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JP2011095504A - ズームレンズ及び撮像装置 - Google Patents

ズームレンズ及び撮像装置 Download PDF

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JP2011095504A
JP2011095504A JP2009249412A JP2009249412A JP2011095504A JP 2011095504 A JP2011095504 A JP 2011095504A JP 2009249412 A JP2009249412 A JP 2009249412A JP 2009249412 A JP2009249412 A JP 2009249412A JP 2011095504 A JP2011095504 A JP 2011095504A
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lens
end state
refractive power
zoom
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Fumikazu Kanetaka
文和 金高
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】 小型化及び高変倍化を図る。
【解決手段】 光路を９０°折り曲げる反射部材Ｇ２を含み正の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３と、負の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４と、正の屈折力を有する第５レンズ群ＧＲ５とが物体側より像側へ順に配置されて成り、開口絞りＳが第２レンズ群と第３レンズ群の間に配置され、広角端状態から望遠端状態までズーミングする際に、第１レンズ群が固定であり、第２レンズ群が単調に像側へ移動し、第３レンズ群が単調に物体側へ移動し、第４レンズ群が光軸方向へ移動し、第５レンズ群が固定であるようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明はズームレンズ及び撮像装置に関する。詳しくは、デジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の電子カメラに好適に用いられ、小型化及び高変倍化を図るズームレンズ及び撮像装置の技術分野に関する。
近年、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等の固体撮像素子を用いたデジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラ等が急速に普及している。このようなデジタルカメラ等の普及により、特に、高画素数に対応した広角かつ高変倍なズームレンズの要求が高い。さらに、小型化の要求も高く、特に、薄型化の要求が高くなっている。
このような要求を背景に、光学系における最も物体側に位置する第１レンズ群にプリズムを配置することにより、第１レンズ群の光軸方向における小型化、薄型化が図られているものがある（例えば、特許文献１、特許文献２及び特許文献３参照）。
特許文献１に記載されたズームレンズは、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、正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、正の屈折力を有する第５レンズ群とが物体側より像側へ順に配置された正負正負正の５群構成とされている。
特許文献１に記載されたズームレンズにあっては、第２レンズ群と第４レンズ群を移動させてズーミングを行なっているため、変倍比が５倍程度までの高変倍化が図られている。
特許文献２に記載されたズームレンズも、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、正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、正の屈折力を有する第５レンズ群とが物体側より像側へ順に配置された正負正負正の５群構成とされている。
特許文献２に記載されたズームレンズにあっては、第２レンズ群と第３レンズ群と第５レンズ群を移動させてズーミングを行なっている。
特許文献３に記載されたズームレンズは、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、正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レンズ群とが物体側より像側へ順に配置された正負正負の４群構成とされている。
特開２００５−２１５１６５号公報 特開２００７−３５９８号公報 特開２００７−７２２９１号公報
ところが、特許文献１に記載されたズームレンズは、第３レンズ群が固定群とされているため、第３レンズ群の変倍効果が小さく、相対的に第２レンズ群の変倍作用の負担が大きくなっている。このとき、さらなる高変倍化のために第２レンズ群の移動量を増やすと、広角端における第１レンズ群への軸外光線の入射光線が光軸から離れ易くなり、第１レンズ群のレンズの径を小さくすることが困難となり小型化を図ることができなくなってしまう。
特許文献２に記載されたズームレンズは、第２レンズ群と第３レンズ群が主に変倍作用を担う構成とされているため、さらなる高変倍化を図るためには第２レンズ群と第３レンズ群の移動量を増やす必要があり光学系の小型化が困難となってしまう。また、小型化を確保した上で高変倍化するためには、第２レンズ群と第３レンズ群の屈折力を強くする必要があり、ズーミングによる収差変動の補正が困難になってしまう。
特許文献３に記載されたズームレンズは、ズーミングに際し第２レンズ群が像側に凸の軌跡となるため、第２レンズ群の変倍効果が小さく高変倍化を図ることができない。また、第１レンズ群の屈折力が弱いため第１レンズ群の小型化が不十分である。
そこで、本発明ズームレンズ及び撮像装置は、上記した問題点を克服し、小型化及び高変倍化を図ることを課題とする。
ズームレンズは、上記した課題を解決するため、光路を９０°折り曲げる反射部材を含み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、正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、正の屈折力を有する第５レンズ群とが物体側より像側へ順に配置されて成り、開口絞りが前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間に配置され、広角端状態から望遠端状態までズーミングする際に、前記第１レンズ群が固定であり、前記第２レンズ群が単調に像側へ移動し、前記第３レンズ群が単調に物体側へ移動し、前記第４レンズ群が光軸方向へ移動し、前記第５レンズ群が固定であるようにしたものである。
従って、ズームレンズにあっては、開口絞りの物体側と像側にそれぞれ少なくとも１つ以上の正レンズ群と負レンズ群が配置されると共に全ての隣り合うレンズ群の屈折力が逆向きとなる。
上記したズームレンズにおいては、以下の条件式（１）を満足することが望ましい。
（１）１．０＜ΔＧＲ３／ｆｗ＜３．０
但し、
ΔＧＲ３：像側から物体側へ向かう方向を正としたときの広角端状態と望遠端状態における第３レンズ群の位置の変化量
ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
とする。
ズームレンズが条件式（１）を満足することにより、第３レンズ群の適正な移動量が確保されて広角端における第１レンズ群と第２レンズ群を通過する軸外光束が光軸から過度に離れなくなる。
上記したズームレンズにおいては、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
（２）０．５＜ΔＧＲ４／ｆｗ＜２．０
但し、
ΔＧＲ４：像側から物体側へ向かう方向を正としたときの広角端状態と望遠端状態における第４レンズ群の位置の変化量
とする。
ズームレンズが条件式（２）を満足することにより、第４レンズ群の移動量が適正化されると共に第５レンズ群を通過する軸外光束が光軸から過度に離れなくなる。
上記したズームレンズにおいては、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
（３）１．５＜β３ｔ／β３ｗ＜３．０
但し、
β３ｔ：望遠端状態における第３レンズ群の横倍率
β３ｗ：広角端状態における第３レンズ群の横倍率
とする。
ズームレンズが条件式（３）を満足することにより、第３レンズ群の変倍作用の負担が適正化されると共にズーミングに際する球面収差とコマ収差の変動が抑制される。
