち、条件式（１０）を満足することで、変倍の際に望遠側で発生する軸上色収差を良好に補正しつつ、変倍の際の球面収差およびコマ収差を良好に補正することができるので、ズーム全域で収差の変動を良好に抑えた、高倍率のズームレンズを実現することが可能となっている。なお、下記条件式（１０−１）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。
２９＜νｄＧ３４ｎ＜３７ …（１０）
２９．５＜νｄＧ３４ｎ＜３６ …（１０−１）
ただし、
νｄＧ３４ｎ：第３４合成レンズ群の全ての負レンズのｄ線に対するアッベ数の平均値
また、図１および図２に示す例では、レンズ系と像面Ｓｉｍとの間に光学部材ＰＰ１〜ＰＰ３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。また、実施例１のズームレンズの光路図を図２に示す。なお、図１，２および後述の実施例２〜４に対応した図３〜８においては、左側が物体側、右側が像面側であり、図示されている開口絞りＳｔは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸Ｚ上の位置を示すものである。また、光路図においては、軸上光束ｗａおよび最大画角の光束ｗｂ、変倍の際の各レンズ群の移動軌跡（図中の矢印線）、結像倍率が−１倍の点（図中の水平の点線）を合わせて示している。
実施例１のズームレンズは、第１レンズ群Ｇ１についてレンズＬ１１〜Ｌ１５の５枚のレンズから構成し、第２レンズ群Ｇ２についてレンズＬ２１〜Ｌ２６の６枚のレンズから構成し、第３レンズ群Ｇ３について１枚のレンズＬ３１から構成し、第４レンズ群Ｇ４についてレンズＬ４１〜Ｌ４５の５枚のレンズから構成し、第５レンズ群Ｇ５についてレンズＬ５１〜Ｌ６３の１３枚のレンズから構成したものである。
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、変化する面間隔に関するデータを表３に、非球面係数に関するデータを表４に示す。以下では、表中の記号の意味について、実施例１のものを例にとり説明するが、実施例２〜４についても基本的に同様である。
表１のレンズデータにおいて、面番号の欄には最も物体側の構成要素の面を１番目として像面側に向かうに従い順次増加する面番号を示し、曲率半径の欄には各面の曲率半径を示し、面間隔の欄には各面とその次の面との光軸Ｚ上の間隔を示す。また、ｎｄの欄には各光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄの欄には各光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数を示し、θｇ，ｆの欄には各光学要素の部分分散比を示す。
なお、部分分散比θｇ，ｆは下記式で表される。
θｇ，ｆ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）
ただし、Ｎｇ：ｇ線に対する屈折率、ＮＦ：Ｆ線に対する屈折率、ＮＣ：Ｃ線に対する屈折率とする。
ここで、曲率半径の符号は、面形状が物体側に凸の場合を正、像面側に凸の場合を負としている。基本レンズデータには、開口絞りＳｔ、光学部材ＰＰ１〜ＰＰ３も含めて示している。絞りＳｔに相当する面の面番号の欄には面番号とともに（絞り）という語句を記載している。また、表１のレンズデータにおいて、変倍の際に間隔が変化する面間隔の欄にはそれぞれＤＤ[面番号]と記載している。このＤＤ[面番号]に対応する数値は表３に示している。
表２の諸元に関するデータに、ズーム倍率、焦点距離ｆ´、バックフォーカスＢｆ´、Ｆ値ＦＮｏ．、全画角２ωの値を示す。
基本レンズデータ、諸元に関するデータ、および変化する面間隔に関するデータにおいて、角度の単位としては度を用い、長さの単位としてはｍｍを用いているが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても使用可能なため他の適当な単位を用いることもできる。
表１のレンズデータでは、非球面の面番号に＊印を付しており、非球面の曲率半径として近軸の曲率半径の数値を示している。表４の非球面係数に関するデータには、非球面の面番号と、これら非球面に関する非球面係数を示す。非球面係数は、下記式で表される非球面式における各係数ＫＡ、Ａｍ（ｍ＝３…２０）の値である。
