(57)【要約】    【課題】  高ズーム比及び広画角で、全物体距離範囲において高い光学性能を有するズームレンズを得ること。    【解決手段】  物体側から像側へ順に、ズーミングに際して不動で正の屈折力の第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第３レンズ群、ズーミングに際して不動の正の屈折力の第４レンズ群より構成されるズームレンズであって、第１レンズ群は、物体側から像側へ順にフォーカシングに際して不動の負の屈折力の第１部分群、フォーカシングに際して移動する正の屈折力の第２部分群、フォーカシングに際して不動の正の屈折力の第３部分群より構成され、第１部分群の焦点距離ｆ１１、第３部分群の焦点距離ｆ１３、第１レンズ群の焦点距離ｆ１、望遠端における全系の焦点距離ｆｔを各々適切に設定する。【選択図】    図１
2017026976.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から像側へ順に、ズーミングに際して不動で正の屈折力の第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第３レンズ群、ズーミングに際して不動の正の屈折力の第４レンズ群より構成されるズームレンズであって、
前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順にフォーカシングに際して不動の負の屈折力の第１部分群、フォーカシングに際して移動する正の屈折力の第２部分群、フォーカシングに際して不動の正の屈折力の第３部分群より構成され、
前記第１部分群の焦点距離をｆ１１、前記第３部分群の焦点距離をｆ１３、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、望遠端における全系の焦点距離をｆｔとするとき、
１．５０＜ｆｔ／ｆ１＜２．００
−１．１０＜ｆ１１／ｆ１３＜−０．７０
−１．２０＜ｆ１１／ｆ１＜−０．８０
１．１０＜ｆ１３／ｆ１＜１．４０
なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】
前記第１部分群は複数の負レンズと１枚以上の正レンズを有し、前記第１部分群に含まれる負レンズの材料のアッベ数の平均値と部分分散比の平均値をそれぞれνｎ１１、θｎ１１、前記第１部分群に含まれる正レンズの材料のアッベ数の平均値と部分分散比の平均値をそれぞれνｐ１１、θｐ１１、前記第３部分群は１枚以上の負レンズと複数の正レンズを有し、前記第３部分群に含まれる負レンズの材料のアッベ数の平均値と部分分散比の平均値をそれぞれνｎ１３、θｎ１３、前記第３部分群に含まれる正レンズの材料のアッベ数の平均値と部分分散比の平均値をそれぞれνｐ１３、θｐ１３とするとき、
−２．００×１０−３＜（θp11−θn11）／（νp11−νn11）＜−１．４０×１０−３
−１．４０×１０−３＜（θp13−θn13）／（νp13−νn13）＜−０．７０×１０−３
なる条件式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２部分群は物体側から像側へ順に正レンズ、負レンズ、正レンズよりな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】
前記第１部分群は物体側から像側へ順に、負レンズ、負レンズ、正レンズよりな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３部分群は物体側から像側へ順に、正レンズ、負レンズと正レンズを接合した接合レンズ、正レンズよりな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】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のズームレンズと、該ズームレンズによって形成
し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。
【請求項７】
広角端における前記ズームレンズの全系の焦点距離をｆｗ、前記固体撮像素子のイメージサイズの対角長をＩＳとするとき、
０．４０＜ｆｗ／ＩＳ＜０．６０
２０．０＜ｆｔ／ｆｗ＜４０．０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はズームレンズ及びそれを有する撮像装置に関し、放送用テレビカメラ、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、銀塩写真用カメラ等の撮像装置の撮像光学系として好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年撮像装置には、高ズーム比、広画角でしかも高い光学性能を有したズームレンズが要望されている。高ズーム比、広画角のズームレンズとして、最も物体側に正の屈折力のレンズ群を配置し、全体として４つのレンズ群より成るポジティブリード型の４群ズームレンズが知られている。
【０００３】
この４群ズームレンズとして、物体側から像側へ順に合焦用の正の屈折力の第１レンズ群、変倍用の負の屈折力の第２レンズ群、変倍に伴う像面変動を補正するための負又は正の屈折力の第３レンズ群、結像用の正の屈折力の第４レンズ群が知られている。このタイプの４群ズームレンズにおいて、高ズーム比化及び広画角化を図った４群ズームレンズが知られている（特許文献１〜３）。特許文献１〜３では、ズーム比１７〜２７倍程度、広角端の撮像画角６５．２°〜７８．８°程度、Ｆナンバー１．５〜１．２１程度のズームレンズが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−５９１９１号公報
【特許文献２】特開２０００−１２１９３９号公報
【特許文献３】特開２０００−３２１４９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述したポジティブリード型の４群ズームレンズは高ズーム比、広画角化が比較的容易である。しかしながらズーム比が２０倍以上の高ズーム比、そして広角端における撮影画角８０度以上の広画角化になると、全ズーム領域及び全物体距離範囲にわたり高い光学性能を得るのが難しくなってくる。例えば望遠側のズーム位置では球面収差及び軸上色収差が多く発生してくる。
【０００６】
また、全物体距離範囲にわたり高い光学性能を得るにはフォーカシングに際して収差変動が少ないことが重要になってくる。高ズーム比で、しかもフォーカシングに際して収差変動が少ない小型のズームレンズを得るには、ズーミングに際して移動させるレンズ群やフォーカシングに際して移動させるレンズ群等の構成を適切に構成することが重要になってくる。
【０００７】
例えば前述した４群ズームレンズにおいて第１レンズ群の一部のレンズ群でフォーカシングするときには第１レンズ群のレンズ構成を適切に設定することが重要になってくる。このときの構成が不適切であると高ズーム比及び高画角化を図りつつ、全物体距離範囲にわたり高い光学性能を有するズームレンズを得るのが難しくなってくる。
【０００８】
本発明は、高ズーム比及び広画角で、全物体距離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、ズーミングに際して不動で正の屈折力の第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第３レンズ群、ズーミングに際して不動の正の屈折力の第４レンズ群より構成されるズームレンズであって、
前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順にフォーカシングに際して不動の負の屈折力の第１部分群、フォーカシングに際して移動する正の屈折力の第２部分群、フォーカシングに際して不動の正の屈折力の第３部分群より構成され、
前記第１部分群の焦点距離をｆ１１、前記第３部分群の焦点距離をｆ１３、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、望遠端における全系の焦点距離をｆｔとするとき、
１．５０＜ｆｔ／ｆ１＜２．００
−１．１０＜ｆ１１／ｆ１３＜−０．７０
−１．２０＜ｆ１１／ｆ１＜−０．８０
１．１０＜ｆ１３／ｆ１＜１．４０
なる条件式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、高ズーム比及び広画角で、全物体距離範囲において高い光学性能を有するズームレンズが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１の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
【図２】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）  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】実施例２の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
