WO2014041786A1 - ズームレンズおよび撮像装置 - Google Patents

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Abstract

高変倍比でありながら、小型で、全変倍領域において諸収差が良好に補正されたズームレンズとする。物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群（Ｇ１）、負の屈折力を有する第２レンズ群（Ｇ２）、正の屈折力を有する第３レンズ群（Ｇ３）、負の屈折力を有する第４レンズ群（Ｇ４）、正の屈折力を有する第５レンズ群（Ｇ５）からなり、第３レンズ群（Ｇ３）は、最も物体側と最も像側に接合レンズを有し、第４レンズ群（Ｇ４）は、物体側から順に負レンズ、正レンズからなり、広角端から望遠端への変倍に際して、各レンズ群の間隔が変化し、第５レンズ群（Ｇ５）は固定され、少なくとも第１レンズ群（Ｇ１）および第４レンズ群（Ｇ４）は移動するものとする。

Description

ズームレンズおよび撮像装置
　本発明は、ズームレンズおよび撮像装置に関し、より詳しくは、デジタルカメラ、放送用カメラ、監視用カメラ、映画撮影用カメラ等の電子カメラに用いられるズームレンズおよび該ズームレンズを備えた撮像装置に関するものである。
　ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子を記録媒体とするビデオカメラや電子スチルカメラ等の撮像装置に用いられるズームレンズでは、高変倍比化への要求が高まっている。高変倍比を実現するズームレンズのタイプとして、物体側より順に、正、負、正、負、正の群配置を有する５群方式のズームレンズが知られている（例えば特許文献１～４）。
特開２００７－４７５３８号公報 特開２００８－３０４７０６号公報 特開２００９－２８２４２９号公報 特開２０１１－１８６４１７号公報
　特許文献１～３では、変倍比が１０～１４．３程度のズームレンズが開示されている。さらに特許文献４では、変倍比が２８．３程度のズームレンズが開示されている。
　しかしながら、さらなる高変倍比のズームレンズを実現しようとすると、光学系が大型化しやすく、全変倍領域において諸収差を良好に補正することが困難になるという問題がある。
　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、小型で、全変倍領域において諸収差が良好に補正されたズームレンズおよび該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、負の屈折力を有する第４レンズ群、正の屈折力を有する第５レンズ群からなり、第３レンズ群は、最も物体側と最も像側に接合レンズを有し、第４レンズ群は、物体側から順に負レンズ、正レンズからなり、広角端から望遠端への変倍に際して、各レンズ群の間隔が変化し、第５レンズ群は固定され、少なくとも第１レンズ群および第４レンズ群は移動することを特徴とする。
　本発明のズームレンズにおいては、第３レンズ群の最も物体側の接合レンズに隣接する位置に開口絞りを配置することが好ましい。
　また、第１レンズ群および第４レンズ群は、望遠端において広角端よりも物体側に位置し、下記条件式を満足することが好ましい。
　　２．０＜｜Ｄ１｜／｜Ｄ４｜＜８．０　…（１）
　ただし、Ｄ１：第１レンズ群の広角端と望遠端における光軸上の位置の差、Ｄ４：第４レンズ群の広角端と望遠端における光軸上の位置の差とする。
　また、下記条件式を満足することが好ましい。
　　０．０５＜｜ｆ５｜／ｆｔ＜０．２０　…（２）
　ただし、ｆ５：第５レンズ群の焦点距離、ｆｔ：望遠端における全系の焦点距離とする。
　また、第３レンズ群全体あるいは第３レンズ群に含まれる一部のレンズ群を光軸と垂直な方向に移動させて結像位置を変化させることが好ましい。
　また、第３レンズ群の最も像側の接合レンズを光軸と垂直な方向に移動させて結像位置を変化させることが好ましい。
　また、下記条件式を満足することが好ましい。
　　０．４＜ｆ３ｏ／ｆ３ｉ＜０．９　…（３）
　ただし、ｆ３ｏ：第３レンズ群の最も物体側の接合レンズの焦点距離、ｆ３ｉ：第３レンズ群の最も像側の接合レンズの焦点距離とする。
　また、第３レンズ群は、物体側から順に、開口絞り、正レンズと負レンズとの接合レンズ、負レンズと正レンズとの接合レンズ、正レンズ、負レンズと正レンズとの接合レンズからなることが好ましい。
　また、下記条件式を満足することが好ましい。
　　０．３０＜｜Ｄ４｜／｜ｆ４｜＜１．００　…（４）
　ただし、Ｄ４：第４レンズ群の広角端と望遠端における光軸上の位置の差、ｆ４：第４レンズ群の焦点距離とする。
　また、下記条件式を満足することが好ましい。
　　０．８０＜｜ｆ４｜／｜ｆ５｜＜１．４０　…（５）
　ただし、ｆ４：第４レンズ群の焦点距離、ｆ５：第５レンズ群の焦点距離とする。
　また、下記条件式を満足することが好ましい。
　　０．０５＜｜ｆ４｜／ｆｔ＜０．１８　…（６）
　ただし、ｆ４：第４レンズ群の焦点距離、ｆｔ：望遠端における全系の焦点距離とする。
　また、第４レンズ群を光軸方向に移動させることによりフォーカシングを行うことが好ましい。
