JP5661502B2

JP5661502B2 - ズームレンズシステム

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Publication number: JP5661502B2
Application number: JP2011035961A
Authority: JP
Inventors: 吉田　政史; 政史吉田
Original assignee: Nitto Optical Co Ltd
Current assignee: Nitto Optical Co Ltd
Priority date: 2011-02-22
Filing date: 2011-02-22
Publication date: 2015-01-28
Anticipated expiration: 2031-02-22
Also published as: US8705179B2; US20120212834A1; JP2012173538A

Description

本発明は、高変倍率のズームレンズシステムに関するものである。

特許文献１には、広角域を含み変倍比が３程度以上あり、諸収差が良好に補正されたコンパクトな変倍レンズが記載されている。この変倍レンズは、正屈折力を有する第１レンズ群と、負屈折力を有する第２レンズ群と、正屈折力を有する第３レンズ群と、正屈折力を有する第４レンズ群と、正屈折力を有する第５レンズ群とを配置し、広角端から望遠端にかけて、第１レンズ群、第３レンズ群、第４レンズ群、第５レンズ群を物体側へ移動することにより変倍を行い、ｆ２を第２レンズ群の焦点距離、ｆｗを広角端での全系の焦点距離、ｆＴ１２を望遠端での第１レンズ群と第２レンズ群の合成焦点距離、ｆＴを望遠端での全系の焦点距離とするとき、（−０．８＜ｆ２／ｆｗ＜−０．５）および（−０．７＜ｆＴ１２／ｆＴ＜−０．３）の条件を満足することが記載されている。

特開平７−３１１３４０号公報

テレビ会議用やセキュリティ用のデジタル式のビデオカメラなどの用途において、高性能で、明るく、コンパクトなズームレンズが要望されている。

本発明の態様の１つは、物体側から順に、正の屈折力を備えた第１のレンズ群と、負の屈折力を備えた第２のレンズ群と、正の屈折力を備えた第３のレンズ群と、正の屈折力を備えた第４のレンズ群と、正の屈折力を備えた第５のレンズ群とから構成されるズームレンズシステムである。第５のレンズ群は、物体側から順に配置された両凹の負レンズと、負レンズの中心厚みよりも短い空気間隔を開けて配置された両凸の正レンズとから構成され、正レンズの両面は非球面である。広角端から望遠端に変倍する際に第１のレンズ群は動かず、第２のレンズ群、第３のレンズ群、第４のレンズ群および第５のレンズ群は動き、第５のレンズ群により焦点調整を行う。第１のレンズ群の合成焦点距離ｆ１と、広角端における当該ズームレンズシステムの合成焦点距離ｆｗと、第５のレンズ群の負レンズの焦点距離ｆ５１と、第５のレンズ群の正レンズの焦点距離ｆ５２とが以下の条件（１．１）および（１．２）を満たす。
１３．５＜ｆ１／ｆｗ＜１７．５・・・（１．１）
１．０＜｜ｆ５１／ｆ５２｜＜１．５・・・（１．２）

このズームレンズシステムにおいては、第１のレンズ群のパワーを条件（１．１）の範囲内として、第１のレンズ群を固定し、第２のレンズ群から第５のレンズ群までを動かすことによりズーミングを可能とし、さらに、両凹の負レンズと両凸の正レンズとを組み合わせたシンプルな２枚構成の第５のレンズ群により焦点調整および収差補正を可能としている。第５のレンズ群は、２枚のレンズを接合させずにレンズ面を確保しやすい構成とすることで設計の自由度を高めるとともに、条件（１．２）により負レンズと正レンズとのパワーバランスをほぼ等しくし、さらに、両レンズの空気間隔が負レンズの中心厚みよりも短くなるように近付けることにより、２枚のレンズの４つのレンズ面の収差補正機能を発揮させやすい構成としている。したがって、諸収差を良好に補正でき、明るく、コンパクトなズームレンズシステムを低コストで提供できる。

条件（１．１）の上限を超えると、第１のレンズ群のパワーが全ズームレンズシステムに対して弱くなり、像面湾曲が増大しやすく、ズームレンズシステムをコンパクトにすることが困難となる。一方、条件（１．１）の下限を超えると、第１のレンズ群のパワーが全ズームレンズシステムに対して強くなり、球面収差およびコマ収差を含めた諸収差の補正が困難となり、望遠端におけるＦ値が大きくなりやすい。

条件（１．２）の上限を超えると、第５のレンズ群の正レンズのパワーが負レンズに対して強くなり、テレセントリック性が悪化しやすい。一方、条件（１．２）の下限を超えると、第５のレンズ群の正レンズのパワーが負レンズに対して弱くなり、ズームレンズシステムをコンパクトにすることが困難となる。

