(57)【要約】【課題】ズームレンズにおいて、コンパクト性を維持しつつ、１００倍以上の高倍率化および広角化、並びにズーム全域における高性能化を実現する。【解決手段】ズームレンズは、物体側から順に、変倍時固定の正の第１レンズ群（Ｇ１）、変倍時に移動する負の第２レンズ群（Ｇ２）、変倍時に移動する正の第３レンズ群（Ｇ３）、変倍時固定の正の第４レンズ群（Ｇ４）からなる。広角から望遠への変倍時に、第２、第３レンズ群はそれぞれの結像倍率が−１倍の点を同時に通る。第２レンズ群（Ｇ２）は、物体側から順に、変倍時に独立に移動する負の第２ａレンズ群（Ｇ２ａ）と正の第２ｂレンズ群（Ｇ２ｂ）とからなり、第３レンズ群（Ｇ３）は、物体側から順に変倍時に独立に移動する正の第３ａレンズ群（Ｇ３ａ）と正の第３ｂレンズ群（Ｇ３ｂ）とからなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、変倍時に固定されている正の屈折力を有する第１レンズ群、
変倍時に移動する負の屈折力を有する、変倍機能を有する第２レンズ群、
変倍時に移動し、変倍に伴う像面の変動を補正する正の屈折力を有する第３レンズ群、および
変倍時に固定され、最も物体側に絞りが配置され、結像作用を有する、正の屈折力を有する第４レンズ群からなり、
広角端から望遠端への変倍の際に、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群とは、それぞれの結像倍率が−１の点を同時に通り、
前記第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、負の屈折力を有する第２ａレンズ群および正の屈折力を有する第２ｂレンズ群からなり、広角端から望遠端への変倍時に前記第２ａレンズ群および前記第２ｂレンズ群は独立に移動し、
前記第３レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有する第３ａレンズ群および正の屈折力を有する第３ｂレンズ群からなり、広角端から望遠端への変倍時に前記第３ａレンズ群および前記第３ｂレンズ群は独立に移動することを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】
変倍時に、前記第３ａレンズ群および前記第３ｂレンズ群の間隔が、広角端から、前記第２レンズ群および前記第３レンズ群の結像倍率が同時に−１倍となる焦点距離までのズーム範囲において最大となり、
下記条件式（１）を満足することを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
０．０６０＜（Ｇ３ｄmax−Ｇ３ｄｂ１）／ｆ３ａ＜０．１８０  …  （１）
ただし、
Ｇ３ｄｂ１：前記第２レンズ群および前記第３レンズ群の結像倍率が同時に−１倍となるズーム位置における前記第３ａレンズ群および前記第３ｂレンズ群の間隔
Ｇ３ｄmax：前記ズーム範囲における前記第３ａレンズ群および前記第３ｂレンズ群の間隔の最大値
ｆ３ａ：前記第３ａレンズ群の焦点距離
【請求項３】
下記条件式（１−１）を満足することを特徴とする請求項２記載のズームレンズ。
０．０８０＜（Ｇ３ｄmax−Ｇ３ｄｂ１）／ｆ３ａ＜０．１６０  …  （１−１）
ただし、
Ｇ３ｄｂ１：前記第２レンズ群および前記第３レンズ群の結像倍率が同時に−１倍となるズーム位置における前記第３ａレンズ群および前記第３ｂレンズ群の間隔
Ｇ３ｄmax：前記ズーム範囲における前記第３ａレンズ群および前記第３ｂレンズ群の間隔の最大値
ｆ３ａ：前記第３ａレンズ群の焦点距離
【請求項４】
変倍時に、前記第２ａレンズ群および前記第２ｂレンズ群の間隔が、広角端から、前記第２レンズ群および前記第３レンズ群の結像倍率が同時に−１倍となる焦点距離までのズーム範囲において最小となり、
下記条件式（２）を満足することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のズームレンズ。
−０．０１２＜（Ｇ２ｄmin−Ｇ２ｄｂ１）／ｆ２ｂ＜−０．００２  …  （２）
ただし、
Ｇ２ｄｂ１：前記第２レンズ群および前記第３レンズ群の結像倍率が同時に−１倍となるズーム位置における前記第２ａレンズ群および前記第２ｂレンズ群の間隔
Ｇ２ｄmin：前記ズーム範囲における前記第２ａレンズ群および前記第２ｂレンズ群の間隔の最小値
ｆ２ｂ：前記第２ｂレンズ群の焦点距離
【請求項５】
下記条件式（２−１）を満足することを特徴とする請求項４記載のズームレンズ。
−０．０１０＜（Ｇ２ｄmin−Ｇ２ｄｂ１）／ｆ２ｂ＜−０．００４  …  （２−１）
ただし、
Ｇ２ｄｂ１：前記第２レンズ群および前記第３レンズ群の結像倍率が同時に−１倍となるズーム位置における前記第２ａレンズ群および前記第２ｂレンズ群の間隔
Ｇ２ｄmin：前記ズーム範囲における前記第２ａレンズ群および前記第２ｂレンズ群の間隔の最小値
ｆ２ｂ：前記第２ｂレンズ群の焦点距離
【請求項６】
前記第３ａレンズ群は、正の屈折力を有する１枚のレンズからなることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載のズームレンズ。
【請求項７】
前記第３ａレンズ群を構成する前記正の屈折力を有するレンズの少なくとも１面が非球面であることを特徴とする請求項６記載のズームレンズ。
【請求項８】
前記第２ｂレンズ群は、正の屈折力を有する１枚のレンズからなり、該レンズの少なくとも１面が非球面であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載のズームレンズ。
【請求項９】
請求項１記載のズームレンズを搭載し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】
本発明は、ズームレンズおよび撮像装置に関し、より詳しくは、テレビカメラやビデオカメラ等への搭載に好適な高倍率のズームレンズおよびこのズームレンズを備えた撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
テレビカメラやビデオカメラ等に搭載されるズームレンズにおいては、近年、高倍率化、広角化、軽量化、さらにはズーム全域における高性能化のニーズが高まってきており、これらの要求に応じたズームレンズを提供することが望まれている。例えば、このようなズームレンズとして、４群で構成したタイプのものが知られている。また、４群で構成されたズームレンズにおいては、物体側から２番目のレンズ群を変倍用のレンズ群とし、その変倍に伴う像面移動を物体側から３番目のレンズ群によって補正するタイプのものも知られている。さらに、高性能化を実現するため、物体側から２番目のレンズ群または３番目のレンズ群を分割したタイプのものが提案されている（特許文献１〜４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２４８４４９号公報
【特許文献２】特開２００９−１２８４９１号公報
【特許文献３】特開２０１０−９１７８８号公報
【特許文献４】特開２０１１−３９３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ズームレンズにおいて、高倍率化を実現するためには、望遠側で大きくなる収差を良好補正し、その結果として広角端から中間域において劣化した像面の倒れを良好に補正する必要がある。広角化を行う場合、広角端から変倍したときの、変倍群へ入射する周辺光束が大きく変動することに伴うイメージサークルのケラレを防ぐ必要がある。このようなケラレは、最も物体側の第１レンズ群（フォーカス群）の径を大きくすることにより防止することができる。しかしながら、第１レンズ群の径は比較的大きいことから、さらに第１レンズ群の径を大きくすると軽量化を達成することが困難となる。【０００５】
例えば上記特許文献１〜４に記載されたズームレンズにおいては、いずれも広角端における画角が６５度以下であり、広角化を達成できていない。一方、広角化を達成するために、広角化とともに最も像側のレンズ群の構成を複雑化すると、レンズ系の重量が大きくなってしまうため、軽量化を達成するためには高倍率化は困難である。例えば、上記特許文献２に記載されたズームレンズにおいては、広角化を達成できているものがあるが、ズーム倍率をそれほど大きくすることができていない。【０００６】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、コンパクト性を維持しつつ、１００倍以上の高倍率化および広角化、並びにズーム全域における高性能化を実現可能な高倍率のズームレンズおよびこのズームレンズを搭載した撮像装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によるズームレンズは、物体側から順に、変倍時に固定されている正の屈折力を有する第１レンズ群、
