(57)【要約】【課題】高変倍比、小型化、軽量化、高性能が達成されたズームレンズ、及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】ズームレンズは、物体側から順に、正の第１レンズ群Ｇ１、負の第２レンズ群Ｇ２、負の第３レンズ群Ｇ３、絞り、正の第４レンズ群Ｇ４、正の第５レンズ群Ｇ５からなる。変倍時に、第１レンズ群Ｇ１と第５レンズ群Ｇ５は不動であり、その他のレンズ群と絞りは移動する。第１レンズ群Ｇ１の最も像側には最像側正レンズＬ１ｐが配置される。最像側正レンズＬ１ｐのｇ線とＦ線間の部分分散比θｇＦ１ｐとアッベ数ν１ｐに関する条件式：０．６３７６＜θｇＦ１ｐ＋０．００１７×ν１ｐ＜０．７を満足する。【選択図】図１
2019039945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から像側へ向かって順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負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、絞りと、正の屈折力を有する第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群とからなり、
広角端から望遠端への変倍時に、前記第１レンズ群、及び前記第５レンズ群は像面に対して固定されており、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群、前記絞り、及び前記第４レンズ群は光軸方向に移動し、隣接するレンズ群の光軸方向の全間隔が変化し、
前記第１レンズ群の最も像側には正の屈折力を有する最像側正レンズが配置され、
前記最像側正レンズのｇ線とＦ線間の部分分散比をθｇＦ１ｐ、前記最像側正レンズのｄ線基準のアッベ数をν１ｐとした場合、
０．６３７６＜θｇＦ１ｐ＋０．００１７×ν１ｐ＜０．７    （１）
で表される条件式（１）を満足するズームレンズ。
【請求項２】
前記第１レンズ群に含まれる全ての正レンズについてのｄ線基準のアッベ数の平均をνａｖｅ１ｐとした場合、
７６＜νａｖｅ１ｐ＜９３    （２）
で表される条件式（２）を満足する請求項１記載のズームレンズ。
【請求項３】
前記最像側正レンズのｄ線に対する屈折率をＮ１ｐとした場合、
１．６８＜Ｎ１ｐ＜１．７８    （３）
で表される条件式（３）を満足する請求項１又は２記載のズームレンズ。
【請求項４】
前記第１レンズ群の最も物体側には負の屈折力を有する最物体側負レンズが配置される請求項１から３のいずれか１項記載のズームレンズ。
【請求項５】
前記第１レンズ群の無限遠物体に合焦した状態での焦点距離をｆＧ１、前記最物体側負レンズの焦点距離をｆ１ｎとした場合、
−０．７２＜ｆＧ１／ｆ１ｎ＜−０．５２    （４）
で表される条件式（４）を満足する請求項４記載のズームレンズ。
【請求項６】
前記最像側正レンズの焦点距離をｆ１ｐ、前記第１レンズ群の無限遠物体に合焦した状態での焦点距離をｆＧ１とした場合、
２．２＜ｆ１ｐ／ｆＧ１＜３．７    （５）
で表される条件式（５）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。
【請求項７】
前記ズームレンズの望遠端における無限遠物体に合焦した状態での焦点距離をｆｔ、前記第１レンズ群の無限遠物体に合焦した状態での焦点距離をｆＧ１とした場合、
２．２＜ｆｔ／ｆＧ１＜３    （６）
で表される条件式（６）を満足する請求項１から６のいずれか１項記載のズームレンズ。
【請求項８】
前記第１レンズ群内の一部のレンズを移動させることにより合焦が行われる請求項１から７のいずれか１項記載のズームレンズ。
【請求項９】
前記第１レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、合焦時に像面に対して固定されている第１ａサブレンズ群と、無限遠物体から近距離物体への合焦時に物体側へ移動する正の屈折力を有する第１ｂサブレンズ群と、無限遠物体から近距離物体への合焦時に前記第１ｂサブレンズ群と異なる軌跡で物体側へ移動する正の屈折力を有する第１ｃサブレンズ群とからなる請求項１から８のいずれか１項記載のズームレンズ。
【請求項１０】
前記第１ｃサブレンズ群に含まれる全ての正レンズについてのｄ線に対する屈折率の平均は、前記第１ｂサブレンズ群に含まれる全ての正レンズについてのｄ線に対する屈折率の平均より大きい請求項９記載のズームレンズ。
【請求項１１】
前記第１レンズ群は、３枚以上の正レンズを有する請求項１から１０のいずれか１項記載のズームレンズ。
【請求項１２】
前記第３レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、負レンズと、正レンズとからなる請求項１から１１のいずれか１項記載のズームレンズ。
【請求項１３】
前記第３レンズ群の前記負レンズのｄ線基準のアッベ数をν３ｎ、前記第３レンズ群の前記正レンズのｄ線基準のアッベ数をν３ｐとした場合、
１４＜ν３ｎ−ν３ｐ＜３０    （７）
で表される条件式（７）を満足する請求項１２記載のズームレンズ。
【請求項１４】
広角端から望遠端への変倍時に、前記絞りは、前記第４レンズ群と一体的に移動する請求項１から１３のいずれか１項記載のズームレンズ。
【請求項１５】
０．６３７７＜θｇＦ１ｐ＋０．００１７×ν１ｐ＜０．６４４    （１−１）
で表される条件式（１−１）を満足する請求項１記載のズームレンズ。
【請求項１６】
７９＜νａｖｅ１ｐ＜９０    （２−１）