さらに、第１のレンズ群は、物体側から順に配置された接合レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズとから構成され、接合レンズは、物体側から順に配置された物体側に凸の負メニスカスレンズと、両凸の正レンズとから構成されていることが好ましい。また、第２のレンズ群は、物体側から順に配置された物体側に凸の負メニスカスレンズと、両凹の負レンズと、両凸の正レンズと、像側に凸の負メニスカスレンズとから構成され、負メニスカスレンズの両面は非球面であることが好ましい。第３のレンズ群は、物体側から順に配置された物体側に凸の正メニスカスレンズと、両凸の正レンズと、物体側に凸の負メニスカスレンズとから構成され、正メニスカスレンズの両面は非球面であることが好ましい。第４のレンズ群は、両凸の正レンズと、像側に凸の負メニスカスレンズとから構成されていることが好ましい。第２のレンズ群の正レンズのアッベ数ν２３と、第３のレンズ群の正レンズのアッベ数ν３２と、第４のレンズ群の正レンズのアッベ数ν４１とが以下の条件（２．１）〜（２．３）を満たすことが望ましい。
０＜ν２３＜２５．０・・・（２．１）
６０．０＜ν３２＜９０．０・・・（２．２）
６０．０＜ν４１＜７０．０・・・（２．３）

このズームレンズシステムにおいては、第２のレンズ群、第３のレンズ群および第４のレンズ群に接合レンズが含まれていない安価な構成のため、色収差を補正するために条件（２．１）〜（２．３）を設定している。負の屈折力を備えた第２のレンズ群に強い分散力（高分散）を与えるために条件（２．１）を設定し、正の屈折力を備えた第３のレンズ群および第４のレンズ群に弱い分散力（低分散）を与えるために条件（２．２）および（２．３）を設定している。したがって、高分散で負の屈折力を備えた第２のレンズ群と、低分散で正の屈折力を備えた第３および第４のレンズ群とを組み合わせることにより、色収差の補正に有利な構成としている。

このズームレンズシステムにおいては、広角端から望遠端に変倍する際に、第２のレンズ群は物体側から像側へ動き、第４のレンズ群は像側から物体側へ動き、第５のレンズ群は物体側から像側へ動き、第３のレンズ群は像側から物体側へ動き、広角端と望遠端との中間以降において、まず物体側から像側へ動き、その後像側から物体側へ動く。第３のレンズ群は、物体側に凸状の軌跡から像側に凸状の軌跡へと変化しながら、Ｓ字状の軌跡でうねるように動くことが望ましい。このため、望遠端において第３のレンズ群を第２のレンズ群に近付けやすく、高変倍率化（高ズーム比化）に有利な構成としている。

本発明の異なる態様の１つは、上記のズームレンズシステムと、ズームレンズシステムの結像位置に配置された撮像デバイスとを有する撮像装置である。

ズームレンズシステムおよび撮像装置の概略構成を示す図であり、図１（ａ）は広角端におけるレンズ配置を示し、図１（ｂ）は中間焦点状態におけるレンズ配置を示し、図１（ｃ）は望遠端におけるレンズ配置を示す。ズームレンズシステムのレンズデータを示す図。ズームレンズシステムの諸数値を示す図であり、図３（ａ）は基本データを示し、図３（ｂ）は非球面データを示し、図３（ｃ）はズームデータを示す。ズームレンズシステムの広角端のおける収差図であり、図４（ａ）は縦収差を示し、図４（ｂ）は横収差を示す。ズームレンズシステムの中間焦点状態のおける収差図であり、図５（ａ）は縦収差を示し、図５（ｂ）は横収差を示す。ズームレンズシステムの望遠端のおける収差図であり、図６（ａ）は縦収差を示し、図６（ｂ）は横収差を示す。

図１に、本発明の実施形態に係るズームレンズシステムを用いた撮像装置の概略構成を示している。撮像装置１は、ズームレンズシステム１０と、ズームレンズシステム１０により結像させた像を電気信号（画像データ）に変換するＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像デバイス（撮像素子、イメージセンサー）１１とを備えている。ズームレンズシステム１０は、物体側１０ａから順に、正の屈折力を備えた第１のレンズ群Ｇ１と、負の屈折力を備えた第２のレンズ群Ｇ２と、絞り（開口絞り）Ｓと、正の屈折力を備えた第３のレンズ群Ｇ３と、正の屈折力を備えた第４のレンズ群Ｇ４と、正の屈折力を備えた第５のレンズ群Ｇ５とから構成されている。撮像デバイス１１は、画像データをパーソナルコンピュータなどのホスト装置に提供したり、コンピュータネットワークなどを介して外部の情報処理装置に伝送したりできる。

図１（ａ）に、ズームレンズシステム１０の広角端（ＷＩＤＥ）におけるレンズ配置を示し、図１（ｂ）に、ズームレンズシステム１０の中間焦点状態（ＭＩＤＤ）におけるレンズ配置を示し、図１（ｃ）に、ズームレンズシステム１０の望遠端（ＴＥＬＥ）におけるレンズ配置を示している。

