(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から像側へ順に、ズーミングのためには不動で正の屈折力を有する第１レンズ群と、ズーミングに際して移動する負の屈折力を有する第２レンズ群と、２以上のレンズ群を含む後続レンズ群と、を有するズームレンズにおいて、
前記第１レンズ群は、合焦のためには不動の第１ａレンズ群と、合焦時に移動する第１ｂレンズ群で構成され、前記第１ａレンズ群は２枚以上の負レンズと１枚以上の正レンズを有し、前記第１ａレンズ群に含まれる負レンズの材料の平均アッベ数と、平均部分分散比を各々νｎａ、θｎａ、前記第１レンズ群に含まれる正レンズの材料の平均アッベ数と、平均部分分散比を各々νｐａ、θｐａ、前記第１ａレンズ群に含まれる負レンズの合成焦点距離をｆ１ｎｓ、前記ズームレンズの望遠端における焦点距離をｆｔとし、
前記合成焦点距離ｆ１ｎｓを負レンズがｎ個存在し、第ｉ負レンズの焦点距離をｆｉとし、
１／ｆ１ｎｓ＝（１／ｆ１）＋（１／ｆ２）＋・・・・（１／ｆｎ）
で定義したとき、
−１．１９３×１０−３＜(θｐａ−θｎａ)／(νｐａ−νｎａ)＜−０．９０４×１０−３
４０＜νｐａ−νｎａ  ＜５５
−０．４６５＜ｆ１ｎｓ／ｆｔ
なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】
前記第１ａレンズ群に含まれる負レンズの材料の平均アッベ数νｎａは、
１５．０＜νｎａ＜３０．３
なる条件を満足することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項３】
前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とするとき、
０．３５０＜ｆ１／ｆｔ＜０．４２５
なる条件を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載のズームレンズ。
【請求項４】
前記ズームレンズの広角端における焦点距離をｆｗとするとき、
１５＜ｆｔ／ｆｗ
なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項５】
前記第１ａレンズ群は２枚の負レンズと１枚又は２枚の正レンズを有し、前記第１ｂレンズ群は３枚の正レンズを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項のズームレンズ。
【請求項６】
前記後続レンズ群は、物体側から像側へ順に、変倍に伴う像面変動を補正する、負の屈折力を有する第３レンズ群と、ズーミングに際して不動の結像作用をする正の屈折力を有する第４レンズ群と、を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項のズームレンズ。
【請求項７】
前記第１ａレンズ群は２枚の負レンズと２枚の正レンズを有し、前記第１ｂレンズ群は２枚の正レンズを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項のズームレンズ。
【請求項８】
前記後続レンズ群は、物体側から像側へ順に、ズーミングに際して移動する負の屈折力を有する第３レンズ群と、固定の正の屈折力を有する第４レンズ群と、変倍に伴う像面変動を補正する、正の屈折力を有する第５レンズ群と、を有することを特徴とする請求項１乃至４及び７のいずれか１項のズームレンズ。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載のズームレンズと、
該ズームレンズによって形成された像を受光し、これを光電変換する光電変換素子とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】
前記ズームレンズの広角端における焦点距離をｆｗ、前記光電変換素子の有効面の対角長をＩＳとするとき、
０．６＜ｆｗ／ＩＳ
なる条件を満足することを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
【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それを有する撮像装置に関し、放送用テレビカメラ、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、銀塩写真用カメラ等に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、テレビカメラ、銀塩フィルム用カメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置には、高ズーム比でしかも高い光学性能を有したズームレンズが要望されている。高ズーム比のズームレンズとして、最も物体側に正の屈折力のレンズ群を配置し、全体として４つのレンズ群より成るポジティブリード型で、テレフォト型の４群ズームレンズが知られている。例えば合焦用の正の屈折力の第１レンズ群、変倍用の負の屈折力の第２レンズ群、像面変動補正用の負の屈折力の第３レンズ群、結像用の正の屈折力の第４レンズ群より成る４群ズームレンズが知られている。この４群ズームレンズにおいて、異常分散性を有する光学材料を用い、色収差を良好に補正し、高い光学性能を有した４群ズームレンズが知られている（特許文献１、２）。
【０００３】
特許文献１では、ズーミング中固定の第１レンズ群における合焦時固定の第１ａレンズ群が２枚の負レンズを含んでいる。この２枚の負レンズのうち、最も物体側に配置されている負レンズの材料に低分散を有する材料を用いることで、主に広角端における倍率色収差を良好に補正している。特許文献２では、ズーミング中固定の第１レンズ群の物体側から数えて２番目又は３番目の正レンズのレンズ面上にメニスカス形状で負の屈折力の薄層の樹脂を施している。この樹脂を利用することで大型化や重量増を伴うことなく、主に広角側における高次の倍率色収差を良好に補正している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１０９９９３号公報
【特許文献２】特開２０００−００９９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述した構成のポジティブリード型の４群ズームレンズは高ズーム比が比較的容易である。この４群ズームレンズにおいて高い光学性能を得るには、広角端における倍率色収差および望遠端における軸上色収差を良好に補正することが重要である。異常分散性を有する光学材料を使用すれば倍率色収差や軸上色収差等の色収差を良好に補正するのが容易になる。しかしながら単に異常分散性の光学材料より成るレンズを用いても色収差を良好に補正することは難しい。特に前述した４群ズームレンズにおいて全ズーム範囲にわたり、高い光学性能を得るには、ズーミングに際して不動の第１レンズ群に含まれる各レンズの材料を適切に設定することが重要な要素になっている。例えば望遠側において軸上色収差の２次スペクトルを良好に補正するには、第１レンズ群中の正レンズと負レンズの材料の分散の差を適切に設定することが重要であり、これが不適切であると、主に高次収差の抑制が困難となる。
【０００６】
本発明は高ズーム比化が容易で、しかも望遠側において軸上色収差の二次スペクトルを良好に補正しつつ、小型軽量化が容易なズームレンズおよびそれを有する撮像装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のズームレンズは、物体側から像側へ順に、ズーミングのためには不動で正の屈折力を有する第１レンズ群と、ズーミングに際して移動する負の屈折力を有する第２レンズ群と、２以上のレンズ群を含む後続レンズ群と、を有するズームレンズにおいて、
前記第１レンズ群は、合焦のためには不動の第１ａレンズ群と、合焦時に移動する第１ｂレンズ群で構成され、前記第１ａレンズ群は２枚以上の負レンズと１枚以上の正レンズを有し、前記第１ａレンズ群に含まれる負レンズの材料の平均アッベ数と、平均部分分散比を各々νｎａ、θｎａ、前記第１レンズ群に含まれる正レンズの材料の平均アッベ数と、平均部分分散比を各々νｐａ、θｐａ、前記第１ａレンズ群に含まれる負レンズの合成焦点距離をｆ１ｎｓ、前記ズームレンズの望遠端における焦点距離をｆｔとし、
前記合成焦点距離ｆ１ｎｓを負レンズがｎ個存在し、第ｉ負レンズの焦点距離をｆｉとし、
１／ｆ１ｎｓ＝（１／ｆ１）＋（１／ｆ２）＋・・・・（１／ｆｎ）
で定義したとき、
