JP5777224B2 - ズームレンズおよび撮像装置 - Google Patents

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Description

本発明は、デジタルスチルカメラ、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高変倍比のズームレンズに関し、手振れ補正機能が付与されたズームレンズおよびこのズームレンズを用いた撮像装置に関するものである。
従来より、変倍比の比較的大きなズームレンズとして物体側から順に、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、負の屈折力を有する第５レンズ群からなるものが知られている。このようなレンズ構成を有するズームレンズは、大きな変倍比と小型化とを両立させるのに適していることが知られている（特許文献１，２，３参照）。
また、振動や手振れ等に起因する画像のぶれを防止するための、いわゆる「手振れ補正機能（防振機能）」が付与されたズームレンズとして、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レンズ群から構成され、その第３レンズ群を正の屈折力を有する部分群と負の屈折力を有する部分群の２つの群で構成し、負の屈折力を有する部分群を光軸に対して垂直な方向に移動させることにより手振れ補正効果を奏するものが知られている（特許文献４参照）。
特開平４−７０７０７号公報 特開平９−１９７２７１号公報 特開平１１−６４７２８号公報 特開２００１−１６６２０８号公報
ところで、近年、手振れ補正機能を有し小型で大きな変倍比を有するズームレンズ、例えば、１２倍を超えるような高変倍比でありながら小型、高性能で手振れ補正機能を有するズームレンズを使用したいという要請がある。
しかしながら、従来より知られている小型で高性能なズームレンズ、例えば、特許文献１〜３に記載のズームレンズは、いずれも変倍比が１０倍に満たないものであり、必ずしも高変倍比とは言えないものである。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、高変倍比でありながら小型、高性能で手振れ補正機能をも有するズームレンズおよびこのズームレンズを用い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、負の屈折力を有する第５レンズ群から構成され、広角端から望遠端へ変倍させる際に、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔を常に増加させ、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔を常に減少させ、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔を常に減少させ、第４レンズ群と第５レンズ群との間隔を変化させるとともに、全てのレンズ群を結像位置に対して移動させるように構成されたものであり、ピント位置を無限遠側から至近側へ移動させて合焦させる際に、第５レンズ群のみを像側へ移動させるように構成され、第３レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有する第３ａレンズ群、負の屈折力を有する第３ｂレンズ群からなり、第３ｂレンズ群のみを光軸直交方向へ移動させて手ぶれ補正が行なわれるように構成されたものであり、条件式（Ｍ）：−２．００＜ｆ ３ａ ／ｆ ３ｂ ＜−０．８５を満足することを特徴とするものである。ただし、ｆ ３ａ を第３ａレンズ群の焦点距離、ｆ ３ｂ を第３ｂレンズ群の焦点距離とする。
前記ズームレンズは、実質的に５個のレンズ群からなるものとすることができる。なお、「実質的にｎ個のレンズ群からなるズームレンズ」とは、ｎ個のレンズ群以外に、実質的に屈折力を有さないレンズ、絞りやカバーガラス等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、手振れ補正機構等の機構部分、等を持つズームレンズである。
前記ズームレンズは、条件式（Ｍ′）：−１．００＜ｆ３ａ／ｆ３ｂ＜−０．８５を満足することが望ましい。
前記第３ｂレンズ群は、１枚の負レンズと１枚の正レンズからなるものとすることができる。
前記第３ｂレンズ群は、２枚の単レンズからなり、少なくとも１面を非球面とすることができる。
本発明の撮像装置は、前記ズームレンズを搭載したことを特徴とするものである。