Ｚｄ＝Ｃ・ｈ２／｛１＋（１−ＫＡ・Ｃ２・ｈ２）１/２｝＋ΣＡｍ・ｈｍ
ただし、
Ｚｄ：非球面深さ（高さｈの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に
下ろした垂線の長さ）
ｈ：高さ（光軸からの距離）
Ｃ：近軸曲率半径の逆数
ＫＡ、Ａｍ：非球面係数（ｍ＝３…２０）
実施例１のズームレンズの各収差図を図９に示す。なお、図９中の上段左側から順に広角端での球面収差、正弦条件違反量、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示し、図９中の中段左側から順に中間位置での球面収差、正弦条件違反量、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示し、図９中の下段左側から順に望遠端での球面収差、正弦条件違反量、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す。これらの収差図は、物体距離を無限遠としたときの状態を示す。球面収差、正弦条件違反量、非点収差、歪曲収差を表す各収差図には、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）を基準波長とした収差を示す。球面収差図にはｄ線（波長５８７．６ｎｍ），Ｃ線(波長６５６．３ｎｍ) ，Ｆ線(波長４８６．１ｎｍ) ，ｇ線(波長４３５．８ｎｍ)についての収差をそれぞれ実線，長破線，短破線，灰色の実線で示す。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短破線で示す。倍率色収差図にはＣ線(波長６５６．３ｎｍ) ，Ｆ線(波長４８６．１ｎｍ) ，ｇ線(波長４３５．８ｎｍ)についての収差をそれぞれ長破線，短破線，灰色の実線で示す。なお、球面収差および正弦条件違反量を表す収差図の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３に、光路図を図４に示す。実施例２のズームレンズは、実施例１のズームレンズと同じレンズ枚数の構成である。また、実施例２のズームレンズの基本レンズデータを表５に、諸元に関するデータを表６に、変化する面間隔に関するデータを表７に、非球面係数に関するデータを表８に、各収差図を図１０に示す。
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５に、光路図を図６に示す。実施例３のズームレンズは、実施例１のズームレンズと同じレンズ枚数の構成である。また、実施例３のズームレンズの基本レンズデータを表９に、諸元に関するデータを表１０に、変化する面間隔に関するデータを表１１に、非球面係数に関するデータを表１２に、各収差図を図１１に示す。
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７に、光路図を図８に示す。実施例４のズームレンズは、実施例１のズームレンズと同じレンズ枚数の構成である。また、実施例４のズームレンズの基本レンズデータを表１３に、諸元に関するデータを表１４に、変化する面間隔に関するデータを表１５に、非球面係数に関するデータを表１６に、各収差図を図１２に示す。
実施例１〜４のズームレンズの条件式（１）〜（１０）に対応する値を表１７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１７に示す値はこの基準波長におけるものである。
以上のデータから、実施例１〜４のズームレンズは全て、条件式（１）〜（１０）を満たしており、７０倍以上の高倍率化を達成しつつ、変倍時の１次、２次の軸上色収差、１次、２次の倍率色収差の変動を抑えた高性能なズームレンズであることが分かる。
