JP2020160263A - ズームレンズおよび撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】イメージサークルが大きく、良好な光学性能を有するズームレンズ、およびこのズームレンズを備えた撮像装置を提供する。【解決手段】ズームレンズは、物体側から順に、正の第１レンズ群Ｇ１、負の第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、正の第４レンズ群Ｇ４、正の第５レンズ群Ｇ５からなる。変倍の際に、第２レンズ群と第３レンズ群と第４レンズ群とが移動する。第２レンズ群は、最も物体側から像側へ順に連続して、負レンズと、接合レンズとを有する。第２レンズ群の接合レンズは、物体側から像側へ順に連続して、第１負レンズと、第１正レンズとを有する。第１正レンズに関する予め定められた条件式を満足する。【選択図】図１

Description

本開示は、ズームレンズ、および撮像装置に関する。

従来、放送用カメラ、映画撮影用カメラ、およびデジタルカメラ等に使用されるズームレンズとして、５群構成のレンズ系が知られている。例えば、下記特許文献１および特許文献２には、物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群と、第５レンズ群とを備え、変倍の際に第２レンズ群と第３レンズ群と第４レンズ群とが移動するズームレンズが記載されている。

特開２０１７−１８１７１９号公報 特開２０１７−０７８７７０号公報

近年、高画質を求めて従来よりもセンササイズの大きなカメラが用いられるようになってきており、このようなカメラに対応可能なイメージサークルが大きいレンズ系が求められている。一方、映像の精細さに対する要求も高まっており、センササイズが大きくなっても従来と同等以下のピクセルピッチに対応可能な光学性能を有することがレンズ系には求められている。

特許文献１および特許文献２に記載されているレンズ系は、イメージサークルが小さく、近年要望されているサイズのイメージサークルに対応させるようにこれらのレンズ系を比例拡大すると、レンズ系の拡大に伴い軸外収差も大きくなってしまい、特に倍率色収差が大きくなってしまう。

本開示は、上記事情に鑑みなされたものであり、大きなイメージサークルを有しながらも、良好な光学性能を保持するズームレンズ、およびこのズームレンズを備えた撮像装置を提供することを目的とする。

本開示の一態様に係るズームレンズは、物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第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、広角端から望遠端への変倍の際に、第１レンズ群と第５レンズ群とは像面に対して固定されており、第２レンズ群は像側へ移動し、第３レンズ群と第４レンズ群とは隣り合うレンズ群との間隔を変化させて光軸に沿って移動し、第２レンズ群は、最も物体側から像側へ順に連続して、負レンズと、接合レンズとを有し、上記接合レンズは、物体側から像側へ順に連続して、第１負レンズと、第１正レンズとを有し、第１正レンズのｄ線に対する屈折率をＮｐ、第１正レンズのｄ線基準のアッベ数をνｐとした場合、下記条件式（１）を満足する。
０．０５＜０．００８１６×νｐ−２．０４０７２４＋Ｎｐ＜０．５ （１）

上記態様のズームレンズは、下記条件式（１−１）を満足することが好ましい。
０．１＜０．００８１６×νｐ−２．０４０７２４＋Ｎｐ＜０．４ （１−１）

上記態様のズームレンズは、第１負レンズのｄ線基準のアッベ数をνｎとした場合、下記条件式（２）を満足することが好ましく、下記条件式（２−１）を満足することがより好ましい。
６０＜νｎ＜１０５ （２）
６５＜νｎ＜１００ （２−１）

上記態様のズームレンズは、第１正レンズのｄ線に対する屈折率をＮｐとした場合、下記条件式（３）を満足することが好ましく、下記条件式（３−１）を満足することがより好ましい。
１．９＜Ｎｐ＜２．２ （３）
１．９５＜Ｎｐ＜２．２ （３−１）

上記態様のズームレンズは、第１正レンズのｄ線基準のアッベ数をνｐとした場合、下記条件式（４）を満足することが好ましく、下記条件式（４−１）を満足することがより好ましい。
２５＜νｐ＜６０ （４）
２６．５＜νｐ＜６０ （４−１）

上記態様のズームレンズは、第４レンズ群内に絞りが配置され、広角端での第４レンズ群と第５レンズ群との間隔が、望遠端での第４レンズ群と第５レンズ群との間隔より大きいことが好ましい。このような構成において、無限遠物体に合焦した状態における第４レンズ群の横倍率をβ４とした場合、下記条件式（５）を満足することが好ましく、下記条件式（５−１）を満足することがより好ましい。
−０．３＜１／β４＜０ （５）
−０．２＜１／β４＜０ （５−１）

上記態様のズームレンズは、無限遠物体に合焦した状態において、第２レンズ群の焦点距離をｆ２、広角端におけるズームレンズの焦点距離をｆｗとした場合、下記条件式（６）を満足することが好ましく、下記条件式（６−１）を満足することがより好ましい。
−３＜ｆ２／ｆｗ＜０ （６）
−２．５＜ｆ２／ｆｗ＜−０．５ （６−１）

