(57)【要約】【課題】高ズーム比で、広角端から望遠端における全ズーム範囲に渡り軸上色収差を良好に補正し、全ズーム範囲において高い光学性能を有するズームレンズを提供すること。【解決手段】物体側から順に、変倍中固定の正の第１群、変倍に際して移動する負の第２群、第２群の移動に連動して光軸上を移動する負の第３群、変倍中固定の正の第４群で構成されるズームレンズにおいて、前記第２群の広角端の結像倍率β２ｗ、前記第３群の広角端の結像倍率β３ｗ、望遠端の結像倍率β３ｔ、前記第３群を構成する負レンズのアッベ数ν３ｎａと部分分散比θ３ｎａ、第３群を構成する正レンズのアッベ数ν３ｐａと部分分散比θ３ｐａを各々適切に設定した。【選択図】図１
2013161005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、変倍中固定の正の第１群、変倍に際して移動する負の第２群、第２群の移動に連動して光軸上を移動する負の第３群、変倍中固定の正の第４群で構成されるズームレンズにおいて、
前記第２群の広角端の結像倍率をβ２ｗ、前記第３群の広角端の結像倍率をβ３ｗ、望遠端の結像倍率をβ３ｔ、前記第３群を構成する負レンズのアッベ数と部分分散比θを各々ν３ｎａ、θ３ｎａ、第３群を構成する正レンズのアッベ数と部分分散比θを各々ν３ｐａ、θ３ｐａとしたとき、
−７．０×１０−３＜（θ３ｎａ−θ３ｐａ）／（ν３ｎａ−ν３ｐａ）＜−４．０×１０−３
３．０＜｜１／β２ｗ｜＜６．０
０．５＜｜β３ｔ／β３ｗ｜＜０．９
ただし、部分分散比θ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）
を満たすことを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】
前記第１群の焦点距離をｆ１、前記第２群の焦点距離をｆ２、前記第３群の焦点距離をｆ３としたとき、
１．２＜｜ｆ１／ｆ３｜＜２．８
０．２＜｜ｆ２／ｆ３｜＜０．５
を満たす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４群は群内に大きな空気間隔を隔てて正の第４１群と正の第４２群から構成され、前記第４１群を構成する正レンズのアッベ数と部分分散比θの平均値をν４ｐａ、θ４ｐａ、負レンズのアッベ数と部分分散比θの平均値をν４ｎａ、θ４ｎａとしたとき、
−３．０×１０−３＜（θ４ｎａ−θ４ｐａ）／（ν４ｎａ−ν４ｐａ）＜−１．６×１０−３
を満たすことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のズームレンズ。
【請求項４】
前記第３群が１枚の凹レンズと一枚の凸レンズの接合レンズで構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一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、特に放送用テレビカメラ、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、銀塩写真用カメラ等に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、テレビカメラ、銀塩フィルム用カメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置には、大口径比、高ズーム比かつ高い光学性能を有したズームレンズが求められている。大口径比、高ズーム比のズームレンズとして、最も物体側に正の屈折力のレンズ群を配置し、全体として４つのレンズ群により構成されるポジティブリード型の４群ズームレンズが知られている。４群ズームレンズのうち、物体側から像側へ順に、合焦用レンズ群を含む正の屈折力の第１群、変倍用の負の屈折力の第２群、変倍に伴う像面変動を補正する負の屈折力の第３群、結像用の正の屈折力の第４群より構成されるズームレンズが多く開示されている。
【０００３】
このタイプの４群ズームにおいて、例えば、特許文献１ではズーム比１８〜２１倍程度の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２０倍程度で、色収差を良好に補正した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３５倍程度のズームレンズが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１０９９９３号公報
【特許文献２】特開２００９−０３７０３６号公報
【特許文献３】特開平１１−３８３２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ポジティブリード型の４群ズームレンズは、大口径比、高倍率化が比較的容易である。しかしながら、ズーム比が２０ｘ程度の高ズーム比になると、諸収差の変動が多くなり、全ズーム域で高い光学性能を得るのが難しくなる。特に高倍率化を図ったとき、ズーム中間及び望遠側における軸上色収差が増大し、更に２次スペクトルの残存収差が大きくなり、これらを良好に補正するのが困難となる。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、高ズーム比で、広角端から望遠端における全ズーム範囲に渡り軸上色収差を良好に補正し、全ズーム範囲において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を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明のズームレンズ及びそれを有する撮像装置は、
１．物体側から順に、変倍中固定の正の第１群、変倍に際して移動する負の第２群、第２群の移動に連動して光軸上を移動する負の第３群、変倍中固定の正の第４群で構成されるズームレンズにおいて、
前記第２群の広角端の結像倍率をβ２ｗ、前記第３群の広角端の結像倍率をβ３ｗ、望遠端の結像倍率をβ３ｔ、前記第３群を構成する負レンズのアッベ数と部分分散比θを各々ν３ｎａ、θ３ｎａ、第３群を構成する正レンズのアッベ数と部分分散比θを各々ν３ｐａ、θ３ｐａとしたとき、
−７．０×１０−３＜（θ３ｎａ−θ３ｐａ）／（ν３ｎａ−ν３ｐａ）＜−４．０×１０−３・・・（１）
３．０＜｜１／β２ｗ｜＜６．０・・・（２）
０．５＜｜β３ｔ／β３ｗ｜＜０．９・・・（３）
を満たすことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高ズーム比で、広角端から望遠端における全ズーム範囲に渡り軸上色収差を良好に補正し、全ズーム範囲において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を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】数値実施例１の広角端における断面図
【図２】数値実施例１のｆ＝９．５ｍｍにおける収差図
【図３】数値実施例１のｆ＝９１．２ｍｍにおける収差図
【図４】数値実施例１のｆ＝３９９ｍｍにおける収差図
【図５】数値実施例２の広角端における断面図
【図６】数値実施例２のｆ＝１１．４ｍｍにおける収差図
【図７】数値実施例２のｆ＝９１．２ｍｍにおける収差図
