JP2017058589A - ズームレンズおよび撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的バックフォーカスが長く、小型かつ広画角で、諸収差が良好に補正された高性能な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。
【解決手段】物体側から順に、正の第１レンズ群Ｇ１、正の第２レンズ群Ｇ２、負の第３レンズ群Ｇ３、負の第４レンズ群Ｇ４、正の第５レンズ群Ｇ５から実質的になり、変倍の際に、第１レンズ群Ｇ１および第５レンズ群Ｇ５は像面Ｓｉｍに対して固定され、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４は隣接するレンズ群同士の間隔を変化させるように移動し、下記条件式（１）を満足するものとする。
２．１＜ＤＬ３／ＤＬ２＜２０ …（１）
【選択図】図１

Description

本発明は、デジタルカメラ、ビデオカメラや放送用カメラ、映画撮影用カメラ、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および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。

デジタルカメラ、ビデオカメラや放送用カメラ、映画撮影用カメラ、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、特許文献１〜３のズームレンズが提案されている。

特開２０１３−２２１９９９号公報 特開２０１２−０１３８１７号公報 特開２００６−３４９９４７号公報

従来の放送用カメラはＨＤ（High Definition）規格で撮影されており、最大でもフルＨＤ（1920×1080画素）の解像度であったが、近年ではフルＨＤに対して画素数が４倍程度となる４Ｋ規格（例えば3840×2160画素）に対応したカメラが多く存在し、そのカメラでの撮影が増えている。さらに、４Ｋ以上の画素数を持ったスーパーハイビジョン規格のカメラもあり、これらの高画素カメラにはより高性能なレンズが求められている。

しかしながら、特許文献１のレンズは、比較的広画角のレンズが多いが、収差補正が十分なされているとは言いがたい。また、特許文献２のレンズは、十分広画角だが、イメージサイズに対しレンズが十分小型化されているとは言いがたい。また、特許文献３の実施例７，８のレンズは、ズーム群の屈折力が物体側から順に正負正の配置となっており、バックフォーカスが短く、また諸収差が良好に補正されているとは言いがたい。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、比較的バックフォーカスが長く、小型かつ広画角で、諸収差が良好に補正された高性能な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、正の屈折力を有する第２レンズ群、負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レンズ群から実質的になり、変倍の際に、第１レンズ群および第５レンズ群は像面に対して固定され、第２レンズ群、第３レンズ群および第４レンズ群は隣接するレンズ群同士の間隔を変化させるように移動し、下記条件式（１）を満足することを特徴とする。
２．１＜ＤＬ３／ＤＬ２＜２０ …（１）
ただし、
ＤＬ３：第３レンズ群の移動範囲量
ＤＬ２：第２レンズ群の移動範囲量
ここで、「移動範囲量」とは、広角端から望遠端までの間で最も物体側となる位置から最も像側となる位置までの変位量を意味する。

なお、下記条件式（１−１）を満足することがより好ましい。
２．２＜ＤＬ３／ＤＬ２＜１７ …（１−１）

本発明のズームレンズにおいては、下記条件式（２）を満足することが好ましい。なお、下記条件式（２−１）を満足することがより好ましい。
０．４＜ｆ３／ｆ４＜０．８ …（２）
０．５＜ｆ３／ｆ４＜０．７ …（２−１）
ただし、
ｆ３：第３レンズ群のｄ線における焦点距離
ｆ４：第４レンズ群のｄ線における焦点距離

また、第３レンズ群は２つの接合レンズを有し、少なくとも１つの接合レンズは正レンズと負レンズから実質的になり、下記条件式（３）を満足することが好ましい。この場合、第３レンズ群の最も像側の接合レンズが条件式（３）を満足することが好ましい。なお、下記条件式（３−１）を満足することがより好ましい。
０＜νｄ３ｐ−νｄ３ｎ＜１０ …（３）
４＜νｄ３ｐ−νｄ３ｎ＜１０ …（３−１）
ただし、
νｄ３ｐ：第３レンズ群の正レンズと負レンズから実質的になる接合レンズ中の正レンズのｄ線におけるアッベ数
νｄ３ｎ：第３レンズ群の正レンズと負レンズから実質的になる接合レンズ中の負レンズのｄ線におけるアッベ数

