JP6692304B2 - ズームレンズおよび撮像装置 - Google Patents

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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のズームレンズが提案されている。
特開平０９−２４３９１６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軽量化が強く要望されている。
しかしながら、小型軽量化すると、球面収差および像面湾曲が大きくなり、十分な光学性能を達成することが難しくなる。特許文献１に記載のレンズ系は、近年要望されている水準に対して球面収差が十分小さくない。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、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。
本発明の第１のズームレンズは、物体側から順に、変倍時に像面に対し固定される正の屈折力を有する第１レンズ群と、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する少なくとも２つの移動レンズ群と、変倍時に像面に対し固定される正の屈折力を有する最終レンズ群とからなり、少なくとも２つの移動レンズ群は、３つの移動レンズ群からなり、最終レンズ群は、物体側から順に、前群と、前群とは空気間隔を隔てた後群とからなり、前群は、最も物体側から順に２枚以下の正レンズと１枚の前群第１負レンズとを連続して有し、最も像側において前群第１負レンズとは異なる像側に凹面を向けた前群第２負レンズを有し、最終レンズ群の物体側に隣接して配置された移動レンズ群と前群第１負レンズとの間に絞りを有し、後群は、正レンズと、像側に凸面を向けた後群負メニスカスレンズとからなり、前群第１負レンズの像側の面から前群第２負レンズの像側の面までの光軸上の距離をＤ１ｎ、前群の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上の距離をＤ１としたとき、
０．１＜Ｄ１ｎ／Ｄ１＜１ …（１）
で表される条件式（１）を満足することを特徴とする。
本発明の第２のズームレンズは、物体側から順に、変倍時に像面に対し固定される正の屈折力を有する第１レンズ群と、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する少なくとも２つの移動レンズ群と、変倍時に像面に対し固定される正の屈折力を有する最終レンズ群とからなり、最終レンズ群は、物体側から順に、前群と、前群とは空気間隔を隔てた後群とからなり、前群は、物体側から順に、正レンズと、正レンズと、前群第１負レンズと、正レンズと、正レンズと、像側に凹面を向けた前群第２負レンズとからなり、最終レンズ群の物体側に隣接して配置された移動レンズ群と前群第１負レンズとの間に絞りを有し、後群は、正レンズと、像側に凸面を向けた後群負メニスカスレンズとからなり、前群第１負レンズの像側の面から前群第２負レンズの像側の面までの光軸上の距離をＤ１ｎ、前群の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上の距離をＤ１としたとき、
０．１＜Ｄ１ｎ／Ｄ１＜１ …（１）
で表される条件式（１）を満足することを特徴とする。
本発明の第３のズームレンズは、物体側から順に、変倍時に像面に対し固定される正の屈折力を有する第１レンズ群と、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する少なくとも２つの移動レンズ群と、変倍時に像面に対し固定される正の屈折力を有する最終レンズ群とからなり、最終レンズ群は、物体側から順に、前群と、前群とは空気間隔を隔てた後群とからなり、前群は、最も物体側から順に２枚以下の正レンズと１枚の前群第１負レンズとを連続して有し、最も像側において前群第１負レンズとは異なる像側に凹面を向けた前群第２負レンズを有し、最終レンズ群の物体側に隣接して配置された移動レンズ群と前群第１負レンズとの間に絞りを有し、後群は、物体側から順に、像側に凸面を向けた後群負メニスカスレンズと、正レンズとからなり、前群第１負レンズの像側の面から前群第２負レンズの像側の面までの光軸上の距離をＤ１ｎ、前群の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上の距離をＤ１としたとき、
０．１＜Ｄ１ｎ／Ｄ１＜１ …（１）
で表される条件式（１）を満足することを特徴とする。
なお、
０．３＜Ｄ１ｎ／Ｄ１＜０．８ …（１−１）
０．５＜Ｄ１ｎ／Ｄ１＜０．７ …（１−２）
で表される条件式（１−１）および／または（１−２）を満足することが好ましい。
本発明のズームレンズにおいては、前群第２負レンズの焦点距離をｆＬ１ｎ２、後群負メニスカスレンズの焦点距離をｆＬ２ｎとしたとき、
０．１＜ｆＬ１ｎ２／ｆＬ２ｎ＜１ …（２）
で表される条件式（２）を満足することが好ましく、
０．１＜ｆＬ１ｎ２／ｆＬ２ｎ＜０．５ …（２−１）
０．１＜ｆＬ１ｎ２／ｆＬ２ｎ＜０．３ …（２−２）
で表される条件式（２−１）および／または（２−２）を満足することが好ましい。
また、最終レンズ群の焦点距離をｆＲ、前群の焦点距離をｆＲ１としたとき、
０．１＜ｆＲ／ｆＲ１＜２ …（３）
で表される条件式（３）を満足することが好ましく、
