JP2018109711A - ズームレンズおよび撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 広角でありながら、小型化および軽量化が達成され、高い光学性能が実現されたズームレンズ、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、正の第１レンズ群Ｇ１と、正の第２レンズ群Ｇ２と、負の第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４と、正の第５レンズ群Ｇ５とからなり、第１レンズ群Ｇ１および第５レンズ群Ｇ５は、変倍時に像面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は、変倍時に隣接する群との光軸方向の間隔を変化させて移動し、かつ望遠端において広角端よりも像側に位置し、下記条件式（１）を満足するものとする。０．８＜ｐｒ１／ｆ１＜２．６ …（１）【選択図】図１

Description

本発明は、映画撮影用カメラ、放送用カメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、および監視用カメラ等の電子カメラに好適なズームレンズ、ならびに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。
映画撮影用カメラ、放送用カメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、および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として、下記特許文献１〜３のズームレンズが提案されている。
特開２０１５−１６１６９５号公報 特開２００９−２８８６１９号公報 特開２０１６−１７３４８１号公報
映画撮影用カメラおよび放送用カメラ等の撮像装置には、小型かつ軽量でありながら、良好な光学性能を有するズームレンズが要望されている。特に、機動性および操作性を重視した撮影形態に対して小型化および軽量化が強く要望されている。一方、上記分野のカメラには広い画角で撮影可能なことも要望されている。しかしながら、広角化と小型化を両立させることは容易ではない。
特許文献１〜３に記載のレンズ系は、いずれも近年要望されている水準に対して広角化と小型化を十分に両立しているとは言えない。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、広角でありながら、小型化および軽量化が達成され、高い光学性能が実現されたズームレンズ、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。
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レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群とからなり、第１レンズ群および第５レンズ群は、変倍時に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レンズ群は、変倍時に隣接する群との光軸方向の間隔を変化させて移動し、かつ望遠端において広角端よりも像側に位置し、下記条件式（１）を満足することを特徴とする。
０．８＜ｐｒ１／ｆ１＜２．６ …（１）
ただし、
ｐｒ１：第１レンズ群の最像側面から第１レンズ群の像側主点位置までの光軸上の距離
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
とする。
ここで、ｐｒ１については、第１レンズ群の最像側面より第１レンズ群の像側主点位置が像側にあるときの符号を正とし、物体側にあるときの符号を負とする。また、本発明のズームレンズが合焦機能を有する場合、条件式の焦点距離に関する記号については、全て無限遠物体合焦時におけるものとする。
なお、下記条件式（１−１）を満足することがより好ましい。
０．８＜ｐｒ１／ｆ１＜１．９ …（１−１）
本発明のズームレンズにおいては、下記条件式（２）を満足することが好ましい。なお、下記条件式（２−１）を満足することがより好ましい。
２＜ｆ１／（ｆｗ・ｔａｎθｗ）＜５．８ …（２）
２．５＜ｆ１／（ｆｗ・ｔａｎθｗ）＜４．６ …（２−１）
ただし、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端での全系の焦点距離
θｗ：広角端での半画角
とする。
また、下記条件式（３）を満足することが好ましい。
０＜ｆ１／ｆ２＜０．８ …（３）
ただし、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
とする。
また、第１レンズ群は、物体側から順に、合焦時に像面に対し固定される負の屈折力を有する第１ａレンズ群と、合焦時に隣接する群との光軸方向の間隔を変化させて移動する正の屈折力の第１ｂレンズ群と、正の屈折力を有する第１ｃレンズ群とからなることが好ましい。
このとき、下記条件式（４）を満足することが好ましい。なお、下記条件式（４−１）を満足することがより好ましい。
−３．４＜ｆ１ｃ／ｆ１ａ＜−０．５ …（４）
−２．９＜ｆ１ｃ／ｆ１ａ＜−１．３ …（４−１）
ただし、
ｆ１ｃ：第１ｃレンズ群の焦点距離
ｆ１ａ：第１ａ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。なお、下記条件式（５−１）を満足することがより好ましい。
３．１＜ｆ１ｂ／ｆ１＜８ …（５）
３．７＜ｆ１ｂ／ｆ１＜６ …（５−１）
ただし、
ｆ１ｂ：第１ｂレンズ群の焦点距離
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
