(57)【要約】【課題】小型軽量、広画角、高変倍比、且つ全ズーム範囲にわたり高い光学性能が得られ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、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、絞りを含み少なくとも３群以上から成る後続レンズ群で構成され、広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第１レンズ群は変倍において固定であり、前記第２レンズ群は像側へ移動し、絞りは物体側に凸の軌跡を描くように移動し、前記後続レンズ群のうち少なくとも２群以上が移動するズームレンズにおいて、広角端と望遠端における全系の焦点距離、前記第１レンズ群の焦点距離、前記第１レンズ群の最も物体側のレンズの物体側と像側のレンズ面の曲率半径を各々適切に設定すること。【選択図】図１
2017219660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、絞りを含み少なくとも３群以上から成る後続レンズ群で構成され、広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第１レンズ群は変倍において固定であり、前記第２レンズ群は像側へ移動し、絞りは物体側に凸の軌跡を描くように移動し、前記後続レンズ群のうち少なくとも２群以上が移動するズームレンズにおいて、広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第１レンズ群の最も物体側のレンズの物体側と像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ１１ａ、Ｒ１１ｂとするとき
１．０  ＜ｆｔ／ｆ１  ＜  ２．０５
９．２  ＜  ｆ１／ｆｗ  ＜  １５．０
１．５  ＜｜（Ｒ１１ｂ＋Ｒ１１ａ）／（Ｒ１１ｂ−Ｒ１１ａ）｜＜  ６．０
なる条件式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２レンズ群の最も物体側のレンズの物体側と像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ２１ａ、Ｒ２１ｂとするとき
０．８  ＜｜（Ｒ２１ｂ＋Ｒ２１ａ）／（Ｒ２１ｂ−Ｒ２１ａ）｜＜  １．２
なる条件式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】
前記後続レンズ群の最終レンズ群は変倍において固定である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１レンズ群は、物体側から像側へ順に、像側が凹面でメニスカス形状の負レンズ、物体側が凸面の2枚以上の正レンズから構成され、前記2枚以上の正レンズ群の平均アッベ数をν１ｐとするとき、
６０  ＜  ν１ｐ
なる条件を満たすことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載のズームレンズ。
【請求項５】
前記ズームレンズの変倍比をＺとしたとき、
１０  ＜  Ｚ  
なる条件を満たすことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載のズームレンズ。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４の何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。
【請求項７】
前記ズームレンズの最大半画角をωＷ  としたとき、
０．６３  ＜  tan（ωＷ）
を満たす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、例えばビデオカメラや電子スチルカメラ、放送用カメラ、監視カメラ等のように固体撮像素子を用いた撮像装置、或いは銀塩フィルムを用いたカメラ等の撮像装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体撮像素子を用いたビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、放送用カメラ、監視カメラ、そして銀塩フィルムを用いたカメラ等の撮像装置は高機能化され、又装置全体が小型化されている。そしてそれに用いる撮影光学系としてコンパクトで、広画角、高変倍比で、且つ高い光学性能を有するズームレンズが要求されている。これらの要求に応えるズームレンズとして、物体側より像側へ順に、正、負の屈折力を有する第１、第２、レンズ群と、それに続く１つ以上のレンズ群を含む後群を有するポジティブリード型のズームレンズが知られている。
【０００３】
ポジティブリード型のズームレンズとして、物体側より像側へ順に、正、負、正、正の屈折力の４つのレンズ群より成るズームレンズが知られている（特許文献１）。また物体側より像側へ順に正、負、正、正、負の屈折力の５つのレンズ群より成るズームレンズが知られている（特許文献２）。また物体側より像側へ順に正、負、正、負、正の屈折力の５つのレンズ群より成るズームレンズが知られている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１７１６５５号公報
【特許文献２】特開２００６−１８４４１６号公報
【特許文献３】特開２０１４−２３２２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、ズームレンズを所定の変倍比を維持しつつ、全系を小型化するためにはズームレンズを構成する各レンズ群の屈折力（焦点距離の逆数）を強めれば良い。
【０００６】
しかしながら各レンズ群の屈折力増大に伴い、ズーミングの際の収差変動が大きくなり、また望遠端における色収差などの諸収差の補正が困難になってくる。前述した４群ズームレンズや５群ズームレンズにおいて、高変倍比とレンズ系全体の小型化を図りつつ、良好な光学性能を得るには各レンズ群の屈折力、特に第１レンズ群の屈折力を適切に設定すること、各変倍レンズ群の移動軌跡を適切に設定することが重要になる。
【０００７】
これらの構成を適切に設定しないと、全系の小型化を図りつつ、広画角かつ高変倍比で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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明に係るズームレンズは、
物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、絞りを含み少なくとも３群以上から成る後続レンズ群で構成され、広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第１レンズ群は変倍において固定であり、前記第２レンズ群は像側へ移動し、絞りは物体側に凸の軌跡を描くように移動し、前記後続レンズ群のうち少なくとも２群以上が移動するズームレンズにおいて、広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第１レンズ群の最も物体側のレンズの物体側と像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ１１ａ、Ｒ１１ｂとするとき