【図８】数値実施例２のｆ＝４１０．４ｍｍにおける収差図
【図９】数値実施例３の広角端における断面図
【図１０】数値実施例３のｆ＝７．５ｍｍにおける収差図
【図１１】数値実施例３のｆ＝４５．０２ｍｍにおける収差図
【図１２】数値実施例３のｆ＝２０２．６ｍｍにおける収差図
【図１３】２色の色消しと二次スペクトル残存に関する模式図
【図１４】２色の色消しと二次スペクトル残存に関する模式図
【図１５】第２群と第３群の移動軌跡を表す模式図
【図１６】本発明の撮像装置の概略図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
［実施例１］
本発明における各請求項について説明する。
【００１２】
請求項１は、第３群の構成やレンズ材料の分散特性、第２群や第３群の結像倍率を規定している。これにより、ズーム中間から望遠側における軸上色収差の２次スペクトルを良好に補正している。条件式（１）は、第３群における軸上色収差の２次スペクトル発生量を増加させ、第１群と第２群によって残存した軸上色収差の２次スペクトルを適切に補正するための条件である。
【００１３】
ここで、本実施例で用いている光学素子（レンズ）の材料のアッベ数と部分分散比は以下の通りである。フラウンフォーファ線のｇ線（４３５．８ｎｍ）、Ｆ線（４８６．１ｎｍ）、ｄ線（５８７．６ｎｍ）、Ｃ線（６５６．３ｎｍ）における屈折率をそれぞれＮｇ、ＮＦ、Ｎｄ、ＮＣとすると、アッベ数νｄ、ｇ線とＦ線に関する部分分散比θｇＦは以下の通りである。
【００１４】
νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）・・・（７）
θｇＦ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）・・・（８）
現存する光学材料は、アッベ数νｄに対して部分分散比θｇＦは狭い範囲に存在する。また、アッベ数νｄが小さいほど部分分散比θｇＦが大きい傾向を持っている。
【００１５】
いま、屈折力φ１、φ２、アッベ数ν１、ν２の２枚のレンズ１、２で構成される薄肉密着系の色収差補正条件は、
φ１／ν１＋φ２／ν２＝Ｅ・・・（９）
で表される。ここで、レンズ１、２の合成屈折力φは、
φ＝φ１＋φ２・・・（１０）
である。（９）式において、Ｅ＝０を満たすと、色収差においてＣ線とＦ線の結像位置が一致する。このとき、φ１、φ２は以下の式で表される。
【００１６】
φ１＝φ・ν１／（ν１−ν２）・・・（１１）
φ２＝φ・ν２／（ν１−ν２・・・（１２）
図１３のような正レンズ群ＬＰの色消しでは、正レンズ１にアッベ数ν１の大きい材料、負レンズ２にアッベ数ν２の小さい材料を用いる。したがって、正レンズ１は部分分散比θ１が小さく、負レンズ２は部分分散比θ２が大きくなり、Ｃ線とＦ線で色収差を補正するとｇ線の結像点が像側にずれる。物体距離を無限遠として光束を入射した場合のズレ量を２次スペクトル量Δと定義すると、
Δ＝−（１／φ）・（θ１−θ２）／（ν１−ν２・・・（１３）
で表される。
【００１７】
一方、図１４のような負レンズ群ＬＮの色消しでは、負レンズ１にアッベ数ν１の大きい材料、正レンズ２にアッベ数ν２の小さい材料を用いる。したがって、図１４のように、Ｃ線とＦ線で色収差を補正するとｇ線の結像点が物体側にずれ、２次スペクトル量Δは負となる。この現象は本実施例の４群ズームレンズでは、負の屈折力を持った第２群及び第３群で発生する。ここで、第２群、第３群、第４群の結像倍率をβ２、β３、β４とすると、
Δ＝Δａ＋Δｂ＋Δｃ＋Δｄ
＝Δ１・β２２・β３２・β４２
＋Δ２・（β２−１）２・β３２・β４２
＋Δ３・（β３−１）２・β４２
＋Δ４・（β４−１）２・・・（１４）
となる。ただし、Δ１〜Δ４は物体距離を無限遠として光束を入射した場合の各群の２次スペクトル量である。また、Δａ〜Δｄは、あるズームポジションにおける各群の２次スペクトル発生量を表す。したがって、（１４）式における第１項は正、第２項は負、第３項は負となる。
【００１８】
図１５に示すように本実施例の４群ズームレンズでは、広角端から望遠端に変倍する際に、第２群は像側に直線的に移動する。一方、第３群は、広角端からズーム中間までは物体側に、それ以降は像側に移動し、望遠端では広角端より像側に位置する。第３群が最も物体側に位置するのは、第２群の結像倍率β２が−１となったときである。
【００１９】
本実施例におけるズーム中間とは、第２群の結像倍率β２が−１となるポジションと定義する。また、第３群の広角端に対するズーム中間の光軸上の位置の差をＤ１、第３群の広角端に対する望遠端の光軸上の位置の差をＤ２とする。Ｄ１、Ｄ２は物体側から像側の向きを正とする。
【００２０】
ここで、第３群の広角端、ズーム中間、望遠端の結像倍率をβ３ｗ、β３ｍ、β３ｔとすると、
０＜β３ｔ＜β３ｗ＜β３ｍ＜１・・・（１５）
となる。さらに、広角端、ズーム中間、望遠端における第３群の２次スペクトル発生量をそれぞれΔｃｗ、Δｃｍ、Δｃｔとすると、変倍に伴う第３群の２次スペクトル発生量の関係は、（１４）式における第３項より、
Δｃｔ＜Δｃｗ＜Δｃｍ＜０・・・（１６）
が成り立つ。
【００２１】
いま、広角端、ズーム中間、望遠端の２次スペクトル量をそれぞれΔｗ、Δｍ、Δｔとする。本実施例に代表される４群ズームレンズにおいて、高倍率化しながら望遠端の２次スペクトル補正を良好とするには、第１群の２次スペクトル量Δ１の絶対値が小さく、第２群の２次スペクトル量Δ２の絶対値が大きくなるように、光学材料を選択するのが好ましい。上記のように光学材料を選択すると、各ズームポジションにおける２次スペクトル量の関係は
Δｍ＜Δｗ＜Δｔ・・・（１７）
となる傾向がある。このような４群ズームレンズにおいて、第３群における２次スペクトル量Δ３の絶対値を増大させることで、ズーム中間及び望遠端の２次スペクトルを効果的に補正することが可能となる。
【００２２】
条件式（１）は以上の点を考慮して、第３群を構成する正レンズと負レンズの材料のアッベ数と部分分散比の関係を設定したものである。
【００２３】
条件式（１）の上限を超えると、第３群による２次スペクトルの補正効果が不足してしまい、ズーム中間及び望遠端における軸上色収差を良好に補正することが困難となる。
【００２４】
条件式（１）の下限を超えると、第３群を構成する各レンズの曲率が強くなり、諸収差を良好に補正することが困難となる。
【００２５】
条件式（２）は、広角端における第２群の結像倍率の条件を規定したものである。
【００２６】
条件式（２）の上限を超えると、広角端から望遠端まで変倍する際に、第２群の光軸上の移動量が増加し、小型化が困難となる。
【００２７】
条件式（２）の下限を超えると、図１５におけるＤ１が小さくなる。つまり、第３群の広角端の結像倍率β３ｗとズーム中間の結像倍率β３ｍの差が小さいため、ΔｃｗとΔｃｍの差が小さくなり、ズーム中間における２次スペクトルの補正効果が不足してしまう。
【００２８】
さらに好ましくは条件式（２）は次の如く設定するのが良い。
【００２９】
４．０＜｜１／β２ｗ｜＜５．８・・・（２ａ）
条件式（３）は、広角端と望遠端における第３群の結像倍率の比を規定したものである。
【００３０】
条件式（３）の上限を超えると、図１５におけるＤ２が小さくなる。つまり、第３群の広角端の結像倍率β３ｗと望遠端の結像倍率β３ｔの差が小さいため、ΔｃｗとΔｃｔの差が小さくなり、望遠端における２次スペクトルの補正効果が不足してしまう。