本発明のズームレンズおよびこのズームレンズを用いた撮像装置によれば、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、負の屈折力を有する第５レンズ群を配置し、広角端から望遠端へ変倍させる際に、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔を常に増加させ、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔を常に減少させ、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔を常に減少させ、第４レンズ群と第５レンズ群との間隔を変化させるとともに、各レンズ群を結像位置に対して移動させるようにし、さらに、ピント位置を無限遠側から至近側へ移動させて合焦させる際に、第５レンズ群のみを像側へ移動させるようにし、第３レンズ群を、物体側から順に、正の屈折力を有する第３ａレンズ群、負の屈折力を有する第３ｂレンズ群を配置したものとし、その第３ｂレンズ群のみを光軸直交方向へ移動させることにより手ぶれ補正を行うように構成したので、高変倍比でありながら小型、高性能で手振れ補正機能をも有するものとすることができる。
すなわち、例えば、広角端の全画角が７５度を超える大きな画角でありながら、１２倍を超える高変倍比を有し、かつ小型、高性能で手振れ補正機能をも有するズームレンズを構成することができる。
より詳しくは、本発明のズームレンズは、上記のように構成したことにより、従来より知られているズームレンズ（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レンズ群を配置して構成した４群構成のズームレンズ）に比べて、ズーム中間域での性能変化を抑えることが容易となる。
また、このズームレンズのピント位置を無限遠側から至近側へ移動させて合焦させる際に、第５レンズ群のみを像側へ移動させるようにしたので、合焦群（第５レンズ群５Ｇ）を小さく、かつ、軽くする事ができるので、合焦機構への負担を小さくすることができ、高速で合焦させることが可能である。
さらに、第３レンズ群を構成する第３ｂレンズ群のみを光軸直交方向へ移動させることで手ぶれ補正を行うようにしたので、第３ａレンズ群の有する正の屈折力によって光束の径を小さくしてから第３ｂレンズ群へこの光束を通すことができ、第３ｂレンズ群の有効径を小さくできるので、手ぶれ補正群（第３ｂレンズ群）の重量を軽減することができる。これにより、第３ｂレンズ群の光軸直交方向への移動を可能にするための手ぶれ補正機構への負担を小さくすることができる。
本発明の実施の形態によ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の概略構成を示す断面図 実施例１のズームレンズを示す断面図 実施例１のズームレンズのズーム設定を広角端と望遠端とに定めた各場合を示す断面図 実施例２のズームレンズを示す断面図 実施例２のズームレンズのズーム設定を広角端と望遠端とに定めた各場合を示す断面図 実施例３のズームレンズを示す断面図 実施例３のズームレンズのズーム設定を広角端と望遠端とに定めた各場合を示す断面図 実施例４のズームレンズを示す断面図 実施例４のズームレンズのズーム設定を広角端と望遠端とに定めた各場合を示す断面図 実施例５のズームレンズを示す断面図 実施例５のズームレンズのズーム設定を広角端と望遠端とに定めた各場合を示す断面図 実施例１のズームレンズの収差図 実施例２のズームレンズの収差図 実施例３のズームレンズの収差図 実施例４のズームレンズの収差図 実施例５のズームレンズの収差図
以下、本発明のズームレンズおよびこのズームレンズを用いた撮像装置について図面を参照して説明する。
図１は、本発明のズームレンズ、およびこのズームレンズを備えた撮像装置の概略構成を示す断面図である。
図示のズームレンズ１００は、高変倍比でありながら小型、高性能で手振れ補正機能を有するズームレンズであり、このズームレンズ１００を搭載した撮像装置２００は、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラや放送用カメラ、および監視用カメラなどとして用いられるものである。
ズームレンズ１００は、物体側（図中−Ｚの側）から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群１Ｇ、負の屈折力を有する第２レンズ群２Ｇ、正の屈折力を有する第３レンズ群３Ｇ、正の屈折力を有する第４レンズ群４Ｇ、負の屈折力を有する第５レンズ群５Ｇの５群から構成されている。