で表される条件式（２−１）を満足する請求項２記載のズームレンズ。
【請求項１７】
１．６９＜Ｎ１ｐ＜１．７７    （３−１）
で表される条件式（３−１）を満足する請求項３記載のズームレンズ。
【請求項１８】
−０．６９＜ｆＧ１／ｆ１ｎ＜−０．５５    （４−１）
で表される条件式（４−１）を満足する請求項５記載のズームレンズ。
【請求項１９】
２．５＜ｆ１ｐ／ｆＧ１＜３．４    （５−１）
で表される条件式（５−１）を満足する請求項６記載のズームレンズ。
【請求項２０】
請求項１から１９のいずれか１項記載のズームレンズを備えた撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ズームレンズ、及び撮像装置に関し、より詳しくは、放送用カメラ、映画撮影用カメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、及び監視用カメラ等に好適なズームレンズ、並びにこのズームレンズを備えた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、放送用カメラ、映画撮影用カメラ、デジタルカメラにおいて、４群又は５群構成のズームレンズが使用されている。例えば、下記特許文献１、２には、上記カメラに使用可能であり、最も物体側に正の屈折力を有するレンズ群を配置し、変倍時にレンズ系全長を不変としたタイプのズームレンズが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１５２７９８号公報
【特許文献２】特開２０１５−９４８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記カメラにおいては、小型軽量で変倍比の高いズームレンズが求められている。しかし、上記タイプのズームレンズでは、変倍比を高くする際に最も物体側のレンズ群が大きく重くなる傾向がある。また、近年ではズームレンズと組み合わせて使用される撮像素子の画素数が増加していることから、色収差を含む諸収差がより高度に補正されたズームレンズが求められるようになっている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のズームレンズは、レンズ系全長が長く、近年の要望に応えるためにはさらなる小型化が望まれる。また、特許文献１に記載のズームレンズは、最も物体側のレンズ群の外径及び光軸方向の長さが大きいため軽量化が容易ではない、あるいは近年の要望レベルに比して変倍比が低いという不都合がある。また、特許文献２に記載のズームレンズもまた、近年の要望レベルに比して変倍比が低いという不都合がある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、高変倍比を確保しながら、小型化及び軽量化が図られ、色収差を含む諸収差が良好に補正されて良好な性能を有するズームレンズ、及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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のズームレンズは、物体側から像側へ向かって順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負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、絞りと、正の屈折力を有する第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群とからなり、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群、及び第５レンズ群は像面に対して固定されており、第２レンズ群、第３レンズ群、絞り、及び第４レンズ群は光軸方向に移動し、隣接するレンズ群の光軸方向の全間隔が変化し、第１レンズ群の最も像側には正の屈折力を有する最像側正レンズが配置され、最像側正レンズのｇ線とＦ線間の部分分散比をθｇＦ１ｐ、最像側正レンズのｄ線基準のアッベ数をν１ｐとした場合、
０．６３７６＜θｇＦ１ｐ＋０．００１７×ν１ｐ＜０．７    （１）
で表される条件式（１）を満足する。
【０００８】
本発明のズームレンズにおいては、下記条件式（１−１）を満足することが好ましい。
０．６３７７＜θｇＦ１ｐ＋０．００１７×ν１ｐ＜０．６４４    （１−１）
【０００９】
本発明のズームレンズにおいては、第１レンズ群に含まれる全ての正レンズについてのｄ線基準のアッベ数の平均をνａｖｅ１ｐとした場合、下記条件式（２）を満足することが好ましく、下記条件式（２−１）を満足することがより好ましい。
７６＜νａｖｅ１ｐ＜９３    （２）
７９＜νａｖｅ１ｐ＜９０    （２−１）
【００１０】
本発明のズームレンズにおいては、最像側正レンズのｄ線に対する屈折率をＮ１ｐとした場合、下記条件式（３）を満足することが好ましく、下記条件式（３−１）を満足することがより好ましい。
１．６８＜Ｎ１ｐ＜１．７８    （３）
１．６９＜Ｎ１ｐ＜１．７７    （３−１）
【００１１】
本発明のズームレンズにおいては、第１レンズ群の最も物体側には負の屈折力を有する最物体側負レンズが配置されることが好ましい。その際に、第１レンズ群の無限遠物体に合焦した状態での焦点距離をｆＧ１、最物体側負レンズの焦点距離をｆ１ｎとした場合、下記条件式（４）を満足することが好ましく、下記条件式（４−１）を満足することがより好ましい。
−０．７２＜ｆＧ１／ｆ１ｎ＜−０．５２    （４）
