JP2008536175A - 簡素化したズーム構造を持つワイドレンジで広角の複合ズーム - Google Patents

Abstract

最小数の移動群で、短焦点距離位置で８５度より大きい視野を備え、４より大きいズーム比を有するズームレンズが開示される。ズームレンズは、ＮＰまたはＮＰＰズームカーネル(kernel)と、そしてＰまたはＰＰズームリレーとを備えた複合ズーム構造を利用し、ズーム動作、合焦動作および断熱化(athermalization)に使用な２つまたは３つだけの移動群を備える。有利な場所で光学経路を折り曲げるプリズムの使用により、全体にコンパクトなパッケージサイズが得られる。任意の可変パワー液体セルが、合焦揺らぎ(breathing)が殆どまたは皆無である精密な合焦動作を提供できる。

Description

本発明は、一般にズームレンズに関し、特に、広い焦点距離範囲および広い視野を提供し、コンパクトなレンズを持つ携帯電話や他の製品など、消費者製品に適した小型サイズである、最小数の移動群を備えた任意に回転可能な複合ズームレンズに関する。

先行技術には、短焦点距離位置で８５度またはそれ以上の最大視野とともに、約４より大きいズーム比を有するズームレンズが著しく不足している。こうしたズームレンズは、放送用ズームレンズの分野で知られているが、これらは典型的には大型で複雑かつ高価な設計である。例として、米国特許第５７４５３００号、日本特許の特開昭６２−１５３９１３号、特開平８−１３６８０８号、特開平９−１５５０１号、特開平９−３３８１２号、特開平１１−３０７４９号がある。よりコンパクトでワイドレンジ、広角のズームレンズは、米国特許第６０３８０８４号で見られるが、この例の性能は、かなり複雑であるにも拘わらず不充分である。

望まれるものは、経済的に大量生産可能であり、広いズーム範囲および広い画角の両方を備えたコンパクトで比較的簡単なズームレンズである。こうしたズームレンズは、デジタルスチールカメラやビデオカメラ、携帯電話、ＰＤＡ(Personal Digital Assistant)などで幅広い応用を有するであろう。

近年、新規な複合ズームシステムが、米国出願公開第２００４００２１９５３号に記載された。このシステムは、中間像を形成するズームカーネル(kernel)と、続いて、中間像を最終像面に再結像するズームリレーとを備える。レンズシステム全体のビーム比は、カーネルのビーム比×リレーのビーム比に等しい。こうした設計アプローチは、従来のズームレンズ設計と比べて、大きなズーム範囲、広い視野、高い画質および折曲げミラーやプリズムを配置する際の柔軟性など、多くの可能性ある利点を有する。しかしながら、このズームシステムは、量販分野の用途に適したコンパクトでワイドレンジ、広角のズームレンズを提供しない。

さらに最近、広角複合ズームシステムが、関連した米国特許出願第１１／０７１１２５号（２００５年３月２日出願）に記載された。このシステムは、独立に移動する４つの群を備え、短焦点距離位置で９０度の視野を有し、約８．６のズーム比を達成している。このシステムは、携帯電話、ＰＤＡまたはコンパクトデジタルカメラで使用するのに充分にコンパクトである。

しかしながら、パーソナル電子機器のサイズが小さくなるにつれて、経済的に大量生産可能であり、広いズーム範囲および広い画角の両方を備えた、よりコンパクトで比較的簡単なズームレンズについてのニーズが存在する。こうしたズームレンズは、デジタルスチールカメラやビデオカメラ、携帯電話、ＰＤＡなどで幅広い応用を有するであろう。

本発明の実施形態は、関連した米国特許出願第１１／０７１１２５号に記載された複合ズーム設計への改良を表現しており、独立に移動する群の数を２つまたは３つだけに減らしつつ、大きなズーム比を確保し、最短焦点距離での視野を維持または拡大する。本発明の実施形態に係る複合ズームレンズは、ズーム群を合焦群として、そして断熱化(athermalization)のために利用することができ、比較的簡単な機械的構造を維持している。温度変化はレンズを焦点ぼけにすることがあり、ズーム群の追加の移動（合焦用のズーム群を移動させるのと同様）がこれらの温度変化を補償すると理解されよう。この温度補償は、断熱化と称される。

ここで説明するレンズシステムは、簡素化したズーム構造を持つ、ワイドレンジ、超広角で任意に回転可能な複合ズームであり、２．４μｍの画素サイズを持つ３メガピクセル級センサとともに使用するのに充分な性能を有する。このズーム範囲によってカバーされる焦点距離は、３５ｍｍスチールカメラ相当で、短焦点距離端で約１８ｍｍまたは２１ｍｍから、長焦点距離端で約１００ｍｍを有する。

本発明の実施形態の重要な態様は、極端に広角な開始点である。従来の非複合技術を用いてワイドレンジズームを設計することが可能であるが、こうした設計は、一般に、ワイド端で３５ｍｍフォーマット相当の約２４〜２８ｍｍの焦点距離に制限される。

複合ズーム技術は、大きなズーム範囲で極めて広い視野とともに、極めて小さい直径の前側エレメントを可能にするが、複合ズームシステムは、実際上、２つの分離したズームシステムを直列に備えることから、頂点(vertex)長は大きくなる傾向がある。本発明の実施形態では、６ｍｍの像対角線にスケールを合わせると、頂点長は約７０ｍｍ〜約８０ｍｍの範囲となる。このシステムをコンパクトなパッケージで使用するためには、１つ又はそれ以上の折曲げプリズムまたはミラーをこの設計に含めることができる。

本発明の第１実施形態では、折曲げ光学系列は「Ｕ」字状であり、約４．７ｃｃ（約３４．６ｍｍ×１６．７ｍｍ×８．２ｍｍ）の箱状空間を占めるのに充分なほど小型である。第２実施形態では、第１折曲げプリズムが矩形状のガラスブロックと置換され、任意のパッケージ形式を例示する。折曲げ光学系列はまた「Ｕ」字状であり、約４．９ｃｃ（約３４．５ｍｍ×１５．１ｍｍ×９．４ｍｍ）の箱状空間を占めるのに充分なほど小型である。第３実施形態では、折曲げ光学系列はまた「Ｕ」字状であり、約６．９ｃｃ（約４２．２ｍｍ×２０．５ｍｍ×８．０ｍｍ）の箱状空間を占めるのに充分なほど小型である。第４実施形態では、折曲げ光学系列はまた「Ｕ」字状であり、約７．１ｃｃ（約４２．７ｍｍ×２０．７ｍｍ×８．０ｍｍ）の箱状空間を占めるのに充分なほど小型である。システムの作動距離は、像面の直前に第３の折曲げミラーまたはプリズムを配置するのに充分である。この第３の折曲げは、センサ配置を簡単にするために用いられ、真のＳＬＲ光学ファインダを組み込むためにも用いられる。

光学設計は、ズームカーネル(kernel)と、続いてズームリレーと、その間にある固定Ｐレンズ群とからなる。ズームカーネルはＮＰまたはＮＰＰの構成を有し、ズームリレーはＰまたはＰＰの構成を有する。カーネルは、ここで定義したように、固定Ｐレンズ群の物体空間側にある全てのレンズ群を含み、一方、ズームリレーは、固定Ｐレンズ群の像空間側にある全てのズーム群を含む。全部でちょうど２つ又は３つの独立に移動する群が存在し、中間像の片側には１つ又は２つが存在する。

前側群は、折曲げプリズムがあるため、像面に対して固定である。ズームリレーは、ちょうど１つ又は２つの独立に移動する正の群を含み、著しく簡単な構成を有し、システム全体の簡素化に著しく寄与している。

好ましい実施形態の下記説明では、その一部を形成する添付図面を参照しており、本発明を実用化できる特定の実施形態を例示によって示している。本発明の好ましい実施形態の範囲から逸脱することなく、他の実施形態を利用してもよく、構造的変化を行ってもよいと理解すべきである。

本発明の実施形態は、たった２つまたは３つの独立に移動するレンズ群を有し、大きなズーム比と、短焦点距離での広い視野を持ち、そして２．４μｍの画素サイズを持つ３メガピクセル級センサとともに使用するのに充分な性能を持つ、任意に回転可能な複合ズーム設計に関する。本発明の実施形態に係る複合ズームシステムは、ズーム群を合焦群として、そして断熱化のために利用することができ、比較的簡単な機械的構造を維持している。

（第１例示実施形態）
図１は、識別したレンズ要素および面を備えた、任意に回転可能な複合ズームレンズの第１例示実施形態の折曲げ無しレイアウトを示す。第１例示実施形態の仕様（回転特徴無し）は、おおよそ下記のとおりである。

ズーム比： ５．５：１
焦点距離： ２．５〜１３．９ｍｍ
開口： ｆ／２．８〜ｆ／６．０
全視野： １００．４度〜２４．４度
３５ｍｍスチール相当： １８ｍｍ〜１００ｍｍ
３５ｍｍシネ(Cine)相当： １２ｍｍ〜６７ｍｍ
折曲げ無し頂点長さ： ６９．５ｍｍ
フォーマット： １／３”（対角６ｍｍ）
折曲げたパッケージサイズ： ３４．６ｍｍ×１６．７ｍｍ×８．２ｍｍ
出射主光線角度： ズーム範囲を通じて１９．７度未満

この第１例示実施形態では、このズーム範囲によってカバーされる焦点距離は、３５ｍｍスチールカメラ相当の約１８ｍｍ〜１００ｍｍを有する。短焦点距離位置で１００度を超える超ワイド視野は、この設計の注目すべき特徴である。これにも拘わらず、前側要素の直径は著しく小さく、折曲げパッケージサイズは極めてコンパクトである。単一ズームでのこの焦点距離範囲は、消費者向け光学システムにとって並はずれており、従前では達成できず、強く要望されていた高い超ワイドから短いテレまでの範囲を網羅している。

この設計を特に興味深くさせるものは、極端に広角の開始点である。１００度より大きい広角の視野を有する従来の非複合ズームレンズは、この分野で知られているが、これらは、一般に、約２：１のズーム比を有するに過ぎない。

複合ズーム技術は、ワイドレンジで広角の光学系に独特な能力を提供するが、頂点長さがかなり長くなるという点で短所を有する。本ケースでは、頂点長さは６９．６ｍｍである。このシステムをコンパクトなパッケージ中で使用するために、２つの折曲げプリズムをこの設計に含めた。これらの折曲げプリズムは、このシステムを約３４．６ｍｍ×１６．７ｍｍ×８．２ｍｍのパッケージ中に適合させることができる。別の配置も可能であることに留意すべきである。折曲げプリズムを除外した場合、頂点長さを約１０〜１５ｍｍだけ短くでき、これは幾つかの応用において受け入れ可能であり、好ましいものでもある。

このシステムの作動距離は、第３の折曲げミラーまたはプリズムを像面の直前に配置するのに充分である。この第３の折曲げミラーまたはプリズムは、センサ配置を簡単にするために用いられ、あるいは、真のＳＬＲ光学ファインダを組み込むためにも用いられる。

図１に示した本発明の非回転式の第１例示実施形態について、添付した図面および表を用いてより詳細に説明する。図１を参照して、各レンズ要素は符号１〜１４で示し、各レンズ要素の一般的構成を図示しているが、各レンズ面の実際の半径は、表に後述している。レンズ面は、文字「Ｓ」で識別し、符号Ｓ１〜Ｓ２９で示している。

各レンズ要素は、別々の連続した面番号で識別される対向面を有し、例えば、図１に示すように、レンズ要素１はレンズ面Ｓ１，Ｓ２を有し、レンズ要素５はレンズ面Ｓ９，Ｓ１０を有し、以下同様であるが、ダブレットレンズ要素１Ｄに関しては、同時に面するレンズ面は、単一の面番号Ｓ１２が付与される。例えば、ダブレット１Ｄは、前側レンズ面Ｓ１１および後側レンズ面Ｓ１２を有するレンズ要素６と、前側レンズ面Ｓ１２（同一）および後側レンズ面Ｓ１３を有するレンズ要素７とで構成される。実際の像面は、符号Ｓ２９で識別される。レンズ面Ｓ３，Ｓ４，Ｓ１８，Ｓ２０，Ｓ２２，Ｓ２３が、非球面かつ非平面で、光軸回りに回転対称である非球面表面である点を除いて、全てのレンズ面は球面である。

レンズ要素の詳細な特性を説明する前に、レンズ群およびこれらの軸上位置と移動についての一般説明を、符号５０で全体として示す本発明の第１例示実施形態のズームレンズシステムについて行う。

