(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の正の屈折力の第１レンズ群、ズーミングに際して移動する負の屈折力の第２レンズ群、ズーミングに際して移動する負の屈折力の第３レンズ群、ズーミングに際して移動する正の屈折力の第４レンズ群、ズーミングのためには不動の正の屈折力の第５レンズ群から構成されるズームレンズにおいて、広角端から望遠端へのズーミングに際して、隣り合う各レンズ群の間隔が変化し、広角端及び望遠端における前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気間隔を各々Ｌ２ｗ、Ｌ２ｔ、広角端における前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の空気間隔をＬ３ｗ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、広角端における前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の合成の焦点距離をｆ２３ｗとするとき、
５＜Ｌ２ｗ／Ｌ２ｔ＜５０
０．６＜Ｌ２ｗ／Ｌ３ｗ＜２．５
１０＜｜ｆ１／ｆ２３ｗ｜＜２５
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】
前記ズームレンズのズーム比をＺとするとき、広角端からズーム比ｚ１ａが、
Ｚ0.01＜ｚ１ａ＜Ｚ0.30
を満足するズーム領域において、前記第３レンズ群はズーミングに際して広角端における位置よりも光軸方向で像側の領域を通過 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】
広角端及び望遠端における前記第４レンズ群の横倍率を各々β４ｗ、β４ｔ、前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４とするとき、
２．０＜β４ｔ／β４ｗ＜４．５
３．７＜ｆ１／ｆ４＜４．５
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ズーム比をＺとするとき、広角端からズーム比Ｚ0.75のズーム位置における前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気間隔をＬ２ｚ２、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の空気間隔をＬ３ｚ２とするとき、
０．１２＜Ｌ２ｚ２／Ｌ３ｚ２＜０．２５
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２レンズ群の焦点距離をｆ２、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき、
２．５＜｜Ｌ２ｗ／ｆ２｜＜７．０
０．１＜ｆ２／ｆ３＜０．６
なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至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ズーミングに際して、前記第３レンズ群は像側へ移動した後に物体側へ移動し、その後像側へ移動し、前記第４レンズ群は物体側へ移動した後に像側へ移動し、その後物体側へ移動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】
前記ズームレンズのズーム比をＺとするとき、広角端からのズーム比がＺ0.01からＺ0.30までの間のズーム領域において、前記第３レンズ群が最も像側に位置するズーム位置での広角端からのズーム比をＺｂとするとき、
０．０５＜ｂ＜０．３０
を満足することを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載のズームレンズと前記ズームレンズによって形成された像を受光する固体撮像素子を有する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及びそれを有する撮像装置に関し、例えば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、監視用カメラ、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、広画角、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。広画角、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た５つのレンズ群より成るポジティブリード型の５群ズームレンズが知られている。このポジティブリード型のズームレンズで、バリエータとコンペンセータの機能を持つ変倍レンズ群を３つの可動レンズ群で構成し、互いに異なった軌跡で移動した５群ズームレンズが知られている。
【０００３】
例えば負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群の３つの可動レンズ群が、変倍と変倍に伴う像面変動の補正を行うテレビカメラに好適な５群ズームレンズが知られている（特許文献１）。この他、負の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群の３つの可動レンズ群が、変倍と変倍に伴う像面変動の補正を行うテレビカメラに好適な５群ズームレンズが知られている（特許文献２、３）。
【０００４】
特許文献１では、ズーム比５４倍程度、広角端の撮影画角６０°程度であるズームレンズが開示されている。特許文献２では、ズーム比５倍程度、広角端の撮影画角６６°程度であるズームレンズが開示されている。特許文献３では、ズーム比２．５倍程度、広角端の撮影画角１５°程度であるズームレンズが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１２８４９１号公報
【特許文献２】特開平１−１２６６１４号公報
【特許文献３】特開平８−２３４１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
５群ズームレンズにおいて、広画角化及び高ズーム比化を維持しつつ、高い光学性能を得るには変倍レンズ群としての第２、第３、第４レンズ群のズーミングの際の移動条件や第１レンズ群の屈折力等を適切に設定することが重要になってくる。この他第２、第３レンズ群の合成の屈折力、そして第３レンズ群の広角端から中間のズーム位置に至る移動軌跡等を適切に設定することが重要になってくる。これらの構成を適切に設定しないと、広画角かつ高ズーム比で全ズーム範囲にわたり高い光学性能のズームレンズを得るのが難しくなってくる。
【０００７】
特許文献１〜３に開示されているズームレンズでは、広画角化に伴い、前玉有効径が増大し、また変倍に伴う諸収差の変動が増大する傾向があった。また高ズーム比化に伴い、変倍用の移動レンズ群の移動量が増加し、レンズ全長が増大するとともに変倍に伴う諸収差変動が増大する傾向があった。
【０００８】
本発明は広画角、高ズーム比でしかも全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有するズームレンズ及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】
【０００９】
