JP5151577B2 - ズームレンズ及び撮像装置 - Google Patents

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Description

本発明はズームレンズ及び撮像装置に関する。詳しくは、高変倍比を有するリアフォーカス式のズームレンズ及びこれを備えた撮像装置の技術分野に関する。
近年、デジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の小型の撮像装置が普及している。これらの撮像装置においては、一層の小型化が望まれており、これに伴い、撮影用レンズ、特に、ズームレンズの全長の短縮化が要求されている。また、撮像レンズに対しては、撮像素子の高画素化に対応してレンズ性能の向上の要求も高い。
上記のような小型化及びレンズ性能の向上を図ることが可能なズームレンズとして、最も物体側に配置される第１レンズ群以外のレンズ群を移動させてフォーカシングを行う所謂リアフォーカス式のズームレンズが存在する。リアフォーカス式のズームレンズは、レンズ系全体の小型化が容易であり、かつ、画素数の多い撮像素子に適した結像性能が得られることが知られている。
リアフォーカス式のズームレンズとしては、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、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、負の屈折力を有する第５レンズ群とが物体側より順に配置されて構成されたものがある。このようなリアフォーカス式のズームレンズにあっては、例えば、第２レンズ群及び第４レンズ群を光軸方向へ移動させてズーミングを行い、第４レンズ群を移動させてフォーカシングを行っている（例えば、特許文献１参照）。
上記のようなリアフォーカス式のズームレンズにおいて、近年、第１レンズ群から像面までの間で光路を折り曲げることによって前後長を短縮する所謂折曲光学系のズームレンズが提案されている。
折曲光学系のズームレンズとしては、例えば、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、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レンズ群とが物体側から順に配置されて構成された４群構成のズームレンズがある（例えば、特許文献２参照）。
特許文献２に記載されたズームレンズにあっては、第２レンズ群及び第４レンズ群を光軸方向へ移動させてズーミングを行い、第１レンズ群が、負の屈折力を有する単レンズである第１レンズと、光路を折り曲げる光学部材（プリズム）と、正の屈折力を有する単レンズである第２レンズとが物体側より順に配置されて構成されている。
また、折曲光学系の５群構成のズームレンズとして、例えば、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、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、負の屈折力を有する第５レンズ群とが物体側から順に配置されて構成されたズームレンズがある（例えば、特許文献３参照）。
特許文献３に記載されたズームレンズにあっては、第２レンズ群及び第４レンズ群を光軸方向へ移動させてズーミングを行い、第１レンズ群が、負の屈折力を有する単レンズである第１レンズと、光路を折り曲げる光学部材（プリズム）と、正の屈折力を有する単レンズである第２レンズとが物体側より順に配置されて構成されている。
特許３０１５１９２号公報 特開２０００−１３１６１０号公報 特開２００４−３５４８７１号公報
ところで、第１レンズ群から像面までの間で光路を折り曲げる折曲光学系のズームレンズにあっては、従来、変倍比が、例えば、３倍乃至５倍程度であった。
ところが、近年、ズームレンズに対する高変倍化の要求が高くなっており、前後長を短縮することが可能な折曲光学系のズームレンズにおいても、高変倍化の要求が高い。
しかしながら、上記した特許文献２及び特許文献３に記載されたズームレンズにあっては、第１レンズ群が光学部材と該光学部材を挟んでそれぞれ反対側に配置された単レンズとによって構成されており、高変倍化、例えば、変倍比を５倍以上とした場合には、特に、望遠側において軸上色収差や倍率色収差と言う色収差が大幅に悪化し、光学性能を満足することが困難になると言う問題がある。
そこで、本発明ズームレンズ及び撮像装置は、上記した問題点を克服し、高変倍化による色収差を良好に補正して光学性能の低下を来たすことなく高変倍化を図ることを課題とする。
ズームレンズは、上記した課題を解決するために、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、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、負の屈折力を有する第５レンズ群とが物体側より順に配置された。ズームレンズは、前記第２レンズ群及び前記第４レンズ群を光軸方向へ移動させることによりズーミングを行うように構成された。ズームレンズは、前記第１レンズ群が、負の屈折力を有する前側レンズ群と、光路を折り曲げる光学部材と、正の屈折力を有する後側レンズ群とが物体側より順に配置されて構成され、前記前側レンズ群は、負の屈折力を有する第１レンズと正の屈折力を有する第２レンズとが物体側から像側へ順に接合された接合レンズによって構成され、以下の条件式（１）及び条件式（２）を満足するものである。
（１）２．５＜ｆ１／ｆｗ＜７．０