とする。
また、下記条件式（６）を満足することが好ましい。なお、下記条件式（６−１）を満足することがより好ましい。
２．４＜ｆ１ｂ／ｆ１ｃ＜８ …（６）
３＜ｆ１ｂ／ｆ１ｃ＜６ …（６−１）
ただし、
ｆ１ｂ：第１ｂレンズ群の焦点距離
ｆ１ｃ：第１ｃレンズ群の焦点距離
とする。
また、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。
０．５＜ｆ１ｃ／ｆ１＜１．４ …（７）
０．８＜ｆ１ｃ／ｆ１＜１．３ …（７−１）
ただし、
ｆ１ｃ：第１ｃレンズ群の焦点距離
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
とする。
また、本発明のズームレンズにおいては、第１ａレンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、像側に凹面を向けた負レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとからなることが好ましい。
また、第１ｂレンズ群は、像側に凸面を向けた正レンズからなり、第１ｃレンズ群は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負レンズおよび両凸レンズを物体側からこの順に接合してなる接合レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとからなることが好ましい。
また、第４レンズ群は、負の屈折力を有するものとしてもよいし、正の屈折力を有するものとしてもよい。
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レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群とからなり、第１レンズ群および第５レンズ群は、変倍時に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レンズ群は、変倍時に隣接する群との光軸方向の間隔を変化させて移動し、かつ望遠端において広角端よりも像側に位置し、下記条件式（１）を満足するものとしたので、広角でありながら、小型化および軽量化が達成され、高い光学性能が実現されたズームレンズ、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ができる。
０．８＜ｐｒ１／ｆ１＜２．６ …（１）
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７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８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９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１０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１１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１２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 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 本発明の実施例５のズームレンズの各収差図 本発明の実施例６のズームレンズの各収差図 本発明の実施例７のズームレンズの各収差図 本発明の実施例８のズームレンズの各収差図 本発明の実施例９のズームレンズの各収差図 本発明の実施例１０のズームレンズの各収差図 本発明の実施例１１のズームレンズの各収差図 本発明の実施例１２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に、本発明の一実施形態に係るズームレンズのレンズ構成と光路の断面図を示す。図１では、上段に広角端状態を示し、光束として軸上光束ｗａおよび最大画角の光束ｗｂを記入しており、下段に望遠端状態を示し、光束として軸上光束ｔａおよび最大画角の光束ｔｂを記入している。なお、図１に示す例は後述の実施例１のズームレンズに対応している。図１では紙面左側が物体側、紙面右側が像側であり、無限遠物体に合焦した状態を示している。また、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。
なお、ズームレンズが撮像装置に搭載される際には、撮像装置の仕様に応じた各種フィルタおよび／または保護用のカバーガラスを備え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ＰＰをレンズ系と像面Ｓｉｍとの間に配置した例を示している。しかし、光学部材ＰＰの位置は図１に示すものに限定されないし、光学部材ＰＰを省略した構成も可能である。
本実施形態のズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４と、正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および第５レンズ群Ｇ５は、変倍時に像面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は、変倍時に隣接する群との光軸方向の間隔を変化させて移動し、かつ望遠端において広角端よりも像側に位置するように構成されている。