変倍時に移動する負の屈折力を有する、変倍機能を有する第２レンズ群、
変倍時に移動し、変倍に伴う像面の変動を補正する正の屈折力を有する第３レンズ群、および
変倍時に固定され、最も物体側に絞りが配置され、結像作用を有する、正の屈折力を有する第４レンズ群からなり、
広角端から望遠端への変倍の際に、第２レンズ群と第３レンズ群とは、それぞれの結像倍率が−１の点を同時に通り、
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、負の屈折力を有する第２ａレンズ群および正の屈折力を有する第２ｂレンズ群からなり、広角端から望遠端への変倍時に第２ａレンズ群および第２ｂレンズ群は独立に移動し、
第３レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有する第３ａレンズ群および正の屈折力を有する第３ｂレンズ群からなり、広角端から望遠端への変倍時に第３ａレンズ群および第３ｂレンズ群は独立に移動することを特徴とするものである。【０００８】
本発明のズームレンズは、４つのレンズ群からなるものであるが、４つのレンズ群以外に、実質的にパワーを持たないレンズ、絞りやカバーガラス等のレンズ以外の光学要素、レンズフランジ、レンズバレル、撮像素子、手ぶれ補正機構等の機構部分等を持つものを含むものであってもよい。【０００９】
また、レンズ群とは、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ものとする。【００１０】
また、本発明においては、凸面、凹面、平面、両凹、メニスカス、両凸、平凸および平凹等といったレンズの面形状、正および負といったレンズの屈折力の符号は、非球面が含まれているものについてはとくに断りのない限り近軸領域で考えるものとする。また、本発明においては、曲率半径の符号は、面形状が物体側に凸面を向けた場合を正、像側に凸面を向けた場合を負とすることにする。【００１１】
なお、本発明のズームレンズにおいては、変倍時に、第３ａレンズ群および第３ｂレンズ群の間隔が、広角端から、第２レンズ群および第３レンズ群の結像倍率が同時に−１倍となる焦点距離までのズーム範囲において最大となり、
下記条件式（１）を満足することが好ましい。【００１２】
０．０６０＜（Ｇ３ｄmax−Ｇ３ｄｂ１）／ｆ３ａ＜０．１８０  …  （１）
ただし、
Ｇ３ｄｂ１：第２レンズ群および第３レンズ群の結像倍率が同時に−１倍となるズーム位置における第３ａレンズ群および第３ｂレンズ群の間隔
Ｇ３ｄmax：ズーム範囲における第３ａレンズ群および第３ｂレンズ群の間隔の最大値
ｆ３ａ：第３ａレンズ群の焦点距離
なお、下記条件式（１−１）を満足することがより好ましい。【００１３】
０．０８０＜（Ｇ３ｄmax−Ｇ３ｄｂ１）／ｆ３ａ＜０．１６０  …  （１−１）
また、本発明のズームレンズにおいては、変倍時に、第２ａレンズ群および第２ｂレンズ群の間隔が、広角端から、第２レンズ群および第３レンズ群の結像倍率が同時に−１倍となる焦点距離までのズーム範囲において最小となり、
下記条件式（２）を満足することが好ましい。【００１４】
−０．０１２＜（Ｇ２ｄmin−Ｇ２ｄｂ１）／ｆ２ｂ＜−０．００２  …  （２）
ただし、
Ｇ２ｄｂ１：第２レンズ群および第３レンズ群の結像倍率が同時に−１倍となるズーム位置における第２ａレンズ群および第２ｂレンズ群の間隔
Ｇ２ｄmin：ズーム範囲における第２ａレンズ群および第２ｂレンズ群の間隔の最小値
ｆ２ｂ：第２ｂレンズ群の焦点距離
なお、下記条件式（２−１）を満足することが好ましい。【００１５】
−０．０１０＜（Ｇ２ｄmin−Ｇ２ｄｂ１）／ｆ２ｂ＜−０．００４  …  （２−１）
また、本発明のズームレンズにおいては、第３ａレンズ群は、正の屈折力を有する１枚のレンズからなることが好ましい。【００１６】
また、本発明のズームレンズにおいては、第３ａレンズ群を構成する正の屈折力を有するレンズの少なくとも１面が非球面であることが好ましい。【００１７】
また、本発明のズームレンズにおいては、第２ｂレンズ群は、正の屈折力を有する１枚のレンズからなり、このレンズの少なくとも１面が非球面であることが好ましい。【００１８】
本発明の撮像装置は、上記本発明のズームレンズを搭載したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、４群構成からなるズームレンズにおいて、各レンズ群の構成を好適に設定し、変倍時において、第２レンズ群の第２ａレンズ群および第２ｂレンズ群を独立に移動するようにしているため、望遠側の収差、とくに像面湾曲を良好に補正しながら、広角端から中間域における像面の倒れを良好に補正することが可能となる。また、第３レンズ群の第３ａレンズ群および第３ｂレンズ群を独立に移動するようにしているため、イメージサークルを確保することが可能となり、さらにディストーションを良好に補正でき、Ｆドロップ開始点を長焦点側にシフトすることが容易となる。また、広角端から望遠端への変倍の際に、第２レンズ群および第３レンズ群がそれぞれの結像倍率が−１倍の点を同時に通るようにしているため、コンパクトでありながらも、収差の変動を良好に抑えた、高倍率ズームを達成することが可能となる。したがって、イメージサークルを確保しながら、広角端から中間にかける像面湾曲を良好に補正することが可能となるため、ズーム全域において中心から周辺まで高性能化を実現することが可能となる。【００２０】
本発明の撮像装置によれば、本発明のズームレンズを搭載しているため、高倍率でありながらも、ハイビジョン画質を維持しつつ、広角化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例１に係るズームレンズのレンズ構成を示す断面図
【図２】本発明の実施例２に係るズームレンズのレンズ構成を示す断面図
【図３】本発明の実施例３に係るズームレンズのレンズ構成を示す断面図
【図４】本発明の実施例４に係るズームレンズのレンズ構成を示す断面図
【図５】本発明の実施例５に係るズームレンズのレンズ構成を示す断面図
【図６】本発明の実施例１に係るズームレンズにおけるズーム倍率と第３ａレンズ群Ｇ３ａおよび第３ｂレンズ群Ｇ３ｂの間隔との関係を示す図
【図７】本発明の実施例２に係るズームレンズにおけるズーム倍率と第３ａレンズ群Ｇ３ａおよび第３ｂレンズ群Ｇ３ｂの間隔との関係を示す図
【図８】本発明の実施例３に係るズームレンズにおけるズーム倍率と第３ａレンズ群Ｇ３ａおよび第３ｂレンズ群Ｇ３ｂの間隔との関係を示す図
【図９】本発明の実施例４に係るズームレンズにおけるズーム倍率と第３ａレンズ群Ｇ３ａおよび第３ｂレンズ群Ｇ３ｂの間隔との関係を示す図
【図１０】本発明の実施例５に係るズームレンズにおけるズーム倍率と第３ａレンズ群Ｇ３ａおよび第３ｂレンズ群Ｇ３ｂの間隔との関係を示す図
【図１１】本発明の実施例１に係るズームレンズにおけるズーム倍率と第２ａレンズ群Ｇ２ａおよび第２ｂレンズ群Ｇ２ｂの間隔との関係を示す図
【図１２】本発明の実施例２に係るズームレンズにおけるズーム倍率と第２ａレンズ群Ｇ２ａおよび第２ｂレンズ群Ｇ２ｂの間隔との関係を示す図
【図１３】本発明の実施例３に係るズームレンズにおけるズーム倍率と第２ａレンズ群Ｇ２ａおよび第２ｂレンズ群Ｇ２ｂの間隔との関係を示す図
【図１４】本発明の実施例４に係るズームレンズにおけるズーム倍率と第２ａレンズ群Ｇ２ａおよび第２ｂレンズ群Ｇ２ｂの間隔との関係を示す図
【図１５】本発明の実施例５に係るズームレンズにおけるズーム倍率と第２ａレンズ群Ｇ２ａおよび第２ｂレンズ群Ｇ２ｂの間隔との関係を示す図
【図１６】本発明の実施例１に係るズームレンズの第１レンズ群および第２レンズ群の詳細構成を示す断面図
【図１７】本発明の実施例１に係るズームレンズの第３レンズ群の詳細構成を示す断面図
【図１８】本発明の実施例１に係るズームレンズの第４レンズ群から結像面までの詳細構成を示す断面図
【図１９】本発明の実施例２に係るズームレンズの第１レンズ群および第２レンズ群の詳細構成を示す断面図
【図２０】本発明の実施例２に係るズームレンズの第３レンズ群の詳細構成を示す断面図
【図２１】本発明の実施例２に係るズームレンズの第４レンズ群から結像面までの詳細構成を示す断面図
【図２２】本発明の実施例３に係るズームレンズの第１レンズ群および第２レンズ群の詳細構成を示す断面図
【図２３】本発明の実施例３に係るズームレンズの第３レンズ群の詳細構成を示す断面図
【図２４】本発明の実施例３に係るズームレンズの第４レンズ群から結像面までの詳細構成を示す断面図
【図２５】本発明の実施例４に係るズームレンズの第１レンズ群および第２レンズ群の詳細構成を示す断面図