上記したズームレンズにおいては、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
（４）１．５＜ｆ３／ｆｗ＜２．５
但し、
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
とする。
ズームレンズが条件式（４）を満足することにより、第３レンズ群の屈折力と移動量が適正化されると共にズーミングに際する球面収差とコマ収差の変動が抑制される。
上記したズームレンズにおいては、以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
（５）２．５＜ｆ５／ｆｗ＜５．０
但し、
ｆ５：第５レンズ群の焦点距離
とする。
ズームレンズが条件式（５）を満足することにより、第５レンズ群の屈折力が適正化されると共に非点収差や歪曲収差等の軸外収差が良好に補正される。
上記したズームレンズにおいては、以下の条件式（６）を満足することが望ましい。
（６）−４．０＜ｆ４／ｆｗ＜−１．０
但し、
ｆ４：第４レンズ群の焦点距離
とする。
ズームレンズが条件式（６）を満足することにより、第４レンズ群の変倍作用の負担が適正化されると共にコマ収差等の軸外収差が良好に補正される。
上記したズームレンズにおいては、以下の条件式（７）を満足することが望ましい。
（７）０．３＜ｆ１／ｆｔ＜１．０
但し、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆｔ：望遠端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
とする。
ズームレンズが条件式（７）を満足することにより、第１レンズ群の屈折力が適正化されると共に望遠端におけるコマ収差や非点収差の発生が抑制される。
上記したズームレンズにおいては、以下の条件式（８）を満足することが望ましい。
（８）５＜ｆｔ／ｆｗ
ズームレンズが条件式（８）を満足することにより、高変倍化が図られる。
撮像装置は、上記した課題を解決するため、ズームレンズと該ズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備え、前記ズームレンズは、光路を９０°折り曲げる反射部材を含み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、正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、正の屈折力を有する第５レンズ群とが物体側より像側へ順に配置されて成り、開口絞りが前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間に配置され、広角端状態から望遠端状態までズーミングする際に、前記第１レンズ群が固定であり、前記第２レンズ群が単調に像側へ移動し、前記第３レンズ群が単調に物体側へ移動し、前記第４レンズ群が光軸方向へ移動し、前記第５レンズ群が固定であるようにしたものである。
従って、撮像装置にあっては、開口絞りの物体側と像側にそれぞれ少なくとも１つ以上の正レンズ群と負レンズ群が配置されると共に全ての隣り合うレンズ群の屈折力が逆向きとなる。
本発明ズームレンズ及び撮像装置は、上記のように構成することにより、小型化、高変倍化及び高性能化を図ることができる。
以下に、本発明ズームレンズ及び撮像装置を実施するための最良の形態について説明する。
［ズームレンズの構成］
本発明ズームレンズは、光路を９０°折り曲げる反射部材を含み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、正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、正の屈折力を有する第５レンズ群とが物体側より像側へ順に配置されて成る。
また、本発明ズームレンズは、開口絞りが前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間に配置されている。
さらに、本発明ズームレンズは、広角端状態から望遠端状態までズーミングする際に、第１レンズ群が固定であり、第２レンズ群が単調に像側へ移動し、第３レンズ群が単調に物体側へ移動し、第４レンズ群が光軸方向へ移動し、第５レンズ群が固定である。
本発明ズームレンズは、上記のような構成とされているため、以下のような効果が得られる。
第１に、正負正負正の５群構成において、開口絞りが前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間に配置することにより、開口絞りの物体側と像側にそれぞれ少なくとも１つ以上の正レンズ群と負レンズ群を配置することが可能となる。従って、開口絞りを挟んだ両側の屈折力配置が対称型に近付き、広角端状態において発生し易い負の歪曲収差を良好に補正することができる。従って、広角端の画角が７５度以上の広角化を図ることができる。
第２に、正負正負正の５群構成にすることにより、全ての隣り合うレンズ群の屈折力が逆向きとなるため、間隔が変化する際の合成した屈折力が変化し易く、各群がバランスよく変倍作用を負担することができる。従って、光学性能を損なうことなく高変倍化を実現することができる。
第３に、広角端状態から望遠端状態までズーミングする際に、第２レンズ群が単調に像側へ移動し、第３レンズ群が単調に物体側へ移動し、第４レンズ群が光軸方向へ移動するため、第２レンズ群と第３レンズ群と第４レンズ群にバランスよく変倍作用を負担させることができると共に各群の移動量を適切に設定し光学系の小型化を図ることができる。
第４に、第１レンズ群と第５レンズ群がズーミングの際に固定であるため、鏡筒構造の簡略化を図ることができる。
第５に、開口絞りより像側に第４レンズ群と第５レンズ群が配置され第４レンズ群が光軸方向へ移動されるため、レンズの位置状態が変化する際に、開口絞りと第４レンズ群との距離が変化する。従って、第４レンズ群と第５レンズ群を通過する軸外光束の高さが変化し、レンズの位置状態の変化に伴う軸外収差の変動を良好に補正することができる。
また、本発明ズームレンズにおいて、第４レンズ群を広角端状態より望遠端状態において物体側に位置する構成とすることにより、望遠端状態において第４レンズ群から第５レンズ群までの間隔が長くなる。従って、第４レンズ群において至近物体へのフォーカシングを行なう際のスペースを確保することができる。
さらに、本発明ズームレンズにおいては、広角端状態において広画角であるため、第１レンズ群と第２レンズ群を通過する軸外光束が光軸から離れている。従って、第１レンズ群と第２レンズ群を近接して配置することにより、第１レンズ群を通過する軸外光束が広がり過ぎないようにすることができる。
加えて、広角端状態から望遠端状態までズーミングする際に、画角が狭まり、第２レンズ群と開口絞りの距離が近付くため、第１レンズ群と第２レンズ群を通過する軸外光束が光軸に近付く。従って、第１レンズ群と第２レンズ群を通過する高さの変化を利用することにより、レンズの位置状態の変化に伴う軸外収差の変動を良好に補正することができる。
本発明ズームレンズは、上記のように構成することにより、広角端状態における画角が７５度から８５度程度、変倍比が５倍から９倍程度、広角端状態におけるＦナンバーが３．４から３．８程度を確保することができ、小型化、高変倍化及び高性能化を図ることができる。
本発明の一実施形態によるズームレンズにあっては、以下の条件式（１）を満足することが望ましい。
（１）１．０＜ΔＧＲ３／ｆｗ＜３．０
但し、
ΔＧＲ３：像側から物体側へ向かう方向を正としたときの広角端状態と望遠端状態における第３レンズ群の位置の変化量
ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
とする。
条件式（１）は、広角端から望遠端へのズーミングに伴う第３レンズ群の移動量と広角端状態における焦点距離との比を規定する式である。
条件式（１）の下限値を下回った場合には、第３レンズ群の変倍作用の負担が小さくなるために、第２レンズ群の変倍作用の負担が大きくなり過ぎ、ズーミングの際のコマ収差や歪曲収差等の軸外収差の変動を良好に補正することが困難となる。
逆に、条件式（１）の上限値を上回った場合には、第３レンズ群の移動量が大きくなり過ぎるため、広角端における第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が広がる。従って、広角端における第１レンズ群と第２レンズ群を通過する軸外光束が光軸から離れてしまい、レンズの径が大きくなると共に非点収差や歪曲収差等の軸外収差を良好に補正することが困難となる。
従って、ズームレンズが条件式（１）を満足することにより、ズーミングの際のコマ収差や歪曲収差等の軸外収差の変動及び非点収差や歪曲収差等の軸外収差を良好に補正することができると共にレンズの径を小さくすることができる。
尚、条件式（１）については、下限値を１．５、上限値を２．０とすることがより好ましい。
本発明の一実施形態によるズームレンズにあっては、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