上記態様のズームレンズは、無限遠物体に合焦した状態において、第１レンズ群の焦点距離をｆ１、第２レンズ群の焦点距離をｆ２とした場合、下記条件式（７）を満足することが好ましく、下記条件式（７−１）を満足することがより好ましい。
−５＜ｆ１／ｆ２＜０ （７）
−４＜ｆ１／ｆ２＜−０．５ （７−１）

上記態様のズームレンズは、第１レンズ群は、物体側から像側へ順に、合焦の際に像面に対して固定されている負の屈折力を有する第１ａレンズ群と、合焦の際に光軸に沿って移動する正の屈折力を有する第１ｂレンズ群と、合焦の際に像面に対して固定されている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。このような構成において、第１ｃレンズ群の焦点距離をｆ１ｃ、第２レンズ群の焦点距離をｆ２とした場合、下記条件式（８）を満足することが好ましく、下記条件式（８−１）を満足することがより好ましい。
−５＜ｆ１ｃ／ｆ２＜０ （８）
−４＜ｆ１ｃ／ｆ２＜−０．５ （８−１）

本開示の別の態様に係る撮像装置は、本開示の上記態様のズームレンズを備えている。

なお、本明細書の「〜からなり」、「〜からなる」は、挙げられた構成要素以外に、実質的に屈折力を有さないレンズ、並びに、絞り、フィルタ、およびカバーガラス等のレンズ以外の光学要素、並びに、レンズフランジ、レンズバレル、撮像素子、および手振れ補正機構等の機構部分、等が含まれていてもよいことを意図する。

なお、本明細書の「正の屈折力を有する〜群」は、群全体として正の屈折力を有することを意味する。同様に「負の屈折力を有する〜群」は、群全体として負の屈折力を有することを意味する。「正の屈折力を有するレンズ」と「正レンズ」とは同義である。「負の屈折力を有するレンズ」と「負レンズ」とは同義である。「レンズ群」は、複数のレンズからなる構成に限らず、１枚のみのレンズからなる構成としてもよい。

非球面を含むレンズに関する、屈折力の符号、および面形状は、特に断りが無い限り、近軸領域で考えることにする。複合非球面レンズ（球面レンズと、その球面レンズ上に形成された非球面形状の膜とが一体的に構成されて、全体として１つの非球面レンズとして機能するレンズ）は、接合レンズとは見なさず、１枚のレンズとして扱う。

条件式で用いている「焦点距離」は、近軸焦点距離である。条件式で用いている値は、部分分散比以外、無限遠物体に合焦した状態において、ｄ線を基準とした場合の値である。あるレンズのｇ線とＦ線間の部分分散比θｇＦとは、ｇ線、Ｆ線、およびＣ線に対するそのレンズの屈折率をそれぞれＮｇ、ＮＦ、およびＮＣとした場合に、θｇＦ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）で定義される。本明細書に記載の「ｄ線」、「Ｃ線」、「Ｆ線」、および「ｇ線」は輝線であり、ｄ線の波長は５８７．５６ｎｍ（ナノメートル）、Ｃ線の波長は６５６．２７ｎｍ（ナノメートル）、Ｆ線の波長は４８６．１３ｎｍ（ナノメートル）、ｇ線の波長は４３５．８４ｎｍ（ナノメートル）である。

本開示によれば、大きなイメージサークルを有しながらも、良好な光学性能を保持するズームレンズ、およびこのズームレンズを備えた撮像装置を提供することができる。

本開示の実施例１のズームレンズに対応し、本開示の一実施形態に係るズームレンズの構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 図１に示すズームレンズの各変倍状態における構成と光束を示す断面図である。 本開示の実施例１のズームレンズの各収差図である。 本開示の実施例２のズームレンズの構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本開示の実施例２のズームレンズの各収差図である。 本開示の実施例３のズームレンズの構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本開示の実施例３のズームレンズの各収差図である。 本開示の実施例４のズームレンズの構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本開示の実施例４のズームレンズの各収差図である。 本開示の実施例５のズームレンズの構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本開示の実施例５のズームレンズの各収差図である。 本開示の一実施形態に係る撮像装置の概略的な構成図である。

以下、本開示のズームレンズ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、本開示の一実施形態に係るズームレンズの広角端における構成を示す断面図と移動軌跡を示す図である。図２は、このズームレンズの各変倍状態における構成と光束を示す断面図である。図１および図２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および図２では、無限遠物体に合焦している状態を示し、左側が物体側、右側が像側である。図２では、「ＷＩＤＥ」と付した上段に広角端状態を示し、「ＴＥＬＥ」と付した下段に望遠端状態を示す。図２では、光束として、広角端状態における軸上光束ｗａおよび最大画角の光束ｗｂ、望遠端状態における軸上光束ｔａおよび最大画角の光束ｔｂを示す。以下では主に図１を参照しながら説明する。