【図２６】本発明の実施例４に係るズームレンズの第３レンズ群の詳細構成を示す断面図
【図２７】本発明の実施例４に係るズームレンズの第４レンズ群から結像面までの詳細構成を示す断面図
【図２８】本発明の実施例５に係るズームレンズの第１レンズ群および第２レンズ群の詳細構成を示す断面図
【図２９】本発明の実施例５に係るズームレンズの第３レンズ群の詳細構成を示す断面図
【図３０】本発明の実施例５に係るズームレンズの第４レンズ群から結像面までの詳細構成を示す断面図
【図３１】本発明の実施例１に係るズームレンズの諸収差図（広角端）
【図３２】本発明の実施例１に係るズームレンズのコマ収差図（広角端）
【図３３】本発明の実施例１に係るズームレンズの諸収差図（中間域）
【図３４】本発明の実施例１に係るズームレンズのコマ収差図（中間域）
【図３５】本発明の実施例１に係るズームレンズの諸収差図（望遠端）
【図３６】本発明の実施例１に係るズームレンズのコマ収差図（望遠端）
【図３７】本発明の実施例２に係るズームレンズの諸収差図（広角端）
【図３８】本発明の実施例２に係るズームレンズのコマ収差図（広角端）
【図３９】本発明の実施例２に係るズームレンズの諸収差図（中間域）
【図４０】本発明の実施例２に係るズームレンズのコマ収差図（中間域）
【図４１】本発明の実施例２に係るズームレンズの諸収差図（望遠端）
【図４２】本発明の実施例２に係るズームレンズのコマ収差図（望遠端）
【図４３】本発明の実施例３に係るズームレンズの諸収差図（広角端）
【図４４】本発明の実施例３に係るズームレンズのコマ収差図（広角端）
【図４５】本発明の実施例３に係るズームレンズの諸収差図（中間域）
【図４６】本発明の実施例３に係るズームレンズのコマ収差図（中間域）
【図４７】本発明の実施例３に係るズームレンズの諸収差図（望遠端）
【図４８】本発明の実施例３に係るズームレンズのコマ収差図（望遠端）
【図４９】本発明の実施例４に係るズームレンズの諸収差図（広角端）
【図５０】本発明の実施例４に係るズームレンズのコマ収差図（広角端）
【図５１】本発明の実施例４に係るズームレンズの諸収差図（中間域）
【図５２】本発明の実施例４に係るズームレンズのコマ収差図（中間域）
【図５３】本発明の実施例４に係るズームレンズの諸収差図（望遠端）
【図５４】本発明の実施例４に係るズームレンズのコマ収差図（望遠端）
【図５５】本発明の実施例５に係るズームレンズの諸収差図（広角端）
【図５６】本発明の実施例５に係るズームレンズのコマ収差図（広角端）
【図５７】本発明の実施例５に係るズームレンズの諸収差図（中間域）
【図５８】本発明の実施例５に係るズームレンズのコマ収差図（中間域）
【図５９】本発明の実施例５に係るズームレンズの諸収差図（望遠端）
【図６０】本発明の実施例５に係るズームレンズのコマ収差図（望遠端）
【図６１】本発明の実施形態に係る撮像装置の斜視図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、本発明の一実施形態に係るズームレンズの構成を示す断面図であり、後述の実施例１のレンズ構成に対応している。なお、図１（Ａ）は広角端（最短焦点距離状態）での光学系配置、図１（Ｂ）は中間域（中間焦点距離状態）での光学系配置、図１（Ｃ）は望遠端（最長焦点距離状態）での光学系配置に対応している。同様にして、後述の実施例２，３のレンズ構成に対応する第２から第５の構成例を、図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）〜図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示す。
【００２３】
図１〜図５は全て、左側が物体側、右側が像側であり、広角端から望遠端へ変倍するときの各可動レンズ群の移動軌跡を、図１（Ａ）にのみ模式的に矢印で示す。図１（Ａ）に示す矢印は、物体側から順に後述する第２ａレンズ群、第２ｂレンズ群、第３ａレンズ群および第３ｂレンズ群の移動軌跡に対応する。なお、第２から第５の構成例において、各可動レンズ群の移動軌跡は第１の構成例と略同一であるため、図２から図５においては移動軌跡の図示は省略する。
【００２４】
本発明の各実施形態のズームレンズは、例えば固体撮像素子を用いた高性能のテレビカメラやビデオカメラ等に搭載されて好適に使用可能なものであり、例えば変倍比が１００倍以上の標準から望遠域に適するものである。
【００２５】
このズームレンズは、光軸Ｚに沿って、物体側から順に、変倍時に固定されている正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、変倍時に移動する負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、変倍時に移動し、変倍に伴う像面の変動を補正する正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、変倍時に固定され、最も物体側に開口絞りＳｔが配置され、結像作用を有する、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを備えたものである。なお、各図に示す開口絞りＳｔは、必ずしも大きさや形状を示すものではなく、光軸Ｚ上の位置を示すものである。
【００２６】
このズームレンズの結像面（撮像面）Ｓｉｍには、例えば図示しない撮像素子が配置される。第４レンズ群Ｇ４と撮像面との間には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、種々の光学部材が配置されていてもよい。図示した構成例では、色分解プリズム等からなる色分解光学系ＧＣが配置されている。
【００２７】
第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３は、変倍時に可動であり、ズーム群としての機能を有するものである。本実施形態のズームレンズでは、光学系先端ではなく光学系内部の群を移動させて変倍を行ういわゆるインナーズーム方式の構成を有している。テレビカメラやビデオカメラ等では、このようなインナーズーム方式の方が、変倍時の全長や重量バランスの変化が少なく操作性に優れており、好ましいとされている。
【００２８】
ズーム群のうち、第２レンズ群Ｇ２は、バリエータ群としての機能を有するものであり、第３レンズ群Ｇ３はコンペンセータ群としての機能を有するものである。より詳しくは、第２レンズ群Ｇ２を光軸上で移動させることにより変倍が行われ、これに伴う像面の変動の補正が第３レンズ群Ｇ３を光軸上で移動させることにより行われる。
【００２９】
とくに、本実施形態のズームレンズでは、変倍時に第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３とが相対的な移動を行う、いわゆるフローティング方式を採用している。この構成により、変倍に伴う像面の変動を補正するとともに、変倍時の球面収差およびコマ収差の変動を良好に補正して、良好な光学性能を保持することができる。
【００３０】
本実施形態のズームレンズにおいては、広角端から望遠端への変倍の際に、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３とは、それぞれの結像倍率が−１倍（倒立等倍）の点を同時に通るように構成されている。この構成により、コンペセータ群としての機能を有する第３レンズ群Ｇ３が、像面補正のみならず変倍そのものにも作用し、−１倍となる位置を基準として、広角側では縮小倍率となり、望遠側では拡大倍率となるため、ズーム比を大きくとることが可能となる。ここで、テレビ用のズームレンズにおいては、第３レンズ群Ｇ３が負の屈折力を有するタイプのものも考えられるが、第３レンズ群Ｇ３を負の屈折力を有するものとすると、第４レンズ群Ｇ４に入射する光束が発散光束となり、防振群およびエクステンダー部を有するマスター部としての機能を有する第４レンズ群Ｇ４を構成するレンズの径が増大し、重量も大きくなるため好ましくない。また、高倍率化を実現しようとすると、望遠側で第１レンズ群Ｇ１で補正しきれなかった色収差を抑制することが必要となるが、第３レンズ群Ｇ３が正の屈折力を有する場合は、望遠側において第３レンズ群Ｇ３に入射する光束が広がるため、その残存色収差を補正することが可能となり、高性能化が可能となる。
【００３１】