　また、広角端から望遠端への変倍に際して、第２レンズ群および第３レンズ群は移動することが好ましい。
　また、第５レンズ群は、像側に凸面を向けた１枚の正レンズからなることが好ましい。
　また、第１レンズ群および第４レンズ群は、望遠端において広角端よりも物体側に位置し、下記条件式を満足することが好ましい。
　　４．０＜｜Ｄ１｜／｜Ｄ４｜＜７．５　…（１－１）
　また、第１レンズ群および第４レンズ群は、望遠端において広角端よりも物体側に位置し、下記条件式を満足することが好ましい。
　　４．５＜｜Ｄ１｜／｜Ｄ４｜＜７．０　…（１－２）
　また、下記条件式を満足することが好ましい。
　　０．０７＜｜ｆ５｜／ｆｔ＜０．１１　…（２－１）
　また、下記条件式を満足することが好ましい。
　　０．０９＜｜ｆ５｜／ｆｔ＜０．１０　…（２－２）
　また、下記条件式を満足することが好ましい。
　　０．５＜ｆ３ｏ／ｆ３ｉ＜０．８　…（３－１）
　また、下記条件式を満足することが好ましい。
　　０．６＜ｆ３ｏ／ｆ３ｉ＜０．７　…（３－２）
　また、下記条件式を満足することが好ましい。
　　０．５０＜｜Ｄ４｜／｜ｆ４｜＜０．８０　…（４－１）
　また、下記条件式を満足することが好ましい。
　　０．９０＜｜ｆ４｜／｜ｆ５｜＜１．１８　…（５－１）
　また、下記条件式を満足することが好ましい。
　　０．０７＜｜ｆ４｜／ｆｔ＜０．１２　…（６－１）
　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ことを特徴とするものである。
　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、負の屈折力を有する第４レンズ群、正の屈折力を有する第５レンズ群からなり、第３レンズ群は、最も物体側と最も像側に接合レンズを有し、第４レンズ群は、物体側から順に負レンズ、正レンズからなり、広角端から望遠端への変倍に際して、各レンズ群の間隔が変化し、第５レンズ群は固定され、少なくとも第１レンズ群および第４レンズ群は移動するものとしたので、高変倍比でありながら、小型で、全変倍領域において諸収差が良好に補正されたズームレンズとすることが可能となる。
　また、本発明の撮像装置は、本発明のズームレンズを備えているため、高変倍比で、高画質の映像を得ることができるとともに、装置の小型化も可能となる。
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 上記ズームレンズの各レンズ群の移動軌跡を示す断面図 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５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６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（Ａ～Ｌ） 本発明の実施例２のズームレンズの各収差図（Ａ～Ｌ） 本発明の実施例３のズームレンズの各収差図（Ａ～Ｌ） 本発明の実施例４のズームレンズの各収差図（Ａ～Ｌ） 本発明の実施例５のズームレンズの各収差図（Ａ～Ｌ） 本発明の実施例６のズームレンズの各収差図（Ａ～Ｌ） 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は本発明の一実施形態にかかるズームレンズのレンズ構成を示す断面図、図２は上記ズームレンズの各レンズ群の移動軌跡を示す断面図である。図１、２に示す構成例は、後述の実施例１のズームレンズの構成と共通である。図１、２においては、左側が物体側、右側が像側である。
　このズームレンズは、光軸Ｚに沿って、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、開口絞りＳｔ、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５からなり、広角端から望遠端への変倍に際して、各レンズ群の間隔が変化し、第５レンズ群Ｇ５は固定され、少なくとも第１レンズ群Ｇ１および第４レンズ群Ｇ４が移動するものである。ここで、図１、２に示す開口絞り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。
　このズームレンズを撮像装置に適用する際には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、光学系と像面Ｓｉｍの間にカバーガラス、プリズム、赤外線カットフィルタやローパスフィルタなどの各種フィルタを配置することが好ましいため、図１、２では、これらを想定した平行平面板状の光学部材ＰＰ１、ＰＰ２を第５レンズ群Ｇ５と像面Ｓｉｍとの間に配置した例を示している。
　第３レンズ群Ｇ３は、最も物体側において正レンズＬ３１と負レンズＬ３２とからなる接合レンズを有し、最も像側において負レンズＬ３６と正レンズＬ３７とからなる接合レンズを有する。
　第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、負レンズＬ４１、正レンズＬ４２からなる。