次に、本発明の実施形態にかかる撮像装置について説明する。図１３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１３では各レンズ群を概略的に示している。この撮像装置としては、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の固体撮像素子を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１３に示す撮像装置１０は、ズームレンズ１と、ズームレンズ１の像面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の像面側に配置された撮像素子７と、信号処理回路８とを備えている。撮像素子７はズームレンズ１により形成される光学像を電気信号に変換するものであり、例えば、撮像素子７としては、ＣＣＤやＣＭＯＳ等を用いることができる。撮像素子７は、その撮像面がズームレンズ１の像面に一致するように配置される。
ズームレンズ１により撮像された像は撮像素子７の撮像面上に結像し、その像に関する撮像素子７からの出力信号が信号処理回路８にて演算処理され、表示装置９に像が表示される。
本実施形態の撮像装置１０は、本発明のズームレンズ１を備えたものであるから、高倍率で高画質の画像を取得することができる。
以上、実施形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、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。
１ ズームレンズ
６ フィルタ
７ 撮像素子
８ 信号処理回路
９ 表示装置
１０ 撮像装置
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｇ４ 第４レンズ群
Ｇ５ 第５レンズ群
ＰＰ１〜ＰＰ３ 光学部材
Ｌ１１〜Ｌ６３ レンズ
Ｓｉｍ 像面
Ｓｔ 絞り
ｗａ 軸上光束
ｗｂ 最大画角の光束
Ｚ 光軸

Claims (20)

  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、正の屈折力を有する第５レンズ群から実質的になり、
    変倍の際に、前記第１レンズ群および前記第５レンズ群が像面に対し固定され、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群、および前記第４レンズ群が互いに間隔を変化させるように移動し、
    広角端から望遠端への変倍の際に、前記第２レンズ群は物体側から像面側へ移動し、
    前記第２レンズ群は、最も物体側から連続して配置された３枚の負レンズを含む、少なくとも４枚の負レンズと、少なくとも１枚の正レンズを備え、
    前記負レンズのうちで最も物体側のレンズをＬ２１負レンズとしたとき、
    下記条件式（１），（２）を満足する
    ことを特徴とするズームレンズ。
    ２５＜νｄ２１＜４５ …（１）
    ０．３１＜ｆ２／ｆ２１＜０．７ …（２）
    ただし、
    νｄ２１：前記Ｌ２１負レンズのｄ線に対するアッベ数
    ｆ２：前記第２レンズ群のｄ線に対する焦点距離
    ｆ２１：前記Ｌ２１負レンズのｄ線に対する焦点距離
  2. 下記条件式（３）を満足する
    請求項１記載のズームレンズ。
    −０．３＜ｆｗ／ｆ２１＜−０．１０５ …（３）
    ただし、
    ｆｗ：広角端における全系のｄ線に対する焦点距離
  3. 前記第２レンズ群は、物体側から順に、前記Ｌ２１負レンズ、Ｌ２２負レンズ、両凹形状のＬ２３負レンズとＬ２４正レンズとを物体側からこの順番で接合した接合レンズ、像面側に凸面を向けたＬ２５正レンズとＬ２６負レンズを物体側からこの順番で接合した接合レンズから実質的になる
    請求項１または２記載のズームレンズ。
  4. 下記条件式（４）を満足する
    請求項３記載のズームレンズ。
    Ｌ２３νｄ−Ｌ２４νｄ＜Ｌ２６νｄ−Ｌ２５νｄ …（４）
    ただし、
    Ｌ２３νｄ：前記Ｌ２３負レンズのｄ線に対するアッベ数
    Ｌ２４νｄ：前記Ｌ２４正レンズのｄ線に対するアッベ数
    Ｌ２６νｄ：前記Ｌ２６負レンズのｄ線に対するアッベ数
    Ｌ２５νｄ：前記Ｌ２５正レンズのｄ線に対するアッベ数
  5. 前記第１レンズ群は、物体側から順に、Ｌ１１負レンズ、Ｌ１２正レンズ、Ｌ１３正レンズ、Ｌ１４正レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状のＬ１５正レンズから実質的になり、
    下記条件式（５），（６）を満足する
    請求項１から４のいずれか１項記載のズームレンズ。