【００３１】
条件式（３）の下限を超えると、図１５におけるＤ２が大きく、広角端から望遠端まで変倍する際に、第３群の光軸上の移動量が増加し、小型化が困難となる。
【００３２】
さらに好ましくは条件式（３）は次の如く設定するのが良い。
【００３３】
０．５２＜｜β３ｔ／β３ｗ｜＜０．６７・・・（３ａ）
さらに好ましくは、以下の請求項のうち少なくとも１つ以上を満足すると良い。
【００３４】
２．前記第１群の焦点距離をｆ１、前記第２群の焦点距離をｆ２、前記第３群の焦点距離をｆ３としたとき、
２＜｜ｆ１／ｆ３｜＜２．８・・・（４）
０．２＜｜ｆ２／ｆ３｜＜０．５・・・（５）を満たすことを特徴とする。
【００３５】
３．前記第４群は群内に大きな空気間隔を隔てて正の第４１群と正の第４２群から構成され、前記第４１群を構成する正レンズのアッベ数と部分分散比θの平均値をν４ｐａ、θ４ｐａ、負レンズのアッベ数と部分分散比θの平均値をν４ｎａ、θ４ｎａとしたとき、
−３．０×１０−３＜（θ４ｎａ−θ４ｐａ）／（ν４ｎａ−ν４ｐａ）＜−１．６×１０−３・・・（６）
を満たすことを特徴とする。
【００３６】
４．前記第３群が１枚の凹レンズと一枚の凸レンズの接合レンズで構成されることを特徴とする。
【００３７】
５．請求項１〜４記載のいずれか１項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。
【００３８】
請求項２は各群の屈折力の関係を規定している。
【００３９】
条件式（４）は、第１群、第３群の焦点距離の比を規定することにより、高い光学性能と小型化を両立するための条件である。
【００４０】
条件式（４）の上限を超えると、第３群の焦点距離が小さくなりすぎ、小型化には有利であるが、変倍に伴う収差変動が増大する。
【００４１】
条件式（４）の下限を超えると、光学性能には有利であるが、変倍による第３群の光軸上の移動量が増大し、小型化が困難となる。
【００４２】
条件式（５）は、第２群、第３群の焦点距離の比を規定している。
【００４３】
条件式（５）の上限及び下限を超えると、変倍に伴う収差変動が増大する。
【００４４】
請求項３は、第４群の構成やレンズ材料の分散特性を規定している。
【００４５】
条件式（６）の上限及び下限を超えると、全ズーム範囲において軸上色収差の２次スペクトルの補正が過剰あるいは不足となり、軸上色収差を良好に補正することが困難となる。
【００４６】
図１は本発明の実施例１（数値実施例１）であるズームレンズの広角端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、図３、図４は、数値実施例１の広角端、焦点距離９１．２ｍｍ、望遠端における縦収差図である。各収差図は７．０ｍの物体距離にフォーカスしている状態でのものである。ただし、焦点距離の値は、後述する数値実施例をｍｍ単位で表したときの値である。これは以下の数値実施例においても、全て同じである。
【００４７】
図１において、物体側から順に、合焦用の正の屈折力の第１群（フォーカスレンズ群）Ｕ１を有している。さらに、広角端から望遠端への変倍に際して、像側へ移動する変倍用の負の屈折力の第２群（バリエータ）Ｕ２を有している。さらに、第２群Ｕ２の移動に連動して光軸上を非直線的に移動し、変倍に伴う像面変動を補正する負の屈折力の第３群（コンペンセータ）Ｕ３を有している。さらに、変倍に際して不動の結像作用をする正の屈折力の第４群（リレーレンズ群）Ｕ４を有している。
【００４８】
第２群Ｕ２と第３群Ｕ３とで変倍系を構成している。ＳＰは開口絞りであり、第３群Ｕ３の像側に配置されている。第４群Ｕ４は群内に大きな空気間隔で隔てられる正の屈折力を有する第４１群Ｕ４１と正の屈折率を有する第４２群Ｕ４２で構成される。Ｐは色分解光学系や光学フィルタであり、ガラスブロックとして示している。ＩＰは像面であり、固体撮像素子の撮像面に相当する。
【００４９】
収差図において、球面収差はｅ線（実線）、ｇ線（２点鎖線）、Ｃ線（１点鎖線）、Ｆ線（点線）を示している。非点収差はｅ線のメリディオナル像面（ｍｅｒｉ）（点線）とサジタル像面（Ｓａｇｉ）（実線）を示している。倍率色収差はｇ線（２点鎖線）とＣ線（１点鎖線）、Ｆ線（点線）によって表している。ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角を表す。
【００５０】
すべての収差図において、球面収差は０．４ｍｍ、非点収差は０．４ｍｍ、歪曲は５％、倍率色収差は０．０５ｍｍのスケールで描かれている。なお、以下の各実施例において広角端と望遠端は、変倍用の第２群Ｕ２が機構上光軸上を移動可能な範囲の両端に位置したときのズーム位置を指す。
【００５１】
次に、本実施例における第３群Ｕ３について説明する。第３群Ｕ３は第１７面から第１９面に対応する。第３群Ｕ３は、物体側から順に、両凹レンズＧ１と物体側に凸のメニスカス凸レンズＧ２で構成される。なお、Ｇ１とＧ２は接合されている。
【００５２】
また、本実施例のズームレンズは、物体側から像側へ順に、第１群Ｕ１は像側に凹のメニスカス凹レンズ、２つの両凸レンズ、物体側に凸のメニスカス凸レンズの合わせて４つのレンズより構成されている。なお、本実施例のズームレンズは、合焦する際に第１群全体が光軸上を移動する。第２群Ｕ２は像側に凹のメニスカス凹レンズ、像側に凸のメニスカス凸レンズと両凹レンズとを接合した接合レンズ、両凸レンズと両凹レンズとを接合した接合レンズの合わせて５つのレンズより構成されている。第４群Ｕ４は凸レンズと凹レンズを含む計１０個のレンズより成っている。
【００５３】
本実施例の各条件式対応値を表１に示す。本実施例はいずれの条件式も満足しており、４２倍の高倍率化を達成しながら、広角端から望遠端における全ズーム範囲に渡り軸上色収差を良好に補正し、全ズーム範囲において高い光学性能を達成している。
【００５４】
図１６は各実施例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）の概略図である。図１６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。
【００５５】
ズームレンズ１０１は第１群Ｆ、変倍部ＬＺ、結像用の第４群Ｒを有している。第1群Ｆは合焦用レンズ群が含まれている。変倍部ＬＺは変倍のために光軸上を移動する第２群と、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群が含まれている。
【００５６】
ＳＰは開口絞りである。第４群Ｒは光路中より挿抜可能なレンズユニットＩＥを有している。レンズユニットＩＥはズームレンズ１０１の全系の焦点距離範囲を変移している。１１４、１１５は各々第１群Ｆ、変倍部ＬＺを光軸方向に駆動するヘリコイドやカム等の駆動機構である。１１６〜１１８は駆動機構１１４、１１５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群Ｆ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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