【図４】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）  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】実施例３の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
【図６】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）  実施例３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７】本発明の撮像装置の概略図
【図８】負レンズ群の色消しと２次スペクトルに関する模式図
【図９】光学材料のアッベ数と部分分散比θの分布に関する模式図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。まず、本発明のズームレンズのレンズ構成の特徴について説明する。
【００１３】
本発明のズームレンズは、物体側から像側へ順に、次の各レンズ群を有している。ズーミングに際して不動で正の屈折力の第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又は正の屈折力の第３レンズ群、ズーミングに際して不動の正の屈折力の第４レンズ群より構成される。第１レンズ群は、物体側から像側へ順にフォーカシングに際して不動の負の屈折力の第１部分群、フォーカシングに際して移動する正の屈折力の第２部分群、フォーカシングに際して不動の正の屈折力の第３部分群より構成される。
【００１４】
図１は、本発明の実施例１のズームレンズの広角端（焦点距離：ｆ＝６．４０ｍｍ）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、実施例１の広角端（焦点距離：ｆ＝６．４０ｍｍ）、中間のズーム位置（焦点距離：ｆ＝３２．６４ｍｍ）、望遠端（焦点距離：ｆ＝１６７．０４ｍｍ）で無限遠物体に合焦したときの収差図である。実施例１はズーム比２６．１０、Ｆナンバー１．５５〜２．２８、広角端における撮像画角８１．３４度のズームレンズである。
【００１５】
但し、焦点距離は後述する実施例の数値データを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。
【００１６】
図３は、本発明の実施例２のズームレンズの広角端（焦点距離：ｆ＝６．４０ｍｍ）で、無限遠物体に合焦したときのレンズ断面図である。図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、実施例２の広角端（焦点距離：ｆ＝６．４０ｍｍ）、中間のズーム位置（焦点距離：ｆ＝３２．６４ｍｍ）、望遠端（焦点距離：ｆ＝１６７．０４ｍｍ）で無限遠物体に合焦したときの収差図である。実施例２はズーム比２６．１０、Ｆナンバー１．５５〜２．２８、広角端における撮像画角８１．３４度のズームレンズである。
【００１７】
図５は、本発明の実施例３のズームレンズの広角端（焦点距離：ｆ＝６．００ｍｍ）、無限遠物体に合焦したときのレンズ断面図である。図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、実施例３の広角端（焦点距離：ｆ＝６．００ｍｍ）、中間のズーム位置（焦点距離：ｆ＝３２．５７ｍｍ）、望遠端（焦点距離：ｆ＝１８０．００ｍｍ）で無限遠物体に合焦したときの収差図である。実施例３はズーム比３０．００、Ｆナンバー１．５５〜２．３０、広角端における撮像画角８５．０２度のズームレンズである。図７は本発明の撮像装置の要部概略図である。
【００１８】
各実施例のレンズ断面図において、左側が物体側で右側が像側である。実施例１乃至３のレンズ断面図において、Ｌ０はズームレンズである。Ｕ１はズーミングに際して不動の正の屈折力の第１レンズ群である。第１レンズ群Ｕ１は、物体側から像側へ順に、フォーカシングに際して不動の負の屈折力の第１部分群Ｕ１１、フォーカシングに際して移動する正の屈折力の第２部分群Ｕ１２、フォーカシングに際して不動の正の屈折力の第３部分群Ｕ１３より構成されている。
【００１９】
Ｕ２はズーミングに際して移動する負の屈折力の第２レンズ群であり、広角端から望遠端へのズーミングに際して矢印の如く像側へ移動する。Ｕ３はズーミングに際して移動する負又は正の屈折力の第３レンズ群であり、広角端から望遠端への変倍に際して、移動する像面変動を補正するために矢印の如く物体側に凸状の軌跡を描いて移動する。Ｕ４はズーミングに際して不動の正の屈折力の第４レンズ群であり、結像作用を有する。
【００２０】
ＳＰは絞り（開口絞り）であり、第４レンズ群Ｕ４の物体側に配置されている。Ｐは色分解プリズムや光学フィルタ−等であり、同図ではガラスブロックとして示している。ＩＰ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）の撮像面に相当している。
【００２１】
収差図において、球面収差における実線と二点鎖線と一点鎖線は各々ｅ線（波長５４６．１ｎｍ）、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ）、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）である。各実施例のズームレンズはテレビカメラ用の撮像光学系としているために基準波長をｅ線で示している。非点収差における点線と実線は各々ｅ線におけるメリディオナル像面、サジタル像面である。倍率色収差はｇ線（二点鎖線）とＣ線（一点鎖線）によって表している。ωは撮像半画角（度）、ＦｎｏはＦナンバーである。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。
【００２２】
尚、以下の各実施例において広角端と望遠端は変倍用レンズ群（第２レンズ群Ｕ２）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。
【００２３】
各実施例において、第１部分群Ｕ１１の焦点距離をｆ１１、第３部分群Ｕ１３の焦点距離をｆ１３、第１レンズ群の焦点距離をｆ１、望遠端における全系の焦点距離をｆｔとする。このとき、
１．５０＜ｆｔ／ｆ１＜２．００          ・・・（１）
−１．１０＜ｆ１１／ｆ１３＜−０．７０  ・・・（２）
−１．２０＜ｆ１１／ｆ１＜−０．８０    ・・・（３）
１．１０＜ｆ１３／ｆ１＜１．４０        ・・・（４）
なる条件式を満足する。
【００２４】
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。条件式（１）は、望遠端における全系の焦点距離と第１レンズ群Ｕ１の焦点距離比を規定している。全系の小型化を図りつつ、広画角化と高ズーム比化を図るためには、第１レンズ群Ｕ１の正の屈折力（焦点距離の逆数）を強くする（大きくする）のが有効である。
【００２５】
しかし、条件式（１）の上限値を超えて第１レンズ群Ｕ１の正の屈折力が強くなりすぎると、全系の小型化には有利となるが、望遠端において球面収差や軸上色収差が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。条件式（１）の下限値を超えて第１レンズ群Ｕ１の正の屈折力が弱くなると、全系の小型化が困難になる。
【００２６】
条件式（２）は、第１部分群Ｕ１１と第３部分群Ｕ１３の焦点距離の比を規定している。条件式（２）を満足することにより、第１レンズ群Ｕ１の後側主点位置を像面側に押し出し、第２レンズ群Ｕ２との主点間隔を広げることで広画角化を図っている。
【００２７】
条件式（２）の下限値を超えて第１部分群Ｕ１１の負の屈折力が弱まると、第１レンズ群Ｕ１の後側主点位置を像面側に十分押し出す事ができず、広画角化及び全系の小型化が困難になる。また条件式（２）の下限値を超えて第３部分群Ｕ１３の正の屈折力が強まると望遠端において球面収差や軸上色収差等が増加し、これらの諸収差の補正が困難となる。条件式（２）の上限値を超えて第１部分群Ｕ１１の負の屈折力が強まると広角端において倍率色収差の補正が困難となる。また条件式（２）の上限値を超えて第３部分群Ｕ１３の正の屈折力が弱まると広画角化及び全系の小型化が困難になる。
【００２８】
条件式（３）は、第１部分群Ｕ１１の焦点距離と第１レンズ群Ｕ１の焦点距離の比を規定している。
【００２９】
条件式（３）の下限値を超えて第１部分群Ｕ１１の負の屈折力が弱まると第１レンズ群Ｕ１の後側主点位置を像面側に十分押し出す事が不十分となり、広画角化及び全系の小型化が困難になる。また条件式（３）の下限値を超えて第１レンズ群Ｕ１の正の屈折力が強くなると望遠端において球面収差や軸上色収差等が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。条件式（３）の上限値を超えて第１部分群Ｕ１１の負の屈折力が強まると広角端において倍率色収差の補正が困難となる。また条件式（３）の上限値を超えて第１レンズ群Ｕ１の正の屈折力が弱くなると広画角化及び全系の小型化が困難になる。