（２）−０．７＜ｆ１１／ｆ１２＜−０．１５
但し、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端におけるレンズ全系の焦点距離
ｆ１１：第１レンズの焦点距離
ｆ１２：第２レンズの焦点距離
とする。
従って、ズームレンズにあっては、高変倍化に伴う軸上色収差や倍率色収差と言う色収差が良好に補正される。また、条件式（１）及び条件式（２）を満足するように構成することにより、広画角化及び小型化を図りつつ色収差や歪曲収差の発生が抑制される。
また、上記したズームレンズにおいては、第１レンズ群の第２レンズを物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカスレンズとすることが望ましい。
第２レンズを物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカスレンズとすることにより、第２レンズの焦点距離が長くなる。
さらに、上記したズームレンズにおいては、以下の条件式（３）を満足するように構成することが望ましい。
（３）−３．６＜ｆ１ａ／ｆ１＜−０.８
但し、
ｆ１ａ：前側レンズ群の焦点距離
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
とする。
条件式（３）を満足するように構成することにより、ズームレンズ全系が小型化されると共に接合レンズに起因して発生する収差が良好に補正される。
加えて、上記したズームレンズにあっては、第１レンズ群の少なくとも１つの面を非球面に形成することが望ましい。
第１レンズ群の少なくとも１つの面を非球面に形成することにより、広角側及び望遠側の双方において諸収差が良好に補正される。
撮像装置は、上記した課題を解決するために、ズームレンズと該ズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備え、ズームレンズが、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、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、負の屈折力を有する第５レンズ群とが物体側より順に配置された。撮像装置のズームレンズは、前記第２レンズ群及び前記第４レンズ群を光軸方向へ移動させることによりズーミングを行うように構成された。撮像装置のズームレンズは、前記第１レンズ群が、負の屈折力を有する前側レンズ群と、光路を折り曲げる光学部材と、正の屈折力を有する後側レンズ群とが物体側より順に配置されて構成され、前記前側レンズ群は、負の屈折力を有する第１レンズと正の屈折力を有する第２レンズとが物体側から像側へ順に接合された接合レンズによって構成され、以下の条件式（１）及び条件式（２）を満足するものである。
（１）２．５＜ｆ１／ｆｗ＜７．０
（２）−０．７＜ｆ１１／ｆ１２＜−０．１５
但し、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端におけるレンズ全系の焦点距離
ｆ１１：第１レンズの焦点距離
ｆ１２：第２レンズの焦点距離
とする。
従って、撮像装置にあっては、高変倍化に伴う軸上色収差や倍率色収差と言う色収差が良好に補正される。また、条件式（１）及び条件式（２）を満足するように構成することにより、広画角化及び小型化を図りつつ色収差や歪曲収差の発生が抑制される。
本発明ズームレンズは、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、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、負の屈折力を有する第５レンズ群とが物体側より順に配置され、前記第２レンズ群及び前記第４レンズ群を光軸方向へ移動させることによりズーミングを行うように構成され、前記第１レンズ群は、負の屈折力を有する前側レンズ群と、光路を折り曲げる光学部材と、正の屈折力を有する後側レンズ群とが物体側より順に配置されて構成され、前記前側レンズ群は、負の屈折力を有する第１レンズと正の屈折力を有する第２レンズとが物体側から像側へ順に接合された接合レンズによって構成され、以下の条件式（１）及び条件式（２）を満足するように構成されている。
（１）２．５＜ｆ１／ｆｗ＜７．０
（２）−０．７＜ｆ１１／ｆ１２＜−０．１５
但し、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端におけるレンズ全系の焦点距離
ｆ１１：第１レンズの焦点距離
ｆ１２：第２レンズの焦点距離
とする。
本発明撮像装置は、ズームレンズと該ズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備え、前記ズームレンズは、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、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、負の屈折力を有する第５レンズ群とが物体側より順に配置され、前記第２レンズ群及び前記第４レンズ群を光軸方向へ移動させることによりズーミングを行うように構成され、前記第１レンズ群は、負の屈折力を有する前側レンズ群と、光路を折り曲げる光学部材と、正の屈折力を有する後側レンズ群とが物体側より順に配置されて構成され、前記前側レンズ群は、負の屈折力を有する第１レンズと正の屈折力を有する第２レンズとが物体側から像側へ順に接合された接合レンズによって構成され、以下の条件式（１）及び条件式（２）を満足するように構成されている。