　第３レンズ群Ｇ３の最も物体側と最も像側に間隔を離して接合レンズを配置することにより、それぞれの接合レンズの倍率色収差と軸上色収差への補正の効果を分離することができ、軸上色収差と倍率色収差のバランスを良好にコントロールすることが可能になる。
また、第４レンズ群Ｇ４を上記の様に構成することにより、像面湾曲の良好な補正が実現できる。
　本実施形態のズームレンズにおいては、第３レンズ群Ｇ３の最も物体側の接合レンズに隣接する位置に開口絞りＳｔを配置することが好ましい。これにより、最も物体側の接合レンズが軸上色収差の補正効果を有し、最も像側の接合レンズが倍率色収差の補正効果を有し、全変倍領域での軸上色収差と倍率色収差のバランスのコントロールが容易になる。
　また、第１レンズ群Ｇ１および第４レンズ群Ｇ４は、望遠端において広角端よりも物体側に位置し、下記条件式（１）を満足することが好ましい。この条件式（１）は、第１レンズ群Ｇ１の移動量と第４レンズ群Ｇ４の移動量の比率を規定しており、条件式（１）の下限を下回ると、第１レンズ群Ｇ１、第４レンズ群Ｇ４の変倍効果が弱まり、小型化を実現しながら十分な変倍比を確保することが困難になる。逆に、条件式（１）の上限を上回ると、第４レンズ群Ｇ４の像面湾曲に対する補正効果が弱まり、変倍に伴う像面湾曲を抑えることが困難になる。なお、下記条件式（１－１）、より好ましくは条件式（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。
　　２．０＜｜Ｄ１｜／｜Ｄ４｜＜８．０　…（１）
　　４．０＜｜Ｄ１｜／｜Ｄ４｜＜７．５　…（１－１）
　　４．５＜｜Ｄ１｜／｜Ｄ４｜＜７．０　…（１－２）
　ただし、Ｄ１：第１レンズ群の広角端と望遠端における光軸上の位置の差、Ｄ４：第４レンズ群の広角端と望遠端における光軸上の位置の差とする。
　また、下記条件式（２）を満足することが好ましい。この条件式（２）は、第５レンズ群Ｇ５の焦点距離と望遠端における全系の焦点距離の比を規定しており、条件式（２）の下限を下回ると、第５レンズ群Ｇ５のパワーが過剰となりコマ収差の補正が困難になる。逆に、条件式（２）の上限を上回ると、第５レンズ群Ｇ５のパワーが不足し、望遠端における諸収差の補正が困難になる。なお、下記条件式（２－１）、より好ましくは条件式（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。
　　０．０５＜｜ｆ５｜／ｆｔ＜０．２０　…（２）
　　０．０７＜｜ｆ５｜／ｆｔ＜０．１１　…（２－１）
　　０．０９＜｜ｆ５｜／ｆｔ＜０．１０　…（２－２）
　ただし、ｆ５：第５レンズ群の焦点距離、ｆｔ：望遠端における全系の焦点距離とする。
　また、第３レンズ群Ｇ３全体あるいは第３レンズ群Ｇ３に含まれる一部のレンズ群を光軸と垂直な方向に移動させて結像位置を変化させることが好ましい。これにより、全変倍領域において性能劣化の少ない手ぶれ補正機構が実現できる。
　また、第３レンズ群Ｇ３の最も像側の接合レンズを光軸と垂直な方向に移動させて結像位置を変化させることが好ましい。これにより、移動させるレンズの重量を抑えながら、全変倍領域において性能劣化の少ない手ぶれ補正機構が実現できる。
　また、下記条件式（３）を満足することが好ましい。この条件式（３）は、第３レンズ群Ｇ３の最も物体側の接合レンズの焦点距離と最も像側の接合レンズの焦点距離の比率を規定しており、条件式（３）の下限を下回ると、第３レンズ群Ｇ３の最も物体側の接合レンズの感度が高くなり、製造誤差による性能劣化を抑えることが困難になる。逆に、条件式（３）の上限を上回ると、第３レンズ群Ｇ３の最も物体側の接合レンズと最も像側の接合レンズのパワーのバランスが崩れ球面収差の補正が困難になる。なお、下記条件式（３－１）、より好ましくは条件式（３－２）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。
　　０．４＜ｆ３ｏ／ｆ３ｉ＜０．９　…（３）
　　０．５＜ｆ３ｏ／ｆ３ｉ＜０．８　…（３－１）
　　０．６＜ｆ３ｏ／ｆ３ｉ＜０．７　…（３－２）
　ただし、ｆ３ｏ：第３レンズ群の最も物体側の接合レンズの焦点距離、ｆ３ｉ：第３レンズ群の最も像側の接合レンズの焦点距離とする。
　また、第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、開口絞りＳｔ、正レンズＬ３１と負レンズＬ３２との接合レンズ、負レンズＬ３３と正レンズＬ３４との接合レンズ、正レンズＬ３５、負レンズＬ３６と正レンズＬ３７との接合レンズからなることが好ましい。これにより、正レンズＬ３１と負レンズＬ３２からなる接合レンズが全変倍域における球面収差と軸上色収差を良好に補正し、負レンズＬ３３と正レンズＬ３４からなる接合レンズが全変倍域における軸上色収差と倍率色収差のバランスをコントロールし、正レンズＬ３５が球面収差を良好に補正し、負レンズＬ３６と正レンズＬ３７からなる接合レンズが全変倍域における倍率色収差を良好に補正することができる。
　また、下記条件式（４）を満足することが好ましい。この条件式（４）は、第４レンズ群Ｇ４の移動量と焦点距離の比率を規定しており、条件式（４）の下限を下回ると、第４レンズ群Ｇ４の像面湾曲に対する補正効果が不足し各変倍領域で良好な像を得ることが困難になる。逆に、条件式（４）の上限を上回ると、第４レンズ群Ｇ４の像面湾曲に対する補正効果が過剰となり収差のバランスを取ることが困難になる。なお、下記条件式（４－１）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。