このズームレンズ１００は、広角端から望遠端へズーミングさせる（連続変倍させる）際に、第１レンズ群１Ｇと第２レンズ群２Ｇとの間隔δ１２を常に増加させ、第２レンズ群２Ｇと第３レンズ群３Ｇとの間隔δ２３を常に減少させ、第３レンズ群３Ｇと第４レンズ群４Ｇとの間隔δ３４を常に減少させ、第４レンズ群４Ｇと第５レンズ群５Ｇとの間隔δ４５を変化させるとともに、全てのレンズ群１Ｇ〜５Ｇをズームレンズ１００の結像位置である結像面Ｍｋに対して移動させるように構成されたものである。
さらに、このズームレンズ１００は、ピント位置を無限遠側から至近側へ移動させて合焦させる際に、第５レンズ群５Ｇのみを像側へ移動させるように構成されており、第３レンズ群３Ｇは、物体側から順に、正の屈折力を有する第３ａレンズ群３Ｇａ、負の屈折力を有する第３ｂレンズ群３Ｇｂからなり、この第３ｂレンズ群３Ｇｂのみを光軸直交方向へ移動させて手ぶれ補正が行なわれるように構成されたものである。
なお、光軸直交方向は光軸Ｚ１に対して直交する方向であり、図１においてＹ−Ｘ平面が延びる方向である。
以上、ズームレンズ１００の基本構成について説明した。
上記ズームレンズ１００は、条件式（Ｍ）：−２．００＜ｆ３ａ／ｆ３ｂ＜−０．８５を満足することが望ましく、条件式（Ｍ′）−１．００＜ｆ３ａ／ｆ３ｂ＜−０．８５を満足することがより望ましい。ただし、ｆ３ａは第３ａレンズ群３Ｇａの焦点距離、ｆ３ｂは第３ｂレンズ群３Ｇｂの焦点距離とする。
条件式（Ｍ）は、第３ａレンズ群３Ｇａの焦点距離と、第３ｂレンズ群３Ｇｂの焦点距離との比を規定するものである。条件式（Ｍ）の下限を下回るようにズームレンズ１００をず構成すると、第３ｂレンズ群３Ｇｂの負の屈折力が強くなって、手ぶれ補正時に必要な第３ｂレンズ群３Ｇｂの光軸直交方向への移動量が小さくなり過ぎてしまい、小さな振動に対する手ぶれ補正群（第３ｂレンズ群３Ｇｂ）の制御が困難になってしまうという問題が生じる。一方、条件式（Ｍ）の上限を上回るように構成すると、第３ｂレンズ群３Ｇｂの負の屈折力が弱くなって、手ぶれ補正時に必要な第３ｂレンズ群３Ｇｂの移動量が大きくなり過ぎてしまい、手ぶれ補正機構の装置サイズも大きくなってしまうという問題が生じる。
ズームレンズ１００の第３ｂレンズ群３Ｇｂは、１枚の負レンズと１枚の正レンズとからなるものとすることが望ましい。これにより、手ぶれ補正時に発生する偏心色収差を補正しつつ、第３ｂレンズ群３Ｇｂを軽量化することができ、手ぶれ補正機構への負担をより小さくすることができる。
さらに、第３ｂレンズ群３Ｇｂを２枚の単レンズからなるものとし、少なくとも１面を非球面とすることが望ましい。これにより、良好な光学性能を維持しつつ、手ぶれ補正時に発生する偏心コマ収差を補正することができる。
図１に示す撮像装置２００は、上記ズームレンズ１００と、このズームレンズ１００を通して形成された光学像Ｈｋ（被写体Ｈの光学像）を撮像するＣＣＤやＣＭＯＳ等などからなる撮像素子２１０とを備えている。この撮像素子２１０の撮像面２１１が、上記撮像レンズ１００の結像位置（結像面Ｍｋ）となる。
なお、ズームレンズ１００を構成する最も像側のレンズ（図１に示すズームレンズ１００においては符号Ｓｅで示す）と撮像面２１１との間には、光学部材Ｄｇが配置されている。
この光学部材Ｄｇとしては、撮像レンズ１００が装着される撮像装置２００の構成に応じて、種々のものを配置することができる。例えば、光学部材Ｄｇとして、撮像面保護用のカバーガラス、赤外線カットフィルタ、ＮＤフィルタ等に対応する部材を１枚または複数枚配置することができる。
以下、本発明のズームレンズの具体的な実施例１〜５について、図２Ａ、図２Ｂ、・・・図６Ａ、図６Ｂ、図７・・・図１１等を参照して説明する。
なお、実施例１〜５の各ズームレンズは、上記ズームレンズ１００の構成を満足するとともに、以下の構成要素を有するものである。
実施例１〜５のズームレンズそれぞれは、３枚のレンズからなる第１レンズ群１４Ｇ枚のレンズからなる第２レンズ群２Ｇ、５枚のレンズからなる第３レンズ群３Ｇ、３枚のレンズからなる第４レンズ群４Ｇ、２枚のレンズからなる第５レンズ群５Ｇを配置して構成されたものである。
ここで、第１レンズ群１Ｇは、物体側から順に、第１群第１レンズＬ１、第１群第２レンズＬ２、第１群第３レンズＬ３を配置してなるものである。
また、第２レンズ群２Ｇは、物体側から順に、第２群第１レンズＬ４、第２群第２レンズＬ５、第２群第３レンズＬ６、第２群第４レンズＬ７を配置してなるものである。
また、第３レンズ群３Ｇは、物体側から順に、第３群第１レンズＬ８、第３群第２レンズＬ９、第３群第３レンズＬ１０、第３群第４レンズＬ１１、第３群第５レンズＬ１２を配置してなるものである。
