(57)【要約】    【課題】  ２５倍を超える変倍比を有し、構成枚数が少なく、小型・軽量で、近赤外域までの色収差が良好に補正され、２００万画素以上の撮像素子に対応する解像力を得る。    【解決手段】  正−負−負−正の４群構成で、変倍に伴って、第２レンズ群Ｇ２は広角端において最も物体側に位置し、第３レンズ群Ｇ３は望遠端において最も像側に位置するよう移動させる。第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３の少なくとも一方に負レンズを含み、その負レンズは、当該負レンズを構成する材料の屈折率をｎd、当該負レンズを構成する材料のアッベ数をνd、そして当該負レンズを構成する材料の部分分散比をθＣ，Ａ′とするとき、    〔１〕  １．５０  ＜  ｎd  ＜  １．７５    〔２〕  ６０．０  ＜  νd  ＜  ７５．０    〔３〕  θＣ，Ａ′  −  ０．００１５×νd  ＜  ０．２５５０を満足する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から像側へ向かって、順次、回折光学素子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、負の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とを配置してなり、
広角端と望遠端との間の変倍に伴って、前記第２レンズ群は広角端において最も物体側に位置し、前記第３レンズ群は望遠端において最も像側に位置するようにして、前記第２レンズ群および前記第３レンズ群を移動させるズームレンズにおいて、
前記第２レンズ群および前記第３レンズ群の少なくとも一方に負レンズを含み、その負レンズは、
当該負レンズを構成する材料の屈折率をｎd、当該負レンズを構成する材料のアッベ数をνd、そして当該負レンズを構成する材料の部分分散比をθＣ，Ａ′とし、且つ
前記部分分散比θＣ，Ａ′が、
前記負レンズを構成する材料のＦ線、Ｃ線およびＡ′線に対する屈折率を、それぞれｎＦ、ｎＣおよびｎＡ′として、
θＣ，Ａ′  ＝  （ｎＣ−ｎＡ′）／（ｎＦ−ｎＣ）
であらわされるとき、
条件式：
〔１〕  １．５０  ＜  ｎd  ＜  １．７５
〔２〕  ６０．０  ＜  νd  ＜  ７５．０
〔３〕  θＣ，Ａ′  −  ０．００１５×νd  ＜  ０．２５５０
を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】
望遠端における全系の焦点距離をｆＴ、前記回折光学素子の回折部の焦点距離をｆＤＯＥとして、
条件式：
〔４〕  ０．０２  ＜  ｆＴ／ｆＤＯＥ  ＜  ０．１０
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レンズ群は１つ以上の正レンズを含み、当該第１レンズ群に含まれる正レンズの材料のアッベ数の平均値をν１ＧＰとして、
条件式：
〔５〕  ７５  ＜  ν１ＧＰ  ＜  ９６
を満足することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のズームレンズ。
【請求項４】
前記第２レンズ群および前記第３レンズ群の双方に負レンズを含み、当該負レンズは、請求項１に記載の条件式〔１〕〜条件式〔３〕を満足することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項５】
広角端における前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔をＤ３４Ｗ、望遠端における前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔をＤ３４Ｔ、そして広角端における全系の焦点距離をｆｗとして、
条件式：
〔６〕  ２．５  ＜  （Ｄ３４Ｗ−Ｄ３４Ｔ）／ｆｗ  ＜  ６．０
を満足することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項６】
広角端から望遠端への変倍の間に、前記第３レンズ群の倍率が０となる状態が含まれることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項７】
前記第４レンズ群の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸に沿った距離をＬ４、そして前記第４レンズ群の最も物体側の面から像面までの光軸に沿った距離であって、該第４レンズ群より像側に屈折力を有さない光学素子が含まれる場合に、それが存在しないと仮定した空気換算長をＴ４Ｆ−Ｉとして、
条件式：
〔７〕  ０．２  ＜  Ｌ４／Ｔ４Ｆ−Ｉ  ＜  ０．５
を満足することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項８】
前記第２レンズ群が３枚以下のレンズで構成され、前記第３レンズ群が２枚以下のレンズで構成されることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項９】
前記第１レンズ群が、物体側から、順次、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、該負メニスカスレンズに接合された第１の正レンズと、像側よりも強い屈折力の凸面を物体側に向けた第２の正レンズとの３枚のレンズを配置して構成し、前記負メニスカスレンズと前記第１の正レンズとの接合界面に前記回折光学系の回折面が形成されることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項１０】
変倍に際して、前記第１レンズ群と前記第４レンズ群が像面に対して移動せずに固定されていることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項１１】
撮像用光学系として、請求項１〜請求項１０のいずれか１項のズームレンズを具備することを特徴とする撮像装置。
【請求項１２】
撮像用光学系として、請求項１〜請求項１０のいずれか１項のズームレンズを具備することを特徴とする監視用ビデオカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点距離を変化させて画角を変化させる変倍機能を有するレンズに係り、主として、固体撮像素子を用いて被写体の画像データを取得するビデオカメラやＴＶ（テレビジョン）カメラ、いわゆるディジタルカメラ等における撮像用光学系として用いられるズームレンズ、特に監視用途のビデオカメラにも好適なズームレンズおよびそのようなズームレンズを撮像用光学系として用いる撮像装置および監視用ビデオカメラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ビデオカメラやＴＶカメラには、それらのユーザから多岐にわたる要望がある。中でも、高画質化および小型化・軽量化は、常にユーザの欲するところであり、ユーザからの要望の大きなウエイトを占めている。そのため、それらのカメラの撮像光学系として用いるズームレンズにも、高性能化と小型化・軽量化の両立が求められている。
また、特に監視用途のビデオカメラ、すなわち監視カメラにおいては、波長９００ｎｍ程度以下の近赤外域までの感度を必要とする撮像がなされることがある。例えば、充分な光量のある昼間は、近赤外光をカットして可視光のみで正確なカラー画像を取得し、光量が低下しがちな、悪天候時や薄暮・黎明時には、可視域から近赤外域までの光を全て透過させて光量を稼ぎ、夜間は可視光をカットして波長８５０ｎｍ程度の赤外線を投光・照明するというような運用が行われる。
このため、撮影レンズ、すなわち撮像用光学系として用いられるズームレンズには、可視域のみならず、近赤外域まで色収差が補正されていることが要求される。もしも、このように近赤外域までの色収差補正がなされていない場合には、可視光と近赤外光との切り替えに際してフォーカスを合わせ直す必要が生じたり、可視域から近赤外域までの光を全て透過させて使用する場合に充分な解像力が得られなくなったりするからである。
【０００３】
さらに、変倍比についてもなるべく大きなものが望まれている。比較的遠距離の監視用途では、２５倍を超え３０倍に近い変倍比を有する比較的小型のズームレンズが、１つの選択肢として市場から支持されている。
このような監視用途のビデオカメラに適するズームレンズとしては、いくつかのタイプが考えられるが、高変倍化に適したものとして、物体側から像側へ向かって、順次、正の焦点距離、すなわち正の屈折力を持つ第１レンズ群と、負の焦点距離、すなわち負の屈折力を持つ第２レンズ群と、負の焦点距離、すなわち負の屈折力を持つ第３レンズ群と、正の焦点距離、すなわち正の屈折力を持つ第４レンズ群とを配設してなる。変倍に際して、第２レンズ群は広角端において最も物体側に位置させ、第３レンズ群は望遠端において最も像側に位置させるように、変倍に伴って第２レンズ群と第３レンズ群を移動させるズームレンズがある。
このタイプのズームレンズにおいて色収差を良好に補正するためには、望遠側で軸上マージナル光線高さが大きくなる第１レンズ群および広角側で軸上マージナル光線高さが大きくなる第４レンズ群に、それぞれ、ＯＨＡＲＡ  Ｓ−ＦＰＬ５１やＯＨＡＲＡ  Ｓ−ＦＰＬ５３（いずれも株式会社オハラ製の光学ガラスの硝材）に代表されるような特殊低分散ガラスを使用することが一般に行われる。また、第１レンズ群に回折光学素子を設け、回折光学素子が有する負の分散を用いて色収差を補正する提案もなされている。
【０００４】
上述したタイプのズームレンズは、例えば、特許文献１（特開２００８−１９７５３４号）、特許文献２（特開２００８−２４１８８４号）および特許文献３（特開平１０−５４９３７号）等に開示されている。
特許文献１には、上述したタイプのズームレンズにおいて第１レンズ群に回折光学素子を含むものが示されている。
特許文献２には、同様のタイプのズームレンズで、回折光学素子は含まないが、近赤外域までの色収差補正を行っているものが示されている。
そして、特許文献３（特開平１０−５４９３７号）に示されたものも、同様のタイプのズームレンズで、回折光学素子を含まず、近赤外域までの色収差補正も行っていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、特許文献１、特許文献２および特許文献３には、物体側から像側へ向かって、順次、正の屈折力を持つ第１レンズ群と、負の屈折力を持つ第２レンズ群と、負の屈折力を持つ第３レンズ群と、正の屈折力を持つ第４レンズ群とを配設し、変倍に際して、第２レンズ群は広角端において最も物体側に位置させ、第３レンズ群は望遠端において最も像側に位置させて、変倍に伴って第２レンズ群と第３レンズ群を移動させるズームレンズが開示されている。
しかしながら、特許文献１のズームレンズにおいては、第１レンズ群に回折光学素子を用いて色収差の補正を行っているが、可視域のみが考慮されているに過ぎず、近赤外域までの収差については何ら考慮されていない。
また、特許文献２のズームレンズにおいては、第１レンズ群および第４レンズ群に特殊低分散ガラスを使用して、近赤外域までの収差補正を行うことが示されているが、変倍比も２２倍程度にとどまっており、その上、特にレンズ径の大きな第１レンズ群の構成枚数が多く、小型化・軽量化については考慮されていない。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、物体側から像側へ向かって、順次、正の屈折力を持つ第１レンズ群と、負の屈折力を持つ第２レンズ群と、負の屈折力を持つ第３レンズ群と、正の屈折力を持つ第４レンズ群とを配設し、変倍に伴って第２レンズ群と第３レンズ群を移動させるズームレンズにおいて、２５倍を超える変倍比を有して、構成枚数が少なく、小型・軽量で、可視域から近赤外域までの色収差が良好に補正され、２００万画素以上の撮像素子に対応する解像力を有するズームレンズを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るズームレンズは、上述した目的を達成するために、
物体側から像側へ向かって、順次、回折光学素子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レンズ群としてなり、