（２）０．５＜ΔＧＲ４／ｆｗ＜２．０
但し、
ΔＧＲ４：像側から物体側へ向かう方向を正としたときの広角端状態と望遠端状態における第４レンズ群の位置の変化量
とする。
条件式（２）は、広角端から望遠端へのズーミングに伴う第４レンズ群の移動量と広角端状態における焦点距離との比を規定する式である。
条件式（２）の下限値を下回った場合には、第４レンズ群の変倍作用の負担が小さくなるので、高変倍化を図るためにはズーミングの際の第２レンズ群と第３レンズ群の移動量を増やす必要がある。このとき、第２レンズ群と第３レンズ群はズーミングに際し互いに逆向きに移動するため、光学全長が長くなり小型化を図ることが困難となる。
逆に、条件式（２）の上限値を上回った場合には、望遠端において第４レンズ群と第５レンズ群の間隔が大きくなるため、第５レンズ群を通過する軸外光束が光軸から離れてしまい、非点収差や歪曲収差等の軸外収差を良好に補正することが困難となる。
従って、ズームレンズが条件式（２）を満足することにより、光学全長を短縮化して小型化を図ることができると共に非点収差や歪曲収差等の軸外収差を良好に補正することができる。
条件式（２）については、下限値を０．８、上限値を１．５とすることがより好ましい。
本発明の一実施形態によるズームレンズにあっては、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
（３）１．５＜β３ｔ／β３ｗ＜３．０
但し、
β３ｔ：望遠端状態における第３レンズ群の横倍率
β３ｗ：広角端状態における第３レンズ群の横倍率
とする。
条件式（３）は、広角端から望遠端へのズーミングの際の第３レンズ群の変倍比を規定する式である。
条件式（３）の下限値を下回った場合には、第３レンズ群の変倍作用の負担が小さくなるために、所望の変倍比を確保することが困難となる。また、高変倍化を図るために第２レンズ群と第４レンズ群の変倍作用の負担を大きくする必要があり、コマ収差や非点収差等の軸外収差を良好に補正した上で光学系を小型化することが困難となる。
逆に、条件式（３）の上限値を上回った場合には、第３レンズ群の正の屈折力が強くなり過ぎるため、ズーミングに際する球面収差とコマ収差の変動が大きくなり高性能化を図ることができない。
従って、ズームレンズが条件式（３）を満足することにより、コマ収差や非点収差等の軸外収差を良好に補正した上で光学系を小型化することができると共にズーミングに際する球面収差とコマ収差の変動を小さくして高性能化を図ることができる。
条件式（３）については、下限値を１．８、上限値を２．５とすることがより好ましい。
本発明の一実施形態によるズームレンズにあっては、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
（４）１．５＜ｆ３／ｆｗ＜２．５
但し、
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
とする。
条件式（４）は、第３レンズ群の焦点距離と広角端状態における焦点距離との比を規定する式である。
条件式（４）の下限値を下回った場合には、第３レンズ群の正の屈折力が強くなり過ぎ、ズーミングに際する球面収差とコマ収差が大きくなり高性能化を図ることができない。
逆に、条件式（４）の上限値を上回った場合には、所望の変倍比を確保するためには第３レンズ群の移動量を増やす必要があり光学系の小型化が困難となる。
従って、ズームレンズが条件式（４）を満足することにより、ズーミングに際する球面収差とコマ収差の発生を抑制して高性能化を図ることができると共に小型化を図ることができる。
条件式（４）については、下限値を１．７、上限値を２．０とすることがより好ましい。
本発明の一実施形態によるズームレンズにあっては、以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
（５）２．５＜ｆ５／ｆｗ＜５．０
但し、
ｆ５：第５レンズ群の焦点距離
とする。
条件式（５）は、第５レンズ群の焦点距離と広角端状態における焦点距離との比を規定する式である。
条件式（５）の下限値を下回った場合には、第５レンズ群の屈折力が強くなり過ぎ、非点収差や歪曲収差等の軸外収差の補正が過剰となってしまう。
逆に、条件式（５）の上限値を上回った場合には、第５レンズ群の屈折力が弱くなり過ぎ、光学全長を十分に短縮することが困難となる。
従って、ズームレンズが条件式（５）を満足することにより、非点収差や歪曲収差等の軸外収差の補正が過剰とならないと共に光学全長を短縮化することができる。
条件式（５）については、下限値を３．０、上限値を４．０とすることがより好ましい。
本発明の一実施形態によるズームレンズにあっては、以下の条件式（６）を満足することが望ましい。
（６）−４．０＜ｆ４／ｆｗ＜−１．０
但し、
ｆ４：第４レンズ群の焦点距離
とする。
条件式（６）は、第４レンズ群の焦点距離と広角端状態における焦点距離との比を規定する式である。
条件式（６）の下限値を下回った場合には、第４レンズ群の変倍作用の負担が小さくなり、所望の変倍比を確保することできなくなってしまう。また、所望の変倍比を確保するためには、第２レンズ群と第３レンズ群の移動量を大きくする必要があるが、第２レンズ群と第３レンズ群の移動量を大きくすると光学全長を十分に短縮することが困難となる。
逆に、条件式（６）の上限値を上回った場合には、第４レンズ群の屈折力が強くなり過ぎ、コマ収差等の軸外収差の補正が過剰となってしまうと共に組立誤差に対する敏感度が高くなり製造の困難性が大きくなってしまう。
従って、ズームレンズが条件式（６）を満足することにより、光学全長を短縮化した上で所望の変倍比を確保することができると共にコマ収差等の軸外収差の補正が過剰とならない。また、組立誤差に対する敏感度を低下させて製造の容易化を図ることができる。
条件式（６）については、下限値を−３．５、上限値を−１．５とすることがより好ましい。
本発明の一実施形態によるズームレンズにあっては、以下の条件式（７）を満足することが望ましい。
（７）０．３＜ｆ１／ｆｔ＜１．０
但し、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆｔ：望遠端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
とする。
条件式（７）は、第１レンズ群の焦点距離と望遠端状態における焦点距離との比を規定する式である。
条件式（７）の下限値を下回った場合には、第１レンズ群の屈折力が強くなり過ぎて望遠端におけるコマ収差や非点収差が大きく発生しレンズ系全体における収差補正が困難となる。
逆に、条件式（７）の上限値を上回った場合には、第１レンズ群の屈折力が弱くなり過ぎ、第１レンズ群が大型化すると共に広角化を図ることが困難となる。
従って、ズームレンズが条件式（７）を満足することにより、望遠端におけるコマ収差や非点収差の発生を抑制してレンズ系全体における良好な収差補正を行うことができると共に第１レンズ群の小型化及び広角化を図ることができる。
条件式（７）については、下限値を０．４、上限値を０．７とすることがより好ましい。
本発明の一実施形態によるズームレンズにあっては、以下の条件式（８）を満足することが望ましい。
（８）５＜ｆｔ／ｆｗ
条件式（８）は、光学系の変倍比を規定する式である。
条件式（８）の下限値を下回った場合には、高変倍化を図ることができない。
従って、ズームレンズが条件式（８）を満足することにより、高変倍化を図ることができる。
本発明の一実施形態によるズームレンズにあっては、良好な光学性能を確保し広角化、高変倍化及び小型化を図るために、各レンズ群を以下のように構成することが望ましい。
第１レンズ群に関しては、負レンズと光路を９０°折り曲げる反射部材と正レンズとが物体側より像側へ順に配置される構成とすることが望ましい。
このとき反射部材として直角プリズムを用いた場合には、該直角プリズムの重量が大きいためズーミング時の移動の際に駆動機構に対する負荷が大きくなってしまう。従って、第１レンズ群はズーミング時において像面に対して固定であることが望ましい。
第１レンズ群の反射部材としては、例えば、屈折率が１．８乃至２．０程度の高い屈折率を有する直角プリズムを用いることが望ましい。反射部材の屈折率が高いほど小型化及び高変倍化を図り易い。
第１レンズ群においては、特に、望遠端において軸上光束が大きな径で入射するため球面収差が発生し易い。また、軸外光束が光軸から離れて入射するため、コマ収差や非点収差等の軸外収差が発生し易い。従って、第１レンズ群を構成する各面のうち、少なくとも１つの面を非球面に形成することが収差補正の観点において望ましい。
第２レンズ群に関しては、第１部分群と第２部分群によって構成することが望ましい。第２レンズ群を第１部分群と第２部分群によって構成することにより、第２レンズ群において発生する諸収差をより良好に補正し、より高い光学性能を確保することが可能となる。