１．０  ＜ｆｔ／ｆ１  ＜  ２．０５
９．２  ＜  ｆ１／ｆｗ  ＜  １５．０
１．５  ＜｜（Ｒ１１ｂ＋Ｒ１１ａ）／（Ｒ１１ｂ−Ｒ１１ａ）｜＜  ６．０
なる条件式を満足する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、光学系全体が小型で、広画角かつ高変倍比で、しかも全ズーム範囲にわたり高い光学性能が得られ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】
【００１０】
【図１】実施例１のズームレンズの無限遠フォーカス時の広角端におけるレンズ断面図である。
【図２（Ａ）】実施例１のズームレンズの広角端の収差図である。
【図２（Ｂ）】実施例１のズームレンズの中間のズーム位置の収差図である。
【図２（Ｃ）】実施例１のズームレンズの望遠端の収差図である。
【図３】実施例２のズームレンズの無限遠フォーカス時の広角端におけるレンズ断面図である。
【図４（Ａ）】実施例２のズームレンズの広角端の収差図である。
【図４（Ｂ）】実施例２のズームレンズの中間のズーム位置の収差図である。
【図４（Ｃ）】実施例２のズームレンズの望遠端の収差図である。
【図５】実施例３のズームレンズの無限遠フォーカス時の広角端におけるレンズ断面図である。
【図６（Ａ）】実施例３のズームレンズの広角端の収差図である。
【図６（Ｂ）】実施例３のズームレンズの中間のズーム位置の収差図である。
【図６（Ｃ）】実施例３のズームレンズの望遠端の収差図である。
【図７】実施例４のズームレンズの無限遠フォーカス時の広角端におけるレンズ断面図である。
【図８（Ａ）】実施例４のズームレンズの広角端の収差図である。
【図８（Ｂ）】実施例４のズームレンズの中間のズーム位置の収差図である。
【図８（Ｃ）】実施例４のズームレンズの望遠端の収差図である。
【図９】本発明の撮像装置の要部概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明のズームレンズの具体的な構成について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施例１の広角端、無限遠物体にフォーカスしているときのレンズ断面図である。
【００１３】
Ｕ１は変倍において固定の正の屈折力の第１レンズ群である。Ｕ２は変倍のために移動する負の屈折力の第２レンズ群であり、光軸上を像面側へ移動させることにより変倍を行っている。Ｕ３は変倍のために移動する正の屈折力の第３レンズ群であり、光軸上を像面側へ移動させることによって変倍を行っている。ＳＰは絞りであり、広角端から望遠端にかけて物体側に凸の軌跡を描いて移動する。Ｕ４は変倍のために移動する正の屈折力を有する第４レンズ群であり、広角端から望遠端にかけて物体側に凸の軌跡を描いて移動する。
【００１４】
Ｕ５は変倍のために移動する正の屈折力の第５レンズ群である。Ｕ６は変倍において固定の負の屈折力の第６レンズ群である。ＩＰは像面であり、固体撮像素子やフィルム面といった撮像面に相当する。
【００１５】
本ズームレンズは物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、絞りを含み少なくとも３群以上から成る後続レンズ群で構成され、広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第１レンズ群は変倍において固定であり、前記第２レンズ群は像側へ移動し、絞りは物体側に凸の軌跡を描くように移動し、前記後続レンズ群のうち少なくとも２群以上が移動するズームレンズにおいて、広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第１レンズ群の最も物体側のレンズの物体側と像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ１１ａ、Ｒ１１ｂとするとき、以下の条件式を満足する。
１．０  ＜  ｆｔ／ｆ１  ＜  ２．０５    ・・・（１）
９．２  ＜  ｆ１／ｆｗ  ＜  １５．０  ・・・（２）
１．５  ＜  ｜（Ｒ１１ｂ＋Ｒ１１ａ）／（Ｒ１１ｂ−Ｒ１１ａ）｜＜  ６．０
・・・（３）
条件式（１）はレンズ全系における望遠端焦点距離と第１レンズ群の焦点距離の比を規定することにより、小型軽量、高倍率且つ高性能の両立を達成するための条件を規定している。
【００１６】
小型軽量化と高倍率化の両立を達成するためには、Ｕ１の焦点距離ｆ１を小さくすることが望ましい。f１を小さくすると、Ｕ１の像点位置、即ちＵ２の物点位置がＵ２に近づくため、変倍に必要なストローク量を低減することが可能となるためである。しかしながら、f１を小さくすると、式（ａ）に示すように、所定のレンズ全系における焦点距離ｆｍを得るためにはＵ１以降の結像倍率を大きくする必要がある。
【００１７】
ｆｍ＝  f１  ×  β２ｍ  ×  β３ｍ  ×  β４ｍ  ×  β５ｍ  ×β６
・・・（ａ）
β２ｍ〜β５ｍはＵ２〜Ｕ５の結像倍率であり、変倍に伴い変化する。β６はＵ６の結像倍率であり、変倍において一定である。Ｕ１以降の結像倍率が大きいと、特に望遠端においてＵ１で発生する球面収差、軸上色収差等の拡大率が増大するため、高性能化を達成することが困難となる。
【００１８】
以上より、第１レンズ群の焦点距離を適切な範囲に設定することが、小型軽量、高倍率且つ高性能を達成するために必要である。
【００１９】
条件式（１）の上限を超えると、レンズ全系における望遠端焦点距離に対する第１レンズ群の焦点距離が小さくなり過ぎ、高性能化を達成することが困難となる。条件式（１）の下限を超えると、レンズ全系における望遠端焦点距離に対する第１レンズ群の焦点距離が大きくなり過ぎ、小型軽量化、高倍率化を達成することが困難となる。更に好ましくは、条件式（１）は次のように設定することが好ましい。
１．３  ＜  ｆＴ／  ｆ１  ＜  ２．０５      ・・・（１ａ）
条件式（２）はレンズ全系における広角端焦点距離と第１レンズ群の焦点距離の比を規定することにより、小型軽量、高倍率且つ高性能の両立を達成するための条件を規定している。条件式（２）の上限を超えると、レンズ全系における広角端焦点距離に対する第１レンズ群の焦点距離が大きくなり過ぎ、小型軽量化、高倍率化を達成することが困難となる。条件式（２）の下限を超えると、レンズ全系における望遠端焦点距離に対する第１レンズ群の焦点距離が小さくなり過ぎ、高性能化を達成することが困難となる。更に好ましくは、条件式（２）は次のように設定することが好ましい。
９．２  ＜  ｆ１／  ｆｗ  ＜  １４．０      ・・・（２ａ）