広角端と望遠端との間の変倍に伴って、前記第２レンズ群は広角端において最も物体側に位置し、前記第３レンズ群は望遠端において最も像側に位置するようにして、前記第２レンズ群および前記第３レンズ群を移動させるズームレンズにおいて、
前記第２レンズ群および前記第３レンズ群の少なくとも一方に負レンズを含み、その負レンズは、
当該負レンズを構成する材料の屈折率をｎｄ、当該負レンズを構成する材料のアッベ数をνd、そして当該負レンズを構成する材料の部分分散比をθＣ，Ａ′とし、且つ
前記部分分散比θＣ，Ａ′が、
前記負レンズを構成する材料のＦ線、Ｃ線およびＡ′線に対する屈折率を、それぞれｎＦ、ｎＣおよびｎＡ′として、
θＣ，Ａ′  ＝  （ｎＣ−ｎＡ′）／（ｎＦ−ｎＣ）
で表されるとき、
下記条件式〔１〕、〔２〕、〔３〕：
〔１〕  １．５０  ＜  ｎｄ  ＜  １．７５
〔２〕  ６０．０  ＜  νd  ＜  ７５．０
〔３〕  θＣ，Ａ′  −  ０．００１５×νd  ＜  ０．２５５０
を満足することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
すなわち、本発明に係るズームレンズによれば、
物体側から像側へ向かって、順次、回折光学素子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、負の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とを配置してなり、
広角端と望遠端との間の変倍に伴って、前記第２レンズ群は広角端において最も物体側に位置し、前記第３レンズ群は望遠端において最も像側に位置するようにして、前記第２レンズ群および前記第３レンズ群を移動させるズームレンズにおいて、
前記第２レンズ群および前記第３レンズ群の少なくとも一方に負レンズを含み、その負レンズは、
当該負レンズを構成する材料の屈折率をｎｄ、当該負レンズを構成する材料のアッベ数をνd、そして当該負レンズを構成する材料の部分分散比をθＣ，Ａ′とし、且つ
前記部分分散比θＣ，Ａ′が、
前記負レンズを構成する材料のＦ線、Ｃ線およびＡ′線に対する屈折率を、それぞれｎＦ、ｎＣおよびｎＡ′として、
θＣ，Ａ′  ＝  （ｎＣ−ｎＡ′）／（ｎＦ−ｎＣ）
で表されるとき、
下記条件式〔１〕、〔２〕、〔３〕：
〔１〕  １．５０  ＜  ｎｄ  ＜  １．７５
〔２〕  ６０．０  ＜  νd  ＜  ７５．０
〔３〕  θＣ，Ａ′  −  ０．００１５×νd  ＜  ０．２５５０
を満足することにより、
２５倍を超える変倍比を有して、構成枚数が少なく、小型・軽量で、可視域から近赤外域までの色収差を良好に補正して、少なくとも２００万画素以上の撮像素子に対応する解像力を有する構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施の形態である実施例１に係るズームレンズの光学系の構成およびズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示す図であり、（ａ）は広角端（短焦点端）、（ｂ）は中間焦点距離、そして（ｃ）は望遠端（長焦点端）のそれぞれにおける光軸に沿った断面図である。
【図２】図１に示す本発明の実施例１によるズームレンズの広角端（短焦点端）における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図３】図１に示す本発明の実施例１によるズームレンズの中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図４】図１に示す本発明の実施例１によるズームレンズの望遠端（長焦点端）における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る実施例２におけるズームレンズの光学系の構成およびズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示す図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間焦点距離、そして（ｃ）は望遠端のそれぞれにおける光軸に沿った断面図である。
【図６】図５に示す本発明の実施例２によるズームレンズの広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図７】図５に示す本発明の実施例２によるズームレンズの中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図８】図５に示す本発明の実施例２によるズームレンズの望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る実施例３におけるズームレンズの光学系の構成およびズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示す図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間焦点距離、そして（ｃ）は望遠端のそれぞれにおける光軸に沿った断面図である。
【図１０】図９に示す本発明の実施例３によるズームレンズの広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図１１】図９に示す本発明の実施例３によるズームレンズの中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図１２】図９に示す本発明の実施例３によるズームレンズの望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図１３】本発明の第４の実施の形態に係る実施例４におけるズームレンズの光学系の構成およびズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示す図であり、（ａ）は短焦点端、（ｂ）は中間焦点距離、そして（ｃ）は長焦点端のそれぞれにおける光軸に沿った断面図である。
【図１４】図１３に示す本発明の実施例４によるズームレンズの広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図１５】図１３に示す本発明の実施例４によるズームレンズの中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図１６】図１３に示す本発明の実施例４によるズームレンズの望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図１７】本発明の第５の実施の形態に係る撮像装置としてのディジタルカメラの機能構成を模式的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係る実施の形態に基づき、図面を参照して本発明に係るズームレンズを詳細に説明する。具体的な実施例について説明する前に、まず、本発明に係るズームレンズの特徴について説明する。
本発明に係るズームレンズは、物体側から像側へ向かって、順次、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、負の屈折力を有する第３レンズ群、そして正の屈折力を有する第４レンズ群を配置してなり、変倍に際しては、第２レンズ群は広角端において最も物体側に位置し、第３レンズ群は望遠端において最も像側に位置し、変倍に伴って、これら第２レンズ群および第３レンズ群を移動させるズームレンズであって、さらに、次のような特徴を有している。
すなわち、本発明に係るズームレンズは、第１レンズ群に回折光学素子を含むとともに、第２レンズ群および第３レンズ群の少なくとも一方に負レンズを含み、その負レンズは、当該負レンズを構成する材料の屈折率をｎｄ、当該負レンズを構成する材料のアッベ数をνd、そして当該負レンズを構成する材料の部分分散比をθＣ，Ａ′とするとき、次の条件式〔１〕〜条件式〔３〕を満足することを特徴とする（請求項１に対応する）。
【００１０】
〔１〕  １．５０  ＜  ｎｄ  ＜  １．７５
〔２〕  ６０．０  ＜  νd  ＜  ７５．０
〔３〕  θＣ，Ａ′  −  ０．００１５×νd  ＜  ０．２５５０
ここで、部分分散比θＣ，Ａ′は、
θＣ，Ａ′  ＝  （ｎＣ−ｎＡ′）／（ｎＦ−ｎＣ）
であり、ｎＦ、ｎＣおよびｎＡ′は、それぞれ前記負レンズを構成する材料のＦ線、Ｃ線およびＡ′線に対する屈折率である。
また、本発明に係るズームレンズは、さらに、望遠端における全系の焦点距離をｆＴ、そして回折光学素子の回折部の焦点距離をｆＤＯＥとするとき、次の条件式〔４〕を満足することが望ましい（請求項２に対応する）。
〔４〕  ０．０１  ＜  ｆＴ／ｆＤＯＥ  ＜  ０．０５
さらに、本発明に係るズームレンズは、第１レンズ群は１つ以上の正レンズを含み、当該第１レンズ群に含まれる正レンズの材料のアッベ数の平均値をν１ＧＰとするとき、次の条件式〔５〕を満足することが望ましい（請求項３に対応する）。
【００１１】
〔５〕  ７５  ＜  ν１ＧＰ  ＜  ９６
また、本発明に係るズームレンズは、さらに、第２レンズ群および第３レンズ群の双方に負レンズを含み、当該負レンズは、上述した条件式〔１〕〜条件式〔３〕を満足することが望ましい（請求項４に対応する）。
本発明に係るズームレンズは、さらに、広角端における第３レンズ群と第４レンズ群との間隔をＤ３４Ｗ、望遠端における第３レンズ群と第４レンズ群との間隔をＤ３４Ｔ、そして広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、次の条件式〔６〕を満足することが望ましい（請求項５に対応する）。
〔６〕  ２．５  ＜  （Ｄ３４Ｗ−Ｄ３４Ｔ）／ｆｗ  ＜  ６．０
本発明に係るズームレンズは、さらにまた、広角端から望遠端への変倍の間に、第３レンズ群の倍率が０となる状態が含まれるようにすることが望ましい（請求項６に対応する）。
そして、本発明に係るズームレンズは、さらに、第４レンズ群の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸に沿った距離をＬ４、そして第４レンズ群の最も物体側の面から像面までの光軸に沿った距離、すなわち該第４レンズ群より像側に屈折力を有さない光学素子が含まれる場合に、それが存在しないと仮定した空気換算長をＴ４Ｆ−Ｉとするとき、次の条件式〔７〕を満足することが望ましい（請求項７に対応する）。
【００１２】
〔７〕  ０．２  ＜  Ｌ４／Ｔ４Ｆ−Ｉ  ＜  ０．５
また、本発明に係るズームレンズは、第２レンズ群が３枚以下のレンズで構成され、第３レンズ群が２枚以下のレンズで構成されることが望ましい（請求項８に対応する）。
さらに、本発明に係るズームレンズは、第１レンズ群が、物体側から、順次、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、該負メニスカスレンズに接合された第１の正レンズと、像側よりも強い屈折力の凸面を物体側に向けた第２の正レンズとの３枚のレンズを配置して構成し、負メニスカスレンズと第１の正レンズとの接合界面に回折面が形成されることが望ましい（請求項９に対応する）。
また、本発明に係るズームレンズは、変倍に際して、第１レンズ群と第４レンズ群が像面に対して移動せずに固定されていることが望ましい（請求項１０に対応する）。
そして、本発明に係る撮像装置は、上述したいずれかのズームレンズを撮像用光学系として備えて構成する（請求項１１に対応する）。
また、本発明に係る監視用ビデオカメラは、上述したいずれかのズームレンズを撮像用光学素子として備えて構成する（請求項１２に対応する）。
【００１３】
次に、上述したような特徴を有する本発明に係るズームレンズについて、さらに詳細にその原理を説明する。
本発明に係るズームレンズのような、正−負−負−正の４つのレンズ群で構成されるズームレンズは、一般に、第２レンズ群が主要な変倍作用を負担する、いわゆるバリエータとして構成されることに加えて、第３レンズ群にも変倍作用を分担させることができ、高変倍化に適している。そこで、本発明に係るズームレンズにおいては、第２レンズ群が広角端において最も物体側に位置し、第３レンズ群が望遠端において最も像側に位置するようにして、第２レンズ群と第３レンズ群を移動させることによって、第３レンズ群が充分な変倍作用を呈するようにして、高変倍化を達成している。