−１．１９３×１０−３＜(θｐａ−θｎａ)／(νｐａ−νｎａ)＜−０．９０４×１０−３
４０＜νｐａ−νｎａ  ＜５５
−０．４６５＜ｆ１ｎｓ／ｆｔ
なる条件を満足することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高ズーム比化が容易で、しかも望遠側において軸上色収差の二次スペクトルを良好に補正しつつ、小型軽量化が容易なズームレンズが得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】数値実施例１の広角端、無限遠合焦時のレンズ断面図
【図２】数値実施例１の（Ａ）広角端、（Ｂ）中間のズーム位置、（Ｃ）望遠端で、物体距離２．５ｍ合焦時の収差図
【図３】数値実施例２の広角端、無限遠合焦時のレンズ断面図
【図４】数値実施例２の（Ａ）広角端、（Ｂ）中間のズーム位置、（Ｃ）望遠端で、物体距離２．５ｍ合焦時の収差図
【図５】数値実施例３の広角端、無限遠合焦時のレンズ断面図
【図６】数値実施例３の（Ａ）広角端、（Ｂ）中間のズーム位置、（Ｃ）望遠端で、物体距離２．５ｍ合焦時の収差図
【図７】数値実施例４の広角端、無限遠合焦時のレンズ断面図
【図８】数値実施例４の（Ａ）広角端、（Ｂ）中間のズーム位置、（Ｃ）望遠端で、物体距離２．８ｍ合焦時の収差図
【図９】正レンズ群の２色色消しと二次スペクトル残存に関する模式図
【図１０】光学材料のアッベ数νと部分分散比θの分布の模式図
【図１１】本発明の撮像装置の要部概略図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。本発明のズームレンズは、物体側から像側へ順に、ズーミングのためには不動で正の屈折力を有する第１レンズ群、ズーミングに際して移動する負の屈折力を有する第２レンズ群、２以上のレンズ群を含む後続レンズ群を有する。ここでレンズ群がズーミングのためには不動というのは、レンズ群がズーミングを行う目的で駆動されることは無いが、ズーミングと合焦とを同時に行う場合があれば、レンズ群が合焦のために移動する場合はあり得る。
【００１１】
図１は本発明の実施例１（数値実施例１）のズームレンズの広角端（短焦点距離端）で、物体距離無限遠の合焦状態におけるレンズ断面図である。図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、数値実施例１の広角端、中間のズーム位置（焦点距離）ｆ＝３３．３ｍｍ、望遠端（長焦点距離端）における物体距離２．５ｍに合焦時の収差図である。但し、焦点距離、物体距離は数値実施例の値をｍｍ単位で表したときの値である。これは以下の各実施例において全て同じである。図３は本発明の実施例２（数値実施例２）のズームレンズの広角端、物体距離無限遠の合焦状態におけるレンズ断面図である。図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は数値実施例２の広角端、中間のズーム位置（焦点距離）ｆ＝３３．３ｍｍ、望遠端における物体距離２．５ｍに合焦時の収差図である。
【００１２】
図５は本発明の実施例３（数値実施例３）のズームレンズの広角端、物体距離無限遠の合焦状態におけるレンズ断面図である。図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は数値実施例３の広角端、中間のズーム位置（焦点距離）ｆ＝３５ｍｍ、望遠端における物体距離２．５ｍに合焦時の収差図である。図７は本発明の実施例４（数値実施例４）のズームレンズの広角端、物体距離無限遠の合焦状態におけるレンズ断面図である。図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は数値実施例４の広角端、中間のズーム位置（焦点距離）ｆ＝２９．５ｍｍ、望遠端における物体距離２．８ｍに合焦時の収差図である。
【００１３】
図１、図３、図５のレンズ断面図において、Ｆはズーミングのためには不動の正の屈折力を有する前玉レンズ群（第１レンズ群）である。１ａは、第１レンズ群Ｆ内の最も物体側に配置された、合焦時に固定（合焦のためには不動）の部分系（第１ａレンズ群）である。１ｂは、第１レンズ群Ｆ内の像側に配置された、合焦時に移動する正の屈折力を有する部分系（第１ｂレンズ群）である。Ｖは変倍用の負の屈折力を有するバリエータ（第２レンズ群）であり、光軸上を像面側へ単調に移動させることにより、広角端から望遠端への変倍（ズーミング）を行っている。Ｃは負の屈折力を有するコンペンセータ（第３レンズ群）であり、変倍に伴う像面変動を補正するために、第２レンズ群の移動に連動して光軸上を非直線的に移動している。バリエータＶとコンペンセータＣとで変倍系を構成している。ＳＰは絞り（開口絞り）であり、第３レンズ群Ｃの像側に配置されている。Ｒは結像作用をする正の屈折力を有する固定のリレー群（第４レンズ群）である。Ｐは色分解プリズムや光学フィルタ−等であり、同図ではガラスブロックとして示している。Ｉは撮像面であり、固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面に相当している。尚、コンペンセータＣとリレー群Ｒは後続レンズを構成している。
【００１４】
図７において、Ｆはズーミングのためには不動の正の屈折力を有する前玉レンズ群（第１レンズ群）である。１ａは、第１レンズ群Ｆ内の最も物体側に配置された、合焦時に固定（合焦のためには不動）の部分系（第１ａレンズ群）である。１ｂは、第１レンズ群Ｆ内の像側に配置された、合焦時に移動する正の屈折力を有する部分系（第１ｂレンズ群）である。Ｖ１は変倍用の負の屈折力を有する第１バリエータ（第２レンズ群）であり、光軸上を像面側へ移動させることにより、広角端から望遠端への変倍（ズーミング）を担っている。Ｖ２は負の屈折力を有する第２バリエータ（第３レンズ群）であり、前記第１バリエータＶ１と同様に変倍を担っている。Ｒは正の屈折力を有する固定レンズ群（第４レンズ群）である。Ｃは正の屈折力を有するコンペンセータ（第５レンズ群）であり、変倍に伴う像面変動を補正するために、光軸上を非直線的に移動している。第１バリエータＶ１、第２バリエータＶ２、コンペンセータＣとで変倍系を構成している。ＳＰは絞り（開口絞り）であり、第２バリエータＶ２の像側に配置されている。Ｐは色分解プリズムや光学フィルタ−等であり、同図ではガラスブロックとして示している。Ｉは撮像面であり、固体撮像素子の撮像面に相当している。尚、第２バリエータＶ２、固定レンズ群Ｒ、コンペンセータＣは後続レンズ群を構成している。
【００１５】
各実施例において、第１レンズ群Ｆは、合焦時に不動の第１ａレンズ群１ａと、合焦のために移動する第１ｂレンズ群１ｂで構成され、第１ａレンズ群１ａは２枚以上の負レンズと１枚以上の正レンズを有している。第１ａレンズ群１ａに含まれる負レンズの材料の平均アッベ数と、平均部分分散比を各々νｎａ、θｎａとする。第１レンズ群Ｆに含まれる正レンズの材料の平均アッベ数と、平均部分分散比を各々νｐａ、θｐａとする。第１ａレンズ群１ａに含まれる負レンズの合成焦点距離をｆ１ｎｓ、ズームレンズの望遠端における焦点距離をｆｔとする。このとき、
−１．１９３×１０−３＜(θｐａ−θｎａ)／(νｐａ−νｎａ)＜−０．９０４×１０−３
‥‥‥（１）
４０＜νｐａ−νｎａ  ＜５５                                  ‥‥‥（２）
−０．４６５＜ｆ１ｎｓ／ｆｔ                                  ‥‥‥（３）
なる条件を満足している。ここで合成焦点距離ｆ１ｎｓは負レンズがｎ個存在し、第ｉ負レンズの焦点距離をｆｉとするとき、
【００１６】
【数１】
0005517525.tif 000002
【００１７】
である。
【００１８】
各実施例は、第１レンズ群Ｆのレンズ構成やレンズ材料の分散特性等の条件を条件式（１）〜（３）の如く規定することにより、望遠端における軸上色収差の二次スペクトルを良好に補正している。条件式（１）は、第１レンズ群Ｆにおける軸上色収差の二次スペクトルの残存量を減少させ、望遠端における軸上色収差の二次スペクトルを適切に補正するための条件である。この条件の概要を図９と図１０を用いて説明する。
【００１９】
図９は正の屈折力のレンズ群ＬＰの２色色消しと二次スペクトル残存に関する模式図である。図１０は現存する光学材料のアッベ数νと部分分散比θの分布の模式図である。ここでのアッベ数νおよび部分分散比θは、ｇ線における屈折率をＮｇ、Ｆ線における屈折率をＮＦ、ｄ線における屈折率をＮｄ、Ｃ線における屈折率をＮＣとしたとき、