−０．６９＜ｆＧ１／ｆ１ｎ＜−０．５５    （４−１）
【００１２】
本発明のズームレンズにおいては、最像側正レンズの焦点距離をｆ１ｐ、第１レンズ群の無限遠物体に合焦した状態での焦点距離をｆＧ１とした場合、下記条件式（５）を満足することが好ましく、下記条件式（５−１）を満足することがより好ましい。
２．２＜ｆ１ｐ／ｆＧ１＜３．７    （５）
２．５＜ｆ１ｐ／ｆＧ１＜３．４    （５−１）
【００１３】
本発明のズームレンズにおいては、ズームレンズの望遠端における無限遠物体に合焦した状態での焦点距離をｆｔ、第１レンズ群の無限遠物体に合焦した状態での焦点距離をｆＧ１とした場合、下記条件式（６）を満足することが好ましい。
２．２＜ｆｔ／ｆＧ１＜３    （６）
【００１４】
本発明のズームレンズにおいては、第１レンズ群内の一部のレンズを移動させることにより合焦が行われるように構成してもよい。
【００１５】
本発明のズームレンズにおいては、第１レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、合焦時に像面に対して固定されている第１ａサブレンズ群と、無限遠物体から近距離物体への合焦時に物体側へ移動する正の屈折力を有する第１ｂサブレンズ群と、無限遠物体から近距離物体への合焦時に第１ｂサブレンズ群と異なる軌跡で物体側へ移動する正の屈折力を有する第１ｃサブレンズ群とからなる構成としてもよい。その際に、第１ｃサブレンズ群に含まれる全ての正レンズについてのｄ線に対する屈折率の平均は、第１ｂサブレンズ群に含まれる全ての正レンズについてのｄ線に対する屈折率の平均より大きいことが好ましい。
【００１６】
本発明のズームレンズにおいては、第１レンズ群は、３枚以上の正レンズを有することが好ましい。
【００１７】
本発明のズームレンズにおいては、第３レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、負レンズと、正レンズとからなる構成としてもよい。その際に、第３レンズ群の負レンズのｄ線基準のアッベ数をν３ｎ、第３レンズ群の正レンズのｄ線基準のアッベ数をν３ｐとした場合、下記条件式（７）を満足することが好ましい。
１４＜ν３ｎ−ν３ｐ＜３０    （７）
【００１８】
本発明のズームレンズにおいては、広角端から望遠端への変倍時に、絞りは、第４レンズ群と一体的に移動することが好ましい。
【００１９】
本発明の撮像装置は、本発明のズームレンズを備えたものである。
【００２０】
なお、本明細書の「〜からなり」、「〜からなる」は、実質的な意味で用いており、構成要素として挙げたもの以外に、実質的に屈折力を有さないレンズ、並びに、絞り、フィルタ、及びカバーガラス等のレンズ以外の光学要素、並びに、レンズフランジ、レンズバレル、撮像素子、及び手振れ補正機構等の機構部分、等が含まれていてもよいことを意図する。
【００２１】
なお、上記の「正の屈折力を有する〜群」は、群全体として正の屈折力を有することを意味する。同様に、上記の「負の屈折力を有する〜群」は、群全体として負の屈折力を有することを意味する。上記の「レンズ群」及び「サブレンズ群」は、必ずしも複数のレンズから構成されるものだけでなく、１枚のレンズのみで構成されるものも含む。上記のレンズ群の屈折力の符号及びレンズの屈折力の符号は、非球面が含まれているものは近軸領域で考えることとする。上記条件式は全て、ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ（ナノメートル））を基準としたものである。
【００２２】
なお、あるレンズのｇ線とＦ線間の部分分散比θｇＦとは、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ（ナノメートル））、Ｆ線（波長４８６．１ｎｍ（ナノメートル））、及びＣ線（波長６５６．３ｎｍ（ナノメートル））に対するそのレンズの屈折率をそれぞれＮｇ、ＮＦ、及びＮＣとしたとき、θｇＦ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）で定義されるものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、５群構成のズームレンズにおいて、各レンズ群の屈折力の符号、絞りの位置、各レンズ群と絞りの変倍時の挙動、及び第１レンズ群の構成を好適に設定し、所定の条件式を満足することによって、高変倍比を確保しながら、小型化及び軽量化が図られ、色収差を含む諸収差が良好に補正されて良好な性能を有するズームレンズ、及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。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施例１のズームレンズの広角端におけるレンズ構成の断面図と移動軌跡を示す図である。
【図２】本発明の実施例１のズームレンズの広角端、中間焦点距離状態、及び望遠端における構成と光路を示す断面図である。
【図３】本発明の実施例２のズームレンズの広角端におけるレンズ構成の断面図と移動軌跡を示す図である。
【図４】本発明の実施例３のズームレンズの広角端におけるレンズ構成の断面図と移動軌跡を示す図である。
【図５】本発明の実施例４のズームレンズの広角端におけるレンズ構成の断面図と移動軌跡を示す図である。
【図６】本発明の実施例５のズームレンズの広角端におけるレンズ構成の断面図と移動軌跡を示す図である。
【図７】本発明の実施例１のズームレンズの各収差図である。
【図８】本発明の実施例２のズームレンズの各収差図である。
【図９】本発明の実施例３のズームレンズの各収差図である。