条件式（３）は第１レンズ群の最も物体側に配置されたレンズの形状を規定することにより、小型軽量化、高性能化の両立を達成するための条件を規定している。条件式（３）の上限を超えると負のメニスカス形状が強くなり過ぎ、第１レンズ群の主点位置が物体側に配置されるため、第レンズ群の有効径が増大してしまう。条件式（３）の下限を超えると、最も物体側に配置された負レンズの屈折力が強くなり過ぎ、像面湾曲やコマ収差の発生が大きくなり補正が困難となる。更に好ましくは、条件式（３）は次のように設定することが好ましい。
１．８  ＜｜（Ｒ１１ｂ＋Ｒ１１ａ）／（Ｒ１１ｂ−Ｒ１１ａ）｜＜  ５．１
・・・（３ａ）
本発明の更なる実施態様として、前記第２レンズ群の最も物体側のレンズの物体側と像側のレンズ面の曲率半径を各々Ｒ２１ａ、Ｒ２１ｂとしたとき、下記の条件式を満足することが好ましい。
０．８  ＜｜（Ｒ２１ｂ＋Ｒ２１ａ）／（Ｒ２１ｂ−Ｒ２１ａ）｜＜  １．２
・・・（４）
条件式（４）は第２レンズ群の最も物体側に配置されたレンズの形状を規定することにより、第１レンズ群の小型軽量化、高性能化の両立を達成するための条件を規定している。条件式（４）の上限を超えると、第２レンズ群の主点位置が像側に配置されるため、第１レンズ群の有効径が増大してしまう。条件式（４）の下限を超えると各レンズ面における像面湾曲やコマ収差の発生が大きくなり補正が困難となる。
【００２０】
本発明の更なる実施態様として、最終レンズ群は変倍に際して固定であることが好ましい。温度変化によるフランジバックの変化、カメラによるフランジバックの変化を補正するために最終レンズ群を光軸方向に微調整出来る機構を有することが好ましい。
【００２１】
本発明の更なる実施態様として、第１レンズ群は、物体側から像側に順に、像側に凹面を向けたメニスカス形状の１枚の負レンズ、物体側が凸面の２枚以上の正レンズで構成され、前記２枚以上の正レンズの平均アッベ数をν１ｐとするとき
６０  ＜  ν１ｐ     ・・・（５）
なる条件を満足していることが好ましい。
【００２２】
条件式（５）は第１レンズ群を構成する２枚以上の正レンズの平均アッベ数を規定する条件式である。条件式（５）の下限を超えて平均アッベ数が小さくなると分散が大きすぎるため特に望遠端における軸上色収差の補正が困難となる。
【００２３】
本発明の更なる実施態様として、本発明のズームレンズの変倍比をＺとしたとき、下記の条件式を満足することが好ましい。
１０  ＜ Ｚ  ・・（６）
条件式（６）は本発明のズームレンズにおいて特に効果の得られる変倍比を規定している。条件式（６）の下限を超えると、本発明の特徴である高倍率、小型軽量、高性能の両立の効果が小さくなってしまう。
【００２４】
本発明の更なる実施態様として、本発明のズームレンズによって形成される像を受光する光電変換素子とを備える撮像装置において、ズームレンズの最大半画角をｗＷとしたとき、下記の条件式を満足することが好ましい。
０．６３  ＜  tan（ωＷ）    ・・・（７）
条件式（７）は本発明の撮像装置において特に効果の得られる最大半画角を規定している。条件式（７）の下限を超えると、本発明の特徴である広角、小型軽量、高性能の両立の効果が小さくなってしまう。
【００２５】
[実施例１]
図１は本発明の実施例１としての数値実施例１の広角端（短焦点距離端）で、無限遠物体にフォーカスしているときのレンズ断面図である。図２は広角端で無限遠フォーカス時（Ａ）、焦点距離６７ｍｍのズーム位置で無限遠フォーカス時（Ｂ）、望遠端で無限遠フォーカス時（Ｃ）の収差図である。
【００２６】
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。Ｕ１は変倍において固定の正の屈折力の第１レンズ群である。Ｕ２は変倍のために移動する負の屈折力の第２レンズ群であり、光軸上を像面側へ移動させることにより変倍を行っている。
【００２７】
Ｕ３は変倍のために移動する正の屈折力の第３レンズ群であり、光軸上を像面側へ移動させることによって変倍を行っている。ＳＰは絞りであり、広角端から望遠端にかけて物体側に凸の軌跡を描いて移動する。Ｕ４は変倍のために移動する正の屈折力を有する第４レンズ群であり、広角端から望遠端にかけて物体側に凸の軌跡を描いて移動する。Ｕ５は変倍のために移動する正の屈折力の第５レンズ群である。Ｕ６は変倍において固定の負の屈折力の第６レンズ群である。ＩＰは像面であり、固体撮像素子やフィルム面といった撮像面に相当する。
【００２８】
各収差図において、球面収差における直線、二点鎖線はそれぞれｅ線，ｇ線である。非点収差における実線と一点鎖線はそれぞれサジタル像面（ΔＳ），メリディオナル像面（ΔＭ）であり、倍率色収差における二点鎖線はそれぞれｇ線である。非点収差および倍率色収差は、絞り位置における光束の中心を通る光線を主光線としたときの収差量を示している。ωは近軸での半画角、ＦｎｏはＦナンバーである。縦収差図では、球面収差は０．４ｍｍ、非点収差は０．４ｍｍ、歪曲は２０％、倍率色収差は０．０５ｍｍのスケールで描かれている。
【００２９】
尚、以下の各実施例において広角端と望遠端は第２レンズ群が機構上、光軸上を移動可能な範囲の両端に位置したときの変倍位置をいう。これらレンズ断面図と収差図に関する説明は、以降の実施例においても、特に記載の無い限り全て同じである。
【００３０】
実施例１としての数値実施例１における第１群から第６群について説明する。
【００３１】
第１レンズ群Ｕ１は、第１レンズ面〜第８レンズ面に対応し、物体側から順に、負レンズ、正レンズ、正レンズ、正レンズで構成されている。第２レンズ群Ｕ２は、第９レンズ面〜第１３レンズ面に対応し、物体側から順に、負レンズ、正レンズと負レンズが貼り合わされた接合負レンズで構成されている。第３レンズ群Ｕ３は、第１４レンズ面〜第１５レンズ面に対応し、正レンズ１枚で構成されている。第４レンズ群Ｕ４は、第１７レンズ面〜第２２レンズ面に対応し、物体側から順に、正レンズ、正レンズ、負レンズで構成されている。
【００３２】
第５レンズ群Ｕ５は第２３レンズ面〜第２６レンズ面に対応し、負レンズ、正レンズで構成されている。第５レンズ群を光軸方向に移動させることでフォーカス調整を行う。第６レンズ群Ｕ６は第２７レンズ面〜第２８レンズ面に対応し、負レンズ１枚で構成されている。
【００３３】
非球面は第９面と第１７面に用いられている。第９面の非球面は像面湾曲のズームによる変動や望遠側の球面収差の変動を補正している。第１７面の非球面は、広角側の球面収差のズーム変動と、コマ収差の画角変動を抑制している。
【００３４】
本実施例の各条件式対応値を表１に示す。本数値実施例はいずれの条件式も満足しており、良好な光学性能を達成している。加えて、広角端焦点距離６ｍｍ、ズーム比２０倍、広角端のＦｎｏが１．８、望遠端Ｆｎｏが４．０と、広角、高倍率且つ小型軽量を達成している。
【００３５】
[実施例２]
図３は本発明の実施例２としての数値実施例２の広角端（短焦点距離端）で、無限遠物体にフォーカスしているときのレンズ断面図である。図４は広角端で無限遠フォーカス時（Ａ）、焦点距離６８ｍｍのズーム位置で無限遠フォーカス時（Ｂ）、望遠端で無限遠フォーカス時（Ｃ）の収差図である。