最も物体側１０ａの第１のレンズ群Ｇ１は、全体が正の屈折力を備えたレンズ群であり、物体側１０ａから順に配置された、２枚貼合の接合レンズ（バルサムレンズ）Ｌ１Ｂと、物体側１０ａに凸の正メニスカスレンズＬ１３とから構成されている。接合レンズＬ１Ｂは、物体側１０ａから順に配置された、物体側１０ａに凸の負メニスカスレンズＬ１１と、両凸の正レンズＬ１２とから構成されている。接合レンズＬ１Ｂと正メニスカスレンズＬ１３とは、ズームレンズシステム１０の中でも最小の空気間隔ｄ３、本例では０．１５０ｍｍを開けて配置されている。さらに、第１のレンズ群Ｇ１は、ズームレンズシステム１０の中でも最も大きな有効径（口径）の負メニスカスレンズＬ１１を備えており、本例では、第１のレンズ群Ｇ１の負メニスカスレンズＬ１１の有効径は、第２のレンズ群Ｇ２の負メニスカスレンズＬ２１の有効径の２．４倍程度である。

第２のレンズ群Ｇ２は、全体が負の屈折力を備えたレンズ群であり、物体側１０ａから順に配置された、物体側１０ａに凸の負メニスカスレンズＬ２１と、両凹の負レンズＬ２２と、両凸の正レンズＬ２３と、像側１０ｂに凸の負メニスカスレンズＬ２４とから構成されている。負メニスカスレンズＬ２４の両面、すなわち物体側１０ａの面Ｓ１２および像側１０ｂの面Ｓ１３は非球面である。正レンズＬ２３と負メニスカスレンズＬ２４とは、ズームレンズシステム１０の中でも最小の空気間隔ｄ１１、本例では０．１５０ｍｍを開けて配置されている。

第３のレンズ群Ｇ３は、全体が正の屈折力を備えたレンズ群であり、物体側１０ａから順に配置された、物体側１０ａに凸の正メニスカスレンズＬ３１と、両凸の正レンズＬ３２と、物体側１０ａに凸の負メニスカスレンズＬ３３とから構成されている。正メニスカスレンズＬ３１の両面、すなわち物体側１０ａの面Ｓ１５および像側１０ｂの面Ｓ１６は非球面である。第３のレンズ群Ｇ３の物体側１０ａには、絞りＳが配置されており、変倍中は第３のレンズ群Ｇ３とともに移動する。正レンズＬ３２と負メニスカスレンズＬ３３とは、ズームレンズシステム１０の中でも最小の空気間隔ｄ１８、本例では０．１５０ｍｍを開けて配置されている。

第４のレンズ群Ｇ４は、全体が正の屈折力を備えたレンズ群であり、物体側１０ａから順に配置された、両凸の正レンズＬ４１と、像側１０ｂに凸の負メニスカスレンズＬ４２とから構成されている。本例では、第４のレンズ群Ｇ４の正レンズＬ４１の有効径は、第１のレンズ群Ｇ１の負メニスカスレンズＬ１１の有効径の０．２倍程度、第５のレンズ群Ｇ５の正レンズＬ５２の有効径の０．９８倍程度である。

最も像側１０ｂの第５のレンズ群Ｇ５は、全体が正の屈折力を備えたレンズ群であり、物体側１０ａから順に配置された、両凹の負レンズＬ５１と、負レンズＬ５１の中心厚みｄ２５よりも短い空気間隔ｄ２６を開けて配置された両凸の正レンズＬ５２とから構成されている。正レンズＬ５２の両面、すなわち物体側１０ａの面Ｓ２７および像側１０ｂの面Ｓ２８は非球面である。第５のレンズ群Ｇ５の像側１０ｂには、１枚のガラス製のカバーガラスＣＧを挟んで撮像デバイス１１が配置されている。さらに、第５のレンズ群Ｇ５は、ズームレンズシステム１０の中でも最も小さな有効径（口径）の負レンズＬ５１を備えている。なお、カバーガラスＣＧは１枚に限定されず、複数枚配置されていてもよい。

このズームレンズシステム１０は、物体側１０ａから順に、正−負−正−正−正の屈折力を備えた５つのレンズ群Ｇ１〜Ｇ５により、像側１０ｂをテレセントリックまたはそれに近い状態にできるので、撮像デバイス１１が光軸方向にわずかに移動しても鮮明な像を生成することができる。

図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、ズームレンズシステム１０が広角端から望遠端に変倍する際に、第１のレンズ群Ｇ１は動かず固定されており、第２のレンズ群Ｇ２、第３のレンズ群Ｇ３および第４のレンズ群Ｇ４が相互に近付くように動き、第５のレンズ群は第４のレンズ群から離れるように動く。すなわち、変倍時には、第１のレンズ群Ｇ１を除いたレンズ群Ｇ２〜Ｇ５が不図示のレンズ駆動機構により駆動される。