また、第４レンズ群４Ｇは、物体側から順に、第４群第１レンズＬ１３、第４群第２レンズＬ１４、第４群第３レンズＬ１５を配置してなるものである。
さらに、第５レンズ群５Ｇは、物体側から順に、第５群第１レンズＬ１６、第５群第２レンズＬ１７を配置してなるものである。
また、上記のように５枚のレンズからなる第３レンズ群３Ｇは、最も物体側に配された３枚のレンズ（正の屈折力を持つ第３ａレンズ群３ａＧ）と、最も像側に配された２枚のレンズ（負の屈折力を持つ第３ｂレンズ群３ｂＧ）とから構成されたものであり、第３ｂレンズ群３ｂＧを光軸直交方向（Ｘ-Ｙ平面の延びる方向）へ移動可能に構成することにより、手ぶれ補正の効果を奏することができる。
ここで、第３ａレンズ群３ａＧは、第３群第１レンズＬ８、第３群第２レンズＬ９、第３群第３レンズＬ１０からなるものであり、第３ｂレンズ群３ｂＧは、第３群第４レンズＬ１１、第３群第５レンズＬ１２からなるものである。
なお、開口絞りＳｔは、第２レンズ群２Ｇと第３ａレンズ群３ａＧとの間に配置され、変倍時には第３ａレンズ群３ａＧと一体となって光軸Ｚ１方向へ移動されるように構成されている。
＜実施例１＞
図２Ａ、図２Ｂに実施例１のズームレンズを示す。図２Ａは実施例１のズームレンズの構成を詳しく示す図である。図２Ｂは、実施例１のズームレンズに関し、上段にズーム設定を広角端に定めたときの状態（図中に「ＷＩＤＥ」で示す）、下段にズーム設定を望遠端に定めたときの状態（図中に「ＴＥＬＥ」で示す）を示すとともに、広角端から望遠端への変倍時の各群の移動経路を矢線で示す図である。
なお、実施例１のズームレンズにおける第５レンズ群５Ｇは、物体側から、負レンズ、正レンズの順に２枚のレンズを配置してなるものである。
また、後述する表１Ａに実施例１のズームレンズに関する諸データを示す。表１Ａの上段にはレンズデータを、中段にはズームレンズの概略仕様を、下段には各レンズ群の焦点距離を示す。
表１Ａの上段のレンズデータにおいて、面番号ｉは、最も物体側から像側に向かうに従い順次増加するｉ番目（ｉ＝１、２、３、・・・）のレンズ面等の番号を示す。なお、これらのレンズデータには開口絞りＳｔや光学部材Ｄｇも含めて記載している。
曲率半径Ｒｉはｉ番目（ｉ＝１、２、３、・・・）の面の曲率半径を示し、面間隔Ｄｉ（ｉ＝１、２、３、・・・）はｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ１上における面間隔を示す。レンズデータの記号Ｒｉおよび記号Ｄｉは、レンズ面等を示す記号Ｓｉ（ｉ＝１、２、３、・・・）と対応している。
なお、面間隔Ｄｉ（ｉ＝１、２、３、・・・）の欄には面間隔を示す数値が記載されている場合と、記号Ｄｍ（ｍは整数）が記載されている場合があるが、記号Ｄｍが記載されているところはレンズ群間の面間隔（空気間隔）に対応しており、それらの面間隔（空気間隔）は変倍比（ズーム倍率）の変更に応じて変化する。
Ｎｊは物体側から像側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１、２、３、・・・）の光学要素について波長５８７．６ｎｍ（ｄ線）に対する屈折率を示し、νｊはｊ番目の光学要素のｄ線を基準としたアッベ数を示す。
表１Ａのレンズデータにおいて、曲率半径および面間隔の単位はｍｍであり、曲率半径は物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負としている。
なお、上記のような光学系は、一般にレンズ等の光学要素の寸法を比例拡大または比例縮小しても所定の性能を維持することが可能なため、上記レンズデータ全体を比例拡大または比例縮小したズームレンズについても本発明に係る実施例とすることができる。
また、表１Ａの中段には、広角端（ＷＩＤＥ）と変倍途中（ＭＩＤ）と望遠端（ＴＥＬＥ）とにおける各値、すなわち、各レンズ群間の間隔：Ｄ５、Ｄ１３、Ｄ２３、Ｄ２８、Ｄ３２、および、ｆ：レンズ全系の焦点距離（各値の単位ｍｍ）、Ｆｎｏ：Ｆナンバー、２ω：全画角（単位は「°」）を示す。
さらに、表１Ａの下段には、各群の焦点距離を示す。ここで、ｆ１：第１レンズ群１Ｇの焦点距離、ｆ２：第２レンズ群２Ｇの焦点距離、ｆ３：第３レンズ群３Ｇの焦点距離、ｆ４：第４レンズ群４Ｇの焦点距離、ｆ５：第５レンズ群５Ｇの焦点距離、ｆ３ａ：第３ａレンズ群３ａＧの焦点距離、ｆ３ｂ：第３ｂレンズ群３ｂＧの焦点距離である。
なお、表１Ａ中に記載されている「第３ｂ群（ＯＩＳ）」（ＯＩＳ：Optical Image Stabilization）は、この第３ｂレンズ群３ｂＧを光軸直交方向（Ｘ-Ｙ平面の延びる方向）へ移動可能とすることにより、手ぶれ補正の機能を奏することができることを示している。