最も物体側の第１レンズ群Ｇ１を正の屈折力を有する群とすることによって、レンズ系全長の短縮が可能となり、小型化に有利となる。また、第２レンズ群Ｇ２を正の屈折力を有し、広角端から望遠端への変倍時に物体側から像側に移動する移動群とすることによって、望遠側での第２レンズ群Ｇ２の有効径を抑制することができ、第２レンズ群Ｇ２の外径を抑制できるため、小型軽量化が可能となる。また、第３レンズ群Ｇ３は主要な変倍作用を担っているが、この第３レンズ群Ｇ３と変倍時に固定されている第１レンズ群Ｇ１との間に正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２を配設して、変倍時に第２レンズ群Ｇ２を移動させることによって、変倍時の球面収差変化の抑制が可能となる。また、第４レンズ群Ｇ４を移動群とすることによって、変倍時のピントずれ補正が可能となる。また、最も像側の第５レンズ群Ｇ５を正の屈折力を有する群とすることによって、軸外光線の主光線の像面Ｓｉｍへの入射角が大きくなるのを抑制できるため、シェーディングを抑制することが可能となる。
また、このズームレンズは、下記条件式（１）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によって、広角端での第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３の主点間隔が広がるのを抑えることができ、第１レンズ群Ｇ１の屈折力を過度に強くせずに、第３レンズ群Ｇ３を横倍率の絶対値が小さい位置まで近づけられるため、広角端での諸収差を抑制でき、広角化に有利となる。条件式（１）の上限以上とならないようにすることによって、第１レンズ群Ｇ１の主点位置が像側に寄り広角端での第３レンズ群Ｇ３の位置が像側に寄ることを防ぐことができるため、レンズ系の全長を抑えることができる。なお、下記条件式（１−１）、さらに好ましくは条件式（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。
０．８＜ｐｒ１／ｆ１＜２．６ …（１）
０．８＜ｐｒ１／ｆ１＜１．９ …（１−１）
０．９＜ｐｒ１／ｆ１＜１．７ …（１−２）
ただし、
ｐｒ１：第１レンズ群の最像側面から第１レンズ群の像側主点位置までの光軸上の距離
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
とする。
本実施形態のズームレンズにおいては、下記条件式（２）を満足することが好ましい。条件式（２）の下限以下とならないようにすることによって、望遠端における球面収差の発生を抑えるのに有利となる。条件式（２）の上限以上とならないようにすることによって、小型化に有利となる。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。
２＜ｆ１／（ｆｗ・ｔａｎθｗ）＜５．８ …（２）
２．５＜ｆ１／（ｆｗ・ｔａｎθｗ）＜４．６ …（２−１）
ただし、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端での全系の焦点距離
θｗ：広角端での半画角
とする。
また、下記条件式（３）を満足することが好ましい。条件式（３）の下限以下とならないようにすることによって、望遠側での第２レンズ群Ｇ２の有効径を抑制することができ、第２レンズ群Ｇ２の外径を抑制することができるため、小型軽量化が可能となる。条件式（３）の上限以上とならないようにすることによって、第２レンズ群Ｇ２の屈折力が強くなり過ぎるのを抑え、広角端での第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２の主点位置が像側に過度に寄るのを防ぐことができるため、全長を抑えることができる。
０＜ｆ１／ｆ２＜０．８ …（３）
ただし、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
とする。
また、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、合焦時に像面に対し固定される負の屈折力を有する第１ａレンズ群Ｇ１ａと、合焦時に隣接する群との光軸方向の間隔を変化させて移動する正の屈折力の第１ｂレンズ群Ｇ１ｂと、正の屈折力を有する第１ｃレンズ群Ｇ１ｃとからなることが好ましい。このような構成とすることによって、合焦時の球面収差、軸上色収差、画角の変動の低減が可能となる。
このとき、下記条件式（４）を満足することが好ましい。条件式（４）の下限以下とならないようにすることによって、広角端における像面湾曲や歪曲収差といった軸外収差の補正に有利となる。また、第１レンズ群Ｇ１の像側主点位置を像側に寄せることが容易となり、条件式（１）の下限を満足しやすくすることができる。条件式（４）の上限以上とならないようにすることによって、望遠端における球面収差や像面湾曲の補正に有利となる。なお、下記条件式（４−１）、さらに好ましくは条件式（４−２）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。
−３．４＜ｆ１ｃ／ｆ１ａ＜−０．５ …（４）
−２．９＜ｆ１ｃ／ｆ１ａ＜−１．３ …（４−１）
−２．４＜ｆ１ｃ／ｆ１ａ＜−１．３ …（４−２）
ただし、
ｆ１ｃ：第１ｃレンズ群の焦点距離
ｆ１ａ：第１ａ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。条件式（５）の下限以下とならないようにすることによって、合焦時の収差変動の補正に有利となる。条件式（５）の上限以上とならないようにすることによって、合焦時の第１ｂレンズ群Ｇ１ｂの移動量を抑制し、合焦群である第１レンズ群Ｇ１の全長の短縮に有利となる。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。
３．１＜ｆ１ｂ／ｆ１＜８ …（５）
３．７＜ｆ１ｂ／ｆ１＜６ …（５−１）
ただし、
ｆ１ｂ：第１ｂレンズ群の焦点距離