【００３０】
条件式（４）は、第３部分群Ｕ１３の焦点距離と第１レンズ群Ｕ１の焦点距離の比を規定している。
【００３１】
条件式（４）の下限値を超えて第３部分群Ｕ１３の正の屈折力が強くなると望遠端において球面収差や軸上色収差等が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。また条件式（４）の下限値を超えて第１レンズ群Ｕ１の正の屈折力が弱くなると広画角化及び全系の小型化が困難になる。条件式（４）の上限値を超えて第３部分群Ｕ３の正の屈折力が弱まると広画角化及び全系の小型化が困難になる。また条件式（４）の上限値を超えて第１レンズ群Ｕ１の正の屈折力が強くなると望遠端において球面収差や軸上色収差等が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。
【００３２】
更に好ましくは条件式（１）乃至（４）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。これによれば、広画角化及び全系の小型化を図りつつ、高い光学性能を得るのが容易になる。
【００３３】
１．５２＜ｆｔ／ｆ１＜１．６６          ・・・（１ａ）
−１．０５＜ｆ１１／ｆ１３＜−０．７５  ・・・（２ａ）
−１．１５＜ｆ１１／ｆ１＜−０．９０    ・・・（３ａ）
１．１５＜ｆ１３／ｆ１＜１．３８        ・・・（４ａ）
以上のように本発明によれば、広画角、高ズーム比でしかも全ズーム範囲及び全物体距離範囲にわたり高い光学性能を有する小型、軽量なズームレンズが得られる。
【００３４】
各実施例において好ましくは次の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。第１部分群Ｕ１１は複数の負レンズと１枚以上の正レンズを有し、第１部分群Ｕ１１に含まれる負レンズの材料のアッベ数の平均値と部分分散比の平均値をそれぞれνｎ１１、θｎ１１とする。
【００３５】
第１部分群Ｕ１１に含まれる正レンズの材料のアッベ数の平均値と部分分散比の平均値をそれぞれνｐ１１、θｐ１１とする。第３部分群Ｕ１３は１枚以上の負レンズと複数の正レンズを有し、第３部分群Ｕ１３に含まれる負レンズの材料のアッベ数の平均値と部分分散比の平均値をそれぞれνｎ１３、θｎ１３とする。第３部分群Ｕ１３に含まれる正レンズの材料のアッベ数の平均値と部分分散比の平均値をそれぞれνｐ１３、θｐ１３とする。このとき、次の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。
【００３６】
−２．００×１０−３＜（θp11−θn11）／（νp11−νn11）＜−１．４０×１０−３
・・・（５）
−１．４０×１０−３＜（θp13−θn13）／（νp13−νn13）＜−０．７０×１０−３
・・・（６）
但し、第１部分群Ｕ１１に含まれる正レンズが１つのときは、材料のアッベ数の平均値と部分分散比の平均値は１つの正レンズの材料のアッベ数と部分分散比をいう。このことは他の部分群についても同様である。
【００３７】
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。条件式（５）、（６）は、第１部分群Ｕ１１と第３部分群Ｕ１３に含まれるレンズの材料の分散特性を規定している。条件式（５）は、広角端における倍率色収差の二次スペクトルを良好に補正するための条件を規定している。条件式（６）は、望遠端における軸上色収差の二次スペクトルを良好に補正するための条件を規定している。
【００３８】
図８は、負の屈折力のレンズ群において２色色消しと二次スペクトル残存に関する模式図である。図９は現存する光学材料のアッベ数νと部分分散比θの分布の模式図である。ここで材料のアッベ数νおよび部分分散比θは、ｇ線における屈折率をＮｇ、Ｆ線における屈折率をＮＦ、ｄ線における屈折率をＮｄ、Ｃ線における屈折率をＮＣとするとき、
ν＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）
θ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）
である。
【００３９】
図９に示すように、現存する光学材料はアッベ数νに対し部分分散比θが狭い範囲に分布しており、アッベ数νが小さいほど部分分散比θが大きい傾向を持っている。
【００４０】
所定の屈折力φであり、屈折力φ１、φ２、アッベ数ν１、ν２の２枚のレンズＧ１、レンズＧ２で構成される薄肉系の色収差の補正条件は、係数をＥとすると、
φ１／ν１＋φ２／ν２＝Ｅ
であらわされる。ここで、
φ＝φ１＋φ２
である。Ｅ＝０とするとＣ線−Ｆ線の結像位置が合致する。
【００４１】
図８において、負の屈折力のレンズ群の色消しでは正レンズＧ１としてアッベ数ν１の小さな材料、負レンズＧ２としてアッベ数ν２の大きな材料を用いる。したがって図９より正レンズＧ１は部分分散比θ１が大きく、負レンズＧ２は部分分散比θ２が小さくなって、Ｆ線とＣ線で色収差を補正するとｇ線の結像点が像高の高い方にずれる。このずれ量を二次スペクトル量Δとして定義すると、
Δ＝―（１／φ）×（θ１―θ２）／（ν１―ν２）
であらわされる。
【００４２】
ここで第１部分群Ｕ１１、第２部分群Ｕ１２、第３部分群Ｕ１３、第２レンズ群Ｕ２、第３レンズ群Ｕ３、第４レンズ群Ｕ４の二次スペクトル量を各々Δ１ａ、Δ１ｂ、Δ１ｃ、Δ２、Δ３、Δ４とする。また第２部分群Ｕ１２、第３部分群Ｕ１３、第２レンズ群Ｕ２、第３レンズ群Ｕ３、第４レンズ群Ｕ４の結像倍率を各々β１ｂ、β１ｃ、β２、β３、β４とすると、レンズ全系における二次スペクトル量Δは以下の式で表される。
【００４３】
Δ＝（Δ１ａ×β１ｂ×β１ｃ×β２×β３×β４）＋（Δ１ｂ×β１ｃ×β２×β３×β４）＋（Δ１ｃ×β２×β３×β４）＋（Δ２×β３×β４）＋（Δ３×β４）＋Δ４
広角端における倍率色収差の二次スペクトル量は、軸外光線が最も高い位置を通る第１部分群Ｕ１１で顕著に発生する。従って、第１部分群Ｕ１１で発生する倍率色収差の二次スペクトル量Δ１ａを抑制することで広角端における倍率色収差の二次スペクトル量を低減することが出来る。
【００４４】
軸上色収差においても同様に考える事ができ、特に望遠端における軸上色収差の二次スペクトル量は、Δは軸上光線が最も高い位置を通る第３部分群Ｕ１３で顕著に発生する。従って、第３部分群Ｕ１３で発生する軸上色収差の二次スペクトル量Δ１ｃを抑制することで望遠端における軸上色収差の二次スペクトル量を低減することができる。
【００４５】
条件式（５）の下限を越えると、第１部分群Ｕ１１による広角端における倍率色収差の二次スペクトル補正が不足してしまう。上限値を超えると逆に補正が過剰となる。条件式（６）の下限値を超えると、第３部分群Ｕ１３による望遠端における軸上色収差の二次スペクトル補正が不足してしまう。上限値を超えると逆に補正が過剰となる。条件式（５）、（６）を同時に満たすことで広角端における倍率色収差と望遠端における軸上色収差を効果的に補正する事ができ、高い光学性能を得ることが容易になる。更に好ましくは、条件式（５）、（６）の数値範囲を以下のごとく設定するのが良い。
【００４６】
-1.90×10-3＜（θp11−θn11）/（νp11−νn11）＜-1.70×10-3  ・・・（５ａ）
-1.25×10-3＜（θp13−θn13）/（νp13−νn13）＜-0.80×10-3  ・・・（６ａ）
各実施例において、第１部分群Ｕ１１は物体側から像側へ順に、負レンズ、負レンズ、正レンズよりなる。第２部分群Ｕ１２は物体側から像側へ順に正レンズ、負レンズ、正レンズよりなる。第３部分群Ｕ１３は物体側から像側へ順に、正レンズ、負レンズと正レンズを接合した接合レンズ、正レンズよりなる。
【００４７】
以上のように各部分群を構成することにより、全物体距離範囲にわたり高い光学性能を得ている。以上、各実施例によれば全系が小型で広画角化と高ズーム比を図りつつ、明るく高い光学性能を有するズームレンズが得られる。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。
【００４８】
本発明のズームレンズを固体撮像素子を有する撮像装置に用いたときには、次の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。広角端におけるズームレンズの全系の焦点距離をｆｗ、固体撮像素子のイメージサイズの対角長をＩＳとする。このとき次の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。
【００４９】
０．４０＜ｆｗ／ＩＳ＜０．６０  ・・・（７）
２０．０＜ｆｔ／ｆｗ＜４０．０  ・・・（８）
ここで固体撮像素子のイメージサイズの対角長とは、ズームレンズにコンバータレンズ等を装着しないときのズームレンズ単体を対象としたときをいう。
【００５０】