以下に本発明の実施例１に対応する数値実施例１を示す。各数値実施例においていずれも、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。ＢＦは空気換算のバックフォーカスである。
【００６１】
ｆ、Ｆｎｏ、２ωは、それぞれ無限遠物体に焦点を合わせたときの全系の焦点距離、Ｆナンバー、画角を表している。最後の３つの面は、フィルタ等のガラスブロックである。
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、Ａ１０、Ａ１２、Ａ３、Ａ５、Ａ７、Ａ９、Ａ１１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。
【００６２】
【数１】
2013161005.tif 000003
＜数値実施例１＞
単位  mm
面データ
面番号      r         d        nd        vd       θgF     有効径   焦点距離
1      546.14452   2.57143  1.834000   37.16    0.5775    109.878   -222.381
2      138.80932   4.18718                                106.727
3      207.31137  13.31822  1.433870   95.10    0.5373    106.798    323.801
4     -430.70432   0.69211                                106.595
5      118.67920  15.72267  1.433870   95.10    0.5373    103.319    226.713
6     -559.74413   0.24991                                102.663
7      107.74889   9.75979  1.496999   81.54    0.5374     93.042    277.833
8      470.81914    (可変)                                 91.880      
9      256.64790   1.00000  1.882997   40.76    0.5667     34.585    -29.064
10       23.41087   6.99516                                 29.511
11     -445.46820   5.17996  1.922860   18.90    0.6495     28.973     33.558
12      -29.45584   1.00000  1.834807   42.71    0.5642     28.724    -20.754
13       43.30607   0.99610                                 27.212      
14       28.51988   8.67640  1.581439   40.75    0.5775     27.571     25.787
15      -28.41116   1.00000  1.882997   40.76    0.5667     27.054    -30.054
16      448.60060    (可変)                                 26.734      
17      -45.46860   1.00000  1.800999   34.97    0.5863     29.180    -32.250
18       61.36026   4.09401  1.940870   17.40    0.6775     31.371     70.006
19      736.02630    (可変)                                 32.100      
20（絞り）  ∞      1.30000                                 36.907      
21    -3549.42422   5.35388  1.670029   47.23    0.5627     37.804     92.161
22      -61.03172   0.93566                                 38.742      
23      182.01296   5.44034  1.517417   52.43    0.5564     40.054    134.362
24     -112.15575   1.00006                                 40.276      
25       51.80126  10.69256  1.517417   52.43    0.5564     39.899     53.454
26      -55.69240   1.50000  1.784696   26.29    0.6135     38.892    -49.076
27      130.04589  42.00002                                 37.958      
28      503.39838   6.32566  1.539956   59.46    0.5441     36.784     96.345
29      -58.01986   1.99838                                 36.650      
30       79.85207   1.50000  1.799516   42.22    0.5672     33.563    -68.904
31       32.43391   5.69286  1.518229   58.96    0.5457     31.832     76.305
32      166.50656   0.60602                                 31.098      
33       34.29822   5.01042  1.487490   70.23    0.5300     30.270     70.507
34     5927.16558   1.50000  1.785896   44.20    0.5631     29.590   -160.596
35      124.21683   3.50130                                 28.727      
36      -56.74074   2.04254  1.518229   58.90    0.5456     28.301   -227.481
37     -110.32811   5.45392                                 27.929      