【図１０】本発明の実施例４のズームレンズの各収差図である。
【図１１】本発明の実施例５のズームレンズの各収差図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る撮像装置の概略的な構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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広角端における断面図を示し、図２にこのズームレンズの各状態における断面図を光路も併せて示す。図１及び図２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及び図２では、紙面左側が物体側、紙面右側が像側であり、いずれも無限遠物体に合焦した状態を示している。
【００２６】
図２では、「ＷＩＤＥ」と付した上段に広角端状態を示し、「ＭＩＤＤＬＥ」と付した中段に中間焦点距離状態を示し、「ＴＥＬＥ」と付した下段に望遠端状態を示している。また、図２では、光束として、広角端状態における軸上光束ｗａ及び最大画角の光束ｗｂ、中間焦点距離状態における軸上光束ｍａ及び最大画角の光束ｍｂ、望遠端状態における軸上光束ｔａ及び最大画角の光束ｔｂを示している。
【００２７】
また、図１及び図２ではズームレンズと像面Ｓｉｍとの間に、入射面と出射面が平行の光学部材ＰＰが配置された例を示している。光学部材ＰＰは、各種フィルタ、プリズム、カバーガラス等を想定した部材である。図１及び図２の光学部材ＰＰは３つの部材からなるが、光学部材ＰＰを構成する部材の数は図１の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。
【００２８】
本実施形態のズームレンズは、光軸Ｚに沿って物体側から像側へ向かって順に、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、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、開口絞りＳｔと、正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とからなる。広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群Ｇ１と第５レンズ群Ｇ５は像面Ｓｉｍに対して固定されており、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、開口絞りＳｔ、及び第４レンズ群Ｇ４は光軸方向に移動し、隣接するレンズ群の光軸方向の全間隔が変化するように構成される。図１では、変倍時に移動する各レンズ群の下に広角端から望遠端へ変倍する際の各レンズ群の移動軌跡を模式的に矢印で示している。
【００２９】
上記構成を採ることによって、高変倍比を確保しつつレンズ系全長を短くすることができる。主な変倍作用を有する第２レンズ群Ｇ２とは別に、第３レンズ群Ｇ３を変倍時に移動させることによって変倍における像面Ｓｉｍの補正を行い、さらに第４レンズ群Ｇ４を移動させることによって変倍時の球面収差の変動及び像面湾曲の変動を補正することができる。レンズ系全体の重量の最も多くを占める第１レンズ群Ｇ１が変倍時に固定されることによって、変倍時のレンズ系の重心の変動を小さくすることができ、撮影時の利便性を高めることができる。また、最も像側に変倍時に固定されている正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５を配置することによって、この第５レンズ群Ｇ５近傍に全系の焦点距離を伸ばすことができるエクステンダーを挿脱可能に配置することが容易となる。
【００３０】
また、第４レンズ群Ｇ４を正の屈折力を有するレンズ群とすることによって、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５が正の屈折力を分担することができ、球面収差を小さくすることができる。さらに、第４レンズ群Ｇ４を正の屈折力を有するレンズ群とすることによって、第５レンズ群Ｇ５のレンズの径を小さくできる。
【００３１】
開口絞りＳｔを第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間に配置することによって、第１レンズ群Ｇ１及び第４レンズ群Ｇ４における軸外光束の径方向の高さを低く抑えることができ、小型化及び軽量化に有利となる。また、変倍時に開口絞りＳｔを移動させることによって、軸外主光線の高さが高いズーム範囲で開口絞りＳｔを第１レンズ群Ｇ１に近づけることが可能となり、第１レンズ群Ｇ１のレンズの径を抑えることができ、軽量化に有利となる。
【００３２】
なお、開口絞りＳｔは、変倍時に第４レンズ群Ｇ４と一体的に移動するように構成してもよく、このようにした場合は、変倍時のＦナンバーの変動を小さくすることができる。
【００３３】
第１レンズ群Ｇ１の最も像側には正の屈折力を有する最像側正レンズＬ１ｐが配置される。最像側正レンズＬ１ｐのｇ線とＦ線間の部分分散比をθｇＦ１ｐ、最像側正レンズＬ１ｐのｄ線基準のアッベ数をνｐとした場合、下記条件式（１）を満足するように構成される。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、望遠端における２次スペクトルの補正が容易となる。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、過補正とすることなく２次スペクトルを良好に補正することが容易となる。なお、下記条件式（１−１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