撮影すべき物体に面する側、即ち、図１の左端から開始して、第１のレンズ群５１は、第１のレンズ小群５２と第１のズーム小群５３とを備える。第１のレンズ小群５２は、負のパワーを持つ小群であり、物体空間からの光を集める単レンズ要素１〜４を備え、光軸（Φで示す）に関して主光線角度を減少させる。第１のズーム小群５３は、正のパワーを持つ小群であり、単レンズ要素５と、レンズ要素６，７からなる第１のダブレット１Ｄと、単レンズ要素８とを含む。

第２のレンズ群５４は、固定式で、正のパワーを持つ群であり、プリズム要素９と、単レンズ要素１０と、要素１０の近くまたはその内部に配置される中間像とを含む。レンズ要素１０は、視野レンズとも称される。

第３のレンズ群５５は、第２のズーム小群５６と、第３のズーム小群５７とを備える。第２のズーム小群５６は、正のパワーを持つ小群であり、面Ｓ２６に光学絞り(stop)を含み、単レンズ要素１１〜１３を備える。第４のズーム小群５７は、単レンズ要素１４を備える。

本願を通じて、用語「ズーム」は、少なくとも１つの要素に関して、共役な物体から共役な像への倍率を変化させる少なくとも１つの要素を指していることに留意する。上述した種々の群および小群は、レンズユニットまたはレンズ部分として見ることができ、第１のレンズユニットまたはレンズ部分は、視野レンズの物体側にある全てのレンズ要素を含むように定義可能であり、一方、第２のレンズユニットまたはレンズ部分は、視野レンズの像側にある全てのレンズ要素を含むように定義可能である。

本発明の第１例示実施形態での正または負のパワーの各レンズ要素は、（表１）に記述している。上述したように、各レンズ群の得られた光学パワーは、第１のレンズ小群５２は負、第１のズーム小群５３は正、第２のレンズ小群５４は正、第２のズーム小群５６は正、第３のズーム小群５７は正である。

第１例示実施形態の光学設計は、ＮＰカーネルと、そしてＰＰリレーとで構成される。全部で３個の独立に移動する群が存在し、中間像の物体側に１個、像側に２個ある。負のパワーを持つ前側群は、両方の折曲げプリズムがあるため、像面に対して固定されている。５．５：１のズーム比は、現在販売されているコンパクトデジタルカメラのほぼ全てに見られるものより大きく、１００．４度のワイド端での視野は、現在のコンパクトデジタルカメラのものより格段に大きい。

ＰＰリレーは、２個の独立に移動する正の群を備え、著しく簡単な構造を有し、全体としてシステムの簡素化に大きく寄与する。両方の群が正であるため、エレメントの合計数は最小化されるとともに、極めて高い像品質を維持できる。

システムの開口(aperture)は、約ｆ／２．８〜ｆ／６．０の範囲に及ぶが、約２．５ｍｍ〜５．５ｍｍの焦点距離では約ｆ／２．８で一定である。５．５ｍｍ〜１３．９ｍｍでは、開口は、約ｆ／２．８からｆ／６．０へと徐々に低下する。

各ズーム小群５３，５６，５７は、これらの位置に応じた合焦動作、ズーム動作および断熱化(athermalization)のために、光軸に沿って両方向に移動可能である。特に、３個のズーム小群５３，５６，５７のうち少なくとも２個は、ズーム動作のために光軸に沿って同時に移動可能であり、ズーム小群５３，５６，５７のうち少なくとも１個は、合焦動作及び／又は温度補償のために光軸に沿って移動可能である。固定の第１のレンズ群５２および第２のレンズ群５４は、静止したままであり、ズーム動作の際、実際の像面Ｓ２９から固定した距離にある。図１の上側にある両端矢印付きの水平矢印は、各ズーム小群５３，５６，５７が両方の光軸方向に、単調に（即ち、最も端から調整の他方へ進行する場合は、一方向のみ）移動可能であることを示している。

図１ではレンズ要素だけを物理的に示しているが、従来の機械的な装置および機構が、レンズ要素を支持し、可動群の軸上運動を生じさせるために、従来のレンズハウジングやレンズ胴(barrel)の中に設けられると理解すべきである。

上述した第１例示実施形態５０についてのレンズ構成および組み立てデータは、（表１）に記述しており、これは、米国、カリフォルニア州、サンジエゴ、ゼーマックス・デベロップメント社(ZEMAX Development Corporation)社から商業的に入手可能なＺＥＭＡＸ（登録商標）光学設計ソフトウエアによって生成されたデータから取り出しており、本願において光学ダイアグラムを生成するためにも使用した。表を含むこの仕様において、全ての測定値はミリメータ（ｍｍ）単位であるが、波長は、ナノメータ（ｎｍ）単位であり、屈折率は、約５８７．６ｎｍ波長での屈折率であって、ｎ_ｄで与えられ、アッベ(Abbe)数は、ガラスの分散を示し、ν_ｄ＝（ｎ_ｄ−１）／（ｎ_Ｆ−ｎ_Ｃ）で与えられる。但し、ｎ_Ｆは約４８６．１ｎｍでの屈折率、ｎ_Ｃは約６５６．３ｎｍでの屈折率である。アッベ数は大きいほど、分散は小さくなることに留意する。

（表１）において、第１欄「項目」は、図１で用いたものと同じ符号またはラベルを用いて、各光学要素を特定している。第２欄と第３欄は、図１で用いたものと同じ符号を用いた光学要素（レンズ）が属する「群」と「小群」を特定している。第４欄「面」は、図１で特定したように、絞り（虹彩(iris)）Ｓ２６およびレンズの各実在面の面番号のリストである。第５欄「ズーム位置」は、ズーム小群５３，５６，５７についての３つの典型的なズーム位置Ｚ１〜Ｚ３（図２〜図４に示す）を特定し、より詳細に後述するように、第４欄に列挙された面の幾つかの間の距離（間隔）が変化する。

第６欄の凡例「曲率半径」は、各面に関する光学面の曲率半径のリストであり、負の符号（−）は、図１に示すように、曲率半径の中心が面の左側にあることを意味し、「Infinity（無限）」は、光学的に平坦な面を意味する。面Ｓ３，Ｓ４，Ｓ１８，Ｓ２０，Ｓ２２，Ｓ２３に関するアスタリスク（＊）は、これらが非球面であることを意味し、「曲率半径」は基本半径である。これら２つの面に関する公式および係数は、（表１）への脚注（＊）として記述している。第７欄「厚さまたは間隔」は、面（第４欄）と隣りの面との間の軸上距離である。例えば、面Ｓ２と面Ｓ３の間の距離は、１．１３７ｍｍである。

表１の第８欄と第９欄は、各レンズ要素の屈折率とアッベ数を示す。表１の最後の欄「開口直径」は、光線が通過する各面についての最大直径を示す。全ての最大開口直径は、絞り面Ｓ２６を除いて、６ｍｍ対角の像と、最短焦点距離でのｆ／２．８から最長焦点距離でのｆ／６．０までの範囲にある相対開口を仮定して計算している。絞り面Ｓ２６の最大開口直径は、ズーム位置Ｚ１〜Ｚ３に関して、それぞれ２．０５２ｍｍ，２．３０１ｍｍ，１．６４２ｍｍである。相対開口（ｆナンバー）は、ズーム位置Ｚ１〜Ｚ３に関して、それぞれｆ／２．８，ｆ／２．８，ｆ／６．０である。

（表１）の上記脚注（＊）は、非球面Ｓ３，Ｓ４，Ｓ１８，Ｓ２０，Ｓ２２，Ｓ２３の形状を計算するための値Ｚに関する式を含み、ＣＵＲＶは、面の頂点での曲率であり、Ｙは、高さまたはガラス面での特定の点の光軸からの距離であり、Ｋは円錐係数、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄはそれぞれ４次、６次、８次、１０次の変形係数である。

上述のように、本発明の範囲および汎用性を示すために、（表１）のデータに記述した３つの異なるズーム位置Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３が存在しており、３個の可動ズーム小群について３つの異なる位置の特定のデータを提供している。ズーム位置Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３は、ズーム小群５３，５６，５７の３つの位置を表し、ズーム位置Ｚ１，Ｚ３は最も端の位置であり、ズーム位置Ｚ２は中間の位置である。当然ながら、連続的なズーム動作は、極端なズーム位置Ｚ１，Ｚ３の間で可能であり、レンズシステム５０を用いた上述のズーム範囲内で連続的なズーム動作のいずれの組合せも可能であることは理解されよう。

レンズシステム５０の有効焦点距離（ＥＦＬ）、全視野（ＦＦＯＶ：Full Field Of View）およびＦナンバーは、別々のズーム位置について変化する。図２〜図４を参照して、ズームレンズシステム５０を、様々なズーム位置でのズーム群と、これらの位置に関する光線追跡とで示している。

図２は、表１にデータを記載したズーム位置Ｚ１を表し、約２．５ｍｍのＥＦＬ、約１００．４度のＦＦＯＶ、約２．８のＦナンバーとなる。図３は、表１からのズーム位置Ｚ２を表し、約５．７ｍｍのＥＦＬ、約５５．８度のＦＦＯＶ、約２．８のＦナンバーとなる。図４は、表１からのズーム位置Ｚ３を表し、約１３．９ｍｍのＥＦＬ、約２４．４度のＦＦＯＶ、約６．０のＦナンバーとなる。

表１に記載した、個々のレンズ要素（項目１〜１４）とレンズ要素間の間隔についての仕様から、各レンズ要素およびレンズ要素の各群（即ち、第１のレンズ群５２、第１のズーム小群５３、第２のレンズ群５４、第２のズーム小群５６、第３のズーム小群５７）の焦点距離は、上記ＺＥＭＡＸ（登録商標）光学設計ソフトウエアを用いて計算することができ、これらの計算した群の焦点距離は、下記のようになる。

第１のレンズ群５２（要素１〜４）＝ −６．４１９ｍｍ
第１のズーム小群５３（要素５〜８）＝ ９．３５１ｍｍ
第２のレンズ群５４（要素９，１０）＝ ７．７６８ｍｍ
第２のズーム小群５６（要素１１〜１３）＝ ７．６１０ｍｍ
第３のズーム小群５７（要素１４）＝ ７．１６１ｍｍ

第１例示実施形態５０は、面Ｓ２６において１つの光学絞りが設けられ、これは光線がその地点で通過できる開口の直径を制御して、ズームレンズシステムにおいて該直径以上に半径方向に進む光線を停止させている点に留意すべきである。光学絞りは、物理的な虹彩が配置される場所である。虹彩は、第２のズーム小群５６の内部または端に配置され、このズーム小群とともに移動する。例えば、図４では、周縁の光線が余裕でＳ２６を通過しているが、一方、図３では、周縁の光線は、光学絞りを通過する際、Ｓ２６の最も端にほとんど接していることに留意する。このことは、Ｓ２６に配置された虹彩は、焦点距離が増えるにつれて、開く必要があることを示す。一定のｆナンバーを像で維持するためには、虹彩は「ズーム」または変化する必要がある。換言すると、虹彩は、一定の開口について調整しなければならない。ズーム動作中に虹彩を開いたり閉じたりするために、別個のカムを使用してもよい。さらに、表１に記載したレンズ要素の面の開口全ては、図２〜図４に描いたように、全ての合焦およびズームの位置で、視野絞りとして機能することに留意すべきである。

３個のズーム小群５３，５４，５６は、それぞれ独立して軸上で移動可能であり、これらの個々の運動は、任意の便利な手段、例えば、カムなど、従来の機械デバイスによって協調して、所望の合焦機能、ズーム機能および断熱化機能を達成している。

ズームレンズシステム５０は、第２のズーム小群５６の内部に配置された虹彩Ｓ２６を有しており、従って、虹彩Ｓ２６は一緒に軸上に移動する。虹彩Ｓ２６の開口サイズは、上述のように、第２のズーム小群５６が軸上に移動するにつれて、表１に記載した最大開口直径に対して調整され、表１中での最大値が付与される。

図５は、本発明の第１例示実施形態のシステムの３次元図を示す。図５に示すように、前側の２つの要素および２つの視野レンズは、非回転の実施形態では矩形形状に切除され、容積を最小化している。図６と図７は、折曲げ非回転のシステムの２つの異なる図について全体寸法とともに示している。