また、第１レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１ａレンズ群、正の屈折力を有する第１ｂレンズ群、正の屈折力を有する第１ｃレンズ群から実質的になり、合焦の際に、第１ａレンズ群および第１ｃレンズ群は像面に対して固定され、第１ｂレンズ群は移動することが好ましい。

この場合、第１ａレンズ群は、下記条件式（４），（５），（６）を満足する負レンズを少なくとも１枚有することが好ましい。なお、条件式（４），（５），（６）を満足した上で、さらに下記条件式（４−１）, （５−１），（６−１）のいずれか１つあるいは複数の組合せを満足することがより好ましい。
６２＜νｄ１ａｎ …（４）
７０＜νｄ１ａｎ＜１００ …（４−１）
０．６４＜θｇＦ１ａｎ＋０．００１６２５×νｄ１ａｎ＜０．７ …（５）
０．６５＜θｇＦ１ａｎ＋０．００１６２５×νｄ１ａｎ＜０．６９ …（５−１）
３＜ｆ１ａｎ／ｆ１ａ＜７ …（６）
４＜ｆ１ａｎ／ｆ１ａ＜６ …（６−１）
ただし、
νｄ１ａｎ：第１ａレンズ群中の負レンズのｄ線におけるアッベ数
θｇＦ１ａｎ：第１ａレンズ群中の負レンズの部分分散比
ｆ１ａｎ：第１ａレンズ群中の負レンズのｄ線における焦点距離
ｆ１ａ：第１ａレンズ群のｄ線における焦点距離

また、下記条件式（７）を満足することが好ましい。なお、下記条件式（７−１）を満足することがより好ましい。
１２＜ｆ１ｃ／ｆｗ＜２４ …（７）
１４＜ｆ１ｃ／ｆｗ＜２１ …（７−１）
ただし、
ｆ１ｃ：第１ｃレンズ群のｄ線における焦点距離
ｆｗ：広角端での全系のｄ線における焦点距離

また、下記条件式（８）を満足することが好ましい。なお、下記条件式（８−１）を満足することがより好ましい。
１８＜ｆ１ｂ／ｆｗ＜３０ …（８）
２０＜ｆ１ｂ／ｆｗ＜２７ …（８−１）
ただし、
ｆ１ｂ：第１ｂレンズ群のｄ線における焦点距離
ｆｗ：広角端での全系のｄ線における焦点距離

また、第１ａレンズ群は、下記条件式（９），（１０），（１１）を満足する正レンズを少なくとも１枚有することが好ましい。なお、条件式（９），（１０），（１１）を満足した上で、さらに下記条件式（９−１）, （１０−１），（１１−１）のいずれか１つあるいは複数の組合せを満足することがより好ましい。
νｄ１ａｐ＜４０ …（９）
２０＜νｄ１ａｐ＜３９ …（９−１）
０．６２＜θｇＦ１ａｐ＋０．００１６２５×νｄ１ａｐ＜０．６７ …（１０）
０．６３＜θｇＦ１ａｐ＋０．００１６２５×νｄ１ａｐ＜０．６６ …（１０−１）
０．４＜ｆ１ａｐ／ｆ１＜２ …（１１）
０．５＜ｆ１ａｐ／ｆ１＜１．５ …（１１−１）
ただし、
νｄ１ａｐ：第１ａレンズ群中の正レンズのｄ線におけるアッベ数
θｇＦ１ａｐ：第１ａレンズ群中の正レンズの部分分散比
ｆ１ａｐ：第１ａレンズ群中の正レンズのｄ線における焦点距離
ｆ１：第１レンズ群のｄ線における焦点距離