　　０．３０＜｜Ｄ４｜／｜ｆ４｜＜１．００　…（４）
　　０．５０＜｜Ｄ４｜／｜ｆ４｜＜０．８０　…（４－１）
　ただし、Ｄ４：第４レンズ群の広角端と望遠端における光軸上の位置の差、ｆ４：第４レンズ群の焦点距離とする。
　また、下記条件式（５）を満足することが好ましい。この条件式（５）は、第４レンズ群Ｇ４の焦点距離と第５レンズ群Ｇ５の焦点距離の比を規定しており、条件式（５）の下限を下回ると、第４レンズ群Ｇ４のパワーが過剰となり球面収差の補正が困難になる。逆に、条件式（５）の上限を上回ると、第５レンズ群Ｇ５のパワーが過剰となり諸収差の補正が困難になる。なお、下記条件式（５－１）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。
　　０．８０＜｜ｆ４｜／｜ｆ５｜＜１．４０　…（５）
　　０．９０＜｜ｆ４｜／｜ｆ５｜＜１．１８　…（５－１）
　ただし、ｆ４：第４レンズ群の焦点距離、ｆ５：第５レンズ群の焦点距離とする。
　また、下記条件式（６）を満足することが好ましい。この条件式（６）は、第４レンズ群Ｇ４の焦点距離と望遠端における全系の焦点距離の比を規定しており、条件式（６）の下限を下回ると、第４レンズ群Ｇ４のパワーが過剰となり球面収差の補正が困難になる。逆に、条件式（６）の上限を上回ると、第４レンズ群Ｇ４のパワーが不足し軸外での収差の補正が困難になる。なお、下記条件式（６－１）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。
　　０．０５＜｜ｆ４｜／ｆｔ＜０．１８　…（６）
　　０．０７＜｜ｆ４｜／ｆｔ＜０．１２　…（６－１）
　ただし、ｆ４：第４レンズ群の焦点距離、ｆｔ：望遠端における全系の焦点距離とする。
　また、第４レンズ群Ｇ４を光軸方向に移動させることによりフォーカシングを行うことが好ましい。第４レンズ群Ｇ４近傍においては光束径が小さくなるため、このように第４レンズ群Ｇ４を光軸方向に移動させてフォーカシングを行うことで、小型で軽量なフォーカス群が実現できる。
　また、広角端から望遠端への変倍に際して、第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３は移動することが好ましい。これにより、光学系を小型化しながら高い変倍比を実現できる。
　また、第５レンズ群Ｇ５は、像側に凸面を向けた１枚の正レンズＬ５１からなることが好ましい。これにより、コストを抑えられ、また結像面からの反射によるゴーストの低減が実現できる。
　本ズームレンズにおいて、最も物体側に配置される材料としては、具体的にはガラスを用いることが好ましく、あるいは透明なセラミックスを用いてもよい。
　また、本ズームレンズが厳しい環境において使用される場合には、保護用の多層膜コートが施されることが好ましい。さらに、保護用コート以外にも、使用時のゴースト光低減等のための反射防止コートを施すようにしてもよい。
　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ＰＰ１、ＰＰ２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。
　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。なお、図１および後述の実施例２～６に対応した図３～７においては、光学部材ＰＰ１、ＰＰ２も合わせて示しており、左側が物体側、右側が像側であり、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、光軸Ｚに沿って、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、開口絞りＳｔ、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５からなる。
　第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、負レンズＬ１１と正レンズＬ１２からなり物体側に凸面を向けた接合面を有する接合レンズ、正レンズＬ１３で構成される。負レンズＬ１１と正レンズＬ１２からなる接合レンズは望遠側における軸上色収差を補正する効果を有し、正レンズＬ１３は望遠端における像面湾曲を補正する効果を有する。
　第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、負レンズＬ２１、負レンズＬ２２と正レンズＬ２３からなり物体側に凸面を向けた接合面を有する接合レンズ、負レンズＬ２４で構成される。負レンズＬ２２と正レンズＬ２３からなる接合レンズは広角端における倍率色収差を補正する効果を有する。
