JP2009122418A - ズームレンズおよび撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小さいサイズの撮像素子に対応可能で、かつ、エクステンダーなどを挿入することができる十分な空間を確保しつつ、十分長い射出瞳距離を得ることができるようにする。
【解決手段】開口絞りＳｔを挟んで、物体側から順に、変倍時に移動する変倍部（第２群Ｇ２および第３群Ｇ３）と、変倍部を介した光線を結像させるための固定のリレー部（第４群Ｇ４）とを備える。リレー部は物体側から順に、全体として正の屈折力を有するａ群Ｇａと、全体として正の屈折力を有するｂ群Ｇｂとで構成され、かつ、以下の条件式を満足する。
１．２＜ｆａ／ｆｂ＜１．７ ……（１）
ただし、ｆａは、ａ群Ｇａの焦点距離、ｆｂはｂ群Ｇｂの焦点距離とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＴＶ（テレビジョン）放送用のカメラやビデオカメラ等に好適なズームレンズに関し、特に光路中にエクステンダーなどを挿入可能なリレー部を有するズームレンズ、およびそのズームレンズを備えた撮像装置に関する。

従来より、例えばＴＶ放送用のカメラレンズとして、開口絞りを挟んで変倍用のレンズ群（変倍部）とリレー用のレンズ群（リレー部）とを配置した構成のズームレンズが知られている。そのリレー部としては、長い空気間隔を隔てて２つのレンズ群を配置することで、それら２つのレンズ群の間に例えば倍率を拡大するためのエクステンダーなどを挿入可能にしたものが知られている。特許文献１には、全体として４群構成で、第４群をリレー部としたズームレンズの構成が開示されている。
特開２００５−８４４０９号公報

上述のＴＶ放送用のカメラでは、撮像素子として例えば２／３インチＣＣＤ（Charge Coupled Device）を用いたものが知られており、それに用いられる光学系もその撮像素子のサイズに合わせた設計がなされている。特許文献１に記載のズームレンズも基本的に２／３インチＣＣＤに適した光学系となっている。しかしながら、最近では、より小さいサイズの撮像素子（例えば１／３インチＣＣＤ）を用いたカメラが開発されており、光学系もそれに対応したものが求められている。小さいサイズの撮像素子に対応した光学系を設計する場合、単純には、光学系を比例縮小すれば良い。しかしながら、リレー部を有するズームレンズを単純に比例縮小してしまうと、レンズ間の空気間隔やバックフォーカスも縮小されてしまうため、必要とされる機構的なスペースを得るのが困難となる。例えば、リレー部の空気間隔も縮小されてしまうため、エクステンダーなどを挿入するために必要な空気間隔を得るのが困難となる。また、バックフォーカスも縮小されてしまうため、カメラ側の色分解プリズムを配置するのに十分なバックフォーカスが得られなくなってしまう。

一方、空気間隔やバックフォーカスなどを含めたレンズの空気換算長を延ばそうとすると、射出瞳の位置と結像点との間隔（射出瞳距離）が狭まる傾向となり、光線の射出角度が大きくなってしまう。このため、例えば３ＣＣＤ方式のカメラのように、光線を色分解プリズムで複数に分離して撮像する方式の場合、カラーシェーディング（画像中心部と周辺部の色の違い）などの問題が発生するおそれがある。従って、小さいサイズの撮像素子に対応したズームレンズを設計する場合、単純に従来の光学系を比例縮小しただけでは不十分であり、エクステンダーなどを挿入可能な十分な空間を確保しつつ、カラーシェーディングなどの問題が発生しないよう、十分長い射出瞳距離を持ったレンズ構成とする必要がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、小さいサイズの撮像素子に対応可能で、かつ、エクステンダーなどを挿入することができる十分な空間を確保しつつ、十分長い射出瞳距離を得ることができるズームレンズ、およびそのズームレンズを搭載して高画質の画像を得ることができる小型の撮像装置を提供することにある。

本発明によるズームレンズは、物体側から順に、変倍時に移動する群を含む変倍部と、開口絞りと、変倍部を介した光線を結像させるための固定のリレー部とを備え、リレー部は物体側から順に、全体として正の屈折力を有するａ群Ｇａと、全体として正の屈折力を有するｂ群Ｇｂとで構成され、かつ、以下の条件式を満足するものである。
１．２＜ｆａ／ｆｂ＜１．７ ……（１）
ただし、ｆａは、ａ群Ｇａの焦点距離、ｆｂはｂ群Ｇｂの焦点距離とする。