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
とする。
また、下記条件式（６）を満足することが好ましい。条件式（６）の下限以下とならないようにすることによって、合焦時の収差変動の補正に有利となる。条件式（６）の上限以上とならないようにすることによって、合焦時の第１ｂレンズ群Ｇ１ｂの移動量を抑制し、合焦群である第１レンズ群Ｇ１の全長の短縮に有利となる。なお、下記条件式（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。
２．４＜ｆ１ｂ／ｆ１ｃ＜８ …（６）
３＜ｆ１ｂ／ｆ１ｃ＜６ …（６−１）
ただし、
ｆ１ｂ：第１ｂレンズ群の焦点距離
ｆ１ｃ：第１ｃレンズ群の焦点距離
とする。
また、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によって、合焦時の第１ｂレンズ群Ｇ１ｂの移動量を抑制し、合焦群である第１レンズ群Ｇ１の全長の短縮に有利となる。条件式（７）の上限以上とならないようにすることによって、球面収差や像面湾曲の補正に有利となるほか、合焦時の球面収差や像面湾曲の補正に有利となる。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。
０．５＜ｆ１ｃ／ｆ１＜１．４ …（７）
０．８＜ｆ１ｃ／ｆ１＜１．３ …（７−１）
ただし、
ｆ１ｃ：第１ｃレンズ群の焦点距離
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
とする。
また、本実施形態のズームレンズにおいては、第１ａレンズ群Ｇ１ａは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、像側に凹面を向けた負レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとからなることが好ましい。
このように、第１ａレンズ群Ｇ１ａに２枚の負レンズを配置することによって、広角化に必要な負の屈折力を得ることが可能となり、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂに入射する周辺画角の主光線の角度を低減でき、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂ以降の非点収差の発生を低減することが可能となる。
また、最も物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、像側に凹面を向けた負レンズを配置することによって、歪曲収差の発生を抑制しつつ、広角化のための負の屈折力を確保している。その像側に物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズを配置することによって、軸上色収差の補正、また広角端での倍率色収差の適切な補正、さらには望遠端での球面収差の補正が可能となる。
また、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂは、像側に凸面を向けた正レンズからなり、第１ｃレンズ群Ｇ１ｃは、物体側から順に、像側に凹面を向けた負レンズおよび両凸レンズを物体側からこの順に接合してなる接合レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとからなることが好ましい。
第１ｂレンズ群Ｇ１ｂについてこのような構成とすることによって、合焦時の球面収差の発生を抑制することができる。また、第１ｃレンズ群Ｇ１ｃについてこのような構成とすることによって、小型化を図りつつ、第１レンズ群Ｇ１の色収差および望遠側の球面収差の補正に有利となる。さらには、接合面の向きが物体側に凸面を向けているため、広角端での高画角の倍率色収差の発生を抑制することができる。
また、第４レンズ群Ｇ４は、負の屈折力を有するものとしてもよいし、正の屈折力を有するものとしてもよい。第４レンズ群Ｇ４を負の屈折力を有するものとした場合は、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４を協働させながら変倍動作を行うことが可能なため、変倍時の諸収差の変動を抑制することができる。逆に、第４レンズ群Ｇ４を正の屈折力を有するものとした場合は、第５レンズ群Ｇ５へのマージナル光線の高さを抑制することができるため、第５レンズ群Ｇ５での球面収差の発生を抑制することができる。
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ＰＰ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。図１および後述の実施例２〜１２に対応した図２〜１２においては、上段に広角端状態を示し、光束として軸上光束ｗａおよび最大画角の光束ｗｂを記入しており、下段に望遠端状態を示し、光束として軸上光束ｔａおよび最大画角の光束ｔｂを記入している。また、紙面左側が物体側、紙面右側が像側であり、無限遠物体に合焦した状態を示している。また、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のズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、正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。
第１レンズ群Ｇ１はレンズＬ１１〜レンズＬ１７の７枚のレンズから構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２１のみの１枚のレンズから構成され、第３レンズ群Ｇ３はレンズＬ３１〜レンズＬ３４の４枚のレンズから構成され、第４レンズ群Ｇ４はレンズＬ４１，レンズＬ４２の２枚のレンズから構成され、第５レンズ群Ｇ５はレンズＬ５１〜レンズＬ５９の９枚のレンズから構成されている。