　第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、正レンズＬ３１と負レンズＬ３２からなり像側に凸面を向けた接合面を有する接合レンズ、負レンズＬ３３と正レンズＬ３４からなり物体側に凸面を向けた接合面を有する接合レンズ、正の屈折力を有する非球面レンズＬ３５、負レンズＬ３６と正レンズＬ３７からなり物体側に凸面を向けた接合面を有する接合レンズで構成される。正レンズＬ３１と負レンズＬ３２からなる接合レンズは全変倍域における球面収差と軸上色収差を補正する効果を有し、負レンズＬ３３と正レンズＬ３４からなる接合レンズは全変倍域における軸上色収差と倍率色収差のバランスをコントロールする効果を有し、非球面レンズＬ３５は球面収差を補正する効果を有し、負レンズＬ３６と正レンズＬ３７からなる接合レンズは全変倍域における倍率色収差を補正する効果を有する。
　第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、負レンズＬ４１、正の屈折力を有する非球面レンズＬ４２で構成される。負レンズＬ４１および非球面レンズＬ４２は全変倍領域において像面湾曲を補正する効果を有する。
　第５レンズ群Ｇ５は、正の屈折力を有する非球面レンズＬ５１の１枚で構成される。この非球面レンズＬ５１は全変倍領域において歪曲収差、像面湾曲を補正する効果を有する。
　広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１は物体側に移動し、第２レンズ群Ｇ２は像側に移動し、開口絞りＳｔと第３レンズ群Ｇ３は一体的に物体側に移動し、第４レンズ群Ｇ４は物体側に移動し、第５レンズ群Ｇ５は光軸上に固定される。
　また、第４レンズ群Ｇ４を光軸上に移動させることによりフォーカスを行う。
　また、第３レンズ群Ｇ３の負レンズＬ３６と正レンズＬ３７からなる接合レンズは、防振のために光軸上と垂直な方向へ移動可能となるように構成される。
　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、移動面の間隔に関するデータを表３に、非球面係数に関するデータを表４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２～６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、Ｓｉの欄には最も物体側の構成要素の面を１番目として像側に向かうに従い順次増加するｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）の面番号を示し、Ｒｉの欄にはｉ番目の面の曲率半径を示し、Ｄｉの欄にはｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ上の面間隔を示す。また、Ｎｄｊの欄には最も物体側の光学要素を１番目として像側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１、２、３、…）の光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄｊの欄には同じくｊ番目の光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数を示す。
　なお、曲率半径の符号は、面形状が物体側に凸の場合を正、像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ＰＰ１、ＰＰ２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[ｉ]と記載している。また、Ｄｉの最下欄の値は、光学部材ＰＰの像側の面と像面Ｓｉｍとの間隔である。
　表２の諸元に関するデータに、広角・中間・望遠の各々の、ズーム倍率、焦点距離ｆ´、Ｆ値ＦＮｏ．および全画角２ωの値を示す。
　基本レンズデータ、諸元に関するデータ、および移動面の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。
　表１のレンズデータでは、非球面の面番号に＊印を付しており、非球面の曲率半径として近軸の曲率半径の数値を示している。表４の非球面係数に関するデータには、非球面の面番号Ｓｉと、これら非球面に関する非球面係数を示す。非球面係数は、以下の式（Ａ）で表される非球面式における各係数ＫＡ、Ａｍ（ｍ＝３、４、５、…２０）の値である。
　　　Ｚｄ＝Ｃ・ｈ２／｛１＋（１－ＫＡ・Ｃ２・ｈ２）１/２｝＋ΣＡｍ・ｈｍ　…（Ｂ）
　　　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（光軸からの距離）
Ｃ：近軸曲率半径の逆数
ＫＡ、Ａｍ：非球面係数（ｍ＝３、４、５、…２０）
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　実施例１のズームレンズの各収差図を図８（Ａ）～（Ｌ）に示す。図８（Ａ）～（Ｄ）はそれぞれ広角の球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示し、図８（Ｅ）～（Ｈ）はそれぞれ中間の球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示し、図８（Ｉ）～（Ｌ）はそれぞれ望遠の球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す。