０．６３７６＜θｇＦ１ｐ＋０．００１７×νｐ＜０．７    （１）
０．６３７７＜θｇＦ１ｐ＋０．００１７×ν１ｐ＜０．６４４    （１−１）
【００３４】
また、最像側正レンズＬ１ｐのｄ線に対する屈折率をＮ１ｐとした場合、下記条件式（３）を満足することが好ましい。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、最像側正レンズＬ１ｐを高屈折率かつ低分散の材料で構成することができるため、小型化と高変倍比を達成しつつ、望遠端の諸収差を良好に補正することが容易となる。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、最像側正レンズＬ１ｐの材料に低分散の材料を選択することができるため、色収差の補正に有利となる。なお、下記条件式（３−１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
１．６８＜Ｎ１ｐ＜１．７８    （３）
１．６９＜Ｎ１ｐ＜１．７７    （３−１）
【００３５】
また、最像側正レンズＬ１ｐの焦点距離をｆ１ｐ、第１レンズ群Ｇ１の無限遠物体に合焦した状態での焦点距離をｆＧ１とした場合、下記条件式（５）を満足することが好ましい。条件式（５）を満足することによって、望遠端での球面収差を適切に補正しつつ、軸上色収差、及び倍率色収差を良好に補正することが容易となる。なお、下記条件式（５−１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
２．２＜ｆ１ｐ／ｆＧ１＜３．７    （５）
２．５＜ｆ１ｐ／ｆＧ１＜３．４    （５−１）
【００３６】
なお、第１レンズ群Ｇ１は３枚以上の正レンズを有することが好ましく、このようにした場合は、球面収差及び非点収差の顕著な発生を抑制することができる。
【００３７】
第１レンズ群Ｇ１に含まれる全ての正レンズについてのｄ線基準のアッベ数の平均をνａｖｅ１ｐとした場合、下記条件式（２）を満足することが好ましい。条件式（２）を満足することによって、青色側の軸上色収差を抑制しつつ、倍率色収差をバランス良く抑えることに好適となる。なお、下記条件式（２−１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
７６＜νａｖｅ１ｐ＜９３    （２）
７９＜νａｖｅ１ｐ＜９０    （２−１）
【００３８】
第１レンズ群Ｇ１の最も物体側には負の屈折力を有する最物体側負レンズＬ１ｎが配置されることが好ましい。このようにした場合は、最物体側負レンズＬ１ｎより像側のレンズへの軸外光線の入射角を抑えることができ、広角化に有利となる。
【００３９】
第１レンズ群Ｇ１の無限遠物体に合焦した状態での焦点距離をｆＧ１、最物体側負レンズＬ１ｎの焦点距離をｆ１ｎとした場合、下記条件式（４）を満足することが好ましい。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、球面収差の発生を抑制することができる。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、最物体側負レンズＬ１ｎより像側のレンズへの軸外光線の入射角を抑えることが容易となり、広角化に有利となる。なお、下記条件式（４−１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
−０．７２＜ｆＧ１／ｆ１ｎ＜−０．５２    （４）
−０．６９＜ｆＧ１／ｆ１ｎ＜−０．５５    （４−１）
【００４０】
また、ズームレンズの望遠端における無限遠物体に合焦した状態での焦点距離をｆｔ、第１レンズ群Ｇ１の無限遠物体に合焦した状態での焦点距離をｆＧ１とした場合、下記条件式（６）を満足することが好ましい。条件式（６）を満足することによって、小型化と高変倍比を達成しつつ、諸収差を良好に補正することが可能となる。なお、下記条件式（６−１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
２．２＜ｆｔ／ｆＧ１＜３    （６）
２．３＜ｆｔ／ｆＧ１＜２．９    （６−１）
【００４１】
また、このズームレンズは、第１レンズ群Ｇ１内の一部のレンズを合焦用レンズとして移動させることにより合焦が行われるように構成することが好ましい。このようにした場合は、合焦用レンズの移動量の変倍状態による差を小さくすることができ、撮影時の利便性を高くすることができる。また、第１レンズ群Ｇ１内の一部のレンズのみを合焦用レンズとした場合は、第１レンズ群Ｇ１内の全レンズを合焦用レンズとする場合に比べ駆動系の負担を軽減できる。
【００４２】
例えば、図１の例のように、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へ向かって順に、合焦時に像面Ｓｉｍに対して固定されている第１ａサブレンズ群Ｇ１ａと、無限遠物体から近距離物体への合焦時に物体側へ移動する正の屈折力を有する第１ｂサブレンズ群Ｇ１ｂと、無限遠物体から近距離物体への合焦時に第１ｂサブレンズ群Ｇ１ｂと異なる軌跡で物体側へ移動する正の屈折力を有する第１ｃサブレンズ群Ｇ１ｃとからなるように構成することができる。すなわち、図１の例では、合焦時に第１ｂサブレンズ群Ｇ１ｂと第１ｃサブレンズ群Ｇ１ｃとが相互間隔を異ならせて物体側へ移動するフローティングフォーカス方式を採っている。第１レンズ群Ｇ１を合焦に関して上記構成とすることによって、物体距離による像面湾曲、及び球面収差の変動を抑えることができる。なお、図１の第１ｂサブレンズ群Ｇ１ｂと第１ｃサブレンズ群Ｇ１ｃの下に示した水平方向の物体側へ向かう矢印は、これら２つのサブレンズ群が無限遠物体から近距離物体への合焦時に物体側へ移動することを意味する。