このズームレンズシステム１０においては、第１のレンズ群Ｇ１を固定し、第２のレンズ群Ｇ２から第５のレンズ群Ｇ５までを動かすことによりズーミングを行い、さらに、両凹の負レンズＬ５１と両凸の正レンズＬ５２とを組み合わせたシンプルな２枚構成の第５のレンズ群Ｇ５により焦点調整を行っている。第５のレンズ群Ｇ５は、２枚のレンズＬ５１およびＬ５２を接合させずに収差補正に有効な複数のレンズ面を確保しやすい構成とすることで設計の自由度を高めている。さらに、両レンズＬ５１およびＬ５２の空気間隔ｄ２６が負レンズＬ５１の中心厚みｄ２５よりも短くなるように近付けることにより、２枚のレンズＬ５１およびＬ５２の４つのレンズ面Ｓ２５、Ｓ２６、Ｓ２７およびＳ２８の収差補正機能を発揮させやすい構成としている。また、ズームレンズシステム１０の最終のレンズである正レンズＬ５２の両面Ｓ２７およびＳ２８を非球面とすることにより、良好な収差補正を可能としている。

このズームレンズシステム１０においては、変倍時に、第１のレンズ群Ｇ１が固定されている。このため、ズームレンズシステム１０の中でもレンズの有効径が最も大きな、本例では４７．１０ｍｍ程度の負メニスカスレンズＬ１１を含む、レンズ重量の大きな第１のレンズ群Ｇ１を動かす必要がなく、ズーミングのための駆動機構を簡素化できる。したがって、ズームレンズシステム１０を撮像装置１に実装する際の機械的、電気的な負荷を軽減しやすく、鏡筒および撮像装置１のコンパクト化を図りやすい。

さらに、このズームレンズシステム１０においては、変倍時に、最も物体側１０ａの第１のレンズ群Ｇ１は動かず、最も像側１０ｂの第５のレンズ群Ｇ５も物体側１０ａから像側１０ｂへわずかしか動かない。このため、レンズ系全体が長大化することを防止でき、コンパクトなズームレンズシステム１０を提供できる。

さらに、このズームレンズシステム１０においては、変倍時に、第２のレンズ群Ｇ２は物体側１０ａから像側１０ｂへ単調に動き、第４のレンズ群Ｇ４は像側１０ｂから物体側１０ａへ単調に動く。第３のレンズ群Ｇ３は像側１０ｂから物体側１０ａへ動き、広角端と望遠端との中間（中間焦点状態）以降において、まず物体側１０ａから像側１０ｂへ動き、その後像側１０ｂから物体側１０ａへ動く。すなわち、第３のレンズ群Ｇ３は広角端から中間焦点状態に変倍する際に、像側１０ｂから物体側１０ａへ比較的大きく動き、その後、中間焦点状態から望遠端に変倍する際に、物体側１０ａから像側１０ｂへ比較的大きく戻るように動き、最後に像側１０ｂから物体側１０ａへわずかに動く。このため、第３のレンズ群Ｇ３は、広角端から望遠端に変倍する際に、物体側１０ａに凸状の軌跡から像側１０ｂに凸状の軌跡へと緩やかに変化するように動き、全体的にＳ字状の軌跡でうねるように移動する。

したがって、第３のレンズ群Ｇ３は、広角端から中間焦点状態に変倍する際に、第２のレンズ群Ｇ２に近付き、その後、中間焦点状態から望遠端に変倍する際に、第４のレンズ群Ｇ４に近付き、最後に第４のレンズ群Ｇ４とともに第２のレンズ群Ｇ２に近付くように動く。このように、広角端から望遠端に変倍する際に、Ｓ字状の軌跡でうねる第３のレンズ群Ｇ３の動きは、像側１０ｂから物体側１０ａへ単調に動く場合や、物体側１０ａに凸状の軌跡で動く場合と比べて、レンズ群Ｇ２、Ｇ３およびＧ４の空気間隔ｄ１３およびｄ２０を短くしやすい。このため、望遠端において第２のレンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３および第４のレンズ群Ｇ４を相互に近付けることができるので、高変倍率化（高ズーム比化）に有利な構成となっている。

さらに、広角端から望遠端に変倍する際に、第３のレンズ群Ｇ３がＳ字状の軌跡でうねるように動くことにより、望遠端において第３のレンズ群Ｇ３を第２のレンズ群Ｇ２にいっそう接近させることができる。このため、変倍のために第２のレンズ群Ｇ２を移動させる距離も最小限に短くすることができるので、望遠端においても十分な画角を確保することができ、広画角で、かつコンパクトなズームレンズシステム１０を提供できる。