第１レンズ群Ｇ１は、レンズＬ１１〜レンズＬ１３の３枚のレンズからなる第１ａレンズ群Ｇ１ａ、レンズＬ１４のみの１枚のレンズからなる第１ｂレンズ群Ｇ１ｂ、レンズＬ１５〜レンズＬ１７の３枚のレンズからなる第１ｃレンズ群Ｇ１ｃから構成されている。
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２〜１２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（ナノメートル））における屈折率を示し、νｄの欄には各光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）におけるアッベ数を示す。
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[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´、Ｆナンバー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。
実施例１のズームレンズの各収差図を図１３に示す。なお、図１３中の上段左側から順に広角端での球面収差、非点収差、歪曲収差、および倍率色収差を示し、図１３中の中段左側から順に中間位置での球面収差、非点収差、歪曲収差、および倍率色収差を示し、図１３中の下段左側から順に望遠端での球面収差、非点収差、歪曲収差、および倍率色収差を示す。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、非点収差、および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）、および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、および灰色の実線で示す。非点収差図にはサジタル方向およびタンジェンシャル方向の収差をそれぞれ実線および短破線で示す。倍率色収差図にはＣ線（波長６５６．３ｎｍ）、Ｆ線（波長４８６．１ｎｍ）、およびｇ線(波長４３５．８ｎｍ)についての収差をそれぞれ長破線、短破線、および灰色の実線で示す。なお、球面収差図のＦＮｏ．はＦナンバー、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。実施例２のズームレンズは、実施例１のズームレンズと比較して、各群の屈折力構成および各群のレンズ枚数構成は同じである。また、実施例２のズームレンズの基本レンズデータを表４に、諸元に関するデータを表５に、変化する面間隔に関するデータを表６に、各収差図を図１４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３に示す。実施例３のズームレンズは、実施例１のズームレンズと比較して、第４レンズ群Ｇ４がレンズＬ４１のみの１枚のレンズから構成されている以外は、各群の屈折力構成および各群のレンズ枚数構成は同じである。また、実施例３のズームレンズの基本レンズデータを表７に、諸元に関するデータを表８に、変化する面間隔に関するデータを表９に、各収差図を図１５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４に示す。実施例４のズームレンズは、実施例３のズームレンズと比較して、各群の屈折力構成および各群のレンズ枚数構成は同じである。また、実施例４のズームレンズの基本レンズデータを表１０に、諸元に関するデータを表１１に、変化する面間隔に関するデータを表１２に、各収差図を図１６に示す。
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。実施例５のズームレンズは、実施例１のズームレンズと比較して、第３レンズ群Ｇ３がレンズＬ３１〜レンズＬ３３の３枚のレンズから構成されている以外は、各群の屈折力構成および各群のレンズ枚数構成は同じである。また、実施例５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、各収差図を図１７に示す。
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。実施例６のズームレンズは、実施例３のズームレンズと比較して、各群の屈折力構成および各群のレンズ枚数構成は同じである。また、実施例６のズームレンズの基本レンズデータを表１６に、諸元に関するデータを表１７に、変化する面間隔に関するデータを表１８に、各収差図を図１８に示す。
次に、実施例７のズームレンズについて説明する。実施例７のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図７に示す。
実施例７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と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、正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。
第１レンズ群Ｇ１はレンズＬ１１〜レンズＬ１７の７枚のレンズから構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２１のみの１枚のレンズから構成され、第３レンズ群Ｇ３はレンズＬ３１〜レンズＬ３４の４枚のレンズから構成され、第４レンズ群Ｇ４はレンズＬ４１〜レンズＬ４３の３枚のレンズから構成され、第５レンズ群Ｇ５はレンズＬ５１〜レンズＬ５５の５枚のレンズから構成されている。