本願で説明し図示した使用、性能および光学仕様書は、一般に、非回転式の複合ズームレンズに相当するものである。しかしながら、複合ズームレンズの光学的な回転能力は、図５に示している。一実施形態では、第１の折曲げプリズム５００および前側要素５０２（回転する実施形態では、切除の代わりに丸くてもよい）は、矢印５１０で示すように、レンズ要素５０８および第１の折曲げプリズム５００の像側にある他の全てのレンズ要素およびプリズムに対して、ユニットとして光軸５０６回りに回転し得る。しかしながら、代替の実施形態では、回転は、レンズ要素５１２のいずれの間で生じてもよい。他の実施形態では、第２の折曲げプリズム５１４および第２の折曲げプリズム５１４の物体側にある全ての要素およびプリズムが、矢印５１８で示すように、第２の折曲げプリズム５１４の像側にある要素およびプリズムに対して、ユニットとして光軸５１６回りに回転してもよい。要素５２０は、回転する実施形態では、切除の代わりに丸くてもよいことに留意する。しかしながら、代替の実施形態では、回転は、レンズ要素５２４のいずれの間で生じてもよい。更なる代替の実施形態では、両方の回転が可能である。これらの回転は、複合ズームレンズの一部を、例えば、折り畳み(clamshell)式携帯電話のヒンジの中に配置することが可能である。

ここで説明し図示した例示の仕様、性能および光学仕様書を維持しつつ、口径食(vignetting)を避けるには、本発明の回転式の実施形態は、検出器は、矩形のアスペクト比を有し、検出器の各辺は、ここで説明した非回転の実施形態の光学仕様書によって形成される矩形状の像の最小寸法に相当することを要すると理解すべきである。代替として、ここで説明した非回転の実施形態の光学仕様書によって形成される像を維持しつつ、口径食を避けるには、本発明の回転式の実施形態は、過度の実験を必要とせずに光学仕様書に対する幾つかの改訂を必要とし、当業者の能力の範囲内で、より大きなプリズムと、他のレンズ要素への変更を提供するようにする。こうして矩形状の像または他の像形状は、ズームレンズがどのように回転しているかに関係なく、取り込むことができる。

図８〜図１０を参照して、ズーム位置Ｚ１〜Ｚ３に関する光線収差グラフを、６つの別々のグラフペアによって従来の手法でそれぞれ示しており、３つの波長（４８６ｎｍ，５８８ｎｍ，６５６ｎｍ）に関して、右下コーナーでは４５度の最大フィールド高、左上コーナーではゼロのフィールド高を示す。各ペアの左のグラフはＹ扇形(FAN)であり、各ペアの右のグラフは、Ｘ扇形である。縦軸の目盛りは、１０ミクロンを表し、最大スケールは、±５０ミクロンである。当業者にとって容易に判るように、これらの性能カーブは、全て３つのズーム位置において、該ズームレンズシステムは、現在の放送テレビジョンＮＴＳＣ品質にとって桁違いに良好に、ＨＤＴＶ放送テレビジョン品質にとって極めて良好に動作することを裏付けている。

（第２例示実施形態）
図１１は、識別したレンズ要素および面を備えた、任意に回転可能な複合ズームレンズの第２例示実施形態の折曲げ無しレイアウトを示す。第２例示実施形態は、仕様および性能の点で第１例示実施形態と同様であるが、２個の移動群をカーネル内で使用し、１個だけの移動群をリレー内で使用している。

第２例示実施形態の仕様（回転特徴無し）は、おおよそ下記のとおりである。

ズーム比： ５．５：１
焦点距離： ２．５〜１３．９ｍｍ
開口： ｆ／２．８〜ｆ／６．０
全視野： １００．４度〜２４．４度
３５ｍｍスチール相当： １８ｍｍ〜１００ｍｍ
３５ｍｍシネ(Cine)相当： １２ｍｍ〜６７ｍｍ
折曲げ無し頂点長さ： ６９．５ｍｍ
フォーマット： １／３”（対角６ｍｍ）
折曲げたパッケージサイズ： ３４．６ｍｍ×１５．１ｍｍ×９．４ｍｍ
出射主光線角度： ズーム範囲を通じて２４．７度未満

第１例示実施形態のように、第２例示実施形態のズーム範囲によってカバーされる焦点距離は、３５ｍｍスチールカメラ相当の約１８ｍｍ〜１００ｍｍを有する。前側要素の直径は著しく小さく、折曲げパッケージサイズは極めてコンパクトである。

第２例示実施形態の頂点長さは６９．６ｍｍであり、単一の折曲げプリズムを設けて、このシステムを約３４．６ｍｍ×１５．１ｍｍ×９．４ｍｍのパッケージ中に適合させることができる。別の配置も可能であることに留意すべきである。第１のレンズ群に含まれるガラスブロックは、第２の折曲げプリズムとして使用可能である。折曲げプリズムを除外した場合、頂点長さを約１０〜１５ｍｍだけ短くでき、これは幾つかの応用において受け入れ可能であり、好ましいものでもある。

このシステムの作動距離は、第３の折曲げミラーまたはプリズムを像面の直前に配置するのに充分である。この第３の折曲げミラーまたはプリズムは、センサ配置を簡単にするために用いられ、あるいは、真のＳＬＲ光学ファインダを組み込むためにも用いられる。

図１１に示した本発明の非回転式の第２例示実施形態について、添付した図面および表を用いてより詳細に説明する。図１１を参照して、各レンズ要素は符号１〜１４で示し、各レンズ要素の一般的構成を図示しているが、各レンズ面の実際の半径は、表に後述している。レンズ面は、文字「Ｓ」で識別し、符号Ｓ１〜Ｓ２９で示している。

各レンズ要素は、別々の連続した面番号で識別される対向面を有し、例えば、図１１に示すように、レンズ要素１はレンズ面Ｓ１，Ｓ２を有し、レンズ要素５はレンズ面Ｓ９，Ｓ１０を有し、以下同様であるが、ダブレットレンズ要素１Ｄに関しては、同時に面するレンズ面は、単一の面番号Ｓ１２が付与される。例えば、ダブレット１Ｄは、前側レンズ面Ｓ１１および後側レンズ面Ｓ１２を有するレンズ要素６と、前側レンズ面Ｓ１２（同一）および後側レンズ面Ｓ１３を有するレンズ要素７とで構成される。実際の像面は、符号Ｓ２９で識別される。レンズ面Ｓ３，Ｓ４，Ｓ１８，Ｓ２０，Ｓ２２，Ｓ２３が、非球面かつ非平面で、光軸回りに回転対称である非球面表面である点を除いて、全てのレンズ面は球面である。

レンズ要素の詳細な特性を説明する前に、レンズ群およびこれらの軸上位置と移動についての一般説明を、符号１５０で全体として示す本発明の第２例示実施形態のズームレンズシステムについて行う。

撮影すべき物体に面する側、即ち、図１１の左端から開始して、第１のレンズ群１５１は、第１のレンズ小群１５２と、第１のズーム小群１５３と、第２のズーム小群１５４とを備える。第１のレンズ小群１５２は、負のパワーを持つ小群であり、物体空間からの光を集める単レンズ要素１〜４を備え、光軸（Φで示す）に関して主光線角度を減少させる。第１のズーム小群１５３は、正のパワーを持つ小群であり、単レンズ要素５と、レンズ要素６，７からなる第１のダブレット１Ｄとを含む。第２のズーム小群１５４は、単レンズ要素８を含む。

第２のレンズ群１５５は、固定式で、正のパワーを持つ群であり、プリズム要素９と、単レンズ要素１０と、要素１０の近くまたはその内部に配置される中間像とを含む。レンズ要素１０は、視野レンズとも称される。

第３のレンズ群１５６は、正のパワーを持つ小群である第３のズーム小群１５７を備え、面Ｓ２６に光学絞りを含み、単レンズ要素１１〜１４を備える。

本発明の第２例示実施形態での正または負のパワーの各レンズ要素は、（表２）に記述している。上述したように、各レンズ群の得られた光学パワーは、第１のレンズ小群１５２は負、第１のズーム小群１５３は正、第２のズーム小群１５４は正、第２のレンズ小群１５５は正、第３のズーム小群１５７は正である。

第２例示実施形態の光学設計は、ＮＰＰカーネルと、そしてＰリレーとで構成される。全部で３個の独立に移動する群が存在し、中間像の物体側に２個、像側に１個である。負のパワーを持つ前側群は、両方の折曲げプリズムがあるため、像面に対して固定されている。５．５：１のズーム比は、現在販売されているコンパクトデジタルカメラのほぼ全てに見られるものより大きく、１００．４度のワイド端での視野は、現在のコンパクトデジタルカメラのものより格段に大きい。

Ｐリレーは、１個の独立に移動する正の群を備え、著しく簡単な構造を有し、全体としてシステムの簡素化に大きく寄与する。

システムの開口(aperture)は、約ｆ／２．８〜ｆ／６．０の範囲に及ぶが、約２．５ｍｍ〜５．５ｍｍの焦点距離では約ｆ／２．８で一定である。５．５ｍｍ〜１３．９ｍｍでは、開口は、約ｆ／２．８からｆ／６．０へと徐々に低下する。

各ズーム小群１５３，１５４，１５６は、これらの位置に応じた合焦動作、ズーム動作および断熱化(athermalization)のために、光軸に沿って両方向に移動可能である。特に、３個のズーム小群１５３，１５４，１５６のうち少なくとも２個は、ズーム動作のために光軸に沿って同時に移動可能である。さらに、ズーム小群１５３，１５４がズーム動作のために光軸に沿って同時に移動し、ズーム小群１５６が一時的に固定した場合、ズームレンズシステムは、１０対１未満のズーム比を有する。さらに、ズーム小群１５３，１５４，１５６のうち少なくとも１個は、合焦動作及び／又は温度補償のために光軸に沿って移動可能である。

固定の第１のレンズ小群１５２および第２のレンズ群１５５は、静止したままであり、ズーム動作の際、実際の像面Ｓ２９から固定した距離にある。図１１の上側にある両端矢印付きの水平矢印は、各ズーム小群１５３，１５４，１５６が両方の光軸方向に、単調に（即ち、最も端から調整の他方へ進行する場合は、一方向のみ）移動可能であることを示している。

図１１ではレンズ要素だけを物理的に示しているが、従来の機械的な装置および機構が、レンズ要素を支持し、可動群の軸上運動を生じさせるために、従来のレンズハウジングやレンズ胴(barrel)の中に設けられると理解すべきである。

上述した第２例示実施形態１５０についてのレンズ構成および組み立てデータは、（表２）に記述している。

（表２）において、第１欄「項目」は、図１１で用いたものと同じ符号またはラベルを用いて、各光学要素を特定している。第２欄と第３欄は、図１１で用いたものと同じ符号を用いた光学要素（レンズ）が属する「群」と「小群」を特定している。第４欄「面」は、図１１で特定したように、絞り（虹彩(iris)）Ｓ２６およびレンズの各実在面の面番号のリストである。第５欄「ズーム位置」は、ズーム小群１５３，１５４，１５７についての３つの典型的なズーム位置Ｚ１〜Ｚ３（図１２〜図１４に示す）を特定し、より詳細に後述するように、第４欄に列挙された面の幾つかの間の距離（間隔）が変化する。

第６欄の凡例「曲率半径」は、各面に関する光学面の曲率半径のリストであり、負の符号（−）は、図１１に示すように、曲率半径の中心が面の左側にあることを意味し、「Infinity（無限）」は、光学的に平坦な面を意味する。面Ｓ３，Ｓ４，Ｓ１８，Ｓ２０，Ｓ２２，Ｓ２３に関するアスタリスク（＊）は、これらが非球面であることを意味し、「曲率半径」は基本半径である。これら２つの面に関する公式および係数は、（表２）への脚注（＊）として記述している。第７欄「厚さまたは間隔」は、面（第４欄）と隣りの面との間の軸上距離である。例えば、面Ｓ２と面Ｓ３の間の距離は、１．１４３ｍｍである。

表２の第８欄と第９欄は、各レンズ要素の屈折率とアッベ数を示す。表２の最後の欄「開口直径」は、光線が通過する各面についての最大直径を示す。全ての最大開口直径は、絞り面Ｓ２６を除いて、６ｍｍ対角の像と、最短焦点距離でのｆ／２．８から最長焦点距離でのｆ／６．０までの範囲にある相対開口を仮定して計算している。絞り面Ｓ２６の最大開口直径は、ズーム位置Ｚ１〜Ｚ３に関して、それぞれ１．９８９ｍｍ，２．１８５ｍｍ，１．５６９ｍｍである。相対開口（ｆナンバー）は、ズーム位置Ｚ１〜Ｚ３に関して、それぞれｆ／２．８，ｆ／２．８，ｆ／６．０である。

（表２）の上記脚注（＊）は、非球面Ｓ３，Ｓ４，Ｓ１８，Ｓ２０，Ｓ２２，Ｓ２３の形状を計算するための値Ｚに関する式を含み、ＣＵＲＶは、面の頂点での曲率であり、Ｙは、高さまたはガラス面での特定の点の光軸からの距離であり、Ｋは円錐係数、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄはそれぞれ４次、６次、８次、１０次の変形係数である。