【００３６】
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。Ｕ１は変倍において固定の正の屈折力の第１レンズ群である。Ｕ２は変倍のために移動する負の屈折力の第２レンズ群であり、光軸上を像面側へ移動させることにより変倍を行っている。
【００３７】
ＳＰは絞りであり、広角端から望遠端にかけて物体側に凸の軌跡を描いて移動する。Ｕ３は変倍のために移動する正の屈折力を有する第３レンズ群であり、広角端から望遠端にかけて物体側に凸の軌跡を描いて移動する。Ｕ４は変倍のために移動する正の屈折力の第４レンズ群である。Ｕ５は変倍において固定の負の屈折力の第５レンズ群である。ＩＰは像面であり、固体撮像素子やフィルム面といった撮像面に相当する。
【００３８】
実施例２としての数値実施例２における第１群から第５群について説明する。第１レンズ群Ｕ１は、第１レンズ面〜第８レンズ面に対応し、物体側から順に、負レンズ、正レンズ、正レンズ、正レンズで構成されている。第２レンズ群Ｕ２は、第９レンズ面〜第１５レンズ面に対応し、物体側から順に、負レンズ、正レンズと負レンズが貼り合わされた接合負レンズ、正レンズ構成されている。第３レンズ群Ｕ３は、第１７レンズ面〜第２４レンズ面に対応し、物体側から順に、正レンズ、正レンズ、正レンズ、負レンズで構成されている。
【００３９】
第４レンズ群Ｕ５は第２５レンズ面〜第２７レンズ面に対応し、負レンズと正レンズが貼り合わされた接合正レンズで構成されている。第４レンズ群を光軸方向に移動させることでフォーカス調整を行う。第５レンズ群Ｕ５は第２８レンズ面〜第２９レンズ面に対応し、負レンズで構成されている。
【００４０】
非球面は第９面と第１７面に用いられている。第９面の非球面は像面湾曲のズームによる変動や望遠側の球面収差の変動を補正している。第１７面の非球面は、広角側の球面収差のズーム変動と、コマ収差の画角変動を抑制している。
【００４１】
本実施例の各条件式対応値を表１に示す。本数値実施例はいずれの条件式も満足しており、良好な光学性能を達成している。加えて、広角端焦点距離７ｍｍ、ズーム比１７倍、広角端のＦｎｏが１．８、望遠端Ｆｎｏが４．０と、広角、高倍率且つ小型軽量を達成している。
【００４２】
[実施例３]
図５は本発明の実施例３としての数値実施例３の広角端（短焦点距離端）で、無限遠物体にフォーカスしているときのレンズ断面図である。図６は広角端で無限遠フォーカス時（Ａ）、焦点距離６２ｍｍのズーム位置で無限遠フォーカス時（Ｂ）、望遠端で無限遠フォーカス時（Ｃ）の収差図である。
【００４３】
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。Ｕ１は変倍において固定の正の屈折力の第１レンズ群である。Ｕ２は変倍のために移動する負の屈折力の第２レンズ群であり、光軸上を像面側へ移動させることにより変倍を行っている。
【００４４】
ＳＰは絞りであり、広角端から望遠端にかけて物体側に凸の軌跡を描いて移動する。Ｕ３は変倍のために移動する正の屈折力を有する第３レンズ群であり、広角端から望遠端にかけて物体側に凸の軌跡を描いて移動する。Ｕ４は変倍のために移動する正の屈折力の第４レンズ群である。Ｕ５は変倍において固定の負の屈折力の第５レンズ群である。ＩＰは像面であり、固体撮像素子やフィルム面といった撮像面に相当する。
【００４５】
実施例３としての数値実施例３における第１群から第５群について説明する。第１レンズ群Ｕ１は、第１レンズ面〜第８レンズ面に対応し、物体側から順に、負レンズ、正レンズ、正レンズ、正レンズで構成されている。第２レンズ群Ｕ２は、第９レンズ面〜第１５レンズ面に対応し、物体側から順に、負レンズ、正レンズと負レンズが貼り合わされた接合負レンズ、正レンズ構成されている。
【００４６】
第３レンズ群Ｕ３は、第１７レンズ面〜第２２レンズ面に対応し、物体側から順に、正レンズ、正レンズ、負レンズで構成されている。第４レンズ群Ｕ５は第２３レンズ面〜第２５レンズ面に対応し、負レンズと正レンズが貼り合わされた接合正レンズで構成されている。第４レンズ群を光軸方向に移動させることでフォーカス調整を行う。第５レンズ群Ｕ５は第２６レンズ面〜第２７レンズ面に対応し、負レンズで構成されている。
【００４７】
非球面は第９面と第１７面に用いられている。第９面の非球面は像面湾曲のズームによる変動や望遠側の球面収差の変動を補正している。第１７面の非球面は、広角側の球面収差のズーム変動と、コマ収差の画角変動を抑制している。
【００４８】
本実施例の各条件式対応値を表１に示す。本数値実施例はいずれの条件式も満足しており、良好な光学性能を達成している。加えて、広角端焦点距離６ｍｍ、ズーム比２５倍、広角端のＦｎｏが１．８、望遠端Ｆｎｏが４．０と、広角、高倍率且つ小型軽量を達成している。
【００４９】
[実施例４]
図７は本発明の実施例４としての数値実施例４の広角端（短焦点距離端）で、無限遠物体にフォーカスしているときのレンズ断面図である。図８は広角端で無限遠フォーカス時（Ａ）、焦点距離９０ｍｍのズーム位置で無限遠フォーカス時（Ｂ）、望遠端で無限遠フォーカス時（Ｃ）の収差図である。
【００５０】
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。Ｕ１は変倍において固定の正の屈折力の第１レンズ群である。Ｕ２は変倍のために移動する負の屈折力の第２レンズ群であり、光軸上を像面側へ移動させることにより変倍を行っている。
【００５１】
ＳＰは絞りであり、広角端から望遠端にかけて物体側に凸の軌跡を描いて移動する。Ｕ３は変倍のために移動する正の屈折力を有する第３レンズ群であり、広角端から望遠端にかけて物体側に凸の軌跡を描いて移動する。Ｕ４は変倍のために移動する正の屈折力の第４レンズ群である。Ｕ５は変倍において固定の負の屈折力の第５レンズ群である。ＩＰは像面であり、固体撮像素子やフィルム面といった撮像面に相当する。
【００５２】
実施例４としての数値実施例４における第１群から第５群について説明する。第１レンズ群Ｕ１は、第１レンズ面〜第８レンズ面に対応し、物体側から順に、負レンズ、正レンズ、正レンズ、正レンズで構成されている。第２レンズ群Ｕ２は、第９レンズ面〜第１５レンズ面に対応し、物体側から順に、負レンズ、正レンズと負レンズが貼り合わされた接合負レンズ、正レンズ構成されている。
【００５３】
第３レンズ群Ｕ３は、第１７レンズ面〜第２４レンズ面に対応し、物体側から順に、正レンズ、正レンズ、正レンズ、負レンズで構成されている。第４レンズ群Ｕ５は第２５レンズ面〜第２７レンズ面に対応し、負レンズと正レンズが貼り合わされた接合正レンズで構成されている。第４レンズ群を光軸方向に移動させることでフォーカス調整を行う。第５レンズ群Ｕ５は第２８レンズ面〜第２９レンズ面に対応し、負レンズ１枚で構成されている。
【００５４】