Figure 0005777224
また、表１Ｂに実施例１のズームレンズにおける非球面の非球面係数を示す。なお、表１Ａにおけるレンズデータの面番号に付加した＊印はその面が非球面であることを示しており、それらの面番号に対応する非球面の非球面係数が表１Ｂに示されている。
なお、表１Ｂに記載されている非球面係数は、下記非球面式に適用して非球面形状が定められるように作成されたものである。
Ｚ＝Ｃ・ｈ2／｛１＋（１−Ｋ・Ｃ2・ｈ2）１／２｝＋ΣＡｎ・ｈｎ
ただし、
Ｚ：非球面の深さ（ｍｍ）
ｈ：光軸からレンズ面までの距離（高さ）（ｍｍ）
Ｋ：２次曲面を表す非球面係数
Ｃ：近軸曲率＝１／Ｒ（Ｒ：近軸曲率半径）
Ａｎ：第ｎ次（ｎは３以上の整数）の非球面係数
Figure 0005777224
図７は、実施例１のズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）、変倍途中（中間、ＭＩＤ）、および望遠端（ＴＥＬＥ）それぞれにおける球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差を示す図である。図中には、ｄ線、ｇ線の各光に関する収差が示されている。なお、非点収差図には、サジタル像面およびタンジェンシャル像面に対する収差が示されている。
図７中に示すように、記号（Ｗａ）、（Ｍａ）、（Ｔａ）で示す図が球面収差を、記号（Ｗｂ）、（Ｍｂ）、（Ｔｂ）で示す図が非点収差を、記号（Ｗｃ）、（Ｍｃ）、（Ｔｃ）で示す図がディストーションを、記号（Ｗｄ）、（Ｍｄ）、（Ｔｄ）で示す図が倍率色収差を表している。
また、実施例の説明の最後に示す表６には、１から５の各実施例毎に条件式（Ｍ）の値（条件式（Ｍ）中に記載されている数式から求まる値）を示す。なお、各条件式中に記載されている数式の値は、表１Ａ〜表５Ａ等に示すズームレンズに関する諸データ等から求めることができる。
上記レンズデータ等から解るように実施例１のズームレンズは、高変倍比でありながら小型で高性能なズームレンズとすることができる。
なお、上記実施例１のズームレンズの構成を示す図２Ａ、図２Ｂ、ズームレンズの収差を示す図７、ズームレンズのレンズデータ等を示す表１Ａおよび表１Ｂ、条件式（Ｍ）中の各数式の値を示す表６等の読取り方は、後述する実施例２〜５についても同様なので、それらの説明は省略する。
＜実施例２＞
図３Ａ、図３Ｂに実施例２のズームレンズを示す。図３Ａは実施例２のズームレンズの構成を詳しく示す図である。図３Ｂは、実施例２のズームレンズに関し、上段にズーム設定を広角端に定めたときの状態（図中に「ＷＩＤＥ」で示す）、下段にズーム設定を望遠端に定めたときの状態（図中に「ＴＥＬＥ」で示す）を示すとともに、広角端から望遠端への変倍時の各群の移動経路を矢線で示す図である。
なお、実施例２のズームレンズにおける第５レンズ群５Ｇは、物体側から、正レンズ、負レンズの順に２枚のレンズを配置してなるものである。
また、表２Ａに実施例２のズームレンズに関する諸データを示す。表２Ａの上段にはレンズデータを、中段にはズームレンズの概略仕様を、下段には各レンズ群の焦点距離を示す。
Figure 0005777224
また、表２Ｂに実施例２のズームレンズを構成する非球面の非球面係数を示す。
Figure 0005777224
図８は、実施例２のズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）、変倍途中（中間、ＭＩＤ）、および望遠端（ＴＥＬＥ）それぞれにおける球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差を示す図である。
＜実施例３＞
図４Ａ、図４Ｂに実施例３のズームレンズを示す。図４Ａは実施例３のズームレンズの構成を詳しく示す図である。図４Ｂは、実施例３のズームレンズに関し、上段にズーム設定を広角端に定めたときの状態（図中に「ＷＩＤＥ」で示す）、下段にズーム設定を望遠端に定めたときの状態（図中に「ＴＥＬＥ」で示す）を示すとともに、広角端から望遠端への変倍時の各群の移動経路を矢線で示す図である。
なお、実施例３のズームレンズにおける第５レンズ群５Ｇは、物体側から、正レンズ、負レンズの順に２枚のレンズを配置してなるものである。
また、表３Ａに実施例３のズームレンズに関する諸データを示す。表３Ａの上段にはレンズデータを、中段にはズームレンズの概略仕様を、下段には各レンズ群の焦点距離を示す。
Figure 0005777224
また、表３Ｂに実施例３のズームレンズを構成する非球面の非球面係数を示す。
Figure 0005777224