第１のレンズ群Ｇ１は、物体側１０ａから順に、物体側１０ａに凸の負メニスカスレンズＬ１１と、両凸の正レンズＬ１２と、物体側１０ａに凸の正メニスカスレンズＬ１３とから構成されている。このため、第１のレンズ群Ｇ１の主点位置を像側１０ｂ、すなわち第２のレンズ群Ｇ２の側に配置できる。したがって、図１（ａ）に示すように、広角端における第１のレンズ群Ｇ１と第２のレンズ群Ｇ２との主点間隔を短くできる。一方、第３のレンズ群Ｇ３は、物体側１０ａから順に、物体側１０ａに凸の正メニスカスレンズＬ３１と、両凸の正レンズＬ３２と、物体側１０ａに凸の負メニスカスレンズＬ３３とから構成されている。このため、第３のレンズ群Ｇ３の主点位置を物体側１０ａ、すなわち第２のレンズ群Ｇ２の側に配置できる。さらに、第３のレンズ群Ｇ３がＳ字状の軌跡でうねるように動くため、望遠端において第３のレンズ群Ｇ３を第２のレンズ群Ｇ２にいっそう接近させることができる。したがって、図１（ｃ）に示すように、望遠端における第３のレンズ群Ｇ３と第２のレンズ群Ｇ２との主点間隔を短くできる。

したがって、広角端における第１のレンズ群Ｇ１と第２のレンズ群Ｇ２との主点間隔を最小限に短縮し、望遠端における第３のレンズ群Ｇ３と第２のレンズ群Ｇ２との主点間隔を最小限に短縮することにより、変倍時の主点間隔の変位（変化率）を最大にすることができる。このため、第１のレンズ群Ｇ１が固定されていながら、約１２倍という高変倍率（高ズーム比）のズームレンズシステム１０を提供できる。

さらに、このズームレンズシステム１０においては、変倍後の焦点調整は、両凹の負レンズＬ５１と両凸の正レンズＬ５２とを組み合わせたシンプルな２枚構成の第５のレンズ群Ｇ５であって、ズームレンズシステム１０の中でもレンズの有効径が最も小さい、本例では８．９０ｍｍ程度の負レンズＬ５１を含む、レンズ重量の小さい第５のレンズ群Ｇ５が前後に動くことにより行われる。さらに、焦点調整（フォーカシング）を行う第５のレンズ群Ｇ５が、変倍（ズーミング）を行うレンズ群Ｇ２〜Ｇ５（変倍群、ズーミング群）の間に挟まれることなく、変倍群の最も像側１０ｂに配置されている。このため、フォーカシングのための駆動機構を簡素化でき、撮像装置１への機械的な負荷を軽減しやすく、撮像装置１のコンパクト化を図りやすい。

さらに、このズームレンズシステム１０においては、変倍時に固定され移動しない第１のレンズ群Ｇ１に接合レンズＬ１Ｂが含まれており、変倍時に移動するレンズ群Ｇ２〜Ｇ５には接合レンズが含まれていない。このため、レンズ群Ｇ２〜Ｇ５においてレンズ枚数およびレンズ面を増やすことができ、収差補正のための設計の自由度を向上させやすい。したがって、高性能化および高変倍率化に有利な構成であって、レンズ群Ｇ２〜Ｇ５に接合レンズを含まない低コストのズームレンズシステム１０を提供できる。

さらに、第４のレンズ群Ｇ４は、物体側１０ａから順に、両凸の正レンズＬ４１と、像側１０ｂに凸の負メニスカスレンズＬ４２とから構成され、第５のレンズ群Ｇ５は、物体側１０ａから順に、両凹の負レンズＬ５１と、両凸の正レンズＬ５２とから構成されている。このため、正−負の第４の構成のレンズ群Ｇ４と、負−正の構成の第５のレンズ群Ｇ５とをズームレンズシステム１０の像側１０ｂに配置できる。このように、有効径がほぼ等しく、対称的なレンズ配置の２つの群Ｇ４およびＧ５を、像側１０ｂに近い第４のレンズ群および第５のレンズ群に配置するレンズ構成は、諸収差を補正するのに有効である。

さらに、変倍時の主点間隔の変位が大きな第２のレンズ群Ｇ２および第３のレンズ群Ｇ３において、第２のレンズ群Ｇ２の最も像側１０ｂに配置された負メニスカスレンズＬ２４の両面Ｓ１２およびＳ１３と、第３のレンズ群Ｇ３の最も物体側１０ａに配置された正メニスカスレンズＬ３１の両面Ｓ１５およびＳ１６とは、非球面となっている。物体側１０ａから像側１０ｂに向かって、第２のレンズ群Ｇ２の最終のレンズである負メニスカスレンズＬ２４の両面Ｓ１２およびＳ１３を非球面としているため、球面収差やコマ収差の発生を抑制できる。さらに、物体側１０ａから像側１０ｂに向かって、第３のレンズ群Ｇ３の最初のレンズである正メニスカスレンズＬ３１の両面Ｓ１５およびＳ１６を非球面としているため、諸収差を補正するのに有効である。