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。条件式（７）は、ズーム比と広角端における全系の焦点距離の比を規定している。条件式（８）は、イメージサイズに対する広角端における全系の焦点距離の比を規定している。条件式（７）、（８）を満たすことで、広画角で且つ高ズーム比のズームレンズを得ることが容易になる。更に好ましくは、条件式（７）、（８）の数値範囲を以下のごとく設定するのが良い。
【００５１】
０．４５＜ｆｗ／ＩＳ＜０．５９          ・・・（７ａ）
２５．０＜ｆｔ／ｆｗ＜３５．０          ・・・（８ａ）
【００５２】
以上のように本発明によれば、広角端での撮像半画角が４０°以上、ズーム比が２０倍以上、広角端におけるＦナンバーが１．５程度、望遠端におけるＦナンバーが２．５より明るい、広画角且つ高ズーム比の小型・軽量なズームレンズが得られる。特にテレビカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置の撮像光学系として好適なズームレンズが得られる。
【００５３】
図７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ム）の概略図である。図７において１０１は実施例１乃至３のいずれかのズームレンズである。２０１はカメラである。ズームレンズ１０１はカメラ２０１に対して着脱可能となっている。３０１はカメラ２０１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Ｆ、第２レンズ群Ｖ、第２レンズ群以降のレンズ群ＣＲを有している。第１レンズ群Ｆは合焦用の部分群が含まれている。第２レンズ群Ｖは変倍のために光軸上を移動する。
【００５４】
第２レンズ群Ｖ以降のレンズ群ＣＲには、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レンズ群や、結像用の第４レンズ群等が含まれている。更に、レンズ群ＣＲには、ズームレンズ全系の焦点距離を変位させる、光路中より挿抜可能なレンズユニット（エクステンダー）を含んでもよい。
【００５５】
また、レンズ群ＣＲには、光軸に対して垂直方向に変異させて防振を行う防振光学系を含んでも良い。ＳＰは開口絞りである。１０２乃至１０４は各々第１レンズ群Ｆ、第２レンズ群Ｖ、変倍に伴う像面変動を補正する第３レンズ群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。ここで、１０５乃至１０８は駆動機構１０２乃至１０４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。
【００５６】
１０９乃至１１２は、第１レンズ群Ｆ、第２レンズ群Ｖ、変倍に伴う像面変動を補正する第３レンズ群の光軸上の位置、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２０１において、２０２は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、２０３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、２０４、１１３はカメラ２０１及びズームレンズ１０１の各種の駆動を制御するＣＰＵである。
【００５７】
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。ただし、本発明に関するズームレンズおよびカメラの構成は図７の形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。この他、本発明のズームレンズはデジタルカメラやビデオカメラ等にも適用することができる。
【００５８】
以下に本発明の各実施例の数値データを示す。各数値データの値はｄ線（波長５８７．６ｎｍ）を用いた値である。ｉは物体側からの面の順序を示す。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ｄ線の屈折率とアッベ数である。ＢＦは最終レンズ面から像面までの空気換算のバックフォーカスである。レンズ全長は第１レンズ面から最終レンズ面までの距離にバックフォーカスＢＦを加えた値である。
【００５９】
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する。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。また前述の各条件式と数値データとの対応値を表１に示す。
【００６０】
【数１】
2017026976.tif 000003
【００６１】
＜数値実施例１＞
単位  mm
面データ
面番号    r          d          nd         νd       θgF       有効径
1*    479.129       4.85      1.75908      48.9     0.5578     174.73 
2     100.482      49.98                                       145.24 
3    -161.698       4.28      1.59240      68.3     0.5456     144.30 
4     463.350       0.20                                       146.82 
5     282.042      16.53      1.75520      27.5     0.6103     148.30 
6   -1812.692       7.21                                       148.07 
7    -651.756      15.34      1.49700      81.5     0.5374     147.42 
8    -175.554       0.19                                       147.36 
9    3041.953       5.42      1.72047      34.7     0.5834     138.97 
10    266.710       2.25                                       138.80 
11    318.802      18.76      1.49700      81.5     0.5374     139.09 
12   -309.900      27.82                                       139.40 
13    172.548      24.70      1.43387      95.1     0.5373     136.80 
14   -423.861       0.19                                       136.50 
15    130.448       5.42      1.83400      37.2     0.5775     131.15 
16     86.131      32.44      1.43387      95.1     0.5373     122.65 
17  -1047.175       0.19                                       121.12 
18    144.123       8.50      1.48749      70.2     0.53       114.26 
19    275.354      (可変)                                      112.71 
20    121.347       2.00      1.88300      40.8     0.5667      40.92 
21     24.356       9.40                                        34.00 
22    -97.174       1.50      1.72047      34.7     0.5834      33.74 
23    172.807       2.23                                        33.75 
24    181.923       6.79      1.80810      22.8     0.6307      34.07 
25    -40.419       2.50      1.72047      34.7     0.5834      34.06 
26    100.403       3.00                                        33.64 