ν  ＝  （Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ） ‥‥‥（ア）
θ  ＝  （Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ） ‥‥‥（イ）
である。
【００２０】
図１０に示すように、現存する光学材料はアッベ数νに対し部分分散比θが狭い範囲に分布しており、アッベ数νが小さいほど部分分散比θが大きい傾向を持っている。屈折力がφ１、φ２、材料のアッベ数がν１、ν２の２枚のレンズＧ１、Ｇ２で構成される薄肉系（合成の屈折力φ）の色収差の補正条件は、
φ１／ν１＋φ２／ν２  ＝  ０ ‥‥‥（ウ）
であらわされる。ここで、
φ  ＝  φ１＋φ２ ‥‥‥（エ）
である。（ウ）式を満たす場合、図９に示すようにＣ線とＦ線の光の結像位置が合致する。この時の屈折力φ１、φ２は以下の式で表される。
【００２１】
φ１  ＝  φ・ν１／（ν１−ν２） ‥‥‥（オ）
φ２  ＝  −φ・ν２／（ν１−ν２） ‥‥‥（カ）
図９において、正の屈折力のレンズ群ＬＰの色消しでは正レンズＧ１としてアッベ数ν１の大きな材料、負レンズＧ２としてアッベ数ν２の小さな材料を用いる。したがって図１０より正レンズＧ１は部分分散比θ１が小さく、負レンズＧ２は部分分散比θ２が大きくなって、図９に示すようにＦ線とＣ線で色収差を補正するとｇ線の結像点が像側にずれる。このずれ量を二次スペクトル量△として定義すると、
Δ  ＝  −（１／φ）・（θ１−θ２）／（ν１−ν２） ‥‥‥（キ）
であらわされる。
【００２２】
ここで第１ａレンズ群１ａ、第１ｂレンズ群１ｂ、変倍系Ｖ．Ｃ以降のレンズ群の二次スペクトル量を各々Δ１ａ、Δ１ｂ、ΔＺとする。第１ｂレンズ群１ｂ、変倍系Ｖ．Ｃ以降のレンズ群の結像倍率を各々β１ｂ、βＺとする。そうすると、レンズ全系における二次スペクトル量△は以下の式で表される。
Δ＝Δ１ａ・β１ｂ２・βＺ２＋Δ１ｂ・（１−β１ｂ）・βＺ２＋ΔＺ・（１−βＺ）
‥‥‥（ク）
二次スペクトル量Δは、望遠側で軸上マージナル光線が高い位置を通る第１ａレンズ群１ａ及び第１ｂレンズ群１ｂで顕著に発生する。したがって、第１ａレンズ群１ａ及び第１ｂレンズ群１ｂで発生する軸上色収差の二次スペクトル量Δ１ａ及びΔ１ｂの合計を抑制することで望遠側において軸上色収差二次スペクトル量Δを低減することが出来る。
【００２３】
条件式（１）の上限を超えると、現存する一般的な光学材料では、必然的に正レンズと負レンズの分散が近い値となる。そうなると、第１レンズ群Ｆにおける各々のレンズのパワーが増大してレンズ面の曲率がきつくなり（大きくなり）、諸収差、特に高次収差の補正が困難となってくる。また、レンズが肉厚となってしまうため第１レンズ群Ｆの小型軽量化が困難となってくる。条件式（１）の下限を超えると、第１ａレンズ群１ａ及び第１ｂレンズ群１ｂの合計の二次スペクトル量（Δ１ａ＋Δ１ｂ）が増大してしまい、望遠端において軸上色収差を良好に補正することが困難となってくる。
【００２４】
条件式（２）は、第１レンズ群Ｆに適切な色消し効果を持たせるための、正レンズと負レンズの材料の分散の相対的な関係を規定している。条件式（２）の上限を超えると、第１レンズ群Ｆにおける正レンズと負レンズによる色消しに適正な屈折力を持たせるのが困難になってくる。そうなると、第１レンズ群Ｆの後側主点位置を像側に押し出すことが困難となり、広角化や第１レンズ群Ｆの小型化、軽量化が困難となってくる。条件式（２）の下限を超えると、第１レンズ群Ｆにおける各々のレンズのパワーが増大してレンズ面の曲率がきつくなり、特に高次収差の補正が困難となる。また、レンズが肉厚となってしまうため第１レンズ群Ｆの小型化及び軽量化が困難となってくる。
【００２５】
条件式（３）は、変倍比（ズーム比）の大きなズームレンズを得るときの色収差の良好なる補正と第１レンズ群Ｆの小型軽量化を両立させるための条件を規定している。条件式（３）の下限を超えると、第１ａレンズ群１ａに含む負の屈折力が弱くなり、ズームレンズの望遠端における色消しを適正に行うことが困難になってくる。また、第１レンズ群Ｆの後側主点位置を像側に押し出すことが困難となり、広角化や第１レンズ群Ｆの小型軽量化が困難となってくる。更に、好ましくは条件式（１）〜（３）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
−１．１９１×１０−３＜(θｐａ−θｎａ)／(νｐａ−νｎａ)＜−０．９１０×１０−３
‥‥‥（１ａ）
４１．０＜νｐａ−νｎａ  ＜５２．０                          ‥‥‥（２ａ）
−０．４６５  ＜  ｆ１ｎｓ／ｆｔ  ＜  −０．４００            ‥‥‥（３ａ）
条件式（１ａ）、（２ａ）の技術的意味は前述した条件式（１）、（２）の技術的意味と同じである。条件式（３ａ）の上限を超えると、第１ａレンズ群１ａに含む負の屈折力が強くなり、諸収差、特に高次収差の補正が困難となってくる。また、負レンズのレンズ面の曲率がきつくなるため、第１レンズ群Ｆの小型軽量化が困難となってくる。
【００２６】
以上のように構成することにより、高ズーム比で望遠端における軸上色収差の二次スペクトルを良好に補正しながら、小型軽量化を達成したズームレンズが得られる。各実施例において、更に好ましくは次の諸条件のうち、１以上を満足するのが良い。第１レンズ群Ｆの焦点距離をｆ１とする。ズームレンズの広角端における焦点距離をｆｗとする。
【００２７】
１５．０＜νｎａ＜３０．３                            ‥‥‥（４）
０．３５０＜ｆ１／ｆｔ＜０．４２５                    ‥‥‥（５）
１５＜ｆｔ／ｆｗ                                      ‥‥‥（６）
なる条件のうち１以上を満足するのが良い。条件式（４）はズームレンズの望遠側における軸上色収差の二次スペクトルを更に良好に補正するのに最適な、第１ａレンズ群１ａに含む負レンズの材料の平均アッベ数νｎａを規定している。
【００２８】
条件式（４）の上限を超えると、第１ａレンズ群１ａにおける２枚の負レンズの屈折力が強くなり、諸収差、特に高次収差の補正が困難となってくる。また、レンズのレンズ面の曲率がきつくなり、レンズが厚肉化してくるので、第１ａレンズ群１ａの小型軽量化が困難となってくる。条件式（４）の下限を超えると、第１レンズ群Ｆにおける２枚の負レンズに適正な屈折力を持たせることが出来ず、主点間隔を像側へ押し出すことが困難となるため、広角化や第１レンズ群Ｆの小型軽量化が困難となってくる。
【００２９】
条件式（５）は、高倍率化（高ズーム比化）を達成しながら軸上色収差補正を良好にするための、望遠端の焦点距離に対する第１レンズ群Ｆの焦点距離の最適な範囲を規定している。条件式（５）の下限を超えると第１レンズ群Ｆの屈折力が増大して、主に望遠端における球面収差や軸外収差の高次成分を良好に補正することが困難となってくる。条件式（５）の上限を超えると第１レンズ群Ｆの屈折力が弱くなり、高倍率化（高ズーム比化）と第１レンズ群Ｆの小型化の両立が困難となってくる。
【００３０】
条件式（６）は望遠端において色収差を良好に補正しつつ、最適なズーム比を得るためのものである。条件式（６）の下限を超えるズーム比であれば従来のレンズ構造であっても望遠端における軸上色収差及び諸収差を悪化させることなく小型軽量化を達成することが容易となる。更に好ましくは条件式（４）〜（６）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【００３１】
２０．０＜νｎａ＜３０．０                            ‥‥‥（４ａ）
０．３６０＜ｆ１／ｆｔ＜０．４２３                    ‥‥‥（５ａ）
１６＜ｆｔ／ｆｗ＜２５                                ‥‥‥（６ａ）
本発明のズームレンズをＣＣＤ等の光電変換素子を有する撮像装置に用いたとき、光電変換素子の有効面の対角長をＩＳとする。このとき、
０．６＜ｆｗ／ＩＳ                                    ‥‥‥（７）
なる条件を満足するのが良い。
【００３２】
条件式（７）は本発明のズームレンズを撮像装置に用いたときの最適なズームレンズの広角端における焦点距離と撮像素子の対角長の相対的な関係を規定している。条件式（７）の下限を超えると、過度に広画角なズームレンズとなり、歪曲や倍率色収差などの軸外収差の補正が困難となってくる。更に好ましくは条件式（７）の数値を次の如く設定するのが良い。