また、本実施形態のズームレンズでは、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、負の屈折力を有する第２ａレンズ群Ｇ２ａおよび正の屈折力を有する第２ｂレンズ群Ｇ２ｂからなり、広角端から望遠端への変倍時に第２ａレンズ群Ｇ２ａおよび第２ｂレンズ群Ｇ２ｂが独立に移動するように構成されている。ここで、高倍率化を実現しようとすると望遠側の収差の補正が困難となり、これを補正しようとすると、広角端から中間域の像面が物体側に倒れてしまい、ズーム全域で高性能を実現することが困難となる。第２レンズ群Ｇ２を、物体側から順に、負の屈折力を有する第２ａレンズ群Ｇ２ａおよび正の屈折力を有する第２ｂレンズ群Ｇ２ｂからなり、広角端から望遠端への変倍時に第２ａレンズ群Ｇ２ａおよび第２ｂレンズ群Ｇ２ｂが独立に移動するように構成することで、望遠側の収差、とくに像面湾曲を良好に補正しながら、広角端から中間域における像面の倒れを良好に補正することが可能となる。
【００３２】
また、本実施形態のズームレンズでは、第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、正の屈折力を有する第３ａレンズ群Ｇ３ａおよび正の屈折力を有する第３ｂレンズ群Ｇ３ｂからなり、広角端から望遠端への変倍時に第３ａレンズ群Ｇ３ａおよび第３ｂレンズ群Ｇ３ｂが独立に移動するように構成されている。ここで、広角化を実現しようとする場合、広角端から変倍していくと、第２レンズ群Ｇ２に入射する周辺光束が大きく変化し、イメージサークルを確保することが困難となる。第３レンズ群Ｇ３を、物体側から順に、正の屈折力を有する第３ａレンズ群Ｇ３ａおよび正の屈折力を有する第３ｂレンズ群Ｇ３ｂからなり、広角端から望遠端への変倍時に第３ａレンズ群Ｇ３ａおよび第３ｂレンズ群Ｇ３ｂが独立に移動するように構成することで、イメージサークルを確保することが可能となり、さらにディストーションを良好に補正でき、Ｆドロップ開始点を長焦点側にシフトすることが容易となる。
【００３３】
そして、本実施形態のズームレンズでは、第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３で構成される変倍群のそれぞれに、移動の自由度を持たせることにより、イメージサークルを確保しながら、広角端から中間にかける像面湾曲を良好に補正することが可能となるため、ズーム全域において中心から周辺まで高性能を実現することが可能となる。
【００３４】
本実施形態のズームレンズでは、変倍時に、第３ａレンズ群Ｇ３ａおよび第３ｂレンズ群Ｇ３ｂの間隔が、広角端から、第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３の結像倍率が同時に−１倍となる焦点距離までのズーム範囲において最大となり、下記条件式（１）を満足することが好ましい。
【００３５】
０．０６０＜（Ｇ３ｄmax−Ｇ３ｄｂ１）／ｆ３ａ＜０．１８０  …  （１）
ただし、
Ｇ３ｄｂ１：第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３の結像倍率が同時に−１倍となるズーム位置における第３ａレンズＧ３ａ群および第３ｂレンズ群Ｇ３ｂの間隔
Ｇ３ｄmax：上記ズーム範囲における第３ａレンズ群Ｇ３ａおよび第３ｂレンズ群Ｇ３ｂの間隔の最大値
ｆ３ａ：第３ａレンズ群Ｇ３ａの焦点距離
一般的に、第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３の結像倍率が同時に−１倍となる焦点距離までのズーム範囲においては、変倍による第２レンズ群Ｇ２の移動によって、周辺光束が急激に変化し、イメージサークルを確保することが困難となる。第３ａレンズ群Ｇ３ａおよび第３ｂレンズ群Ｇ３ｂの間隔が、広角端から、第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３の結像倍率が同時に−１倍となる焦点距離までのズーム範囲において最大となるようにすることで、イメージサークルの確保、加えて、正方向に大きく変位するディストーションも良好に補正することができる。
【００３６】
条件式（１）の下限を下回ると、第３ａレンズ群Ｇ３ａの繰り出し量が小さくなり、イメージサークルが確保ができなくなり、さらにディストーションの増大を招くこととなる。条件式（１）の上限を上回ると、第３ａレンズ群Ｇ３ａの繰り出し量が大きくなり、カム駆動でズームする場合にカムの負荷が大きくなり、迅速なズーム移動が困難となる。
【００３７】
上記作用効果を高めるためには、下記条件式（１−１）を満足することがより好ましい。
【００３８】
０．０８０＜（Ｇ３ｄmax−Ｇ３ｄｂ１）／ｆ３ａ＜０．１６０  …  （１−１）
図６から図１０は、第１から第５の構成例におけるズーム倍率と、第３ａレンズ群Ｇ３ａおよび第３ｂレンズ群Ｇ３ｂの間隔との関係を示すグラフである。なお、本実施形態においては、第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３の結像倍率が同時に−１倍となる焦点距離を基準としているため、図６〜図１０に示すグラフの縦軸は、第３ａレンズ群Ｇ３ａおよび第３ｂレンズ群Ｇ３ｂの間隔Ｇ３ｄから、第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３の結像倍率が同時に−１倍となる焦点距離における第３ａレンズ群Ｇ３ａおよび第３ｂレンズ群Ｇ３ｂの間隔Ｇ３ｄｂ１を減算した値Ｇ３ｄ−Ｇ３ｄｂ１としている。図６から図１０に示すように、第１から第５の構成例（実施例１〜５）において、変倍時に、第３ａレンズ群Ｇ３ａおよび第３ｂレンズ群Ｇ３ｂの間隔が、広角端から、第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３の結像倍率が同時に−１倍となる焦点距離までのズーム範囲において最大となるように構成されている。
【００３９】
本実施形態のズームレンズでは、変倍時に、第２ａレンズ群Ｇ２ａおよび第２ｂレンズ群Ｇ２ｂの間隔が、広角端から、第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３の結像倍率が同時に−１倍となる焦点距離までのズーム範囲において最小となり、下記条件式（２）を満足することが好ましい。
【００４０】
−０．０１２＜（Ｇ２ｄmin−Ｇ２ｄｂ１）／ｆ２ｂ＜−０．００２  …  （２）
ただし、
Ｇ２ｄｂ１：第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３の結像倍率が同時に−１倍となるズーム位置における第２ａレンズ群Ｇ２ａおよび第２ｂレンズ群Ｇ２ｂの間隔
Ｇ２ｄmin：上記ズーム範囲における第２ａレンズ群Ｇ２ａおよび第２ｂレンズ群Ｇ２ｂの間隔の最小値
ｆ２ｂ：第２ｂレンズ群Ｇ２ｂの焦点距離
一般的に、高倍率を実現しようとすると、望遠側の収差量、とくに湾曲収差が大きくなる。これを補正しようとすると、第２ａレンズ群Ｇ２ａおよび第２ｂレンズ群Ｇ２ｂの間隔が、広角端から、第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３の結像倍率が同時に−１倍となる焦点距離までのズーム範囲において、諸収差、とくに像面湾曲を補正することが困難となる。第２レンズ群Ｇ２は、本実施形態のズームレンズを構成するレンズ群のうち、唯一の負の屈折力を有するレンズ群であることから、強い屈折力を有しており、像面湾曲に対する感度が高くなっている。変倍時に、第２ａレンズ群Ｇ２ａおよび第２ｂレンズ群Ｇ２ｂの間隔が、広角端から、第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３の結像倍率が同時に−１倍となる焦点距離までのズーム範囲において最小となるように構成することで、上記ズーム範囲における像面補正を良好に補正することが可能となる。
【００４１】
条件式（２）の下限を下回ると、第２ｂレンズ群Ｇ２ｂの繰り出し量が大きくなり、カム駆動でズームする場合にカムの負荷が大きくなり、迅速なズーム移動が困難となる。また、像面湾曲以外の諸収差、とくに球面収差の劣化を招き、好ましくない。条件式（２）の上限を上回ると、第２ｂレンズ群Ｇ２ｂの繰り出し量が小さくなり、像面湾曲の補正効果が弱くなり、好ましくない。
【００４２】
上記作用効果を高めるためには、下記条件式（２−１）を満足することがより好ましい。
【００４３】
−０．０１０＜（Ｇ２ｄmin−Ｇ２ｄｂ１）／ｆ２ｂ＜−０．００４  …  （２−１）