具体的には、第１部分群は広角端状態において開口絞りから離れて位置されるため、第１部分群を両凹形状の負レンズによって構成することが望ましい。第１部分群を両凹形状の負レンズによって構成することにより、画角の変化によって通過する光線の高さが大きく変化し、歪曲収差や非点収差等の軸外収差を良好に補正することができる。また、第１部分群の負レンズの少なくとも一方の面を非球面に形成することにより一層良好に軸外収差を補正することが可能である。
第２部分群を少なくとも１枚の正レンズによって構成することが望ましい。第２部分群は開口絞りの近くに配置されるため、主に、球面収差を補正する機能を有する。
さらに、第１部分群の負レンズの収差補正の負担を軽減するために、第２部分群を１枚の正レンズと１枚の負レンズによって構成することが望ましい。このとき正レンズと負レンズを接合して接合レンズとすることにより構造の簡素化を図ることも可能である。
第３レンズ群に関しては、最も物体側に、物体側に凸面を向けた正レンズを配置することが望ましい。
第３レンズ群の最も物体側に、物体側に凸面を向けた正レンズを配置することにより、レンズ全長の短縮化を図ることができる。また、正レンズの少なくとも一方の面を非球面に形成することにより、第３レンズ群が強い屈折力を有する場合においても球面収差を良好に補正することが可能となる。
第４レンズ群に関しては、１枚の負レンズによって構成し、フォーカシングに使用することが望ましい。
第４レンズ群を１枚の負レンズによって構成することにより、移動の際の駆動機構の負荷を最小限に抑えることができる。また、負レンズの少なくとも一方の面を非球面に形成することにより、フォーカシングに伴う諸収差の変動を良好に補正することができる。
第５レンズ群に関しては、少なくとも１枚の両凸形状の正レンズによって構成することが望ましい。また、正レンズの少なくとも一方の面を非球面に形成することにより、歪曲収差や非点収差等の軸外収差を良好に補正することができる。
本発明ズームレンズにあっては、第１レンズ群乃至第５レンズ群のうち１つのレンズ群又は１つのレンズ群のうちの一部のレンズを光軸に略垂直な方向にシフトさせることにより、像の位置をシフトさせることが可能となる。
特に、第５レンズ群を両凸形状の正レンズと負レンズによって構成し、正レンズを光軸に略垂直な方向にシフトさせることにより収差の変動を低減することができる。
また、像の位置をシフトさせることが可能なズームレンズを像ブレを検出する検出系、各レンズ群をシフトさせる駆動系及び検出系の出力に基づいて駆動系にシフト量を付与する制御系と組み合わせることにより、手ぶれや像ぶれを補正する防振光学系として機能させることが可能である。
さらに、レンズ系の像側にモアレ縞の発生を防ぐためにローパスフィルターを配置したり、受光素子の分光感度特性に応じて赤外線吸収フィルターを配置することも可能である。
［ズームレンズの数値実施例］
以下に、本発明ズームレンズの具体的な実施の形態及び該実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例について、図面及び表を参照して説明する。
尚、以下の各表や説明において示した記号の意味等については、下記に示す通りである。
「Ｄｉ」は第ｉ番目の面と第ｉ＋１番目の面との間の軸上面間隔における可変間隔、「ｆ」は焦点距離、「Ｆｎｏ」はＦナンバー、「ω」は半画角を示す。面番号（ｒ）に関し「ＡＳＰ」は当該面が非球面であることを示し、曲率半径に関し「∞」は当該面が平面であることを示す。
また、屈折率及びアッベ数はｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）における値である。
各数値実施例において用いられたレンズには、レンズ面が非球面に形成されたものがある。非球面形状は、「ｘ」をレンズ面の頂点からの光軸方向における距離（サグ量）、「ｙ」を光軸方向に垂直な方向における高さ（像高）、「ｃ」をレンズの頂点における近軸曲率（曲率半径の逆数）、「κ」を円錐定数（コーニック定数）、「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」、「Ｄ」をそれぞれ４次、６次、８次、１０次の非球面係数とすると、以下の数式１によって定義される。
Figure 2011095504
図１、図５、図９、図１３及び図１７は、それぞれ本発明の第１の実施の形態乃至第５の実施の形態におけるズームレンズ１乃至ズームレンズ５のレンズ構成を示している。
これらの各図において、上段は広角端状態、中段は中間焦点距離状態、下段は望遠端状態におけるレンズの位置を示しており、焦点距離が広角端から望遠端に近付くに従って矢印で示す位置に存在する。実線の矢印はズーミングに際して移動することを示し、破線の矢印はズーミングに際して固定であることを示す。
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるズームレンズ１のレンズ構成を示している。
ズームレンズ１は、正の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３と、負の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４と、正の屈折力を有する第５レンズ群ＧＲ５とが物体側より像側へ順に配置されて成る。
ズームレンズ１は変倍比が５．５倍とされている。
第１レンズ群ＧＲ１は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＧ１と、光路を９０°折り曲げるための反射部材として用いられた直角プリズムＧ２と、両凸形状の正レンズＧ３とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
第２レンズ群ＧＲ２は、両凹形状の負レンズＧ４と、両凸形状の正レンズＧ５とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
第３レンズ群ＧＲ３は、両凸形状の正レンズＧ６と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＧ７と、両凸形状の正レンズＧ８とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
第４レンズ群ＧＲ４は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＧ９によって構成されている。
第５レンズ群ＧＲ５は、両凸形状の正レンズＧ１０によって構成されている。
第５レンズ群ＧＲ５と像面ＩＭＧの間にはフィルターＦＬが配置されている。
開口絞りＳは第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３の間に配置され、第３レンズ群ＧＲ３と一体に移動する。
ズーミングに際しては、第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３と第４レンズ群ＧＲ４が可動レンズ群とされ、第１レンズ群ＧＲ１と第５レンズ群ＧＲ５が固定レンズ群とされている。
表１に、第１の実施の形態におけるズームレンズ１に具体的数値を適用した数値実施例１のレンズデーターを示す。
Figure 2011095504
ズームレンズ１において、第１レンズ群ＧＲ１の正レンズＧ３の像側の面（第６面）、第２レンズ群ＧＲ２の負レンズＧ４の両面（第７面、第８面）、第３レンズ群ＧＲ３の正レンズＧ６の両面（第１２面、第１３面）、第４レンズ群ＧＲ４の負レンズＧ９の像側の面（第１９面）及び第５レンズ群ＧＲ５の正レンズＧ１０の像側の面（第２１面）は非球面に形成されている。数値実施例１における非球面の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを円錐定数κと共に表２に示す。
尚、表２及び後述する非球面係数を示す各表において、「Ｅ−ｉ」は１０を底とする指数表現、即ち、「１０−ｉ」を表しており、例えば、「０．１２３４５Ｅ−０５」は「０．１２３４５×１０−５」を表している。
Figure 2011095504
数値実施例１の広角端状態（ｆ＝４．６０）、中間焦点距離状態（ｆ＝１０．４４）及び望遠端状態（ｆ＝２５．５２）におけるＦナンバーＦｎｏ及び半画角ωを表３に示す。
Figure 2011095504
ズームレンズ１において、広角端状態と望遠端状態の間の変倍に際して、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２の間の面間隔Ｄ６、第２レンズ群ＧＲ２と開口絞りＳの間の面間隔Ｄ１０、第３レンズ群ＧＲ３と第４レンズ群ＧＲ４の間の面間隔Ｄ１７及び第４レンズ群ＧＲ４と第５レンズ群ＧＲ５の間の面間隔Ｄ１９が変化する。数値実施例１における各面間隔の広角端状態（ｆ＝４．６０）、中間焦点距離状態（ｆ＝１０．４４）及び望遠端状態（ｆ＝２５．５２）における可変間隔を表４に示す。
Figure 2011095504