図１では、ズームレンズが撮像装置に適用されることを想定して、ズームレンズと像面Ｓｉｍとの間に平行平板状の光学部材ＰＰが配置された例を示している。光学部材ＰＰは、各種フィルタ、および／又はカバーガラス等を想定した部材である。各種フィルタとは例えば、ローパスフィルタ、赤外線カットフィルタ、および特定の波長域をカットするフィルタ等である。光学部材ＰＰは屈折力を有しない部材であり、本開示においては光学部材ＰＰを省略した構成も可能である。

本開示のズームレンズは、光軸Ｚに沿って物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、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とからなる。最も物体側の第１レンズ群Ｇ１を正レンズ群とすることによって、レンズ系全長の短縮が可能となるため、小型化に有利となる。また、最も像側の第５レンズ群Ｇ５を正レンズ群とすることによって、軸外光線の主光線が像面Ｓｉｍへ入射する入射角が大きくなるのを抑制できるので、シェーディングを抑制することが可能となる。

図１に示す例では、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へ順に、レンズＬ１１〜Ｌ１９の９枚のレンズからなり、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へ順に、レンズＬ２１〜Ｌ２５の５枚のレンズからなり、第３レンズ群Ｇ３は、物体側から像側へ順に、レンズＬ３１〜Ｌ３２の２枚のレンズからなり、第４レンズ群Ｇ４は、物体側から像側へ順に、開口絞りＳｔとレンズＬ４１〜Ｌ４３の３枚のレンズとからなり、第５レンズ群Ｇ５は、物体側から像側へ順に、レンズＬ５１〜Ｌ５９の９枚のレンズからなる。ただし、本開示のズームレンズにおいては、各レンズ群を構成するレンズの枚数は、図１に示す例と異なる枚数とすることも可能である。また、図１の開口絞りＳｔは形状を示しているのではなく、光軸方向の位置を示している。

本開示のズームレンズにおいては、広角端から望遠端への変倍の際に、第１レンズ群Ｇ１と第５レンズ群Ｇ５とは像面Ｓｉｍに対して固定されており、第２レンズ群Ｇ２は常に像側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４とは隣り合うレンズ群との間隔を変化させて光軸Ｚに沿って移動するように構成される。図１では、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、および第４レンズ群Ｇ４の下にそれぞれ、広角端から望遠端へ変倍する際の各レンズ群の移動軌跡を模式的に矢印で示している。負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２を移動させて主な変倍を行い、第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４を移動させて変倍に伴う像面位置の変動を補正することができる。変倍の際に第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４は相対的に移動するため、変倍の際の像面湾曲の変動、および変倍の際の球面収差の変動を良好に抑制することが容易となる。また、第１レンズ群Ｇ１と第５レンズ群Ｇ５とを変倍の際に固定されている構成とすることによって、最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの距離が変倍の際に変化せず、レンズ系の重心の変動を小さくすることができるため、撮影の際の利便性を高めることができる。

本開示のズームレンズは、第２レンズ群Ｇ２の構成を好適に設定することによって色収差を含む諸収差を良好に抑えている。第２レンズ群Ｇ２は、最も物体側から像側へ順に連続して、負レンズと、接合レンズとを有する。第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の負レンズに隣接して配置されたこの接合レンズは、物体側から像側へ順に連続して、負レンズと、正レンズとを有する。すなわち、第２レンズ群Ｇ２のこの接合レンズは、負レンズと正レンズとが物体側から順に接合された構成を有する。第２レンズ群Ｇ２内の物体側に複数の負レンズを配置することによって第２レンズ群Ｇ２の物体側主点位置を物体側に位置させてより第１レンズ群Ｇ１に近づけることができるので、高変倍比化が可能となる。また、この場合、広角側の倍率色収差が発生しやすく、特にイメージサークルの大きな光学系ではより顕著となりやすい。そこで、負レンズと正レンズとが接合された接合レンズを第２レンズ群Ｇ２が含むように構成することによって、倍率色収差の補正を容易にすることができる。

第２レンズ群Ｇ２の上記接合レンズは、２枚のレンズからなる接合レンズでもよく、３枚のレンズからなる接合レンズでもよい。２枚のレンズからなる接合レンズの場合は小型化の点で有利となる。以下では説明の便宜上、第２レンズ群Ｇ２の上記接合レンズが物体側から像側へ順に連続して有する、負レンズ、正レンズをそれぞれ、第１負レンズ、第１正レンズと称する。一例として、図１に示す例では、レンズＬ２２が第１負レンズに対応し、レンズＬ２３が第１正レンズに対応する。