０．２＜ｆＲ／ｆＲ１＜１．５ …（３−１）
で表される条件式（３−１）を満足することが好ましい。
また、後群負メニスカスレンズの像側の面の曲率半径をｒ２ｎ２、後群負メニスカスレンズの物体側の面の曲率半径をｒ２ｎ１としたとき、
０．１＜（ｒ２ｎ２−ｒ２ｎ１）／（ｒ２ｎ２＋ｒ２ｎ１）＜１ …（４）
で表される条件式（４）を満足することが好ましく、
０．１＜（ｒ２ｎ２−ｒ２ｎ１）／（ｒ２ｎ２＋ｒ２ｎ１）＜０．５ …（４−１）
０．１＜（ｒ２ｎ２−ｒ２ｎ１）／（ｒ２ｎ２＋ｒ２ｎ１）＜０．４ …（４−２）
で表される条件式（４−１）および／または（４−２）を満足することが好ましい。
また、本発明の第１のズームレンズおよび第２のズームレンズにおいて、後群は、物体側から順に、正レンズと、後群負メニスカスレンズとからなるものとしてもよいし、物体側から順に、後群負メニスカスレンズと、正レンズとからなるものとしてもよい。
また、本発明の第１のズームレンズおよび第３のズームレンズにおいて、前群は、物体側から順に、正レンズと、正レンズと、前群第１負レンズと、正レンズと、正レンズと、前群第２負レンズとからなるものとしてもよいし、物体側から順に、正レンズと、前群第１負レンズと、正レンズと、正レンズと、前群第２負レンズとからなるものとしてもよい。
また、本発明の第２のズームレンズおよび第３のズームレンズにおいて、少なくとも２つの移動レンズ群は、２つの移動レンズ群からなるものとしてもよく、その場合には、少なくとも２つの移動レンズ群は、物体側から順に、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レンズ群とからなるものとすることが好ましい。
また、少なくとも２つの移動レンズ群は、３つの移動レンズ群からなるものとしてもよく、その場合には、少なくとも２つの移動レンズ群は、物体側から順に、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、負の屈折力を有する第４レンズ群とからなるものとすることが好ましい。
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、屈折力の符号、および曲率半径は、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、変倍時に像面に対し固定される正の屈折力を有する第１レンズ群と、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する少なくとも２つの移動レンズ群と、変倍時に像面に対し固定される正の屈折力を有する最終レンズ群とからなり、最終レンズ群は、物体側から順に、前群と、前群とは空気間隔を隔てた後群とからなり、前群は、最も物体側から順に２枚以下の正レンズと１枚の前群第１負レンズとを連続して有し、最も像側において前群第１負レンズとは異なる像側に凹面を向けた前群第２負レンズを有し、移動レンズ群と前群第１負レンズとの間に絞りを有し、後群は、正レンズと、像側に凸面を向けた後群負メニスカスレンズとからなり、前群第１負レンズの像側の面から前群第２負レンズの像側の面までの光軸上の距離をＤ１ｎ、前群の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上の距離をＤ１としたとき、下記条件式（１）を満足するものとしたので、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。
０．１＜Ｄ１ｎ／Ｄ１＜１ …（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、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を記入しており、さらに移動レンズ群の移動軌跡を矢印で示している。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、変倍時に像面Ｓｉｍに対し固定される正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、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する少なくとも２つの移動レンズ群と、変倍時に像面Ｓｉｍに対し固定される正の屈折力を有する最終レンズ群とからなる。なお、本実施形態においては、第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３が移動レンズ群に相当し、第４レンズ群Ｇ４が最終レンズ群に相当する。
このように、最も物体側の第１レンズ群Ｇ１を正の屈折力を有するレンズ群とすることにより、レンズ系全長を短縮することができる。また、最も物体側の第１レンズ群Ｇ１を変倍時に固定とすることで、変倍時にレンズ全長が変化するのを防ぐことができる。また、最も像側の最終レンズ群を正の屈折力を有するレンズ群とすることにより、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することができるため、シェーディングを抑制することができる。
最終レンズ群（本実施形態においては第４レンズ群Ｇ４）は、物体側から順に、前群Ｇｆと、前群Ｇｆとは空気間隔を隔てた後群Ｇｒとからなり、前群Ｇｆは、最も物体側から順に２枚以下の正レンズと１枚の前群第１負レンズ（本実施形態においてはレンズＬ４３）とを連続して有し、最も像側において前群第１負レンズとは異なる像側に凹面を向けた前群第２負レンズ（本実施形態においてはレンズＬ４６）を有し、移動レンズ群と前群第１負レンズとの間に開口絞りＳｔを有し、後群Ｇｒは、正レンズと、像側に凸面を向けた後群負メニスカスレンズ（本実施形態においてはレンズＬ４８）とからなる。