上述のように、本発明の範囲および汎用性を示すために、（表２）のデータに記述した３つの異なるズーム位置Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３が存在しており、３個の可動ズーム小群について３つの異なる位置の特定のデータを提供している。ズーム位置Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３は、ズーム小群１５３，１５６，１５７の３つの位置を表し、ズーム位置Ｚ１，Ｚ３は最も端の位置であり、ズーム位置Ｚ２は中間の位置である。当然ながら、連続的なズーム動作は、極端なズーム位置Ｚ１，Ｚ３の間で可能であり、レンズシステム１５０を用いた上述のズーム範囲内で連続的なズーム動作のいずれの組合せも可能であることは理解されよう。

レンズシステム１５０の有効焦点距離（ＥＦＬ）、全視野（ＦＦＯＶ：Full Field Of View）およびＦナンバーは、別々のズーム位置について変化する。図１２〜図１４を参照して、ズームレンズシステム１５０を、様々なズーム位置でのズーム群と、これらの位置に関する光線追跡とで示している。

図１２は、表２にデータを記載したズーム位置Ｚ１を表し、約２．５ｍｍのＥＦＬ、約１００．４度のＦＦＯＶ、約２．８のＦナンバーとなる。図１３は、表２からのズーム位置Ｚ２を表し、約５．５ｍｍのＥＦＬ、約５６．８度のＦＦＯＶ、約２．８のＦナンバーとなる。図１４は、表２からのズーム位置Ｚ３を表し、約１３．９ｍｍのＥＦＬ、約２４．４度のＦＦＯＶ、約６．０のＦナンバーとなる。

表２に記載した、個々のレンズ要素（項目１〜１４）とレンズ要素間の間隔についての仕様から、各レンズ要素およびレンズ要素の各群（即ち、第１のレンズ群１５２、第１のズーム小群１５３、第２のズーム小群１５４、第２のレンズ群１５５、第３のズーム小群１５７）の焦点距離は、上記ＺＥＭＡＸ（登録商標）光学設計ソフトウエアを用いて計算することができ、これらの計算した群の焦点距離は、下記のようになる。

第１のレンズ群１５２（要素１〜４）＝ −６．４４０ｍｍ
第１のズーム小群１５３（要素５〜７）＝ １１．０８４ｍｍ
第２のズーム小群１５４（要素８）＝ １０．６６４ｍｍ
第２のレンズ群１５５（要素９，１０）＝ ７．９９９ｍｍ
第３のズーム小群１５７（要素１１〜１４）＝ ５．１９７ｍｍ

ズームレンズシステム１５０は、面Ｓ２６において１つの光学絞りが設けられ、これは光線がその地点で通過できる開口の直径を制御して、ズームレンズシステムにおいて該直径以上に半径方向に進む光線を停止させている点に留意すべきである。光学絞りは、物理的な虹彩が配置される場所である。虹彩は、第２のズーム小群１５６の内部または端に配置され、このズーム小群とともに移動する。例えば、図１４では、周縁の光線が余裕でＳ２６を通過しているが、一方、図１３では、周縁の光線は、光学絞りを通過する際、Ｓ２６の最も端にほとんど接していることに留意する。このことは、Ｓ２６に配置された虹彩は、焦点距離が増えるにつれて、開く必要があることを示す。一定のｆナンバーを像で維持するためには、虹彩は「ズーム」または変化する必要がある。換言すると、虹彩は、一定の開口について調整しなければならない。ズーム動作中に虹彩を開いたり閉じたりするために、別個のカムを使用してもよい。さらに、表２に記載したレンズ要素の面の開口全ては、図１２〜図１４に描いたように、全ての合焦およびズームの位置で、視野絞りとして機能することに留意すべきである。

３個のズーム小群１５３，１５４，１５７は、それぞれ独立して軸上で移動可能であり、これらの個々の運動は、任意の便利な手段、例えば、カムなど、従来の機械デバイスによって協調して、所望の合焦機能、ズーム機能および断熱化機能を達成している。

ズームレンズシステム１５０は、第３のズーム小群１５７の内部に配置された虹彩Ｓ２６を有しており、従って、虹彩Ｓ２６は一緒に軸上に移動する。虹彩Ｓ２６の開口サイズは、上述のように、第３のズーム小群１５７が軸上に移動するにつれて、表２に記載した最大開口直径に対して調整され、表２中での最大値が付与される。

図１５は、本発明の第２例示実施形態のシステムの３次元図を示す。図１５に示すように、視野レンズ１５２８は、非回転の実施形態では矩形形状に切除され、容積を最小化している。第１のレンズ群に含まれるガラスブロック１５３０は、第２の折曲げプリズムとして使用できるが、図１８の３次元図は、折曲げ無し構成を示している。図１６と図１７は、折曲げ非回転のシステムの２つの異なる図について全体寸法とともに示している。

図１８〜図２０を参照して、ズーム位置Ｚ１〜Ｚ３に関する光線収差グラフを、６つの別々のグラフペアによって従来の手法でそれぞれ示しており、３つの波長（４８６ｎｍ，５８８ｎｍ，６５６ｎｍ）に関して、右下コーナーでは４５度の最大フィールド高、左上コーナーではゼロのフィールド高を示す。各ペアの左のグラフはＹ扇形(FAN)であり、各ペアの右のグラフは、Ｘ扇形である。縦軸の目盛りは、１０ミクロンを表し、最大スケールは、±５０ミクロンである。当業者にとって容易に判るように、これらの性能カーブは、全て３つのズーム位置において、該ズームレンズシステムは、現在の放送テレビジョンＮＴＳＣ品質にとって桁違いに良好に、ＨＤＴＶ放送テレビジョン品質にとって極めて良好に動作することを裏付けている。

（第３例示実施形態）
図２１は、識別したレンズ要素および面を備えた、任意に回転可能な複合ズームレンズの第３例示実施形態の折曲げ無しレイアウトを示す。第３例示実施形態は、仕様および性能の点で第１および第２例示実施形態と同様であるが、独立に移動する群の数を２個だけに減らした点で、先の２つ実施形態に比べてかなり簡素化したものを表している。幾つかのプラスチック非球面要素も組み込んで、製造可能性を向上している。これらの要素に選んだプラスチック材料は、商品名ゼオネックス(Zeonex)を有し、その耐吸水性により、現在、成型プラスチック光学素子用の選択材料として注目されている。

第３例示実施形態の仕様（回転特徴無し）は、おおよそ下記のとおりである。

ズーム比： ４．８：１
焦点距離： ３．０〜１３．９ｍｍ
開口： ｆ／３．０〜ｆ／６．３
全視野： ９０．０度〜２４．４度
３５ｍｍスチール相当： ２１ｍｍ〜１００ｍｍ
３５ｍｍシネ(Cine)相当： １４ｍｍ〜６７ｍｍ
折曲げ無し頂点長さ： ８０．６ｍｍ
フォーマット： １／３”（対角６ｍｍ）
折曲げたパッケージサイズ： ４２．２ｍｍ×２０．５ｍｍ×８．０ｍｍ
出射主光線角度： ズーム範囲を通じて２０．０度未満

第３例示実施形態のズーム範囲によってカバーされる焦点距離は、３５ｍｍスチールカメラ相当の約２１ｍｍ〜１００ｍｍを有する。前側要素の直径は著しく小さく、折曲げパッケージサイズは極めてコンパクトである。

頂点長さは８０．６ｍｍであり、２つの折曲げプリズムを設けて、このシステムを約４２．２ｍｍ×２０．５ｍｍ×８．０ｍｍのパッケージ中に適合させることができる。別の配置も可能であることに留意すべきである。主に１８０度の折曲げプリズムが数ミリメータだけ長くなった理由により、頂点は、先の２つの実施形態のものより長い。この長尺化は、光学経路の折曲げ部分の間の隙間を広げるという直接的な影響を有し、これにより機械および電気のコンポーネントにとってより多くの余裕を与える。

このシステムの作動距離は、第３の折曲げミラーまたはプリズムを像面の直前に配置するのに充分である。この第３の折曲げミラーまたはプリズムは、センサ配置を簡単にするために用いられ、あるいは、真のＳＬＲ光学ファインダを組み込むためにも用いられる。

図２１に示した本発明の非回転式の第３例示実施形態について、添付した図面および表を用いてより詳細に説明する。図２１を参照して、各レンズ要素は符号１〜１４で示し、各レンズ要素の一般的構成を図示しているが、各レンズ面の実際の半径は、表に後述している。レンズ面は、文字「Ｓ」で識別し、符号Ｓ１〜Ｓ２８で示している。

各レンズ要素は、別々の連続した面番号で識別される対向面を有し、例えば、図２１に示すように、レンズ要素１はレンズ面Ｓ１，Ｓ２を有し、レンズ要素５はレンズ面Ｓ９，Ｓ１０を有し、以下同様であるが、ダブレットレンズ要素１Ｄに関しては、同時に面するレンズ面は、単一の面番号Ｓ１２が付与される。例えば、ダブレット１Ｄは、前側レンズ面Ｓ１１および後側レンズ面Ｓ１２を有するレンズ要素６と、前側レンズ面Ｓ１２（同一）および後側レンズ面Ｓ１３を有するレンズ要素７とで構成される。実際の像面は、符号Ｓ２８で識別される。レンズ面Ｓ４，Ｓ１８，Ｓ１９，Ｓ２０，Ｓ２２，Ｓ２３が、非球面かつ非平面で、光軸回りに回転対称である非球面表面である点を除いて、全てのレンズ面は球面である。

レンズ要素の詳細な特性を説明する前に、レンズ群およびこれらの軸上位置と移動についての一般説明を、符号２５０で全体として示す本発明の第３例示実施形態のズームレンズシステムについて行う。

撮影すべき物体に面する側、即ち、図２１の左端から開始して、第１のレンズ群２５１は、第１のレンズ小群２５２と、第１のズーム小群２５３とを備える。第１のレンズ小群２５２は、負のパワーを持つ小群であり、物体空間からの光を集める単レンズ要素１〜４を備え、光軸（Φで示す）に関して主光線角度を減少させる。第１のズーム小群２５３は、正のパワーを持つ小群であり、単レンズ要素５と、レンズ要素６，７からなる第１のダブレット１Ｄと、単レンズ要素８とを含む。

第２のズーム小群２５４は、固定式で、正のパワーを持つ群であり、プリズム要素９と、単レンズ要素１０と、要素１０の近くまたはその内部に配置される中間像とを含む。レンズ要素１０は、視野レンズとも称される。

第３のレンズ群２５５は、正のパワーを持つ小群である第２のズーム小群２５６を備え、面Ｓ２５に光学絞りを含み、単レンズ要素１１〜１４を備える。

本発明の第３例示実施形態での正または負のパワーの各レンズ要素は、（表３）に記述している。上述したように、各レンズ群の得られた光学パワーは、第１のレンズ小群２５２は負、第１のズーム小群２５３は正、第２のレンズ群２５４は正、第２のズーム小群２５６は正である。

この光学設計は、ＮＰカーネルと、そしてＰリレーとで構成される。全部で２個だけの独立に移動する群が存在し、中間像の物体側に１個、像側に１個である。これは、真のズームレンズを製作するのに必要である、移動群の最小数を表している。負のパワーを持つ前側群は、両方の折曲げプリズムがあるため、像面に対して固定されている。４．８：１のズーム比は、現在販売されているコンパクトデジタルカメラのほぼ全てに見られるものより大きく、９０度のワイド端での視野は、現在のコンパクトデジタルカメラのものより格段に大きい。

Ｐリレーは、１個の独立に移動する正の群を備え、著しく簡単な構造を有し、全体としてシステムの簡素化に大きく寄与する。

システムの開口(aperture)は、約ｆ／３．０〜ｆ／６．０の範囲に及ぶが、約３．０ｍｍ〜６．０ｍｍの焦点距離では約ｆ／３．０で一定である。６．０ｍｍ〜１３．９ｍｍの焦点距離では、開口は、約ｆ／３．０からｆ／６．０へと徐々に低下する。

この２群複合ズーム構成の著しい利点は、合焦動作およびズーム動作のために、同一の移動群が使用できる点である。その結果、最も外側のレンズ群は、レンズシステムの全配置について完全に固定式のままであり、良好な環境封止を備えた、より丈夫な光学機械設計を可能にする。