【００４３】
第１レンズ群Ｇ１が上記の３つのサブレンズ群からなる場合、第１ｃサブレンズ群Ｇ１ｃに含まれる全ての正レンズについてのｄ線に対する屈折率の平均は、第１ｂサブレンズ群Ｇ１ｂに含まれる全ての正レンズについてのｄ線に対する屈折率の平均より大きいことが好ましい。このようにした場合は、物体距離による像面湾曲の変動を抑えることができる。なお、サブレンズ群が含む正レンズが１枚のみの場合は、上記の「〜サブレンズ群〜に含まれる全ての正レンズについてのｄ線に対する屈折率の平均」は、サブレンズ群が含む正レンズのｄ線に対する屈折率となる。
【００４４】
図１の例では第１レンズ群Ｇ１は６枚のレンズから構成されており、高性能と軽量化の両立に有利なレンズ枚数となっている。図１の例では、第１ａサブレンズ群Ｇ１ａは物体側から像側へ向かって順に、両凹レンズと、両凸レンズと、像側に凸面を向けた正レンズとの３枚のレンズからなる。最も物体側の両凹レンズによって、望遠側の高次の球面収差の発生を抑制することができる。物体側から２番目、３番目のレンズの形状を上記構成とすることによって、広角端での歪曲収差の補正が可能となる。なお、ここでいう高次とは５次以上を意味する。
【００４５】
フローティングフォーカスに用いる２つのサブレンズ群については、図１の例では、第１ｂサブレンズ群Ｇ１ｂは２枚の正レンズからなり、第１ｃサブレンズ群Ｇ１ｃは１枚の正レンズからなるように構成している。
【００４６】
合焦時に移動するサブレンズ群は、小型化のためには合焦時の移動量を抑えることが好ましく、そのためにはある程度の屈折力が必要である。しかし１枚のレンズに強い屈折力を持たせると球面収差が大きくなるため、複数のレンズに屈折力を分担させることが好ましい。上記事情から、第１ｂサブレンズ群Ｇ１ｂは２枚の正レンズからなる構成としている。一方、第１ｃサブレンズ群Ｇ１ｃに第１ｂサブレンズ群Ｇ１ｂとは異なる役割、例えば良好なバランスを保持する役割を持たせる場合は、第１ｃサブレンズ群Ｇ１ｃは１枚の正レンズからなる構成とすることができ、このようにした場合は、軽量化に有利となる。
【００４７】
図１の例の第１ｂサブレンズ群Ｇ１ｂは、２枚の両凸レンズからなる。これによって、合焦の際の球面収差の変動を抑制することができる。また、図１の例の第１ｃサブレンズ群Ｇ１ｃは、物体側に凸面を向けた１枚の正メニスカスレンズからなる。これによって、小型化を図りつつ、望遠側の球面収差の発生を抑制することができる。
【００４８】
第３レンズ群Ｇ３は、図１の例のように、物体側から像側へ向かって順に、負レンズＬ３ｎと、正レンズＬ３ｐとからなることが好ましい。第３レンズ群Ｇ３は発散光の途中に配置することになりがちなため、この順番で配置した場合は、球面収差及び非点収差の発生を抑制することができる。その際に、第３レンズ群Ｇ３が、物体側から像側へ向かって順に、両凹レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとからなるように構成した場合は、球面収差及び非点収差の発生をより良好に抑制することができる。また、変倍時に移動する第３レンズ群Ｇ３を負レンズ及び正レンズからなる２枚構成とすることによって、良好な収差補正と軽量化を両立させることに有利となる。
【００４９】
第３レンズ群Ｇ３が物体側から像側へ向かって順に、負レンズＬ３ｎと、正レンズＬ３ｐとからなり、第３レンズ群Ｇ３の負レンズＬ３ｎのｄ線基準のアッベ数をν３ｎ、第３レンズ群Ｇ３の正レンズＬ３ｐのｄ線基準のアッベ数をν３ｐとした場合、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によって、広角側での軸上色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によって、望遠側での軸上色収差の補正に有利となる。なお、下記条件式（７−１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
１４＜ν３ｎ−ν３ｐ＜３０    （７）
１８＜ν３ｎ−ν３ｐ＜２６    （７−１）
【００５０】
上述した好ましい構成及び可能な構成は、任意の組合せが可能であり、要求される仕様に応じて適宜選択的に採用されることが好ましい。本実施形態によれば、高変倍比を確保しながら、小型化及び軽量化が図られ、色収差を含む諸収差が良好に補正されて良好な性能を有するズームレンズを実現することが可能である。なお、ここでいう「高変倍比」とは２０倍以上の変倍比を意味する。
【００５１】
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。
［実施例１］