このように、前群Ｇｆの最も物体側に正レンズを配置することによって、最終レンズ群の有効径が大きくなり過ぎるのを防ぎ、前群Ｇｆの最も像側に前群第２負レンズを配置することによって、全長を短縮することができる。また、前群Ｇｆの最も物体側から順に連続して配置する正レンズの枚数を２枚以下に抑えることで、前群Ｇｆの光軸上の厚さが厚くなりすぎるのを防ぐことができる。また、前群第２負レンズは、像側に凹面を向けることで、高次の球面収差の発生を抑えながら、低次の球面収差を補正することができる。また、後群Ｇｒの正レンズは、前群第２負レンズで発生した歪曲収差と倍率色収差を補正する作用を担い、後群負メニスカスレンズは、非点収差の発生を抑えながら、像面湾曲を補正する作用を担う。
さらに、本実施形態のズームレンズは、前群第１負レンズの像側の面から前群第２負レンズの像側の面までの光軸上の距離をＤ１ｎ、前群の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上の距離をＤ１としたとき、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）の上限以上とならないようにすることによって、レンズ系の全長を抑えることができる。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、開口絞りＳｔに近い前群第１負レンズと開口絞りＳｔから遠い前群第２負レンズを離して配置することができ、前群第２負レンズを通る主光線が前群第１負レンズを通る主光線より高くなるため、前群第１負レンズでは主に軸上色収差、前群第２負レンズでは軸上色収差および倍率色収差を補正でき、軸上色収差と倍率色収差のバランスを変えることが容易になる。なお、下記条件式（１−１）および／または（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。
０．１＜Ｄ１ｎ／Ｄ１＜１ …（１）
０．３＜Ｄ１ｎ／Ｄ１＜０．８ …（１−１）
０．５＜Ｄ１ｎ／Ｄ１＜０．７ …（１−２）
本実施形態のズームレンズにおいては、前群第２負レンズの焦点距離をｆＬ１ｎ２、後群負メニスカスレンズの焦点距離をｆＬ２ｎとしたとき、下記条件式（２）を満足することが好ましい。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、後群負メニスカスレンズの屈折力が強くなり過ぎるのを抑えることができるため、歪曲収差および倍率色収差の発生を抑えることができる。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、前群第２負レンズの屈折力が強くなりなり過ぎるのを抑えることができるため、非点収差の発生を抑えることができる。さらに後群負メニスカスレンズの屈折力を強くすることができるため、像面湾曲を十分に補正する事ができる。なお、下記条件式（２−１）および／または（２−２）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。
０．１＜ｆＬ１ｎ２／ｆＬ２ｎ＜１ …（２）
０．１＜ｆＬ１ｎ２／ｆＬ２ｎ＜０．５ …（２−１）
０．１＜ｆＬ１ｎ２／ｆＬ２ｎ＜０．３ …（２−２）
また、最終レンズ群の焦点距離をｆＲ、前群の焦点距離をｆＲ１としたとき、下記条件式（３）を満足することが好ましい。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、前群Ｇｆの屈折力が強くなり過ぎるのを抑えることができるため、球面収差の補正が容易になる。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、前群Ｇｆの屈折力が弱くなり過ぎるのを抑えることができるため、全長を抑えることができる。なお、下記条件式（３−１）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。
０．１＜ｆＲ／ｆＲ１＜２ …（３）
０．２＜ｆＲ／ｆＲ１＜１．５ …（３−１）
また、後群負メニスカスレンズの像側の面の曲率半径をｒ２ｎ２、後群負メニスカスレンズの物体側の面の曲率半径をｒ２ｎ１としたとき、下記条件式（４）を満足することが好ましい。条件式（４）の上限以上とならないようにすることによって、非点収差の発生を抑えることができる。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、高次の球面収差の発生を抑えることができる。なお、下記条件式（４−１）および／または（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。
０．１＜（ｒ２ｎ２−ｒ２ｎ１）／（ｒ２ｎ２＋ｒ２ｎ１）＜１ …（４）
０．１＜（ｒ２ｎ２−ｒ２ｎ１）／（ｒ２ｎ２＋ｒ２ｎ１）＜０．５ …（４−１）
０．１＜（ｒ２ｎ２−ｒ２ｎ１）／（ｒ２ｎ２＋ｒ２ｎ１）＜０．４ …（４−２）
また、後群Ｇｒは、物体側から順に、正レンズと、後群負メニスカスレンズとからなるものとしてもよい。このような構成とすることで、像面湾曲の補正に有利となる。