27     44.490       3.35      1.80810      22.8     0.6307      34.41 
28     71.272      (可変)                                       33.86 
29    -55.109       1.60      1.79962      42.1     0.5661      32.89 
30     63.833       4.25      1.84649      23.9     0.6217      35.35 
31   -693.599      (可変)                                       35.87 
32（絞り）∞        2.00                                        41.01 
33   -497.264       8.20      1.52249      59.8     0.5439      41.96 
34    -55.540       0.20                                        43.71 
35    180.392       4.00      1.48749      70.2     0.53        44.96 
36   -322.552       0.20                                        45.06 
37    185.462       8.54      1.51633      64.1     0.5352      45.08 
38    -50.047       2.00      1.88300      40.8     0.5667      44.95 
39   -142.943      65.00                                        45.68 
40  -4881.475       4.01      1.48749      70.2     0.53        43.50 
41   -105.954       0.20                                        43.47 
42    307.149       2.50      1.83400      37.2     0.5775      42.71 
43     52.600       9.60      1.53172      48.8     0.563       41.54 
44    -63.037       0.20                                        41.43 
45    129.754       6.62      1.49700      81.5     0.5374      38.82 
46    -57.795       2.50      1.83400      37.2     0.5775      37.97 
47    283.716       0.20                                        36.64 
48     41.438       5.26      1.48749      70.2     0.53        35.70 
49    276.478      14.40                                        35.07 
50     ∞          33.00      1.60859      46.4     0.5664      38.00 
51     ∞          13.20      1.51633      64.2     0.5352      38.00 
52     ∞           8.69                                        38.00 
像面   ∞                                                       38.00 
【００６２】
非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000  A 4= 1.57394e-008  A 6= 8.46660e-014  A 8=-2.62960e-016  A10= 4.61421e-020  A12=-3.09077e-024  
各種データ
ズーム比    26.10 
広角     中間     望遠
焦点距離       6.40    32.64   167.04  
Fナンバー      1.55     1.54     2.28  
半画角（度）  40.67     9.56     1.89  
像高           5.50     5.50     5.50  
レンズ全長   578.18   578.18   578.18  
BF            52.31    52.31    52.31  
d19            0.49    94.35   129.36  
d28          135.36    30.12    13.46  
d31            7.91    19.29     0.93  
入射瞳位置   103.84   264.87   738.48  
射出瞳位置   197.75   197.75   197.75  
前側主点位置 110.46   303.15   1053.10  
後側主点位置   2.29   -23.95  -158.35  
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     108.00       224.27       126.62         56.21
2   20     -29.50        30.77         1.78        -22.00
3   29     -80.00         5.85        -0.37         -3.56
4   32      87.85       181.82       116.56       -158.94
【００６３】
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1   -167.64
2       3   -201.13
3       5    321.53
4       7    476.93
5       9   -403.35
6      11    318.42
7      13    285.51
8      15   -319.94
9      16    184.57
10      18    605.34
11      20    -34.65
12      22    -85.55
13      24     41.07
14      25    -39.43
15      27    137.30
16      29    -36.56
17      30     68.56
18      33    118.43
19      35    237.13
20      37     77.00
21      38    -87.59
22      40    221.35
23      42    -75.96
24      43     55.26
25      45     81.17
26      46    -57.02
27      48     98.92
28      50      0.00
29      51      0.00
【００６４】
＜数値実施例２＞
単位 mm
面データ
面番号     r         d           nd         νd      θgF       有効径
1*     933.907      4.85      1.75908      48.9     0.5578     175.13 
2      106.512     44.82                                       146.62 
3     -197.661      4.28      1.75908      48.9     0.5578     146.00 
4      550.870      0.20                                       149.20 
5      316.038     17.13      1.84666      23.8     0.6036     151.21 
6     -973.424      5.62                                       151.27 