実施例１のズームレンズの断面図は図１及び図２に示したものであり、その図示方法は上述したとおりであるので、ここでは重複説明を一部省略する。実施例１のズームレンズは、物体側から像側へ向かって順に、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、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、開口絞りＳｔと、正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とからなる。変倍時に、第１レンズ群Ｇ１と第５レンズ群Ｇ５は像面Ｓｉｍに対して固定されており、その他のレンズ群は隣り合うレンズ群との光軸方向の間隔が変化するように移動し、開口絞りＳｔは第４レンズ群Ｇ４と一体的に移動する。第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へ向かって順に、合焦時に像面Ｓｉｍに対して固定されている第１ａサブレンズ群Ｇ１ａと、無限遠物体から近距離物体への合焦時に物体側へ移動する正の屈折力を有する第１ｂサブレンズ群Ｇ１ｂと、無限遠物体から近距離物体への合焦時に第１ｂサブレンズ群と異なる軌跡で物体側へ移動する正の屈折力を有する第１ｃサブレンズ群Ｇ１ｃとからなる。第１ａサブレンズ群Ｇ１ａは、第１レンズ群Ｇ１の物体側から１〜３番目の３枚のレンズからなる。第１ｂサブレンズ群Ｇ１ｂは、第１レンズ群Ｇ１の物体側から４〜５番目の２枚のレンズからなる。第１ｃサブレンズ群Ｇ１ｃは、第１レンズ群Ｇ１の最も像側のレンズ、すなわち最像側正レンズＬ１ｐの１枚のレンズからなる。以上が実施例１のズームレンズの概要である。
【００５２】
実施例１のズームレンズの基本レンズデータを表１に、諸元と可変面間隔を表２に、非球面係数を表３に示す。表１において、面番号の欄には最も物体側の面を第１面とし像側に向かうに従い１つずつ番号を増加させた場合の面番号を示し、Ｒの欄には各面の曲率半径を示し、Ｄの欄には各面とその像側に隣接する面との光軸上の面間隔を示す。また、Ｎｄの欄には各構成要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ（ナノメートル））に対する屈折率を示し、νｄの欄には各構成要素のｄ線基準のアッベ数を示し、θｇＦの欄には各構成要素のｇ線（波長４３５．８ｎｍ（ナノメートル））とＦ線（波長４８６．１ｎｍ（ナノメートル））間の部分分散比を示す。
【００５３】
表１では、曲率半径の符号は、物体側に凸面を向けた面形状のものを正、像側に凸面を向けた面形状のものを負としている。表１には開口絞りＳｔ及び光学部材ＰＰも合わせて示している。表１では、開口絞りＳｔに相当する面の面番号の欄には面番号と（Ｓｔ）という語句を記載している。表１のＤの最下欄の値は表中の最も像側の面と像面Ｓｉｍとの間隔である。表１では変倍時の可変面間隔については、ＤＤ［  ］という記号を用い、［  ］の中にこの間隔の物体側の面番号を付してＤの欄に記入している。
【００５４】
表２に、変倍比Ｚｒ、焦点距離ｆ、ＦナンバーＦＮｏ．、最大全画角２ω、及び可変面間隔の値をｄ線基準で示す。２ωの欄の（°）は単位が度であることを意味する。表２では、広角端状態、中間焦点距離状態、及び望遠端状態の各値をそれぞれＷＩＤＥ、ＭＩＤＤＬＥ、及びＴＥＬＥと表記した欄に示している。表１と表２の値は、無限遠物体に合焦した状態のものである。
【００５５】
表１では、非球面の面番号には＊印を付しており、非球面の曲率半径の欄には近軸の曲率半径の数値を記載している。表３に、非球面の面番号と各非球面に関する非球面係数を示す。表３の非球面係数の数値の「Ｅ±ｎ」（ｎ：整数）は「×１０±ｎ」を意味する。非球面係数は、下式で表される非球面式における各係数ＫＡ、Ａｍ（ｍ＝４、６、８、…）の値である。
Ｚｄ＝Ｃ×ｈ２／｛１＋（１−ＫＡ×Ｃ２×ｈ２）１/２｝＋ΣＡｍ×ｈｍ
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（光軸からのレンズ面までの距離）
Ｃ：近軸曲率
ＫＡ、Ａｍ：非球面係数
であり、非球面式のΣはｍに関する総和を意味する。
【００５６】
各表のデータにおいて、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。また、以下に示す各表では所定の桁でまるめた数値を記載している。
【００５７】
【表１】
2019039945.tif 000003
【００５８】
【表２】
2019039945.tif 000004
【００５９】
【表３】
2019039945.tif 000005
【００６０】
図７に左から順に、実施例１のズームレンズの無限遠物体に合焦した状態での各収差図を示す。図７では左から順に、球面収差、非点収差、歪曲収差、及び倍率色収差を示す。図７ではＷＩＤＥと付した上段に広角端状態のものを示し、ＭＩＤＤＬＥと付した中段に中間焦点距離状態のものを示し、ＴＥＬＥと付した下段に望遠端状態のものを示す。球面収差図では、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））、及びｇ線（波長４３５．８ｎｍ（ナノメートル））における収差をそれぞれ黒の実線、長破線、短破線、及び灰色の実線で示す。非点収差図では、サジタル方向のｄ線における収差を実線で示し、タンジェンシャル方向のｄ線における収差を短破線で示す。歪曲収差図ではｄ線における収差を実線で示す。倍率色収差図では、Ｃ線、Ｆ線、及びｇ線における収差をそれぞれ長破線、短破線、及び灰色の実線で示す。球面収差図のＦＮｏ．はＦナンバーを意味し、その他の収差図のωは半画角を意味する。
【００６１】
上記の実施例１の説明で述べた各データの記号、意味、及び記載方法は、特に断りがない限り以下の実施例のものについても同様であるので、以下では重複説明を省略する。
【００６２】
［実施例２］
実施例２のズームレンズの断面図を図３に示す。実施例２のズームレンズは実施例１のズームレンズの概要と同様の構成を有する。実施例２のズームレンズの基本レンズデータを表４に、諸元と可変面間隔を表５に、非球面係数を表６に、無限遠物体に合焦した状態での各収差図を図８に示す。
【００６３】
【表４】
2019039945.tif 000006