【００３３】
０．６２＜ｆｗ／ＩＳ＜０．８０                      ‥‥‥（７ａ）
次に各実施例の第１レンズ群Ｆの構成について説明する。まず図１の実施例１における第１レンズ群Ｆの構成について説明する。第１レンズ群Ｆは、第１レンズ面〜第１２レンズ面に対応し、第１レンズ面〜第６レンズ面の第１ａレンズ群１ａと、第７レンズ面〜第１２レンズ面の第１ｂレンズ群１ｂからなる。第１ａレンズ群１ａは物体側より順に負レンズ、負レンズ、正レンズの２枚の負レンズと１枚の正レンズで構成される。第１ｂレンズ群１ｂは３枚の正レンズで構成される。表１に実施例１の各条件式に対応する値を示す。数値実施例１はいずれの条件式も満足しており、望遠端において軸上色収差を良好に補正しながら、高ズーム比（高倍率）と全系の小型軽量化を達成している。
【００３４】
次に、図３の実施例２における第１レンズ群Ｆについて説明する。第１レンズ群Ｆは、第１レンズ面〜第１４レンズ面に対応し、第１レンズ面〜第８レンズ面の第１ａレンズ群１ａと、第９レンズ面〜第１４レンズ面の第１ｂレンズ群１ｂからなる。第１ａレンズ群１ａは物体側より順に負レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズの２枚の負レンズと２枚の正レンズで構成される。第１ｂレンズ群１ｂは３枚の正レンズで構成される。表１に実施例２の各条件式に対応する値を示す。数値実施例２はいずれの条件式も満足しており、望遠端において軸上色収差を良好に補正しながら、高倍率ズームと小型軽量化を達成している。
【００３５】
次に、図５の実施例３における第１レンズ群Ｆについて説明する。第１レンズ群Ｆは、第１レンズ面〜第１４レンズ面に対応し、第１レンズ面〜第８レンズ面の第１ａレンズ群１ａと、第９レンズ面〜第１４レンズ面の第１ｂレンズ群１ｂからなる。第１ａレンズ群１ａは物体側より順に負レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズの２枚の負レンズと２枚の正レンズで構成される。第１ｂレンズ群１ｂは３枚の正レンズで構成される。表１に実施例３の各条件式に対応する値を示す。数値実施例３はいずれの条件式も満足しており、望遠端において軸上色収差を良好に補正しながら、高ズーム比と小型軽量化を達成している。
【００３６】
次に、図７の実施例４における第１レンズ群Ｆについて説明する。第１レンズ群Ｆは、第１レンズ面〜第１１レンズ面に対応し、第１レンズ面〜第７レンズ面の第１ａレンズ群１ａと、第８レンズ面〜第１１レンズ面の第１ｂレンズ群１ｂからなる。第１ａレンズ群１ａは物体側より順に負レンズ、負レンズと正レンズの接合レンズ、正レンズの２枚の負レンズと２枚の正レンズで構成される。第１ｂレンズ群１ｂは２枚の正レンズで構成される。表１に実施例４の各条件式に対応する値を示す。数値実施例４はいずれの条件式も満足しており、望遠端において軸上色収差を良好に補正しながら、高ズーム比と小型軽量化を達成している。以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００３７】
図１１は実施例１〜３のズームレンズを撮影光学系として用いた撮像装置（テレビカメラシステム）の要部概略図である。図１１において１０１は実施例１〜３のいずれか１つのズームレンズである。１２４はカメラである。ズームレンズ１０１はカメラ１２４に対して着脱可能になっている。１２５はカメラ１２４にズームレンズ１０１を装着することにより構成される撮像装置である。ズームレンズ１０１は第１レンズ群Ｆ、変倍部ＬＺ、結像用の第４レンズ群Ｒを有している。第１レンズ群Ｆは合焦用レンズ群が含まれている。変倍部ＬＺは変倍の為に光軸上を移動する第２レンズ群と、変倍に伴う像面変動を補正する為に光軸上を移動する第３レンズ群が含まれている。
【００３８】
ＳＰは開口絞りである。第４レンズ群Ｒは光路中より挿抜可能なレンズユニット（変倍光学系）ＩＥを有している。レンズユニットＩＥはズームレンズ１０１の全系の焦点距離範囲を変移している。１１４、１１５は、各々第１レンズ群Ｆ、変倍部ＬＺを光軸方向に駆動するヘリコイドやカム等の駆動機構である。１１６〜１１８は駆動機構１１４、１１５及び開口絞りＳＰを電動駆動するモータ（駆動手段）である。１１９〜１２１は、第１レンズ群Ｆ、変倍部ＬＺの光軸上の位置や、開口絞りＳＰの絞り径を検出する為のエンコーダやポテンショメータ、あるいはフォトセンサ等の検出器である。
【００３９】
カメラ１２４において、１０９はカメラ１２４内の光学フィルタや色分解プリズムに相当するガラスブロック、１１０はズームレンズ１０１によって形成された被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）である。また、１１１、１２２はカメラ１２４及びズームレンズ本体１０１の各種の駆動を制御するＣＰＵである。このように本発明のズームレンズをテレビカメラに適用することにより、高い光学性能を有する撮像装置を実現している。尚、本発明の実施例４のズームレンズも実施例１〜３と同様にテレビカメラに適用することができる。
【００４０】
以下に本発明の実施例１〜４に対応する数値実施例１〜４を示す。各数値実施例において、ｉは物体側からの面の順序を示し、ｒｉは物体側より第ｉ番目の面の曲率半径、ｄｉは物体側より第ｉ番目と第ｉ＋１番目の間隔、ｎｄｉ，νｄｉは第ｉ番目の光学部材の屈折率とアッベ数である。最後の３つの面は、フィルター等のガラスブロックである。非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＨ軸、光の進行方向を正とし、Ｒを近軸曲率半径、ｋを円錐常数、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６、Ａ７、Ａ８、Ａ９、Ａ１０、Ａ１１、Ａ１２をそれぞれ非球面係数としたとき、次式で表している。又、例えば「ｅ−Ｚ」は「×１０-Z」を意味する。＊印は非球面であることを示している。ＢＦはバックフォーカスであり、最終レンズ面から像面までの距離を空気換算長で表わしたものである。レンズ全長は最も物体側のレンズ面から最終レンズ面までの距離にバックフォーカスを加えたものである。各実施例と前述した条件式との対応を表１に示す。
【００４１】
【数２】
0005517525.tif 000003
【００４２】
［数値実施例１］
面データ
面番号       r        d      nd         νd       有効径
1       -332.526    1.80   1.90200    25.1       76.53
2        524.636    5.84                         75.14
3       -272.645    1.80   1.72047    34.7       74.42
4        119.340    0.12                         73.71
5        119.387   13.93   1.43875    95.0       73.78
6       -118.750    8.04                         74.03
7       1839.222    5.81   1.43875    95.0       73.20
8       -156.962    0.15                         73.09
9        129.687    8.48   1.59240    68.3       71.91
10       -369.251    0.15                         71.70
11         62.991    8.08   1.77250    49.6       67.86
12        163.572  (可変)                         66.72
13*       228.519    0.70   1.88300    40.8       26.83
14         16.139    5.93                         22.17
15       -162.360    6.59   1.80518    25.4       21.70