図１１から図１５は、第１から第５の構成例におけるズーム倍率と、第２ａレンズ群Ｇ２ａおよび第２ｂレンズ群Ｇ２ｂの間隔との関係を示すグラフである。なお、本実施形態においては、第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３の結像倍率が同時に−１倍となる焦点距離を基準としているため、図１１〜図１５に示すグラフの縦軸は、第２ａレンズ群Ｇ２ａおよび第２ｂレンズ群Ｇ２ｂの間隔Ｇ２ｄから、第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３の結像倍率が同時に−１倍となる焦点距離における第２ａレンズ群Ｇ２ａおよび第２ｂレンズ群Ｇ２ｂの間隔Ｇ２ｄｂ１を減算した値Ｇ２ｄ−Ｇ２ｄｂ１としている。図１１から図１５に示すように、第１から第５の構成例（実施例１〜５）において、変倍時に、第２ａレンズ群Ｇ２ａおよび第２ｂレンズ群Ｇ２ｂの間隔が、広角端から、第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３の結像倍率が同時に−１倍となる焦点距離までのズーム範囲において最小となるように構成されている。
【００４４】
第１レンズ群Ｇ１は、例えば図１に示す例のように、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ、正の屈折力を有する第２レンズ、正の屈折力を有する第３レンズ、正の屈折力を有する第４レンズ、および正の屈折力を有する第５レンズからなる５群構成とすることができる。この構成により、本実施形態のズームレンズを、性能面および重量面からバランスのとれたものとすることができる。
【００４５】
第２レンズ群Ｇ２を構成する負の屈折力を有する第２ａレンズ群Ｇ２ａは、例えば図１に示す構成例のように、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ、負の屈折力を有する第２レンズ、負の屈折力を有する第３レンズと正の屈折力を有する第４レンズとの接合レンズ、および正の屈折力を有する第５レンズと負の屈折力を有する第６レンズとの接合レンズからなる６枚構成とすることができる。第２ａレンズ群Ｇ２の最も物体側のレンズを負の屈折力を有するレンズとすることで、バリエーター群としての作用を持つ第２レンズ群Ｇ２をコンパクトに構成することができ、変倍に必要なストロークを確保することができるため、高倍率化を達成することができる。
【００４６】
第２レンズ群Ｇ２を構成する正の屈折力を有する第２ｂレンズ群Ｇ２ｂは、例えば図１に示す構成例のように、正の屈折力を有する１枚のレンズから構成することができる。図１の移動軌跡を見て分かるように、広角端から望遠端への変倍時に、第２ｂレンズ群Ｇ２ｂは、必ずしも物体側から像側への一方向に移動するものではなく、逆方向に移動することもあり得る。このような動きをする第２ｂレンズ群Ｇ２ｂは、作動性に大きな影響を与えるものである。したがって、良好な作動性を得るためには、第２レンズ群Ｇ２ｂは軽量であることが好ましく、そのためには少ないレンズ枚数、より具体的には１枚の正の屈折力を有するレンズで構成されることが好ましい。
【００４７】
第２ｂレンズ群Ｇ２ｂを構成する正の屈折力を有する１枚のレンズの少なくとも１面が非球面であることが好ましい。本実施形態のズームレンズでは、第２ａレンズ群Ｇ２ａと第２ｂレンズ群Ｇ２ｂとの間隔を変動させることにより、広角端から中間域での像面湾曲を良好に補正しているが、その他の球面収差および非点収差の変動が発生する。第２ｂレンズ群Ｇ２ｂを構成する正の屈折力を有する１枚のレンズの少なくとも１面を非球面とすることで、球面収差および非点収差を良好に補正することができる。
【００４８】
第３レンズ群Ｇ３を構成する、正の屈折力を有する第３ａレンズ群Ｇ３ａは、例えば図１に示す例のように、正の屈折力を有する１枚のレンズで構成することができる。図１の移動軌跡を見て分かるように、広角端から望遠端への変倍時に、第３ａレンズ群Ｇ３ａは、必ずしも像側から物体側への一方向に移動するものではなく、逆方向に移動することもあり得る。このような動きをする第３ａレンズ群Ｇ３ａは、作動性に大きな影響を与えるものである。したがって、良好な作動性を得るためには、第３ａレンズ群Ｇ３ａは軽量であることが好ましく、そのためには少ないレンズ枚数、より具体的には１枚の正の屈折力を有するレンズで構成されることが好ましい。
【００４９】
また、第３ａレンズ群Ｇ３ａを構成する正の屈折力を有する１枚のレンズの少なくとも１面が非球面であることが好ましい。本実施形態のズームレンズでは、第３ａレンズ群Ｇ３ａおよび第３ｂレンズ群Ｇ３ｂの間隔を変動させることにより、広角端から中間域での像面湾曲を良好に補正しているが、その他の球面収差や非点収差の変動が発生する。第３ａレンズ群Ｇ３ａを構成する正の屈折力を有する１枚のレンズの少なくとも１面を非球面とすることで、球面収差および非点収差を良好に補正することができる。
【００５０】
第３レンズ群Ｇ３を構成する、正の屈折力を有する第３ｂレンズ群Ｇ３ｂは、例えば図１に示す例のように、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズと正の屈折力を有する第２レンズとの接合レンズ、正の屈折力を有する第３レンズと負の屈折力を有する第４レンズとの接合レンズ、および正の屈折力を有する第５レンズからなる５枚構成とすることができる。この構成により、望遠端における軸上色収差を良好に補正することができる。
【００５１】
また、第３レンズ群Ｇ３ｂは少なくとも１面の非球面を有することが好ましく、この非球面は、第３レンズ群Ｇ３ｂの最も像側の正の屈折力を有するレンズの物体側の面であることが好ましい。変倍時に移動する第３レンズ群Ｇ３ｂが非球面レンズを有することにより、収差補正上有利となる。また、ズーム群の最も像側に位置する正の屈折力を有するレンズの物体側の面を非球面レンズとすることで、高い収差補正効果を得ることができ、とくに球面収差、コマ収差および像面湾曲を良好に補正することができる。
【００５２】
また、第３レンズ群Ｇ３ｂは、光軸から周辺に向かうに従い正の屈折力が弱まる形状の非球面を少なくとも一面有することが好ましい。この構成によれば、変倍時の諸収差の変動を抑制するのに有利となる。
【００５３】
第４レンズ群Ｇ４は、リレー（マスター）群としての機能を有するものであり、例えば図１に示す例のように、物体側から順に、開口絞りＳｔと、負の屈折力を有する第１レンズ、正の屈折力を有する第２レンズ、負の屈折力を有する第３レンズと正の屈折力を有する第４レンズと負の屈折力を有する第５レンズとの接合レンズ、負の屈折力を有する第６レンズ、負の屈折力を有する第７レンズ、正の屈折力を有する第８レンズ、正の屈折力を有する第９レンズと負の屈折力を有する第１０レンズとの接合レンズ、および負の屈折力を有する第１１レンズと正の屈折力を有する第１２レンズとの接合レンズからなる１２枚構成とすることができる。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態のズームレンズによれば、全体として４群構成で、各レンズ群の構成を好適に設定し、変倍時において、第２レンズ群Ｇ２の第２ａレンズ群Ｇ２ａおよび第２ｂレンズ群Ｇ２ｂを独立に移動するようにしているため、望遠側の収差、とくに像面湾曲を良好に補正しながら、広角端から中間域における像面の倒れを良好に補正することが可能となる。また、第３レンズ群Ｇ３の第３ａレンズ群Ｇ３ａおよび第３ｂレンズ群Ｇ３ｂを独立に移動するようにしているため、イメージサークルを確保することが可能となり、さらにディストーションを良好に補正でき、Ｆドロップ開始点を長焦点側にシフトすることが容易となる。また、広角端から望遠端への変倍の際に、第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３とがそれぞれの結像倍率が−１倍の点を同時に通るようにしているため、コンパクトでありながらも、収差の変動を良好に抑えた、高倍率ズームを達成することが可能となる。したがって、イメージサークルを確保しながら、広角端から中間にかける像面湾曲を良好に補正することが可能となるため、ズーム全域において中心から周辺まで高性能を実現することが可能となる。
【実施例】
【００５５】
次に、本実施形態に係るズームレンズの具体的な数値実施例について説明する。【００５６】
［実施例１］
実施例１のレンズ断面図は、図１に示したものであり、その詳細構成を図１６〜図１８に示す。図１６は第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２の詳細構成、図１７は第３レンズ群Ｇ３の詳細構成、図１８は第４レンズ群Ｇ４から結像面Ｓｉｍまでの詳細構成を示している。【００５７】
実施例１においては、第１レンズ群Ｇ１はレンズＬ１〜Ｌ５の５枚構成であり、第２レンズ群Ｇ２を構成する第２ａレンズ群Ｇ２ａはレンズＬ２１〜Ｌ２６の６枚構成であり、第２ｂレンズ群Ｇ２ｂはレンズＬ２７の１枚構成であり、第３レンズ群Ｇ３を構成する第３ａレンズ群Ｇ３ａはレンズＬ３１の１枚構成であり、第３ｂレンズ群Ｇ３ｂはレンズＬ３２〜Ｌ３６の５枚構成であり、第４レンズ群は開口絞りＳｔとレンズＬ４１〜Ｌ５２との１２枚構成である。【００５８】