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「〜から実質的になる」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や屈折力の符号は、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、正の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、負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レンズ群から実質的になり、変倍の際に、第１レンズ群および第５レンズ群は像面に対して固定され、第２レンズ群、第３レンズ群および第４レンズ群は隣接するレンズ群同士の間隔を変化させるように移動し、下記条件式（１）を満足するものとしたので、比較的バックフォーカスが長く、小型かつ広画角で、諸収差が良好に補正された高性能なズームレンズとすることができる。
２．１＜ＤＬ３／ＤＬ２＜２０ …（１）

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、装置を小型化できるとともに、広画角かつ高画質の画像を取得することができる。

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 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である。図１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においては、左側が物体側、右側が像面側であり、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。また、図１では、広角端から望遠端への変倍の際の各レンズ群の移動軌跡、各像高の光束（軸上光束ｗａ、中間画角の光束ｗｂ、最大画角の光束ｗｃ）を合わせて示している。

本実施形態のズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、負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から実質的になり、変倍の際に、第１レンズ群Ｇ１および第５レンズ群Ｇ５は像面Ｓｉｍに対して固定され、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４は隣接するレンズ群同士の間隔を変化させるように移動するように構成されている。

このように、最も物体側のレンズ群の屈折力を正とすることにより、レンズ系全長の短縮が可能となり、小型化に有利となる。また、移動群を３つのレンズ群とすることで、２つの場合と比較してズーム中の球面収差や像面湾曲の変動を抑えるのに有利となる。また、３つの移動群の屈折力を物体側から順に正負負の配置とし、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２で正の屈折力を分担することで、第１レンズ群Ｇ１の小型化に有利となる。また、最も物体側の第１レンズ群Ｇ１と最も像面側の第５レンズ群Ｇ５が固定されているため、変倍の際にレンズ系全長が変化しないという効果を奏する。また、第４レンズ群Ｇ４の屈折力を負、第５レンズ群Ｇ５の屈折力を正とすることで、バックフォーカスを稼ぐのに有利となる。

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では、これらを想定した平行平面板状の光学部材ＰＰ１，ＰＰ２をレンズ系と像面Ｓｉｍとの間に配置した例を示している。

また、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）の下限以下とならないようにすることで、第１レンズ群Ｇ１の小型化に有利となる。また、条件式（１）を満足することで、ズーム中の収差変動の抑制に有利となる。なお、下記条件式（１−１）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。
２．１＜ＤＬ３／ＤＬ２＜２０ …（１）
２．２＜ＤＬ３／ＤＬ２＜１７ …（１−１）
ただし、
ＤＬ３：第３レンズ群の移動範囲量
ＤＬ２：第２レンズ群の移動範囲量

本実施形態のズームレンズにおいては、下記条件式（２）を満足することが好ましい。条件式（２）の下限以下とならないようにすることで、第３レンズ群Ｇ３の屈折力が大きくなり過ぎるのを抑えることができるため、ズーム中の収差変動を抑えるのに有利となる。条件式（２）の上限以上とならないようにすることで、第３レンズ群Ｇ３の屈折力が小さくなり移動量が大きくなり過ぎるのを抑えることができるため、小型化に有利となる。なお、下記条件式（２−１）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。
０．４＜ｆ３／ｆ４＜０．８ …（２）
０．５＜ｆ３／ｆ４＜０．７ …（２−１）
ただし、
ｆ３：第３レンズ群のｄ線における焦点距離
ｆ４：第４レンズ群のｄ線における焦点距離

また、第３レンズ群Ｇ３は２つの接合レンズを有し、少なくとも１つの接合レンズは正レンズと負レンズから実質的になり、下記条件式（３）を満足することが好ましい。条件式（３）を満足することで、倍率色収差を良好に補正することができる。この場合、第３レンズ群Ｇ３の最も像側の接合レンズが条件式（３）を満足するものとすれば、軸上色収差と倍率色収差のバランスをとるのに有利となる。さらに、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＜νｄ３ｐ−νｄ３ｎ＜１０ …（３）
４＜νｄ３ｐ−νｄ３ｎ＜１０ …（３−１）
ただし、
νｄ３ｐ：第３レンズ群の正レンズと負レンズから実質的になる接合レンズ中の正レンズのｄ線におけるアッベ数
νｄ３ｎ：第３レンズ群の正レンズと負レンズから実質的になる接合レンズ中の負レンズのｄ線におけるアッベ数