7     -703.558     16.44      1.49700      81.5     0.5374     150.76 
8     -172.921      0.19                                       150.75 
9     2703.529      5.42      1.72047      34.7     0.5834     140.83 
10     270.881      2.46                                       138.75 
11     334.475     17.63      1.49700      81.5     0.5374     139.02 
12    -358.579     30.96                                       139.36 
13     172.136     24.90      1.43387      95.1     0.5373     137.39 
14    -424.763      0.19                                       137.17 
15     134.674      5.42      1.83400      37.2     0.5775     132.36 
16      87.489     32.92      1.43875      94.9     0.5343     123.97 
17    -884.571      0.19                                       122.55 
18     156.382      8.09      1.59201      67.0     0.5357     116.13 
19     293.922     (可変)                                      114.62 
20     103.238      2.00      1.88300      40.8     0.5667      40.96 
21      23.783      9.70                                        33.91 
22     -87.430      1.50      1.72047      34.7     0.5834      33.65 
23     256.094      2.22                                        33.69 
24     264.941      6.90      1.80810      22.8     0.6307      33.94 
25     -38.974      2.50      1.72047      34.7     0.5834      33.95 
26      99.683      3.00                                        33.59 
27      45.467      3.41      1.80810      22.8     0.6307      34.44 
28      76.826      (可変)                                      33.92 
29     -54.832      1.60      1.79962      42.1     0.5661      32.90 
30      63.750      4.27      1.84649      23.9     0.6217      35.36 
31    -656.890      (可変)                                      35.89 
32（絞り）∞        2.00                                        41.03 
33    -439.296      4.92      1.51633      64.1     0.5352      41.94 
34     -61.115      0.20                                        42.62 
35     601.353      4.27      1.51633      64.1     0.5352      43.81 
36    -118.366      0.20                                        44.09 
37     254.519     11.20      1.48749      70.2     0.53        44.20 
38     -49.208      2.00      1.88300      40.8     0.5667      44.03 
39    -110.451     65.00                                        44.91 
40    -404.788      7.15      1.48749      70.2     0.53        43.24 
41     -87.264      3.99                                        43.33 
42    3745.299      2.50      1.88300      40.8     0.5667      41.79 
43     151.264      6.54      1.49700      81.5     0.5374      41.30 
44     -65.899      0.20                                        41.14 
45     147.365      6.83      1.48749      70.2     0.53        38.81 
46     -52.107      2.50      1.83400      37.2     0.5775      37.99 
47    1868.085      0.20                                        36.94 
48      47.532      5.23      1.48749      70.2     0.53        36.56 
49     759.737     14.40                                        35.96 
50      ∞         33.00      1.60859      46.4     0.5664      38.00 
51      ∞         13.20      1.51633      64.2     0.5352      38.00 
52      ∞          8.70                                        38.00 
像面     ∞                         
【００６５】
非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000  A 4= 7.20497e-009  A 6= 9.31262e-013  A 8=-5.04024e-016  A10= 8.20972e-020  A12=-4.71831e-024  
各種データ
ズーム比    26.10 
広角     中間     望遠
焦点距離       6.40    32.64   167.04  
Fナンバー      1.55     1.54     2.28  
半画角（度）  40.67     9.56     1.89  
像高           5.50     5.50     5.50  
レンズ全長    581.86   581.86   581.86  
BF            52.32    52.32    52.32
d19            2.83    96.69   131.70  
d28          135.03    29.79    13.13  
d31            7.91    19.29     0.93  
d52            8.70     8.70     8.70  
入射瞳位置   101.50   262.54   736.37  
射出瞳位置   160.11   160.11   160.11  
前側主点位置 108.17   302.22   1087.69  
後側主点位置   2.30   -23.94  -158.34  