（１）２．５＜ｆ１／ｆｗ＜７．０
（２）−０．７＜ｆ１１／ｆ１２＜−０．１５
但し、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端におけるレンズ全系の焦点距離
ｆ１１：第１レンズの焦点距離
ｆ１２：第２レンズの焦点距離
とする。
従って、本発明にあっては、色収差が良好に補正されるため、光学性能の低下を来たすことなく高変倍化を図ることができる。また、条件式（１）及び条件式（２）を満足するように構成することにより、広画角化及び小型化を図りつつ色収差や歪曲収差の発生が抑制される。
以下に、本発明ズームレンズ及び撮像装置を実施するための最良の形態について説明する。
先ず、本発明ズームレンズについて説明する。
本発明ズームレンズは、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、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、負の屈折力を有する第５レンズ群とが物体側より順に配置され、第２レンズ群及び第４レンズ群を光軸方向へ移動させることによりズーミングを行うように構成されている。
第１レンズ群は、負の屈折力を有する前側レンズ群と、光路を折り曲げる光学部材と、正の屈折力を有する後側レンズ群とが物体側より順に配置されて構成されている。前側レンズ群は、負の屈折力を有する第１レンズと正の屈折力を有する第２レンズとが物体側から像側へ順に接合された接合レンズによって構成されている。
上記したように、本発明ズームレンズにあっては、前側レンズ群を負の屈折力を有する第１レンズと正の屈折力を有する第２レンズとが接合された接合レンズによって構成することにより、第１レンズにおいて発生する諸収差を正の屈折力を有する第２レンズによって補正することができる。特に、前側レンズ群を接合レンズによって構成することにより、第２レンズ群の屈折力を高めて、例えば、５倍以上の変倍比を有するように高変倍化した場合においても、高変倍化に伴う軸上色収差や倍率色収差と言う色収差を良好に補正して光学性能の低下を来たすことなく高変倍化を図ることができる。
また、前側レンズ群を接合レンズによって構成することにより、レンズ鏡筒の構造を簡素化できると共に組立誤差に対する感度の上昇を抑制することができる。
本発明ズームレンズにあっては、以下の条件式（１）及び条件式（２）を満足するように構成する。
（１）２．５＜ｆ１／ｆｗ＜７．０
（２）−０．７＜ｆ１１／ｆ１２＜−０．１５
但し、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端におけるレンズ全系の焦点距離
ｆ１１：第１レンズの焦点距離
ｆ１２：第２レンズの焦点距離
とする。
条件式（１）は、正の屈折力を有する第１レンズ群の焦点距離と、広角端におけるレンズ全系の焦点距離との比率を規定する式である。
条件式(１)の値が下限値を下回ると、第１レンズ群の正の屈折力が強くなり過ぎるため、正の屈折力を有する後側レンズ群の屈折力が強くなり過ぎ、後側レンズ群によっては球面収差の補正ができなくなるか、又は、負の屈折力を有する接合レンズである前側レンズ群の屈折力が弱くなってしまい、広画角化が困難となる。
逆に、条件式(１)の値が上限値を上回ると、第１レンズ群の正の屈折力が弱くなり過ぎてズームレンズの全長が長くなってしまい、小型化が困難となる。
条件式（２）は、負の屈折力を有する第１レンズの焦点距離と、正の屈折力を有する第２レンズの焦点距離との比率を規定する式である。
条件式(２)の値が下限値を下回ると、前側レンズ群において第２レンズの正の屈折力に対する第１レンズの負の屈折力が弱くなるため、負レンズに起因する色収差や歪曲収差の発生が抑制される。
しかしながら、第１レンズの負の屈折力が弱くなることにより、入射瞳位置が像面側に移動し、最も物体側に位置する第１レンズの有効径が大きくなり、それに起因して光路を折り曲げる光学部材に入射する光線高さが高くなる。従って、光学部材が大型となってしまい、ズームレンズ全系の小型化が困難となる。
逆に、条件式(２)の値が上限値を上回ると、前側レンズ群において第２レンズの正の屈折力に対する第１レンズの負の屈折力が強くなり、入射瞳位置が物体側に移動し、最も物体側に位置する第１レンズの有効径を小さくすることができる。従って、光路を折り曲げる光学部材に入射する光線高さが低くなるため、光学部材を小型化することができ、ズームレンズ全系の小型化を図ることができる。
しかしながら、第２レンズの正の屈折力に対する第１レンズの負の屈折力が強くなるため、負レンズに起因する色収差や歪曲収差が大きくなり、光学性能の低下を来たしてしまう。
従って、ズームレンズが条件式（１）及び条件式（２）を満足することにより、広画角化及び小型化を図ることができると共に色収差や歪曲収差の発生を抑制して光学性能の向上を図ることができる。
また、本発明の一実施形態のズームレンズにあっては、第１レンズ群の第２レンズを物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカスレンズとすることが好ましい。
第２レンズを物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカスレンズとすることにより、第２レンズの焦点距離を長くすることができ、接合レンズ（前側レンズ群）により所望の焦点距離を実現する場合に収差の発生を抑制することができる。