第１正レンズのｄ線に対する屈折率をＮｐ、第１正レンズのｄ線基準のアッベ数をνｐとした場合、下記条件式（１）を満足するように構成される。条件式（１）を満足することによって、第１正レンズの曲率半径を適正に設定できるので、第１負レンズによって発生した倍率色収差を第１正レンズによって適正に補正することができる。より詳しくは、以下のとおりである。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、第１正レンズの曲率半径の絶対値が小さくなり過ぎないため、第１負レンズによって発生した倍率色収差を第１正レンズによって補正する際に、高画角での倍率色収差と低画角での倍率色収差との差が大きくなるのを抑制することができる。また、条件式（１）の下限以下とならないようにすることによって、第１負レンズのアッベ数と第１正レンズのアッベ数との差を抑えることができるため、低画角の倍率色収差が補正過剰になるのを抑制することができる。条件式（１）の上限以上とならないようにすることによって、第１正レンズの曲率半径の絶対値が大きくなり過ぎないため、第１負レンズによって発生した倍率色収差を第１正レンズによって補正する際に補正不足になるのを抑制することができる。また、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負レンズのアッベ数と第１正レンズのアッベ数との差が小さくなり過ぎないため、倍率色収差が補正不足になるのを抑制することができる。なお、下記条件式（１−１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができ、下記条件式（１−２）を満足する構成とすれば、さらにより良好な特性とすることができる。
０．０５＜０．００８１６×νｐ−２．０４０７２４＋Ｎｐ＜０．５ （１）
０．１＜０．００８１６×νｐ−２．０４０７２４＋Ｎｐ＜０．４ （１−１）
０．１５＜０．００８１６×νｐ−２．０４０７２４＋Ｎｐ＜０．３ （１−２）

第１負レンズのｄ線基準のアッベ数をνｎとした場合、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、広角側の倍率色収差の発生を抑制することができる。条件式（２）の上限以上とならないようにすることによって、広角側の倍率色収差の２次スペクトルを適正に補正することが容易となる。なお、下記条件式（２−１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
６０＜νｎ＜１０５ （２）
６５＜νｎ＜１００ （２−１）

第１正レンズのｄ線に対する屈折率をＮｐとした場合、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、広角側の歪曲収差を適正に補正することが容易となる。また、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、第１負レンズと第１正レンズとの接合面によって、変倍の際の球面収差の変動を抑制することが容易となる。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１負レンズによって発生した低画角の軸外収差を第１正レンズによって適正に補正することが容易となる。なお、下記条件式（３−１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
１．９＜Ｎｐ＜２．２ （３）
１．９５＜Ｎｐ＜２．２ （３−１）

また、第１正レンズのｄ線基準のアッベ数をνｐとした場合、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、望遠側の軸上色収差を適正に補正することが容易となり、これによって、Ｆナンバーを小さくするのに有利となる。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、広角側の倍率色収差を適正に補正することが容易となる。なお、下記条件式（４−１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
２５＜νｐ＜６０ （４）
２６．５＜νｐ＜６０ （４−１）

第２レンズ群Ｇ２の屈折力に関しては以下に説明する条件式を満足することが好ましい。無限遠物体に合焦した状態において、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離をｆ２、広角端におけるズームレンズの焦点距離をｆｗとした場合、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、変倍に必要な第２レンズ群Ｇ２の移動量を短くすることができるので、小型化に有利となる。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、変倍の際の広角側の軸外諸収差の変動の抑制、特に歪曲収差および像面湾曲の変動の抑制が容易となり、また、変倍の際の望遠側の諸収差の変動の抑制、特に球面収差の変動の抑制が容易となる。なお、下記条件式（６−１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができ、下記条件式（６−２）を満足する構成とすれば、さらにより良好な特性とすることができる。
−３＜ｆ２／ｆｗ＜０ （６）
−２．５＜ｆ２／ｆｗ＜−０．５ （６−１）
−２＜ｆ２／ｆｗ＜−０．５ （６−２）

無限遠物体に合焦した状態において、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離をｆ１、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離をｆ２とした場合、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、第１レンズ群Ｇ１の小型化が可能になり、また、変倍の際の球面収差および軸上色収差等の収差の変動の抑制が容易となる。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、望遠端における球面収差および軸上色収差の補正が可能となり、また、変倍に必要な第２レンズ群Ｇ２の移動量を短くすることができるので小型化に有利となる。なお、下記条件式（７−１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができ、下記条件式（７−２）を満足する構成とすれば、さらにより良好な特性とすることができる。
−５＜ｆ１／ｆ２＜０ （７）
−４＜ｆ１／ｆ２＜−０．５ （７−１）
−３．５＜ｆ１／ｆ２＜−１ （７−２）

次に、第２レンズ群Ｇ２以外のレンズ群の好ましい構成について説明する。第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へ順に、合焦の際に像面Ｓｉｍに対して固定されている負の屈折力を有する第１ａレンズ群Ｇ１ａと、合焦の際に光軸Ｚに沿って移動する正の屈折力を有する第１ｂレンズ群Ｇ１ｂと、合焦の際に像面Ｓｉｍに対して固定されている正の屈折力を有する第１ｃレンズ群Ｇ１ｃとからなるように構成することが好ましい。このような構成にすることによって、合焦の際に発生する球面収差および軸上色収差を低減することが容易となる。図１の第１ｂレンズ群Ｇ１ｂの下に記入された水平方向の両矢印は、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂが合焦の際に移動するフォーカスレンズ群であることを示す。