非球面は第９面と第１７面に用いられている。第９面の非球面は像面湾曲のズームによる変動や望遠側の球面収差の変動を補正している。第１７面の非球面は、広角側の球面収差のズーム変動と、コマ収差の画角変動を抑制している。
【００５５】
本実施例の各条件式対応値を表１に示す。本数値実施例はいずれの条件式も満足しており、良好な光学性能を達成している。加えて、広角端焦点距離７ｍｍ、ズーム比２０倍、広角端のＦｎｏが１．８、望遠端Ｆｎｏが４．０と、広角、高倍率且つ小型軽量を達成している。
【００５６】
次に、上述した各ズームレンズを撮像光学系として用いた撮像装置について説明する。
【００５７】
図９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）の要部概略図である。
【００５８】
図９において１０１は実施例１〜４のいずれか１つのズームレンズである。
【００５９】
１２４はカメラである。ズームレンズ１０１はカメラ１２４に対して着脱可能になっている。１２５はカメラ１２４にズームレンズ１０１を装着することにより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１１４、変倍時に移動する変倍部１１５、結像用のレンズ群１１６を有している。ＳＰは開口絞りである。変倍中に固定のレンズ群１１６は、光路中より挿抜可能な変倍光学系ＩＥを有している。
【００６０】
変倍部１１５には、光軸方向に駆動される為の駆動機構が備わっている。１１７、１１８は変倍部１１５及び開口絞りＳＰを電動駆動するモータ等の駆動手段である。尚、駆動機構を追加することでレンズ群１１４、１１５、１１６の全体、もしくは各レンズ群の一部は光軸方向に移動することによりフォーカシングを行うこともできる。１１９、１２０は、変倍部１１５中の各レンズ群の光軸上の位置と、開口絞りＳＰの絞り径を検出する為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。
【００６１】
尚、変倍部１１５中の各レンズ群の駆動軌跡は、ヘリコイドやカムなどの機械的軌跡や、超音波モータなどによる電気的軌跡のどちらであっても構わない。
【００６２】
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プリズム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及びズームレンズ本体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。
【００６３】
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。
【００６４】
次に本発明の実施例１〜４に対応する数値実施例１〜４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面と第ｉ＋１番目の間隔、ｎｄｉとνｄｉは第ｉ番目の光学部材の屈折率とアッベ数である。焦点距離、Ｆナンバー、画角は、それぞれ無限遠物体に焦点を合わせたときの値を表している。ＢＦはレンズの最終面から像面までの距離を空気換算した値である。
【００６５】
尚、非球面形状は、光軸方向の座標をｘ、光軸と垂直方向の座標をｙ、基準の曲率半径をＲ、円錐常数をｋ、ｎ次の非球面係数をAnとして、以下の式で表される。但し、「e-x」は「×10-x」を意味している。尚、非球面を有するレンズ面には各表中の面番号の左側に*印を付している。
【００６６】
ｘ＝（ｙ2／ｒ）／｛１＋（１−ｋ×ｙ2／ｒ2）0.5｝＋A４×ｙ4＋A６×ｙ6＋A８×ｙ8＋A１０×ｙ１０＋A１２×ｙ１２
各実施例と前述した各条件式との対応を表１に示す。
【００６７】
【表１】
2017219660.tif 000003
【００６８】
(数値実施例１)
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd
1        105.195    1.50   2.00330    28.3           
2         52.227    0.30                             
3         54.411    5.84   1.43387    95.1           
4        545.766    0.15                             
5         92.670    3.20   1.53775    74.7           
6        276.914    0.15                             
7         50.321    5.40   1.77250    49.6           
8        369.225  (可変)                             
9*       416.263    1.00   2.00330    28.3           
10         13.849    4.76                             
11        414.821    5.06   1.94595    18.0           
12        -17.957    0.70   1.83481    42.7           
13         27.510  (可変)                             
14         17.002    2.39   1.65160    58.5           
15         27.777  (可変)                             
16(絞り)    ∞     (可変)                             
17*        61.609    2.19   1.58313    59.4           
18        -69.169    6.52                             
19         68.604    4.62   1.59522    67.7           
20        -20.640    0.15                             
21         45.454    0.80   1.85478    24.8           
22         19.558  (可変)                             
23         19.410    1.07   1.95906    17.5           
24         16.569    0.50                             
25         18.966    3.68   1.59522    67.7           
26       -344.848  (可変)                             