本発明の一実施形態のズームレンズにあっては、以下の条件式（３）を満足するように構成することが好ましい。
（３）−３．６＜ｆ１ａ／ｆ１＜−０.８
但し、
ｆ１ａ：前側レンズ群の焦点距離
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
とする。
条件式（３）は、正の屈折力を有する第１レンズ群の焦点距離と、第１レンズ群における接合レンズ（前側レンズ群）の焦点距離との比率を規定する式である。
条件式（３）が下限値を下回ると、接合レンズの屈折力が弱くなり過ぎ、入射瞳位置が像面側に移動し、最も物体側に位置する第１レンズの有効径が大きくなる。従って、光路を折り曲げる光学部材に入射する光線高さが高くなるため、光学部材が大型となってしまい、ズームレンズ全系の小型化が困難となる。
逆に、条件式(３)が上限値を上回ると、接合レンズの屈折力が強くなり、入射瞳位置が物体側に移動し、最も物体側に位置する第１レンズの有効径が小さくなる。従って、光路を折り曲げる光学部材に入射する光線高さが低くなるため、光学部材の小型化によるズームレンズ全系の小型化を図ることができる。
しかしながら、前側レンズ群の屈折力が強くなり過ぎることにより、接合レンズに起因して発生する収差の補正が困難となり、光学性能の低下を来たしてしまう。
従って、ズームレンズが条件式（３）を満足することにより、ズームレンズ全系の小型化を図ることができると共に接合レンズに起因して発生する収差を良好に補正して光学性能の向上を図ることができる。
加えて、本発明の一実施形態のズームレンズにあっては、第１レンズ群の少なくとも１つの面を非球面に形成することが好ましい。
第１レンズ群の少なくとも１つの面、例えば、後側レンズ群の両面を非球面に形成することにより、広角側及び望遠側の双方における光学性能の向上を図ることができる。
次に、本発明ズームレンズの具体的な実施の形態及び該実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例について、図面及び表を参照して説明する。
尚、以下の説明において示した記号の意味等については、下記に示す通りである。
「面番号」は物体側から数えて第ｉ番目の面、「Ｒｉ」は物体側から数えて像側へ第ｉ番目の面（第ｉ面）の曲率半径、「Ｄｉ」は第ｉ番目の面と第ｉ＋１番目の面との間の軸上面間隔、「Ｎｉ」は第ｉレンズ（Ｇｉ）を構成する材質のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）における屈折率、「νｉ」は第ｉレンズ（Ｇｉ）を構成する材質のｄ線におけるアッベ数である。面番号に関し「ＡＳＰ」は当該面が非球面であることを示し、曲率半径に関し「∞」は当該面が平面であることを示し、軸上面間隔に関し「可変」は当該面が可変間隔であることを示す。
各数値実施例において用いられたレンズには、レンズ面が非球面に形成されたものがある。非球面形状は、「ｘ」をレンズ面の頂点からの光軸方向における距離、「ｙ」を光軸に垂直な方向における高さ、「ｃ」をレンズの頂点における近軸曲率（曲率半径の逆数）、「κ」を円錐定数、「Ａｉ」を第ｉ次の非球面係数とすると、以下の式によって定義される。
ｘ＝ｃｙ２／[１＋｛１−（１＋κ）ｃ２ｙ２｝１／２]＋Ａ４ｙ４＋Ａ６ｙ６＋Ａ８ｙ８＋Ａ１０ｙ１０
Ａ４、Ａ６、Ａ８及びＡ１０はそれぞれ４次、６次、８次及び１０次の非球面係数である。
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるズームレンズ１のレンズ構成を示す図である。
第１の実施の形態におけるズームレンズ１は、図１に示すように、１２枚のレンズ（光学部材である一つのプリズムを含む。）を有している。
ズームレンズ１は、正の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４と、負の屈折力を有する第５レンズ群ＧＲ５とが物体側より順に配置されて構成されている。
ズームレンズ１は、広角端と望遠端との間の変倍時に、第２レンズ群ＧＲ２及び第４レンズ群ＧＲ４が光軸方向へ移動される。
第１レンズ群ＧＲ１は、負レンズＧ１と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＧ２と、光軸を９０°折り曲げるための光学部材（プリズム）Ｇ３と、両面が非球面に形成された正レンズＧ４とが物体側より順に配置されて構成されている。負レンズＧ１と正レンズＧ２とによって前側レンズ群が構成され、正レンズＧ４によって後側レンズ群が構成されている。負レンズＧ１と正レンズＧ２は、負レンズＧ１の像側と正レンズＧ２の物体側を向いた同じ曲率半径を有する凹面と凸面が接合され、接合面Ｒ２を有する接合レンズを構成している。
第２レンズ群ＧＲ２は、負レンズＧ５と負レンズＧ６と正レンズＧ７が物体側から順に配置されて構成されている。負レンズＧ６と正レンズＧ７は、負レンズＧ６の像側と正レンズＧ７の物体側を向いた同じ曲率半径を有する凹面と凸面が接合され、接合面Ｒ１２を有する接合レンズを構成している。
第３レンズ群ＧＲ３は、両面が非球面に形成された正レンズＧ８によって構成されている。
第４レンズ群ＧＲ４は、物体側の面が非球面に形成された正レンズＧ９と、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＧ１０とによって構成されている。正レンズＧ９と負レンズＧ１０は、正レンズＧ９の像側と負レンズＧ１０の物体側を向いた同じ曲率半径を有する凸面と凹面が接合され、接合面Ｒ１８を有する接合レンズを構成している。