    １．７５＜ｎｄＬ１１ …（５）
    νｄＬ１１＜４５ …（６）
    ただし、
    ｎｄＬ１１：前記Ｌ１１負レンズのｄ線に対する屈折率
    νｄＬ１１：前記Ｌ１１負レンズのｄ線に対するアッベ数
  6. 広角端よりも望遠端の方が、前記第４レンズ群が物体側に位置する
    請求項１から５のいずれか１項記載のズームレンズ。
  7. 広角端よりも望遠端の方が、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が狭くなる
    請求項１から６のいずれか１項記載のズームレンズ。
  8. 前記第５レンズ群は、少なくとも２枚の負レンズを備え、
    下記条件式（７）を満足する
    請求項１から７のいずれか１項記載のズームレンズ。
    １．９０＜ＬＡＢｎｄ …（７）
    ただし、
    ＬＡＢｎｄ：前記第５レンズ群の像面側から数えて最初の負レンズであるＬＡ負レンズのｄ線に対する屈折率ＬＡｎｄと像面側から数えて２枚目の負レンズであるＬＢ負レンズのｄ線に対する屈折率ＬＢｎｄとの平均値
  9. 下記条件式（８）を満足する
    請求項８記載のズームレンズ。
    ０．４２＜ＬＡｎｄ−ＬＣｎｄ …（８）
    ただし、
    ＬＡｎｄ：前記第５レンズ群の像面側から数えて最初の負レンズであるＬＡ負レンズのｄ線に対する屈折率
    ＬＣｎｄ：前記第５レンズ群の像面側から数えて最初の正レンズであるＬＣ正レンズのｄ線に対する屈折率
  10. 前記第５レンズ群は、少なくとも２枚の負レンズを備え、
    記条件式（９）を満足する
    請求項１から９のいずれか１項記載のズームレンズ。
    ２５＜ＬＡＢνｄ＜４０ …（９）
    ただし、
    ＬＡＢνｄ：前記第５レンズ群の像面側から数えて最初の負レンズであるＬＡ負レンズのｄ線に対するアッベ数ＬＡνｄと像面側から数えて２枚目の負レンズであるＬＢ負レンズのｄ線に対するアッベ数ＬＢνｄとの平均値
  11. 広角端から望遠端への変倍の際に、前記第３レンズ群および前記第４レンズ群を合成してなる第３４合成レンズ群と、前記第２レンズ群とはそれぞれの結像倍率が−１倍の点を同時に通る
    請求項１から１０のいずれか１項記載のズームレンズ。
  12. 前記第３レンズ群および前記第４レンズ群を合成してなる第３４合成レンズ群の結像倍率が−１倍となる点よりも広角側において、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の間隔が最大となる
    請求項１から１１のいずれか１項記載のズームレンズ。
  13. 前記第３レンズ群および前記第４レンズ群を合成してなる第３４合成レンズ群は、少なくとも１枚の負レンズを備え、
    下記条件式（１０）を満足する
    請求項１から１２のいずれか１項記載のズームレンズ。
    ２９＜νｄＧ３４ｎ＜３７ …（１０）
    ただし、
    νｄＧ３４ｎ：前記第３４合成レンズ群の全ての負レンズのｄ線に対するアッベ数の平均値
  14. 下記条件式（１−１）および／または（２−１）を満足する
    請求項１記載のズームレンズ。
    ２８＜νｄ２１＜４０ …（１−１）
    ０．３６＜ｆ２／ｆ２１＜０．５５ …（２−１）
  15. 下記条件式（３−１）を満足する
    請求項２記載のズームレンズ。
    −０．２＜ｆｗ／ｆ２１＜−０．１１ …（３−１）
  16. 下記条件式（５−１）および／または（６−１）を満足する
    請求項５記載のズームレンズ。
    １．８０＜ｎｄＬ１１ …（５−１）
    νｄＬ１１＜４０ …（６−１）
  17. 下記条件式（７−１）を満足する
    請求項８記載のズームレンズ。
    １．９４＜ＬＡＢｎｄ …（７−１）
  18. 下記条件式（８−１）を満足する
    請求項９記載のズームレンズ。
    ０．４５＜ＬＡｎｄ−ＬＣｎｄ …（８−１）
  19. 下記条件式（９−１）を満足する
    請求項１０記載のズームレンズ。
    ３０＜ＬＡＢνｄ＜３６ …（９−１）
  20. 請求項１から１９のいずれか１項記載のズームレンズを備えた撮像装置。
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