第１レンズ群Ｇ１は、レンズＬ１１〜レンズＬ１３の３枚のレンズからなる第１ａレンズ群Ｇ１ａ、レンズＬ１４のみの１枚のレンズからなる第１ｂレンズ群Ｇ１ｂ、レンズＬ１５〜レンズＬ１７の３枚のレンズからなる第１ｃレンズ群Ｇ１ｃから構成されている。
また、実施例７のズームレンズの基本レンズデータを表１９に、諸元に関するデータを表２０に、変化する面間隔に関するデータを表２１に、各収差図を図１９に示す。
次に、実施例８のズームレンズについて説明する。実施例８のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図８に示す。実施例８のズームレンズは、実施例７のズームレンズと比較して、各群の屈折力構成および各群のレンズ枚数構成は同じである。また、実施例８のズームレンズの基本レンズデータを表２２に、諸元に関するデータを表２３に、変化する面間隔に関するデータを表２４に、各収差図を図２０に示す。
次に、実施例９のズームレンズについて説明する。実施例９のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図９に示す。実施例９のズームレンズは、実施例７のズームレンズと比較して、各群の屈折力構成および各群のレンズ枚数構成は同じである。また、実施例９のズームレンズの基本レンズデータを表２５に、諸元に関するデータを表２６に、変化する面間隔に関するデータを表２７に、各収差図を図２１に示す。
次に、実施例１０のズームレンズについて説明する。実施例１０のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図１０に示す。実施例１０のズームレンズは、実施例７のズームレンズと比較して、各群の屈折力構成および各群のレンズ枚数構成は同じである。また、実施例１０のズームレンズの基本レンズデータを表２８に、諸元に関するデータを表２９に、変化する面間隔に関するデータを表３０に、各収差図を図２２に示す。
次に、実施例１１のズームレンズについて説明する。実施例１１のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図１１に示す。実施例１１のズームレンズは、実施例７のズームレンズと比較して、各群の屈折力構成および各群のレンズ枚数構成は同じである。また、実施例１１のズームレンズの基本レンズデータを表３１に、諸元に関するデータを表３２に、変化する面間隔に関するデータを表３３に、各収差図を図２３に示す。
次に、実施例１２のズームレンズについて説明する。実施例１２のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図１２に示す。実施例１２のズームレンズは、実施例７のズームレンズと比較して、第５レンズ群Ｇ５がレンズＬ５１〜レンズＬ５６の６枚のレンズから構成されている以外は、各群の屈折力構成および各群のレンズ枚数構成は同じである。また、実施例１２のズームレンズの基本レンズデータを表３４に、諸元に関するデータを表３５に、変化する面間隔に関するデータを表３６に、各収差図を図２４に示す。
実施例１〜１２のズームレンズの条件式（１）〜（７）に対応する値を表３７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３７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１〜１２のズームレンズは全て、条件式（１）〜（７）を満たしており、全画角が７５°以上と広角でありながら、小型化および軽量化が達成され、高い光学性能が実現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係る撮像装置について説明する。図２５に、本発明の実施形態の撮像装置の一例として、本発明の実施形態に係るズームレンズ１を用いた撮像装置１０の概略構成図を示す。撮像装置１０としては、例えば、映画撮影用カメラ、放送用カメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、または監視用カメラ等を挙げることができる。
撮像装置１０は、ズームレンズ１と、ズームレンズ１の像側に配置されたフィルタ２と、フィルタ２の像側に配置された撮像素子３とを備えている。なお、図２５では、ズームレンズ１が備える第１ａレンズ群Ｇ１ａ、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂ、第１ｃレンズ群Ｇ１ｃ、第２レンズ群Ｇ２〜第５レンズ群Ｇ５を概略的に図示している。
撮像素子３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、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等を用いることができる。撮像素子３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。
撮像装置１０はまた、撮像素子３からの出力信号を演算処理する信号処理部５と、信号処理部５により形成された像を表示する表示部６と、ズームレンズ１の変倍を制御するズーム制御部７と、ズームレンズ１の合焦を制御するフォーカス制御部８とを備えている。なお、図２５では１つの撮像素子３のみ図示しているが、本発明の撮像装置はこれに限定されず、３つの撮像素子を有するいわゆる３板方式の撮像装置であってもよい。
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、各レンズの曲率半径、面間隔、屈折率、およびアッベ数は、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
２ フィルタ
３ 撮像素子
５ 信号処理部
６ 表示部
７ ズーム制御部
８ フォーカス制御部
１０ 撮像装置