第５レンズ群ＧＲ５は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＧ１１と、正レンズＧ１２とによって構成されている。負レンズＧ１１と正レンズＧ１２は、負レンズＧ１１の像側と正レンズＧ１２の物体側を向いた同じ曲率半径を有する凹面と凸面が接合され、接合面Ｒ２１を有する接合レンズを構成している。
第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３の間には絞りＳ（絞り面Ｒ１４）が配置され、該絞りＳは固定されている。
第５レンズ群ＧＲ５と像面ＩＭＧとの間には、フィルタＦＬ及びカバーガラスＣＧがそれぞれ物体側から順に配置されている。
表１に、第１の実施の形態におけるズームレンズ１に具体的数値を適用した数値実施例１のレンズデーターを示す。
Figure 0005151577
ズームレンズ１において、第１レンズ群ＧＲ１の正レンズＧ４の物体側の面（Ｒ７）、第１レンズ群ＧＲ１の正レンズＧ４の像側の面（Ｒ８）、第３レンズ群ＧＲ３の正レンズＧ８の物体側の面（Ｒ１５）、第３レンズ群ＧＲ３の正レンズＧ８の像側の面（Ｒ１６）及び第４レンズ群ＧＲ４の正レンズＧ９の物体側の面（Ｒ１７）は非球面に形成されている。数値実施例１における非球面の４次、６次、８次及び１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８及びＡ１０を円錐定数κと共に表２に示す。
尚、表２及び後述する非球面係数を示す表５において、「Ｅ−ｉ」は１０を底とする指数表現、即ち、「１０−ｉ」を表しており、例えば、「０．１２３４５Ｅ−０５」は「０．１２３４５×１０−５」を表している。
Figure 0005151577
ズームレンズ１において、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２との間の面間隔Ｄ８、第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３（絞りＳ）との間の面間隔Ｄ１３、第３レンズ群ＧＲ３と第４レンズ群ＧＲ４との間の面間隔Ｄ１６及び第４レンズ群ＧＲ４と第５レンズ群ＧＲ５との間の面間隔Ｄ１９が変化する。数値実施例１における各面間隔の広角端状態（焦点距離ｆ＝４．８１４）、中間焦点距離状態（焦点距離ｆ＝１１．３８４）及び望遠端状態（焦点距離ｆ＝２６．８９０）における可変間隔を、ＦナンバーＦｎｏ．及び半画角ωと共に表３に示す。
Figure 0005151577
図２乃至図４に数値実施例１の無限遠合焦状態での諸収差図を示し、図２は広角端状態（焦点距離ｆ＝４．８１４）、図３は中間焦点距離状態（焦点距離ｆ＝１１．３８４）、図４は望遠端状態（焦点距離ｆ＝２６．８９０）における諸収差図を示す。
図２乃至図４に示す球面収差図には、実線でｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）の値を示し、点線でｃ線（波長６５６．３ｎｍ）の値を示し、一点鎖線でｇ線（波長４３５．８ｎｍ）の値を示す。また、図２乃至図４に示す非点収差図には、実線でサジタル像面における値を示し、破線でメリディオナル像面における値を示す。
各収差図から、数値実施例１は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
図５は、本発明の第２の実施の形態におけるズームレンズ２のレンズ構成を示す図である。
第２の実施の形態におけるズームレンズ２は、図５に示すように、１２枚のレンズ（光学部材である一つのプリズムを含む。）を有している。
ズームレンズ２は、正の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４と、負の屈折力を有する第５レンズ群ＧＲ５とが物体側より順に配置されて構成されている。
ズームレンズ２は、広角端と望遠端との間の変倍時に、第２レンズ群ＧＲ２及び第４レンズ群ＧＲ４が光軸方向へ移動される。
第１レンズ群ＧＲ１は、負レンズＧ１と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＧ２と、光軸を９０°折り曲げるための光学部材（プリズム）Ｇ３と、両面が非球面に形成された正レンズＧ４とが物体側より順に配置されて構成されている。負レンズＧ１と正レンズＧ２とによって前側レンズ群が構成され、正レンズＧ４によって後側レンズ群が構成されている。負レンズＧ１と正レンズＧ２は、負レンズＧ１の像側と正レンズＧ２の物体側を向いた同じ曲率半径を有する凹面と凸面が接合され、接合面Ｒ２を有する接合レンズを構成している。
第２レンズ群ＧＲ２は、負レンズＧ５と負レンズＧ６と正レンズＧ７が物体側から順に配置されて構成されている。負レンズＧ６と正レンズＧ７は、負レンズＧ６の像側と正レンズＧ７の物体側を向いた同じ曲率半径を有する凹面と凸面が接合され、接合面Ｒ１２を有する接合レンズを構成している。
第３レンズ群ＧＲ３は、両面が非球面に形成された正レンズＧ８によって構成されている。
第４レンズ群ＧＲ４は、物体側の面が非球面に形成された正レンズＧ９と、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＧ１０とによって構成されている。正レンズＧ９と負レンズＧ１０は、正レンズＧ９の像側と負レンズＧ１０の物体側を向いた同じ曲率半径を有する凸面と凹面が接合され、接合面Ｒ１８を有する接合レンズを構成している。