16        -15.005    0.70   1.75500    52.3       21.31
17         27.315    0.68                         19.68
18         22.172    5.61   1.60342    38.0       19.88
19        -39.636    0.88                         19.33
20        -24.853    0.70   1.83481    42.7       19.21
21       -134.693  (可変)                         19.68
22        -28.312    0.70   1.74320    49.3       22.52
23         46.740    2.80   1.84666    23.8       24.99
24      -2634.956  (可変)                         25.48
25(絞り)    ∞       1.30                         29.38
26        363.155    4.88   1.65844    50.9       30.81
27        -34.292    0.15                         31.18
28         78.344    3.20   1.51823    58.9       31.81
29      -1293.355    0.15                         31.71
30         79.771    7.00   1.51633    64.1       31.49
31        -31.873    1.80   1.83400    37.2       31.21
32       -345.747   35.20                         31.35
33         52.089    5.88   1.48749    70.2       30.29
34        -49.909    1.67                         30.00
35        -88.953    1.80   1.83481    42.7       28.00
36         28.616    6.25   1.51742    52.4       27.30
37       -108.754    3.17                         27.53
38         89.432    6.93   1.48749    70.2       27.77
39        -29.788    1.80   1.83400    37.2       27.59
40       -123.485    0.18                         28.20
41         53.971    4.90   1.51633    64.1       28.39
42        -82.923    4.50                         28.13
43          ∞      30.00   1.60342    38.0       40.00
44          ∞      16.20   1.51633    64.2       40.00
45          ∞       7.50                         40.00
像面        ∞
非球面データ
第13面
K = 8.58860e+000   A 4= 7.05382e-006  A 6=-1.80303e-008
A 8= 7.49637e-011  A10=-8.01854e-013  A12= 5.80206e-015
A 3=-4.50041e-007  A 5= 1.66019e-008  A 7=-8.87373e-010
A 9= 1.99340e-011  A11=-1.17115e-013
各種データ
ズーム比     20.00
焦点距離       8.20    16.40    33.29   109.33   164.00
Fナンバー      1.80     1.80     1.80     1.87     2.73
画角          33.85    18.54     9.38     2.88     1.92
像高           5.50     5.50     5.50     5.50     5.50
レンズ全長   267.97   267.97   267.97   267.97   267.97
BF            41.33    41.33    41.33    41.33    41.33
d12            1.17    22.84    37.62    51.83    54.42
d21           55.34    30.57    13.32     2.39     4.78
d24            4.40     7.50     9.97     6.69     1.71
入射瞳位置    48.84    93.36   167.10   410.71   541.88
射出瞳位置   348.87   348.87   348.87   348.87   348.87
前側主点位置  57.24   110.54   203.64   555.06   784.67
後側主点位置  -0.70    -8.90   -25.80  -101.84  -156.50
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  レンズ構成長  前側主点位置  後側主点位置
1    1      67.24        54.20        37.71          5.78
2   13     -13.70        21.79         2.66        -11.33
3   22     -42.20         3.50        -0.07         -1.98
4   25      64.97       136.94        74.63       -153.22
【００４３】
［数値実施例２］
面データ
面番号       r        d      nd         νd       有効径
1       -321.282    1.80   1.80000    29.8       77.09
2        155.978    0.27                         74.59
3        148.778    5.00   1.43387    95.1       74.52
4        939.166    1.64                         74.28
5       7215.908    1.80   1.80000    29.8       73.96
6        142.263    1.56                         72.80
7        181.560   11.04   1.43387    95.1       72.86
8       -127.642   10.88                         72.96
9      -2147.703    4.17   1.43387    95.1       71.20
10       -253.410    0.15                         71.03
11        146.659    8.29   1.59240    68.3       71.37
12       -222.853    0.15                         71.31
13         59.292    7.70   1.77250    49.6       67.36
14        152.159  (可変)                         66.69