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の正の屈折力の第１レンズ群、ズーミングに際して移動する負の屈折力の第２レンズ群、ズーミングに際して移動する負の屈折力の第３レンズ群、ズーミングに際して移動する正の屈折力の第４レンズ群、ズーミングのためには不動の正の屈折力の第５レンズ群から構成されるズームレンズにおいて、広角端から望遠端へのズーミングに際して、隣り合う各レンズ群の間隔が変化し、広角端及び望遠端における前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気間隔を各々Ｌ２ｗ、Ｌ２ｔ、広角端における前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の空気間隔をＬ３ｗ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、広角端における前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の合成の焦点距離をｆ２３ｗとするとき、
５＜Ｌ２ｗ／Ｌ２ｔ＜５０
０．６＜Ｌ２ｗ／Ｌ３ｗ＜２．５
１０＜｜ｆ１／ｆ２３ｗ｜＜２５
なる条件を満足することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、広画角、高ズーム比でしかも全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有するズームレンズ及びそれを有する撮像装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】数値実施例１の広角端において無限遠物体に合焦したときのレンズ断面図
【図２】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）  数値実施例１の広角端、中間のズーム位置、望遠端で無限遠物体に合焦したときの収差図
【図３】数値実施例２の広角端において無限遠物体に合焦したときのレンズ断面図
【図４】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）  数値実施例２の広角端、中間のズーム位置、望遠端で無限遠物体に合焦したときの収差図
【図５】数値実施例３の広角端において無限遠物体に合焦したときのレンズ断面図
【図６】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）  数値実施例３の広角端、中間のズーム位置、望遠端で無限遠合焦したときの収差図
【図７】本発明の撮像装置の要部概略図
【図８】本発明のズームレンズの近軸屈折力配置の概略図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下には、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の正の屈折力の第１レンズ群を有する。更にズーミングに際して移動する負の屈折力の第２レンズ群、ズーミングに際して移動する負の屈折力の第３レンズ群、ズーミングに際して移動する正の屈折力の第４レンズ群を有する。更にズーミングのためには不動の正の屈折力の第５レンズ群から構成されている。広角端から望遠端へのズーミングに際しては、後述、図８に示すように隣り合う各レンズ群の間隔が変化する。
【００１３】
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、ズーミングとフォーカシングとを同時に行う場合があれば、フォーカシングのために移動することはあり得るということである。
【００１４】
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（焦点距離、ｆ＝８．５ｍｍ）で無限遠物体に合焦しているときの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＝７６ｍｍ、望遠端ｆ＝６８０ｍｍにおける無限遠物体に合焦しているときの収差図である。但し、焦点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。
【００１５】
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（ｆ＝８．９ｍｍ）、無限遠物体に合焦しているときの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＝９７ｍｍ、望遠端ｆ＝１０６８ｍｍにおける無限遠物体に合焦しているときの収差図である。
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（ｆ＝９．５ｍｍ）、無限遠物体に合焦しているときの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＝９５ｍｍ、望遠端ｆ＝９５０ｍｍにおける無限遠物体に合焦しているときの収差図である。
【００１６】
図７は本発明の撮像装置の要部概略図である。図８は本発明のズームレンズの近軸屈折力配置の説明図である。各レンズ断面図において、左方が被写体（物体）側（前方）で、右方が像側（後方）である。レンズ断面図において、Ｕ１はズーミングのためには不動の正の屈折力の第１レンズ群（前玉レンズ群）である。Ｕ１ｂは第１レンズ群Ｕ１中のフォーカスレンズ群であり、無限遠物体から近距離物体へのフォーカスに際して物体側へ移動する。Ｕ１ａは第１レンズ群Ｕ１中のフォーカスのためには不動の固定レンズ群である。
【００１７】
Ｕ２、Ｕ３はズーミングに際して移動する負の屈折力の第２、第３レンズ群である。Ｕ４はズーミングに際して移動する正の屈折力の第４レンズ群である。Ｕ５はズーミングのためには不動の結像作用をする正の屈折力の第５レンズ群（リレーレンズ群）である。各実施例のズームレンズは、第２レンズ群Ｕ２〜第４レンズ群Ｕ４の各々のレンズ間隔を変化させながら光軸上を移動することで、変倍と変倍に伴う像面変動の補正を行っている。
【００１８】
これら３つのレンズ群で変倍系（変倍レンズ群）を構成している。ＳＰは絞り（開口絞り）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、ズームレンズで形成された像を受光し、光電変換する固体撮像素子（光電変換素子）等の撮像面に相当している。
【００１９】
収差図において、球面収差における直線と二点鎖線は各々ｅ線，g線である。非点収差における点線と実線は各々メリディオナル像面，サジタル像面であり、倍率色収差はｇ線によって表している。ωは半画角、ＦｎｏはＦナンバーである。尚、以下の各実施例において広角端と望遠端は変倍用のレンズ群が機構上、光軸上を移動可能な範の両端に位置したときのズーム位置をいう。
【００２０】
各実施例のズームレンズのズーミングに際しての第２乃至第４レンズ群Ｕ２乃至Ｕ４の移動軌跡を図８の近軸屈折力配置の概略図を用いて説明する。図中、上方が広角端（ＷＩＤＥ）であり、下方が望遠端（ＴＥＬＥ）である。上方から下方へ繋がる実線はズーミングに際して移動する各レンズ群の軌跡の一例を示している。図８に示すように広角端から望遠端へのズーミングに際して第２レンズ群Ｕ２を直線的に動かすと、 第３レンズ群Ｕ３は広角側において像側に凸状の軌跡をとり、望遠側において物体側に凸の軌跡をとり、逆Ｓ字のような軌跡を描いて移動する。第４レンズ群Ｕ４は広角側において物体側に凸状の軌跡をとり、望遠端において広角端よりも物体側に繰り出すＳ字形の軌跡を描いて移動する。以上のように広角端から望遠端へのズーミングに際して各レンズ群の間隔が変化する。
【００２１】
各実施例において、広角端及び望遠端における第２レンズ群Ｕ２と第３レンズ群Ｕ３の空気間隔を各々Ｌ２ｗ、Ｌ２ｔとする。広角端における第３レンズ群Ｕ３と第４レンズ群Ｕ４の空気間隔をＬ３ｗとする。第１レンズ群Ｕ１の焦点距離をｆ１、広角端における第２レンズ群Ｕ２と第３レンズ群Ｕ３の合成の焦点距離をｆ２３ｗとする。このとき、
５＜Ｌ２ｗ／Ｌ２ｔ＜５０        ・・・（１）
０．６＜Ｌ２ｗ／Ｌ３ｗ＜２．５  ・・・（２）
１０＜｜ｆ１／ｆ２３ｗ｜＜２５  ・・・（３）
なる条件を満足している。
【００２２】