図９は、実施例３のズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）、変倍途中（中間、ＭＩＤ）、および望遠端（ＴＥＬＥ）それぞれにおける球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差を示す図である。
＜実施例４＞
図５Ａ、図５Ｂに実施例４のズームレンズを示す。図５Ａは実施例４のズームレンズの構成を詳しく示す図である。図５Ｂは、実施例４のズームレンズに関し、上段にズーム設定を広角端に定めたときの状態（図中に「ＷＩＤＥ」で示す）、下段にズーム設定を望遠端に定めたときの状態（図中に「ＴＥＬＥ」で示す）を示すとともに、広角端から望遠端への変倍時の各群の移動経路を矢線で示す図である。
なお、実施例４のズームレンズにおける第５レンズ群５Ｇは、物体側から、正レンズ、負レンズの順に２枚のレンズを配置してなるものである。
また、表４Ａに実施例４のズームレンズに関する諸データを示す。表４Ａの上段にはレンズデータを、中段にはズームレンズの概略仕様を、下段には各レンズ群の焦点距離を示す。
Figure 0005777224
また、表４Ｂに実施例４のズームレンズを構成する非球面の非球面係数を示す。
Figure 0005777224
図１０は、実施例４のズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）、変倍途中（中間、ＭＩＤ）、および望遠端（ＴＥＬＥ）それぞれにおける球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差を示す図である。
＜実施例５＞
図６Ａ、図６Ｂに実施例５のズームレンズを示す。図６Ａは実施例５のズームレンズの構成を詳しく示す図である。図６Ｂは、実施例５のズームレンズに関し、上段にズーム設定を広角端に定めたときの状態（図中に「ＷＩＤＥ」で示す）、下段にズーム設定を望遠端に定めたときの状態（図中に「ＴＥＬＥ」で示す）を示すとともに、広角端から望遠端への変倍時の各群の移動経路を矢線で示す図である。
なお、実施例５のズームレンズにおける第５レンズ群５Ｇは、物体側から、正レンズ、負レンズの順に２枚のレンズを配置してなるものである。
また、表５Ａに実施例５のズームレンズに関する諸データを示す。表５Ａの上段にはレンズデータを、中段にはズームレンズの概略仕様を、下段には各レンズ群の焦点距離を示す。
Figure 0005777224
また、表５Ｂに実施例５のズームレンズを構成する非球面の非球面係数を示す。
Figure 0005777224
図１１は、実施例５のズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）、変倍途中（中間、ＭＩＤ）、および望遠端（ＴＥＬＥ）それぞれにおける球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差を示す図である。
このように構成された実施例５のズームレンズは、高変倍比でありながら小型で高性能なズームレンズとすることができる。
Figure 0005777224
なお、上記ズームレンズは、以下のような構成を有するものとすることができる。なお、以下に示す構成は、上記実施例１から５のズームレンズいずれもが有するものである。
すなわち、本発明のズームレンズにおいて、第５レンズ群５Ｇは、少なくとも１つのレンズ面を非球面とし、条件式（Ａ）：１０＜ν５ｎ−ν５ｐ＜３０、および条件式（Ｂ）：１．７７＜Ｎ５ｎを同時に満足するように構成されたものとすることが望ましく、条件式（Ａ′）：１２＜ν５ｎ−ν５ｐ＜２５、および／または（Ｂ′）：１．７９＜Ｎ５ｎを満足するように構成されたものとすることがさらに望ましい。
ただし、ν５ｎは、第５レンズ群５Ｇを構成する負の屈折力を持つ各レンズの（ｄ線を基準とした）アッベ数の平均値、ν５ｐは第５レンズ群５Ｇを構成する正の屈折力を持つ各レンズの（ｄ線を基準とした）アッベ数の平均値、Ｎ５ｎ：は第５レンズ群５Ｇを構成する負の屈折力を持つ各レンズの（ｄ線に対する）屈折率の平均値とする。
上記のように、第５レンズ群を、少なくとも１面に非球面を有するものとすれば、合焦時における性能変化を良好に抑えることができる。
また、条件式（Ａ）は、第５レンズ群５Ｇを構成する負レンズおよび正レンズのｄ線に対するアッベ数を規定するものである。条件式（Ａ）の下限を下回るようにズームレンズ１００を構成すると、第５レンズ群５Ｇ内における色収差の補正が補正不足となり、合焦移動させたときの色収差が問題となってしまう。一方、条件式（Ａ）の上限を上回るように構成すると、第５レンズ群５Ｇ内における色収差の補正は十分であるものの、結果的に負レンズの屈折率を小さくせざるを得なくなり、周辺像の像面湾曲が大きくなるという問題が生じる。