合焦動作のための最適な群移動は、焦点距離の設定に依存する。短焦点距離では、合焦動作のために像側群移動を使用することが好ましく、一方、長焦点距離では、合焦動作のために物体側群移動を使用することが好ましい。中間の焦点距離では、両方の群の組み合わせた移動が使用できる。これらの設定は一般論であり、実際には、合焦動作のための群移動の選択肢は極めて多いことに留意することが重要である。この設計を１００ｍｍの物体距離に合焦させるための特定の群移動は、移動できる群をより少なくしつつ、良好な画質を提供するように選択した。この場合、より多くのズーム範囲に渡って合焦させるために１個の群だけを移動させることが可能であり、ズーム範囲の限定された中間部分だけは２個の群移動を要する。

さらに、ズーム動作および合焦動作のために使用される同一の移動群は、温度補償のために使用できる。例えば、本実施形態では、２０℃から４０℃への温度上昇は、前側頂点から約９００ｍｍの物体に合焦させるのに相当する補償が必要であろう。この設計で３つのプラスチック要素の使用にもかかわらず、これは極めて僅かな補償であり、収差補正にほとんど影響を与えない。本実施形態の温度特性がほぼリニアであるため、このレンズは約０℃（華氏３２°）から約４０℃（華氏１０４°）の範囲で作動することができる。この範囲は、応用の要求に応じて拡大可能である。

各ズーム小群２５３，２５６は、これらの位置に応じて、合焦動作、ズーム動作および断熱化(athermalization)のために、光軸に沿って両方向に移動可能である。特に、ズーム小群２５３，２５６のうち少なくとも１個は、合焦動作およびズーム動作、温度補償およびズーム動作、あるいは、合焦動作、温度補償およびズーム動作のために光軸に沿って同時に移動可能である。

固定の第１のレンズ小群２５２および第２のレンズ群２５４は、静止したままであり、ズーム動作の際、実際の像面Ｓ２８から固定した距離にある。図２１の上側にある両端矢印付きの水平矢印は、各ズーム小群２５３，２５６が両方の光軸方向に、単調に（即ち、最も端から調整の他方へ進行する場合は、一方向のみ）移動可能であることを示している。

図２１ではレンズ要素だけを物理的に示しているが、従来の機械的な装置および機構が、レンズ要素を支持し、可動群の軸上運動を生じさせるために、従来のレンズハウジングやレンズ胴(barrel)の中に設けられると理解すべきである。

上述した第３例示実施形態のズームレンズシステム２５０についてのレンズ構成および組み立てデータは、（表３）に記述している。

（表３）において、第１欄「項目」は、図２１で用いたものと同じ符号またはラベルを用いて、各光学要素を特定している。第２欄と第３欄は、図２１で用いたものと同じ符号を用いた光学要素（レンズ）が属する「群」と「小群」を特定している。第４欄「面」は、図２１で特定したように、絞り（虹彩(iris)）Ｓ２５およびレンズの各実在面の面番号のリストである。第５欄「ズーム位置」は、ズーム小群２５３，２５６についての６つの典型的なズーム位置Ｚ１〜Ｚ６（図２２〜図２４に示す）を特定し、より詳細に後述するように、第４欄に列挙された面の幾つかの間の距離（間隔）が変化する。

第６欄の凡例「曲率半径」は、各面に関する光学面の曲率半径のリストであり、負の符号（−）は、図２１に示すように、曲率半径の中心が面の左側にあることを意味し、「Infinity（無限）」は、光学的に平坦な面を意味する。面Ｓ４，Ｓ１８，Ｓ１９，Ｓ２０，Ｓ２２，Ｓ２３に関するアスタリスク（＊）は、これらが非球面であることを意味し、「曲率半径」は基本半径である。これら２つの面に関する公式および係数は、（表３）への脚注（＊）として記述している。第７欄「厚さまたは間隔」は、面（第４欄）と隣りの面との間の軸上距離である。例えば、面Ｓ２と面Ｓ３の間の距離は、２．１４４ｍｍである。

表３の第８欄と第９欄は、各レンズ要素の屈折率とアッベ数を示す。表３の最後の欄「開口直径」は、光線が通過する各面についての最大直径を示す。全ての最大開口直径は、絞り面Ｓ２５を除いて、６ｍｍ対角の像と、最短焦点距離でのｆ／３．０から最長焦点距離でのｆ／６．３までの範囲にある相対開口を仮定して計算している。絞り面Ｓ２５の最大開口直径は、ズーム位置Ｚ１〜Ｚ６に関して、それぞれ２．４１４ｍｍ，２．４２６ｍｍ，２．５４８ｍｍ，２．５００ｍｍ，１．９８６ｍｍ，１．７９０ｍｍである。相対開口（ｆナンバー）は、ズーム位置Ｚ１〜Ｚ６に関して、それぞれｆ／３．０，ｆ／３．０，ｆ／３．０，ｆ／３．１，ｆ／６．０，ｆ／６．６である。

（表３）の上記脚注（＊）は、非球面Ｓ４，Ｓ１８，Ｓ１９，Ｓ２０，Ｓ２２，Ｓ２３の形状を計算するための値Ｚに関する式を含み、ＣＵＲＶは、面の頂点での曲率であり、Ｙは、高さまたはガラス面での特定の点の光軸からの距離であり、Ｋは円錐係数、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇはそれぞれ４次、６次、８次、１０次、１２次、１４次、１６次の変形係数である。

上述のように、本発明の範囲および汎用性を示すために、（表３）のデータに記述した６つの異なるズーム位置Ｚ１〜Ｚ６が存在しており、２個の可動ズーム小群について３つの異なる位置の特定のデータを提供している。ズーム位置Ｚ１，Ｚ３，Ｚ５は、ズーム小群２５３，２５６の３つの位置を表し、ズーム位置Ｚ１，Ｚ５は最も端の位置であり、ズーム位置Ｚ３は中間の位置である。当然ながら、連続的なズーム動作は、極端なズーム位置Ｚ１，Ｚ５の間で可能であり、レンズシステム２５０を用いた上述のズーム範囲内で連続的なズーム動作のいずれの組合せも可能であることは理解されよう。

ズーム位置Ｚ２，Ｚ４，Ｚ６は、レンズシステムの前側頂点から１００ｍｍに位置する物体に調整された、ズーム小群２５３，２５６の３つの近合焦(close-focus)位置を表す。ズーム位置Ｚ２は、１００ｍｍの物体距離に関して最短焦点距離位置であるという意味において、ズーム位置Ｚ１に対する近合焦の相手方(companion)である。同様に、ズーム位置Ｚ４，Ｚ６は、それぞれズーム位置Ｚ３，Ｚ５に対する近合焦の相手方である。

レンズシステム２５０の有効焦点距離（ＥＦＬ）、全視野（ＦＦＯＶ：Full Field Of View）およびＦナンバーは、別々のズーム位置について変化する。図２２〜図２４を参照して、ズームレンズシステム２５０を、様々なズーム位置でのズーム群と、これらの位置に関する光線追跡とで示している。

図２２は、表３にデータを記載したズーム位置Ｚ１を表し、約３．０ｍｍのＥＦＬ、約９０．０度のＦＦＯＶ、約３．０のＦナンバーとなる。図２３は、表３からのズーム位置Ｚ２を表し、約６．０ｍｍのＥＦＬ、約５３．４度のＦＦＯＶ、約３．０のＦナンバーとなる。図２４は、表３からのズーム位置Ｚ３を表し、約１３．９ｍｍのＥＦＬ、約２４．４度のＦＦＯＶ、約６．０のＦナンバーとなる。

表３に記載した、個々のレンズ要素（項目１〜１４）とレンズ要素間の間隔についての仕様から、各レンズ要素およびレンズ要素の各群（即ち、第１のレンズ群２５２、第１のズーム小群２５３、第２のレンズ群２５４、第２のズーム小群２５６）の焦点距離は、上記ＺＥＭＡＸ（登録商標）光学設計ソフトウエアを用いて計算することができ、これらの計算した群の焦点距離は、下記のようになる。

第１のレンズ群２５２（要素１〜４）＝ −６．５１０ｍｍ
第１のズーム小群２５３（要素５〜８）＝ ９．８３４ｍｍ
第２のレンズ群２５４（要素９，１０）＝ ９．６１７ｍｍ
第２のズーム小群２５６（要素１１〜１４）＝ ６．６８７ｍｍ

ズームレンズシステム２５０は、面Ｓ２５において１つの光学絞りが設けられ、これは光線がその地点で通過できる開口の直径を制御して、ズームレンズシステムにおいて該直径以上に半径方向に進む光線を停止させている点に留意すべきである。光学絞りは、物理的な虹彩が配置される場所である。虹彩は、第２のズーム小群２５６の内部または端に配置され、このズーム小群とともに移動する。例えば、図２４では、周縁の光線が余裕でＳ２５を通過しているが、一方、図２３では、周縁の光線は、光学絞りを通過する際、Ｓ２５の最も端にほとんど接していることに留意する。このことは、Ｓ２５に配置された虹彩は、焦点距離が増えるにつれて、開く必要があることを示す。一定のｆナンバーを像で維持するためには、虹彩は「ズーム」または変化する必要がある。換言すると、虹彩は、一定の開口について調整しなければならない。ズーム動作中に虹彩を開いたり閉じたりするために、別個のカムを使用してもよい。さらに、表３に記載したレンズ要素の面の開口全ては、図２２〜図２４に描いたように、全ての合焦およびズームの位置で、視野絞りとして機能することに留意すべきである。

２個のズーム小群２５３，２５６は、それぞれ独立して軸上で移動可能であり、これらの個々の運動は、任意の便利な手段、例えば、カムなど、従来の機械デバイスによって協調して、所望の合焦機能、ズーム機能および断熱化機能を達成している。

ズームレンズシステム２５０は、第２のズーム小群２５６の内部に配置された虹彩Ｓ２５を有しており、従って、虹彩Ｓ２５は一緒に軸上に移動する。虹彩Ｓ２５の開口サイズは、上述のように、第２のズーム小群２５６が軸上に移動するにつれて、表３に記載した最大開口直径に対して調整され、表３中での最大値が付与される。

図２５は、本発明の第３例示実施形態のシステムの３次元図を示す。図２５に示すように、２つの前側要素および２つの視野レンズは、非回転の実施形態では矩形形状に切除可能であり、容積を最小化している。図２６と図２７は、折曲げ非回転のシステムの２つの異なる図について全体寸法とともに示している。

本願で説明し図示した使用、性能および光学仕様書は、一般に、非回転式の複合ズームレンズに相当するものである。しかしながら、複合ズームレンズの光学的な回転能力は、図２５に示している。一実施形態では、第１の折曲げプリズム２５００および前側要素２５０２（回転する実施形態では、切除の代わりに丸くてもよい）は、矢印２５１０で示すように、レンズ要素２５０８および第１の折曲げプリズム２５００の像側にある他の全てのレンズ要素およびプリズムに対して、ユニットとして光軸２５０６回りに回転し得る。しかしながら、代替の実施形態では、回転は、レンズ要素２５１２のいずれの間で生じてもよい。他の実施形態では、第２の折曲げプリズム２５１４および第２の折曲げプリズム２５１４の物体側にある全ての要素およびプリズムが、矢印２５１８で示すように、第２の折曲げプリズム２５１４の像側にある要素およびプリズムに対して、ユニットとして光軸２５１６回りに回転してもよい。要素２５２０は、回転する実施形態では、切除の代わりに丸くてもよいことに留意する。しかしながら、代替の実施形態では、回転は、レンズ要素２５２４のいずれの間で生じてもよい。更なる代替の実施形態では、両方の回転が可能である。これらの回転は、複合ズームレンズの一部を、例えば、折り畳み(clamshell)式携帯電話のヒンジの中に配置することが可能である。

ここで説明し図示した例示の仕様、性能および光学仕様書を維持しつつ、口径食(vignetting)を避けるには、本発明の回転式の実施形態は、検出器は、矩形のアスペクト比を有し、検出器の各辺は、ここで説明した非回転の実施形態の光学仕様書によって形成される矩形状の像の最小寸法に相当することを要すると理解すべきである。代替として、ここで説明した非回転の実施形態の光学仕様書によって形成される像を維持しつつ、口径食を避けるには、本発明の回転式の実施形態は、過度の実験を必要とせずに光学仕様書に対する幾つかの改訂を必要とし、当業者の能力の範囲内で、より大きなプリズムと、他のレンズ要素への変更を提供するようにする。こうして矩形状の像または他の像形状は、ズームレンズがどのように回転しているかに関係なく、取り込むことができる。

