特開 2022-55484 ズームレンズ及び撮像装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022055484

(43)【公開日】2022-04-08

(54)【発明の名称】ズームレンズ及び撮像装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 15/20 20060101AFI20220401BHJP

   G02B 13/18 20060101ALI20220401BHJP

【ＦＩ】

G02B15/20

G02B13/18

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020162937

(22)【出願日】2020-09-29

(71)【出願人】

【識別番号】000133227

【氏名又は名称】株式会社タムロン

(74)【代理人】

【識別番号】100156867

【弁理士】

【氏名又は名称】上村 欣浩

(74)【代理人】

【識別番号】100143786

【弁理士】

【氏名又は名称】根岸 宏子

(72)【発明者】

【氏名】林 俊秀

(72)【発明者】

【氏名】大森 圭介

【テーマコード（参考）】

2H087

【Ｆターム（参考）】

2H087KA01

2H087MA15

2H087PA11

2H087PA19

2H087PB13

2H087QA02

2H087QA07

2H087QA17

2H087QA21

2H087QA26

2H087QA34

2H087QA42

2H087QA46

2H087RA05

2H087RA12

2H087RA13

2H087RA36

2H087RA42

2H087SA43

2H087SA47

2H087SA49

2H087SA53

2H087SA55

2H087SA57

2H087SA63

2H087SA64

2H087SA65

2H087SA66

2H087SA72

2H087SB03

2H087SB15

2H087SB25

2H087SB32

2H087SB43

2H087UA06

(57)【要約】

【課題】重心位置の変動の小さいコンパクトな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、負の屈折力を有する第４レンズ群（Ｇ４）と、第５レンズ群（Ｇ５）とを有し、変倍に際して、隣り合うレンズ群の間隔が変化し、前記第１レンズ群（Ｇ１）は像面に対して固定され、所定の式を満足するズームレンズ。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

物体側から順に、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、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、第５レンズ群とを有し、
変倍に際して、隣り合うレンズ群の間隔が変化し、前記第１レンズ群は像面に対して固定され、
以下の式を満足するズームレンズ。
０．９０ ＜ β３ｔ／β３ｗ／（β２ｔ／β２ｗ） ＜ １．７５ ・・・・・（３）
０．７５ ＜ β４ｔ／β４ｗ／（β２ｔ／β２ｗ） ＜ １．３０ ・・・・・（４）
但し、
β２ｗ：広角端における無限遠合焦時の前記第２レンズ群の横倍率
β２ｔ：望遠端における無限遠合焦時の前記第２レンズ群の横倍率
β３ｗ：広角端における無限遠合焦時の前記第３レンズ群の横倍率
β３ｔ：望遠端における無限遠合焦時の前記第３レンズ群の横倍率
β４ｗ：広角端における無限遠合焦時の前記第４レンズ群の横倍率
β４ｔ：望遠端における無限遠合焦時の前記第４レンズ群の横倍率

【請求項2】

以下の式を満足する請求項１に記載のズームレンズ。
Ｎｄ２ｎ ＜ １．８０ ・・・・・（５）
但し、
Ｎｄ２ｎ：前記第２レンズ群に含まれる少なくとも１枚の負レンズのうち最も物体側に配置される負レンズのｄ線における屈折率

【請求項3】

以下の式を満足する請求項１又は請求項２に記載のズームレンズ。
０．１０ ＜ ｜ ｆ２ ｜／ｆ１ ＜ ０．４０ ・・・・・（６）
但し、
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離

【請求項4】

以下の式を満足する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のズームレンズ。
１．５０ ＜ β３ｔ／β３ｗ ＜ ２．５０ ・・・・・（７）

【請求項5】

以下の式を満足する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のズームレンズ。
０．３０ ＜ ｜ ｆ２ ｜／ｆｗ ＜ １．００ ・・・・・（８）
但し、
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端における無限遠合焦時の当該ズームレンズの焦点距離

【請求項6】

以下の式を満足する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のズームレンズ。
０．５０ ＜ ｆ１／ｆｔ ＜ ２．００ ・・・・・（９）
但し、
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
ｆｔ：望遠端における無限遠合焦時の当該ズームレンズの焦点距離

【請求項7】

以下の式を満足する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のズームレンズ。
０．５０ ＜ ｆ４／ｆ２ ＜ ３．５０ ・・・・・（１０）
但し、
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
ｆ４：前記第４レンズ群の焦点距離

【請求項8】

前記第３レンズ群は少なくとも１面が非球面である正レンズを有する請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のズームレンズ。

【請求項9】

合焦時に前記第４レンズ群が光軸に沿って移動する請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のズームレンズ。

【請求項10】

前記第４レンズ群は１つのレンズ成分のみからなる請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のズームレンズ。

【請求項11】

前記第５レンズ群から前記像面までの間には、正レンズ及び負レンズをそれぞれ１枚以上有し、合計３枚以下のレンズで構成される請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のズームレンズ。

【請求項12】

請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のズームレンズと、当該ズームレンズの像側に当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たことを特徴とする撮像装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本件発明は、ズームレンズ及び撮像装置に関する。

【背景技術】

【0002】

デジタルカメラの高画質への要望から撮像素子の大型化やミラーレスカメラなどによるショートフランジバック化が進む中、光学系の小型化が求められてきている。また、ドローン等の移動体に搭載するカメラも普及してきており、移動時でも安定した撮影を実現するために、ズーム時に重心位置の変動の少ないズームレンズが求められてきている。

【0003】

小型化を実現するズームレンズとしては、最も物体側に正の屈折力を有するレンズ群を備えた、ポジティブリード型のズームレンズが知られている（例えば、特許文献１から特許文献３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２０１６／１５７３４０号