広角端から望遠端への変倍に際しては、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔は一旦小さくなり、変倍の中間域で極値をとって、その後は再び大きくなる。第２レンズ群と第３レンズ群は、変倍作用を負担するバリエータとして一体的に作用するが、相互の間隔を変化させることで像面位置の補償を行い、いわゆるコンペンセータとしての機能を果たしていると考えることもできる。
【００１４】
さらに、本発明に係るズームレンズにおいては、第１レンズ群に回折光学素子を用いるとともに、第２レンズ群と第３レンズ群の少なくとも一方に、以下の条件式〔１〕〜条件式〔３〕を満足する材料からなる負レンズを備える構成とした（請求項１に対応する）。
〔１〕  １．５０  ＜  ｎｄ  ＜  １．７５
〔２〕  ６０．０  ＜  νd  ＜  ７５．０
〔３〕  θＣ，Ａ′  −  ０．００１５×νd  ＜  ０．２５５０
ここで、ｎｄは当該負レンズを構成する材料の屈折率を、νdは当該負レンズを構成する材料のアッベ数を、そしてθＣ，Ａは当該負レンズを構成する材料の部分分散比をそれぞれ表している。
なお、部分分散比をθＣ，Ａ′は、
θＣ，Ａ′  ＝  （ｎＣ−ｎＡ′）／（ｎＦ−ｎＣ）
であり、ｎＦ、ｎＣおよびｎＡ′は、当該負レンズを構成する材料のＦ線、Ｃ線およびＡ′線に対する屈折率である。
高変倍化を図るため、特に望遠端の焦点距離を長くしようとすると、望遠側における軸上色収差の二次スペクトルの補正が困難となる。
【００１５】
さらに、可視域のみならず近赤外域までの色収差を補正しようとすると、その難度はさらに高くなる。本発明においては、望遠側で軸上マージナル光線高さが大きくなる第１レンズ群に回折光学素子を設けることによって、望遠域の色収差を補正するようにしているが、近赤外域までの色収差補正を大きな変倍範囲の全域にわたって実現するためには、それだけでは充分ではない。
そこで、本発明に係るズームレンズにおいては、第２レンズ群と第３レンズ群の少なくとも一方に、条件式〔１〕〜条件式〔３〕を満足する範囲の屈折率、アッベ数および異常分散性を有する材料からなる負レンズを設けるようにする。このようにすることにより、２５倍を超えるような変倍範囲の全域にわたって、可視域から近赤外域までの色収差を良好に補正することが可能となる。
変倍作用を負担するバリエータには、比較的大きな屈折力が必要であるため、負レンズを構成する材料の屈折率ｎｄが、１．５０以下になると単色収差の補正が不充分となる。また、負レンズを構成する材料のアッベ数νｄが、６０．０以下になると基本的な色収差の補正が不充分となる。さらに、負レンズを構成する材料の部分分散比θＣ，Ａ′についても、θＣ，Ａ′−０．００１５×νｄが、０．２５５０以上になると色収差の二次スペクトルの補正が不充分となる。特に、回折光学素子による色収差補正の効果が得られにくい広角端から中間焦点距離域において、これらの影響は大きい。一方、屈折率ｎｄおよびアッベ数νdの条件式〔１〕および条件式〔２〕について、上限以上となるような材料は存在しないと思われ、仮に存在したとしても非常に特殊で且つ高価な材料となり、現実的ではない。
【００１６】
また、本発明に係るズームレンズにおいて、第１レンズ群に設ける回折光学素子は、次の条件式〔４〕を満足することが望ましい（請求項２に対応する）。
〔４〕  ０．６１  ＜  ｆＴ／ｆＤＯＥ  ＜  ０．０５
ここで、ｆＴは、望遠端における全系の焦点距離を、そしてｆＤＯＥは回折光学素子の回折部の焦点距離をそれぞれ表している。
ここで、回折光学素子の回折部の焦点距離ｆＤＯＥは、
ｆＤＯＥ＝−１／（２×Ｃ２）
で表される。
ｆＴ／ｆＤＯＥが０．０１以下となるほどに回折光学素子の屈折力が弱いと、望遠域における色収差補正を充分に行うことが難しくなる。一方、ｆＴ／ｆＤＯＥが０．０５以上となるほど回折光学素子の屈折力が強いと、望遠側における色収差が補正過剰となって、これも好ましくない。
さらに、本発明に係るズームレンズにおいて、第１レンズ群に含まれる正レンズは、次の条件式〔５〕を満足することが望ましい（請求項３に対応する）。
〔５〕  ７５  ＜  ν１ＧＰ  ＜  ９６
ここで、ν１ＧＰは第１レンズ群に含まれる正レンズの材料のアッベ数の平均値を表している。
【００１７】
正レンズ材料のアッベ数の平均値ν１ＧＰが７５以下であると、第１レンズ群に回折光学素子を設けたとしても望遠域の色収差補正が不充分になり易い。一方、ν１ＧＰが９６以上の材料は一般的に存在しないか、あるいは仮に存在したとしても非常に特殊で且つ高価であり、現実的でない。
なお、さらに望ましくは、次の条件式〔５′〕を満足すると良い。
〔５′〕  ８０  ＜  ν１ＧＰ  ＜  ９６
また、上述した条件式〔１〕〜条件式〔３〕を満足する材料からなる負レンズは、第２レンズ群および第３レンズ群の双方に設けることが望ましい（請求項４に対応する）。
第２レンズ群は、広角域において軸上と軸外の光線が分離して通過し、望遠域では軸上と軸外の光線がほぼ同じ箇所を通過するが、第３レンズ群は広角域・望遠域での軸上・軸外光束の通り方に第２レンズ群ほど大きな差がない。これら２つのレンズ群の双方に上述した条件式〔１〕〜条件式〔３〕を満足する材料からなる負レンズを設けることで、それぞれの補正効果が組み合わさって、変倍範囲の全域にわたって色収差補正のバランスを取ることが容易になる。
【００１８】
そして、本発明に係るズームレンズを、さらに高変倍に適したものとするためには、次の条件式〔６〕を満足することが望ましい（請求項５に対応する）。
〔６〕  ２．５  ＜  （Ｄ３４Ｗ−Ｄ３４Ｔ）／ｆｗ  ＜  ６．０
ここで、Ｄ３４Ｗは広角端における第３レンズ群と第４レンズ群との間隔を、Ｄ３４Ｔは望遠端における第３レンズ群と第４レンズ群との間隔を、そしてｆｗは広角端における全系の焦点距離をそれぞれ表している。
条件式〔６〕における（Ｄ３４Ｗ−Ｄ３４Ｔ）／ｆｗが２．５以下であると第３レンズ群の変倍への寄与が小さくなり、（Ｄ３４Ｗ−Ｄ３４Ｔ）／ｆｗが６．０以上であると第２レンズ群の変倍への寄与が小さくなって、いずれにせよ収差補正に無理が生じ易くなる。また、このタイプのズームレンズにおいては、望遠域の開放Ｆ値が開口絞りではなく第１レンズ群の有効径で規制されるように構成することができるが、その場合、（Ｄ３４Ｗ−Ｄ３４Ｔ）／ｆｗが２．５より大きいことは、第３レンズ群の有効径を小さくする効果があり、このことも収差補正に有利に働く。
また、本発明に係るズームレンズにおいて、広角端から望遠端への変倍の過程で、第３レンズ群の倍率が０となる状態が含まれることが望ましい（請求項６に対応する）。
【００１９】
第３レンズ群の倍率が０となる状態とは、第１レンズ群と第２レンズ群との合成屈折力が０となる状態であり、この状態を境として第２レンズ群と第３レンズ群の倍率の符号が逆転する（第３レンズ群の倍率が０となるとき、第２レンズ群の倍率は無限大となる）。この状態を含むようにズームレンズを構成することにより、第２レンズ群と第３レンズ群の変倍への寄与をバランスさせ、より良好な収差補正を実現することが可能となる。
さらに、本発明に係るズームレンズにおいては、また、主要な結像作用を負担する第４レンズ群の配置に関して、次の条件式〔７〕を満足することが望ましい（請求項７に対応する）。
〔７〕  ０．２  ＜  Ｌ４／Ｔ４Ｆ−Ｉ  ＜  ０．５
ここで、Ｌ４は第４レンズ群の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸に沿った距離を、そしてＴ４Ｆ−Ｉは第４レンズ群の最も物体側の面から像面までの光軸に沿った距離であって、該第４レンズ群より像側に屈折力を有さない光学素子が含まれる場合に、それが存在しないと仮定した空気換算長をそれぞれ表している。
条件式〔７〕におけるＬ４／Ｔ４Ｆ−Ｉが０．２以下であると、第４レンズ群の構成に関する自由度が阻害され、各種の収差補正が困難となる場合がある。
【００２０】
一方、Ｌ４／Ｔ４Ｆ−Ｉが０．５以上であると、第４レンズ群と像面との間に充分な空間を確保することができず、赤外光カットフィルタや可視光カットフィルタ等の切替機構を配設するのに支障をきたしたり、第４レンズ群内の各面やフィルタの反射によるゴーストが発生し易くなったりして好ましくない。
なお、さらに望ましくは、次の条件式〔７′〕を満足すると良い。
〔７′〕  ０．２  ＜  Ｌ４／Ｔ４Ｆ−Ｉ  ＜  ０．４
さらにまた、本発明に係るズームレンズにおいて、第２レンズ群は３枚以下のレンズで構成され、第３レンズ群は２枚以下のレンズで構成されることが望ましい（請求項８に対応する）。
そして、本発明に係るズームレンズにおいて、第１レンズ群は、物体側から、順次、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、その負メニスカスレンズに接合された第１の正レンズと、物体側に像側よりも強い屈折力の凸面を向けた第２の正レンズとを配置して、３枚のレンズで構成され、負メニスカスレンズと第１の正レンズとの接合界面に回折面が形成されることが望ましい（請求項９に対応する）。
上述のような構成によって、本発明の効果が明確に発揮され、一層小型で且つ軽量のズームレンズとすることが可能となる。
【００２１】
なお、本発明の効果をさらに効果的に発揮するために、より具体的には、第２レンズ群を、物体側から、順次、負レンズ−正レンズ−負レンズの３枚構成とすることが望ましく、第３レンズ群を、物体側から、順次、負レンズ−正レンズの２枚構成とすることが望ましい。
また、本発明に係るズームレンズにおいて、変倍に際して、第１レンズ群と第４レンズ群は像面に対して移動させることなく固定的に配置されていることが望ましい（請求項１０に対応する）。
いわゆるＴＶカメラ等を含むビデオカメラ用のズームレンズとしては、手持ち撮影等の便宜の面においても、一般的に、全長が一定で、変倍に際して重量バランスが変化しないことが望まれており、第１レンズ群と第４レンズ群を移動させないようにする構成によって、それを具現化することが可能となる。また、移動群が少ないことは機構面でも有利であり、部品点数の低減や軽量化、さらには信頼性の向上につながる。
さらに、第４レンズ群は、少なくとも３枚の正レンズを有し、次の条件式〔８〕を満足することが望ましい。
〔８〕  ７５  ＜  ν４ＧＰ  ＜  ９６
ここで、ν４ＧＰは、上記少なくとも３枚の正レンズのアッベ数の平均値を表している。
【００２２】
第４レンズ群をこのように構成することで、特に変倍範囲の広角域において、可視域から近赤外域までの色収差をさらに良好に補正することが可能となる。
そして、各レンズ群の屈折力は、それぞれ次の条件式〔９〕〜条件式〔１２〕を満足することが望ましい。
〔９〕  ６．０  ＜  ｆ１／ｆＷ  ＜  １２．０
〔１０〕  −５．０  ＜  ｆ２／ｆＷ  ＜  −２．０
〔１１〕  −４．５  ＜  ｆ３／ｆＷ  ＜  −１．５
〔１２〕  １．５  ＜  ｆ４／ｆＷ  ＜  ４．５
ここで、ｆ１は第１レンズ群の焦点距離を、ｆ２は第２レンズ群の焦点距離を、ｆ３は第３レンズ群の焦点距離を、ｆ４は第４レンズ群の焦点距離を、そしてｆＷは広角端における全系の焦点距離をそれぞれ表している。
各レンズ群の屈折力を条件式〔９〕〜条件式〔１２〕の範囲に収めることによって、２５倍を超える変倍比を有し、望遠端の半画角が０．５度程度となるようなズームレンズに、さらに適したものとなる。
本発明に係るズームレンズにおいて、有限距離へのフォーカシングを行う方法としては、各種の方法が考えられるが、最も簡単には、第１レンズ群を移動させることによってフォーカシングを行うことができる。
【００２３】
次に、本発明に係るズームレンズ、撮像装置および監視用ビデオカメラのさらに具体的な実施の形態およびその実施例について説明する。ここでは、本発明に係るズームレンズの具体的な実施の形態としての第１の実施の形態〜第４の実施の形態について、それぞれ具体的な実施例としての実施例１〜実施例４により説明する。
図１〜図４は、本発明の第１の実施の形態としての実施例１に係るズームレンズを説明するためのものである。図５〜図８は、本発明の第２の実施の形態としての実施例２に係るズームレンズを説明するためのものである。図９〜図１２は、本発明の第３の実施の形態としての実施例３に係るズームレンズを説明するためのものである。
図１３〜図１６は、本発明の第４の実施の形態としての実施例４に係るズームレンズを説明するためのものである。