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     108.00       221.73       124.28         58.67
2   20     -29.50        31.24         1.90        -22.36
3   29     -80.00         5.87        -0.39         -3.59
4   32      98.22       185.54       138.32       -178.72
【００６６】
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1   -158.03
2       3   -190.25
3       5    280.74
4       7    455.27
5       9   -415.40
6      11    350.14
7      13    285.23
8      15   -313.98
9      16    182.89
10      18    550.43
11      20    -35.21
12      22    -89.69
13      24     42.04
14      25    -38.34
15      27    130.07
16      29    -36.44
17      30     68.17
18      33    136.38
19      35    191.22
20      37     85.33
21      38   -101.48
22      40    225.76
23      42   -177.54
24      43     93.02
25      45     79.59
26      46    -60.36
27      48    103.41
28      50      0.00
29      51      0.00
【００６７】
＜数値実施例３＞
単位 mm
面データ
面番号   r          d           nd         νd      θgF       有効径
1*    573.684      5.28      1.75908      48.9     0.5578     190.43 
2     100.988     53.83                                       154.20 
3    -190.796      4.34      1.75908      48.9     0.5578     153.30 
4    1032.170      0.20                                       156.59 
5     291.857     13.24      1.84666      23.8     0.6036     159.69 
6   79141.031      4.04                                       159.54 
7   10580.333     10.59      1.43387      95.1     0.5373     158.99 
8    -430.993      0.20                                       158.71 
9     937.831      4.14      1.72047      34.7     0.5834     155.42 
10    255.316     30.88      1.43875      94.9     0.5343     152.33 
11   -189.767     24.14                                       151.73 
12    818.911     16.21      1.43387      95.1     0.5373     142.24 
13   -272.556      0.20                                       142.74 
14    187.131      4.24      1.80000      29.8     0.6017     141.91 
15    114.904     29.58      1.43387      95.1     0.5373     137.02 
16   -797.741      0.15                                       136.57 
17    162.486     14.76      1.62041      60.3     0.5426     132.46 
18   1228.728      (可変)                                     131.30 
19*   830.280      3.00      1.77250      49.6     0.5521      54.94 
20    110.483      8.75                                        49.87 
21    -69.630      2.00      1.77250      49.6     0.5521      44.98 
22     73.801      6.88      1.92286      18.9     0.6495      41.16 
23   -110.871      3.29                                        40.21 
24    -54.874      2.00      1.88300      40.8     0.5667      37.60 
25     96.721     (可変)                                       38.15 
26     77.026     10.38      1.60311      60.6     0.5414      53.00 
27*  -163.224      0.20                                        53.27 
28    223.345      7.13      1.45600      90.3     0.534       53.11 
29   -101.303      2.00      1.80518      25.4     0.6161      52.89 
30   -242.113      0.20                                        52.99 
31    305.468      1.88      1.80518      25.4     0.6161      52.60 
32     79.103      7.22      1.49700      81.5     0.5374      51.81 
33   -390.948      0.25                                        51.72 
34*    88.102      7.71      1.60311      60.6     0.5414      51.13 
35   -183.349     (可変)                                       50.48 
36（絞り）∞       2.67                                        27.68 
37    -89.235      1.50      1.75500      52.3     0.5476      26.62 
38     19.144      4.50      1.80810      22.8     0.6307      25.12 
39     40.350      5.00                                        24.68 
40    -57.439      1.50      1.77250      49.6     0.5521      24.79 
41     66.604      5.08      1.60342      38.0     0.5835      25.71 
42    -29.390      2.01                                        25.95 
43    -24.162      1.60      1.81600      46.6     0.5568      25.80 