条件式（Ｂ）は、第５レンズ群５Ｇ内の負レンズのｄ線に対する屈折率を規定するものである。条件式（Ｂ）の下限を下回るようにズームレンズ１００を構成すると、第５レンズ群５Ｇ内の負レンズの屈折率が小さくなりすぎて、周辺像の像面湾曲が発生しやすくなるという問題が生じる。
また、このズームレンズは、条件式（Ｃ）：−６．０＜１−β５Ｔ ２＜−２．５を満足するものとすることが望ましく条件式（Ｃ′）：−５．５＜１−β５Ｔ ２＜−２．９を満足するものとすることがさらに望ましい。ただし、β５Ｔは望遠端での無限遠合焦時における第５レンズ群５Ｇの結像倍率とする。
条件式（Ｃ）は、第５レンズ群５Ｇの望遠端の無限遠合焦時における合焦移動に対する像移動の感度を規定するものである。条件式（Ｃ）の下限を下回るようにズームレンズ１００を構成すると、望遠端での第５レンズ群５Ｇの合焦移動に対する像移動の感度が高くなりすぎて、ベストピント位置を探すための第５レンズ群５Ｇの振幅移動量が小さくなりすぎる。その結果、例えば、この第５レンズ群５Ｇの合焦移動が止まってしまう等フォーカス制御が困難になってしまうという問題が生じる。一方、条件式（Ｃ）の上限を超えると、第５レンズ群５Ｇの合焦移動に対する像移動の感度が望遠端では問題ないものの、結果的に広角端での感度が低くなりすぎて、ベストピント位置を探すための第５レンズ群５Ｇの振幅移動量が大きくなりすぎる。その結果、例えば、合焦移動時に合焦機構から異音が発生する等の不具合が発生してしまうという問題が生じる。
なお、第５レンズ群５Ｇは、正レンズと負レンズとからなるものとし、物体側から順に、正レンズ、負レンズを配置してなるものとすることが望ましい。これにより、合焦時における性能変化を抑えることができる必要最小限のレンズ枚数でこの第５レンズ群５Ｇを構成することができるので、合焦機構への負担をより小さくすることができ、高速で合焦させることが可能となる。また、物体側から順に正レンズ、負レンズを配置することで、第５レンズ群５Ｇを構成する各面について像側に凸を向けるレンズ面が多くなるので、撮像素子の撮像面で反射してこの第５レンズ群５Ｇに戻ってきた光に対して、各レンズ面における反射光が発散しやすくなり、目立つゴーストが発生しにくくなる。
また、上記ズームレンズは、ｆＷを広角端におけるレンズ全系の焦点距離、ｆ１を第１レンズ群１Ｇの焦点距離としたときに、条件式（Ｄ）：０．１０＜ｆＷ／ｆ１＜０．２５を満足することが望ましく、条件式（Ｄ′）：０．１５＜ｆＷ／ｆ１＜０．２０を満足することがより望ましい。
条件式（Ｄ）は広角端におけるレンズ全系の焦点距離と、第１レンズ群１Ｇの焦点距離との比を規定するものである。条件式（Ｄ）の下限を下回るようにズームレンズを構成すると、第１レンズ群１Ｇの焦点距離が大きくなり過ぎて、第１レンズ群１Ｇのレンズ外径や望遠端における光学系の全長が大きくなってしまうという問題が生じる。一方、条件式（Ｄ）の上限を上回るように構成すると、第１レンズ群１Ｇの正の屈折力が強くなり過ぎて、望遠端における光学性能の維持が困難になってしまうという問題が生じる。
また、上記ズームレンズは、ｆ２を第２レンズ群２Ｇの焦点距離としたときに、条件式（Ｆ）：−１．５＜ｆＷ／ｆ２＜−０．５を満足することが望ましく、条件式（Ｆ′）：−１．２＜ｆＷ／ｆ２＜−１．０を満足することがより望ましい。
条件式（Ｆ）は広角端におけるレンズ全系の焦点距離と、第２レンズ群２Ｇの焦点距離との比を規定するものである。条件式（Ｆ）の下限を下回るようにズームレンズを構成すると、第２レンズ群２Ｇの負の屈折力が強くなり過ぎて、周辺像の像面湾曲が大きくなるという問題が生じる。また、変倍時の光学性能の維持が困難になってしまうという問題も生じる。一方、条件式（Ｆ）の上限を上回るように構成すると、第２レンズ群２Ｇの負の屈折力が弱くなり過ぎて、変倍時の第１レンズ群１Ｇの移動量が大きくなってしまう。その結果、第１レンズ群１Ｇの外径や望遠端における光学系の全長が大きくなってしまうという問題が生じる。
また、上記ズームレンズは、ｆ３を第３レンズ群３Ｇの焦点距離としたときに、条件式（Ｈ）：０．１０＜ｆＷ／ｆ３＜０．５０を満足することが望ましく、条件式（Ｈ′）：０．１５＜ｆＷ／ｆ３＜０．３０を満足することがより望ましい。
条件式（Ｈ）は広角端におけるレンズ全系の焦点距離と、第３レンズ群３Ｇの焦点距離との比を規定するものである。条件式（Ｈ）の下限を下回るようにズームレンズを構成すると、第３レンズ群３Ｇの正の屈折力が弱くなり過ぎて、変倍時の第３レンズ群３Ｇの移動量が大きくなってしまう。その結果、光学系の全長が大きくなってしまうという問題が生じる。一方、条件式（Ｈ）の上限を上回るように構成すると、第３レンズ群３Ｇの正の屈折力が強くなり過ぎて、変倍時の光学性能の維持が困難になってしまうという問題が生じる。