このように、絞りＳを挟んで、絞りＳの直前に配置された負メニスカスレンズＬ２４の両面Ｓ１２およびＳ１３と、絞りＳの直後に配置された正メニスカスレンズＬ３１の両面Ｓ１５およびＳ１６とを非球面とするレンズ構成は、諸収差の発生を抑制し、かつ諸収差を補正するのに有効である。さらに、絞りＳを挟んで、両面Ｓ１２およびＳ１３を非球面とした負メニスカスレンズＬ２４と、両面Ｓ１５およびＳ１６を非球面とした正メニスカスレンズＬ３１とを配置した対称的なレンズ配置は、歪曲収差を補正するのに有効である。

このズームレンズシステム１０は、第１のレンズ群Ｇ１の合成焦点距離ｆ１と、広角端におけるズームレンズシステム１０の合成焦点距離ｆｗと、第５のレンズ群Ｇ５の負レンズＬ５１の焦点距離ｆ５１と、第５のレンズ群Ｇ５の正レンズＬ５２の焦点距離ｆ５２とが以下の条件（１．１）および（１．２）を満たすことが望ましい。
１３．５＜ｆ１／ｆｗ＜１７．５・・・（１．１）
１．０＜｜ｆ５１／ｆ５２｜＜１．５・・・（１．２）

条件（１．１）の上限を超えると、第１のレンズ群Ｇ１のパワーが全ズームレンズシステム１０に対して弱くなり、像面湾曲が増大しやすく、ズームレンズシステム１０をコンパクトにすることが困難となる。一方、条件（１．１）の下限を超えると、第１のレンズ群Ｇ１のパワーが全ズームレンズシステム１０に対して強くなり、球面収差およびコマ収差を含めた諸収差の補正が困難となり、望遠端におけるＦ値が大きくなりやすい。

条件（１．２）の上限を超えると、第５のレンズ群Ｇ５の正レンズＬ５２のパワーが負レンズＬ５１に対して強くなり、テレセントリック性が悪化しやすい。一方、条件（１．２）の下限を超えると、第５のレンズ群Ｇ５の正レンズＬ５２のパワーが負レンズＬ５１に対して弱くなり、ズームレンズシステム１０をコンパクトにすることが困難となる。

条件（１．１）の上限は、以下の条件を満たすことがさらに望ましい。
ｆ１／ｆｗ＜１６．２・・・（１．１．１）
また、条件（１．１）の下限は、以下の条件を満たすことがさらに望ましい。
１５．０＜ｆ１／ｆｗ・・・（１．１．２）
条件（１．２）の上限は、以下の条件を満たすことがさらに望ましい。
｜ｆ５１／ｆ５２｜＜１．４・・・（１．２．１）
また、条件（１．２）の下限は、以下の条件を満たすことがさらに望ましい。
１．１＜｜ｆ５１／ｆ５２｜・・・（１．２．２）

このズームレンズシステム１０は、第２のレンズ群Ｇ２の正レンズＬ２３のアッベ数ν２３と、第３のレンズ群Ｇ３の正レンズＬ３２のアッベ数ν３２と、第４のレンズ群Ｇ４の正レンズＬ４１のアッベ数ν４１とが以下の条件（２．１）〜（２．３）を満たすことが望ましい。
０＜ν２３＜２５．０・・・（２．１）
６０．０＜ν３２＜９０．０・・・（２．２）
６０．０＜ν４１＜７０．０・・・（２．３）

第２のレンズ群Ｇ２、第３のレンズ群Ｇ３および第４のレンズ群Ｇ４には、接合レンズが含まれていない安価な構成のため、色収差を補正するために条件（２．１）〜（２．３）を設定している。負の屈折力を備えた第２のレンズ群Ｇ２に強い分散力（高分散）を与えるために条件（２．１）を設定し、正の屈折力を備えた第３のレンズ群Ｇ３および第４のレンズ群Ｇ４に弱い分散力（低分散）を与えるために条件（２．２）および（２．３）を設定している。したがって、高分散で負の屈折力を備えた第２のレンズ群Ｇ２と、低分散で正の屈折力を備えた第３のレンズ群Ｇ３および第４のレンズ群Ｇ４とを組み合わせることにより、色収差の補正に有利な構成としている。

条件（２．１）の上限を超えると、第２のレンズ群Ｇ２の正レンズＬ２３の分散力が弱くなり（低分散）、第２のレンズ群Ｇ２の像側１０ｂに凸の負メニスカスレンズＬ２４で発生する色収差を補正することが困難となる。条件（２．２）の下限を超えると、第３のレンズ群Ｇ３の正レンズＬ３２の分散力が強くなり（高分散）、第３のレンズ群Ｇ３の物体側１０ａに凸の負メニスカスレンズＬ３３で発生する色収差を補正することが困難となる。条件（２．３）の下限を超えると、第４のレンズ群Ｇ４の正レンズＬ４１の分散力が強くなり（高分散）、第４のレンズ群Ｇ４の像側１０ｂに凸の負メニスカスレンズＬ４２で発生する色収差を補正することが困難となる。