図２８〜図３３を参照して、ズーム位置Ｚ１〜Ｚ６に関する光線収差グラフを、６つの別々のグラフペアによって従来の手法でそれぞれ示しており、３つの波長（４８６ｎｍ，５８８ｎｍ，６５６ｎｍ）に関して、右下コーナーでは４５度の最大フィールド高、左上コーナーではゼロのフィールド高を示す。各ペアの左のグラフはＹ扇形(FAN)であり、各ペアの右のグラフは、Ｘ扇形である。縦軸の目盛りは、１０ミクロンを表し、最大スケールは、±５０ミクロンである。当業者にとって容易に判るように、これらの性能カーブは、全て６つのズーム位置において、該ズームレンズシステムは、現在の放送テレビジョンＮＴＳＣ品質にとって桁違いに良好に、ＨＤＴＶ放送テレビジョン品質にとって極めて良好に動作することを裏付けている。

（第４例示実施形態）
図３４は、識別したレンズ要素および面を備えた、任意に回転可能な複合ズームレンズの第４例示実施形態の折曲げ無しレイアウトを示す。第４例示実施形態は、仕様および性能の点で第３例示実施形態と同様であるが、近接物体距離に合焦するための可変焦点液体レンズチャンバを利用している。

第４例示実施形態の仕様（回転特徴無し）は、おおよそ下記のとおりである。

ズーム比： ４．８：１
焦点距離： ３．０〜１３．９ｍｍ
開口： ｆ／３．０〜ｆ／６．３
全視野： ９０．０度〜２４．４度
３５ｍｍスチール相当： ２１ｍｍ〜１００ｍｍ
３５ｍｍシネ(Cine)相当： １４ｍｍ〜６７ｍｍ
折曲げ無し頂点長さ： ８０．９ｍｍ
フォーマット： １／３”（対角６ｍｍ）
折曲げたパッケージサイズ： ４２．７ｍｍ×２０．７ｍｍ×８．０ｍｍ
出射主光線角度： ズーム範囲を通じて２０．０度未満

第４例示実施形態のズーム範囲によってカバーされる焦点距離は、３５ｍｍスチールカメラ相当の約２１ｍｍ〜１００ｍｍを有する。前側要素の直径は著しく小さく、折曲げパッケージサイズは極めてコンパクトである。

頂点長さは８０．９ｍｍであり、２つの折曲げプリズムを設けて、このシステムを約４２．７ｍｍ×２０．７ｍｍ×８．０ｍｍのパッケージサイズに適合させることができる。別の配置も可能であることに留意すべきである。主に１８０度の折曲げプリズムが数ミリメータだけ長くなった理由により、頂点は、先の２つの実施形態のものより長い。この長尺化は、光学経路の折曲げ部分の間の隙間を広げるという直接的な影響を有し、これにより機械および電気のコンポーネントにとってより多くの余裕を与える。

このシステムの作動距離は、第３の折曲げミラーまたはプリズムを像面の直前に配置するのに充分である。この第３の折曲げミラーまたはプリズムは、センサ配置を簡単にするために用いられ、あるいは、真のＳＬＲ光学ファインダを組み込むためにも用いられる。

図３４に示した本発明の非回転式の第４例示実施形態について、添付した図面および表を用いてより詳細に説明する。図３４を参照して、各レンズ要素は符号１〜１８で示し、各レンズ要素の一般的構成を図示しているが、各レンズ面の実際の半径は、表に後述している。レンズ面は、文字「Ｓ」で識別し、符号Ｓ１〜Ｓ３３で示している。

各レンズ要素は、別々の連続した面番号で識別される対向面を有し、例えば、図３４に示すように、レンズ要素１はレンズ面Ｓ１，Ｓ２を有し、レンズ要素５はレンズ面Ｓ９，Ｓ１０を有し、以下同様であるが、ダブレットレンズ要素１Ｄに関しては、同時に面するレンズ面は、単一の面番号Ｓ１２が付与される。例えば、ダブレット１Ｄは、前側レンズ面Ｓ１１および後側レンズ面Ｓ１２を有するレンズ要素６と、前側レンズ面Ｓ１２（同一）および後側レンズ面Ｓ１３を有するレンズ要素７とで構成される。実際の像面は、符号Ｓ３３で識別される。レンズ面Ｓ４，Ｓ１８，Ｓ１９，Ｓ２０，Ｓ２２，Ｓ２３が、非球面かつ非平面で、光軸回りに回転対称である非球面表面である点を除いて、全てのレンズ面は球面である。

レンズ要素の詳細な特性を説明する前に、レンズ群およびこれらの軸上位置と移動についての一般説明を、符号３５０で全体として示す本発明の第４例示実施形態のズームレンズシステムについて行う。

撮影すべき物体に面する側、即ち、図３４の左端から開始して、第１のレンズ群３５１は、第１のレンズ小群３５２と、第１のズーム小群３５３とを備える。第１のレンズ小群３５２は、負のパワーを持つ小群であり、物体空間からの光を集める単レンズ要素１〜４を備え、光軸（Φで示す）に関して主光線角度を減少させる。第１のズーム小群３５３は、正のパワーを持つ小群であり、単レンズ要素５と、レンズ要素６，７からなる第１のダブレット１Ｄと、単レンズ要素８とを含む。

第２のズーム小群３５４は、固定式で、正のパワーを持つ群であり、プリズム要素９と、単レンズ要素１０と、要素１０の近くまたはその内部に配置される中間像とを含む。レンズ要素１０は、視野レンズとも称される。

第３のレンズ群３５５は、正のパワーを持つ小群である第２のズーム小群３５６を備え、面Ｓ２５に光学絞りを含み、単レンズ要素１１〜１４と、レンズ要素１５〜１８からなる可変焦点液体レンズチャンバとを備える。

本発明の第４例示実施形態での正または負のパワーの各レンズ要素は、（表４）に記述している。上述したように、各レンズ群の得られた光学パワーは、第１のレンズ小群３５２は負、第１のズーム小群３５３は正、第２のレンズ群３５４は正、第２のズーム小群３５６は正である。

この光学設計は、ＮＰカーネルと、そしてＰリレーとで構成される。全部で２個だけの独立に移動する群が存在し、中間像の物体側に１個、像側に１個である。これは、真のズームレンズを製作するのに必要である、移動群の最小数を表している。負のパワーを持つ前側群は、両方の折曲げプリズムがあるため、像面に対して固定されている。４．８：１のズーム比は、現在販売されているコンパクトデジタルカメラのほぼ全てに見られるものより大きく、９０度のワイド端での視野は、現在のコンパクトデジタルカメラのものより格段に大きい。

Ｐリレーは、１個の独立に移動する正の群を備え、著しく簡単な構造を有し、全体としてシステムの簡素化に大きく寄与する。

システムの開口(aperture)は、約ｆ／３．０〜ｆ／６．０の範囲に及ぶが、約３．０ｍｍ〜６．０ｍｍの焦点距離では約ｆ／３．０で一定である。６．０ｍｍ〜１３．９ｍｍの焦点距離では、開口は、約ｆ／３．０からｆ／６．０へと徐々に低下する。

この第４実施形態は、近接合焦を達成するための可変焦点液体レンズチャンバの使用に意義がある。このタイプの液体合焦チャンバは、異なる屈折率を有する一対の混合可能液を封入したガラスセルを含み、米国特許第６３６９９５４号に詳細に記載されており、これは参照によりここに組み込まれる。こうした可変パワー液体エレメントを使用する利点は、合焦のために必要な移動部分が無いことである。これは、合焦動作の速度および信頼性を高めている。

液体合焦セルのサイズおよび光学パワーを最小化するために、それは開口絞りの近くに配置することが好ましい。セルを絞りの像側に配置することによって、合焦動作の際、システムの入射瞳は一定になる。これは、合焦揺らぎ(breathing)を大きく除去することになり、ビデオカメラ用に意図したレンズの重要な特徴である。

各ズーム小群３５３，３５６は、これらの位置に応じて、ズーム動作のために光軸に沿って両方向に移動可能である。特に、ズーム小群３５３，３５６のうち少なくとも１個は、合焦動作およびズーム動作、温度補償およびズーム動作、あるいは、合焦動作、温度補償およびズーム動作のために光軸に沿って同時に移動可能である。

固定の第１のレンズ小群３５２および第２のレンズ群３５４は、静止したままであり、ズーム動作の際、実際の像面Ｓ３３から固定した距離にある。図３４の上側にある両端矢印付きの水平矢印は、各ズーム小群３５３，３５６が両方の光軸方向に、単調に（即ち、最も端から調整の他方へ進行する場合は、一方向のみ）移動可能であることを示している。

図３４ではレンズ要素だけを物理的に示しているが、従来の機械的な装置および機構が、レンズ要素を支持し、可動群の軸上運動を生じさせるために、従来のレンズハウジングやレンズ胴(barrel)の中に設けられると理解すべきである。

上述した第４例示実施形態のズームレンズシステム３５０についてのレンズ構成および組み立てデータは、（表４）に記述している。

（表４）において、第１欄「項目」は、図３４で用いたものと同じ符号またはラベルを用いて、各光学要素を特定している。第２欄と第３欄は、図３４で用いたものと同じ符号を用いた光学要素（レンズ）が属する「群」と「小群」を特定している。第４欄「面」は、図３４で特定したように、絞り（虹彩(iris)）Ｓ２５およびレンズの各実在面の面番号のリストである。第５欄「ズーム位置」は、ズーム小群３５３，３５６についての６つの典型的なズーム位置Ｚ１〜Ｚ６（図３５〜図３７に示す）を特定し、より詳細に後述するように、第４欄に列挙された面の幾つかの間の距離（間隔）が変化する。

第６欄の凡例「曲率半径」は、各面に関する光学面の曲率半径のリストであり、負の符号（−）は、図２１に示すように、曲率半径の中心が面の左側にあることを意味し、「Infinity（無限）」は、光学的に平坦な面を意味する。面Ｓ４，Ｓ１８，Ｓ１９，Ｓ２０，Ｓ２２，Ｓ２３に関するアスタリスク（＊）は、これらが非球面であることを意味し、「曲率半径」は基本半径である。これら２つの面に関する公式および係数は、（表４）への脚注（＊）として記述している。第７欄「厚さまたは間隔」は、面（第４欄）と隣りの面との間の軸上距離である。例えば、面Ｓ２と面Ｓ３の間の距離は、２．１２４ｍｍである。

表４の第８欄と第９欄は、各レンズ要素の屈折率とアッベ数を示す。表４の最後の欄「開口直径」は、光線が通過する各面についての最大直径を示す。全ての最大開口直径は、絞り面Ｓ２５を除いて、６ｍｍ対角の像と、最短焦点距離でのｆ／３．０から最長焦点距離でのｆ／６．３までの範囲にある相対開口を仮定して計算している。絞り面Ｓ２５の最大開口直径は、ズーム位置Ｚ１〜Ｚ６に関して、それぞれ２．４０６ｍｍ，２．３６６ｍｍ，２．５１７ｍｍ，２．３９２ｍｍ，１．９７６ｍｍ，１．７１８ｍｍである。相対開口（ｆナンバー）は、ズーム位置Ｚ１〜Ｚ６に関して、それぞれｆ／３．０，ｆ／３．０，ｆ／３．０，ｆ／３．１，ｆ／６．０，ｆ／６．７である。

（表４）の上記脚注（＊）は、非球面Ｓ４，Ｓ１８，Ｓ１９，Ｓ２０，Ｓ２２，Ｓ２３の形状を計算するための値Ｚに関する式を含み、ＣＵＲＶは、面の頂点での曲率であり、Ｙは、高さまたはガラス面での特定の点の光軸からの距離であり、Ｋは円錐係数、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇはそれぞれ４次、６次、８次、１０次、１２次、１４次、１６次の変形係数である。

上述のように、本発明の範囲および汎用性を示すために、（表４）のデータに記述した６つの異なるズーム位置Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４，Ｚ５，Ｚ６が存在しており、２個の可動ズーム小群および可変焦点液体について６つの異なる位置の特定のデータを提供している。ズーム位置Ｚ１，Ｚ３，Ｚ５は、ズーム小群３５３，３５６の３つの位置を表し、ズーム位置Ｚ１，Ｚ５は最も端の位置であり、ズーム位置Ｚ３は中間の位置である。当然ながら、連続的なズーム動作は、極端なズーム位置Ｚ１，Ｚ５の間で可能であり、レンズシステム３５０を用いた上述のズーム範囲内で連続的なズーム動作のいずれの組合せも可能であることは理解されよう。

ズーム位置Ｚ２，Ｚ４，Ｚ６は、レンズシステムの前側頂点から１００ｍｍに位置する物体に調整された、ズーム小群３５３，３５６の３つの近合焦(close-focus)位置を表す。ズーム位置Ｚ２は、１００ｍｍの物体距離に関して最短焦点距離位置であるという意味において、ズーム位置Ｚ１に対する近合焦の相手方(companion)である。同様に、ズーム位置Ｚ４，Ｚ６は、それぞれズーム位置Ｚ３，Ｚ５に対する近合焦の相手方である。