各実施例のズームレンズは、各レンズ群の屈折力やズーミングの際の移動軌跡等を適切に設定している。ここで条件式（１）は、広角端と望遠端における第２レンズ群Ｕ２と第３レンズ群Ｕ３の空気間隔の比を規定している。各実施例のズームレンズにおいて、図８に示されるように、ズーミングに際して広角端で第２レンズ群Ｕ２と第３レンズ群Ｕ３の空気間隔Ｌ２ｗを広げ、望遠端で第２レンズ群Ｕ２と第３レンズ群Ｕ３の空気間隔Ｌ２ｔを狭めている。
【００２３】
これにより広角端では第３レンズ群Ｕ３が第２レンズ群Ｕ２の像点から離れるため第３レンズ群Ｕ３の横倍率が小さくなり、より短焦点化（広画角化）をすることが容易となる。一方、望遠端では第３レンズ群Ｕ３は第２レンズ群Ｕ２の像点に近付くため、第３レンズ群Ｕ３の横倍率は大きくなり、より長焦点化（望遠化）をすることが容易となる。よって、変倍に必要な移動距離を短くすることができる。
【００２４】
各実施例のズームレンズでは、この空気間隔の比を適切に設定することで、変倍レンズ群の長さを効果的に短縮している。条件式（１）を満足することで、変倍用のレンズ群の長さを短縮しつつ、ズーム全域で諸収差を良好に補正することを容易にしている。条件式（１）の下限を超えると、変倍用のレンズ群の短縮効果が小さくなり、レンズ全長が増大してしまう。よって、高ズーム比化が困難となる。条件式（１）の上限を超えると、広角端での入射瞳が像側に位置するようになってしまい、第１レンズ群Ｕ１の有効径が大きくなってしまう。よって、広画角化が困難となる。また、条件式（１）は、後述する条件式（２）や条件式（３）を満足するような高ズーム比のズームレンズに適用することで、より大きな効果を得ている。
【００２５】
条件式（２）は、広角端における第２レンズ群Ｕ２と第３レンズ群Ｕ３との空気間隔に対する第３レンズ群Ｕ３と第４レンズ群Ｕ４の空気間隔の比を規定している。条件式（２）の下限を超えると、第３レンズ群Ｕ３が絞りＳＰに近づくため、第５レンズ群Ｕ５の有効径が大きくなってしまう。条件式（２）の上限を超えると、広角端において第３レンズ群Ｕ３の横倍率が大きくなってしまい、広画角化が困難となる。
【００２６】
条件式（３）は、第１レンズ群Ｕ１の焦点距離に対する第２レンズ群Ｕ２と第３レンズ群Ｕ３の広角端における合成焦点距離の比を規定している。条件式（３）の上限を超えると、第２レンズ群Ｕ２と第３レンズ群Ｕ３の広角端における合成焦点距離に比べ第１レンズ群Ｕ１の焦点距離が相対的に長くなる。このため、第１レンズ群Ｕ１の径が大きくなってしまい、広画角化が困難となる。
条件式（３）の下限を超えると、第２レンズ群Ｕ２と第３レンズ群Ｕ３の広角端における合成焦点距離に比べ第１レンズ群Ｕ１の焦点距離が相対的に短くなる。このため、第１レンズ群Ｕ１の望遠端における拡大率が大きくなり、望遠側において球面収差や軸上色収差の補正が困難となる。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。
【００２７】
６＜Ｌ２ｗ／Ｌ２ｔ＜４５        ・・・（１ａ）
０．７＜Ｌ２ｗ／Ｌ３ｗ＜２．４  ・・・（２ａ）
１５＜｜ｆ１／ｆ２３ｗ｜＜２３  ・・・（３ａ）
以上のように各要素を設定することにより、各実施例によれば広角端の撮影画角が６２°を超え、８０倍以上のズーム比を達成しつつ、ズーム全域において収差補正が良好に補正された、小型、軽量なズームレンズを得ている。
【００２８】
ズームレンズのズーム比（変倍比）をＺとする。このズーム比Ｚは、広角端での焦点距離をｆｗ、望遠端での焦点距離をｆｔとすると、勿論Ｚ＝ｆｔ/ｆｗが成立しており、このズーム比Ｚは当然１より大きい値となる。このとき、広角端のズーム位置ｗからズーム比ｚ１ａが、
Ｚ0.01＜ｚ１ａ＜Ｚ0.30              ・・・（４）
を満足するズーム位置（ズーム領域）において、第３レンズ群Ｕ３はズーミングに際して広角端における位置よりも光軸方向で像側の領域を通過するのが良い。
言い換えると、広角端から望遠端へのズーミングのあるズーム位置において、第３レンズ群が広角端における第３レンズ群の位置よりも像側に位置している。（あるズーム位置における前記第３レンズ群の位置が、広角端における前記第３レンズ群の位置よりも像側である）。このあるズーム位置におけるズームレンズの広角端からのズーム比をｚ１ａとするとき、上記の条件式（４）を満足することが望ましい。この「あるズーム位置」での焦点距離をｆz1aとするとき、この焦点距離ｆz1aは、
ｆz1a＝ｆｗ×ｚ１ａ
と表すことができる。
【００２９】
尚、第３レンズ群が、上記の条件式（４）以外のズーム位置において、広角端における第３レンズ群の位置よりも像側に位置していても構わない。しかしながら、条件式（４）で規定したように、広角端（近傍）と、広角端とズーム中間位置との中間ズーム位置（所謂ワイドミドル）との間で、第３レンズ群が広角端での位置よりも像側に位置することがより効果的である。前述した図８で示す斜線領域は第３レンズ群Ｕ３のズーミングに際しての移動軌跡の取りうる範囲を示す。
【００３０】
第３レンズ群Ｕ３がこのような範囲内を通ることで、第４レンズ群Ｕ４が広角側の変倍域ｚ１ａにて物体側に凸状の軌跡をとり、第４レンズ群Ｕ４の横倍率が大きくなることで長焦点化を容易にしている。また、これにより第１レンズ群Ｕ１における軸外光束が光軸に近づき、第１レンズ群Ｕ１の有効径を縮小させることが容易になる。また第１レンズ群Ｕ１の軸外光束の変化量も小さくなるため、ズーミングにおける歪曲の 変動も抑制することが容易になる。更に第３レンズ群Ｕ３と第４レンズ群Ｕ４のズーミングにおける移動軌跡を任意に決定できるため、収差変動、特に球面収差、像面湾曲、コマ収差等の抑制も容易になる。
【００３１】
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。広角端及び望遠端における第４レンズ群Ｕ４の横倍率を各々β４ｗ、β４ｔとする。第４レンズ群Ｕ４の焦点距離をｆ４とする。広角端からズーム比Ｚ0.75のズーム位置における第２レンズ群Ｕ２と第３レンズ群Ｕ３の空気間隔をＬ２ｚ２、第３レンズ群Ｕ３と第４レンズ群Ｕ４の空気間隔をＬ３ｚ２とする。第２レンズ群Ｕ２の焦点距離をｆ２、第３レンズ群Ｕ３の焦点距離をｆ３とする。
【００３２】
このとき、
２．０＜β４ｔ／β４ｗ＜４．５            ・・・（５）
３．７＜ｆ１／ｆ４＜４．５                ・・・（６）
０．１２＜Ｌ２ｚ２／Ｌ３ｚ２＜０．２５    ・・・（７）
２．５＜｜Ｌ２ｗ／ｆ２｜＜７．０          ・・・（８）
０．１＜ｆ２／ｆ３＜０．６                ・・・（９）
なる条件のうち１以上を満足するのが良い。
【００３３】
条件式（５）は第４レンズ群Ｕ４の広角端から望遠端におけるズーム比（結像倍率の比）を規定しており、第４レンズ群Ｕ４が広角端から望遠端へのズーミングに際して物体側に移動することで、ズーム比を大きくすることを容易にしている。
【００３４】
第４レンズ群Ｕ４が変倍作用を多く分担することで、高倍率化（高ズーム比化）を容易にしている。条件式（５）の下限を超えると、第４レンズ群Ｕ４でズーム比を大きくすることが難しくなり、高倍率化が困難となる。条件式（５）の上限を超えると、ズーミングに際しての第４レンズ群Ｕ４の移動量が大きくなり、変倍による収差変動の抑制が困難となる。また、条件式（５）は、条件式（６）を満足するような高倍率のズームレンズに適用することで、より大きな効果を得ることができる。
【００３５】
条件式（６）は第１レンズ群Ｕ１と第４レンズ群Ｕ４の焦点距離の比を規定している。条件式（６）の下限を超えると、相対的に第１レンズ群Ｕ１の焦点距離が短くなるため、望遠端において軸上色収差の補正が困難となる。条件式（６）の上限を超えると、相対的に第４レンズ群Ｕ４の焦点距離が短くなるため、変倍による収差変動の抑制が困難となる。
【００３６】