一例として、図１に示す例では、第１ａレンズ群Ｇ１ａは、物体側から像側へ順に、レンズＬ１１〜Ｌ１３の３枚のレンズからなり、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂは、物体側から像側へ順に、レンズＬ１４〜Ｌ１５の２枚のレンズからなり、第１ｃレンズ群Ｇ１ｃは、物体側から像側へ順に、レンズＬ１６〜Ｌ１９の４枚のレンズからなる。ただし、本開示のズームレンズにおいては、各レンズ群を構成するレンズの枚数は、図１に示す例と異なる枚数とすることも可能である。

第１レンズ群Ｇ１が上記の第１ａレンズ群Ｇ１ａと、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂと、第１ｃレンズ群Ｇ１ｃとからなる構成において、第１ｃレンズ群の焦点距離をｆ１ｃ、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離をｆ２とした場合、下記条件式（８）を満足することが好ましい。条件式（８）を満足することによって、条件式（７）に関する効果を高めることができる。すなわち、条件式（８）の下限以下とならないようにすることによって、第１レンズ群Ｇ１の小型化がより可能になり、また、変倍の際の球面収差および軸上色収差等の収差の変動の抑制がより容易となる。条件式（８）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および軸上色収差の補正がより可能となり、また、変倍に必要な第２レンズ群Ｇ２の移動量をより短くすることができるので小型化により有利となる。なお、下記条件式（８−１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができ、下記条件式（８−２）を満足する構成とすれば、さらにより良好な特性とすることができる。
−５＜ｆ１ｃ／ｆ２＜０ （８）
−４＜ｆ１ｃ／ｆ２＜−０．５ （８−１）
−３．５＜ｆ１ｃ／ｆ２＜−１ （８−２）

また、第１レンズ群Ｇ１が上記の第１ａレンズ群Ｇ１ａと、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂと、第１ｃレンズ群Ｇ１ｃとからなる場合、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂの最も像側のレンズは物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズであり、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂの最も像側のレンズの像側の面の曲率半径の絶対値よりも第１ｃレンズ群Ｇ１ｃの最も物体側のレンズの物体側の面の曲率半径の絶対値が小さくなるように構成することが好ましい。第１ｂレンズ群Ｇ１ｂの最も像側のレンズを上記構成にすることによって、広角側の非点収差および像面湾曲の発生を抑制することが容易となる。第１ｂレンズ群Ｇ１ｂと第１ｃレンズ群Ｇ１ｃとの互いに対向する面を上記構成にすることによって、合焦の際の軸外収差の変動を抑制することが容易となる。また、合焦の際に第１ｂレンズ群Ｇ１ｂと第１ｃレンズ群Ｇ１ｃ同士がレンズ周辺部で干渉しないため、合焦の際の第１ｂレンズ群Ｇ１ｂの移動量を確保することが容易となる。また、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂは、物体側から像側へ順に、物体側に凸面を向けた正レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズとからなることが好ましい。このようにした場合は、合焦の際の軸外収差の変動を抑制することが容易となる。

第３レンズ群Ｇ３は、正の屈折力を有するレンズ群としてもよく、負の屈折力を有するレンズ群としてもよい。第３レンズ群Ｇ３が正の屈折力を有する場合は、第４レンズ群Ｇ４の屈折力を弱くできるため、レンズ群の倒れに伴う性能劣化、および／又は、レンズの製造誤差に伴う性能劣化を抑制することができる。第３レンズ群Ｇ３が負の屈折力を有する場合は、高変倍比化に有利となる。

第４レンズ群Ｇ４内には開口絞りＳｔが配置されており、かつ、広角端での第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間隔が、望遠端での第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間隔より大きいことが好ましい。このようにした場合は、広角端での開口絞りＳｔの位置を望遠端での開口絞りＳｔの位置より物体側に位置させることができるので、広角端での入射瞳位置を望遠端での入射瞳位置より物体側に位置させることができる。これによって、レンズ系全長が長くならないように抑制しながら第１レンズ群Ｇ１の外径の大径化を抑制することが容易となる。

第４レンズ群Ｇ４内に開口絞りＳｔが配置されており、かつ、広角端での第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間隔が、望遠端での第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間隔より大きい構成を採る場合に、無限遠物体に合焦した状態における第４レンズ群Ｇ４の横倍率をβ４とした場合、下記条件式（５）を満足することが好ましい。レンズの外径が大きくなり過ぎないようにレンズ径を抑制している構成では、広角端から望遠端へ変倍する際に、軸上光束が第１レンズ群Ｇ１のレンズ径によって制限されるためにＦナンバーが大きくなるという現象が発生することがある。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、広角端から上記現象が発生する焦点距離までの変倍範囲において変倍の際のＦナンバーの変動を適性に抑えることが容易となる。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、第５レンズ群Ｇ５の屈折力が強くなり過ぎないようにすることができ、軸外収差の発生を抑えることが容易となる。なお、下記条件式（５−１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができ、下記条件式（５−２）を満足する構成とすれば、さらにより良好な特性とすることができる。
−０．３＜１／β４＜０ （５）
−０．２＜１／β４＜０ （５−１）
−０．１＜１／β４＜０ （５−２）