実施例１に係るズームレンズのレンズデータを表１に、その他のデータを表２に、非球面係数を表３に示す。なお、下に述べる表１〜表３中の記号の意味は後述の実施例についても同様である。また、以下の表では、所定の桁で丸めた数値を記載している。また、以下に記載する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を用いているが、光学系は比例拡大または比例縮小して使用することが可能なため、他の適当な単位を用いることもできる。【００５９】
表１のレンズデータにおいて、Ｓｉは最も物体側の構成要素の面を１番目として像側に向かうに従い順次増加するｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）の面番号を示し、Ｒｉはｉ番目の面の曲率半径を示し、Ｄｉはｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ上の面間隔を示している。また、ｎｄｊは最も物体側のレンズを１番目として像側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１、２、３、…）の光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄｊはｊ番目の光学要素のｄ線に対するアッベ数を示し、θｇ，ｆｊはｊ番目の光学要素の部分分散比を示している。なお、レンズデータには、開口絞りＳｔ、色分解光学系ＧＣも含めて示している。レンズデータの曲率半径は物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負としている。また、表１のＲｉ、Ｄｉは図１６〜図１８の符号のＲｉ、Ｄｉと対応している。【００６０】
表１のレンズデータにおいて、変倍を行うために間隔が変化する、第１レンズ群Ｇ１と第２ａレンズ群Ｇ２ａとの間隔、第２ａレンズ群Ｇ２ａと第２ｂレンズ群Ｇ２ｂとの間隔、第２ｂレンズ群Ｇ２ｂと第３ａレンズ群Ｇ３ａとの間隔、第３ａレンズ群Ｇ３ａと第３ｂレンズ群Ｇ３ｂとの間隔、第３ｂレンズ群Ｇ３ｂと第４レンズ群Ｇ４との間隔に相当する面間隔Ｄ１０，Ｄ２０，Ｄ２２，Ｄ２４，Ｄ３２の欄には、可変であることをそれぞれＤＤ［１０］，ＤＤ［２０］，ＤＤ［２２］，ＤＤ［２４］，ＤＤ［３２］と記載している。なお、条件式（１）のＧ３ｄは面間隔ＤＤ［２４］に、条件式（２）のＧｄ２は面間隔ＤＤ［２０］に対応する。【００６１】
表２には、その他のデータとして、広角端、中間域および望遠端での無限遠合焦状態における全系のズーム倍率、近軸焦点距離ｆ′（ｍｍ）、バックフォーカス（空気換算長）Ｂｆ′、Ｆ値（ＦＮｏ．）および画角（２ω）の値についても示す。また表２には、面間隔Ｄ１０，Ｄ２０，Ｄ２２，Ｄ２４，Ｄ３２の変倍時のデータＤＤ［１０］，ＤＤ［２０］，ＤＤ［２２］，ＤＤ［２４］，ＤＤ［３２］として、広角端、中間域および望遠端での無限遠合焦状態におけるズーム間隔（ｍｍ）を示す。【００６２】
表１のレンズデータにおいて、面番号の左側に付された記号「＊」は、そのレンズ面が非球面形状であることを示す。表１の基本レンズデータには、これらの非球面の曲率半径として、近軸の曲率半径の数値を示している。【００６３】
また表３には、実施例１に係るズームレンズの非球面係数を示す。ここでは、非球面の面番号と、その非球面に関する非球面係数を示す。ここで非球面係数の数値の「Ｅ−ｎ」（ｎ：整数）は、「×１０-n」を意味する。なお非球面係数は、下記非球面式における各係数ＫＡ、Ａｍの値である。【００６４】
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：近軸曲率半径の逆数
ＫＡ、Ａｍ：非球面係数
実施例１に係るズームレンズの非球面は、上記非球面式に基づき、非球面係数ＡｍについてはＡ３〜Ａ１０までの次数を有効に用いて表している。
【表１】
2013186999.tif 000003
【表２】
2013186999.tif 000004
【表３】
2013186999.tif 000005
【００６５】
［実施例２］
実施例２のレンズ断面図は図２に示したものであり、その詳細構成を図１９〜図２１に示す。図１９は第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２の詳細構成、図２０は第３レンズ群Ｇ３の詳細構成、図２１は第４レンズ群Ｇ４から結像面Ｓｉｍまでの詳細構成を示している。【００６６】
実施例２においては、第１レンズ群Ｇ１はレンズＬ１〜Ｌ５の５枚構成であり、第２レンズ群Ｇ２を構成する第２ａレンズ群Ｇ２ａはレンズＬ２１〜Ｌ２６の６枚構成であり、第２ｂレンズ群Ｇ２ｂはレンズＬ２７の１枚構成であり、第３レンズ群Ｇ３を構成する第３ａレンズ群Ｇ３ａはレンズＬ３１の１枚構成であり、第３ｂレンズ群Ｇ３ｂはレンズＬ３２〜Ｌ３５の４枚構成であり、第４レンズ群は開口絞りＳｔとレンズＬ４１〜Ｌ５２との１２枚構成である。【００６７】
実施例２に係るズームレンズのレンズデータを表４に、その他のデータを表５に、非球面係数を表６に示す。実施例２においては、第３ｂレンズ群Ｇ３ｂと第４レンズ群Ｇ４との間隔はＤ３１であり、可変であることをＤＤ［３１］と記載している。
【表４】
2013186999.tif 000006
【表５】
2013186999.tif 000007
【表６】
2013186999.tif 000008
【００６８】
［実施例３］
実施例３のレンズ断面図は、図３に示したものであり、その詳細構成を図２２〜図２４に示す。図２２は第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２の詳細構成、図２３は第３レンズ群Ｇ３の詳細構成、図２４は第４レンズ群Ｇ４から結像面Ｓｉｍまでの詳細構成を示している。【００６９】
実施例３において、第１レンズ群Ｇ１はレンズＬ１〜Ｌ５の５枚構成であり、第２レンズ群Ｇ２を構成する第２ａレンズ群Ｇ２ａはレンズＬ２１〜Ｌ２６の６枚構成であり、第２ｂレンズ群Ｇ２ｂはレンズＬ２７の１枚構成であり、第３レンズ群Ｇ３を構成する第３ａレンズ群Ｇ３ａはレンズＬ３１の１枚構成であり、第３ｂレンズ群Ｇ３ｂはレンズＬ３２〜Ｌ３５の４枚構成であり、第４レンズ群は開口絞りＳｔとレンズＬ４１〜Ｌ５３との１３枚構成である。【００７０】
実施例３に係るズームレンズの面データを表７に、その他のデータを表８に、非球面係数を表９に示す。実施例３においては、第３ｂレンズ群Ｇ３ｂと第４レンズ群Ｇ４との間隔はＤ３１であり、可変であることをＤＤ［３１］と記載している。
【表７】
2013186999.tif 000009
【表８】
2013186999.tif 000010
【表９】
2013186999.tif 000011
【００７１】
［実施例４］
実施例４のレンズ断面図は、図４に示したものであり、その詳細構成を図２５〜図２７に示す。図２５は第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２の詳細構成、図２６は第３レンズ群Ｇ３の詳細構成、図２７は第４レンズ群Ｇ４から結像面Ｓｉｍまでの詳細構成を示している。【００７２】
実施例４において、第１レンズ群Ｇ１はレンズＬ１〜Ｌ５の５枚構成であり、第２レンズ群Ｇ２を構成する第２ａレンズ群Ｇ２ａはレンズＬ２１〜Ｌ２６の６枚構成であり、第２ｂレンズ群Ｇ２ｂはレンズＬ２７の１枚構成であり、第３レンズ群Ｇ３を構成する第３ａレンズ群Ｇ３ａはレンズＬ３１の１枚構成であり、第３ｂレンズ群Ｇ３ｂはレンズＬ３２〜Ｌ３５の４枚構成であり、第４レンズ群は開口絞りＳｔとレンズＬ４１〜Ｌ５３との１３枚構成である。【００７３】
実施例４に係るズームレンズの面データを表１０に、その他のデータを表１１に、非球面係数を表１２に示す。実施例４においては、第３ｂレンズ群Ｇ３ｂと第４レンズ群Ｇ４との間隔はＤ３１であり、可変であることをＤＤ［３１］と記載している。
【表１０】
2013186999.tif 000012
【表１１】
2013186999.tif 000013
【表１２】
2013186999.tif 000014
【００７４】
［実施例５］
実施例５のレンズ断面図は、図５に示したものであり、その詳細構成を図２８〜図３０に示す。図２８は第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２の詳細構成、図２９は第３レンズ群Ｇ３の詳細構成、図３０は第４レンズ群Ｇ４から結像面Ｓｉｍまでの詳細構成を示している。【００７５】