条件式（７）は望遠側における第２レンズ群Ｕ２と第３レンズ群Ｕ３の空気間隔Ｌ２Ｚ２に対する第３レンズ群Ｕ３と第４レンズ群Ｕ４の空気間隔Ｌ３Ｚ２の比に関する。これらの空気間隔を規定おり、空気間隔を適切に設定することで、第４レンズ群Ｕ４の有効径の縮小を図っている。条件式（７）の下限を超えると、空気間隔Ｌ２Ｚ２が狭くなり、高速で動かしたときレンズ群同士がぶつかる可能性がある。条件式（７）の上限を超えると、第４レンズ群Ｕ４が開口絞りＳＰから離れるため、有効径が大きくなってくるので良くない。
【００３７】
条件式（８）は広角端における第２レンズ群Ｕ２と第３レンズ群Ｕ３の空気間隔に対する第２レンズ群Ｕ２の焦点距離の比に関し、主に広画角化と広角端における歪曲の補正を容易とするものである。条件式（８）の下限を超えると、広角端における第２レンズ群Ｕ２と第３レンズ群Ｕ３の空気間隔が狭くなり、広画角化が困難となる。また広角端における歪曲の補正効果が小さくなる。条件式（８）の上限を超えると、広角端における第２レンズ群Ｕ２と第３レンズ群Ｕ３の空気間隔が広くなり、広角端での入射瞳が像側に位置するようになるため、第１レンズ群Ｕ１の有効径が大きくなってしまう。また広角端における歪曲が補正過剰となる。また、条件式（８）は、条件式（９）を満足するような高倍率のズームレンズに適用することで、より大きな効果を得ることができる。
【００３８】
条件式（９）は第２レンズ群Ｕ２と第３レンズ群Ｕ３の焦点距離の比に関する。条件式（９）の下限を超えると、相対的に第３レンズ群Ｕ３の焦点距離が長くなり（負の焦点距離の絶対値が大きくなり）、第１レンズ群Ｕ１の有効径を抑制するためには第３レンズ群Ｕ３のズーミングに際しての移動量を大きくする必要がある。よって、ズーミングに際して収差変動を抑制することが困難となる。条件式（９）の上限を超えると、相対的に第３レンズ群Ｕ３の焦点距離が短くなり（負の焦点距離の絶対値が小さくなり）、ズーミングに伴う収差変動の抑制が困難となる。
【００３９】
また、前述の条件式（４）の、広角端からのズーム比がＺ0.01より大きくＺ0.30より小さいズーム範囲内（ズーム領域内、変倍範囲内）において、第３レンズ群Ｕ３が最も像側に位置するのは、広角端からのズーム比ｚ１ｂが、
Ｚ0.05＜ｚ１ｂ＜Ｚ0.30              ・・・（１０）
を満足する位置であることが望ましい。
【００４０】
また、このズーム比ｚｂ１は、広角端からのズーム比がＺｂ（Ｚはズームレンズの広角端から望遠端までのズーム比）と表現することができる。これを用いて、広角端からのズーム比がＺ0.01より大きくＺ0.30より小さいズーム範囲内（ズーム領域内、変倍範囲内）において、第３レンズ群が像側（縮小側）に最も近づく（最も近い位置に位置する）ときのズーム比をＺbとするとき、
０．０５＜ｂ＜０．３０            ・・・（１１）
と表現しても、上記の条件式（１０）と同意のことが言える。更に好ましくは条件式（５）乃至（１１）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【００４１】
２．１＜β４ｔ／β４ｗ＜４．１          ・・・（５ａ）
３．８＜ｆ１／ｆ４＜４．４              ・・・（６ａ）
０．１４＜Ｌ２ｚ２／Ｌ３ｚ２＜０．２３  ・・・（７ａ）
２．７＜｜Ｌ２ｗ／ｆ２｜＜６．６        ・・・（８ａ）
０．１５＜ｆ２／ｆ３＜０．５０          ・・・（９ａ）
Ｚ0.10＜ｚ１ｂ＜Ｚ0.25                    ・・・（１０ａ）
０．１０＜ｂ＜０．２５                  ・・・（１１ａ）
各実施例において、第３レンズ群Ｕ３の少なくとも１面を非球面形状とするのが良く、これによればズーミングに際しての収差変動の抑制が容易になる。
【００４２】
次に各実施例のレンズ構成の特徴について説明する。第１レンズ群Ｕ１は第１レンズ面〜第１０レンズ面に対応する。第２レンズ群Ｕ２は第１１レンズ面〜第１５レンズ面に対応する。第３レンズ群Ｕ３は第１６レンズ面〜第１８レンズ面に対応する。第４レンズ群Ｕ４は第１９レンズ面〜第２５レンズ面に対応する。
【００４３】
広角端から望遠端へのズーミングに際して、第２レンズ群Ｕ２は像側へ直線的に移動する。第３レンズ群Ｕ３は像側へ移動した後に物体側へ移動し、その後像側へ移動し、第４レンズ群Ｕ４は物体側へ移動した後に像側へ移動し、その後物体側へ移動する。
【００４４】
実施例１において第１１レンズ面、第１６レンズ面、第２０レンズ面、第２５レンズ面は非球面形状である。第１１レンズ面は主に広角側の歪曲収差補正、第１６レンズ面は広角側におけるコマ収差等の軸外収差補正、第２０レンズ面も広角側におけるコマ収差等の軸外収差補正、第２５レンズ面は望遠側における球面収差の補正を行っている。
【００４５】
後述する表−１に示すように数値実施例１は条件式（１）〜（３）、（５）〜（９）、（１１）の何れの条件式も満足している。実施例１は８０倍の高倍率（ズーム比）で広角端における撮影画角（画角）６５．８°と広画角化を達成している。そして、ズーム全域において諸収差を良好に補正した高い光学性能を得ている。実施例２において第１１レンズ面、第２０レンズ面、第２５レンズ面は非球面形状である。第１１レンズ面は主に広角側における歪曲収差の補正、第２０レンズ面も広角側におけるコマ収差等の軸外収差補正、第２５レンズ面は望遠側における球面収差の補正を行っている。
【００４６】
後述する表−１に示すように数値実施例２は条件式（１）〜（３）、（５）〜（９）、（１１）の何れの条件式も満足している。実施例２は１２０倍の高倍率（ズーム比）で広角端における撮影画角（画角）６３．４°と広画角化を達成している。そして、ズーム全域において諸収差を良好に補正した高い光学性能を得ている。
【００４７】
実施例３において、第１１レンズ面、第１６レンズ面、第２０レンズ面、第２５レンズ面は非球面形状である。第１１レンズ面は主に広角側における歪曲収差の補正、第１６レンズ面は広角側のコマ収差等の軸外収差の補正、第２０レンズ面も広角側におけるコマ収差等の軸外収差の補正、第２５レンズ面は望遠側における球面収差の補正を行っている。
【００４８】
後述する表−１に示すように数値実施例３は条件式（１）〜（３）、（５）〜（９）、（１１）の何れの条件式も満足している。実施例３は１００倍の高倍率（ズーム比）で広角端における撮影画角（画角）６０．１°と広画角化を達成している。そして、ズーム全域において諸収差を良好に補正した高い光学性能を得ている。
【００４９】
以上のように各実施例によれば、各レンズ群の屈折力配置や変倍用の移動レンズ群の移動軌跡等を適切に規定している。これにより、ズーム比８０倍以上の高ズーム化と広角端の撮影画角６２°を超える広画角化を両立しつつ、諸収差を良好に補正したズームレンズを得ている。
【００５０】
図７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７において１０１は実施例１〜３のいずれか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に対して着脱可能となっている。１２５はカメラ１２４にズームレンズ１０１を装着することで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Ｕ１Ｆ、変倍部ＬＺ、結像用の第４レンズ群Ｕ４Ｒを有している。第１レンズ群Ｕ１Ｆは合焦用レンズ群が含まれている。
【００５１】
変倍部ＬＺは変倍のために光軸上を移動する第２レンズ群Ｕ２と、変倍に伴う像面変動を補正するために光軸上を移動する第３レンズ群Ｕ３、第４レンズ群Ｕ４が含まれている。ＳＰは開口絞りである。第４レンズ群Ｕ４Ｒは光路中より挿抜可能なレンズユニットＩＥ’、ＩＥを有している。レンズユニットＩＥ、ＩＥ’を切り替えることで、ズームレンズ１０１の全系の焦点距離範囲を変位している。１１４、１１５は各々第１レンズ群Ｕ１Ｆ、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。
【００５２】