【特許文献2】特開２０１２－１１３１８２号公報

【特許文献3】特開２０１４－２１５４３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載のズームレンズにおいては、変倍時に第１レンズ群が移動することから、変倍時にズームレンズの重心位置が大きく変動する。当該ズームレンズをドローン等の移動体に搭載するカメラ用のズームレンズとした場合、移動体の重心位置の変動を抑制することが困難となる。

【0006】

特許文献２及び特許文献３に記載のズームレンズでは、変倍時に第１レンズ群は固定されている。しかしながら、変倍時における第２レンズ群に対する第３レンズ群の移動量、又は第２レンズ群に対する第４レンズ群の移動量が適切でないため、これらのレンズ群の移動に伴いズームレンズの重心位置が大きく変動する。これらのズームレンズについても、ドローン等の移動体に搭載するカメラ用のズームレンズとした場合、移動体の重心位置の変動を抑制することが困難となる。

【0007】

そこで、本件発明の課題は、変倍時における重心位置の変動の小さいコンパクトなズームレンズ及び撮像装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために本件発明に係るズームレンズは、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、第５レンズ群とを有し、
変倍に際して、隣り合うレンズ群の間隔が変化し、前記第１レンズ群は像面に対して固定され、
以下の式を満足することを特徴とする。
０．９０ ＜ β３ｔ／β３ｗ／（β２ｔ／β２ｗ） ＜ １．７５ ・・・・・（３）
０．７５ ＜ β４ｔ／β４ｗ／（β２ｔ／β２ｗ） ＜ １．３０ ・・・・・（４）
但し、
β２ｗ：広角端における無限遠合焦時の前記第２レンズ群の横倍率
β２ｔ：望遠端における無限遠合焦時の前記第２レンズ群の横倍率
β３ｗ：広角端における無限遠合焦時の前記第３レンズ群の横倍率
β３ｔ：望遠端における無限遠合焦時の前記第３レンズ群の横倍率
β４ｗ：広角端における無限遠合焦時の前記第４レンズ群の横倍率
β４ｔ：望遠端における無限遠合焦時の前記第４レンズ群の横倍率

【0009】

また、上記課題を解決するために本件発明に係る撮像装置は、上記ズームレンズと、当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にする撮像素子とを備えたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本件発明によれば、変倍時における重心位置の変動の小さいコンパクトなズームレンズ及び撮像装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施例１のズームレンズの断面図である。

【図2】実施例１のズームレンズの広角端における収差図である。

【図3】実施例１のズームレンズの中間焦点距離位置における収差図である。

【図4】実施例１のズームレンズの望遠端における収差図である。

【図5】実施例２のズームレンズの断面図である。

【図6】実施例２のズームレンズの広角端における収差図である。

【図7】実施例２のズームレンズの中間焦点距離位置における収差図である。

【図8】実施例２のズームレンズの望遠端における収差図である。

【図9】実施例３のズームレンズの断面図である。

【図10】実施例３のズームレンズの広角端における収差図である。

【図11】実施例３のズームレンズの中間焦点距離位置における収差図である。

【図12】実施例３のズームレンズの望遠端における収差図である。

【図13】実施例４のズームレンズの断面図である。

【図14】実施例４のズームレンズの広角端における収差図である。

【図15】実施例４のズームレンズの中間焦点距離位置における収差図である。

【図16】実施例４のズームレンズの望遠端における収差図である。

【図17】本発明の一実施形態に係る撮像装置の構成の一例を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本件発明に係るズームレンズ及び撮像装置の実施の形態を説明する。但し、以下に説明するズームレンズ及び撮像装置は本件発明に係るズームレンズ及び撮像装置の一態様であって、本件発明に係るズームレンズ及び撮像装置は以下の態様に限定されるものではない。

【0013】

１．ズームレンズ
１－１．光学構成
当該ズームレンズは、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レンズ群及び第５レンズ群を有する。当該パワー配置を採用することで、第３レンズ群には有効径と近い軸上光束が入射するため、第３レンズ群において球面収差を補正することが可能になる。さらに、ズームレンズを物体側群と像側群とに分けたとき、物体側群が正の屈折力を有し、像側群が負の屈折力を有する構成とすることにより、テレフォト型のズームレンズとすることができる。この構成により、ズームレンズの光学全長を短縮することができる。このとき、ズームレンズは物体側群を第１レンズ群から第３レンズ群で構成し、像側群を第４レンズ群以降のレンズ群で構成することが好ましい。

【0014】

（１）第１レンズ群
第１レンズ群は、当該ズームレンズにおいて最も物体側に配置されるレンズ群であり、正の屈折力を有する。第１レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有するレンズ（以下、負レンズと称する。）、正の屈折力を有するレンズ（以下、正レンズと称する。）から構成とすることが好ましく、これにより色収差を良好に補正できる。また、これら２枚のレンズは接合されていることが、光学全長を短縮する上でより好ましい。

【0015】

（２）第２レンズ群
第２レンズ群は、第１レンズ群の像側に配置されるレンズ群であり、負の屈折力を有する。第２レンズ群は、物体側から順に、負レンズ、負レンズ、正レンズ、負レンズを有することで、諸収差を補正することが容易になり好ましい。また第２レンズ群の最も像側に配置されるレンズは、物体側が凹面の負メニスカスレンズであることが、第２レンズ群内の諸収差を補正する上で好ましい。