また、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１ａレンズ群Ｇ１ａ、正の屈折力を有する第１ｂレンズ群Ｇ１ｂ、正の屈折力を有する第１ｃレンズ群Ｇ１ｃから実質的になり、合焦の際に、第１ａレンズ群Ｇ１ａおよび第１ｃレンズ群Ｇ１ｃは像面に対して固定され、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂは移動することが好ましい。このような構成とすることで、フォーカス時の画角変化を抑えることができる。

この場合、第１ａレンズ群Ｇ１ａは、下記条件式（４），（５），（６）を満足する負レンズを少なくとも１枚有することが好ましい。条件式（４）を満足することで、広角側の倍率色収差や望遠側の軸上色収差の補正に有利となる。条件式（４）と合わせて条件式（５）を満足することで、２次スペクトルを良好に補正することができる。条件式（６）を満足することで、色収差の補正に必要な適正な屈折力が得られるため、色収差を良好に補正することができる。なお、条件式（４），（５），（６）を満足した上で、さらに下記条件式（４−１）, （５−１），（６−１）のいずれか１つあるいは複数の組合せ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。
６２＜νｄ１ａｎ …（４）
７０＜νｄ１ａｎ＜１００ …（４−１）
０．６４＜θｇＦ１ａｎ＋０．００１６２５×νｄ１ａｎ＜０．７ …（５）
０．６５＜θｇＦ１ａｎ＋０．００１６２５×νｄ１ａｎ＜０．６９ …（５−１）
３＜ｆ１ａｎ／ｆ１ａ＜７ …（６）
４＜ｆ１ａｎ／ｆ１ａ＜６ …（６−１）
ただし、
νｄ１ａｎ：第１ａレンズ群中の負レンズのｄ線におけるアッベ数
θｇＦ１ａｎ：第１ａレンズ群中の負レンズの部分分散比
ｆ１ａｎ：第１ａレンズ群中の負レンズのｄ線における焦点距離
ｆ１ａ：第１ａレンズ群のｄ線における焦点距離

また、下記条件式（７）を満足することが好ましい。条件式（７）の下限以下とならないようにすることで、第１ｃレンズ群Ｇ１ｃの屈折力が大きくなり過ぎるのを抑えることができるため、特に望遠側の球面収差の補正に有利となる。条件式（７）の上限以上とならないようにすることで、第１ｃレンズ群Ｇ１ｃを射出する光線の角度が光軸に対して平行に近くなり過ぎるのを抑えることができるため、移動群である第２レンズ群Ｇ２の径の増大を抑え小型化に有利となる。なお、下記条件式（７−１）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。
１２＜ｆ１ｃ／ｆｗ＜２４ …（７）
１４＜ｆ１ｃ／ｆｗ＜２１ …（７−１）
ただし、
ｆ１ｃ：第１ｃレンズ群のｄ線における焦点距離
ｆｗ：広角端での全系のｄ線における焦点距離

また、下記条件式（８）を満足することが好ましい。条件式（８）の下限以下とならないようにすることで、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂの屈折力が大きくなり過ぎるのを抑えることができるため、特に望遠側の球面収差の補正に有利となる。条件式（８）の上限以上とならないようにすることで、第１ｂレンズ群Ｇ１ｂの屈折力が小さくなり過ぎるのを抑えることができるため、無限遠から最至近の物体に合焦するときの移動量を抑え、小型化に有利となる。なお、下記条件式（８−１）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。
１８＜ｆ１ｂ／ｆｗ＜３０ …（８）
２０＜ｆ１ｂ／ｆｗ＜２７ …（８−１）
ただし、
ｆ１ｂ：第１ｂレンズ群のｄ線における焦点距離
ｆｗ：広角端での全系のｄ線における焦点距離