１１６〜１１８は駆動機構１１４、１１５および開口絞り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Ｕ１Ｆや変倍部ＬＺの光軸上の位置や、開口絞りＳＰの絞り径を検出するため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。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光学系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。
【００５３】
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。
【００５４】
以下に本発明の実施例１〜３に対する数値実施例１〜３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。非球面は面番号の横に＊印を付けている。最後の３つの面はフィルタ等のガラスブロックである。レンズ全長は第１レンズ面から像面までの距離である。各実施例と前述した条件式との対応を表１に示す。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、Ａ４、Ａ６、Ａ８をそれぞれ非球面係数としたとき、次式で表している。また、「ｅ−Ｚ」は「×１０−Ｚ」を意味する。
【００５５】
【数１】
0005721514.tif 000002
【００５６】
数値実施例１
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         νd       有効径
1       4510.137    6.00   1.83400    37.2      208.82
2        386.258    2.04                        198.71
3        387.498   24.63   1.43387    95.1      197.60
4       -598.066   26.05                        195.41
5        347.758   18.51   1.43387    95.1      191.47
6      -2469.463    0.25                        190.98
7        264.463   15.75   1.43387    95.1      186.17
8       1013.679    1.20                        184.95
9        185.339   15.08   1.43875    94.9      175.47
10        396.880  (可変)                        173.73
11*      3405.114    2.50   2.00330    28.3       50.47
12         39.662   12.81                         42.87
13        -44.916    2.20   1.81600    46.6       42.17
14         80.897    8.55   1.92286    18.9       44.29
15       -105.161  (可変)                         44.76
16*       -93.585    1.40   1.83400    37.2       46.23
17        105.860    5.53   1.80809    22.8       48.71
18       -316.463  (可変)                         49.33
19        252.184   10.18   1.64000    60.1       81.85
20*      -228.879    0.50                         82.98
21        109.775   16.38   1.61800    63.3       87.58
22       -223.204    0.20                         87.22
23         76.382    2.50   1.80518    25.4       79.89
24         43.716   25.10   1.43875    94.9       71.95
25*      -275.299  (可変)                         70.33
26(絞り)    ∞       2.22                         39.71
27       -184.939    2.00   1.81600    46.6       38.89
28         33.663    5.96   1.84666    23.8       36.70
29        145.648    7.43                         36.24
30        -40.338    2.00   1.88300    40.8       35.60
31        355.473   10.77   1.62041    60.3       37.61
32        -39.923   20.00                         39.50
33       -200.000    8.26   1.58913    61.1       37.47
34        -52.891    5.84                         37.57
35       -177.827    2.00   1.88300    40.8       33.75
36         41.220   11.33   1.51823    58.9       32.87
37        -68.686    2.08                         33.06
38       -144.000    9.34   1.48749    70.2       32.38
39        -27.419    2.00   1.88300    40.8       32.04
40        -63.155    5.00                         33.24
41         90.007    8.98   1.53172    48.8       33.06
42        -56.952   10.00                         32.33
43          ∞      33.00   1.60859    46.4       60.00
44          ∞      13.20   1.51633    64.2       60.00
45          ∞      15.01                         60.00
像面        ∞   
【００５７】
非球面データ
第11面
K = 1.58985e+003  A 4= 7.83984e-007  A 6=-1.06000e-010  A 8=-9.45365e-014  
第16面
K =-2.32790e-001  A 4=-2.76169e-008  A 6=-7.84294e-012  A 8=-5.59062e-016  
第20面
K = 1.27345e+000  A 4= 1.63950e-007  A 6= 2.17454e-011  A 8= 7.30290e-015  
第25面