実施例１〜実施例４のズームレンズは、いずれも、物体側から像側へ、順次、正の屈折力を有し、回折光学素子を備える第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、負の屈折力を有する第３レンズ群、そして正の屈折力を有する第４レンズ群を配置して、いわゆる正−負−負−正の４群構成のズームレンズを構成する。
なお、それぞれ第１の実施の形態、第２の実施の形態および第４の実施の形態にそれぞれ対応する実施例１、実施例２および実施例４における最大像高は、４．０ｍｍであり、第３の実施の形態に対応する実施例３における最大像高は、４．５ｍｍである。
【００２４】
各実施の形態としての各実施例において、平行平板状の光学要素は、第４レンズ群Ｇ４の像面側の光路上に配設される。この平行平板状の光学要素は、光学ローパスフィルタおよび赤外カットフィルタ等の各種フィルタや、ＣＭＯＳ（相補型金属酸化物半導体）イメージセンサまたはＣＣＤ（電荷結合素子）イメージセンサ等の受光撮像素子のカバーガラス（シールガラス）を想定したものである。ここでは、等価的な透明平行平板として示し、フィルタ等ＦＧと総称することにする。また、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間に配設される平行平板状の光学要素は、光量調整用のＮＤ（中間濃度〜減光）フィルタを想定したものである。ここでは、等価的な透明平行平板として示し、調整フィルタＮＤと総称することにする。
また、レンズの材質は、第１の実施の形態〜第４の実施の形態のそれぞれ実施例１〜実施例４の全ての実施例において、第１レンズ群が有する回折部に樹脂材料が使用されているが、その他は、全て光学ガラスを用いている。これら実施例１〜実施例４の各実施例において用いている光学ガラスの硝材は、株式会社オハラ（ＯＨＡＲＡ）の製品の光学硝種名で示している。
実施例１〜実施例４の各実施例の収差は、充分に補正されており、２００万画素以上の解像度の撮像素子への対応が可能となっている。本発明のようにズームレンズを構成することによって、充分な小型化を達成しながら、近赤外の領域まで色収差が補正され、非常に良好な像性能を確保し得ることは、実施例１〜実施例４の各実施例より明らかである。
【００２５】
実施例１〜実施例４の各実施例に共通な記号の意味は、次の通りである。
ｆ：全系の焦点距離
Ｆ：Ｆ値（Ｆナンバ）
ω：半画角
ｒ：曲率半径
ｄ：面間隔
ｎｄ：屈折率
νｄ：アッベ数
θＣ，Ａ′：部分分散比′＝（ｎＣ−ｎＡ′）／（ｎＦ−ｎＣ）
Ｃ２：位相関数の２次係数
Ｃ４：位相関数の４次係数
Ｋ：非球面の円錐定数
Ａ４：非球面式の４次係数
Ａ６：非球面式の６次係数
Ａ８：非球面式の８次係数
ただし、ここで用いられる回折面は、基準波長をλ、光軸からの高さをｈとして、次の位相関数の式〔２１〕で定義される。なお、結像光には、１次回折光を使用し、回折部の屈折力は−２・Ｃ２となる。
【００２６】
【数１】
2015049285.tif 000003
【００２７】
また、第４の実施の形態としての実施例４では、非球面が用いられており、ここで用いられる非球面形状は、近軸曲率半径をＲ、光軸からの高さをＨとして、円錐定数Ｋおよび各次数の非球面係数Ａ４〜Ａ８を用い、Ｘを光軸方向における非球面量として、次の非球面の式〔２２〕で定義され、近軸曲率半径Ｒおよび円錐定数Ｋ、並びに非球面係数Ａ４〜
Ａ８を与えて形状を特定する。
【００２８】
【数２】
2015049285.tif 000004
【００２９】
次に、上述した本発明に基づく、具体的な実施の形態および実施例を詳細に説明する。
以下に述べる本発明の第１の実施の形態の実施例１〜第４の実施の形態の実施例４は、本発明に係るズームレンズの数値例による具体的な構成の実施例である。
〔第１の実施の形態〕
まず、上述した本発明の第１の実施の形態としての具体的な実施例１に係るズームレンズを詳細に説明する。
【実施例１】
【００３０】
実施例１は、本発明の第１の実施の形態に係るズームレンズの具体的な構成の実施例（数値実施例）である。
図１〜図４は、本発明の第１の実施の形態としての実施例１（数値実施例１）に係るズームレンズを説明するためのものである。
すなわち、図１は、本発明の第１の実施の形態に係る実施例１のズームレンズの光学系におけるレンズ構成および短焦点端、つまり広角端から所定の中間焦点距離を経て長焦点端、つまり望遠端へのズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示している。図１の（ａ）は短焦点端、すなわち広角端における光軸に沿った断面図、（ｂ）は所定の中間焦点距離における光軸に沿った断面図、そして（ｃ）は長焦点端、すなわち望遠端における光軸に沿った断面図である。
図１に示すズームレンズは、物体側から像側へ向かって、順次、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、そして正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを配置している。第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間には、調整フィルタＮＤおよび開口絞りＡＤを配している。
【００３１】
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へ向かって、順次、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２および第３レンズＬ３を配置してなる。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へ向かって、順次、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５および第６レンズＬ６を配置してなる。第３レンズ群Ｇ３は、物体側から像側へ向かって、順次、第７レンズＬ７および第８レンズＬ８を配置してなる。第４レンズ群Ｇ４は、物体側から像側へ向かって、順次、第９レンズＬ９、第１０レンズＬ１０、第１１レンズＬ１１、第１２レンズＬ１２、第１３レンズＬ１３および第１４レンズＬ１４を配置してなる。さらに、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間に物体側から像側へ向かって、順次、調整フィルタＮＤおよび開口絞りＡＤを配置して介挿し、第４レンズ群Ｇ４と像面との間に、フィルタ等ＦＧを介挿している。
第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４は、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等の操作に際しては各群毎に一体的に動作し、開口絞りＡＤは、第４レンズ群Ｇ４と一体的に動作する。図１には、各光学面の面番号も示している。
なお、図１における各参照符号は、参照符号の桁数の増大による説明の煩雑化を避けるため、各実施例毎に独立に用いており、そのため他の実施例に係る図面と共通の参照符号を付していてもそれらは他の実施例とはかならずしも共通の構成ではない。
【００３２】
広角端（短焦点端）から望遠端（長焦点端）への変倍に際しては、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４は、移動せずに固定的に位置しており、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３が移動して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔ｄＡが増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔ｄＢは、中間焦点距離で一旦減小して、その後に増大し、そして第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔が減小するように移動する。
このような図１に示す実施例１に係るズームレンズのさらに詳細なレンズ構成について説明する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側に向かって、順次、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズＬ１と、薄い樹脂材料からなる第１の樹脂層Ｐ１と、薄い樹脂材料からなる第２の樹脂層Ｐ２をもって構成される回折光学素子と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第２レンズＬ２と、そして物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第３レンズＬ３とを配している。第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の２枚のレンズは、第１の樹脂層Ｐ１と第２の樹脂層Ｐ２を挟んで互いに密接して貼り合わされて一体に接合され、接合レンズを形成している。ここで、第１の樹脂層Ｐ１と第２の樹脂層Ｐ２との境界面に回折面を形成しており、一体に結合された第１レンズＬ１と第１の樹脂層Ｐ１と第２の樹脂層Ｐ２と第２レンズＬ２とで、回折光学素子としての接合レンズを構成している。
【００３３】
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側に向かって、順次、像側に物体側の面より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる第４レンズＬ４と、物体側に像面側より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる第５レンズＬ５と、そして像側に物体側の面より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる第６レンズＬ６とを配している。第５レンズＬ５と第６レンズＬ６の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わされて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から像側に向かって、順次、像側に物体側の面より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる第７レンズＬ７と、そして物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第８レンズＬ８とを配している。第７レンズＬ７と第８レンズＬ８の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わされて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
平行平板状のＮＤ（中間濃度）減光フィルタ等の光量調整用のフィルタからなる調整フィルタＮＤは、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間に介挿配置されており、さらに開口絞りＡＤは、調整フィルタＮＤと第４レンズ群Ｇ４との間に介挿配置されている。
【００３４】
第４レンズ群Ｇ４は、物体側から像側に向かって、順次、像側に物体側の面より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる第９レンズＬ９と、物体側に像側の面より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる第１０レンズＬ１０と、物体側に像側の面より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる第１１レンズＬ１１と、像側に物体側の面より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる第１２レンズＬ１２と、像側に物体側の面より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる第１３レンズＬ１３と、そして物体側に像側の面より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる第１４レンズＬ１４とを配している。