38          ∞     37.50000  1.603420   38.01    0.5795     25.828      0.000
39          ∞     20.25000  1.516330   64.15    0.5352     18.160      0.000
40          ∞                                     13.774      
各種データ
ズーム比     42.00 
広角     中間     望遠
f              9.50    91.20   399.00  
Fno            2.00     1.99     4.25  
2ω           30.07     3.45     0.79  
像高           5.50     5.50     5.50  
レンズ全長   373.67   373.67   373.67  
BF             8.40     8.40     8.40  
d 8            0.70    94.43   112.66  
d16          121.82    16.72    15.70  
d19            6.70    18.07     0.86  
d40            8.40     8.40     8.40  
入射瞳位置    60.73   673.33   2046.57  
射出瞳位置  -326.80  -326.80  -326.80  
前側主点位置  69.96   739.72   1970.62  
後側主点位置  -1.10   -82.80  -390.60  
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     144.00        46.50        26.25         -5.83
2    9     -20.00        24.85         3.76        -12.07
3   17     -60.00         5.09         0.13         -2.52
4   20      55.50       159.60        43.64       -122.57
広角     中間     望遠
β２        -0.1759   -1.0007  -11.4194     
β３         0.2758    0.4654    0.1784
Ｄ１         -11.37
Ｄ２           5.84
［実施例２］
図５は本発明の実施例２（数値実施例２）であるズームレンズの広角端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６、図７、図８は、数値実施例２の広角端、焦点距離９１．２ｍｍ、望遠端における縦収差図である。各収差図は７．０ｍの物体距離にフォーカスしている状態でのものである。
【００６３】
図５において、物体側から順に、合焦用の正の屈折力の第１群（フォーカスレンズ群）Ｕ１を有している。さらに、広角端から望遠端への変倍に際して、像側へ移動する変倍用の負の屈折力の第２群（バリエータ）Ｕ２を有している。さらに、第２群Ｕ２の移動に連動して光軸上を非直線的に移動し、変倍に伴う像面変動を補正する負の屈折力の第３群（コンペンセータ）Ｕ３を有している。さらに、変倍に際して不動の結像作用をする正の屈折力の第４群（リレーレンズ群）Ｕ４を有している。
【００６４】
第２群Ｕ２と第３群Ｕ３とで変倍系を構成している。ＳＰは開口絞りであり、第３群Ｕ３の像側に配置されている。第４群Ｕ４は群内に大きな空気間隔で隔てられる正の屈折力を有する第４１群Ｕ４１と正の屈折率を有する第４２群Ｕ４２で構成される。Ｐは色分解光学系や光学フィルタであり、ガラスブロックとして示している。ＩＰは像面であり、固体撮像素子の撮像面に相当する。
【００６５】
次に、本実施例における第３群Ｕ３について説明する。第３群Ｕ３は第１７面から第１９面に対応する。第３群Ｕ３は、物体側から順に、両凹レンズＧ１と物体側に凸のメニスカス凸レンズＧ２で構成される。なお、Ｇ１とＧ２は接合されている。
【００６６】
また、本実施例のズームレンズは、物体側から像側へ順に、第１群Ｕ１は像側に凹のメニスカス凹レンズ、２つの両凸レンズ、物体側に凸のメニスカス凸レンズの合わせて４つのレンズより構成されている。なお、本実施例のズームレンズは、合焦する際に第１群全体が光軸上を移動する。第２群Ｕ２は像側に凹のメニスカス凹レンズ、像側に凸のメニスカス凸レンズと両凹レンズとを接合した接合レンズ、両凸レンズと物体側に凹のメニスカス凹レンズとを接合した接合レンズの合わせて５つのレンズより構成されている。第４群Ｕ４は凸レンズと凹レンズを含む計１０個のレンズより成っている。
【００６７】
本実施例の各条件式対応値を表１に示す。本実施例はいずれの条件式も満足しており、３６倍の高倍率化を達成しながら、広角端から望遠端における全ズーム範囲に渡り軸上色収差を良好に補正し、全ズーム範囲において高い光学性能を達成している。
【００６８】
＜数値実施例２＞
単位  mm
面データ
面番号      r         d        nd        vd       θgF     有効径   焦点距離
1      569.91421   2.57143  1.834000   37.16    0.5775     96.409   -217.985
2      138.21289   3.76347                                 93.874      
3      212.42511  11.22477  1.433870   95.10    0.5373     93.926    311.083
4     -366.75173   0.24945                                 93.654      
5      114.66416  13.30631  1.433870   95.10    0.5373     94.427    227.032
6     -686.47487   0.24982                                 94.179      
7      103.44592   9.97784  1.496999   81.54    0.5374     90.526    256.289
8      526.32921    (可変)                                 89.775      
9      298.00848   1.00000  1.882997   40.76    0.5667     31.081    -31.588
10       25.60048   7.00014                                 27.466      
11     -157.68307   5.92207  1.922860   18.90    0.6495     26.477     34.006