K =-2.29995e+001  A 4= 1.77503e-007  A 6=-6.42303e-011  A 8=-2.46646e-014  
各種データ
ズーム比     80.00
広角     中間     望遠
焦点距離       8.50    76.00   680.00  
Fナンバー      1.80     1.80     3.60  
半画角        32.91     4.14     0.46  
像高           5.50     5.50     5.50  
レンズ全長   647.52   647.52   647.52  
d10            2.72   154.55   199.99  
d15          188.31    21.86    23.00  
d18           79.32    82.86    11.73  
d25            3.38    14.46    39.01  
入射瞳位置   128.44   982.69   6947.69  
射出瞳位置   362.41   362.41   362.41  
前側主点位置 137.15   1075.32   8958.74  
後側主点位置   6.51   -60.99  -664.99  
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     259.29       109.52        61.34        -20.99
2   11     -30.07        26.05         2.43        -17.78
3   16    -153.45         6.93        -1.48         -5.34
4   19      61.38        54.86        10.96        -26.40
5   26      57.88       161.42        69.88         25.35
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1   -503.64
2       3    544.74
3       5    702.22
4       7    817.43
5       9    773.69
6      11    -39.68
7      13    -34.94
8      14     50.05
9      16    -58.99
10      17     97.74
11      19    188.29
12      21    120.90
13      23   -130.26
14      24     87.88
15      27    -34.58
16      28     49.98
17      30    -40.69
18      31     58.23
19      33    119.10
20      35    -37.52
21      36     51.32
22      38     67.46
23      39    -56.03
24      41     66.70
25      43      0.00
26      44      0.00
【００５８】
数値実施例２
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         νd       有効径
1       6797.000    6.00   1.83400    37.2      207.52
2        367.805    2.42                        197.85
3        379.349   24.10   1.43387    95.1      196.95
4       -652.261   26.83                        195.51
5        354.070   20.99   1.43387    95.1      199.14
6      -1434.293    0.25                        198.74
7        243.953   19.68   1.43387    95.1      193.03
8       1387.395    1.20                        191.73
9        202.636   12.33   1.49700    81.5      181.09
10        352.007  (可変)                        179.30
11*      15000.000    2.50   2.00330    28.3       56.18
12         45.832   12.07                         48.50
13        -74.861    2.20   1.81600    46.6       47.97
14         59.421    9.05   1.95906    17.5       48.80
15       -363.430  (可変)                         48.80
16        -94.807    1.40   1.88300    40.8       40.48
17        167.289    3.11   1.92286    18.9       42.33
18      -1114.818  (可変)                         42.89
19        110.111   14.00   1.61800    63.3       85.19
20*      -398.181    0.50                         85.40
21        233.515   12.05   1.61800    63.3       85.89
22       -201.708    0.20                         85.58
23         80.197    2.50   1.84666    23.8       78.99
24         47.337   24.09   1.43875    94.9       72.39
25*      -275.299  (可変)                         70.50
26(絞り)    ∞       3.08                         44.28
27       -226.596    2.00   1.81600    46.6       42.91
28         35.122    7.00   1.84666    23.8       40.47
29        187.471    7.81                         40.01
30        -44.599    2.00   1.88300    40.8       39.28
31        169.074   10.58   1.62041    60.3       41.53
32        -45.782   15.88                         43.02
33       -200.000    4.83   1.58913    61.1       42.44
34        -52.891    9.81                         42.53
35       -559.275    2.00   1.88300    40.8       36.18