第１１レンズＬ１１と第１２レンズＬ１２の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わされて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。第１３レンズＬ１３と第１４レンズＬ１４の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わされて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
平行平板状の光学的な各種フィルタや、受光撮像素子のカバーガラス等のフィルタ等ＦＧは、第４レンズ群Ｇ４の像面側の光路上に第４レンズ群Ｇ４の像面側に配置されている。
【００３５】
この場合、図１に示すように、広角端（短焦点端）から望遠端（長焦点端）への変倍に伴って、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４は、移動せずに固定的に位置している。第２レンズ群Ｇ２は、広角端から中間焦点距離までは、物体側から像側へ大きく移動し、中間焦点距離から望遠端までは物体側から像側へ小さく移動する。第３レンズ群Ｇ３は、広角端から中間焦点距離までは、物体側から像側へ小さく移動し、中間焦点距離から望遠端までは物体側から像側へ大きく移動する。
まず、実施例１において、全光学系の焦点距離ｆ、ＦナンバＦおよび半画角ωが、ズーミングによって、それぞれｆ＝１７．１〜４８７、Ｆ＝４．０１〜６．９６およびω＝１４．１〜０．４７０の範囲で変化する。各光学要素の光学特性は、次表１の通りである。
【００３６】
【表１】
2015049285.tif 000005
【００３７】
表１において、面番号に「＃（ハッシュマーク；ナンバーサイン）」を付して示した光学面は、回折面である。また、表１には、各レンズの材質も示している。これらは、他の実施例についても同様である。
すなわち、表１においては、「＃」が付された第３面が回折面であり、式〔２１〕における回折面のパラメータは、次の通りである。
ここで、Ｃ２は、回折面の位相関数の２次項の係数であり、Ｃ４は、位相関数の４次項の係数である。
回折面：第３面
λ  ＝  587.56 (nm)
Ｃ２  ＝  -1.80594×10−５
Ｃ４  ＝  1.02994×10−９
この実施例１の状態においては、広角端（短焦点端）、中間焦点距離および望遠端（長焦点端）における全光学系の焦点距離ｆ、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の可変間隔ｄＡ、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間の可変間隔ｄＢ、そして第３レンズ群Ｇ３と調整フィルタＮＤとの間の可変間隔ｄＣは、ズーミングに伴って次表２のように変化する。
【００３８】
【表２】
2015049285.tif 000006
【００３９】
そして、この実施例１の状態においては、広角端（短焦点端）、中間焦点距離および望遠端（長焦点端）における全光学系の焦点距離ｆ、第２レンズ群Ｇ２の倍率、第３レンズ群Ｇ３の倍率、そして第４レンズ群Ｇ４の倍率は、ズーミングに伴って次表３のように変化する。
【００４０】
【表３】
2015049285.tif 000007
【００４１】
この場合、条件式〔１〕〜条件式〔３〕、条件式〔５〕、条件式〔６〕、条件式〔７〕、条件式〔８〕および条件式〔９〕〜条件式〔１２〕に対応する値は、次の通りとなり、それぞれ条件式〔１〕〜条件式〔３〕、条件式〔５〕、条件式〔６〕、条件式〔７〕、条件式〔８〕および条件式〔９〕〜条件式〔１２〕の各条件式を満足している。
《条件式数値》
〔１〕：  ｎｄ  ＝ 1.61800（Ｌ４）
ｎｄ  ＝ 1.60300（Ｌ７）
〔２〕：  νｄ  ＝ 63.33（Ｌ４）
νｄ  ＝ 65.44（Ｌ７）
〔３〕：  θＣ，Ａ′−0.0015×νd − 0.255 ＝ −0.0046 … OHARA S-PHM52（Ｌ４）
θＣ，Ａ′−0.0015×νd − 0.255 ＝ −0.0034 … OHARA S-PHM53（Ｌ７）
〔４〕：  ｆＴ／ｆＤＯＥ  ＝ 0.0176
〔５〕：  ν１ＧＰ ＝ 82.6
〔６〕：  （Ｄ３４Ｗ−Ｄ３４Ｔ）／ｆＷ ＝ 4.32
〔７〕：  Ｌ４／Ｔ４Ｆ−Ｉ ＝ 0.284
〔８〕：  ν４ＧＰ  ＝ 81.5
〔９〕：  ｆ１／ｆＷ  ＝ 8.68
〔１０〕：  ｆ２／ｆＷ  ＝ -3.30
〔１１〕：  ｆ３／ｆＷ  ＝ -2.60
〔１２〕：  ｆ４／ｆＷ  ＝ 2.75
【００４２】
また、図２、図３および図４に、それぞれ、実施例１の広角端（短焦点端）、中間焦点距離および望遠端（長焦点端）における球面収差、非点収差、歪曲収差、並びに横収差の各収差図を示している。なお、これらの収差図において、球面収差図における破線は正弦条件を表し、非点収差図における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれ表している。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。
〔第２の実施の形態〕
次に、上述した本発明の第２の実施の形態としての具体的な実施例２に係るズームレンズを詳細に説明する。
【実施例２】
【００４３】
実施例２は、本発明の第２の実施の形態に係るズームレンズの具体的な構成の実施例（数値実施例）である。
図５〜図８は、本発明の第２の実施の形態としての実施例２に係るズームレンズを説明するためのものである。
すなわち、図５は、本発明の第２の実施の形態に係る実施例２のズームレンズの光学系におけるレンズ構成および短焦点端、つまり広角端から所定の中間焦点距離を経て長焦点端、つまり望遠端へのズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示している。図５の（ａ）は短焦点端すなわち広角端における光軸に沿った断面図、（ｂ）は所定の中間焦点距離における光軸に沿った断面図、そして（ｃ）は長焦点端すなわち望遠端における光軸に沿った断面図である。
なお、実施例２のレンズ群配置を示す図５において、図示左側が物体（被写体）側であり、図示右側が像側（撮像素子側）である。
図５に示すズームレンズは、物体側から像側へ向かって、順次、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、そして正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを配置している。さらに、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間に調整フィルタＮＤおよび開口絞りＡＤを配している。
【００４４】
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へ向かって、順次、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２および第３レンズＬ３を配置してなる。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へ向かって、順次、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５および第６レンズＬ６を配置してなる。第３レンズ群Ｇ３は、物体側から像側へ向かって、順次、第７レンズＬ７および第８レンズＬ８を配置してなる。第４レンズ群Ｇ４は、物体側から像側へ向かって、順次、第９レンズＬ９、第１０レンズＬ１０、第１１レンズＬ１１、第１２レンズＬ１２、第１３レンズＬ１３および第１４レンズＬ１４を配置してなる。第４レンズ群Ｇ４と像面との間に、フィルタ等ＦＧを介挿している。
第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４は、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等の操作に際しては各群毎に一体的に動作し、開口絞りＡＤは、第４レンズ群Ｇ４と一体的に動作する。図５には、各光学面の面番号も示している。
広角端（短焦点端）から望遠端（長焦点端）への変倍に際しては、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４は、移動せずに固定的に位置しており、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３が移動して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔ｄＡが増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔ｄＢは、中間焦点距離で一旦減小して、その後に増大し、そして第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔が減小するように移動する。
【００４５】
このような図５に示す実施例２に係るズームレンズのさらに詳細なレンズ構成について説明する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側に向かって、順次、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズＬ１と、薄い樹脂材料からなる第１の樹脂層Ｐ１と、薄い樹脂材料からなる第２の樹脂層Ｐ２をもって構成される回折光学素子と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第２レンズＬ２と、そして物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第３レンズＬ３とを配している。第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の２枚のレンズは、第１の樹脂層Ｐ１と第２の樹脂層Ｐ２を挟んで互いに密接して貼り合わされて一体に接合され、接合レンズを形成している。ここで、第１の樹脂層Ｐ１と第２の樹脂層Ｐ２との境界面に回折面を形成しており、一体に結合された第１レンズＬ１と第１の樹脂層Ｐ１と第２の樹脂層Ｐ２と第２レンズＬ２とで、回折光学素子としての接合レンズを構成している。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側に向かって、順次、像側に物体側の面より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる第４レンズＬ４と、物体側に像面側より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる第５レンズＬ５と、そして像側に物体側の面より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる第６レンズＬ６とを配している。第５レンズＬ５と第６レンズＬ６の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わされて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
【００４６】
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から像側に向かって、順次、像側に物体側の面より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる第７レンズＬ７と、そして物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第８レンズＬ８とを配している。第７レンズＬ７と第８レンズＬ８の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わされて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