レンズシステム３５０の有効焦点距離（ＥＦＬ）、全視野（ＦＦＯＶ：Full Field Of View）およびＦナンバーは、別々のズーム位置について変化する。図３５〜図３７を参照して、ズームレンズシステム３５０を、様々なズーム位置でのズーム群と、これらの位置に関する光線追跡とで示している。

図３５は、表４にデータを記載したズーム位置Ｚ１を表し、約３．０ｍｍのＥＦＬ、約９０．０度のＦＦＯＶ、約３．０のＦナンバーとなる。図３６は、表４からのズーム位置Ｚ３を表し、約６．０ｍｍのＥＦＬ、約５３．４度のＦＦＯＶ、約３．０のＦナンバーとなる。図３７は、表４からのズーム位置Ｚ５を表し、約１３．９ｍｍのＥＦＬ、約２４．４度のＦＦＯＶ、約６．０のＦナンバーとなる。

表４に記載した、個々のレンズ要素（項目１〜１８）とレンズ要素間の間隔についての仕様から、各レンズ要素およびレンズ要素の各群（即ち、第１のレンズ群３５２、第１のズーム小群３５３、第２のレンズ群３５４、第２のズーム小群３５６）の焦点距離は、上記ＺＥＭＡＸ（登録商標）光学設計ソフトウエアを用いて計算することができ、これらの計算した群の焦点距離は、下記のようになる。

第１のレンズ群３５２（要素１〜４）＝ −６．３５７ｍｍ
第１のズーム小群３５３（要素５〜８）＝ ９．６４５ｍｍ
第２のレンズ群３５４（要素９，１０）＝ ９．５６０ｍｍ
第２のズーム小群３５６（要素１１〜１４）＝ ６．７７７ｍｍ

ズームレンズシステム３５０は、面Ｓ２５において１つの光学絞りが設けられ、これは光線がその地点で通過できる開口の直径を制御して、ズームレンズシステムにおいて該直径以上に半径方向に進む光線を停止させている点に留意すべきである。光学絞りは、物理的な虹彩が配置される場所である。虹彩は、第２のズーム小群３５６の内部または端に配置され、このズーム小群とともに移動する。例えば、図３７では、周縁の光線が余裕でＳ２５を通過しているが、一方、図３６では、周縁の光線は、光学絞りを通過する際、Ｓ２５の最も端にほとんど接していることに留意する。このことは、Ｓ２５に配置された虹彩は、焦点距離が増えるにつれて、開く必要があることを示す。一定のｆナンバーを像で維持するためには、虹彩は「ズーム」または変化する必要がある。換言すると、虹彩は、一定の開口について調整しなければならない。ズーム動作中に虹彩を開いたり閉じたりするために、別個のカムを使用してもよい。さらに、表４に記載したレンズ要素の面の開口全ては、図３５〜図３７に描いたように、全ての合焦およびズームの位置で、視野絞りとして機能することに留意すべきである。

２個のズーム小群３５３，３５６は、それぞれ独立して軸上で移動可能であり、これらの個々の運動は、任意の便利な手段、例えば、カムなど、従来の機械デバイスによって協調して、所望のズーム機能を達成している。

ズームレンズシステム３５０は、第２のズーム小群３５６の内部に配置された虹彩Ｓ２５を有しており、従って、虹彩Ｓ２５は一緒に軸上に移動する。虹彩Ｓ２５の開口サイズは、上述のように、第２のズーム小群３５６が軸上に移動するにつれて、表４に記載した最大開口直径に対して調整され、表４中での最大値が付与される。

図３８は、本発明の第４例示実施形態のシステムの３次元図を示す。図３８に示すように、２つの前側要素および２つの視野レンズは、非回転の実施形態では矩形形状に切除可能であり、容積を最小化している。図３９と図４０は、折曲げ非回転のシステムの２つの異なる図について全体寸法とともに示している。

本願で説明し図示した使用、性能および光学仕様書は、一般に、非回転式の複合ズームレンズに相当するものである。しかしながら、複合ズームレンズの光学的な回転能力は、図３８に示している。一実施形態では、第１の折曲げプリズム３５００および前側要素３５０２（回転する実施形態では、切除の代わりに丸くてもよい）は、矢印３５１０で示すように、レンズ要素３５０８および第１の折曲げプリズム３５００の像側にある他の全てのレンズ要素およびプリズムに対して、ユニットとして光軸３５０６回りに回転し得る。しかしながら、代替の実施形態では、回転は、レンズ要素３５１２のいずれの間で生じてもよい。他の実施形態では、第２の折曲げプリズム３５１４および第２の折曲げプリズム３５１４の物体側にある全ての要素およびプリズムが、矢印３５１８で示すように、第２の折曲げプリズム３５１４の像側にある要素およびプリズムに対して、ユニットとして光軸３５１６回りに回転してもよい。要素３５２０は、回転する実施形態では、切除の代わりに丸くてもよいことに留意する。しかしながら、代替の実施形態では、回転は、レンズ要素３５２４のいずれの間で生じてもよい。更なる代替の実施形態では、両方の回転が可能である。これらの回転は、複合ズームレンズの一部を、例えば、折り畳み(clamshell)式携帯電話のヒンジの中に配置することが可能である。

ここで説明し図示した例示の仕様、性能および光学仕様書を維持しつつ、口径食(vignetting)を避けるには、本発明の回転式の実施形態は、検出器は、矩形のアスペクト比を有し、検出器の各辺は、ここで説明した非回転の実施形態の光学仕様書によって形成される矩形状の像の最小寸法に相当することを要すると理解すべきである。代替として、ここで説明した非回転の実施形態の光学仕様書によって形成される像を維持しつつ、口径食を避けるには、本発明の回転式の実施形態は、過度の実験を必要とせずに光学仕様書に対する幾つかの改訂を必要とし、当業者の能力の範囲内で、より大きなプリズムと、他のレンズ要素への変更を提供するようにする。こうして矩形状の像または他の像形状は、ズームレンズがどのように回転しているかに関係なく、取り込むことができる。

図４１〜図４６を参照して、ズーム位置Ｚ１〜Ｚ６に関する光線収差グラフを、６つの別々のグラフペアによって従来の手法でそれぞれ示しており、３つの波長（４８６ｎｍ，５８８ｎｍ，６５６ｎｍ）に関して、右下コーナーでは４５度の最大フィールド高、左上コーナーではゼロのフィールド高を示す。各ペアの左のグラフはＹ扇形(FAN)であり、各ペアの右のグラフは、Ｘ扇形である。縦軸の目盛りは、１０ミクロンを表し、最大スケールは、±５０ミクロンである。当業者にとって容易に判るように、これらの性能カーブは、全て６つのズーム位置において、該ズームレンズシステムは、現在の放送テレビジョンＮＴＳＣ品質にとって桁違いに良好に、ＨＤＴＶ放送テレビジョン品質にとって極めて良好に動作することを裏付けている。

上述した全ての実施形態における幾つかの横方向光線収差プロットで示した性能比較は、各プロットに関する光ビームの極めて小さなエリアに適用されるだけであり、性能への影響が殆どないことを知るべきである。さらに、上述した全ての実施形態における全てのデータは、２０℃（華氏６８°）の温度および標準大気圧（７６０ｍｍＨｇ）で与えられていると理解すべきである。

本発明は、添付図面を参照してその実施形態に関連して全て説明したが、種々の変化および変更が当業者に明らかになることに留意すべきである。こうした変化および変更は、本発明の範囲内に含まれるものとして理解すべきである。

本発明の第１実施形態に従って識別したレンズ要素および面を備えた、複合ズームレンズの折曲げ無しレイアウトを示す。 本発明の第１実施形態に従って、ズーム位置Ｚ１での複合ズームレンズの折曲げ無しレイアウトを示す。 本発明の第１実施形態に従って、ズーム位置Ｚ２での複合ズームレンズの折曲げ無しレイアウトを示す。 本発明の第１実施形態に従って、ズーム位置Ｚ３での複合ズームレンズの折曲げ無しレイアウトを示す。 本発明の第１実施形態に係る複合ズームレンズシステムの３次元図である。 本発明の第１実施形態に係る複合ズームレンズの折曲げレイアウトを示す。 本発明の第１実施形態に係る複合ズームレンズの折曲げレイアウトを示す。 本発明の第１実施形態に従って、２．５ｍｍの有効焦点距離（ＥＦＬ）と１００．４度の視野（ＦＯＶ）を持つズーム位置Ｚ１での横方向光線収差図を示す。 本発明の第１実施形態に従って、５．７ｍｍのＥＦＬと５５．８度のＦＯＶを持つズーム位置Ｚ２での横方向光線収差図を示す。 本発明の第１実施形態に従って、１３．９ｍｍのＥＦＬと２４．４度のＦＯＶを持つズーム位置Ｚ３での横方向光線収差図を示す。 本発明の第２実施形態に従って識別したレンズ要素および面を備えた、複合ズームレンズの折曲げ無しレイアウトを示す。 本発明の第２実施形態に従って、ズーム位置Ｚ１での複合ズームレンズの折曲げ無しレイアウトを示す。 本発明の第２実施形態に従って、ズーム位置Ｚ２での複合ズームレンズの折曲げ無しレイアウトを示す。 本発明の第２実施形態に従って、ズーム位置Ｚ３での複合ズームレンズの折曲げ無しレイアウトを示す。 本発明の第２実施形態に係る複合ズームレンズシステムの３次元図である。 本発明の第２実施形態に係る複合ズームレンズの折曲げレイアウトを示す。 本発明の第２実施形態に係る複合ズームレンズの折曲げレイアウトを示す。 本発明の第２実施形態に従って、２．５ｍｍのＥＦＬと１００．４度のＦＯＶを持つズーム位置Ｚ１での横方向光線収差図を示す。 本発明の第２実施形態に従って、５．５ｍｍのＥＦＬと５６．８度のＦＯＶを持つズーム位置Ｚ２での横方向光線収差図を示す。 本発明の第２実施形態に従って、１３．９ｍｍのＥＦＬと２４．４度のＦＯＶを持つズーム位置Ｚ３での横方向光線収差図を示す。 本発明の第３実施形態に従って識別したレンズ要素および面を備えた、複合ズームレンズの折曲げ無しレイアウトを示す。 本発明の第３実施形態に従って、ズーム位置Ｚ１での複合ズームレンズの折曲げ無しレイアウトを示す。 本発明の第３実施形態に従って、ズーム位置Ｚ３での複合ズームレンズの折曲げ無しレイアウトを示す。 本発明の第３実施形態に従って、ズーム位置Ｚ５での複合ズームレンズの折曲げ無しレイアウトを示す。 本発明の第３実施形態に係る複合ズームレンズシステムの３次元図である。 本発明の第３実施形態に係る複合ズームレンズの折曲げレイアウトを示す。 本発明の第３実施形態に係る複合ズームレンズの折曲げレイアウトを示す。 本発明の第３実施形態に従って、３．０ｍｍのＥＦＬ、９０．０度のＦＯＶ、無限遠の物体距離を持つズーム位置Ｚ１での横方向光線収差図を示す。 本発明の第３実施形態に従って、３．０ｍｍのＥＦＬ、８８．５度のＦＯＶ、１００ｍｍの物体距離を持つズーム位置Ｚ２での横方向光線収差図を示す。 本発明の第３実施形態に従って、６．０ｍｍのＥＦＬ、５３．４度のＦＯＶ、無限遠の物体距離を持つズーム位置Ｚ３での横方向光線収差図を示す。 本発明の第３実施形態に従って、６．０ｍｍのＥＦＬ、５４．８度のＦＯＶ、１００ｍｍの物体距離を持つズーム位置Ｚ４での横方向光線収差図を示す。 本発明の第３実施形態に従って、１３．９ｍｍのＥＦＬ、２４．４度のＦＯＶ、無限遠の物体距離を持つズーム位置Ｚ５での横方向光線収差図を示す。 本発明の第３実施形態に従って、１３．９ｍｍのＥＦＬ、２６．０度のＦＯＶ、１００ｍｍの物体距離を持つズーム位置Ｚ６での横方向光線収差図を示す。 本発明の第４実施形態に従って識別したレンズ要素および面を備えた、複合ズームレンズの折曲げ無しレイアウトを示す。 本発明の第４実施形態に従って、ズーム位置Ｚ１での複合ズームレンズの折曲げ無しレイアウトを示す。 本発明の第４実施形態に従って、ズーム位置Ｚ３での複合ズームレンズの折曲げ無しレイアウトを示す。 本発明の第４実施形態に従って、ズーム位置Ｚ５での複合ズームレンズの折曲げ無しレイアウトを示す。 本発明の第４実施形態に係る複合ズームレンズシステムの３次元図である。 本発明の第４実施形態に係る複合ズームレンズの折曲げレイアウトを示す。 本発明の第４実施形態に係る複合ズームレンズの折曲げレイアウトを示す。 本発明の第４実施形態に従って、３．０ｍｍのＥＦＬ、９０．０度のＦＯＶ、無限遠の物体距離を持つズーム位置Ｚ１での横方向光線収差図を示す。 本発明の第４実施形態に従って、３．０ｍｍのＥＦＬ、９０．４度のＦＯＶ、１００ｍｍの物体距離を持つズーム位置Ｚ２での横方向光線収差図を示す。 本発明の第４実施形態に従って、６．０ｍｍのＥＦＬ、５３．４度のＦＯＶ、無限遠の物体距離を持つズーム位置Ｚ３での横方向光線収差図を示す。 本発明の第４実施形態に従って、６．０ｍｍのＥＦＬ、５４．２度のＦＯＶ、１００ｍｍの物体距離を持つズーム位置Ｚ４での横方向光線収差図を示す。 本発明の第４実施形態に従って、１３．９ｍｍのＥＦＬ、２４．４度のＦＯＶ、無限遠の物体距離を持つズーム位置Ｚ５での横方向光線収差図を示す。 本発明の第４実施形態に従って、１３．９ｍｍのＥＦＬ、２５．２度のＦＯＶ、１００ｍｍの物体距離を持つズーム位置Ｚ６での横方向光線収差図を示す。