また、第１ａレンズ群Ｇ１ａは、下記条件式（９），（１０），（１１）を満足する正レンズを少なくとも１枚有することが好ましい。条件式（９）を満足することで、広角側の倍率色収差や望遠側の軸上色収差の補正に有利となる。条件式（９）と合わせて条件式（１０）を満足することで、２次スペクトルを良好に補正することができる。条件式（１１）を満足することで、色収差の補正に必要な適正な屈折力が得られるため、色収差を良好に補正することができ、また、球面収差や像面湾曲、歪曲収差の補正にも有利となる。なお、条件式（９），（１０），（１１）を満足した上で、さらに下記条件式（９−１）, （１０−１），（１１−１）のいずれか１つあるいは複数の組合せ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。
νｄ１ａｐ＜４０ …（９）
２０＜νｄ１ａｐ＜３９ …（９−１）
０．６２＜θｇＦ１ａｐ＋０．００１６２５×νｄ１ａｐ＜０．６７ …（１０）
０．６３＜θｇＦ１ａｐ＋０．００１６２５×νｄ１ａｐ＜０．６６ …（１０−１）
０．４＜ｆ１ａｐ／ｆ１＜２ …（１１）
０．５＜ｆ１ａｐ／ｆ１＜１．５ …（１１−１）
ただし、
νｄ１ａｐ：第１ａレンズ群中の正レンズのｄ線におけるアッベ数
θｇＦ１ａｐ：第１ａレンズ群中の正レンズの部分分散比
ｆ１ａｐ：第１ａレンズ群中の正レンズのｄ線における焦点距離
ｆ１：第１レンズ群のｄ線における焦点距離

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２〜４に対応した図２〜４においては、左側が物体側、右側が像面側であり、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。また、図１では、広角端から望遠端への変倍の際の各レンズ群の移動軌跡、各像高の光束（軸上光束ｗａ、中間画角の光束ｗｂ、最大画角の光束ｗｃ）を合わせて示している。

実施例１のズームレンズは、物体側から順に、レンズＬ１ａ〜レンズＬ１ｋの１１枚のレンズからなる第１レンズ群Ｇ１、レンズＬ２ａのみの１枚のレンズからなる第２レンズ群Ｇ２、レンズＬ３ａ〜レンズＬ３ｅの５枚のレンズからなる第３レンズ群Ｇ３、レンズＬ４ａ，レンズＬ４ｂの２枚のレンズからなる第４レンズ群Ｇ４、レンズＬ５ａ〜レンズＬ５ｋの１１枚のレンズからなる第５レンズ群Ｇ５から構成されている。

なお、第１レンズ群Ｇ１は、レンズＬ１ａ〜レンズＬ１ｅの５枚のレンズからなる第１ａレンズ群Ｇ１ａ、レンズＬ１ｆ〜レンズＬ１ｈの３枚のレンズからなる第１ｂレンズ群Ｇ１ｂ、レンズＬ１ｉ〜レンズＬ１ｋの３枚のレンズからなる第１ｃレンズ群Ｇ１ｃ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、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２〜４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、ｎｄの欄には各光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）における屈折率を示し、νｄの欄には各光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）におけるアッベ数を示し、θｇＦの欄には各光学要素の部分分散比を示す。

なお、部分分散比θｇＦは下記式で表される。
θｇＦ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）
ただし、
ｎｇ：ｇ線における屈折率
ｎＦ：Ｆ線における屈折率
ｎＣ：Ｃ線における屈折率

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、変倍の際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´、Ｆ値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、下記式で表される非球面式における各係数ＫＡ、Ａｍ（ｍ＝３…２０）の値である。
Ｚｄ＝Ｃ・ｈ^２／｛１＋（１−ＫＡ・Ｃ^２・ｈ^２）^１/２｝＋ΣＡｍ・ｈ^ｍ
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…２０）