平行平板状のＮＤ（中間濃度）減光フィルタ等の光量調整用のフィルタからなる調整フィルタＮＤは、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間に介挿配置されている。さらに開口絞りＡＤは、調整フィルタＮＤと第４レンズ群Ｇ４との間に介挿配置されている。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側から像側に向かって、順次、像側に物体側の面より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる第９レンズＬ９と、物体側に像側の面より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる第１０レンズＬ１０と、物体側に像側の面より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる第１１レンズＬ１１と、像側に物体側の面より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる第１２レンズＬ１２と、像側に物体側の面より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる第１３レンズＬ１３と、そして物体側に像側の面より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる第１４レンズＬ１４とを配している。
【００４７】
第１１レンズＬ１１と第１２レンズＬ１２の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わされて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。第１３レンズＬ１３と第１４レンズＬ１４の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わされて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
平行平板状の光学的な各種フィルタや、受光撮像素子のカバーガラス等のフィルタ等ＦＧは、第４レンズ群Ｇ４の像面側の光路上に配置されている。
この場合、図５に示すように、広角端（短焦点端）から望遠端（長焦点端）への変倍に伴って、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４は、移動せずに固定的に位置しており、第２レンズ群Ｇ２は、広角端から中間焦点距離までは、物体側から像側へ大きく移動し、中間焦点距離から望遠端までは物体側から像側へ小さく移動し、第３レンズ群Ｇ３は、広角端から中間焦点距離までは、物体側から像側へ小さく移動し、中間焦点距離から望遠端までは物体側から像側へ大きく移動する。
まず、実施例２において図５に示す状態においては、全光学系の焦点距離ｆ、ＦナンバＦおよび半画角ωが、ズーミングによって、それぞれｆ＝１７．１〜４８６、Ｆ＝４．００〜６．９５およびω＝１４．２〜０．４７１の範囲で変化する。各光学要素の光学特性は、次表４の通りである。
【００４８】
【表４】
2015049285.tif 000008
【００４９】
表４において、面番号に「＃」を付して示した光学面は、回折面である。また、表４には、各レンズの材質も示している。これらは、他の実施例についても同様である。
すなわち、表４においては、「＃」が付された第３面が回折面であり、式〔１３〕における回折面のパラメータは、次の通りである。
回折面：第３面
λ  ＝  587.56 (nm)
Ｃ２  ＝  -2.05523×10−５
Ｃ４  ＝  8.88676×10−１０
この実施例２においては、広角端（短焦点端）、中間焦点距離および望遠端（長焦点端）における全光学系の焦点距離ｆ、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の可変間隔ｄＡ、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間の可変間隔ｄＢ、そして第３レンズ群Ｇ３と調整フィルタＮＤとの間の可変間隔ｄＣは、ズーミングに伴って次表５のように変化する。
【００５０】
【表５】
2015049285.tif 000009
【００５１】
そして、この実施例２においては、広角端（短焦点端）、中間焦点距離および望遠端（長焦点端）における全光学系の焦点距離ｆ、第２レンズ群Ｇ２の倍率、第３レンズ群Ｇ３の倍率、そして第４レンズ群Ｇ４の倍率は、ズーミングに伴って次表６のように変化する。
【００５２】
【表６】
2015049285.tif 000010
【００５３】
この場合、条件式〔１〕〜条件式〔１２〕に対応する値は、次の通りとなり、それぞれ条件式〔１〕〜条件式〔１２〕の各条件式を満足している。
《条件式数値》
〔１〕：  ｎｄ  ＝ 1.59522（Ｌ４；Ｌ７）
〔２〕：  νｄ  ＝ 67.73（Ｌ４；Ｌ７）
〔３〕：  θＣ，Ａ′−0.0015×νd − 0.255 ＝ −0.0135
…OHARA S-FPM2（Ｌ４；Ｌ７）
〔４〕：  ｆＴ／ｆＤＯＥ  ＝ 0.0200
〔５〕：  ν１ＧＰ ＝ 82.6
〔６〕：  （Ｄ３４Ｗ−Ｄ３４Ｔ）／ｆＷ ＝ 3.54
〔７〕：  Ｌ４／Ｔ４Ｆ−Ｉ ＝ 0.322
〔８〕：  ν４ＧＰ  ＝  86.0
〔９〕：  ｆ１／ｆＷ  ＝ 8.45
〔１０〕：  ｆ２／ｆＷ  ＝ -3.04
〔１１〕：  ｆ３／ｆＷ  ＝ -2.25
〔１２〕：  ｆ４／ｆＷ  ＝ 2.48
【００５４】
また、図６、図７および図８に、それぞれ、実施例２の広角端（短焦点端）、中間焦点距離および望遠端（長焦点端）における球面収差、非点収差、歪曲収差、並びに横収差の各収差図を示している。なお、これらの収差図において、球面収差図における破線は正弦条件を表し、非点収差図における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれ表している。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。
〔第３の実施の形態〕
次に、上述した本発明の第３の実施の形態としての具体的な実施例３に係るズームレンズを詳細に説明する。
【実施例３】
【００５５】
実施例３は、本発明の第３の実施の形態に係るズームレンズの具体的な構成の実施例（数値実施例）である。
図９〜図１２は、本発明の第３の実施の形態としての実施例３に係るズームレンズを説明するためのものである。
すなわち、図９は、本発明の第３の実施の形態に係る実施例３のズームレンズの光学系におけるレンズ構成および短焦点端、つまり広角端から所定の中間焦点距離を経て長焦点端、つまり望遠端へのズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示している。図９の（ａ）は短焦点端、すなわち広角端における光軸に沿った断面図、（ｂ）は所定の中間焦点距離における光軸に沿った断面図、そして（ｃ）は長焦点端すなわち望遠端における光軸に沿った断面図である。
図９に示すズームレンズは、物体側から像側へ向かって、順次、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、そして正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを配置している。さらに、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間に調整フィルタＮＤおよび開口絞りＡＤを配している。
【００５６】
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へ向かって、順次、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２および第３レンズＬ３を配置してなる。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へ向かって、順次、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５および第６レンズＬ６を配置してなる。第３レンズ群Ｇ３は、物体側から像側へ向かって、順次、第７レンズＬ７および第８レンズＬ８を配置してなる。第４レンズ群Ｇ４は、物体側から像側へ向かって、順次、第９レンズＬ９、第１０レンズＬ１０、第１１レンズＬ１１、第１２レンズＬ１２、第１３レンズＬ１３および第１４レンズＬ１４を配置してなる。
第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４は、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等の操作に際しては各群毎に一体的に動作し、開口絞りＡＤは、第４レンズ群Ｇ４と一体的に動作する。図９には、各光学面の面番号も示している。
広角端（短焦点端）から望遠端（長焦点端）への変倍に際しては、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４は、移動せずに固定的に位置している。第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３が移動して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔ｄＡが増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔ｄＢは、中間焦点距離で一旦減小して、その後に増大し、そして第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔が減小するように移動する。
【００５７】
このような図９に示す実施例３に係るズームレンズのさらに詳細なレンズ構成について説明する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側に向かって、順次、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズＬ１と、薄い樹脂材料からなる第１の樹脂層Ｐ１と、薄い樹脂材料からなる第２の樹脂層Ｐ２をもって構成される回折光学素子と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第２レンズＬ２と、そして物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第３レンズＬ３とを配している。第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の２枚のレンズは、第１の樹脂層Ｐ１と第２の樹脂層Ｐ２を挟んで互いに密接して貼り合わされて一体に接合され、接合レンズを形成している。ここで、第１の樹脂層Ｐ１と第２の樹脂層Ｐ２との境界面に回折面を形成しており、一体に結合された第１レンズＬ１と第１の樹脂層Ｐ１と第２の樹脂層Ｐ２と第２レンズＬ２とで、回折光学素子としての接合レンズを構成している。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側に向かって、順次、像側に物体側の面より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる第４レンズＬ４と、物体側に像面側より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる第５レンズＬ５と、そして像側に物体側の面より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる第６レンズＬ６とを配している。第５レンズＬ５と第６レンズＬ６の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わされて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
【００５８】
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から像側に向かって、順次、像側に物体側の面より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる第７レンズＬ７と、そして物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第８レンズＬ８とを配している。第７レンズＬ７と第８レンズＬ８の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わされて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