【0016】

（３）第３レンズ群
第３レンズ群は、第２レンズ群の像側に配置されるレンズ群であり、正の屈折力を有する。また第３レンズ群は、少なくとも１枚の非球面を有することが、レンズの軽量化を図ることが容易になり、好ましい。また第３レンズ群は、４枚以下であることが、第３レンズ群のレンズ径を抑え、諸収差を補正する上で好ましい。

【0017】

（４）第４レンズ群
第４レンズ群は、第３レンズ群の像側に配置されるレンズ群であり、負の屈折力を有する。また、第４レンズ群の最も像側に、像側が凹面の負メニスカスレンズを配置することが、ズームレンズの像面湾曲を補正する上で好ましい。

【0018】

（５）第５レンズ群以降
第５レンズ群は、第４レンズ群の像側に配置されるレンズ群である。また第５レンズ群の最も物体側に、物体側が凹面の負レンズを配置することが、ズームレンズの像面湾曲を補正することが容易になり、好ましい。またズームレンズは、第５レンズ群より像側に１つ以上のレンズ群を備えていてもよい。なお、第５レンズ群から像面までの間に配置されるレンズは、重心位置の変動制御を簡略化する上で、合計３枚以下であることが好ましい。また、少なくとも１枚の正レンズと少なくとも１枚の負レンズとが含まれることが、色収差の補正を容易にする上で好ましい。

【0019】

（６）開口絞り
当該ズームレンズにおいて、開口絞りの位置は特に限定されるものではない。但し、ここでいう開口絞りは、当該ズームレンズの光束径を規定する開口絞り、すなわち当該ズームレンズのＦナンバーを規定する開口絞りをいう。開口絞りは、第２レンズ群よりも像側に配置されることが好ましい。また、第３レンズ群の物体側又は第３レンズ群内に開口絞りを配置することが好ましい。

【0020】

１－２．動作
（１）変倍
当該ズームレンズは、変倍に際して、隣り合うレンズ群の間隔が変化する。なお、各レンズ群の移動の有無、移動の向き及び移動量は特に限定されるものではなく、すべてのレンズ群が変倍の際に光軸に沿って移動してもよいし、すべてのレンズ群のうちいずれか一つ以上のレンズ群は変倍時に像面に対して固定されていてもよい。ここで、変倍時に、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔を広角端より望遠端で大きくなるように変化させる構成とすることが好ましい。この構成によれば、重心位置の変動を抑えることを容易にすることができ、また、十分な変倍比を実現することができる。第１レンズ群と第２レンズ群の間隔は、望遠端において最大になるように第２レンズ群を移動することで、重心位置の変動を抑えることが容易になり好ましい。また、変倍時に第１レンズ群は固定とすることが、重心位置の変動を抑えるうえで好ましい。第３レンズ群及び第５レンズ群が第２レンズ群と異なる方向に移動することで、重心位置の変動を抑えることが容易になり好ましい。また、広角端から望遠端への変倍時に、第２レンズ群は像側に移動することが好ましい。また、第３レンズ群以降のレンズ群については、第３レンズ群と第５レンズ群が物体側に移動することが好ましいが、他のレンズ群の移動方向は特に限定されない。たとえば、第４レンズ群は像側に移動してもよい。しかしながら、重心位置の変動を抑える観点から、第３レンズ群以降のすべてのレンズ群は、物体側に移動することがより好ましい。

【0021】

（２）合焦
当該ズームレンズにおいて、無限遠から近接物体への合焦の際に、フォーカス群が光軸上を移動する。フォーカス群は特に限定されるものではなく、合焦時におけるフォーカス群の移動の方向は特に限定されるものではないが、第４レンズ群をフォーカス群とすることが好ましい。当該構成において、第４レンズ群は径の小さいレンズで構成することができるため、フォーカス群の小型化及び軽量化を図ることができる。そのため、フォーカス群を移動させるためのアクチュエータ等の小型化を図ることができ、ズームレンズのコンパクト化を図ることができる。また、ズームレンズは、第４レンズ群を１つのレンズ成分のみから構成することにより、フォーカス群の軽量化によるアクチュエータ等の小型化を図ることができる。また、ズームレンズは、第４レンズ群を１枚のレンズのみから構成することがより好ましい。

【0022】

また、本明細書中において、レンズ成分には、レンズと、空気間隔を介することなく複数の当該レンズが一体化した接合レンズとが含まれる。当該レンズには、１枚の単レンズと、空気間隔を介することなく１枚の単レンズと樹脂とが一体化した複合レンズと、が含まれる。単レンズは、１つの材料からなる。具体的には、２枚の単レンズが接合した１つの接合レンズは、レンズ成分としては１つと数えられ、レンズとしては２枚と数えられる。レンズ（単レンズ及び複合レンズ）は、レンズ成分として１つと数えられ、またレンズとしては１枚と数えられる。ここで単レンズとは、球面レンズ及び非球面レンズ（複合非球面レンズを含む）を示すものである。

【0023】

１－３． 式
当該ズームレンズは、上述した構成を採用すると共に、次に説明する式を少なくとも１つ以上満足することが好ましい。

【0024】

１－３－１．式（１）
０．０１ ＜｜Ｍ３／Ｍ２｜ ＜ １．３４ ・・・・・（１）
但し、
Ｍ２：第２レンズ群の広角端から望遠端までの移動量
Ｍ３：第３レンズ群の広角端から望遠端までの移動量

【0025】

上記式（１）は、第３レンズ群の広角端から望遠端までの移動量と、第２レンズ群の広角端から望遠端までの移動量との比の絶対値を規定した式である。式（１）を満足することで、当該ズームレンズの重心位置の変動を小さくすることが容易になる。ここでレンズ群の移動量とは広角端におけるレンズ群の光軸上の位置と望遠端におけるレンズ群の光軸上の位置の差をいう。