上述した好ましい構成および可能な構成は、任意の組合せが可能であり、要求される仕様に応じて適宜選択的に採用されることが好ましい。本開示の技術によれば、大きなイメージサークルを有しながらも、良好な光学性能を保持するズームレンズを実現することが可能である。なお、ここでいう「大きなイメージサークル」とは、直径４３．２より大きいイメージサークルを意味する。

次に、本開示のズームレンズの数値実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１のズームレンズの構成と移動軌跡は図１に示しており、その図示方法と構成は上述したとおりであるので、ここでは重複説明を一部省略する。実施例１のズームレンズは、物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正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とからなる。変倍の際に、第１レンズ群Ｇ１と第５レンズ群Ｇ５とは像面Ｓｉｍに対して固定されており、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４とは隣り合うレンズ群との間隔を変化させて光軸Ｚに沿って移動する。第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へ順に、負の屈折力を有する第１ａレンズ群Ｇ１ａと、正の屈折力を有する第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。合焦の際に、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂのみが光軸Ｚに沿って移動し、その他のレンズ群は全て像面Ｓｉｍに対して固定されている。第１ａレンズ群Ｇ１ａは、物体側から像側へ順に、レンズＬ１１〜Ｌ１３の３枚のレンズからなり、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂは、物体側から像側へ順に、レンズＬ１４〜Ｌ１５の２枚のレンズからなり、第１ｃレンズ群Ｇ１ｃは、物体側から像側へ順に、レンズＬ１６〜Ｌ１９の４枚のレンズからなり、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へ順に、レンズＬ２１〜Ｌ２５の５枚のレンズからなり、第３レンズ群Ｇ３は、物体側から像側へ順に、レンズＬ３１〜Ｌ３２の２枚のレンズからなり、第４レンズ群Ｇ４は、物体側から像側へ順に開口絞りＳｔとレンズＬ４１〜Ｌ４３の３枚のレンズとからなり、第５レンズ群Ｇ５は、物体側から像側へ順に、レンズＬ５１〜Ｌ５９の９枚のレンズからなる。以上が実施例１のズームレンズの概要である。

実施例１のズームレンズについて、基本レンズデータを表１Ａおよび表１Ｂに、諸元と可変面間隔を表２に、非球面係数を表３に示す。ここでは、１つの表の長大化を避けるため基本レンズデータを表１Ａおよび表１Ｂの２つの表に分けて表示している。表１Ａには第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、および第３レンズ群Ｇ３を示し、表１Ｂには第４レンズ群Ｇ４、第５レンズ群Ｇ５、および光学部材ＰＰを示す。表１Ａ、表１Ｂ、および表２には、無限遠物体に合焦した状態におけるデータを示す。

表１Ａおよび表１Ｂにおいて、Ｓｎの欄には最も物体側の面を第１面とし像側に向かうに従い１つずつ番号を増加させた場合の面番号を示し、Ｒの欄には各面の曲率半径を示し、Ｄの欄には各面とその像側に隣接する面との光軸上の面間隔を示す。Ｎｄの欄には各構成要素のｄ線に対する屈折率を示し、νｄの欄には各構成要素のｄ線基準のアッベ数を示し、θｇＦの欄には各構成要素のｇ線とＦ線間の部分分散比を示す。

表１Ａおよび表１Ｂでは、物体側に凸面を向けた形状の面の曲率半径の符号を正、像側に凸面を向けた形状の面の曲率半径の符号を負としている。表１Ｂには開口絞りＳｔおよび光学部材ＰＰも合わせて示している。表１Ｂでは開口絞りＳｔに相当する面の面番号の欄に面番号と（Ｓｔ）という語句を記載している。表１Ａおよび表１Ｂでは、変倍の際の可変面間隔についてはＤＤ［ ］という記号を用い、［ ］の中にこの間隔の物体側の面番号を付してＤの欄に記入している。

表２に、変倍比Ｚｒ、焦点距離ｆ、ＦナンバーＦＮｏ．、最大全画角２ω、最大像高ＩＨ、および、変倍の際の可変面間隔をｄ線基準で示す。２ωの欄の（°）は単位が度であることを意味する。表２では、広角端状態、望遠端状態の各値をそれぞれＷＩＤＥ、ＴＥＬＥと表記した欄に示している。