　球面収差、非点収差、歪曲収差を表す各収差図には、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）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）、Ｃ線(波長６５６．３ｎｍ)、Ｆ線(波長４８６．１ｎｍ)についての収差をそれぞれ実線、長破線、短破線、点線で示す。非点収差図にはサジタル方向、タンジェンシャル方向の収差をそれぞれ実線と破線で示す。倍率色収差図にはＣ線(波長６５６．３ｎｍ)、Ｆ線(波長４８６．１ｎｍ)についての収差をそれぞれ長破線、短破線、点線で示す。なお、球面収差図のＦｎｏ．はＦ値、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３に示す。
　実施例２のズームレンズは、実施例１のズームレンズと同様の形状である。
　また、実施例２のズームレンズの基本レンズデータを表５に、諸元に関するデータを表６に、移動面の間隔に関するデータを表７に、非球面係数に関するデータを表８に、各収差図を図９（Ａ）～（Ｌ）に示す。

Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　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４に示す。
　実施例３のズームレンズも、実施例１のズームレンズと同様の形状である。
　また、実施例３のズームレンズの基本レンズデータを表９に、諸元に関するデータを表１０に、移動面の間隔に関するデータを表１１に、非球面係数に関するデータを表１２に、各収差図を図１０（Ａ）～（Ｌ）に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
　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５に示す。
　実施例４のズームレンズも、実施例１のズームレンズと同様の形状である。
　また、実施例４のズームレンズの基本レンズデータを表１３に、諸元に関するデータを表１４に、移動面の間隔に関するデータを表１５に、非球面係数に関するデータを表１６に、各収差図を図１１（Ａ）～（Ｌ）に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
　次に、実施例５のズームレンズについて説明する。実施例５のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図６に示す。
　実施例５のズームレンズも、実施例１のズームレンズと同様の形状である。
　また、実施例５のズームレンズの基本レンズデータを表１７に、諸元に関するデータを表１８に、移動面の間隔に関するデータを表１９に、非球面係数に関するデータを表２０に、各収差図を図１２（Ａ）～（Ｌ）に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
　次に、実施例６のズームレンズについて説明する。実施例６のズームレンズのレンズ構成を示す断面図を図７に示す。
　実施例６のズームレンズも、実施例１のズームレンズと同様の形状である。
　また、実施例６のズームレンズの基本レンズデータを表２１に、諸元に関するデータを表２２に、移動面の間隔に関するデータを表２３に、非球面係数に関するデータを表２４に、各収差図を図１３（Ａ）～（Ｌ）に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000021
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000022
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000024
　実施例１～６のズームレンズの条件式（１）～（６）に対応する値を表２５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２５に示す値はこの基準波長におけるものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000025
　以上のデータから、実施例１～６のズームレンズは全て、条件式（１）～（６）を満たしており、高変倍比でありながら、小型で、全変倍領域において諸収差が良好に補正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かかる撮像装置について説明する。図１４に、本発明の実施形態の撮像装置の一例として、本発明の実施形態のズームレンズを用いた撮像装置の概略構成図を示す。なお、図１４では各レンズ群を概略的に示している。この撮像装置としては、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子を記録媒体とするビデオカメラや電子スチルカメラ等を挙げることができる。