【0026】

これに対して、式（１）の値が下限値未満になると、第３レンズ群の移動量に対して第２レンズ群の移動量が大きくなるため、変倍時における重心位置の変動が大きくなる。従って、ズームレンズの重心位置の変動を小さくするという観点から好ましくない。一方、式（１）の値が上限値以上になると、第２レンズ群の移動量に対して第３レンズ群の移動量が大きくなるため、変倍時における重心位置の変動が大きくなる。従って、ズームレンズの重心位置の変動を小さくするという観点から好ましくない。

【0027】

上記効果を得る上で、式（１）の下限値は０．２０であることが好ましく、０．４０であることがより好ましい。また、式（１）の上限値は１．３２であることが好ましく、１．３０であることがより好ましい。なお、これらの好ましい下限値又は上限値を採用する場合、式（１）において不等号（＜）を等号付不等号（≦）に置換してもよい。他の式についても原則として同様である。

【0028】

１－３－２．式（２）
０．６１ ＜｜Ｍ５／Ｍ２｜ ＜ １．８１ ・・・・・（２）
但し、
Ｍ２：第２レンズ群の広角端から望遠端までの移動量
Ｍ５：第５レンズ群の広角端から望遠端までの移動量

【0029】

上記式（２）は、第５レンズ群の広角端から望遠端までの移動量と、第２レンズ群の広角端から望遠端までの移動量との比の絶対値を規定した式である。式（２）を満足することで、当該ズームレンズの重心位置の変動を小さくすることが容易になる。

【0030】

これに対して、式（２）の値が下限値未満になると、第５レンズ群に対して第２レンズ群の移動量が大きくなるため、変倍時における重心位置の変動が大きくなる。従って、ズームレンズの重心位置の変動を小さくするという観点から好ましくない。一方、式（２）の値が上限値以上になると、第２レンズ群に対して第５レンズ群の移動量が大きくなるため、変倍時における重心位置の変動が大きくなる。従って、ズームレンズの重心位置の変動を小さくするという観点から好ましくない。

【0031】

上記効果を得る上で、式（２）の下限値は０．６５であることが好ましく、０．７０であることがより好ましい。また、式（２）の上限値は１．７０であることが好ましく、１．６０であることがより好ましい。

【0032】

１－３－３．式（３）
０．９０ ＜ β３ｔ／β３ｗ／（β２ｔ／β２ｗ） ＜ １．７５ ・・・・・（３）
但し、
β２ｗ：広角端における無限遠合焦時の第２レンズ群の横倍率
β２ｔ：望遠端における無限遠合焦時の第２レンズ群の横倍率
β３ｗ：広角端における無限遠合焦時の第３レンズ群の横倍率
β３ｔ：望遠端における無限遠合焦時の第３レンズ群の横倍率

【0033】

上記式（３）は当該ズームレンズの広角端から望遠端への変倍時における第２レンズ群及び第３レンズ群の横倍率比の比を規定する式である。式（３）を満足することで、第２レンズ群及び第３レンズ群の各横倍率を適切にし、ズームレンズの変倍比を確保しつつ移動量を規定することができ、また当該ズームレンズの重心位置の変動を小さくすることができる。

【0034】

これに対して、式（３）の値が下限値以下になると、第３レンズ群の横倍率比に対して第２レンズ群の横倍率比が大きすぎるため、第２レンズ群の移動量が大きくなってしまい、変倍時における重心位置の変動が大きくなる。従って、当該ズームレンズの重心位置の変動を小さくするという観点から好ましくない。一方、式（３）の値が上限値以上になると、第２レンズ群の横倍率比に対して第３レンズ群の横倍率比が大きすぎるため、第３レンズ群の移動量が大きくなってしまい、変倍時における重心位置の変動が大きくなる。従って、当該ズームレンズの重心位置の変動を小さくするという観点から好ましくない。

【0035】

上記効果を得る上で、式（３）の下限値は１．００であることが好ましく、１．１０であることがより好ましい。また、式（３）の上限値は１．６５であることが好ましく、１．６０であることがより好ましい。

【0036】

１－３－４．式（４）
０．７５ ＜ β４ｔ／β４ｗ／（β２ｔ／β２ｗ） ＜ １．３０ ・・・・・（４）
但し、
β２ｗ：広角端における無限遠合焦時の第２レンズ群の横倍率
β２ｔ：望遠端における無限遠合焦時の第２レンズ群の横倍率
β４ｗ：広角端における無限遠合焦時の第４レンズ群の横倍率
β４ｔ：望遠端における無限遠合焦時の第４レンズ群の横倍率

【0037】

上記式（４）は当該ズームレンズの広角端から望遠端への変倍時における第２レンズ群及び第４レンズ群の横倍率比の比を規定する式である。式（４）を満足することで、第２レンズ群及び第４レンズ群の各横倍率を適切にし、ズームレンズの変倍比を確保しつつ移動量を規定することができ、当該ズームレンズの重心位置の変動を小さくすることができる。

【0038】

これに対して、式（４）の値が下限値以下になると、第４レンズ群の横倍率比に対して第２レンズ群の横倍率比が大きすぎるため、第２レンズ群の移動量が大きくなってしまい、変倍時における重心位置の変動が大きくなる。従って、当該ズームレンズの重心位置の変動を小さくするという観点から好ましくない。一方、式（４）の値が上限値以上になると、第２レンズ群の横倍率比に対して第４レンズ群の横倍率比が大きすぎるため、第４レンズ群の移動量が大きくなってしまい、変倍時における重心位置の変動が大きくなる。従って、当該ズームレンズの重心位置の変動を小さくするという観点から好ましくない。