平行平板状のＮＤ（中間濃度）減光フィルタ等の光量調整用のフィルタからなる調整フィルタＮＤは、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間に介挿配置されている。さらに開口絞りＡＤは、調整フィルタＮＤと第４レンズ群Ｇ４との間に介挿配置されている。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側から像側に向かって、順次、像側に物体側の面より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる第９レンズＬ９と、物体側に像側の面より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる第１０レンズＬ１０と、物体側に像側の面より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる第１１レンズＬ１１と、像側に物体側の面より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる第１２レンズＬ１２と、像側に物体側の面より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる第１３レンズＬ１３と、そして物体側に像側の面より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる第１４レンズＬ１４とを配している。第１１レンズＬ１１と第１２レンズＬ１２の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わされて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
第１３レンズＬ１３と第１４レンズＬ１４の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わされて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
平行平板状の光学的な各種フィルタや、受光撮像素子のカバーガラス等のフィルタ等ＦＧは、第４レンズ群Ｇ４の像面側の光路上に配置されている。
【００５９】
まず、実施例３において図９に示す状態においては、全光学系の焦点距離ｆ、ＦナンバＦおよび半画角ωが、ズーミングによって、それぞれｆ＝１７．１〜４８７、Ｆ＝４．０１〜６．９６およびω＝１６．０〜０．５２９
の範囲で変化する。各光学要素の光学特性は、次表７の通りである。
【００６０】
【表７】
2015049285.tif 000011
【００６１】
表７において、面番号に「＃」を付して示した光学面は、回折面である。また、表７には、各レンズの材質も示している。これらは、他の実施例についても同様である。
すなわち、表７においては、「＃」が付された第３面が回折面であり、式〔２１〕における回折面のパラメータは、次の通りである。
回折面：第３面
λ  ＝  587.56 (nm)
Ｃ２  ＝  -2.06961×10−５
Ｃ４  ＝  1.17380×10−９
この実施例３においては、広角端（短焦点端）、中間焦点距離および望遠端（長焦点端）における全光学系の焦点距離ｆ、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の可変間隔ｄＡ、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間の可変間隔ｄＢ、そして第３レンズ群Ｇ３と調整フィルタＮＤとの間の可変間隔ｄＣは、ズーミングに伴って次表８のように変化する。
【００６２】
【表８】
2015049285.tif 000012
【００６３】
そして、この実施例３においては、広角端（短焦点端）、中間焦点距離および望遠端（長焦点端）における全光学系の焦点距離ｆ、第２レンズ群Ｇ２の倍率、第３レンズ群Ｇ３の倍率、そして第４レンズ群Ｇ４の倍率は、ズーミングに伴って次表９のように変化する。
【００６４】
【表９】
2015049285.tif 000013
【００６５】
この場合、条件式〔１〕〜条件式〔１２〕に対応する値は、次の通りとなり、それぞれ条件式〔１〕〜条件式〔１２〕の各条件式を満足している。
《条件式数値》
〔１〕：  ｎｄ  ＝ 1.59522（Ｌ４）
ｎｄ  ＝ 1.60300（Ｌ７）
〔２〕：  νｄ  ＝ 67.73（Ｌ４）
νｄ  ＝ 65.44（Ｌ７）
〔３〕：  θＣ，Ａ′−0.0015×νd − 0.255 ＝ -0.0135 … OHARA S-FPM2（Ｌ４）
θＣ，Ａ′−0.0015×νd − 0.255 ＝ -0.0034 … OHARA S-PHM53（Ｌ７）
〔４〕：  ｆＴ／ｆＤＯＥ  ＝ 0.0202
【００６６】
〔５〕：  ν１ＧＰ ＝ 82.6
〔６〕：  （Ｄ３４Ｗ−Ｄ３４Ｔ）／ｆＷ ＝ 3.67
〔７〕：  Ｌ４／Ｔ４Ｆ−Ｉ ＝ 0.261
〔８〕：  ν４ＧＰ  ＝  81.5
〔９〕：    ｆ１／ｆＷ  ＝ 8.68
〔１０〕：    ｆ２／ｆＷ  ＝ -3.08
〔１１〕：    ｆ３／ｆＷ  ＝ -2.50
〔１２〕：    ｆ４／ｆＷ  ＝ 2.74
また、図１０、図１１および図１２に、それぞれ、実施例３の広角端（短焦点端）、中間焦点距離および望遠端（長焦点端）における球面収差、非点収差、歪曲収差、並びに横収差の各収差図を示している。なお、これらの収差図において、球面収差図における破線は正弦条件を表し、非点収差図における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれ表している。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。
〔第４の実施の形態〕
次に、上述した本発明の第４の実施の形態としての具体的な実施例４に係るズームレンズを詳細に説明する。
【実施例４】
【００６７】
実施例４は、本発明の第４の実施の形態に係るズームレンズの具体的な構成の実施例である。
図１３〜図１６は、本発明の第４の実施の形態としての実施例４に係るズームレンズを説明するためのものである。これら各図において、（ａ）は広角端（短焦点端）、（ｂ）は中間焦点距離、そして（ｃ）は望遠端（長焦点端）のそれぞれの状態における光学系の配置構成を示している。
すなわち、図１３は、本発明の第４の実施の形態に係る実施例４のズームレンズの光学系におけるレンズ構成および短焦点端、つまり広角端から所定の中間焦点距離を経て長焦点端、つまり望遠端へのズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示している。図１３の（ａ）は短焦点端、すなわち広角端における光軸に沿った断面図、（ｂ）は所定の中間焦点距離における光軸に沿った断面図、そして（ｃ）は長焦点端、すなわち望遠端における光軸に沿った断面図である。
図１３に示すズームレンズは、物体側から像側へ向かって、順次、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、そして正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを配置してなる。第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間に調整フィルタＮＤおよび開口絞りＡＤを配している。
【００６８】
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へ向かって、順次、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２および第３レンズＬ３を配置してなる。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へ向かって、順次、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５および第６レンズＬ６を配置してなる。第３レンズ群Ｇ３は、物体側から像側へ向かって、順次、第７レンズＬ７および第８レンズＬ８を配置してなる。第４レンズ群Ｇ４は、物体側から像側へ向かって、順次、第９レンズＬ９、第１０レンズＬ１０、第１１レンズＬ１１、第１２レンズＬ１２、第１３レンズＬ１３および第１４レンズＬ１４を配置してなる。
第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４は、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等の操作に際しては各群毎に一体的に動作し、開口絞りＡＤは、第４レンズ群Ｇ４と一体的に動作する。図１３には、各光学面の面番号も示している。
【００６９】
広角端（短焦点端）から望遠端（長焦点端）への変倍に際しては、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４は、移動せずに固定的に位置しており、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３が移動して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔ｄＡが増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔ｄＢは、中間焦点距離で一旦減小して、その後に増大し、そして第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔が減小するように移動する。
このような図１３に示す実施例４に係るズームレンズのさらに詳細なレンズ構成について説明する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側に向かって、順次、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズＬ１と、薄い樹脂材料からなる第１の樹脂層Ｐ１と、薄い樹脂材料からなる第２の樹脂層Ｐ２をもって構成される回折光学素子と、物体側に像側の面より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる第２レンズＬ２と、そして物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第３レンズＬ３とを配している。第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の２枚のレンズは、第１の樹脂層Ｐ１と第２の樹脂層Ｐ２を挟んで互いに密接して貼り合わされて一体に接合され、接合レンズを形成している。ここで、第１の樹脂層Ｐ１と第２の樹脂層Ｐ２との境界面に回折面を形成しており、一体に結合された第１レンズＬ１と第１の樹脂層Ｐ１と第２の樹脂層Ｐ２と第２レンズＬ２とで、回折光学素子としての接合レンズを構成している。
【００７０】
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側に向かって、順次、像側に物体側の面より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる第４レンズＬ４と、像側に物体側より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる第５レンズＬ５と、そして像側に物体側の面より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる第６レンズＬ６とを配している。第５レンズＬ５と第６レンズＬ６の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わされて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から像側に向かって、順次、像側に物体側の面より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる第７レンズＬ７と、そして物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第８レンズＬ８とを配している。第７レンズＬ７と第８レンズＬ８の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わされて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