12      -26.92311   1.00000  1.834807   42.71    0.5642     26.098    -19.173
13       40.69782   0.38438                                 24.902      
14       29.38013   8.71633  1.581439   40.75    0.5775     25.144     24.065
15      -24.05674   1.00000  1.882997   40.76    0.5667     24.573    -29.364
16     -316.23622    (可変)                                 24.606      
17      -46.31839   1.00000  1.800999   34.97    0.5863     29.644    -32.138
18       59.40802   3.96206  1.940870   17.40    0.6775     31.971     69.365
19      565.21518    (可変)                                 32.641      
20（絞り）  ∞      1.30000                                 38.998      
21     -947.25242   4.95978  1.670029   47.23    0.5627     39.818     93.000
22      -58.86626   0.19992                                 40.524      
23      150.30413   4.44038  1.517417   52.43    0.5564     41.920    124.917
24     -113.14937   0.20016                                 41.996      
25       55.07912  11.28445  1.517417   52.43    0.5564     41.485     53.897
26      -53.01478   1.50000  1.784696   26.29    0.6135     40.434    -48.217
27      138.08611  42.00007                                 39.458      
28      330.92396   6.82000  1.539956   59.46    0.5441     38.439     91.981
29      -58.28653   1.75158                                 38.267      
30       78.17510   1.50000  1.799516   42.22    0.5672     34.797    -65.752
31       31.26826   5.26389  1.518229   58.96    0.5457     32.876     75.797
32      142.23029   2.11277                                 32.519      
33       37.06439   4.74685  1.487490   70.23    0.5300     31.414     81.596
34      497.58706   1.50000  1.785896   44.20    0.5631     30.732   -183.401
35      112.07706   4.02828                                 29.853      
36      -46.78539   2.04254  1.518229   58.90    0.5456     29.544   -294.750
37      -68.32857   5.94598                                 29.344      
38          ∞     37.50000  1.603420   38.01    0.5795     26.726      0.000
39          ∞     20.25000  1.516330   64.15    0.5352     18.698      0.000
40          ∞                                              14.106      
各種データ
ズーム比     36.00 
広角     中間     望遠
f            11.40    91.20   410.40  
Fno           2.00     1.99     4.47  
2ω           25.76     3.45     0.77  
像高           5.50     5.50     5.50  
レンズ全長   363.12   363.12   363.12  
BF             8.97     8.97     8.97  
d 8            7.00    87.99   106.38  
d16          107.99    16.71    16.23  
d19            8.48    18.77     0.86  
d40            8.97     8.97     8.97  
入射瞳位置    68.11   611.76   1919.89  
射出瞳位置  -275.53  -275.53  -275.53  
前側主点位置  79.06   673.73   1738.28  
後側主点位置  -2.43   -82.23  -401.43  
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     138.00        41.34        22.38         -6.14
2    9     -20.00        25.02         3.89        -12.02
3   17     -60.00         4.96         0.18         -2.39
4   20      54.88       159.35        40.30       -123.78
広角      中間      望遠
β２        -0.1981    -1.0007  -12.5640     
β３         0.2939     0.4654    0.1668     
Ｄ１         -10.29
Ｄ２           7.62
［実施例３］