図２乃至図４は数値実施例１の無限遠合焦状態における諸収差図を示し、図２は広角端状態（ｆ＝４．６０）、図３は中間焦点距離状態（ｆ＝１０．４４）、図４は望遠端状態（ｆ＝２５．５２）における諸収差図を示す。
図２乃至図４には、像面湾曲図において、実線でサジタル像面における値を示し、破線でメリディオナル像面における値を示す。
各収差図から、数値実施例１は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
＜第２の実施の形態＞
図５は、本発明の第２の実施の形態におけるズームレンズ２のレンズ構成を示している。
ズームレンズ２は、正の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３と、負の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４と、正の屈折力を有する第５レンズ群ＧＲ５とが物体側より像側へ順に配置されて成る。
ズームレンズ２は変倍比が５．５倍とされている。
第１レンズ群ＧＲ１は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＧ１と、光路を９０°折り曲げるための反射部材として用いられた直角プリズムＧ２と、両凸形状の正レンズＧ３とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
第２レンズ群ＧＲ２は、両凹形状の負レンズＧ４と、像側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＧ５と物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＧ６とが接合されて成る接合レンズとが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
第３レンズ群ＧＲ３は、両凸形状の正レンズＧ７と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＧ８と、両凸形状の正レンズＧ９とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
第４レンズ群ＧＲ４は、両凹形状の負レンズＧ１０によって構成されている。
第５レンズ群ＧＲ５は、像側に凹面を向けた負レンズＧ１１と、両凸形状の正レンズＧ１２とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
第５レンズ群ＧＲ５と像面ＩＭＧの間にはフィルターＦＬが配置されている。
開口絞りＳは第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３の間に配置され、第３レンズ群ＧＲ３と一体に移動する。
ズーミングに際しては、第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３と第４レンズ群ＧＲ４が可動レンズ群とされ、第１レンズ群ＧＲ１と第５レンズ群ＧＲ５が固定レンズ群とされている。
表５に、第２の実施の形態におけるズームレンズ２に具体的数値を適用した数値実施例２のレンズデーターを示す。
Figure 2011095504
ズームレンズ２において、第１レンズ群ＧＲ１の正レンズＧ３の像側の面（第６面）、第２レンズ群ＧＲ２の負レンズＧ４の両面（第７面、第８面）、第３レンズ群ＧＲ３の正レンズＧ７の両面（第１３面、第１４面）、第４レンズ群ＧＲ４の負レンズＧ１０の像側の面（第１９面）及び第５レンズ群ＧＲ５の正レンズＧ１２の像側の面（第２３面）は非球面に形成されている。数値実施例２における非球面の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを円錐定数κと共に表６に示す。
Figure 2011095504
数値実施例２の広角端状態（ｆ＝４．６０）、中間焦点距離状態（ｆ＝１０．４２）及び望遠端状態（ｆ＝２５．５２）におけるＦナンバーＦｎｏ及び半画角ωを表７に示す。
Figure 2011095504
ズームレンズ２において、広角端状態と望遠端状態の間の変倍に際して、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２の間の面間隔Ｄ６、第２レンズ群ＧＲ２と開口絞りＳの間の面間隔Ｄ１１、第３レンズ群ＧＲ３と第４レンズ群ＧＲ４の間の面間隔Ｄ１７及び第４レンズ群ＧＲ４と第５レンズ群ＧＲ５の間の面間隔Ｄ１９が変化する。数値実施例２における各面間隔の広角端状態（ｆ＝４．６０）、中間焦点距離状態（ｆ＝１０．４２）及び望遠端状態（ｆ＝２５．５２）における可変間隔を表８に示す。
Figure 2011095504
図６乃至図８は数値実施例２の無限遠合焦状態における諸収差図を示し、図６は広角端状態（ｆ＝４．６０）、図７は中間焦点距離状態（ｆ＝１０．４２）、図８は望遠端状態（ｆ＝２５．５２）における諸収差図を示す。
図６乃至図８には、像面湾曲図において、実線でサジタル像面における値を示し、破線でメリディオナル像面における値を示す。
各収差図から、数値実施例２は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
＜第３の実施の形態＞
図９は、本発明の第３の実施の形態におけるズームレンズ３のレンズ構成を示している。
ズームレンズ３は、正の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３と、負の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４と、正の屈折力を有する第５レンズ群ＧＲ５とが物体側より像側へ順に配置されて成る。
ズームレンズ３は変倍比が５．６倍とされている。
第１レンズ群ＧＲ１は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＧ１と、光路を９０°折り曲げるための反射部材として用いられた直角プリズムＧ２と、両凸形状の正レンズＧ３とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
第２レンズ群ＧＲ２は、両凹形状の負レンズＧ４と、両凸形状の正レンズＧ５と、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＧ６とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
第３レンズ群ＧＲ３は、両凸形状の正レンズＧ７と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＧ８と、両凸形状の正レンズＧ９とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
第４レンズ群ＧＲ４は、像側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＧ１０によって構成されている。
第５レンズ群ＧＲ５は、像側に凹面を向けた負レンズＧ１１と、両凸形状の正レンズＧ１２とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
第５レンズ群ＧＲ５と像面ＩＭＧの間にはフィルターＦＬが配置されている。
開口絞りＳは第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３の間に配置され、第３レンズ群ＧＲ３と一体に移動する。
ズーミングに際しては、第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３と第４レンズ群ＧＲ４が可動レンズ群とされ、第１レンズ群ＧＲ１と第５レンズ群ＧＲ５が固定レンズ群とされている。
表９に、第３の実施の形態におけるズームレンズ３に具体的数値を適用した数値実施例３のレンズデーターを示す。
Figure 2011095504
ズームレンズ３において、第１レンズ群ＧＲ１の正レンズＧ３の像側の面（第６面）、第２レンズ群ＧＲ２の負レンズＧ４の両面（第７面、第８面）、第３レンズ群ＧＲ３の正レンズＧ７の両面（第１４面、第１５面）、第４レンズ群ＧＲ４の負レンズＧ１０の像側の面（第２１面）及び第５レンズ群ＧＲ５の正レンズＧ１２の像側の面（第２５面）は非球面に形成されている。数値実施例３における非球面の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを円錐定数κと共に表１０に示す。
Figure 2011095504
数値実施例３の広角端状態（ｆ＝４．５９）、中間焦点距離状態（ｆ＝１０．４１）及び望遠端状態（ｆ＝２５．５０）におけるＦナンバーＦｎｏ及び半画角ωを表１１に示す。
Figure 2011095504
ズームレンズ３において、広角端状態と望遠端状態の間の変倍に際して、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２の間の面間隔Ｄ６、第２レンズ群ＧＲ２と開口絞りＳの間の面間隔Ｄ１２、第３レンズ群ＧＲ３と第４レンズ群ＧＲ４の間の面間隔Ｄ１９及び第４レンズ群ＧＲ４と第５レンズ群ＧＲ５の間の面間隔Ｄ２１が変化する。数値実施例３における各面間隔の広角端状態（ｆ＝４．５９）、中間焦点距離状態（ｆ＝１０．４１）及び望遠端状態（ｆ＝２５．５０）における可変間隔を表１２に示す。