【0039】

上記効果を得る上で、式（４）の下限値は０．７６であることが好ましく、０．７７であることがより好ましい。また、式（４）の上限値は１．２０であることが好ましく、１．００であることがより好ましい。

【0040】

１－３－５．式（５）
Ｎｄ２ｎ ＜ １．８０ ・・・・・（５）
但し、
Ｎｄ２ｎ：第２レンズ群に含まれる少なくとも１枚の負レンズのうち最も物体側に配置される負レンズのｄ線における屈折率

【0041】

上記式（５）は第２レンズ群に含まれる少なくとも１枚の負レンズのうち最も物体側の負レンズのｄ線における屈折率を規定する式である。レンズの比重は、その硝材の屈折率が高くなるほど大きくなる傾向にある。式（５）を満足することで、第２レンズ群の軽量化を図ることができ、当該ズームレンズの重心位置の変動を小さくすることができる。

【0042】

これに対して式（５）の値が上限値以上になると、第２レンズ群の軽量化を図ることが困難となり、当該ズームレンズの重心位置の変動が大きくなる。上記効果を得る上で、式（５）の上限値は１．７８であることが好ましく、１．７６であることがさらに好ましい。

【0043】

像面湾曲の補正を良好にする上で、式（５）の下限値は１．４０であることが好ましく、１．５０であることがより好ましく、１．５５であることがさらに好ましい。

【0044】

１－３－６．式（６）
０．１０ ＜ ｜ ｆ２ ｜／ｆ１ ＜ ０．４０ ・・・・・（６）
但し、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離

【0045】

上記式（６）は第２レンズ群の焦点距離と第１レンズ群の焦点距離の比を規定する式である。式（６）を満足することで、諸収差の補正と光学全長の短縮化を両立することができ、当該ズームレンズの小型化が可能となる。

【0046】

これに対して、式（６）の値が下限値以下になると、第２レンズ群の屈折力に対する第１レンズ群の屈折力が弱く、テレフォトが弱くなり光学全長の短縮が困難となる。従って、当該ズームレンズを小型化するという観点から好ましくない。一方、式（６）の値が上限値以上になると、第２レンズ群の屈折力に対して第１レンズ群の屈折力が強くなりすぎ、広角端における歪曲収差や望遠端における球面収差、軸上色収差が補正困難になり好ましくない。

【0047】

上記効果を得る上で、式（６）の下限値は０．１５であることが好ましいく、０．２０であることがより好ましい。また、式（６）の上限値は０．３５であることが好ましく、０．３０であることがさらに好ましい。

【0048】

１－３－７． 式（７）
１．５０ ＜ β３ｔ／β３ｗ ＜ ２．５０ ・・・・・（７）
但し、
β３ｗ：広角端における無限遠合焦時の第３レンズ群の横倍率
β３ｔ：望遠端における無限遠合焦時の第３レンズ群の横倍率

【0049】

上記式（７）は当該ズームレンズの広角端から望遠端への変倍時における第３レンズ群の横倍率比を規定する式である。式（７）を満足することで、十分な変倍作用と光学全長の短縮化を両立することができ、当該ズームレンズの小型化が可能となる。

【0050】

これに対して、式（７）の値が下限値以下になると、第３レンズ群の横倍率比が小さくなるため十分な変倍比の確保が難しくなる。一方、式（７）の値が上限値以上になると、第３レンズ群の横倍率比が大きくなるため第３レンズ群の移動量が増加する。従って、光学全長が長くなり当該ズームレンズを小型化するという観点から好ましくない。

【0051】

上記効果を得る上で、式（７）の下限値は１．６０であることが好ましく、１．７０であることがより好ましい。また、式（７）の上限値は２．４０であることが好ましく、２．３０であることがより好ましい。

【0052】

１－３－８． 式（８）
０．３０ ＜ ｜ ｆ２ ｜／ｆｗ ＜ １．００ ・・・・・（８）
但し、
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端における無限遠合焦時の当該ズームレンズの焦点距離

【0053】

上記式（８）は第２レンズ群の焦点距離と広角端における無限遠合焦時のズームレンズの焦点距離の比を規定する式である。式（８）を満足することで、諸収差の補正と当該ズームレンズの小型化を両立することが可能となる。

【0054】

これに対して、式（８）の値が下限値以下になると、第２レンズ群の屈折力が強くなりすぎ、広角端での像面湾曲や歪曲収差の補正が困難になり好ましくない。一方、式（８）の値が上限値以上になると、第２レンズ群の屈折力が弱くなりすぎ、所定の変倍比を実現するためには、変倍時における第２レンズ群の移動量を増加させる必要があるため光学全長が長くなる。従って、当該ズームレンズを小型化するという観点から好ましくない。

【0055】

上記効果を得る上で、式（８）の下限値は０．４０であることが好ましく、０．５０であることがより好ましい。また、式（８）の上限値は０．９０であることが好ましく、０．８０であることがより好ましい。

【0056】

１－３－９． 式（９）
０．５０ ＜ ｆ１／ｆｔ ＜ ２．００ ・・・・・（９）
但し、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆｔ：望遠端における無限遠合焦時の当該ズームレンズの焦点距離

【0057】

上記式（９）は第１レンズ群の焦点距離と望遠端における無限遠合焦時の当該ズームレンズの焦点距離の比を規定する式である。式（９）を満足することで、諸収差の補正とズームレンズの小型化を両立することができる。

【0058】

これに対して、式（９）の値が下限値以下になると、第１レンズ群の屈折力が強くなりすぎ、望遠端での球面収差や軸上色収差の補正が困難になり好ましくない。一方、式（９）の値が上限値以上になると、第１レンズ群の屈折力が弱くなりすぎ、望遠端での光学全長の短縮が困難となり好ましくない。