実施例５において、第１レンズ群Ｇ１はレンズＬ１〜Ｌ５の５枚構成であり、第２レンズ群Ｇ２を構成する第２ａレンズ群Ｇ２ａはレンズＬ２１〜Ｌ２５の５枚構成であり、第２ｂレンズ群Ｇ２ｂはレンズＬ２６の１枚構成であり、第３レンズ群Ｇ３を構成する第３ａレンズ群Ｇ３ａはレンズＬ３１の１枚構成であり、第３ｂレンズ群Ｇ３ｂはレンズＬ３２〜Ｌ３５の４枚構成であり、第４レンズ群は開口絞りＳｔとレンズＬ４１〜Ｌ５２との１２枚構成である。【００７６】
実施例５に係るズームレンズの面データを表１３に、その他のデータを表１４に、非球面係数を表１５に示す。実施例５においては、第２ａレンズ群Ｇ２ａと第２ｂレンズ群Ｇ２ｂとの間隔はＤ１８、第２ｂレンズ群Ｇ２ｂと第３ａレンズ群Ｇ３ａとの間隔はＤ２０、第３ａレンズ群Ｇ３ａと第３ｂレンズ群Ｇ３ｂとの間隔はＤ２２、第３ｂレンズ群Ｇ３ｂと第４レンズ群Ｇ４との間隔はＤ２９であり、可変であることをＤＤ［１８］，ＤＤ［２０］，ＤＤ［２２］，ＤＤ［２９］と記載している。
【表１３】
2013186999.tif 000015
【表１４】
2013186999.tif 000016
【表１５】
2013186999.tif 000017
【００７７】
［各実施例のその他の数値データ］
表１６に、実施例１〜５に係るズームレンズの条件式（１）、（２）に対応する値を示す。表１６から分かるように、実施例１〜５のいずれも、条件式（１）、（２）を満足している。
【表１６】
2013186999.tif 000018
【００７８】
［収差性能］
図３１（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ、実施例１に係るズームレンズの無限遠合焦状態における広角端での球面収差、非点収差、歪曲収差および倍率色収差の収差図を、図３２（Ａ）〜（Ｇ）はコマ収差図を示す。図３３（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ、実施例１に係るズームレンズの無限遠合焦状態における中間域での球面収差、非点収差、歪曲収差および倍率色収差の収差図を、図３４（Ａ）〜（Ｇ）はコマ収差図を示す。図３５（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ、実施例１に係るズームレンズの無限遠合焦状態における望遠端での球面収差、非点収差、歪曲収差および倍率色収差の収差図を、図３６（Ａ）〜（Ｇ）はコマ収差図を示す。なお、コマ収差において、各図の（Ａ）〜（Ｄ）は各半画角におけるタンジェンシャル方向のコマ収差を、（Ｅ）〜（Ｇ）は各半画角におけるサジタル方向のコマ収差を示している。【００７９】
各収差図には、ｄ線（５８７．６ｎｍ）を基準波長とした収差を示す。球面収差図には、波長６５６．３ｎｍ（Ｃ線）および波長４８６．１ｎｍ（Ｆ線）についての収差も示す。非点収差図において、実線はサジタル方向、破線はタンジェンシャル方向の収差を示す。倍率色収差図には、Ｃ線およびＦ線についての収差を示す。また、コマ収差図の縦軸の目盛りの単位としてここではｍｍを用いているが、図面ではその記載を省略している。コマ収差図にはｄ線についての収差を示す。ＦＮｏ．はＦ値、ωは半画角を示す。【００８０】
同様に、実施例２に係るズームレンズについての無限遠合焦状態における広角端での諸収差図を図３７（Ａ）〜（Ｄ）に、コマ収差図を図３８（Ａ）〜（Ｇ）に示す。実施例２に係るズームレンズについての無限遠合焦状態における中間域での諸収差図を図３９（Ａ）〜（Ｄ）に、コマ収差図を図４０（Ａ）〜（Ｇ）に示す。実施例２に係るズームレンズについての無限遠合焦状態における望遠端での諸収差図を図４１（Ａ）〜（Ｄ）に、コマ収差図を図４２（Ａ）〜（Ｇ）に示す。【００８１】
同様に、実施例３に係るズームレンズについての無限遠合焦状態における広角端での諸収差図を図４３（Ａ）〜（Ｄ）に、コマ収差図を図４４（Ａ）〜（Ｇ）に示す。実施例３に係るズームレンズについての無限遠合焦状態における中間域での諸収差図を図４５（Ａ）〜（Ｄ）に、コマ収差図を図４６（Ａ）〜（Ｇ）に示す。実施例３に係るズームレンズについての無限遠合焦状態における望遠端での諸収差図を図４７（Ａ）〜（Ｄ）に、コマ収差図を図４８（Ａ）〜（Ｇ）に示す。【００８２】
同様に、実施例４に係るズームレンズについての無限遠合焦状態における広角端での諸収差図を図４９（Ａ）〜（Ｄ）に、コマ収差図を図５０（Ａ）〜（Ｇ）に示す。実施例４に係るズームレンズについての無限遠合焦状態における中間域での諸収差図を図５１（Ａ）〜（Ｄ）に、コマ収差図を図５２（Ａ）〜（Ｇ）に示す。実施例４に係るズームレンズについての無限遠合焦状態における望遠端での諸収差図を図５３（Ａ）〜（Ｄ）に、コマ収差図を図５４（Ａ）〜（Ｇ）に示す。【００８３】
同様に、実施例５に係るズームレンズについての無限遠合焦状態における広角端での諸収差図を図５５（Ａ）〜（Ｄ）に、コマ収差図を図５６（Ａ）〜（Ｇ）に示す。実施例５に係るズームレンズについての無限遠合焦状態における中間域での諸収差図を図５７（Ａ）〜（Ｄ）に、コマ収差図を図５８（Ａ）〜（Ｇ）に示す。実施例５に係るズームレンズについての無限遠合焦状態における望遠端での諸収差図を図５９（Ａ）〜（Ｄ）に、コマ収差図を図６０（Ａ）〜（Ｇ）に示す。【００８４】
以上の各数値データおよび各収差図から分かるように、実施例１〜５に係るズームレンズは、小型化を図りつつ、１００倍以上の高変倍比を有し、広角端におけるＦナンバーは１．７６と明るいレンズ系となっていることが分かる。また、各収差が良好に補正されており、さらに広角端から望遠端にわたる変倍時において、球面収差、コマ収差を含めて各収差の変動量が小さく抑制されていることが分かる。【００８５】
〔撮像装置の実施形態〕
次に、本発明の撮像装置の実施形態について説明する。図６１は、本発明の撮像装置の一実施形態であるテレビカメラ１０の斜視図である。図６１に示すテレビカメラ１０は、レンズ装置１２およびカメラ本体１４から構成される。レンズ装置１２は、本発明の実施形態に係るズームレンズ１２ａと、ズームレンズ１２ａによって結像された被写体の像を撮像する撮像素子１２ｂとを備えたものである。なお、図６１では、ズームレンズ１２ａは概略的に図示されている。【００８６】
テレビカメラ１０は、ペデスタルドリー１６の上部に設置された雲台１８に、パン方向およびチルト方向に移動自在に支持される。雲台１８には、カメラマン（操作者）が両手で操作する２本のパン棒２２、２３が後方に向けて延設されている。パン棒２２の端部には、レンズ装置１２にケーブル２５を介して接続されたズームデマンド２６が取り付けられ、パン棒２３の端部には、レンズ装置１２にケーブル２７を介して接続されたフォーカスデマンド２８が取り付けられる。【００８７】
ズームデマンド２６には、基準位置から両方向に回動可能なサムリング３０が設けられている。サムリング３０がカメラマンにより回転操作されると、その基準位置からの操作量、すなわち回転方向および回転量に応じたズーム指令信号がズームデマンド２６からレンズ装置１２に与えられ、レンズ装置１２のズームレンズ１２ａがワイド側またはテレ側に変倍される。これにより、ズーミングがマニュアル操作により実行される。【００８８】
一方、パン棒２３に固定されるフォーカスデマンド２８の本体３２には、フォーカスリング（回動操作部材）３４が回動自在に設けられている。フォーカスリング３４がカメラマンにより回転操作されると、その操作量、すなわち回転方向および回転量に応じたフォーカス指令信号がフォーカスデマンド２８からレンズ装置１２に与えられ、レンズ装置１２のフォーカスレンズが至近側または無限遠側に移動される。これにより、フォーカシングがマニュアル操作により実行される。【００８９】
上述したように、本発明の実施形態に係るズームレンズ１２ａは、小型化を図りながらも広角化および高変倍比を実現し、変倍時の球面収差、コマ収差の変動が抑制されて良好な光学性能を有するものであるため、ズームレンズ１２ａを搭載したテレビカメラ１０は、小型に構成することができ、高変倍比の機能を有するとともに、その撮像素子１２ｂの撮像面には鮮明な像を結像することができる。したがって、高倍率でありながらも、ハイビジョン画質を維持しつつ、広角化を達成することができる。【００９０】
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔および屈折率等の値は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得るものである。【００９１】
また、上記実施形態では、撮像装置としてテレビカメラを例にとり説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ビデオカメラや監視カメラ等の他の撮像装置にも適用可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年12月2日(2014.12.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、変倍時に固定されている正の屈折力を有する第１レンズ群、