平行平板状のＮＤ（中間濃度）減光フィルタ等の光量調整用のフィルタからなる調整フィルタＮＤは、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間に介挿配置されており、さらに開口絞りＡＤは、調整フィルタＮＤと第４レンズ群Ｇ４との間に介挿配置されている。
【００７１】
第４レンズ群Ｇ４は、物体側から像側に向かって、順次、物体側に像側の面より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる第９レンズＬ９と、物体側に像側の面より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる第１０レンズＬ１０と、物体側に像側の面より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる第１１レンズＬ１１と、像側に物体側の面より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる第１２レンズＬ１２と、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第１３レンズＬ１３と、そして物体側に像側の面より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる第１４レンズＬ１４とを配している。第１１レンズＬ１１と第１２レンズＬ１２の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わされて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。第１３レンズＬ１３と第１４レンズＬ１４の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わされて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
平行平板状の光学的な各種フィルタや、受光撮像素子のカバーガラス等のフィルタ等ＦＧは、第４レンズ群Ｇ４の像面側の光路上に、第４レンズ群Ｇ４の像面側に配置される。
この場合、図１３に示すように、広角端（短焦点端）から望遠端（長焦点端）への変倍に伴って、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４は、移動せずに固定的に位置しており、第２レンズ群Ｇ２は、広角端から中間焦点距離までは、物体側から像側へ大きく移動し、中間焦点距離から望遠端までは物体側から像側へ小さく移動し、第３レンズ群Ｇ３は、広角端から中間焦点距離までは、物体側から像側へ小さく移動し、中間焦点距離から望遠端までは物体側から像側へ大きく移動する。
【００７２】
まず、実施例４において図１３に示す状態においては、全光学系の焦点距離ｆ、ＦナンバＦおよび半画角ωが、ズーミングによって、それぞれｆ＝１７．１〜４８７、Ｆ＝３．９５〜６．９６およびω＝１４．０〜０．４７０の範囲で変化する。各光学要素の光学特性は、次表１０の通りである。
【００７３】
【表１０】
2015049285.tif 000014
【００７４】
表１０において、面番号に「＃」を付して示した光学面は、回折面である。また、表１０には、各レンズの材質も示している。これらは、他の実施例についても同様である。
すなわち、表１０においては、「＃」が付された第３面が回折面であり、式〔２１〕における回折面のパラメータは、次の通りである。
回折面：第３面
λ  ＝  587.56 (nm)
Ｃ２  ＝  -2.07977×10−５
Ｃ４  ＝  9.76351×10−１０
また、表１０において、面番号に「＊（アスタリスク）」を付して示した面番号のレンズ面が非球面である。
すなわち、表１０においては、「＊」が付された光学面である第１９面が非球面であり、式〔１４〕における各非球面のパラメータは、次の通りである。
【００７５】
非球面：第１９面
Ｋ  ＝  0.0
Ａ４  ＝  -7.21843×10−６
Ａ６  ＝  -6.52396×10−９
Ａ８  ＝  4.67279×10−１２
この実施例４においては、広角端（短焦点端）、中間焦点距離および望遠端（長焦点端）における全光学系の焦点距離ｆ、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の可変間隔ｄＡ、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間の可変間隔ｄＢ、そして第３レンズ群Ｇ３と調整フィルタＮＤとの間の可変間隔ｄＣは、ズーミングに伴って次表１１のように変化する。
【００７６】
【表１１】
2015049285.tif 000015
【００７７】
そして、この実施例４においては、広角端（短焦点端）、中間焦点距離および望遠端（長焦点端）における全光学系の焦点距離ｆ、第２レンズ群Ｇ２の倍率、第３レンズ群Ｇ３の倍率、そして第４レンズ群Ｇ４の倍率は、ズーミングに伴って次表１２のように変化する。
【００７８】
【表１２】
2015049285.tif 000016
【００７９】
この場合、条件式〔１〕〜条件式〔１２〕に対応する値は、次の通りとなり、それぞれ条件式〔１〕〜条件式〔１２〕の各条件式を満足している。
《条件式数値》
〔１〕：  ｎｄ  ＝ 1.59522（Ｌ４；Ｌ７）
〔２〕：  νｄ  ＝ 67.73（Ｌ４；Ｌ７）
〔３〕：  θＣ，Ａ′−0.0015×νd − 0.255 ＝ −0.0135
…OHARA S-FPM2（Ｌ４；Ｌ７）
〔４〕：  ｆＴ／ｆＤＯＥ  ＝ 0.0203
〔５〕：  ν１ＧＰ ＝ 82.6
〔６〕：  （Ｄ３４Ｗ−Ｄ３４Ｔ）／ｆＷ ＝ 3.64
〔７〕：  Ｌ４／Ｔ４Ｆ−Ｉ ＝ 0.334
〔８〕：  ν４ＧＰ  ＝  86.0
〔９〕：  ｆ１／ｆＷ  ＝ 8.39
〔１０〕：  ｆ２／ｆＷ  ＝ -3.19
〔１１〕：  ｆ３／ｆＷ  ＝ -2.27
〔１２〕：  ｆ４／ｆＷ  ＝ 2.47
【００８０】
また、図１４、図１５および図１６に、それぞれ、実施例４における広角端（短焦点端）、中間焦点距離および望遠端（長焦点端）球面収差、非点収差、歪曲収差、並びにコマ収差の各収差図を示している。なお、これらの収差図において、球面収差図における破線は正弦条件を表し、非点収差図における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれ表している。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。
〔第５の実施の形態〕
次に、上述した本発明の第１の実施の形態〜第４の実施の形態に係る実施例１〜実施例４等のようなズームレンズを撮像用光学系として採用して構成した本発明の第５の実施の形態に係る撮像装置を説明する。
【実施例５】
【００８１】
本発明の第５の実施の形態に係る撮像装置について図１７を参照して説明する。
図１７に示す撮像装置は、撮像用光学系として、上述した本発明の第１の実施の形態〜第４の実施の形態の実施例１〜実施例４に係るズームレンズを具備する。
撮像装置は、撮影レンズ１０１、撮像素子１０２、信号処理部１０３、ズーム制御部１０４、フォーカス制御部１０６、絞り制御部１０７およびフィルタ制御部１０８を備えている。
撮影レンズ１０１は、この場合上述した本発明の第１の実施の形態〜第４の実施の形態の実施例１〜実施例４に係るズームレンズのいずれかを用いて構成する。撮像素子１０２としては、一般にはエリアセンサが用いられ、多くの場合ＣＭＯＳ（相補型金属酸化物半導体）イメージセンサやＣＣＤ（電荷結合素子）イメージセンサ等により構成する。撮像素子１０２は、撮影レンズ１０１により結像された被写体画像を、電気的な画像信号に変換する。信号処理部１０３は、撮像素子１０２により得られた画像信号を処理してディジタル画像情報に変換する。ズーム制御部１０４は、ズームレンズである撮影レンズ１０１のズーミング操作を行う。
【００８２】
フォーカス制御部１０６は、撮影レンズ１０１中のフォーカシングに寄与するレンズ群を駆動して被写体に合焦させるためのフォーカシング操作制御を行う。絞り制御部１０７は、撮影レンズ１０１中の開口絞りＡＤの開口径を可変操作する。フィルタ制御部１０８は、撮影レンズ１０１中の赤外光カットフィルタや可視光カットフィルタ等のフィルタ等ＦＧの切替制御を行う。
すなわち、撮像装置は、撮影レンズ１０１とエリアセンサ等の撮像素子１０２を有し、撮影レンズ１０１によって撮像素子１０２上に形成された撮影対象物、すなわち被写体の光学像を光電変換して画像信号として読み取るように構成している。撮像用光学系としての撮影レンズ１０１を、上述した本発明に係るズームレンズに用いて、撮像装置または監視用ビデオカメラを実現することができる（請求項１１または請求項１２に対応する）。
撮像素子１０２から出力される画像信号は、信号処理部１０３で処理され、ディジタル情報に変換される。信号処理部１０３によってディジタル化された画像情報は、図示していない画像処理部において所定の画像処理を施したり、図示していない半導体メモリ等に記録したり、図示していない通信手段を介して外部へ伝送したりする。また、図示していないモニタ等の表示装置によって、撮影中の画像を表示することもできるし、半導体メモリ等に記録されている画像を表示することもできる。
【００８３】
ズームレンズである撮影レンズ１０１は、ズーム制御部１０４によって変倍操作され、フォーカス制御部１０６によって合焦操作される。また、絞り制御部１０７によって開口絞りＡＤの開口径を変更してＦ値（Ｆナンバ）をコントロールすることもできる。また、フィルタ制御部１０８によって、赤外光カットフィルタや可視光カットフィルタ等を切替操作することもできる。
上述したような撮像装置には、実施例１〜実施例４のズームレンズを撮影レンズ１０１として使用することができる。したがって、可視域から近赤外域までのシームレスな撮像に対応し、２００万画素以上の撮像素子を使用して小型で高画質の撮像装置および監視用ビデオカメラを実現することが可能となる。
【符号の説明】
【００８４】
Ｇ１  第１レンズ群
Ｇ２  第２レンズ群
Ｇ３  第３レンズ群
Ｇ４  第４レンズ群
ＮＤ  調整フィルタ
ＡＤ  開口絞り
Ｌ１〜Ｌ１４  レンズ
Ｐ１，Ｐ２  樹脂層
ＦＧ  フィルタ等
１０１  撮影レンズ
１０２  撮像素子
１０３  信号処理部
１０４  ズーム制御部
１０６  フォーカス制御部
１０７  絞り制御部
１０８  フィルタ制御部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８５】
【特許文献１】特開２００８−１９７５３４号公報
【特許文献２】特開２００８−２４１８８４号公報
【特許文献３】特開平１０−０５４９３７号公報
【図１】
2015049285.tif 000017
【図２】
2015049285.tif 000018
【図３】
2015049285.tif 000019
【図４】
2015049285.tif 000020
【図５】
2015049285.tif 000021
【図６】
2015049285.tif 000022
【図７】
2015049285.tif 000023
【図８】
2015049285.tif 000024
【図９】
2015049285.tif 000025
【図１０】
2015049285.tif 000026
【図１１】
2015049285.tif 000027
【図１２】
2015049285.tif 000028
【図１３】
2015049285.tif 000029
【図１４】
2015049285.tif 000030
【図１５】
2015049285.tif 000031
【図１６】
2015049285.tif 000032
【図１７】
2015049285.tif 000033