図９は本発明の実施例３（数値実施例３）であるズームレンズの広角端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１０、図１１、図１２は、数値実施例３の広角端、焦点距離４５．０２ｍｍ、望遠端における縦収差図である。各収差図は２．５ｍの物体距離にフォーカスしている状態でのものである。
【００６９】
図９において、物体側から順に、合焦用の正の屈折力の第１群（フォーカスレンズ群）Ｕ１を有している。さらに、広角端から望遠端への変倍に際して、像側へ移動する変倍用の負の屈折力の第２群（バリエータ）Ｕ２を有している。さらに、第２群Ｕ２の移動に連動して光軸上を非直線的に移動し、変倍に伴う像面変動を補正する負の屈折力の第３群（コンペンセータ）Ｕ３を有している。さらに、変倍に際して不動の結像作用をする正の屈折力の第４群（リレーレンズ群）Ｕ４を有している。
【００７０】
第２群Ｕ２と第３群Ｕ３とで変倍系を構成している。ＳＰは開口絞りであり、第３群Ｕ３の像側に配置されている。第４群Ｕ４は群内に大きな空気間隔で隔てられる正の屈折力を有する第４１群Ｕ４１と正の屈折率を有する第４２群Ｕ４２で構成される。Ｐは色分解光学系や光学フィルタであり、ガラスブロックとして示している。ＩＰは像面であり、固体撮像素子の撮像面に相当する。
【００７１】
次に、本実施例における第３群Ｕ３について説明する。第３群Ｕ３は第２１面から第２３面に対応する。第３群Ｕ３は、物体側から順に、両凹レンズＧ１と両凸レンズＧ２で構成される。なお、Ｇ１とＧ２は接合されている。
【００７２】
また、本実施例のズームレンズは、物体側から像側へ順に、第１群Ｕ１は像側に両凹レンズ、像側に凹のメニスカス凹レンズと両凸レンズとを接合した接合レンズ、２つの両凸レンズ、物体側に凸のメニスカス凸レンズの合わせて６つのレンズより構成されている。なお、本実施例のズームレンズは、合焦する際に、第１群のうち像側の２つのレンズが光軸上を移動する。第２群Ｕ２は像側に凹のメニスカス凹レンズ、像側に凸のメニスカス凸レンズと両凹レンズとを接合した接合レンズ、両凸レンズ、物体側に凹のメニスカス凹レンズの合わせて５つのレンズより構成されている。第４群Ｕ４は凸レンズと凹レンズを含む計１０個のレンズより成っている。
【００７３】
本実施例の各条件式対応値を表１に示す。本実施例はいずれの条件式も満足しており、２７倍の高倍率化を達成しながら、広角端から望遠端における全ズーム範囲に渡り軸上色収差を良好に補正し、全ズーム範囲において高い光学性能を達成している。
【００７４】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００７５】
＜数値実施例３＞
単位  mm
面データ
面番号      r         d        nd        vd       θgF     有効径   焦点距離
1     -204.37154   1.83959  1.729157   54.68    0.5444     91.593   -140.155
2      206.98482   5.00477                                 86.741      
3      526.26762   1.83959  1.805181   25.42    0.6161     86.429   -170.108
4      109.30755  17.54242  1.438750   94.99    0.5342     86.211    153.407
5     -167.67623   0.15076                                 86.794      
6      182.92067  12.43390  1.603001   65.44    0.5402     87.344    171.038
7     -232.33233   6.89896                                 86.876      
8      101.15523  13.89199  1.438750   94.99    0.5342     80.280    175.635
9     -313.23256   0.14998                                 78.378      
10       66.26050   6.07470  1.729157   54.68    0.5444     65.852    164.598
11      141.44215    (可変)                                 64.665      
12*     104.52559   0.70000  1.882997   40.76    0.5667     28.675    -18.591
13       14.21424   6.69449                                 22.393      
14     -108.54932   6.55836  1.808095   22.76    0.6307     22.101     18.577
15      -13.66899   0.70000  1.816000   46.62    0.5568     21.870    -12.724
16       45.13988   0.15003                                 20.885      
17       23.85101   6.24418  1.531717   48.84    0.5630     21.089     24.598
18      -26.60386   0.25000                                 20.676      
19      -25.56249   0.70000  1.834807   42.72    0.5636     20.472    -34.082
20     -242.98121    (可変)                                 20.364      
21      -29.85478   0.41230  1.806098   40.92    0.5701     21.141    -23.408
22       52.41866   2.49935  1.890000   19.15    0.6620     22.848     52.285
23     -453.55783    (可変)                                 23.311      
24（絞り）  ∞      1.30000                                 29.350      
25     2069.75859   4.36825  1.658441   50.88    0.5561     30.435     56.028
26      -37.70782   0.14980                                 30.889      
27      112.84689   3.93924  1.516330   64.14    0.5352     31.678    154.321