36         44.820   11.02   1.51823    58.9       34.98
37       -105.068    5.00                         34.66
38       -191.981    9.38   1.48749    70.2       33.17
39        -29.504    2.00   1.88300    40.8       32.57
40        -74.257    5.00                         33.50
41         95.400    8.71   1.53172    48.8       33.01
42        -60.951   10.00                         32.19
43          ∞      33.00   1.60859    46.4       60.00
44          ∞      13.20   1.51633    64.2       60.00
45          ∞      15.03                         60.00
像面        ∞   
【００５９】
非球面データ
第11面
K =-1.24229e+005  A 4= 2.90067e-007  A 6=-9.81776e-012  A 8=-5.64727e-014  
第20面
K = 3.78386e+001  A 4= 3.98687e-007  A 6= 1.73564e-011  A 8= 4.79169e-015  
第25面
K =-3.07345e+001  A 4=-4.64714e-008  A 6= 3.29116e-011  A 8=-2.58957e-014  
各種データ
ズーム比    120.00
広角     中間     望遠
焦点距離       8.90    97.00   1068.00  
Fナンバー      1.80     1.80     5.50  
半画角        31.72     3.25     0.30  
像高           5.50     5.50     5.50  
レンズ全長   662.83   662.83   662.83  
d10            2.90   165.20   200.17  
d15          180.11     4.84     4.17  
d18          101.65   106.74     2.66  
d25            3.38    11.25    81.04  
入射瞳位置   136.14   1205.90   10437.49  
射出瞳位置   1056.13   1056.13   1056.13  
前側主点位置 145.11   1311.94   12601.07  
後側主点位置   6.13   -81.98  -1052.97  
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     261.09       113.79        65.92        -18.61
2   11     -34.93        25.83         2.94        -16.01
3   16    -121.45         4.51        -0.26         -2.62
4   19      65.77        53.34        10.65        -25.89
5   26      73.46       162.30        79.10         25.51
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1   -463.48
2       3    555.37
3       5    655.19
4       7    676.99
5       9    932.43
6      11    -45.45
7      13    -40.09
8      14     53.11
9      16    -67.96
10      17    155.87
11      19    140.53
12      21    176.33
13      23   -140.03
14      24     93.97
15      27    -36.95
16      28     49.50
17      30    -39.56
18      31     58.95
19      33    120.12
20      35    -46.65
21      36     61.94
22      38     69.94
23      39    -56.30
24      41     70.98
25      43      0.00
26      44      0.00
【００６０】
数値実施例３
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         νd       有効径
1       3898.065    6.00   1.83400    37.2      205.01
2        370.092    2.42                        196.12
3        381.758   22.91   1.43387    95.1      195.27
4       -734.835   28.49                        194.90
5        352.903   22.80   1.43387    95.1      198.34
6       -916.931    0.25                        197.93
7        238.753   17.88   1.43387    95.1      190.74
8        895.901    1.20                        189.36
9        203.791   10.74   1.49700    81.5      179.73
10        318.423  (可変)                        177.96
11*      2574.454    2.50   2.00330    28.3       62.48
12         55.822   12.85                         54.91
13        -85.716    2.20   1.81600    46.6       54.28
14         67.759    9.64   1.92286    18.9       54.78
15       -276.494  (可変)                         54.75
16*       -89.114    1.40   1.83400    37.2       42.10
17        115.355    3.24   1.95906    17.5       44.17
18       1126.728  (可変)                         44.55
19        108.424   12.82   1.61800    63.3       86.81
20*     -1441.652    0.50                         86.86