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ１ａ 第１ａレンズ群
Ｇ１ｂ 第１ｂレンズ群
Ｇ１ｃ 第１ｃ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
Ｌ１１〜Ｌ５９ レンズ
ＰＰ 光学部材
Ｓｉｍ 像面
Ｓｔ 開口絞り
ｔａ、ｗａ 軸上光束
ｔｂ、ｗｂ 最大画角の光束
Ｚ 光軸

Claims (19)

  1. 物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群とからなり、
    前記第１レンズ群および前記第５レンズ群は、変倍時に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レンズ群は、変倍時に隣接する群との光軸方向の間隔を変化させて移動し、かつ望遠端において広角端よりも像側に位置し、
    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＜ｐｒ１／ｆ１＜２．６ …（１）
    ただし、
    ｐｒ１：前記第１レンズ群の最像側面から前記第１レンズ群の像側主点位置までの光軸上の距離
    ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
    とする。
  2. 下記条件式（２）を満足する
    請求項１記載のズームレンズ。
    ２＜ｆ１／（ｆｗ・ｔａｎθｗ）＜５．８ …（２）
    ただし、
    ｆｗ：広角端での全系の焦点距離
    θｗ：広角端での半画角
    とする。
  3. 下記条件式（３）を満足する
    請求項１または２記載のズームレンズ。
    ０＜ｆ１／ｆ２＜０．８ …（３）
    ただし、
    ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
    とする。
  4. 前記第１レンズ群は、物体側から順に、合焦時に像面に対し固定される負の屈折力を有する第１ａレンズ群と、合焦時に隣接する群との光軸方向の間隔を変化させて移動する正の屈折力の第１ｂレンズ群と、正の屈折力を有する第１ｃレンズ群とからなる
    請求項１から３のいずれか１項記載のズームレンズ。
  5. 下記条件式（４）を満足する
    請求項４項記載のズームレンズ。
    −３．４＜ｆ１ｃ／ｆ１ａ＜−０．５ …（４）
    ただし、
    ｆ１ｃ：前記第１ｃレンズ群の焦点距離
    ｆ１ａ：前記第１ａレンズ群の焦点距離
    とする。
  6. 下記条件式（５）を満足する
    請求項４または５項記載のズームレンズ。
    ３．１＜ｆ１ｂ／ｆ１＜８ …（５）
    ただし、
    ｆ１ｂ：前記第１ｂレンズ群の焦点距離
    とする。
  7. 下記条件式（６）を満足する
    請求項４から６のいずれか１項記載のズームレンズ。
    ２．４＜ｆ１ｂ／ｆ１ｃ＜８ …（６）
    ただし、
    ｆ１ｂ：前記第１ｂレンズ群の焦点距離
    ｆ１ｃ：前記第１ｃレンズ群の焦点距離
    とする。
  8. 下記条件式（７）を満足する
    請求項４から７のいずれか１項記載のズームレンズ。
    ０．５＜ｆ１ｃ／ｆ１＜１．４ …（７）
    ただし、
    ｆ１ｃ：前記第１ｃレンズ群の焦点距離
    とする。
  9. 前記第１ａレンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、像側に凹面を向けた負レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとからなる
    請求項４から８のいずれか１項記載のズームレンズ。
  10. 前記第１ｂレンズ群は、像側に凸面を向けた正レンズからなり、
    前記第１ｃレンズ群は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負レンズおよび両凸レンズを物体側からこの順に接合してなる接合レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとからなる
    請求項４から９のいずれか１項記載のズームレンズ。
  11. 前記第４レンズ群は、負の屈折力を有する
    請求項１から１０のいずれか１項記載のズームレンズ。
  12. 前記第４レンズ群は、正の屈折力を有する
    請求項１から１０のいずれか１項記載のズームレンズ。
  13. 下記条件式（１−１）を満足する
    請求項１記載のズームレンズ。
    ０．８＜ｐｒ１／ｆ１＜１．９ …（１−１）
  14. 下記条件式（２−１）を満足する
    請求項２記載のズームレンズ。
    ２．５＜ｆ１／（ｆｗ・ｔａｎθｗ）＜４．６ …（２−１）
  15. 下記条件式（４−１）を満足する
    請求項５記載のズームレンズ。
    −２．９＜ｆ１ｃ／ｆ１ａ＜−１．３ …（４−１）
  16. 下記条件式（５−１）を満足する
    請求項６記載のズームレンズ。
    ３．７＜ｆ１ｂ／ｆ１＜６ …（５−１）
  17. 下記条件式（６−１）を満足する
    請求項７記載のズームレンズ。
    ３＜ｆ１ｂ／ｆ１ｃ＜６ …（６−１）
  18. 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。
    ０．８＜ｆ１ｃ／ｆ１＜１．３ …（７−１）
  19. 請求項１から１８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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