また、後群Ｇｒは、物体側から順に、後群負メニスカスレンズと、正レンズとからなるものとしてもよい。このような構成とすることで、歪曲収差の補正に有利となる。
また、前群Ｇｆは、物体側から順に、正レンズと、正レンズと、前群第１負レンズと、正レンズと、正レンズと、前群第２負レンズとからなるものとしてもよい。このような構成とすることで、球面収差の発生を抑えながら、全長を抑えることができる。
また、前群Ｇｆは、物体側から順に、正レンズと、前群第１負レンズと、正レンズと、正レンズと、前群第２負レンズとからなるものとしてもよい。このような構成とすることで、前群Ｇｆの光軸上の厚みを抑えながら、球面収差の発生を抑えることができる。
また、少なくとも２つの移動レンズ群は、２つの移動レンズ群からなるものとしてもよい。このような構成とすることで、レンズ系全体の全長を抑えることができる。
このような構成とした場合には、少なくとも２つの移動レンズ群は、物体側から順に、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とからなるものとしてもよい。この構成は、後述の実施例１，２，３（図１，２，３）に相当する。なお、移動レンズ群の移動軌跡は、実施例１（図１）のみ記入し、他の実施例２，３（図２，３）では省略しているが、移動レンズ群の移動軌跡は実施例１，２，３において同様である。このように、第３レンズ群Ｇ３の屈折力を正にすることによって、軸外の光線高を下げることができるため、第１レンズ群Ｇ１の外径を小さくすることが可能となり、小型化および軽量化に有利なレンズ構成となる。さらに、第４レンズ群Ｇ４への入射角を抑えることが可能になり、ズーム全域で球面収差を低減できる。
また、少なくとも２つの移動レンズ群は、３つの移動レンズ群からなるものとしてもよい。このような構成とすることで、レンズ系全体の全長を抑えつつ、良好な光学特性とすることができる。
このような構成とした場合には、少なくとも２つの移動レンズ群は、物体側から順に、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とからなるものとしてもよい。この構成は、後述の実施例４（図４）に相当する。このように、第２レンズ群Ｇ２の屈折力を正にすることによって、軸外の光線高を下げることができるため、第１レンズ群Ｇ１の外径を小さくすることが可能となり、小型化および軽量化に有利なレンズ構成となる。さらに、第３レンズ群Ｇ３の移動範囲と第４レンズ群Ｇ４の移動範囲を重ねることができるため、全長を短くできる。
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。なお、実施例２は、参考例として示す。
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２〜４に対応した図２〜４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、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を記入しており、さらに移動レンズ群の移動軌跡を矢印で示している。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、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とから構成されている。なお、本実施例においては、第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３が移動レンズ群に相当し、第４レンズ群Ｇ４が最終レンズ群に相当する。
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〜レンズＬ２４の４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Ｌ３３の３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Ｌ４８の８枚のレンズから構成されている。
第４レンズ群Ｇ４（最終レンズ群）は、レンズＬ４１〜レンズＬ４６の６枚のレンズからなる前群Ｇｆと、レンズＬ４７およびＬ４８の２枚のレンズからなる後群Ｇｒと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２〜４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、ｎ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、ν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´、バックフォーカスＢｆ´、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（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。