44     95.772      8.86      1.59551      39.2     0.5804      28.91 
45    -32.366     15.14                                        31.20 
46    -63.802      7.28      1.53172      48.8     0.563       36.74 
47    -37.696      3.91                                        38.72 
48    130.383      2.00      1.88300      40.8     0.5667      39.17 
49     36.628      9.12      1.49700      81.5     0.5374      38.45 
50   -124.562      0.20                                        38.82 
51    103.666      9.86      1.48749      70.2     0.53        39.18 
52    -41.885      2.00      1.72151      29.2     0.6053      38.99 
53   -169.324      0.20                                        39.52 
54    102.935     10.13      1.48749      70.2     0.53        39.49 
55    -50.867     13.04                                        38.91 
56     ∞         33.00      1.60859      46.4     0.5664      50.00 
57     ∞         13.20      1.51633      64.2     0.5352      50.00 
58     ∞         11.93                                        50.00 
像面                              
【００６８】
非球面データ
第1面
K =-9.25266e+001  A 4= 1.05272e-007  A 6=-2.43759e-011  A 8=-4.10796e-014  A10= 7.82584e-018  A12= 3.34241e-022  
A 3=-1.61528e-007  A 5=-4.27576e-010  A 7= 1.81502e-012  A 9= 8.23881e-017  A11=-9.47012e-020  
第19面
K = 4.60954e+002  A 4= 1.73812e-006  A 6=-3.94089e-011  A 8= 1.09482e-012  A10=-2.24117e-015  A12=-4.55297e-018  
A 3=-3.83016e-007  A 5=-1.99697e-008  A 7= 1.01804e-010  A 9=-2.22558e-013  A11= 3.61362e-016  
第27面
K =-2.93361e+000  A 4= 9.10148e-007  A 6= 3.51520e-010  A 8=-1.61069e-012  A10=-1.98687e-015  A12=-3.13844e-018  
A 3= 1.09478e-006  A 5=-3.28426e-008  A 7= 4.58557e-011  A 9=-1.02167e-014  A11= 1.81165e-016  
第34面
K =-1.21218e+000  A 4=-1.04629e-010  A 6=-1.18766e-009  A 8=-2.23725e-012  A10=-1.12704e-015  A12=-3.01817e-019  
A 3= 1.28238e-006  A 5=-2.40796e-008  A 7= 8.91670e-011  A 9= 2.48067e-014  A11= 3.69289e-017  
【００６９】
各種データ
ズーム比     30.00 
広角     中間     望遠
焦点距離       6.00    32.57   180.00  
Fナンバー      1.55     1.55     2.30  
半画角（度）  42.51     9.58     1.75  
像高           5.50     5.50     5.50  
レンズ全長   597.26   597.26   597.26  
BF            54.19    54.19    54.19  
d18            2.03    86.13   119.89  
d25          167.58    68.11     2.40  
d35            2.00    17.37    49.32  
入射瞳位置   104.41   226.69   808.76  
射出瞳位置   103.62   103.62   103.62  
前側主点位置 110.81   270.84   1342.10  
後側主点位置   5.93   -20.65  -168.07  
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     110.18       216.03       129.12         71.93
2   19     -28.30        25.91        13.13         -4.88
3   26      48.00        36.97        11.76        -14.33
4   36      29.68       151.80        43.52         10.34
【００７０】
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1   -161.48
2       3   -210.81
3       5    342.57
4       7    952.37
5       9   -484.88
6      10    252.84
7      12    472.27
8      14   -379.14
9      15    233.20
10      17    299.03
11      19   -164.48
12      21    -45.88
13      22     48.29
14      24    -39.18
15      26     87.86
16      28    153.49
17      29   -215.72
18      31   -131.85
19      32    132.67
20      34     99.34
21      37    -20.66
22      38     40.73
23      40    -39.52
24      41     34.27
25      43    -23.38
26      44     41.45
27      46    157.16
28      48    -57.93
29      49     57.87
30      51     62.38
31      52    -77.02
32      54     71.14
33      56      0.00
34      57      0.00
【００７１】
【表１】
2017026976.tif 000004
【符号の説明】
【００７２】
Ｌ０  ズームレンズ      Ｕ１  第１レンズ群      Ｕ１１  第１部分群
Ｕ１２  第２部分群      Ｕ１３  第３部分群      Ｕ２  第２レンズ群
Ｕ３  第３レンズ群      Ｕ４  第４レンズ群
【図１】
2017026976.tif 000005
【図２】
2017026976.tif 000006
【図３】
2017026976.tif 000007
【図４】
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【図５】
2017026976.tif 000009
【図６】
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【図７】
2017026976.tif 000011
【図８】
2017026976.tif 000012
【図９】
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