【0059】

上記効果を得る上で、式（９）の下限値は０．７０であることが好ましく、０．９０であることがより好ましい。また、式（９）の上限値は１．７０であることが好ましく、１．４０であることがより好ましい。

【0060】

１－３－１０． 式（１０）
０．５０ ＜ ｆ４／ｆ２ ＜ ３．５０ ・・・・・（１０）
但し、
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
ｆ４：第４レンズ群の焦点距離

【0061】

上記式（１０）は第４レンズ群の焦点距離と第２レンズ群の焦点距離の比を規定する式である。式（１０）を満足することで、諸収差の補正と当該ズームレンズの小型化を両立することが可能となる。

【0062】

これに対して、式（１０）の値が下限値以下になると、第２レンズ群に対する第４レンズ群の屈折力が強くなりすぎ、球面収差や非点収差、像面湾曲の補正が困難になり好ましくない。一方、式（１０）の値が上限値以上になると、第２レンズ群に対する第４レンズ群の屈折力が弱くなりすぎ、第４レンズ群が大きくなり、レンズ鏡筒の径が大きくなってしまうため好ましくない。さらに、第４レンズ群をフォーカス群としたとき、合焦時の第４レンズ群の移動量が大きくなるため光学全長の短縮が困難となる。

【0063】

上記効果を得る上で、式（１０）の下限値は１．００であることが好ましく、１．５０であることがより好ましい。また、式（１０）の上限値は３．００であることが好ましく、２．５０であることがより好ましい。

【0064】

１－３－１１． 式（１１）
４．５５ ＜ ｜ ｆ５ ｜／ｆ３ ＜ ７．１０ ・・・・・（１１）
但し、
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
ｆ５：第５レンズ群の焦点距離

【0065】

上記式（１１）は第５レンズ群の焦点距離と第３レンズ群の焦点距離の比を規定する式である。式（１１）を満足することで、諸収差の補正と当該ズームレンズの小型化を両立することが可能となる。

【0066】

これに対して、式（１１）の値が下限値以下になると、第３レンズ群に対する第５レンズ群の屈折力が強くなりすぎ、球面収差や非点収差、像面湾曲の補正が困難になり好ましくない。一方、式（１１）の値が上限値以上になると、第５レンズ群に対する第３レンズ群の屈折力が強くなりすぎ、球面収差の補正が困難になり、諸収差の補正と当該ズームレンズの小型化の両立が困難となる。

【0067】

上記効果を得る上で、式（１１）の下限値は、４．７０であることが好ましく、４．８５であることがより好ましい。また、式（１１）の上限値は７．００であることが好ましく、６．９０であることがより好ましい。

【0068】

２．撮像装置
次に、本件発明に係る撮像装置について説明する。本件発明に係る撮像装置は、上記本件発明に係るズームレンズと、当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たことを特徴とする。なお、撮像素子はズームレンズの像側に設けられることが好ましい。

【0069】

ここで、撮像素子等に特に限定はなく、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）センサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサなどの固体撮像素子等も用いることができる。本件発明に係る撮像装置は、デジタルカメラやビデオカメラ等のこれらの固体撮像素子を用いた撮像装置に好適である。また、当該撮像装置は、一眼レフカメラ、ミラーレス一眼カメラ、デジタルスチルカメラ、監視カメラ、車載用カメラ、ドローン搭載用カメラ等の種々の撮像装置に適用することができる。また、これらの撮像装置はレンズ交換式の撮像装置であってもよいし、レンズが筐体に固定されたレンズ固定式の撮像装置であってもよい。特に本発明に係るズームレンズはフルサイズ等のサイズの大きな撮像素子を搭載した撮像装置のズームレンズに好適である。当該ズームレンズは全体的に小型で軽量、且つ、高い光学性能を有するため、このような撮像装置用のズームレンズとしたときにも高画質な撮像画像を得ることができる。

【0070】

図１７は、撮像装置１の構成の一例を模式的に示す図である。カメラ２は、着脱可能なズームレンズ３と、ズームレンズ３の像面ＩＰに配置された撮像素子２１（ＣＣＤセンサ又はＣＭＯＳセンサ）と、撮像素子２１の物体側に配置されたカバーガラスＣＧを有す。ズームレンズ３は、開口絞り３１を有す。

【0071】

次に、実施例を示して本件発明を具体的に説明する。但し、本件発明は以下の実施例に限定されるものではない。

【実施例0072】

（１）光学構成
図１は、本件発明に係る実施例１のズームレンズの広角端、中間焦点距離、望遠端における無限遠合焦時の断面図である。当該ズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、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及び正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５から構成されている。

【0073】

広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群Ｇ１は移動せず、像面に対して固定であり、第２レンズ群Ｇ２は像側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３は物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４はまず物体側に移動した後に像側へ移動し、第５レンズ群Ｇ５は物体側へ移動する。また、ズーミングに際し、第３レンズ群Ｇ３と第５レンズ群Ｇ５は同一軌道で第２レンズ群Ｇ２とは異なる方向に移動する。

【0074】

無限遠物体から近接物体への合焦の際、第４レンズ群Ｇ４が光軸に沿って移動する。

【0075】

開口絞りＳは第３レンズ群Ｇ３の物体側に隣接して配置されている。

【0076】

以下、各レンズ群の構成を説明する。

【0077】

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側凸形状の負メニスカスレンズと正メニスカスレンズとが接合された接合レンズから構成されている。