変倍時に移動する負の屈折力を有する、変倍機能を有する第２レンズ群、
変倍時に移動し、変倍に伴う像面の変動を補正する正の屈折力を有する第３レンズ群、および
変倍時に固定され、最も物体側に絞りが配置され、結像作用を有する、正の屈折力を有する第４レンズ群からなり、
広角端から望遠端への変倍の際に、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群とは、それぞれの結像倍率が−１の点を同時に通り、
前記第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、負の屈折力を有する第２ａレンズ群および正の屈折力を有する第２ｂレンズ群からなり、広角端から望遠端への変倍時に前記第２ａレンズ群および前記第２ｂレンズ群は独立に移動し、
前記第３レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有する第３ａレンズ群および正の屈折力を有する第３ｂレンズ群からなり、広角端から望遠端への変倍時に前記第３ａレンズ群および前記第３ｂレンズ群は独立に移動することを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】
変倍時に、前記第３ａレンズ群および前記第３ｂレンズ群の間隔が、広角端から、前記第２レンズ群および前記第３レンズ群の結像倍率が同時に−１倍となる焦点距離までのズーム範囲において最大となり、
下記条件式（１）を満足することを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
０．０６０＜（Ｇ３ｄmax−Ｇ３ｄｂ１）／ｆ３ａ＜０．１８０  …  （１）
ただし、
Ｇ３ｄｂ１：前記第２レンズ群および前記第３レンズ群の結像倍率が同時に−１倍となるズーム位置における前記第３ａレンズ群および前記第３ｂレンズ群の間隔
Ｇ３ｄmax：前記ズーム範囲における前記第３ａレンズ群および前記第３ｂレンズ群の間隔の最大値
ｆ３ａ：前記第３ａレンズ群の焦点距離
【請求項３】
下記条件式（１−１）を満足することを特徴とする請求項２記載のズームレンズ。
０．０８０＜（Ｇ３ｄmax−Ｇ３ｄｂ１）／ｆ３ａ＜０．１６０  …  （１−１）
ただし、
Ｇ３ｄｂ１：前記第２レンズ群および前記第３レンズ群の結像倍率が同時に−１倍となるズーム位置における前記第３ａレンズ群および前記第３ｂレンズ群の間隔
Ｇ３ｄmax：前記ズーム範囲における前記第３ａレンズ群および前記第３ｂレンズ群の間隔の最大値
ｆ３ａ：前記第３ａレンズ群の焦点距離
【請求項４】
変倍時に、前記第２ａレンズ群および前記第２ｂレンズ群の間隔が、広角端から、前記第２レンズ群および前記第３レンズ群の結像倍率が同時に−１倍となる焦点距離までのズーム範囲において最小となり、
下記条件式（２）を満足することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のズームレンズ。
−０．０１２＜（Ｇ２ｄmin−Ｇ２ｄｂ１）／ｆ２ｂ＜−０．００２  …  （２）
ただし、
Ｇ２ｄｂ１：前記第２レンズ群および前記第３レンズ群の結像倍率が同時に−１倍となるズーム位置における前記第２ａレンズ群および前記第２ｂレンズ群の間隔
Ｇ２ｄmin：前記ズーム範囲における前記第２ａレンズ群および前記第２ｂレンズ群の間隔の最小値
ｆ２ｂ：前記第２ｂレンズ群の焦点距離
【請求項５】
下記条件式（２−１）を満足することを特徴とする請求項４記載のズームレンズ。
−０．０１０＜（Ｇ２ｄmin−Ｇ２ｄｂ１）／ｆ２ｂ＜−０．００４  …  （２−１）
ただし、
Ｇ２ｄｂ１：前記第２レンズ群および前記第３レンズ群の結像倍率が同時に−１倍となるズーム位置における前記第２ａレンズ群および前記第２ｂレンズ群の間隔
Ｇ２ｄmin：前記ズーム範囲における前記第２ａレンズ群および前記第２ｂレンズ群の間隔の最小値
ｆ２ｂ：前記第２ｂレンズ群の焦点距離
【請求項６】
前記第３ａレンズ群は、正の屈折力を有する１枚のレンズからなることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載のズームレンズ。
【請求項７】
前記第３ａレンズ群を構成する前記正の屈折力を有するレンズの少なくとも１面が非球面であることを特徴とする請求項６記載のズームレンズ。
【請求項８】
前記第２ｂレンズ群は、正の屈折力を有する１枚のレンズからなり、該レンズの少なくとも１面が非球面であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載のズームレンズ。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項記載のズームレンズを搭載したことを特徴とする撮像装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明によるズームレンズは、物体側から順に、変倍時に固定されている正の屈折力を有する第１レンズ群、
変倍時に移動する負の屈折力を有する、変倍機能を有する第２レンズ群、
変倍時に移動し、変倍に伴う像面の変動を補正する正の屈折力を有する第３レンズ群、および
変倍時に固定され、最も物体側に絞りが配置され、結像作用を有する、正の屈折力を有する第４レンズ群からなり、
広角端から望遠端への変倍の際に、第２レンズ群と第３レンズ群とは、それぞれの結像倍率が−１の点を同時に通り、
第２レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有する第２ａレンズ群および正の屈折力を有する第２ｂレンズ群からなり、広角端から望遠端への変倍時に第２ａレンズ群および第２ｂレンズ群は独立に移動し、
第３レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有する第３ａレンズ群および正の屈折力を有する第３ｂレンズ群からなり、広角端から望遠端への変倍時に第３ａレンズ群および第３ｂレンズ群は独立に移動することを特徴とするものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
−０．０１２＜（Ｇ２ｄmin−Ｇ２ｄｂ１）／ｆ２ｂ＜−０．００２  …  （２）
ただし、
Ｇ２ｄｂ１：第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３の結像倍率が同時に−１倍となるズーム位置における第２ａレンズ群Ｇ２ａおよび第２ｂレンズ群Ｇ２ｂの間隔
Ｇ２ｄmin：上記ズーム範囲における第２ａレンズ群Ｇ２ａおよび第２ｂレンズ群Ｇ２ｂの間隔の最小値
ｆ２ｂ：第２ｂレンズ群Ｇ２ｂの焦点距離
一般的に、高倍率を実現しようとすると、望遠側の収差量、とくに湾曲収差が大きくなる。これを補正しようとすると、広角端から、第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３の結像倍率が同時に−１倍となる焦点距離までのズーム範囲において、諸収差、とくに像面湾曲を補正することが困難となる。第２レンズ群Ｇ２は、本実施形態のズームレンズを構成するレンズ群のうち、唯一の負の屈折力を有するレンズ群であることから、強い屈折力を有しており、像面湾曲に対する感度が高くなっている。変倍時に、第２ａレンズ群Ｇ２ａおよび第２ｂレンズ群Ｇ２ｂの間隔が、広角端から、第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３の結像倍率が同時に−１倍となる焦点距離までのズーム範囲において最小となるように構成することで、上記ズーム範囲における像面補正を良好に補正することが可能となる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
また、第３レンズ群Ｇ３ｂは少なくとも１面の非球面を有することが好ましく、この非球面は、第３レンズ群Ｇ３ｂの最も像側の正の屈折力を有するレンズの物体側の面であることが好ましい。変倍時に移動する第３レンズ群Ｇ３ｂが非球面レンズを有することにより、収差補正上有利となる。また、ズーム群の最も像側に位置する正の屈折力を有するレンズの物体側の面を非球面とすることで、高い収差補正効果を得ることができ、とくに球面収差、コマ収差および像面湾曲を良好に補正することができる。
【国際調査報告】
2013186999.tif 000080
2013186999.tif 000081
2013186999.tif 000082
2013186999.tif 000083