Figure 2011095504
図１０乃至図１２は数値実施例３の無限遠合焦状態における諸収差図を示し、図１０は広角端状態（ｆ＝４．５９）、図１１は中間焦点距離状態（ｆ＝１０．４１）、図１２は望遠端状態（ｆ＝２５．５０）における諸収差図を示す。
図１０乃至図１２には、像面湾曲図において、実線でサジタル像面における値を示し、破線でメリディオナル像面における値を示す。
各収差図から、数値実施例３は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
＜第４の実施の形態＞
図１３は、本発明の第４の実施の形態におけるズームレンズ４のレンズ構成を示している。
ズームレンズ４は、正の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３と、負の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４と、正の屈折力を有する第５レンズ群ＧＲ５とが物体側より像側へ順に配置されて成る。
ズームレンズ４は変倍比が６．４倍とされている。
第１レンズ群ＧＲ１は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＧ１と、光路を９０°折り曲げるための反射部材として用いられた直角プリズムＧ２と、両凸形状の正レンズＧ３とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
第２レンズ群ＧＲ２は、両凹形状の負レンズＧ４と、両凸形状の正レンズＧ５と、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＧ６とによって構成されている。
第３レンズ群ＧＲ３は、両凸形状の正レンズＧ７と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＧ８と、両凸形状の正レンズＧ９とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
第４レンズ群ＧＲ４は、両凹形状の負レンズＧ１０によって構成されている。
第５レンズ群ＧＲ５は、両凹形状の負レンズＧ１１と、両凸形状の正レンズＧ１２とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
第５レンズ群ＧＲ５と像面ＩＭＧの間にはフィルターＦＬが配置されている。
開口絞りＳは第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３の間に配置され、第３レンズ群ＧＲ３と一体に移動する。
ズーミングに際しては、第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３と第４レンズ群ＧＲ４が可動レンズ群とされ、第１レンズ群ＧＲ１と第５レンズ群ＧＲ５が固定レンズ群とされている。
表１３に、第４の実施の形態におけるズームレンズ４に具体的数値を適用した数値実施例４のレンズデーターを示す。
Figure 2011095504
ズームレンズ４において、第１レンズ群ＧＲ１の正レンズＧ３の像側の面（第６面）、第２レンズ群ＧＲ２の負レンズＧ４の両面（第７面、第８面）、第３レンズ群ＧＲ３の正レンズＧ７の両面（第１４面、第１５面）、第４レンズ群ＧＲ４の負レンズＧ１０の像側の面（第２１面）及び第５レンズ群ＧＲ５の正レンズＧ１２の像側の面（第２５面）は非球面に形成されている。数値実施例４における非球面の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを円錐定数κと共に表１４に示す。
Figure 2011095504
数値実施例４の広角端状態（ｆ＝４．６０）、中間焦点距離状態（ｆ＝１１．２５）及び望遠端状態（ｆ＝２９．６４）におけるＦナンバーＦｎｏ及び半画角ωを表１５に示す。
Figure 2011095504
ズームレンズ４において、広角端状態と望遠端状態の間の変倍に際して、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２の間の面間隔Ｄ６、第２レンズ群ＧＲ２と開口絞りＳの間の面間隔Ｄ１２、第３レンズ群ＧＲ３と第４レンズ群ＧＲ４の間の面間隔Ｄ１９及び第４レンズ群ＧＲ４と第５レンズ群ＧＲ５の間の面間隔Ｄ２１が変化する。数値実施例４における各面間隔の広角端状態（ｆ＝４．６０）、中間焦点距離状態（ｆ＝１１．２５）及び望遠端状態（ｆ＝２９．６４）における可変間隔を表１６に示す。
Figure 2011095504
図１４乃至図１６は数値実施例４の無限遠合焦状態における諸収差図を示し、図１４は広角端状態（ｆ＝４．６０）、図１５は中間焦点距離状態（ｆ＝１１．２５）、図１６は望遠端状態（ｆ＝２９．６４）における諸収差図を示す。
図１４乃至図１６には、像面湾曲図において、実線でサジタル像面における値を示し、破線でメリディオナル像面における値を示す。
各収差図から、数値実施例４は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
＜第５の実施の形態＞
図１７は、本発明の第５の実施の形態におけるズームレンズ５のレンズ構成を示している。
ズームレンズ５は、正の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３と、負の屈折力を有する第４レンズ群ＧＲ４と、正の屈折力を有する第５レンズ群ＧＲ５とが物体側より像側へ順に配置されて成る。
ズームレンズ５は変倍比が５．６倍とされている。
第１レンズ群ＧＲ１は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＧ１と、光路を９０°折り曲げるための反射部材として用いられた直角プリズムＧ２と、両凸形状の正レンズＧ３とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
第２レンズ群ＧＲ２は、両凹形状の負レンズＧ４と、両凸形状の正レンズＧ５と、両凹形状の負レンズＧ６とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
第３レンズ群ＧＲ３は、両凸形状の正レンズＧ７と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＧ８と、両凸形状の正レンズＧ９とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
第４レンズ群ＧＲ４は、両凹形状の負レンズＧ１０によって構成されている。
第５レンズ群ＧＲ５は、両凹形状の負レンズＧ１１と、両凸形状の正レンズＧ１２とが物体側より像側へ順に配置されて構成されている。
第５レンズ群ＧＲ５と像面ＩＭＧの間にはフィルターＦＬが配置されている。
開口絞りＳは第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３の間に配置され、固定とされている。
ズーミングに際しては、第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３と第４レンズ群ＧＲ４が可動レンズ群とされ、第１レンズ群ＧＲ１と第５レンズ群ＧＲ５が固定レンズ群とされている。
表１７に、第５の実施の形態におけるズームレンズ５に具体的数値を適用した数値実施例５のレンズデーターを示す。
Figure 2011095504
ズームレンズ５において、第１レンズ群ＧＲ１の正レンズＧ３の像側の面（第６面）、第２レンズ群ＧＲ２の負レンズＧ４の両面（第７面、第８面）、第３レンズ群ＧＲ３の正レンズＧ７の両面（第１４面、第１５面）、第４レンズ群ＧＲ４の負レンズＧ１０の像側の面（第２１面）及び第５レンズ群ＧＲ５の正レンズＧ１２の像側の面（第２５面）は非球面に形成されている。数値実施例５における非球面の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを円錐定数κと共に表１８に示す。
Figure 2011095504
数値実施例５の広角端状態（ｆ＝４．６０）、中間焦点距離状態（ｆ＝１０．４２）及び望遠端状態（ｆ＝２５．５３）におけるＦナンバーＦｎｏ及び半画角ωを表１９に示す。
Figure 2011095504
ズームレンズ５において、広角端状態と望遠端状態の間の変倍に際して、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２の間の面間隔Ｄ６、第２レンズ群ＧＲ２と開口絞りＳの間の面間隔Ｄ１２、開口絞りＳと第３レンズ群ＧＲ３の間の面間隔Ｄ１３、第３レンズ群ＧＲ３と第４レンズ群ＧＲ４の間の面間隔Ｄ１９及び第４レンズ群ＧＲ４と第５レンズ群ＧＲ５の間の面間隔Ｄ２１が変化する。数値実施例５における各面間隔の広角端状態（ｆ＝４．６０）、中間焦点距離状態（ｆ＝１０．４２）及び望遠端状態（ｆ＝２５．５３）における可変間隔を表２０に示す。