基本レンズデータでは、非球面の面番号には＊印を付しており、非球面の曲率半径の欄には近軸の曲率半径の数値を記載している。表３において、Ｓｎの欄には非球面の面番号を示し、ＫＡおよびＡｍ（ｍは３以上の整数であり、面により異なる）の欄には各非球面についての非球面係数の数値を示す。表３の非球面係数の数値の「Ｅ±ｎ」（ｎ：整数）は「×１０^±ｎ」を意味する。ＫＡおよびＡｍは下式で表される非球面式における非球面係数である。
Ｚｄ＝Ｃ×ｈ^２／｛１＋（１−ＫＡ×Ｃ^２×ｈ^２）^１/２｝＋ΣＡｍ×ｈ^ｍ
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（光軸からレンズ面までの距離）
Ｃ：近軸曲率半径の逆数
ＫＡ、Ａｍ：非球面係数
であり、非球面式のΣはｍに関する総和を意味する。

各表のデータにおいて、角度の単位としては度を用い、長さの単位としてはｍｍ（ミリメートル）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。また、以下に示す各表では所定の桁でまるめた数値を記載している。

図３に、実施例１のズームレンズの無限遠物体に合焦した状態の各収差図を示す。図３では左から順に、球面収差、非点収差、歪曲収差、および倍率色収差を示す。図３では「ＷＩＤＥ」と付した上段に広角端状態の収差を示し、「ＴＥＬＥ」と付した下段に望遠端状態の収差を示す。球面収差図では、ｄ線、Ｃ線、Ｆ線、およびｇ線における収差をそれぞれ実線、長破線、短破線、および一点鎖線で示す。非点収差図では、サジタル方向のｄ線における収差を実線で示し、タンジェンシャル方向のｄ線における収差を短破線で示す。歪曲収差図ではｄ線における収差を実線で示す。倍率色収差図では、Ｃ線、Ｆ線、およびｇ線における収差をそれぞれ長破線、短破線、および一点鎖線で示す。球面収差図のＦＮｏ．はＦナンバーを意味し、その他の収差図のωは半画角を意味する。

上記の実施例１に関する各データの記号、意味、記載方法、および図示方法は、特に断りが無い限り以下の実施例においても同様であるので、以下では重複説明を省略する。

［実施例２］
実施例２のズームレンズの構成と移動軌跡を図４に示す。実施例２のズームレンズは、実施例１のズームレンズの概要と同様の構成を有する。実施例２のズームレンズについて、基本レンズデータを表４Ａおよび表４Ｂに、諸元と可変面間隔を表５に、非球面係数を表６に、各収差図を図５に示す。

［実施例３］
実施例３のズームレンズの構成と移動軌跡を図６に示す。実施例３のズームレンズは、実施例１のズームレンズの概要と同様の構成を有する。実施例３のズームレンズについて、基本レンズデータを表７Ａおよび表７Ｂに、諸元と可変面間隔を表８に、非球面係数を表９に、各収差図を図７に示す。

［実施例４］
実施例４のズームレンズの構成と移動軌跡を図８に示す。実施例４のズームレンズは、第３レンズ群Ｇ３が負の屈折力を有する点、および第４レンズ群Ｇ４が物体側から像側へ順に開口絞りＳｔとレンズＬ４１〜Ｌ４４の４枚のレンズとからなる点以外は、実施例１のズームレンズの概要と同様の構成を有する。実施例４のズームレンズについて、基本レンズデータを表１０Ａおよび表１０Ｂに、諸元と可変面間隔を表１１に、非球面係数を表１２に、各収差図を図９に示す。

［実施例５］
実施例５のズームレンズの構成と移動軌跡を図１０に示す。実施例５のズームレンズは第３レンズ群Ｇ３が負の屈折力を有する点、および第５レンズ群Ｇ５が物体側から像側へ順にレンズＬ５１〜Ｌ５７の７枚のレンズからなる点以外は、実施例１のズームレンズの概要と同様の構成を有する。実施例５のズームレンズについて、基本レンズデータを表１３Ａおよび表１３Ｂに、諸元と可変面間隔を表１４に、非球面係数を表１５に、各収差図を図１１に示す。

表１６に、実施例１〜５のズームレンズの条件式（１）〜（８）の対応値を示す。表１６に示す値はｄ線基準での値である。

以上説明したデータからわかるように、実施例１〜５のズームレンズは、小型化が図られながらも、最大像高が２３．１５であり、大きなイメージサークルを有し、倍率色収差を含む諸収差が良好に抑えられて高い光学性能を実現している。

次に、本開示の実施形態に係る撮像装置について説明する。図１２に、本開示の実施形態の撮像装置の一例として、本開示の実施形態に係るズームレンズ１を用いた撮像装置１００の概略構成図を示す。撮像装置１００としては、例えば、放送用カメラ、映画撮影用カメラ、ビデオカメラ、および監視用カメラ等を挙げることができる。

撮像装置１００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１２では、ズームレンズ１が備える複数のレンズ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）又は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１００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の変倍を制御する変倍制御部７と、ズームレンズ１の合焦を制御する合焦制御部８とを備える。なお、図１２では１つの撮像素子３のみ図示しているが、３つの撮像素子を有するいわゆる３板方式の撮像装置としてもよい。