また、上記ズームレンズは、ｆ４を第４レンズ群４Ｇの焦点距離、ｆ５を第５レンズ群５Ｇの焦点距離としたときに、条件式（Ｊ）：０．５０＜ｆＷ／ｆ４＜０．６５、条件式（Ｋ）：−０．３２＜ｆＷ／ｆ５＜−０．１５を同時に満足することが望ましく、条件式（Ｊ′）：０．６０＜ｆＷ／ｆ４＜０．６５、および／または条件式（Ｋ′）：−０．３２＜ｆＷ／ｆ５＜−０．２０を満足することがより望ましい。
条件式（Ｊ）は広角端におけるレンズ全系の焦点距離と、第４レンズ群４Ｇの焦点距離との比を規定するものである。条件式（Ｊ）の下限を下回るようにズームレンズを構成すると、第４レンズ群４Ｇの正の屈折力が弱くなり過ぎて、変倍時の第４レンズ群４Ｇの移動量が大きくなってしまう。その結果、光学系の全長が大きくなってしまうという問題が生じる。一方、条件式（Ｊ）の上限を上回るように構成すると、第４レンズ群４Ｇの正の屈折力が強くなり過ぎて、変倍時の光学性能の維持が困難になってしまうという問題が生じる。
条件式（Ｋ）は広角端におけるレンズ全系の焦点距離と、第５レンズ群５Ｇの焦点距離との比を規定するものである。条件式（Ｋ）の下限を下回るようにズームレンズを構成すると、第５レンズ群５Ｇの負の屈折力が強くなり過ぎて、バックフォーカスが長くなるため、光学系の全長が大きくなってしまうという問題が生じる。一方、条件式（Ｋ）の上限を上回るように構成すると、第５レンズ群５Ｇの負の屈折力が弱くなり過ぎて、バックフォーカスが短くなるため、例えば、このズームレンズを一眼レフカメラに装着して用いるときに、一眼レフカメラのミラーやフィルター等のスペースが確保できなくなってしまうという問題が生じる。また、合焦時の第５レンズ群５Ｇの移動量が大きくなってしまい、更に第５レンズ群５Ｇのレンズ外径が大きくなる。その結果、合焦機構への負担が大きくなってしまい、例えば高速で合焦させることが困難になるという問題が生じる。
なお、本発明は、上記各実施例に限定されず、発明の要旨を変更しない限りにおいて種々の変形実施が可能である。例えば、各レンズの曲率半径、面間隔および屈折率の値などは、上記各表中に示した数値に限定されず、他の値を取り得る。

Claims (5)

  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、負の屈折力を有する第５レンズ群から構成され、
    広角端から望遠端へ変倍させる際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔を常に増加させ、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔を常に減少させ、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔を常に減少させ、前記第４レンズ群と前記第５レンズ群との間隔を変化させるとともに、全ての前記レンズ群を結像位置に対して移動させるように構成されたものであり、
    ピント位置を無限遠側から至近側へ移動させて合焦させる際に、前記第５レンズ群のみを像側へ移動させるように構成され、
    前記第３レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有する第３ａレンズ群、負の屈折力を有する第３ｂレンズ群からなり、前記第３ｂレンズ群のみを光軸直交方向へ移動させて手ぶれ補正が行なわれるように構成されたものであり、
    以下の条件式（Ｍ）を満足することを特徴とするズームレンズ。
    −２．００＜ｆ ３ａ ／ｆ ３ｂ ＜−０．８５・・・（Ｍ）
    ただし、
    ｆ ３ａ ：第３ａレンズ群の焦点距離
    ｆ ３ｂ ：第３ｂレンズ群の焦点距離
  2. 以下の条件式（Ｍ′）を満足することを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
    −１．００＜ｆ３ａ／ｆ３ｂ＜−０．８５・・・（Ｍ′）
  3. 前記第３ｂレンズ群は、１枚の負レンズと１枚の正レンズからなるものであることを特徴とする請求項１または２記載のズームレンズ。
  4. 前記第３ｂレンズ群は、２枚の単レンズからなり、少なくとも１面が非球面であることを特徴とする請求項１または２記載のズームレンズ。
  5. 請求項１から４のいずれか１項記載のズームレンズを搭載したことを特徴とする撮像装置。
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