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、倍率色収差を示し、図５中の中段左側から順に中間位置での球面収差、非点収差、歪曲収差、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、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、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) ，ｇ線(波長４３５．８ｎｍ)についての収差をそれぞれ実線，長破線，短破線で示す。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短破線で示す。倍率色収差図にはＣ線(波長６５６．３ｎｍ) ，ｇ線(波長４３５．８ｎｍ)についての収差をそれぞれ長破線，短破線で示す。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のズームレンズと同じレンズ枚数構成である。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、変化する面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のズームレンズと同じレンズ枚数構成である。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、変化する面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、実施例１のズームレンズと同じレンズ枚数構成である。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、変化する面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８に示す。

実施例１〜４のズームレンズの条件式（１）〜（１１）に対応する値を表１７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１７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）〜（１１）を満たしており、Ｂｆ´／ｆｗが１以上と比較的バックフォーカスが長く、全長／イメージサイズが３５以下と小型で、かつ広角端での半画角が４０度以上と広画角で、諸収差が良好に補正された高性能な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９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（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）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９に示す撮像装置１０は、ズームレンズ１と、ズームレンズ１の像面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の像面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やＣＭＯＳ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。

本実施形態の撮像装置１０は、本発明のズームレンズ１を備えたものであるから、装置を小型化できるとともに、広画角かつ高画質の画像を取得することができる。

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。

１ ズームレンズ
６ フィルタ
７ 撮像素子
８ 信号処理回路
９ 表示装置
１０ 撮像装置
Ｇ１ 第１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
ＰＰ１，ＰＰ２ 光学部材
Ｌ１ａ〜Ｌ５ｋ レンズ
Ｓｉｍ 像面
Ｓｔ 絞り
ｗａ 軸上光束
ｗｂ 中間画角の光束
ｗｃ 最大画角の光束
Ｚ 光軸

Claims (17)