第５レンズ群ＧＲ５は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＧ１１と、正レンズＧ１２とによって構成されている。負レンズＧ１１と正レンズＧ１２は、負レンズＧ１１の像側と正レンズＧ１２の物体側を向いた同じ曲率半径を有する凹面と凸面が接合され、接合面Ｒ２１を有する接合レンズを構成している。
第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３の間には絞りＳ（絞り面Ｒ１４）が配置され、該絞りＳは固定されている。
第５レンズ群ＧＲ５と像面ＩＭＧとの間には、フィルタＦＬ及びカバーガラスＣＧがそれぞれ物体側から順に配置されている。
表４に、第２の実施の形態におけるズームレンズ２に具体的数値を適用した数値実施例２のレンズデーターを示す。
Figure 0005151577
ズームレンズ２において、第１レンズ群ＧＲ１の正レンズＧ４の物体側の面（Ｒ７）、第１レンズ群ＧＲ１の正レンズＧ４の像側の面（Ｒ８）、第３レンズ群ＧＲ３の正レンズＧ８の物体側の面（Ｒ１５）、第３レンズ群ＧＲ３の正レンズＧ８の像側の面（Ｒ１６）及び第４レンズ群ＧＲ４の正レンズＧ９の物体側の面（Ｒ１７）は非球面に形成されている。数値実施例２における非球面の４次、６次、８次及び１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８及びＡ１０を円錐定数κと共に表５に示す。
Figure 0005151577
ズームレンズ２において、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２との間の面間隔Ｄ８、第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３（絞りＳ）との間の面間隔Ｄ１３、第３レンズ群ＧＲ３と第４レンズ群ＧＲ４との間の面間隔Ｄ１６及び第４レンズ群ＧＲ４と第５レンズ群ＧＲ５との間の面間隔Ｄ１９が変化する。数値実施例２における各面間隔の広角端状態（焦点距離ｆ＝４．５７０）、中間焦点距離状態（焦点距離ｆ＝１１．７５４）及び望遠端状態（焦点距離ｆ＝２５．１６０）における可変間隔を、ＦナンバーＦｎｏ．及び半画角ωと共に表６に示す。
Figure 0005151577
図６乃至図８に数値実施例２の無限遠合焦状態での諸収差図を示し、図６は広角端状態（焦点距離ｆ＝４．５７０）、図７は中間焦点距離状態（焦点距離ｆ＝１１．７５４）、図８は望遠端状態（焦点距離ｆ＝２５．１６０）における諸収差図を示す。
図６乃至図８に示す球面収差図には、実線でｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）の値を示し、点線でｃ線（波長６５６．３ｎｍ）の値を示し、一点鎖線でｇ線（波長４３５．８ｎｍ）の値を示す。また、図６乃至図８に示す非点収差図には、実線でサジタル像面における値を示し、破線でメリディオナル像面における値を示す。
各収差図から、数値実施例２は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
表７にズームレンズ１及びズームレンズ２における上記条件式（１）乃至条件式（３）の各値、即ち、条件式（１）のｆ１、ｆｗ、ｆ１／ｆｗ、条件式（２）のｆ１１、ｆ１２、ｆ１１／ｆ１２、条件式（３）のｆ１ａ、ｆ１ａ／ｆ１を示す。
Figure 0005151577
表７から明らかなように、ズームレンズ１及びズームレンズ２は、前記条件式（１）乃至条件式（３）を満足するようにされている。
次に、本発明撮像装置について説明する。
本発明撮像装置は、ズームレンズと該ズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備えた撮像装置である。
撮像装置に備えられたズームレンズは、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、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、負の屈折力を有する第５レンズ群とが物体側より順に配置され、第２レンズ群及び第４レンズ群を光軸方向へ移動させることによりズーミングを行うように構成されている。
第１レンズ群は、負の屈折力を有する前側レンズ群と、光路を折り曲げる光学部材と、正の屈折力を有する後側レンズ群とが物体側より順に配置されて構成されている。前側レンズ群は、負の屈折力を有する第１レンズと正の屈折力を有する第２レンズとが物体側から像側へ順に接合された接合レンズによって構成されている。
上記したように、本発明撮像装置にあっては、ズームレンズにおいて、前側レンズ群を負の屈折力を有する第１レンズと正の屈折力を有する第２レンズとが接合された接合レンズによって構成することにより、第１レンズにおいて発生する諸収差を正の屈折力を有する第２レンズによって補正することができる。特に、前側レンズ群を接合レンズによって構成することにより、第２レンズ群の屈折力を高めて、例えば、５倍以上の変倍比を有するように高変倍化した場合においても、高変倍化に伴う軸上色収差や倍率色収差と言う色収差を良好に補正して光学性能の低下を来たすことなく高変倍化を図ることができる。
また、前側レンズ群を接合レンズによって構成することにより、レンズ鏡筒の構造を簡素化できると共に組立誤差に対する感度の上昇を抑制することができる。
図９に、本発明撮像装置の一実施形態によるデジタルスチルカメラの概略的な構成を示す。