Figure 2011095504
図１８乃至図２０は数値実施例５の無限遠合焦状態における諸収差図を示し、図１８は広角端状態（ｆ＝４．６０）、図１９は中間焦点距離状態（ｆ＝１０．４２）、図２０は望遠端状態（ｆ＝２５．５３）における諸収差図を示す。
図１８乃至図２０には、像面湾曲図において、実線でサジタル像面における値を示し、破線でメリディオナル像面における値を示す。
各収差図から、数値実施例５は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
［ズームレンズの条件式の各値］
以下に、本発明ズームレンズの条件式の各値について説明する。
表２１にズームレンズ１乃至ズームレンズ５における前記条件式（１）乃至条件式（８）の各値を示す。
Figure 2011095504
表２１から明らかなように、ズームレンズ１乃至ズームレンズ５は条件式（１）乃至条件式（８）を満足するようにされている。
［撮像装置の構成］
本発明撮像装置は、ズームレンズが、光路を９０°折り曲げる反射部材を含み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、正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、正の屈折力を有する第５レンズ群とが物体側より像側へ順に配置されて成る。
また、本発明撮像装置は、ズームレンズが、開口絞りが第２レンズ群と第３レンズ群の間に配置されている。
さらに、本発明撮像装置は、ズームレンズが、広角端状態から望遠端状態までズーミングする際に、第１レンズ群が固定であり、第２レンズ群が単調に像側へ移動し、第３レンズ群が単調に物体側へ移動し、第４レンズ群が光軸方向へ移動し、第５レンズ群が固定である。
本発明撮像装置は、ズームレンズが、上記のような構成とされているため、以下のような効果が得られる。
第１に、正負正負正の５群構成において、開口絞りを第２レンズ群と第３レンズ群の間に配置することにより、開口絞りの物体側と像側にそれぞれ少なくとも１つ以上の正レンズ群と負レンズ群を配置することが可能となる。従って、開口絞りを挟んだ両側の屈折力配置が対称型に近付き、広角端状態において発生し易い負の歪曲収差を良好に補正することができる。従って、広角端の画角が７５度以上の広角化を図ることができる。
第２に、正負正負正の５群構成にすることにより、全ての隣り合うレンズ群の屈折力が逆向きとなるため、間隔が変化する際の合成した屈折力が変化し易く、各群がバランスよく変倍作用を負担することができる。従って、光学性能を損なうことなく高変倍化を実現することができる。
第３に、広角端状態から望遠端状態までズーミングする際に、第２レンズ群が単調に像側へ移動し、第３レンズ群が単調に物体側へ移動し、第４レンズ群が光軸方向へ移動するため、第２レンズ群と第３レンズ群と第４レンズ群にバランスよく変倍作用を負担させることができると共に各群の移動量を適切に設定し光学系の小型化を図ることができる。
第４に、第１レンズ群と第５レンズ群がズーミングの際に固定であるため、鏡筒構造の簡略化を図ることができる。
第５に、開口絞りより像側に第４レンズ群と第５レンズ群が配置され第４レンズ群が光軸方向へ移動されるため、レンズの位置状態が変化する際に、開口絞りと第４レンズ群との距離が変化する。従って、第４レンズ群と第５レンズ群を通過する軸外光束の高さが変化し、レンズの位置状態の変化に伴う軸外収差の変動を良好に補正することができる。
また、本発明撮像装置において、ズームレンズが、第４レンズ群を広角端状態より望遠端状態において物体側に位置する構成とすることにより、望遠端状態において第４レンズ群から第５レンズ群までの間隔が長くなる。従って、第４レンズ群において至近物体へのフォーカシングを行なう際のスペースを確保することができる。
さらに、本発明撮像装置においては、ズームレンズが、広角端状態において広画角であるため、第１レンズ群と第２レンズ群を通過する軸外光束が光軸から離れている。従って、第１レンズ群と第２レンズ群を近接して配置することにより、第１レンズ群を通過する軸外光束が広がり過ぎないようにすることができる。
加えて、広角端状態から望遠端状態までズーミングする際に、画角が狭まり、第２レンズ群と開口絞りの距離が近付くため、第１レンズ群と第２レンズ群を通過する軸外光束が光軸に近付く。従って、第１レンズ群と第２レンズ群を通過する高さの変化を利用することにより、レンズの位置状態の変化に伴う軸外収差の変動を良好に補正することができる。
本発明撮像装置は、ズームレンズを上記のように構成することにより、広角端状態における画角が７５度から８５度程度、変倍比が５倍から９倍程度、広角端状態におけるＦナンバーが３．４から３．８程度を確保することができ、小型化、高変倍化及び高性能化を図ることができる。
［撮像装置の一実施形態］
図２１に、本発明撮像装置の一実施形態によるデジタルスチルカメラのブロック図を示す。
撮像装置（デジタルスチルカメラ）１００は、撮像機能を担うカメラブロック１０と、撮影された画像信号のアナログ−デジタル変換等の信号処理を行うカメラ信号処理部２０と、画像信号の記録再生処理を行う画像処理部３０とを有している。また、撮像装置１００は、撮影された画像等を表示するＬＣＤ（Liquid Crystal Display）４０と、メモリーカード１０００への画像信号の書込及び読出を行うＲ／Ｗ（リーダ／ライタ）５０と、撮像装置の全体を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）６０とを有している。さらに、撮像装置１００は、ユーザーによって所要の操作が行われる各種のスイッチ等から成る入力部７０と、カメラブロック１０に配置されたレンズの駆動を制御するレンズ駆動制御部８０とを備えている。
カメラブロック１０は、ズームレンズ１１（本発明が適用されるズームレンズ１、２、３、４、５）を含む光学系や、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等の撮像素子１２等とによって構成されている。
カメラ信号処理部２０は、撮像素子１２からの出力信号に対するデジタル信号への変換、ノイズ除去、画質補正、輝度・色差信号への変換等の各種の信号処理を行う。
画像処理部３０は、所定の画像データフォーマットに基づく画像信号の圧縮符号化・伸張復号化処理や解像度等のデータ仕様の変換処理等を行う。
ＬＣＤ４０はユーザーの入力部７０に対する操作状態や撮影した画像等の各種のデータを表示する機能を有している。
Ｒ／Ｗ５０は、画像処理部３０によって符号化された画像データのメモリーカード１０００への書込及びメモリーカード１０００に記録された画像データの読出を行う。
ＣＰＵ６０は、撮像装置１００に設けられた各回路ブロックを制御する制御処理部として機能し、入力部７０からの指示入力信号等に基づいて各回路ブロックを制御する。
入力部７０は、例えば、シャッター操作を行うためのシャッターレリーズボタンや、動作モードを選択するための選択スイッチ等によって構成され、ユーザーによる操作に応じた指示入力信号をＣＰＵ６０に対して出力する。
レンズ駆動制御部８０は、ＣＰＵ６０からの制御信号に基づいてズームレンズ１１の各レンズを駆動する図示しないモータ等を制御する。
メモリーカード１０００は、例えば、Ｒ／Ｗ５０に接続されたスロットに対して着脱可能な半導体メモリーである。
以下に、撮像装置１００における動作を説明する。
撮影の待機状態では、ＣＰＵ６０による制御の下で、カメラブロック１０において撮影された画像信号が、カメラ信号処理部２０を介してＬＣＤ４０に出力され、カメラスルー画像として表示される。また、入力部７０からのズーミングのための指示入力信号が入力されると、ＣＰＵ６０がレンズ駆動制御部８０に制御信号を出力し、レンズ駆動制御部８０の制御に基づいてズームレンズ１１の所定のレンズが移動される。
入力部７０からの指示入力信号によりカメラブロック１０の図示しないシャッターが動作されると、撮影された画像信号がカメラ信号処理部２０から画像処理部３０に出力されて圧縮符号化処理され、所定のデータフォーマットのデジタルデータに変換される。変換されたデータはＲ／Ｗ５０に出力され、メモリーカード１０００に書き込まれる。
尚、フォーカシングは、例えば、入力部５０のシャッターレリーズボタンが半押しされた場合や記録（撮影）のために全押しされた場合等に、ＣＰＵ６０からの制御信号に基づいてレンズ駆動制御部８０がズームレンズ１１の所定のレンズを移動させることにより行われる。
メモリーカード１０００に記録された画像データを再生する場合には、入力部７０に対する操作に応じて、Ｒ／Ｗ５０によってメモリーカード１０００から所定の画像データが読み出され、画像処理部３０によって伸張復号化処理が行われた後、再生画像信号がＬＣＤ４０に出力されて再生画像が表示される。