【0078】

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に非球面を有する複合非球面である負メニスカスレンズと、両凹レンズと、両凸レンズと、物体側凹形状の負メニスカスレンズとから構成されている。

【0079】

第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、開口絞りＳと、両凸レンズと、両凸レンズと、物体側凸形状の負メニスカスレンズ及び両凸レンズが接合された接合レンズとから構成されている。

【0080】

第４レンズ群Ｇ４は、物体側凸形状の負メニスカスレンズから構成されている。

【0081】

第５レンズ群Ｇ５は、物体側から順に、両凹レンズと、両凸レンズとから構成されている。

【0082】

なお、図１において、「ＩＰ」は像面であり、具体的には、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの固体撮像素子の撮像面、或いは、銀塩フィルムのフィルム面等を示す。また、像面ＩＰの物体側にはカバーガラスＣＧ等の実質的な屈折力を有さない平行平板を備える。また、図１において各レンズ群を構成するレンズに対する符号の付与は省略している。これらの点は、他の実施例で示す各レンズ断面図においても同様であるため、以後説明を省略する。

【0083】

（２）数値実施例
次に、当該ズームレンズの具体的数値を適用した数値実施例について説明する。以下に、「レンズデータ」、「諸元表」、「可変間隔」、「非球面係数」、「レンズ群データ」を示す。また、各式の値（表１）は実施例４の後にまとめて示す。

【0084】

（レンズデータ）において、「面番号」は物体側から数えたレンズ面の順番、「Ｒ」はレンズ面の曲率半径、「Ｄ」は光軸上のレンズ肉厚又は空気間隔、「Ｎｄ」はｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）における屈折率、「ＡＢＶ」はｄ線におけるアッベ数を示している。また、「面番号」の欄において面番号の次に付した「ＡＳＰＨ」はそのレンズ面が非球面であることを示し、「ＳＴＯＰ」はその面が開口絞りであることを示す。「Ｄ」の欄において、「Ｄ（３）」、「Ｄ（１２）」等と示すのは、当該レンズ面の光軸上の間隔が変倍時に変化する可変間隔であることを意味する。また、曲率半径の欄の「０．００００」は無限大を意味し、そのレンズ面が平面であることを意味する。

【0085】

（諸元表）において、「ｆ」は当該ズームレンズの焦点距離、「Ｆｎｏ」はＦナンバー、「ω」は半画角、「Ｙ」は像高、「ＴＬ」は光学全長である。それぞれ広角端、中間焦点距離、望遠端における値を示している。

【0086】

（可変間隔）において、広角端、中間焦点距離、望遠端における無限遠合焦時の値をそれぞれ示している。

【0087】

（非球面係数）は、次のようにして非球面形状を定義したときの非球面係数を示す。但し、ｘは光軸方向の基準面からの変位量、ｒは近軸曲率半径、Ｈは光軸に垂直な方向の光軸からの高さ、ｋは円錐係数、Ａｎはｎ次の非球面係数とする。また「非球面係数」の表において「Ｅ±ＸＸ」は指数表記を表し「×１０^±ＸＸ」を意味する。

【0088】

【数1】

【0089】

これらの各表における事項は他の実施例で示す各表においても同様であるため、以下では説明を省略する。

【0090】

また、図２、図３及び図４に当該ズームレンズの広角端、中間焦点距離及び望遠端における無限遠合焦時の縦収差図を示す。各図に示す縦収差図は、図面に向かって左側から順に、それぞれ球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、歪曲収差（％）である。球面収差図は実線がｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、破線がＦ線（波長４８６．１ｎｍ）、点線がＣ線（波長６５６．３ｎｍ）における球面収差をそれぞれ示す。非点収差図は縦軸が像高（Ｙ）、横軸がデフォーカスであり、実線がｄ線のサジタル像面（Ｓ）を示し、破線がｄ線のメリディオナル像面（Ｔ）をそれぞれ示す。歪曲収差図は、縦軸が像高（Ｙ）、横軸が歪曲収差である。これらの事項は、他の実施例において示す各収差図においても同じであるため、以下では説明を省略する。

【0091】

（レンズデータ）
面番号 R D Nd ABV
1 44.7404 1.5000 1.84666 23.78
2 29.2689 9.6562 1.72916 54.67
3 210.0434 D( 3)
4ASPH 219.3135 0.2000 1.53610 41.21
5 135.4493 1.1000 1.72916 54.67
6 16.3919 7.8572
7 -65.7596 1.0000 1.79952 42.22
8 40.4329 0.1500
9 30.4699 5.1444 1.85025 30.05
10 -53.5371 1.5762
11 -25.7590 1.1000 1.53996 59.46
12 -241.3400 D(12)
13STOP 0.0000 1.0000
14ASPH 23.8447 4.1759 1.59201 67.02
15ASPH -115.0000 3.8272
16 98.7904 1.8788 1.48749 70.44
17 -1054.0068 0.1500
18 51.4075 1.0000 1.80610 40.73
19 15.1176 6.3527 1.49700 81.61
20 -27.4930 D(20)
21ASPH 98.8684 1.1000 1.59201 67.02
22ASPH 20.2905 D(22)
23 -58.0785 1.2000 1.66680 33.05
24 142.2575 0.1500
25 55.0689 5.1088 1.65160 58.55
26 -61.2588 D(26)
27 0.0000 2.5000 1.51680 64.20
28 0.0000 1.0000
29 0.0000

【0092】

（諸元表）
広角端 中間 望遠端
f 28.8419 44.3139 72.7392
Fno 4.1128 4.1402 4.1053
ω 37.8908 26.1810 15.9258
Y 20.2060 21.4087 21.6330
TL 130.000 130.000 130.000