実施例１のズームレンズの各収差図を図５に示す。なお、図５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５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（ナノメートル））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（ナノメートル））、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ（ナノメートル））、Ｆ線（波長４８６．１ｎｍ（ナノメートル））、およびｇ線(波長４３５．８ｎｍ（ナノメートル）)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（ナノメートル））、Ｆ線（波長４８６．１ｎｍ（ナノメートル））、およびｇ線(波長４３５．８ｎｍ（ナノメートル）)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、第４レンズ群Ｇ４がレンズＬ４１〜レンズＬ４５の５枚のレンズからなる前群ＧｆとレンズＬ４６およびＬ４７の２枚のレンズからなる後群Ｇｒと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６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７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、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。なお、本実施例においては、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、および第４レンズ群Ｇ４が移動レンズ群に相当し、第５レンズ群Ｇ５が最終レンズ群に相当する。
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Ｌ５８の８枚のレンズから構成されている。
第５レンズ群Ｇ５（最終レンズ群）は、レンズＬ５１〜レンズＬ５６の６枚のレンズからなる前群Ｇｆと、レンズＬ５７およびＬ５８の２枚のレンズからなる後群Ｇｒとから構成されている。
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８に示す。
実施例１〜４のズームレンズの条件式（１）〜（４）に対応する値を表１３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１３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１〜４のズームレンズは全て、条件式（１）〜（４）を満たしており、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９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９では、ズームレンズ１が備える第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４を概略的に図示している。また、第１レンズ群Ｇ１は、第１ａレンズ群Ｇ１ａ、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂ、および第１ｃレンズ群Ｇ１ｃの３つのサブレンズ群に分かれており、これらについても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９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
Ｇｆ 前群
Ｇｒ 後群
Ｌ１１〜Ｌ５８ 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、変倍時に像面に対し固定される正の屈折力を有する第１レンズ群と、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する少なくとも２つの移動レンズ群と、変倍時に像面に対し固定される正の屈折力を有する最終レンズ群とからなり、
    前記少なくとも２つの移動レンズ群は、３つの移動レンズ群からなり、
    前記最終レンズ群は、物体側から順に、前群と、前記前群とは空気間隔を隔てた後群とからなり、
    前記前群は、最も物体側から順に２枚以下の正レンズと１枚の前群第１負レンズとを連続して有し、最も像側において前記前群第１負レンズとは異なる像側に凹面を向けた前群第２負レンズを有し、
    前記最終レンズ群の物体側に隣接して配置された前記移動レンズ群と前記前群第１負レンズとの間に絞りを有し、
    前記後群は、正レンズと、像側に凸面を向けた後群負メニスカスレンズとからなり、
    前記前群第１負レンズの像側の面から前記前群第２負レンズの像側の面までの光軸上の距離をＤ１ｎ、前記前群の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上の距離をＤ１としたとき、
    ０．１＜Ｄ１ｎ／Ｄ１＜１ …（１）
    で表される条件式（１）を満足する
    ことを特徴とするズームレンズ。
  2. 物体側から順に、変倍時に像面に対し固定される正の屈折力を有する第１レンズ群と、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する少なくとも２つの移動レンズ群と、変倍時に像面に対し固定される正の屈折力を有する最終レンズ群とからなり、
    前記最終レンズ群は、物体側から順に、前群と、前記前群とは空気間隔を隔てた後群とからなり、
    前記前群は、物体側から順に、正レンズと、正レンズと、前群第１負レンズと、正レンズと、正レンズと、像側に凹面を向けた前群第２負レンズとからなり、