28     -271.30254   1.00001                                 31.715      
29      109.82596   7.88273  1.522494   59.84    0.5439     31.619     51.447
30      -34.89698   1.80000  1.850259   32.27    0.5929     31.242    -53.178
31     -152.79579  37.99998                                 31.607      
32       53.61629   6.81636  1.589130   61.14    0.5406     30.268     47.748
33      -56.84580   0.71376                                 29.636      
34      -78.00321   1.80000  1.834807   42.72    0.5636     28.580    -26.983
35       32.25536   7.35464  1.517417   52.43    0.5564     27.535     43.048
36      -67.34835   2.41229                                 27.756      
37      108.14065   5.56781  1.487490   70.23    0.5300     27.282     49.729
38      -30.85388   1.80000  1.834000   37.16    0.5775     27.043    -40.497
39     -343.31600   0.57136                                 27.349      
40       60.89166   4.52380  1.518229   58.90    0.5456     27.479     65.624
41      -75.76300   4.04759                                 27.269      
42          ∞     30.00000  1.603420   38.01    0.5795     40.000      0.000
43          ∞     16.20000  1.516330   64.15    0.5352     40.000      0.000
44          ∞                                              40.000      
非球面データ
第12面
K = 2.20430e+000  A 4= 6.77465e-006  A 6=-1.41109e-008  A 8= 2.28360e-010  A10=-1.10370e-012  A12= 7.72127e-015  
A 3=-1.88145e-006  A 5=-4.52093e-008  A 7=-2.98642e-009  A 9= 2.64515e-011  A11=-1.62301e-013  
各種データ
ズーム比     27.00
広角     中間     望遠
f              7.50    45.02   202.60  
Fno            1.80     1.80     3.31  
2ω           36.24     6.96     1.56  
像高           5.50     5.50     5.50  
レンズ全長   303.37   303.37   303.37  
BF             7.50     7.50     7.50  
d11            0.50    43.31    55.62  
d20           56.99     7.96     8.28  
d23            7.40    13.61     0.99  
d44            7.50     7.50     7.50  
入射瞳位置    54.73   249.06   764.11  
射出瞳位置   331.25   331.25   331.25  
前側主点位置  62.40   300.34   1093.49  
後側主点位置  -0.00   -37.52  -195.10  
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      69.70        65.83        41.06          2.87
2   12     -13.40        22.00         2.40        -12.00
3   21     -42.80         2.91        -0.15         -1.70
4   24      64.75       140.25        74.93       -144.95
広角      中間      望遠
β２        -0.2381    -0.9957   -11.6632     
β３         0.3338     0.4790     0.1840     
Ｄ１          -6.21
Ｄ２           6.41
【００７６】
【表１】
2013161005.tif 000004
【符号の説明】
【００７７】
Ｕ１      第１群
Ｕ２      第２群
Ｕ３      第３群
Ｕ４      第４群
Ｕ４１    第４１群
Ｕ４２    第４２群
ＳＰ      絞り
Ｐ        色分解光学系や光学フィルタを示すガラスブロック
ＩＰ      撮像面
１０１    ズームレンズ
Ｆ        第１群
ＬＺ      変倍部
Ｒ        第４群
１０９    ガラスブロック
１１０    撮像素子
１２４    カメラ
１２５    撮像装置
【図１】
2013161005.tif 000005
【図２】
2013161005.tif 000006
【図３】
2013161005.tif 000007
【図４】
2013161005.tif 000008
【図５】
2013161005.tif 000009
【図６】
2013161005.tif 000010
【図７】
2013161005.tif 000011
【図８】
2013161005.tif 000012
【図９】
2013161005.tif 000013
【図１０】
2013161005.tif 000014
【図１１】
2013161005.tif 000015
【図１２】
2013161005.tif 000016
【図１３】
2013161005.tif 000017
【図１４】
2013161005.tif 000018
【図１５】
2013161005.tif 000019
【図１６】
2013161005.tif 000020