15*       228.519    0.70   1.88300    40.8       27.77
16         16.263    5.43                         22.82
17      -10264.248    6.59   1.80518    25.4       22.54
18        -15.549    0.70   1.75500    52.3       22.13
19         25.590    0.68                         20.01
20         20.925    5.61   1.60342    38.0       20.17
21        -53.448    1.38                         19.48
22        -24.853    0.70   1.83481    42.7       19.20
23       -134.693  (可変)                         19.56
24        -28.312    0.70   1.74320    49.3       22.53
25         46.740    2.80   1.84666    23.8       25.00
26      -2634.956  (可変)                         25.48
27(絞り)    ∞       1.30                         29.39
28        394.928    5.18   1.65844    50.9       30.80
29        -33.348    0.15                         31.26
30         74.155    3.20   1.51823    58.9       31.80
31       3654.252    0.15                         31.67
32         83.980    7.00   1.51633    64.1       31.46
33        -31.528    1.50   1.83400    37.2       31.16
34       -336.280   35.20                         31.30
35         38.818    6.68   1.48749    70.2       30.21
36        -49.746    1.67                         29.82
37        -75.132    1.80   1.83481    42.7       27.57
38         27.229    6.15   1.51742    52.4       26.68
39       -399.526    2.67                         26.88
40        180.001    6.83   1.48749    70.2       27.19
41        -24.173    1.80   1.83400    37.2       27.22
42        -51.301    0.18                         28.26
43         58.679    4.80   1.51633    64.1       28.27
44       -104.601    4.50                         27.91
45          ∞      30.00   1.60342    38.0       40.00
46          ∞      16.20   1.51633    64.2       40.00
47          ∞       7.50                         40.00
像面        ∞
非球面データ
第15面
K = 8.58860e+000   A 4= 7.05382e-006  A 6=-1.80303e-008
A 8= 7.49637e-011  A10=-8.01854e-013  A12= 5.80206e-015
A 3=-4.50041e-007  A 5= 1.66019e-008  A 7=-8.87373e-010
A 9= 1.99340e-011  A11=-1.17115e-013
各種データ
ズーム比     20.00
焦点距離       8.20    16.40    33.29   109.33   164.00
Fナンバー      1.80     1.80     1.80     1.87     2.73
画角          33.85    18.54     9.38     2.88     1.92
像高           5.50     5.50     5.50     5.50     5.50
レンズ全長   268.50   268.50   268.50   268.50   268.50
BF            41.33    41.33    41.33    41.33    41.33
d14            0.53    22.20    36.98    51.19    53.78
d23           56.24    31.47    14.23     3.29     5.68
d26            4.40     7.50     9.97     6.69     1.71
入射瞳位置    49.27    93.79   167.53   411.14   542.31
射出瞳位置   332.44   332.44   332.44   332.44   332.44
前側主点位置  57.68   111.02   204.24   557.26   789.08
後側主点位置  -0.70    -8.90   -25.80  -101.84  -156.50
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  レンズ構成長  前側主点位置  後側主点位置
1    1      67.24        54.47        38.14          5.59
2   15     -13.70        21.79         3.10        -10.42
3   24     -42.20         3.50        -0.07         -1.98
4   27      65.91       136.94        76.20       -155.53
【００４４】
［数値実施例３］
面データ
面番号       r        d      nd         νd       有効径
1       -156.710    2.00   1.72047    34.7       88.52
2        126.311    3.19                         82.79
3        148.734    5.82   1.43875    95.0       82.48
4        567.137    0.40                         82.08
5        276.593    2.00   2.10446    17.1       81.43
6        116.332    0.00                         79.53
7        116.332   16.37   1.49700    81.5       79.53
8       -110.799    8.99                         79.71
9        155.999    5.15   1.59240    68.3       78.64
10        626.005    0.15                         78.33
11        121.931   10.16   1.70000    48.1       76.82