21        259.848   11.16   1.72916    54.7       87.28
22       -232.025    0.20                         87.01
23         79.445    2.50   1.84666    23.8       80.34
24         47.164   23.72   1.43875    94.9       73.41
25*      -275.299  (可変)                         71.91
26(絞り)    ∞       2.56                         42.96
27       -179.197    2.00   1.81600    46.6       42.06
28         34.001    7.16   1.84666    23.8       39.73
29        211.160    7.49                         39.29
30        -44.443    2.00   1.88300    40.8       38.58
31        139.879   10.76   1.62041    60.3       40.80
32        -42.870   19.85                         42.22
33       -200.000    4.50   1.58913    61.1       40.64
34        -53.256    3.51                         40.69
35      -3013.124    2.00   1.88300    40.8       37.20
36         43.281   11.06   1.51823    58.9       35.80
37       -108.015    5.00                         35.34
38       -247.872    9.43   1.48749    70.2       33.58
39        -30.702    2.00   1.88300    40.8       32.78
40        -89.700    5.00                         33.53
41         98.240    8.68   1.53172    48.8       33.04
42        -60.625   10.00                         32.23
43          ∞      33.00   1.60859    46.4       60.00
44          ∞      13.20   1.51633    64.2       60.00
45          ∞      15.02                         60.00
像面        ∞   
【００６１】
非球面データ
第11面
K = 1.64434e+003  A 4= 1.46282e-007  A 6= 3.88377e-011  A 8=-3.91648e-014  
第16面
K = 1.90375e-001  A 4= 3.35748e-008  A 6=-8.83602e-011  A 8= 2.70836e-014  
第20面
K = 3.21413e+002  A 4= 2.66554e-007  A 6= 2.30806e-011  A 8=-3.06588e-016  
第25面
K =-5.77270e+001  A 4=-1.23956e-007  A 6= 4.27240e-011  A 8=-3.05595e-014  
各種データ
ズーム比    100.00
広角     中間     望遠
焦点距離       9.50    95.00   950.00  
Fナンバー      1.80     1.80     4.90  
半画角        30.07     3.31     0.33  
像高           5.50     5.50     5.50  
レンズ全長   665.45   665.45   665.45  
d10            2.92   159.44   200.19  
d15          129.68     4.36    10.00  
d18          159.81   114.16     4.34  
d25            3.38    17.83    81.27  
入射瞳位置   145.08   1056.88   8758.51  
射出瞳位置   2110.16   2110.16   2110.16  
前側主点位置 154.62   1156.18   10139.27  
後側主点位置   5.52   -79.98  -934.98  
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     268.50       112.69        65.83        -18.72
2   11     -44.23        27.19         2.70        -17.65
3   16    -109.39         4.64         0.13         -2.27
4   19      68.21        50.90         9.73        -24.61
5   26      74.55       159.21        77.32         27.16
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1   -487.57
2       3    581.22
3       5    589.07
4       7    742.21
5       9    1101.36
6      11    -56.43
7      13    -45.85
8      14     59.05
9      16    -59.71
10      17    132.02
11      19    163.08
12      21    169.00
13      23   -140.78
14      24     93.65
15      27    -34.70
16      28     46.53
17      30    -37.78
18      31     53.90
19      33    121.34
20      35    -48.03
21      36     60.91
22      38     70.63
23      39    -53.41
24      41     71.53
25      43      0.00
26      44      0.00
【００６２】
【表１】
0005721514.tif 000003
【符号の説明】
【００６３】
Ｕ１  第１レンズ群、Ｕ２  第２レンズ群、Ｕ３  第３レンズ群、Ｕ４  第４レンズ群、Ｕ５  第５レンズ群、Ｐ  プリズム部材、Ｉ  像面
【図１】
0005721514.tif 000004
【図２】
0005721514.tif 000005
【図３】
0005721514.tif 000006
【図４】
0005721514.tif 000007
【図５】
0005721514.tif 000008
【図６】
0005721514.tif 000009
【図７】
0005721514.tif 000010
【図８】
0005721514.tif 000011