【0093】

（可変間隔）
広角端 中間 望遠端
D( 3) 0.9000 7.8954 15.2490
D(12) 27.4467 14.6673 2.2598
D(20) 1.8078 4.2359 9.9958
D(22) 16.5562 14.1281 8.3682
D(26) 24.5619 30.3458 35.3998

【0094】

（非球面係数）
面番号 K A4 A6 A8 A10
4 -10.00000E-01 6.50835E-06 -1.36628E-09 -1.31475E-11 4.28156E-14
14 2.34041E-01 -8.34938E-06 -5.47995E-08 9.99049E-10 -9.61630E-12
15 0.00000E+00 1.79671E-05 -3.47440E-08 7.50078E-10 -8.76122E-12
21 4.87803E-01 -2.38122E-05 1.03424E-07 5.30360E-10 -3.40024E-12
22 -1.10518E-01 -1.88271E-05 4.69047E-08 8.52789E-10 -6.43438E-12

【0095】

（レンズ群データ）
群 焦点距離
G1 84.44
G2 -20.02
G3 23.78
G4 -43.35
G5 150.55

【実施例0096】

（１）光学構成
図５は、本件発明に係る実施例２のズームレンズの広角端、中間焦点距離、望遠端における無限遠合焦時の断面図である。当該ズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、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及び正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５から構成されている。

【0097】

広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群Ｇ１は移動せず、像面に対して固定であり、第２レンズ群Ｇ２は像側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３は物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４はまず物体側に移動した後に像側へ移動し、第５レンズ群Ｇ５は物体側へ移動する。

【0098】

無限遠物体から近接物体への合焦の際、第４レンズ群Ｇ４が光軸に沿って移動する。

【0099】

開口絞りＳは第３レンズ群Ｇ３の物体側に隣接して配置されている。

【0100】

以下、各レンズ群の構成を説明する。

【0101】

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側凸形状の負メニスカスレンズと正メニスカスレンズとが接合された接合レンズから構成されている。

【0102】

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に非球面を有する複合非球面である負メニスカスレンズと、両凹レンズと、両凸レンズと、物体側凹形状の負メニスカスレンズとから構成されている。

【0103】

第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、開口絞りＳと、両凸レンズと、両凸レンズと、物体側凸形状の負メニスカスレンズ及び両凸レンズとが接合された接合レンズとから構成されている。

【0104】

第４レンズ群Ｇ４は、物体側凸形状の負メニスカスレンズから構成されている。

【0105】

第５レンズ群Ｇ５は、物体側から順に、両凹レンズと、両凸レンズとから構成されている。

【0106】

（２）数値実施例
次に、当該ズームレンズの具体的数値を適用した数値実施例として、「レンズデータ」、「諸元表」、「可変間隔」、「非球面係数」、「レンズ群データ」を示す。また、図６、図７及び図８に当該ズームレンズの広角端、中間焦点距離及び望遠端における無限遠合焦時における縦収差図を示す。

【0107】

（レンズデータ）
面番号 R D Nd ABV
1 43.6206 1.5000 1.84666 23.78
2 29.1642 9.7000 1.72916 54.67
3 211.9514 D( 3)
4ASPH 338.8778 0.2000 1.53610 41.21
5 140.3579 1.1000 1.72916 54.67
6 16.8372 8.2077
7 -56.6957 1.0000 1.79952 42.22
8 47.3109 0.1000
9 34.9299 6.2583 1.85025 30.06
10 -45.5169 1.3323
11 -25.7327 1.1000 1.53996 59.46
12 -260.9036 D(12)
13STOP 0.0000 1.0000
14ASPH 23.5767 4.1015 1.59201 67.02
15ASPH -148.5272 3.1447
16 59.2940 1.8766 1.48749 70.44
17 208.4901 0.1993
18 40.9023 1.0000 1.80610 40.73
19 14.1474 8.3877 1.49700 81.61
20 -31.5958 D(20)
21ASPH 120.4655 1.1000 1.59201 67.02
22ASPH 21.3635 D(22)
23 -41.6645 1.2000 1.66680 33.05
24 265.6613 1.8599
25 71.8601 5.6514 1.65160 58.55
26 -46.2660 D(26)
27 0.0000 2.5000 1.51680 64.20
28 0.0000 1.0000
29 0.0000

【0108】

（諸元表）
広角端 中間 望遠端
f 28.8361 44.3099 72.7320
Fno 4.0833 4.2061 4.1269
ω 37.8973 26.2598 15.9475
Y 20.2060 21.4087 21.6330
TL 130.000 130.000 130.000

【0109】

（可変間隔）
広角端 中間 望遠端
D( 3) 0.9000 6.3702 13.8327
D(12) 27.4863 14.4033 1.6217
D(20) 2.2215 4.1491 9.5833
D(22) 12.9683 13.4442 7.4664
D(26) 22.9045 28.1138 33.9765

【0110】

（非球面係数）
面番号 K A4 A6 A8 A10
4 1.00000E+00 5.98733E-06 -2.42232E-09 -5.90416E-12 2.53587E-14
14 3.09547E-01 -7.15932E-06 -5.93023E-08 9.23203E-10 -5.81614E-12
15 0.00000E+00 1.38775E-05 -5.39596E-08 9.99946E-10 -6.34338E-12
21 -2.02913E+01 -2.53852E-05 6.78813E-08 2.47336E-10 7.35212E-13
22 1.14267E-02 -1.65687E-05 4.22860E-08 1.03838E-10 2.85655E-13

【0111】

（レンズ群データ）
群 焦点距離
G1 80.93
G2 -20.22
G3 23.83
G4 -44.05
G5 163.66