　図１４に示す撮像装置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ローパスフィルタ等の機能を有するフィルタ６と、フィルタ６の像側に配置された撮像素子７と、信号処理回路８とを備えている。撮像素子７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、撮像素子７としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等を用いることができる。撮像素子７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。
　ズームレンズ１により撮像された像は撮像素子７の撮像面上に結像し、その像に関する撮像素子７からの出力信号が信号処理回路８にて演算処理され、表示装置９に像が表示される。
　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、各レンズ成分の曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数等の値は、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。

Claims (24)

  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、負の屈折力を有する第４レンズ群、正の屈折力を有する第５レンズ群からなり、
    　前記第３レンズ群は、最も物体側と最も像側に接合レンズを有し、
    　前記第４レンズ群は、物体側から順に負レンズ、正レンズからなり、
    　広角端から望遠端への変倍に際して、各レンズ群の間隔が変化し、前記第５レンズ群は固定され、少なくとも前記第１レンズ群および前記第４レンズ群は移動する
    　ことを特徴とするズームレンズ。
  2. 　前記第３レンズ群の最も物体側の接合レンズに隣接する位置に開口絞りを配置した
    　ことを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
  3. 　前記第１レンズ群および前記第４レンズ群は、望遠端において広角端よりも物体側に位置し、
    　下記条件式を満足する
    　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。
    　　２．０＜｜Ｄ１｜／｜Ｄ４｜＜８．０　…（１）
    ただし、
    　Ｄ１：前記第１レンズ群の広角端と望遠端における光軸上の位置の差
    　Ｄ４：前記第４レンズ群の広角端と望遠端における光軸上の位置の差
    とする。
  4. 　下記条件式を満足する
    　ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のズームレンズ。
    　　０．０５＜｜ｆ５｜／ｆｔ＜０．２０　…（２）
    ただし、
    　ｆ５：前記第５レンズ群の焦点距離
    　ｆｔ：望遠端における全系の焦点距離
    とする。
  5. 　前記第３レンズ群全体あるいは該第３レンズ群に含まれる一部のレンズ群を光軸と垂直な方向に移動させて結像位置を変化させる
    　ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のズームレンズ。
  6. 　前記第３レンズ群の最も像側の接合レンズを光軸と垂直な方向に移動させて結像位置を変化させる
    　ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載のズームレンズ。
  7. 　下記条件式を満足する
    　ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載のズームレンズ。
    　　０．４＜ｆ３ｏ／ｆ３ｉ＜０．９　…（３）
    ただし、
    　ｆ３ｏ：前記第３レンズ群の最も物体側の接合レンズの焦点距離
    　ｆ３ｉ：前記第３レンズ群の最も像側の接合レンズの焦点距離
    とする。
  8. 　前記第３レンズ群は、物体側から順に、開口絞り、正レンズと負レンズとの接合レンズ、負レンズと正レンズとの接合レンズ、正レンズ、負レンズと正レンズとの接合レンズからなる
    　ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載のズームレンズ。
  9. 　下記条件式を満足する
    　ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載のズームレンズ。
    　　０．３０＜｜Ｄ４｜／｜ｆ４｜＜１．００　…（４）
    ただし、
    　Ｄ４：前記第４レンズ群の広角端と望遠端における光軸上の位置の差
    　ｆ４：前記第４レンズ群の焦点距離
    とする。
  10. 　下記条件式を満足する
    　ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項記載のズームレンズ。
    　　０．８０＜｜ｆ４｜／｜ｆ５｜＜１．４０　…（５）
    ただし、
    　ｆ４：前記第４レンズ群の焦点距離
    　ｆ５：前記第５レンズ群の焦点距離
    とする。