12       -263.541    0.15                         76.32
13         49.218    6.20   1.83481    42.7       63.39
14         85.248  (可変)                         62.65
15*       143.379    1.00   1.88300    40.8       28.33
16         14.990    5.56                         21.61
17        -67.291    7.22   1.80809    22.8       21.49
18        -12.199    0.75   1.88300    40.8       20.38
19         28.461    0.60                         18.47
20         23.739    5.13   1.63980    34.5       18.61
21        -36.481    2.69                         18.09
22        -16.019    0.75   1.81600    46.6       16.93
23        -24.425  (可変)                         17.23
24        -20.647    0.75   1.75500    52.3       16.28
25        154.228    2.93   1.84649    23.9       20.90
26        -78.885  (可変)                         21.60
27(絞り)    ∞       1.34                         25.28
28        538.417    4.44   1.67003    47.2       25.74
29        -31.174    0.20                         27.10
30         62.452    3.88   1.50127    56.5       27.90
31       -226.896    0.15                         27.80
32        125.628    5.71   1.50127    56.5       27.50
33        -29.646    1.20   1.88300    40.8       27.10
34      -1686.338   46.64                         27.10
35         57.525    7.01   1.51633    64.1       26.90
36        -38.749    0.47                         23.54
37        -69.664    1.40   1.83400    37.2       22.69
38         20.495    7.23   1.48749    70.2       22.13
39        227.801    0.61                         23.38
40         37.446    5.48   1.50127    56.5       24.56
41        -38.416    1.40   1.83481    42.7       24.66
42       -103.245    0.15                         25.15
43         40.048    4.54   1.51633    64.1       25.55
44        -97.950    4.00                         25.31
45          ∞      33.00   1.60859    46.4       23.57
46          ∞      13.20   1.51633    64.2       40.00
47          ∞       5.79                         40.00
像面        ∞
非球面データ
第15面
K = -4.98064e+002  A 4= 3.14859e-005  A 6=-3.27331e-007
A 8=-1.45370e-009  A10=-1.93067e-011  A12= 4.84910e-014 
A 3= 8.91291e-006  A 5= 1.87330e-006  A 7= 9.07873e-010
A 9= 4.49930e-010  A11=-8.01597e-013
各種データ
ズーム比     20.00
焦点距離       7.00    17.50    35.00    63.00   140.00 
Fナンバー      1.90     1.90     1.90     1.90     2.43
画角          38.16    17.45     8.93     4.99     2.25 
像高           5.50     5.50     5.50     5.50     5.50 
レンズ全長   268.86   268.86   268.86   268.86   268.86 
BF            38.96    38.96    38.96    38.96    38.96 
d14            0.96    21.96    31.72    37.19    41.38 
d23           40.45    15.87     5.20     2.00     7.23 
d26            8.65    12.24    13.15    10.88     1.46 
入射瞳位置    48.53   104.16   180.24   287.22   525.01 
射出瞳位置    84.00    84.00    84.00    84.00    84.00 
前側主点位置  56.16   125.57   230.90   400.96   915.61 
後側主点位置  -1.21   -11.71   -29.21   -57.21  -134.21 
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  レンズ構成長  前側主点位置  後側主点位置
1    1      53.00        60.59        36.96          4.17
2   15     -12.16        23.72         2.53        -13.62
3   24     -40.86         3.68        -0.90         -2.97
4   27     149.70       142.05       236.08       -325.18
【００４５】
［数値実施例４］
面データ
面番号       r        d      nd         νd       有効径
1       -155.833    2.20   1.80100    35.0       78.36
2        245.932    6.67                         75.10
3       13317.833    2.20   1.84666    23.8       73.82
4        112.751   12.47   1.43875    95.0       72.35
5       -172.062    0.15                         72.60
6        396.107    9.96   1.43387    95.1       73.22
7       -105.572    5.39                         73.26