【００６４】
【表５】
2019039945.tif 000007
【００６５】
【表６】
2019039945.tif 000008
【００６６】
［実施例３］
実施例３のズームレンズの断面図を図４に示す。実施例３のズームレンズは実施例１のズームレンズの概要と同様の構成を有する。実施例３のズームレンズの基本レンズデータを表７に、諸元と可変面間隔を表８に、非球面係数を表９に、無限遠物体に合焦した状態での各収差図を図９に示す。
【００６７】
【表７】
2019039945.tif 000009
【００６８】
【表８】
2019039945.tif 000010
【００６９】
【表９】
2019039945.tif 000011
【００７０】
［実施例４］
実施例４のズームレンズの断面図を図５に示す。実施例４のズームレンズは実施例１のズームレンズの概要と同様の構成を有する。実施例４のズームレンズの基本レンズデータを表１０に、諸元と可変面間隔を表１１に、非球面係数を表１２に、無限遠物体に合焦した状態での各収差図を図１０に示す。
【００７１】
【表１０】
2019039945.tif 000012
【００７２】
【表１１】
2019039945.tif 000013
【００７３】
【表１２】
2019039945.tif 000014
【００７４】
［実施例５］
実施例５のズームレンズの断面図を図６に示す。実施例５のズームレンズは実施例１のズームレンズの概要と同様の構成を有する。実施例５のズームレンズの基本レンズデータを表１３に、諸元と可変面間隔を表１４に、非球面係数を表１５に、無限遠物体に合焦した状態での各収差図を図１１に示す。
【００７５】
【表１３】
2019039945.tif 000015
【００７６】
【表１４】
2019039945.tif 000016
【００７７】
【表１５】
2019039945.tif 000017
【００７８】
表１６に実施例１〜５のズームレンズの条件式（１）〜（７）の対応値を示す。実施例１〜５はｄ線を基準波長としている。表１６にはｄ線基準での値を示す。
【００７９】
【表１６】
2019039945.tif 000018
【００８０】
以上のデータからわかるように、実施例１〜５のズームレンズは、変倍比が２２以上あり高変倍比が確保され、小型化及び軽量化が達成され、色収差を含む諸収差が良好に補正されて高い光学性能を実現している。
【００８１】
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１２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、放送用カメラ、映画撮影用カメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、及び監視用カメラ等を挙げることができる。
【００８２】
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１２では、ズームレンズ１が備える第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、開口絞りＳｔ、第４レンズ群Ｇ４、第５レンズ群Ｇ５を概略的に図示している。
【００８３】
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）又は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。
【００８４】
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とを備える。なお、図１２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。
【００８５】
以上、実施形態及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及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、アッベ数、及び非球面係数等は、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。
【符号の説明】
【００８６】
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サブレンズ群
Ｇ１ｂ    第１ｂサブレンズ群
Ｇ１ｃ    第１ｃサブレンズ群
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
Ｌ１ｎ    最物体側負レンズ
Ｌ１ｐ    最像側正レンズ
Ｌ３ｎ    負レンズ
Ｌ３ｐ    正レンズ
ｍａ、ｔａ、ｗａ    軸上光速
ｍｂ、ｔｂ、ｗｂ    最大画角の光束
ＰＰ    光学部材
Ｓｉｍ    像面
Ｓｔ    開口絞り
Ｚ    光軸
【図１】
2019039945.tif 000019
【図２】
2019039945.tif 000020
【図３】
2019039945.tif 000021
【図４】
2019039945.tif 000022
【図５】
2019039945.tif 000023
【図６】
2019039945.tif 000024
【図７】
2019039945.tif 000025
【図８】
2019039945.tif 000026
【図９】
2019039945.tif 000027
【図１０】
2019039945.tif 000028
【図１１】
2019039945.tif 000029
【図１２】
2019039945.tif 000030