以上、実施形態および実施例を挙げて本開示の技術を説明したが、本開示の技術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、アッベ数、および非球面係数等は、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。

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 変倍制御部
８ 合焦制御部
１００ 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〜Ｌ１９、Ｌ２１〜Ｌ２５、Ｌ３１〜Ｌ３３、Ｌ４１〜Ｌ４４、Ｌ５１〜Ｌ５９ レンズ
ｔａ、ｗａ 軸上光束
ｔｂ、ｗｂ 最大画角の光束
ＰＰ 光学部材
Ｓｉｍ 像面
Ｓｔ 開口絞り
Ｚ 光軸

Claims (19)

1. 物体側から像側へ順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第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、
   広角端から望遠端への変倍の際に、前記第１レンズ群と前記第５レンズ群とは像面に対して固定されており、前記第２レンズ群は像側へ移動し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群とは隣り合うレンズ群との間隔を変化させて光軸に沿って移動し、
   前記第２レンズ群は、最も物体側から像側へ順に連続して、負レンズと、接合レンズとを有し、
   前記接合レンズは、物体側から像側へ順に連続して、第１負レンズと、第１正レンズとを有し、
   前記第１正レンズのｄ線に対する屈折率をＮｐ、
   前記第１正レンズのｄ線基準のアッベ数をνｐとした場合、
   ０．０５＜０．００８１６×νｐ−２．０４０７２４＋Ｎｐ＜０．５ （１）
   で表される条件式（１）を満足するズームレンズ。
2. 前記第１負レンズのｄ線基準のアッベ数をνｎとした場合、
   ６０＜νｎ＜１０５ （２）
   で表される条件式（２）を満足する請求項１に記載のズームレンズ。
3. １．９＜Ｎｐ＜２．２ （３）
   で表される条件式（３）を満足する請求項１又は２に記載のズームレンズ。
4. ２５＜νｐ＜６０ （４）
   で表される条件式（４）を満足する請求項１から３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
5. 前記第４レンズ群内に絞りが配置され、
   広角端での前記第４レンズ群と前記第５レンズ群との間隔が、望遠端での前記第４レンズ群と前記第５レンズ群との間隔より大きい請求項１から４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
6. 無限遠物体に合焦した状態における前記第４レンズ群の横倍率をβ４とした場合、
   −０．３＜１／β４＜０ （５）
   で表される条件式（５）を満足する請求項５に記載のズームレンズ。
7. 無限遠物体に合焦した状態において、
   前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、
   広角端における前記ズームレンズの焦点距離をｆｗとした場合、
   −３＜ｆ２／ｆｗ＜０ （６）
   で表される条件式（６）を満足する請求項１から６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
8. 無限遠物体に合焦した状態において、
   前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、
   前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とした場合、
   −５＜ｆ１／ｆ２＜０ （７）
   で表される条件式（７）を満足する請求項１から７のいずれか１項に記載のズームレンズ。
9. 前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に、合焦の際に像面に対して固定されている負の屈折力を有する第１ａレンズ群と、合焦の際に光軸に沿って移動する正の屈折力を有する第１ｂレンズ群と、合焦の際に像面に対して固定されている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８のいずれか１項に記載のズームレンズ。
10. 前記第１ｃレンズ群の焦点距離をｆ１ｃ、
    前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とした場合、
    −５＜ｆ１ｃ／ｆ２＜０ （８）
    で表される条件式（８）を満足する請求項９に記載のズームレンズ。
11. ０．１＜０．００８１６×νｐ−２．０４０７２４＋Ｎｐ＜０．４ （１−１）
    で表される条件式（１−１）を満足する請求項１に記載のズームレンズ。
12. ６５＜νｎ＜１００ （２−１）
    で表される条件式（２−１）を満足する請求項２に記載のズームレンズ。
13. １．９５＜Ｎｐ＜２．２ （３−１）
    で表される条件式（３−１）を満足する請求項３に記載のズームレンズ。
14. ２６．５＜νｐ＜６０ （４−１）
    で表される条件式（４−１）を満足する請求項４に記載のズームレンズ。
15. −０．２＜１／β４＜０ （５−１）
    で表される条件式（５−１）を満足する請求項６に記載のズームレンズ。
16. −２．５＜ｆ２／ｆｗ＜−０．５ （６−１）
    で表される条件式（６−１）を満足する請求項７に記載のズームレンズ。
17. −４＜ｆ１／ｆ２＜−０．５ （７−１）
    で表される条件式（７−１）を満足する請求項８に記載のズームレンズ。
18. −４＜ｆ１ｃ／ｆ２＜−０．５ （８−１）
    で表される条件式（８−１）を満足する請求項１０に記載のズームレンズ。
19. 請求項１から１８のいずれか１項に記載のズームレンズを備えた撮像装置。