    前記最終レンズ群の物体側に隣接して配置された前記移動レンズ群と前記前群第１負レンズとの間に絞りを有し、
    前記後群は、正レンズと、像側に凸面を向けた後群負メニスカスレンズとからなり、
    前記前群第１負レンズの像側の面から前記前群第２負レンズの像側の面までの光軸上の距離をＤ１ｎ、前記前群の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上の距離をＤ１としたとき、
    ０．１＜Ｄ１ｎ／Ｄ１＜１ …（１）
    で表される条件式（１）を満足する
    ことを特徴とするズームレンズ。
  3. 物体側から順に、変倍時に像面に対し固定される正の屈折力を有する第１レンズ群と、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する少なくとも２つの移動レンズ群と、変倍時に像面に対し固定される正の屈折力を有する最終レンズ群とからなり、
    前記最終レンズ群は、物体側から順に、前群と、前記前群とは空気間隔を隔てた後群とからなり、
    前記前群は、最も物体側から順に２枚以下の正レンズと１枚の前群第１負レンズとを連続して有し、最も像側において前記前群第１負レンズとは異なる像側に凹面を向けた前群第２負レンズを有し、
    前記最終レンズ群の物体側に隣接して配置された前記移動レンズ群と前記前群第１負レンズとの間に絞りを有し、
    前記後群は、物体側から順に、像側に凸面を向けた後群負メニスカスレンズと、正レンズとからなり、
    前記前群第１負レンズの像側の面から前記前群第２負レンズの像側の面までの光軸上の距離をＤ１ｎ、前記前群の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上の距離をＤ１としたとき、
    ０．１＜Ｄ１ｎ／Ｄ１＜１ …（１）
    で表される条件式（１）を満足する
    ことを特徴とするズームレンズ。
  4. 前記前群第２負レンズの焦点距離をｆＬ１ｎ２、前記後群負メニスカスレンズの焦点距離をｆＬ２ｎとしたとき、
    ０．１＜ｆＬ１ｎ２／ｆＬ２ｎ＜１ …（２）
    で表される条件式（２）を満足する
    請求項１から３のいずれか１項記載のズームレンズ。
  5. 前記最終レンズ群の焦点距離をｆＲ、前記前群の焦点距離をｆＲ１としたとき、
    ０．１＜ｆＲ／ｆＲ１＜２ …（３）
    で表される条件式（３）を満足する
    請求項１から４のいずれか１項記載のズームレンズ。
  6. 前記後群負メニスカスレンズの像側の面の曲率半径をｒ２ｎ２、前記後群負メニスカスレンズの物体側の面の曲率半径をｒ２ｎ１としたとき、
    ０．１＜（ｒ２ｎ２−ｒ２ｎ１）／（ｒ２ｎ２＋ｒ２ｎ１）＜１ …（４）
    で表される条件式（４）を満足する
    請求項１から５のいずれか１項記載のズームレンズ。
  7. 前記後群は、物体側から順に、正レンズと、前記後群負メニスカスレンズとからなる
    請求項１または２記載のズームレンズ。
  8. 前記前群は、物体側から順に、正レンズと、前記前群第１負レンズと、正レンズと、正レンズと、前記前群第２負レンズとからなる
    請求項１または３記載のズームレンズ。
  9. 前記少なくとも２つの移動レンズ群は、２つの移動レンズ群からなる
    請求項２または３記載のズームレンズ。
  10. 前記少なくとも２つの移動レンズ群は、物体側から順に、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レンズ群とからなる
    請求項９記載のズームレンズ。
  11. 前記少なくとも２つの移動レンズ群は、物体側から順に、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、負の屈折力を有する第４レンズ群とからなる
    請求項１記載のズームレンズ。
  12. ０．３＜Ｄ１ｎ／Ｄ１＜０．８ …（１−１）
    で表される条件式（１−１）を満足する
    請求項１から３のいずれか１項記載のズームレンズ。
  13. ０．５＜Ｄ１ｎ／Ｄ１＜０．７ …（１−２）
    で表される条件式（１−２）を満足する
    請求項１から３のいずれか１項記載のズームレンズ。
  14. ０．１＜ｆＬ１ｎ２／ｆＬ２ｎ＜０．５ …（２−１）
    で表される条件式（２−１）を満足する
    請求項４記載のズームレンズ。
  15. ０．１＜ｆＬ１ｎ２／ｆＬ２ｎ＜０．３ …（２−２）
    で表される条件式（２−２）を満足する
    請求項４記載のズームレンズ。
  16. ０．２＜ｆＲ／ｆＲ１＜１．５ …（３−１）
    で表される条件式（３−１）を満足する
    請求項５記載のズームレンズ。
  17. ０．１＜（ｒ２ｎ２−ｒ２ｎ１）／（ｒ２ｎ２＋ｒ２ｎ１）＜０．５ …（４−１）
    で表される条件式（４−１）を満足する
    請求項６記載のズームレンズ。
  18. ０．１＜（ｒ２ｎ２−ｒ２ｎ１）／（ｒ２ｎ２＋ｒ２ｎ１）＜０．４ …（４−２）
    で表される条件式（４−２）を満足する
    請求項６記載のズームレンズ。
  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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