条件（２．１）の上限は、以下の条件を満たすことがさらに望ましい。
ν２３＜２４．０・・・（２．１．１）
条件（２．２）の上限は、以下の条件を満たすことがさらに望ましい。
ν３２＜８２．０・・・（２．２．１）
条件（２．３）の上限は、以下の条件を満たすことがさらに望ましい。
ν４１＜６４．０・・・（２．３．１）

図２に、ズームレンズシステム１０の各レンズのレンズデータを示している。図３に、ズームレンズシステム１０の諸数値を示している。レンズデータにおいて、Ｒｉは物体側１０ａから順に並んだ各レンズ（各レンズ面）の曲率半径（ｍｍ）、ｄｉは物体側１０ａから順に並んだ各レンズ面の間の距離（ｍｍ）、Ｄｉは物体側１０ａから順に並んだ各レンズ面の有効径（ｍｍ）、ｎｄは物体側１０ａから順に並んだ各レンズの屈折率（ｄ線）、νｄは物体側１０ａから順に並んだ各レンズのアッベ数（ｄ線）を示している。図２において、Ｆｌａｔは平面を示している。図３（ｂ）において、「Ｅｎ」は、「１０のｎ乗」を意味する。たとえば、「Ｅ−０４」は、「１０の−４乗」を意味し、「Ｅ−１０」は、「１０の−１０乗」を意味する。

図３（ｃ）に示すように、このズームレンズシステム１０は、レンズ群Ｇ２〜Ｇ５が移動することにより変倍し、第１のレンズ群Ｇ１と第２のレンズ群Ｇ２との間の空気間隔（距離）ｄ５と、第２のレンズ群Ｇ２と絞りＳとの間の空気間隔ｄ１３と、第３のレンズ群Ｇ３と第４のレンズ群Ｇ４との間の空気間隔ｄ２０と、第４のレンズ群Ｇ４と第５のレンズ群Ｇ５との間の空気間隔ｄ２４と、第５のレンズ群Ｇ５とカバーガラスＣＧとの間の空気間隔ｄ２８とが変化する。

また、第２のレンズ群Ｇ２の最も像側１０ｂに配置された負メニスカスレンズＬ２４の両面Ｓ１２およびＳ１３と、第３のレンズ群Ｇ３の最も物体側１０ａに配置された正メニスカスレンズＬ３１の両面Ｓ１５およびＳ１６と、第５のレンズ群Ｇ５の最も像側１０ｂに配置された正レンズＬ５２の両面Ｓ２７およびＳ２８とは、非球面である。非球面は、Ｘを光軸方向の座標、Ｙを光軸と垂直方向の座標、光の進行方向を正、Ｒを近軸曲率半径とすると、図３（ｂ）の係数Ｋ、Ａ、Ｂ、ＣおよびＤを用いて次式で表わされる。
Ｘ＝（１／Ｒ）Ｙ^２／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（１／Ｒ）^２Ｙ^２｝^１／２］
＋ＡＹ^４＋ＢＹ^６＋ＣＹ^８＋ＤＹ^１０

本例のズームレンズシステム１０の第１のレンズ群Ｇ１の合成焦点距離をｆ１、広角端におけるズームレンズシステム１０の合成焦点距離をｆｗ、第５のレンズ群Ｇ５の負レンズＬ５１の焦点距離をｆ５１、第５のレンズ群Ｇ５の正レンズＬ５２の焦点距離をｆ５２としたときに、上述した条件（１．１）および（１．２）の値は、図３（ａ）〜（ｃ）に示した諸数値により以下のようになる。
条件（１．１）ｆ１／ｆｗ＝１６．１６
条件（１．２）｜ｆ５１／ｆ５２｜＝１．２９
したがって、本例のズームレンズシステム１０は、条件（１．１）および（１．２）を満たしている。

本例のズームレンズシステム１０の第２のレンズ群Ｇ２の正レンズＬ２３のアッベ数をν２３、第３のレンズ群Ｇ３の正レンズＬ３２のアッベ数をν３２、第４のレンズ群Ｇ４の正レンズＬ４１のアッベ数をν４１としたときに、上述した条件（２．１）〜（２．３）の値は、図２に示したデータにより以下のようになる。
条件（２．１） ν２３＝２３．８
条件（２．２） ν３２＝８１．５
条件（２．３） ν４１＝６３．３
したがって、本例のズームレンズシステム１０は、条件（２．１）〜（２．３）を満たしている。

図４に、ズームレンズシステム１０の広角端のおける縦収差図および横収差図を示している。図５に、ズームレンズシステム１０の中間焦点状態のおける縦収差図および横収差図を示している。図６に、ズームレンズシステム１０の望遠端のおける縦収差図および横収差図を示している。図４〜図６に示すように、いずれの収差も良好に補正されており、鮮明な像を撮影することができる。なお、球面収差は、波長６５６ｎｍ（点線）と、波長５８７ｎｍ（実線）と、波長５４６ｎｍ（五点鎖線）と、波長４８６ｎｍ（一点鎖線）と、波長４３５ｎｍ（二点鎖線）とを示している。また、非点収差およびコマ収差においては、タンジェンシャル光線（Ｔ）およびサジタル光線（Ｓ）の収差をそれぞれ示している。