撮像装置（デジタルスチルカメラ）１００はカメラ筐体２００に所要の各部が配置されて成る。カメラ筐体２００の内部にはズームレンズ３００が配置されている。ズームレンズ３００としては、上記したズームレンズ１又はズームレンズ２が適用される。ズームレンズ３００は光学部材（プリズム）３０１を含む１２枚のレンズによって構成され、光学部材３０１によって光路が９０°折り曲げられるように構成されている。
ズームレンズ３００の下方には撮像素子４００が配置されている。撮像装置１００にあっては、光学部材３０１から物体側の光軸Ｓ１方向が、例えば、前後方向とされ、光学部材３０１から像側の光軸Ｓ２方向が、例えば、上下方向とされている。従って、撮像装置１００にあっては、前後長の短縮化を図ることができる。
カメラ筐体２００の背面には表示部５００、例えば、液晶表示パネルが配置されている。表示部５００は撮影時に画角を合わせるために用いられる。
図１０に、本発明撮像装置の一実施形態によるデジタルスチルカメラのブロック図を示す。
撮像装置１００は、撮像機能を担うカメラブロック１０と、撮影された画像信号のアナログ−デジタル変換等の信号処理を行うカメラ信号処理部２０と、画像信号の記録再生処理を行う画像処理部３０と、撮影された画像等を表示するＬＣＤ（Liquid Crystal Display）４０（上記表示部５００）と、メモリーカード１０００への画像信号の書込及び読出を行うＲ／Ｗ（リーダ／ライタ）５０と、撮像装置の全体を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）６０と、ユーザーによって所要の操作が行われる各種のスイッチ等から成る入力部７０と、カメラブロック１０に配置されたレンズの駆動を制御するレンズ駆動制御部８０とを備えている。
カメラブロック１０は、ズームレンズ１１（本発明が適用されるズームレンズ１、２及び上記ズームレンズ３００）を含む光学系や、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子１２（上記撮像素子４００）等により構成されている。
カメラ信号処理部２０は、撮像素子１２からの出力信号に対するデジタル信号への変換、ノイズ除去、画質補正、輝度・色差信号への変換等の各種の信号処理を行う。
画像処理部３０は、所定の画像データーフォーマットに基づく画像信号の圧縮符号化・伸張復号化処理や解像度等のデーター仕様の変換処理等を行う。
ＬＣＤ４０はユーザーの入力部７０に対する操作状態や撮影した画像等の各種のデーターを表示する機能を有している。
Ｒ／Ｗ５０は、画像処理部３０によって符号化された画像データーのメモリーカード１０００への書込及びメモリーカード１０００に記録された画像データーの読出を行う。
ＣＰＵ６０は、撮像装置１００に設けられた各回路ブロックを制御する制御処理部として機能し、入力部７０からの指示入力信号等に基づいて各回路ブロックを制御する。
入力部７０は、例えば、シャッター操作を行うためのシャッターレリーズボタンや、動作モードを選択するための選択スイッチ等によって構成され、ユーザーによる操作に応じた指示入力信号をＣＰＵ６０に対して出力する。
レンズ駆動制御部８０は、ＣＰＵ６０からの制御信号に基づいてズームレンズ１１の各レンズを駆動する図示しないモータ等を制御する。
メモリーカード１０００は、例えば、Ｒ／Ｗ５０に接続されたスロットに対して着脱可能な半導体メモリーである。
以下に、撮像装置１００における動作を説明する。
撮影の待機状態では、ＣＰＵ６０による制御の下で、カメラブロック１０において撮影された画像信号が、カメラ信号処理部２０を介してＬＣＤ４０に出力され、カメラスルー画像として表示される。また、入力部７０からのズーミングのための指示入力信号が入力されると、ＣＰＵ６０がレンズ駆動制御部８０に制御信号を出力し、レンズ駆動制御部８０の制御に基づいてズームレンズ１１の所定のレンズが移動される。
入力部７０からの指示入力信号によりカメラブロック１０の図示しないシャッターが動作されると、撮影された画像信号がカメラ信号処理部２０から画像処理部３０に出力されて圧縮符号化処理され、所定のデーターフォーマットのデジタルデーターに変換される。変換されたデーターはＲ／Ｗ５０に出力され、メモリーカード１０００に書き込まれる。
尚、フォーカシングは、例えば、入力部５０のシャッターレリーズボタンが半押しされた場合や記録（撮影）のために全押しされた場合等に、ＣＰＵ６０からの制御信号に基づいてレンズ駆動制御部８０がズームレンズ１１の所定のレンズを移動させることにより行われる。
メモリーカード１０００に記録された画像データーを再生する場合には、入力部７０に対する操作に応じて、Ｒ／Ｗ５０によってメモリーカード１０００から所定の画像データーが読み出され、画像処理部３０によって伸張復号化処理が行われた後、再生画像信号がＬＣＤ４０に出力されて再生画像が表示される。
尚、上記した実施の形態においては、撮像装置をデジタルスチルカメラに適用した例を示したが、撮像装置の適用範囲はデジタルスチルカメラに限られることはなく、デジタルビデオカメラ、カメラが組み込まれた携帯電話、カメラが組み込まれたＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等のデジタル入出力機器のカメラ部等として広く適用することができる。
上記各実施の形態において示した各部の形状及び数値は、何れも本発明を実施するための具体化のほんの一例に過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