8        114.110    9.04   1.72916    54.7       69.30
9       -256.562    0.15                         68.71
10         54.825    6.05   1.78800    47.4       62.45
11        103.504  (可変)                         61.61
12         51.789    1.00   1.83481    42.7       31.55
13         15.910    6.61                         24.93
14       -400.917    6.84   1.80809    22.8       24.62
15        -17.072    0.75   1.83481    42.7       23.76
16         31.672    0.30                         21.17
17         19.845    6.28   1.60342    38.0       21.08
18        -32.634    1.00                         20.28
19        -25.408    0.75   1.83489    42.6       18.99
20        102.231  (可変)                         18.28
21        -22.336    0.75   1.75500    52.3       15.30
22         31.032    2.52   1.84649    23.9       16.72
23        470.386  (可変)                         17.28
24(絞り)    ∞       1.34                         24.01
25       -513.754    4.44   1.67003    47.2       24.91
26        -29.491    0.15                         25.66
27         55.051    3.88   1.51633    64.1       26.31
28        186.478    0.15                         26.12
29         61.856    5.71   1.50127    56.5       26.09
30        -32.834    1.20   1.88300    40.8       25.82
31       -336.685  (可変)                         25.98
32         55.061    6.20   1.48749    70.2       26.60
33        -42.524    0.15                         26.23
34       -106.356    1.40   1.83400    37.2       25.37
35         23.054    4.74   1.51633    64.2       24.28
36       -199.026    0.86                         24.30
37         44.732    6.26   1.51742    52.4       24.92
38        -22.898    1.40   1.88300    40.8       24.88
39       -243.333    0.15                         25.85
40         66.393    4.71   1.51742    52.4       26.38
41        -36.700  (可変)                         26.42
42          ∞      33.00   1.60859    46.4       40.00
43          ∞      13.20   1.51633    64.2       40.00
44          ∞       8.50                         40.00
像面        ∞
各種データ
ズーム比     16.85
焦点距離       8.00    13.61    29.55    59.74   134.79 
Fナンバー      1.90     1.90     1.90     1.90     2.50
画角          34.51    22.00    10.54     5.26     2.34 
像高           5.50     5.50     5.50     5.50     5.50 
レンズ全長   250.44   250.44   250.44   250.44   250.44 
BF            42.92    41.73    41.02    41.29    40.39 
d11            0.70    14.94    29.31    37.91    43.74 
d20           41.44    25.03     8.90     1.98     3.57 
d23            8.55    10.72    12.48    10.79     3.38 
d31           33.00    34.19    34.90    34.63    35.54 
d41            5.26     4.07     3.35     3.63     2.72 
入射瞳位置    48.74    76.75   139.36   232.64   409.07 
射出瞳位置   259.33   231.24   217.46   222.51   206.70 
前側主点位置  57.00    91.19   173.08   309.06   635.53 
後側主点位置   0.50    -5.11   -21.05   -51.25  -126.29 
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  レンズ構成長  前側主点位置  後側主点位置
1    1      56.83        54.28        36.40          7.74
2   12     -14.39        23.53         5.67         -8.29
3   21     -30.56         3.27         0.06         -1.72
4   24      34.74        16.87         2.69         -8.22
5   32      47.76        25.87        12.68         -6.01
6   42       ∞          46.20        14.58        -14.58
【００４６】
【表１】
0005517525.tif 000004
【符号の説明】
【００４７】
Ｆ：前玉レンズ群、１ａ：部分系、１ｂ：部分系、Ｖ：バリエータ、Ｖ１：バリエータ１、Ｖ２：バリエータ２、Ｃ：コンペンセータ、ＳＰ：絞り、Ｒ：固定群、Ｐ：色分解プリズムや光学フィルタ−等、Ｉ：撮像面
【図１１】
0005517525.tif 000005
【図１】
0005517525.tif 000006
【図２】
0005517525.tif 000007
【図３】
0005517525.tif 000008
【図４】
0005517525.tif 000009
【図５】
0005517525.tif 000010
【図６】
0005517525.tif 000011
【図７】
0005517525.tif 000012
【図８】
0005517525.tif 000013
【図９】
0005517525.tif 000014
【図１０】
0005517525.tif 000015