このように、本例のズームレンズシステム１０は、非常に大きな画角を確保でき、広角端においてＦ値が１．７と明るく、さらに、約１２倍の高変倍率を確保できる。このため、このズームレンズシステム１０は、高性能で、高変倍率、広画角を備えたものであり、テレビ会議用カメラや監視カメラなどの用途に適している。なお、第４のレンズ群Ｇ４においては、正レンズＬ４１と、負メニスカスレンズＬ４２との配置を入れ替えて、物体側１０ａから順に、負メニスカスレンズＬ４２と、正レンズＬ４１とに配置することも可能である。さらに、負メニスカスレンズＬ４２は、物体側１０ａに凸（正レンズＬ４１の側に凹）の構成とすることも可能である。また、正レンズＬ４１と、負メニスカスレンズＬ４２とを貼合した接合レンズとすることも可能である。

なお、本例のズームレンズシステム１０は、広角端から望遠端に変倍する際に、第３のレンズ群Ｇ３がいわゆるＳ字状の軌跡でうねるように移動しているが、物体側１０ａに凸状の軌跡で移動するものであってもよい。また、第５のレンズ群Ｇ５は、撮影距離に応じて移動の方向を変化させることが好ましい。たとえば、撮影距離が１ｍ程度の至近距離の場合、広角端から望遠端に変倍する際に、第５のレンズ群Ｇは像側１０ｂから物体側１０ａへ動かすことが好ましい。

１撮像装置
１０ズームレンズシステム、１１撮像デバイス

Claims

物体側から順に、正の屈折力を備えた第１のレンズ群と、負の屈折力を備えた第２のレンズ群と、正の屈折力を備えた第３のレンズ群と、正の屈折力を備えた第４のレンズ群と、正の屈折力を備えた第５のレンズ群とから構成されるズームレンズシステムであって、
広角端から望遠端に変倍する際に、前記第２のレンズ群は物体側から像側へ動き、前記第４のレンズ群は像側から物体側へ動き、前記第５のレンズ群は物体側から像側へ動き、前記第３のレンズ群は像側から物体側へ動き、広角端と望遠端との中間以降において、まず物体側から像側へ動き、その後像側から物体側へ動き、
前記第５のレンズ群は、物体側から順に配置された両凹の負レンズと、前記負レンズの中心厚みよりも短い空気間隔を開けて配置された両凸の正レンズとから構成され、前記正レンズの両面は非球面であり、
広角端から望遠端に変倍する際に前記第１のレンズ群は動かず、前記第２のレンズ群、前記第３のレンズ群、前記第４のレンズ群および前記第５のレンズ群は動き、前記第５のレンズ群により焦点調整を行い、
前記第１のレンズ群の合成焦点距離ｆ１と、広角端における当該ズームレンズシステムの合成焦点距離ｆｗと、前記第５のレンズ群の前記負レンズの焦点距離ｆ５１と、前記第５のレンズ群の前記正レンズの焦点距離ｆ５２とが以下の条件を満たす、ズームレンズシステム。
１３．５＜ｆ１／ｆｗ＜１７．５
１．０＜｜ｆ５１／ｆ５２｜＜１．５
請求項１において、
前記第１のレンズ群は、物体側から順に配置された接合レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズとから構成され、前記接合レンズは、物体側から順に配置された物体側に凸の負メニスカスレンズと、両凸の正レンズとから構成され、
前記第２のレンズ群は、物体側から順に配置された物体側に凸の負メニスカスレンズと、両凹の負レンズと、両凸の正レンズと、像側に凸の負メニスカスレンズとから構成され、前記負メニスカスレンズの両面は非球面であり、
前記第３のレンズ群は、物体側から順に配置された物体側に凸の正メニスカスレンズと、両凸の正レンズと、物体側に凸の負メニスカスレンズとから構成され、前記正メニスカスレンズの両面は非球面であり、
前記第４のレンズ群は、両凸の正レンズと、像側に凸の負メニスカスレンズとから構成され、
前記第２のレンズ群の前記正レンズのアッベ数ν２３と、前記第３のレンズ群の前記正レンズのアッベ数ν３２と、前記第４のレンズ群の前記正レンズのアッベ数ν４１とが以下の条件を満たす、ズームレンズシステム。
０＜ν２３＜２５．０
６０．０＜ν３２＜９０．０
６０．０＜ν４１＜７０．０
請求項１または２に記載のズームレンズシステムと、
前記ズームレンズシステムの結像位置に配置された撮像デバイスとを有する、撮像装置。