  11. 　下記条件式を満足する
    　ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項記載のズームレンズ。
    　　０．０５＜｜ｆ４｜／ｆｔ＜０．１８　…（６）
    ただし、
    　ｆ４：前記第４レンズ群の焦点距離
    　ｆｔ：望遠端における全系の焦点距離
    とする。
  12. 　前記第４レンズ群を光軸方向に移動させることによりフォーカシングを行う
    　ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項記載のズームレンズ。
  13. 　広角端から望遠端への変倍に際して、前記第２レンズ群および前記第３レンズ群は移動する
    　ことを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項記載のズームレンズ。
  14. 　前記第５レンズ群は、像側に凸面を向けた１枚の正レンズからなる
    　ことを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項記載のズームレンズ。
  15. 　前記第１レンズ群および前記第４レンズ群は、望遠端において広角端よりも物体側に位置し、
    　下記条件式を満足する
    　ことを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項記載のズームレンズ。
    　　４．０＜｜Ｄ１｜／｜Ｄ４｜＜７．５　…（１－１）
    ただし、
    　Ｄ１：前記第１レンズ群の広角端と望遠端における光軸上の位置の差
    　Ｄ４：前記第４レンズ群の広角端と望遠端における光軸上の位置の差
    とする。
  16. 　前記第１レンズ群および前記第４レンズ群は、望遠端において広角端よりも物体側に位置し、
    　下記条件式を満足する
    　ことを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項記載のズームレンズ。
    　　４．５＜｜Ｄ１｜／｜Ｄ４｜＜７．０　…（１－２）
    ただし、
    　Ｄ１：前記第１レンズ群の広角端と望遠端における光軸上の位置の差
    　Ｄ４：前記第４レンズ群の広角端と望遠端における光軸上の位置の差
    とする。
  17. 　下記条件式を満足する
    　ことを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項記載のズームレンズ。
    　　０．０７＜｜ｆ５｜／ｆｔ＜０．１１　…（２－１）
    ただし、
    　ｆ５：前記第５レンズ群の焦点距離
    　ｆｔ：望遠端における全系の焦点距離
    とする。
  18. 　下記条件式を満足する
    　ことを特徴とする請求項１から１７のいずれか１項記載のズームレンズ。
    　　０．０９＜｜ｆ５｜／ｆｔ＜０．１０　…（２－２）
    ただし、
    　ｆ５：前記第５レンズ群の焦点距離
    　ｆｔ：望遠端における全系の焦点距離
    とする。
  19. 　下記条件式を満足する
    　ことを特徴とする請求項１から１８のいずれか１項記載のズームレンズ。
    　　０．５＜ｆ３ｏ／ｆ３ｉ＜０．８　…（３－１）
    ただし、
    　ｆ３ｏ：前記第３レンズ群の最も物体側の接合レンズの焦点距離
    　ｆ３ｉ：前記第３レンズ群の最も像側の接合レンズの焦点距離
    とする。
  20. 　下記条件式を満足する
    　ことを特徴とする請求項１から１９のいずれか１項記載のズームレンズ。
    　　０．６＜ｆ３ｏ／ｆ３ｉ＜０．７　…（３－２）
    ただし、
    　ｆ３ｏ：前記第３レンズ群の最も物体側の接合レンズの焦点距離
    　ｆ３ｉ：前記第３レンズ群の最も像側の接合レンズの焦点距離
    とする。
  21. 　下記条件式を満足する
    　ことを特徴とする請求項１から２０のいずれか１項記載のズームレンズ。
    　　０．５０＜｜Ｄ４｜／｜ｆ４｜＜０．８０　…（４－１）
    ただし、
    　Ｄ４：前記第４レンズ群の広角端と望遠端における光軸上の位置の差
    　ｆ４：前記第４レンズ群の焦点距離
    とする。
  22. 　下記条件式を満足する
    　ことを特徴とする請求項１から２１のいずれか１項記載のズームレンズ。
    　　０．９０＜｜ｆ４｜／｜ｆ５｜＜１．１８　…（５－１）
    ただし、
    　ｆ４：前記第４レンズ群の焦点距離
    　ｆ５：前記第５レンズ群の焦点距離
    とする。
  23. 　下記条件式を満足する
    　ことを特徴とする請求項１から２２のいずれか１項記載のズームレンズ。
    　　０．０７＜｜ｆ４｜／ｆｔ＜０．１２　…（６－１）
    ただし、
    　ｆ４：前記第４レンズ群の焦点距離
    　ｆｔ：望遠端における全系の焦点距離
    とする。
  24. 　請求項１記載のズームレンズを備えたことを特徴とする撮像装置。
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