Claims (44)

1. 物体の最終像を形成するためのズームレンズシステムであって、
   前記システムは、物体側および像側を有し、物体と最終像との間に第１中間実像を形成するものであり、
   前記システムは、物体側から像側へ向かう順に、
   物体と第１中間実像との間に配置された、少なくとも１つのレンズ要素を有するズーム小群Ａを含む第１のレンズ群と、
   第１中間実像と最終像との間に配置された、少なくとも１つのレンズ要素を有するズーム小群Ｂを含む第２のレンズ群と、を備え、
   ズーム小群Ａ，Ｂは、ズーム動作のために、光軸に沿って同時に移動可能であり、
   ズーム動作は、第１および第２のレンズ群のうちの少なくとも１つにおいて、単一のズーム小群だけで行われるようにしたズームレンズシステム。
2. 負のパワーを有する第１のレンズ小群を、最終像に対して静止したズーム小群Ａの物体側にさらに備える請求項１記載のズームレンズシステム。
3. 第１のレンズ小群は、少なくとも約６５度の最大視野を受け入れるためのものである請求項２記載のズームレンズシステム。
4. 第１のレンズ小群は、集光した光および光軸を折り曲げるための折曲げプリズムを含むようにした請求項２記載のズームレンズシステム。
5. 折曲げプリズムおよび該折曲げプリズムの物体側にある全てのレンズ要素は、ユニットとして光軸回りに回転可能である請求項４記載のズームレンズシステム。
6. 第１のレンズ小群およびズーム小群Ａ，Ｂは、−＋＋構成を有するようにした請求項２記載のズームレンズシステム。
7. 第１のレンズ小群またはズーム小群Ａの中の１つのレンズ要素、および該１つのレンズ要素の物体側にある全てのレンズ要素が、ユニットとして光軸回りに回転可能であるようにした請求項２記載のズームレンズシステム。
8. ズーム小群Ａとズーム小群Ｂの間に配置された第２のレンズ群をさらに備え、
   前記第２のレンズ群は、第１中間実像を含み又は近傍に有している請求項１記載のズームレンズシステム。
9. 第１中間実像は、第２のレンズ群でのレンズ要素間の空隙に形成されるようにした請求項８記載のズームレンズシステム。
10. 第２のレンズ群は、集光した光および光軸を折り曲げるための折曲げプリズムを含むようにした請求項８記載のズームレンズシステム。
11. 折曲げプリズムおよび該折曲げプリズムの物体側にある全てのレンズ要素は、ユニットとして光軸回りに回転可能である請求項１０記載のズームレンズシステム。
12. 第２のレンズ群は、＋構成を有するようにした請求項８記載のズームレンズシステム。
13. 第２のレンズ群は、最終像に対して静止している請求項８記載のズームレンズシステム。
14. ズーム小群Ｂの内部にある１つのレンズ要素および該１つのレンズ要素の物体側にある全てのレンズ要素は、ユニットとして光軸回りに回転可能である請求項１記載のズームレンズシステム。
15. ズーム小群Ａ，Ｂの移動と干渉しない領域に配置された、少なくとも１つの折曲げプリズムをさらに備える請求項１記載のズームレンズシステム。
16. 少なくとも１つの非球面光学面をさらに備える請求項１記載のズームレンズシステム。
17. 該少なくとも１つの非球面光学面は、歪曲および球面収差の少なくとも１つの補正に寄与するためのものである請求項１６記載のズームレンズシステム。
18. ズーム小群Ｂと最終像の間に配置された折曲げミラーをさらに備える請求項１記載のズームレンズシステム。
19. ズーム小群Ｂと最終像の間に配置された折曲げプリズムをさらに備える請求項１記載のズームレンズシステム。
20. ズーム小群Ｂは、合焦動作のために可変である曲率半径を持つ少なくとも１つのレンズ要素を備える請求項１記載のズームレンズシステム。
21. ズーム小群Ｂは、少なくとも１つの液体レンズ要素を備える請求項２０記載のズームレンズシステム。
22. 可変曲率半径を持つレンズ要素は、合焦揺らぎを最小化するために、開口絞りの近くに配置されるようにした請求項２０記載のズームレンズシステム。
23. ズーム小群Ａ，Ｂの少なくとも１つは、合焦動作およびズーム動作のために、光軸に沿って移動可能である請求項１記載のズームレンズシステム。
24. ズーム小群Ａ，Ｂの少なくとも１つは、温度補償およびズーム動作のために、光軸に沿って移動可能である請求項１記載のズームレンズシステム。
25. ズーム小群Ａ，Ｂの少なくとも１つは、合焦動作、温度補償およびズーム動作のために、光軸に沿って移動可能である請求項１記載のズームレンズシステム。
26. 第２のレンズ群は、ズーム小群Ｂと最終像の間に配置された、少なくとも１つのレンズ要素を有するズーム小群Ｃをさらに含み、
    ズーム小群Ａ，Ｂ，Ｃのうちの少なくとも２つは、ズーム動作のために、光軸に沿って同時に移動可能である請求項１記載のズームレンズシステム。
27. ズーム小群Ｃは、＋構成を有するようにした請求項２６記載のズームレンズシステム。
28. ズーム小群Ａ，Ｂ，Ｃのうちの少なくとも１つは、合焦動作およびズーム動作のために、光軸に沿って移動可能である請求項２６記載のズームレンズシステム。
29. ズーム小群Ａ，Ｂ，Ｃのうちの少なくとも１つは、温度補償およびズーム動作のために、光軸に沿って移動可能である請求項２６記載のズームレンズシステム。
30. ズーム小群Ａ，Ｂ，Ｃのうちの少なくとも１つは、合焦動作、温度補償およびズーム動作のために、光軸に沿って移動可能である請求項２６記載のズームレンズシステム。
31. 第１のレンズ群は、ズーム小群Ａと最終像の間に配置され、少なくとも１つのレンズ要素を有するズーム小群Ｃをさらに含み、
    ズーム小群Ａ，Ｂ，Ｃのうちの少なくとも２つは、ズーム動作のために、光軸に沿って同時に移動可能であり、
    ズーム小群Ａ，Ｃが、ズーム動作のために光軸に沿って同時に移動する場合、ズーム小群Ｂは、一時的に静止しており、
    ズームレンズシステムは、１０：１未満のズーム比を有する請求項１記載のズームレンズシステム。
32. ズーム小群Ｃは、＋構成を有するようにした請求項３１記載のズームレンズシステム。
33. ズーム小群Ａ，Ｂ，Ｃのうちの少なくとも１つは、合焦動作およびズーム動作のために、光軸に沿って移動可能である請求項３１記載のズームレンズシステム。
34. ズーム小群Ａ，Ｂ，Ｃのうちの少なくとも１つは、温度補償およびズーム動作のために、光軸に沿って移動可能である請求項３１記載のズームレンズシステム。
35. ズーム小群Ａ，Ｂ，Ｃのうちの少なくとも１つは、合焦動作、温度補償およびズーム動作のために、光軸に沿って移動可能である請求項３１記載のズームレンズシステム。
36. 第１のレンズ群は、単一のズーム小群を有し、
    第２のレンズ群は、単一のズーム小群を有するようにした請求項１記載のズームレンズシステム。
37. ズーム小群Ａ，Ｂのうちの少なくとも１つは、合焦動作およびズーム動作のために、光軸に沿って移動可能である請求項３６記載のズームレンズシステム。
38. ズーム小群Ａ，Ｂのうちの少なくとも１つは、温度補償およびズーム動作のために、光軸に沿って移動可能である請求項３６記載のズームレンズシステム。
39. ズーム小群Ａ，Ｂのうちの少なくとも１つは、合焦動作、温度補償およびズーム動作のために、光軸に沿って移動可能である請求項３６記載のズームレンズシステム。
40. 物体の最終像を形成するためのズームレンズシステムであって、
    前記システムは、物体側および像側を有し、物体と最終像との間に第１中間実像を形成するものであり、
    前記システムは、物体側から像側へ向かう順に、
    物体と第１中間実像との間に配置され、少なくとも１つのレンズ要素を含む第１のズーム部と、
    第１中間実像と最終像との間に配置され、少なくとも１つのレンズ要素を含む第２のズーム部と、を備え、
    第１および第２のズーム部は、ズーム動作のために、光軸に沿って同時に移動可能であり、
    ズーム動作は、第１および第２のズーム部のうちの少なくとも１つにおいて、単一のズーム小群だけで行われるようにしたズームレンズシステム。
41. 物体の最終像を形成するためのズームレンズシステムであって、
    前記システムは、物体と最終像との間に第１中間実像を形成するものであり、
    前記システムは、複合ズーム小群Ａ，Ｂを備え、
    ズーム小群Ａ，Ｂは、ズーム動作のために、光軸に沿って連続的かつ同時に移動可能であり、
    ズーム動作は、ズーム小群Ａ，Ｂのうちの少なくとも１つにおいて、単一のズーム小群だけで行われるようにしたズームレンズシステム。
42. 物体の最終像を形成するためのズームレンズシステムであって、
    前記システムは、物体側および像側を有し、物体側から像側へ向かう順に、
    中間実像を形成するズーム小群Ａと、
    中間実像を受けて、その倍率を変化させて最終像を形成する可変焦点距離ズーム小群Ｂと、を備え、
    ズーム小群Ａ，Ｂは、ズーム動作のために、光軸に沿って連続的かつ同時に移動可能であり、
    ズーム動作は、ズーム小群Ａ，Ｂのうちの少なくとも１つにおいて、単一のズーム小群だけで行われるようにしたズームレンズシステム。
43. 物体の最終像を形成するためのズームレンズシステムであって、
    該ズームレンズシステムは、最大焦点距離と最小焦点距離の間の焦点距離範囲を有し、該焦点距離範囲内の全ての焦点距離について、物体と最終像との間に少なくとも第１中間実像を形成するものであり、
    該ズームレンズシステムは、物体側および像側を有し、物体側から像側へ向かう順に、
    物体と第１中間実像との間に配置され、第１中間実像のサイズ（倍率）を変えるように変化する焦点距離を有するズーム小群Ａと、
    第１中間実像と最終像との間に配置され、最終像の倍率を変化させるためのズーム小群Ｂと、を備え、
    ズーム小群Ａ，Ｂは、ズーム動作および合焦動作のために、光軸に沿って連続的かつ同時に移動可能であり、
    ズーム動作は、ズーム小群Ａ，Ｂのうちの少なくとも１つにおいて、単一のズーム小群だけで行われるようにしたズームレンズシステム。
44. 中間実像を形成するためのズームカーネルと、
    中間実像を拡大して最終像を形成するようにズーム動作を行うズームリレーとを備え、
    ズームカーネルおよびズームリレーは、ズーム動作のために、光軸に沿って連続的かつ同時に移動可能であるズーム小群で構成され、
    ズーム動作は、ズームカーネルまたはズームリレーの少なくとも１つにおいて、単一のズーム小群だけで行われるようにしたズームレンズシステム。

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