図２乃至図１０と共に本発明撮像装置及びズームレンズを実施するための最良の形態を示すものであり、本図は、本発明ズームレンズの第１の実施の形態のレンズ構成を示す図である。 図３及び図４と共に第１の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例の収差図を示し、本図は、広角端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 中間焦点距離状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 望遠端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 本発明ズームレンズの第２の実施の形態のレンズ構成を示す図である。 図７及び図８と共に第２の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例の収差図を示し、本図は、広角端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 中間焦点距離状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 望遠端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 本発明撮像装置の一実施形態によるデジタルスチルカメラの概略的な構成を示す図である。 本発明撮像装置の一実施形態を示すブロック図である。
符号の説明
１…ズームレンズ、２…ズームレンズ、３…ズームレンズ、４…ズームレンズ、ＧＲ１…第１レンズ群、ＧＲ２…第２レンズ群、ＧＲ３…第３レンズ群、ＧＲ４…第４レンズ群、ＧＲ５…第５レンズ群、Ｇ１…第１レンズ、Ｇ２…第２レンズ、Ｇ３…第３レンズ、１００…撮像装置、３００…ズームレンズ、３０１…光学部材、４００…撮像素子、１１…ズームレンズ、１２…撮像素子

Claims (5)

  1. 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、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、負の屈折力を有する第５レンズ群とが物体側より順に配置され、
    前記第２レンズ群及び前記第４レンズ群を光軸方向へ移動させることによりズーミングを行うように構成され、
    前記第１レンズ群は、負の屈折力を有する前側レンズ群と、光路を折り曲げる光学部材と、正の屈折力を有する後側レンズ群とが物体側より順に配置されて構成され、
    前記前側レンズ群は、負の屈折力を有する第１レンズと正の屈折力を有する第２レンズとが物体側から像側へ順に接合された接合レンズによって構成され、
    以下の条件式（１）及び条件式（２）を満足するように構成された
    ズームレンズ。
    （１）２．５＜ｆ１／ｆｗ＜７．０
    （２）−０．７＜ｆ１１／ｆ１２＜−０．１５
    但し、
    ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
    ｆｗ：広角端におけるレンズ全系の焦点距離
    ｆ１１：第１レンズの焦点距離
    ｆ１２：第２レンズの焦点距離
    とする。
  2. 前記第２レンズは、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカスレンズによって構成された
    請求項１に記載のズームレンズ。
  3. 以下の条件式（３）を満足するように構成された
    請求項１又は請求項２に記載のズームレンズ。
    （３）−３．６＜ｆ１ａ／ｆ１＜−０.８
    但し、
    ｆ１ａ：前側レンズ群の焦点距離
    ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
    とする。
  4. 前記第１レンズ群の少なくとも１つの面が非球面に形成された
    請求項１乃至請求項３に記載のズームレンズ。
  5. ズームレンズと該ズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備え、
    前記ズームレンズは、
    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、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、負の屈折力を有する第５レンズ群とが物体側より順に配置され、
    前記第２レンズ群及び前記第４レンズ群を光軸方向へ移動させることによりズーミングを行うように構成され、
    前記第１レンズ群は、負の屈折力を有する前側レンズ群と、光路を折り曲げる光学部材と、正の屈折力を有する後側レンズ群とが物体側より順に配置されて構成され、
    前記前側レンズ群は、負の屈折力を有する第１レンズと正の屈折力を有する第２レンズとが物体側から像側へ順に接合された接合レンズによって構成され、
    以下の条件式（１）及び条件式（２）を満足するように構成された
    撮像装置。
    （１）２．５＜ｆ１／ｆｗ＜７．０
    （２）−０．７＜ｆ１１／ｆ１２＜−０．１５
    但し、
    ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
    ｆｗ：広角端におけるレンズ全系の焦点距離
    ｆ１１：第１レンズの焦点距離
    ｆ１２：第２レンズの焦点距離
    とする。
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