27         85.359    1.00   1.85478    24.8           
28         51.072  (可変)                             
像面        ∞   
非球面データ
第9面
K = 8.15648e+002  A 4=-3.44252e-006  A 6=-9.11722e-009  A 8= 9.69244e-011  A10=-1.20330e-013  A12=-1.40545e-015  
第17面
K =-4.94572e+001  A 4=-2.85725e-005  A 6=-2.23517e-007  A 8=-2.10448e-009  A10= 3.68050e-011  A12=-2.45630e-013  
各種データ
ズーム比     20.0 
広角     中間     望遠
焦点距離       6.00    66.72   120.00  
Fナンバー      1.80     3.10     4.00  
画角          37.56     4.62     2.62  
像高           4.62     5.50     5.50  
レンズ全長   134.24   134.24   134.24  
BF            14.18    14.18    14.18  
d 8            0.58    40.71    47.54  
d13            0.10     1.13     0.15  
d15           48.71     5.54     3.54  
d16            8.64     1.42     3.00  
d22            8.00     9.34    13.88  
d26            3.08    10.98     1.00  
d28           14.18    14.18    14.18  
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  
1    1      67.50  
2    9      -9.60  
3   14      61.60  
4   17      33.50  
5   23      39.45  
6   27    -149.36  
(数値実施例２)
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd
1         80.307    1.50   2.00100    29.1           
2         45.812    0.50                             
3         46.987    6.93   1.49700    81.5           
4        382.045    0.15                             
5         49.643    5.64   1.49700    81.5           
6        180.142    0.15                             
7         73.433    3.41   1.83481    42.7           
8        228.814  (可変)                             
9*       416.263    1.00   1.91650    31.6           
10         12.305    5.14                             
11        -60.493    4.35   1.95906    17.5           
12        -15.610    0.70   1.88300    40.8           
13         29.481    0.11                             
14         21.707    2.64   1.77250    49.6           
15        203.500  (可変)                             
16(絞り)    ∞     (可変)                             
17*        61.609    3.58   1.58313    59.4           
18        -62.277    7.32                             
19        -37.262    2.40   1.77250    49.6           
20        -32.655    0.15                             
21         86.117    4.91   1.49700    81.5           
22        -23.477    0.15                             
23         29.320    0.80   1.85478    24.8           
24         18.206  (可変)                             
25         20.968    1.43   1.95906    17.5           
26         16.435    5.22   1.61800    63.3           
27        701.751  (可変)                             
28      -13041.205    1.00   1.80100    35.0           
29         73.526  (可変)                             
像面        ∞   
非球面データ
第9面
K = 1.10796e+003  A 4=-2.49726e-006  A 6= 7.73064e-008  A 8=-1.44132e-009  A10= 9.79652e-012  A12=-2.77874e-014  
第17面
K =-7.93795e+001  A 4= 4.66635e-006  A 6=-3.03273e-007  A 8=-2.58061e-009  A10= 5.98950e-011  A12=-3.22552e-013  
各種データ
ズーム比     17.00 
広角     中間     望遠
焦点距離       7.00    68.00   118.98  
Fナンバー      1.80     3.10     4.00  