1. 物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、負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レンズ群から実質的になり、
   変倍の際に、前記第１レンズ群および前記第５レンズ群は像面に対して固定され、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群および前記第４レンズ群は隣接するレンズ群同士の間隔を変化させるように移動し、
   下記条件式（１）を満足する
   ことを特徴とするズームレンズ。
   ２．１＜ＤＬ３／ＤＬ２＜２０ …（１）
   ただし、
   ＤＬ３：前記第３レンズ群の移動範囲量
   ＤＬ２：前記第２レンズ群の移動範囲量
2. 下記条件式（２）を満足する
   請求項１記載のズームレンズ。
   ０．４＜ｆ３／ｆ４＜０．８ …（２）
   ただし、
   ｆ３：前記第３レンズ群のｄ線における焦点距離
   ｆ４：前記第４レンズ群のｄ線における焦点距離
3. 前記第３レンズ群は２つの接合レンズを有し、
   少なくとも１つの接合レンズは正レンズと負レンズから実質的になり、下記条件式（３）を満足する
   請求項１または２記載のズームレンズ。
   ０＜νｄ３ｐ−νｄ３ｎ＜１０ …（３）
   ただし、
   νｄ３ｐ：前記第３レンズ群の前記正レンズと前記負レンズから実質的になる前記接合レンズ中の前記正レンズのｄ線におけるアッベ数
   νｄ３ｎ：前記第３レンズ群の前記正レンズと前記負レンズから実質的になる前記接合レンズ中の前記負レンズのｄ線におけるアッベ数
4. 前記第３レンズ群の最も像側の接合レンズが前記条件式（３）を満足する
   請求項３記載のズームレンズ。
5. 前記第１レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１ａレンズ群、正の屈折力を有する第１ｂレンズ群、正の屈折力を有する第１ｃレンズ群から実質的になり、
   合焦の際に、前記第１ａレンズ群および前記第１ｃレンズ群は像面に対して固定され、前記第１ｂレンズ群は移動する、
   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１ａレンズ群は、下記条件式（４），（５），（６）を満足する負レンズを少なくとも１枚有する
   請求項５記載のズームレンズ。
   ６２＜νｄ１ａｎ …（４）
   ０．６４＜θｇＦ１ａｎ＋０．００１６２５×νｄ１ａｎ＜０．７ …（５）
   ３＜ｆ１ａｎ／ｆ１ａ＜７ …（６）
   ただし、
   νｄ１ａｎ：前記第１ａレンズ群中の前記負レンズのｄ線におけるアッベ数
   θｇＦ１ａｎ：前記第１ａレンズ群中の前記負レンズの部分分散比
   ｆ１ａｎ：前記第１ａレンズ群中の前記負レンズのｄ線における焦点距離
   ｆ１ａ：前記第１ａレンズ群のｄ線における焦点距離
7. 下記条件式（７）を満足する
   請求項５または６記載のズームレンズ。
   １２＜ｆ１ｃ／ｆｗ＜２４ …（７）
   ただし、
   ｆ１ｃ：前記第１ｃレンズ群のｄ線における焦点距離
   ｆｗ：広角端での全系のｄ線における焦点距離
8. 下記条件式（８）を満足する
   請求項５から７のいずれか１項記載のズームレンズ。
   １８＜ｆ１ｂ／ｆｗ＜３０ …（８）
   ただし、
   ｆ１ｂ：前記第１ｂレンズ群のｄ線における焦点距離
   ｆｗ：広角端での全系のｄ線における焦点距離
9. 前記第１ａレンズ群は、下記条件式（９），（１０），（１１）を満足する正レンズを少なくとも１枚有する
   請求項５から８のいずれか１項記載のズームレンズ。
   νｄ１ａｐ＜４０ …（９）
   ０．６２＜θｇＦ１ａｐ＋０．００１６２５×νｄ１ａｐ＜０．６７ …（１０）
   ０．４＜ｆ１ａｐ／ｆ１＜２ …（１１）
   ただし、
   νｄ１ａｐ：前記第１ａレンズ群中の前記正レンズのｄ線におけるアッベ数
   θｇＦ１ａｐ：前記第１ａレンズ群中の前記正レンズの部分分散比
   ｆ１ａｐ：前記第１ａレンズ群中の前記正レンズのｄ線における焦点距離
   ｆ１：前記第１レンズ群のｄ線における焦点距離
10. 下記条件式（１−１）を満足する
    請求項１記載のズームレンズ。
    ２．２＜ＤＬ３／ＤＬ２＜１７ …（１−１）
11. 下記条件式（２−１）を満足する
    請求項２記載のズームレンズ。
    ０．５＜ｆ３／ｆ４＜０．７ …（２−１）
12. 下記条件式（３−１）を満足する
    請求項３記載のズームレンズ。
    ４＜νｄ３ｐ−νｄ３ｎ＜１０ …（３−１）
13. 下記条件式（４−１），（５−１），（６−１）のうち少なくとも１つを満足する
    請求項６記載のズームレンズ。
    ７０＜νｄ１ａｎ＜１００ …（４−１）
    ０．６５＜θｇＦ１ａｎ＋０．００１６２５×νｄ１ａｎ＜０．６９ …（５−１）
    ４＜ｆ１ａｎ／ｆ１ａ＜６ …（６−１）
14. 下記条件式（７−１）を満足する
    請求項７記載のズームレンズ。
    １４＜ｆ１ｃ／ｆｗ＜２１ …（７−１）
15. 下記条件式（８−１）を満足する
    請求項８記載のズームレンズ。
    ２０＜ｆ１ｂ／ｆｗ＜２７ …（８−１）
16. 下記条件式（９−１），（１０−１），（１１−１）のうち少なくとも１つを満足する
    請求項９記載のズームレンズ。
    ２０＜νｄ１ａｐ＜３９ …（９−１）
    ０．６３＜θｇＦ１ａｐ＋０．００１６２５×νｄ１ａｐ＜０．６６ …（１０−１）
    ０．５＜ｆ１ａｐ／ｆ１＜１．５ …（１１−１）
17. 請求項１から１６のいずれか１項記載のズームレンズを備えた撮像装置。