尚、上記した実施の形態においては、撮像装置をデジタルスチルカメラに適用した例を示したが、撮像装置の適用範囲はデジタルスチルカメラに限られることはなく、デジタルビデオカメラ、カメラが組み込まれた携帯電話、カメラが組み込まれたＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等のデジタル入出力機器のカメラ部等として広く適用することができる。
上記した各実施の形態において示した各部の形状及び数値は、何れも本発明を実施するための具体化のほんの一例に過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
本発明ズームレンズの第１の実施の形態のレンズ構成を示す図である。 図３及び図４と共に第１の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例の収差図を示し、本図は、広角端状態における球面収差、像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。 中間焦点距離状態における球面収差、像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。 望遠端状態における球面収差、像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。 本発明ズームレンズの第２の実施の形態のレンズ構成を示す図である。 図７及び図８と共に第２の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例の収差図を示し、本図は、広角端状態における球面収差、像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。 中間焦点距離状態における球面収差、像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。 望遠端状態における球面収差、像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。 本発明ズームレンズの第３の実施の形態のレンズ構成を示す図である。 図１１及び図１２と共に第３の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例の収差図を示し、本図は、広角端状態における球面収差、像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。 中間焦点距離状態における球面収差、像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。 望遠端状態における球面収差、像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。 本発明ズームレンズの第４の実施の形態のレンズ構成を示す図である。 図１５及び図１６と共に第４の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例の収差図を示し、本図は、広角端状態における球面収差、像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。 中間焦点距離状態における球面収差、像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。 望遠端状態における球面収差、像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。 本発明ズームレンズの第５の実施の形態のレンズ構成を示す図である。 図１９及び図２０と共に第５の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例の収差図を示し、本図は、広角端状態における球面収差、像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。 中間焦点距離状態における球面収差、像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。 望遠端状態における球面収差、像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。 本発明撮像装置の一実施形態を示すブロック図である。
１…ズームレンズ、２…ズームレンズ、３…ズームレンズ、４…ズームレンズ、５…ズームレンズ、ＧＲ１…第１レンズ群、ＧＲ２…第２レンズ群、ＧＲ３…第３レンズ群、ＧＲ４…第４レンズ群、ＧＲ５…第５レンズ群、１００…撮像装置、１１…ズームレンズ、１２…撮像素子

Claims (10)

  1. 光路を９０°折り曲げる反射部材を含み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、正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、正の屈折力を有する第５レンズ群とが物体側より像側へ順に配置されて成り、
    開口絞りが前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間に配置され、
    広角端状態から望遠端状態までズーミングする際に、前記第１レンズ群が固定であり、前記第２レンズ群が単調に像側へ移動し、前記第３レンズ群が単調に物体側へ移動し、前記第４レンズ群が光軸方向へ移動し、前記第５レンズ群が固定である
    ズームレンズ。
  2. 以下の条件式（１）を満足する
    請求項１に記載のズームレンズ。
    （１）１．０＜ΔＧＲ３／ｆｗ＜３．０
    但し、
    ΔＧＲ３：像側から物体側へ向かう方向を正としたときの広角端状態と望遠端状態における第３レンズ群の位置の変化量
    ｆｗ：広角端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
    とする。
  3. 以下の条件式（２）を満足する
    請求項１に記載のズームレンズ。
    （２）０．５＜ΔＧＲ４／ｆｗ＜２．０
    但し、
    ΔＧＲ４：像側から物体側へ向かう方向を正としたときの広角端状態と望遠端状態における第４レンズ群の位置の変化量
    とする。
  4. 以下の条件式（３）を満足する
    請求項１に記載のズームレンズ。
    （３）１．５＜β３ｔ／β３ｗ＜３．０
    但し、
    β３ｔ：望遠端状態における第３レンズ群の横倍率
    β３ｗ：広角端状態における第３レンズ群の横倍率
    とする。
  5. 以下の条件式（４）を満足する
    請求項１に記載のズームレンズ。
    （４）１．５＜ｆ３／ｆｗ＜２．５
    但し、
    ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
    とする。
  6. 以下の条件式（５）を満足する
    請求項１に記載のズームレンズ。
    （５）２．５＜ｆ５／ｆｗ＜５．０
    但し、
    ｆ５：第５レンズ群の焦点距離
    とする。
  7. 以下の条件式（６）を満足する
    請求項１に記載のズームレンズ。
    （６）−４．０＜ｆ４／ｆｗ＜−１．０
    但し、
    ｆ４：第４レンズ群の焦点距離
    とする。
  8. 以下の条件式（７）を満足する
    請求項１に記載のズームレンズ。
    （７）０．３＜ｆ１／ｆｔ＜１．０
    但し、
    ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
    ｆｔ：望遠端状態におけるレンズ系全体での焦点距離
    とする。
  9. 以下の条件式（８）を満足する
    請求項１に記載のズームレンズ。
    （８）５＜ｆｔ／ｆｗ
  10. ズームレンズと該ズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備え、
    前記ズームレンズは、
    光路を９０°折り曲げる反射部材を含み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、正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、正の屈折力を有する第５レンズ群とが物体側より像側へ順に配置されて成り、
    開口絞りが前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間に配置され、
    広角端状態から望遠端状態までズーミングする際に、前記第１レンズ群が固定であり、前記第２レンズ群が単調に像側へ移動し、前記第３レンズ群が単調に物体側へ移動し、前記第４レンズ群が光軸方向へ移動し、前記第５レンズ群が固定である
    撮像装置。
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