画角          33.43     4.53     2.65  
像高           4.62     5.39     5.50  
レンズ全長   135.93   135.93   135.93  
BF            13.21    13.21    13.21  
d 8            0.67    40.66    46.72  
d15           43.09     2.83     2.26  
d16            6.79     4.24     3.50  
d24           10.00     5.72     9.64  
d27            3.00    10.09     1.42  
d29           13.21    13.21    13.21  
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  
1    1      67.50  
2    9     -12.00      
3   17      33.50  
4   25      40.17  
5   28     -90.66  
(数値実施例３)
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd
1        115.019    1.50   2.00330    28.3           
2         50.844    0.30                             
3         51.457    7.18   1.43387    95.1           
4        531.064    0.15                             
5        107.401    3.54   1.43875    94.9           
6        402.063    0.15                             
7         55.352    6.28   1.83481    42.7           
8        597.616  (可変)                             
9*       416.263    1.00   2.00330    28.3           
10         14.363    5.66                             
11        -49.900    4.87   1.94595    18.0           
12        -15.862    0.70   1.81600    46.6           
13         49.851  (可変)                             
14         27.159    2.26   1.77250    49.6           
15         71.932  (可変)                             
16(絞り)    ∞     (可変)                             
17*        61.609    4.23   1.58313    59.4           
18        -60.295    5.82                             
19         61.129    6.15   1.49700    81.5           
20        -22.105    0.15                             
21         32.815    0.80   1.84666    23.8           
22         18.617  (可変)                             
23         18.967    1.49   1.92286    18.9           
24         14.980    5.37   1.53775    74.7           
25        467.953  (可変)                             
26        -44.557    1.00   1.84666    23.8           
27        -68.732  (可変)                             
像面        ∞   
非球面データ
第9面
K = 8.48667e+002  A 4=-3.18036e-006  A 6= 4.00990e-008  A 8=-6.55358e-010  A10= 3.97145e-012  A12=-9.41520e-015  
第17面
K =-1.39874e+001  A 4=-2.73114e-005  A 6=-1.16716e-007  A 8= 6.92864e-010  A10=-7.32934e-012  A12= 1.27175e-014  
各種データ
ズーム比     25.00
広角     中間     望遠
焦点距離       6.00    62.00   150.00  
Fナンバー      1.80     3.10     4.00  
画角          37.58     4.97     2.10  
像高           4.62     5.50     5.50  
レンズ全長   149.08   149.08   149.08  
BF             4.10     4.10     4.10  
d 8            0.52    45.92    54.71  
d13            0.25     0.70     0.25  
d15           50.13     3.81     2.60  
d16           12.10     5.61     3.07  
d22           15.07    12.11    23.21  
d25            8.31    18.25     2.56  
d27            4.10     4.10     4.10  
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  
1    1      73.50  
2    9      -9.30  
3   14      55.00  
4   17      34.00  
5   23      43.69  
6   26    -151.03  
(数値実施例４)
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd
1         80.299    1.50   2.00100    29.1           
2         54.980    0.50                             
3         58.975    5.77   1.49700    81.5           
4        308.239    0.15                             
5         81.347    4.31   1.49700    81.5           
6        386.434    0.15                             
7         50.979    5.86   1.49700    81.5           
8        415.176  (可変)                             
9*       416.263    1.00   1.91650    31.6           
10         13.663    4.78                             
11        -62.437    4.11   1.95906    17.5           
12        -15.675    0.70   1.88300    40.8           
13         29.481    0.11                             
14         23.158    2.59   1.77250    49.6           
15        109.975  (可変)                             
16(絞り)    ∞     (可変)                             
17*        61.609    3.92   1.58313    59.4           
18        -78.186    8.51                             
19        -46.443    2.74   1.77250    49.6           
20        -33.808    0.15                             
21         68.266    5.33   1.49700    81.5           
22        -26.688    0.15                             
23         33.180    0.80   1.85478    24.8           
24         18.616  (可変)                             
25         22.543    1.69   1.95906    17.5           
26         18.542    5.85   1.61800    63.3           
27       -161.431  (可変)                             
28        -39.944    1.20   1.80100    35.0           
29       -125.633  (可変)                             
像面        ∞   
非球面データ
第9面
K =-1.50569e+002  A 4=-3.63769e-007  A 6= 9.06013e-008  A 8=-1.60951e-009  A10= 1.04451e-011  A12=-2.40561e-014  
第17面
K =-9.65064e+001  A 4= 1.75707e-005  A 6=-5.09964e-007  A 8= 6.87689e-010  A10= 3.40395e-011  A12=-2.35516e-013  
各種データ
ズーム比     19.99 
広角     中間     望遠
焦点距離       7.00    90.01   140.00  
Fナンバー      1.80     3.10     4.00  
画角          35.80     3.50     2.25  
像高           5.05     5.50     5.50  
レンズ全長   137.41   137.41   137.41  
BF            11.13    11.13    11.13  
d 8            0.51    44.03    48.45  
d15           38.48     3.35     2.95  
d16           12.08     1.55     3.50  
d24            8.00     5.44     8.52  
d27            5.35    10.05     1.00  
d29           11.13    11.13    11.13  
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  
1    1      70.00  
2    9     -11.95      
3   17      35.64  
4   25      35.45  
5   28     -73.08  
【符号の説明】
【００６９】
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、Ｕ６  第６レンズ群、ＳＰ  絞り、ＩＰ  像面
【図１】
2017219660.tif 000004
【図２（Ａ）】
2017219660.tif 000005
【図２（Ｂ）】
2017219660.tif 000006
【図２（Ｃ）】
2017219660.tif 000007
【図３】
2017219660.tif 000008
【図４（Ａ）】
2017219660.tif 000009
【図４（Ｂ）】
2017219660.tif 000010
【図４（Ｃ）】
2017219660.tif 000011
【図５】
2017219660.tif 000012
【図６（Ａ）】
2017219660.tif 000013
【図６（Ｂ）】
2017219660.tif 000014
【図６（Ｃ）】
2017219660.tif 000015
【図７】
2017219660.tif 000016
【図８（Ａ）】
2017219660.tif 000017
【図８（Ｂ）】
2017219660.tif 000018
【図８（Ｃ）】
2017219660.tif 000019
【図９】
2017219660.tif 000020