本発明によるズームレンズでは、リレー部が、全体として正の屈折力を有するａ群Ｇａと、全体として正の屈折力を有するｂ群Ｇｂとで構成され、それらａ群Ｇａとｂ群Ｇｂとの間にエクステンダーなどが挿入される。ａ群Ｇａとｂ群Ｇｂとが所定の条件式を満足するような構成とされていることで、小さいサイズの撮像素子に対応可能で、かつ、エクステンダーなどを挿入することができる十分な空間を確保しつつ、十分長い射出瞳距離が得られる。
そしてさらに、次の好ましい条件を適宜採用して満足することで、本発明の目的をより実現しやすくなる。

本発明によるズームレンズにおいて、さらに以下の条件を満足することが好ましい。
３．８＜ｆａ／Ｄａ＜５．２ ……（２）
ただし、Ｄａは、ａ群Ｇａの面間隔の和（ａ群Ｇａ全体の光軸上の厚み）とする。

また、ａ群Ｇａは物体側から順に、負のレンズ群Ｌａ１と正のレンズ群Ｌａ２とで構成されていることが好ましい。またこの場合、さらに以下の条件を満足することが好ましい。
−１２＜ｆａ１／ｆａｂ＜０ ……（３）
ただし、ｆａ１はレンズ群Ｌａ１の焦点距離、ｆａｂはａ群Ｇａとｂ群Ｇｂとの合成焦点距離とする。

また、以下の条件を満足することが好ましい。
１０＜ｆａ２／Ｙ＜２０ ……（８）
ただし、ｆａ２はレンズ群Ｌａ２の焦点距離、Ｙは光学系の像高とする。

また、ａ群Ｇａは最も物体側に、物体側より順に正のレンズと物体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズとで構成された接合レンズを有することが好ましい。

また、ｂ群Ｇｂは物体側から順に、負のレンズ群Ｌｂ１と正のレンズ群Ｌｂ２とで構成されていることが好ましい。またこの場合、さらに以下の条件を満足することが好ましい。
−１８＜ｆｂ１／ｆａｂ＜０ ……（４）
ただし、ｆｂ１はレンズ群Ｌｂ１の焦点距離、ｆａｂはａ群Ｇａとｂ群Ｇｂの合成焦点距離とする。

また、ｂ群Ｇｂにおける正のレンズ群Ｌｂ２は、複数の正レンズを有していることが好ましい。またこの場合、さらに以下の条件を満足することが好ましい。
５＜ｆｂ２／Ｙ＜２０ ……（９）
ただし、ｆｂ２はレンズ群Ｌｂ２の焦点距離、Ｙは光学系の像高とする。

また、ｂ群Ｇｂは最も物体側に、物体側より順に正のレンズと物体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズとで構成された接合レンズを有することが好ましい。
ｂ群Ｇｂはまた、最も像側に、物体側より順に物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズと正のレンズとで構成された接合レンズを有することが好ましい。

また、本発明によるズームレンズにおいて、さらに以下の条件を適宜選択的に満足することが好ましい。
２＜Ｈａ１／Ｙ＜８ ……（５）
０＜Ｈａ２／Ｙ＜４ ……（６）
３＜Ｐｂ／Ｙ＜１０ ……（７）
ただし、Ｈａ１は光軸上でａ群Ｇａの物体側面頂点からａ群Ｇａの前側主点位置までの距離（像面側を正とする）、Ｙは光学系の像高とする。Ｈａ２は光軸上でａ群Ｇａの像面側面頂点からａ群Ｇａの後側主点位置までの距離（像面側を正とする）、Ｐｂはｂ群Ｇｂの主点間隔とする。

本発明による撮像装置は、本発明のズームレンズと、このズームレンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子とを備えたものである。
本発明による撮像装置では、本発明のズームレンズによって得られた高解像の光学像に基づいて高解像の撮像信号が得られ、その撮像信号に基づいて高画質の撮影画像が得られる。

本発明のズームレンズによれば、開口絞りを挟んで変倍部とリレー部とを配置した構成において、リレー部の構成を全体として正の屈折力を有するａ群Ｇａとｂ群Ｇｂとで構成し、それらａ群Ｇａとｂ群Ｇｂの構成を最適化するようにしたので、小さいサイズの撮像素子に対応可能で、かつ、エクステンダーなどを挿入することができる十分な空間を確保しつつ、十分長い射出瞳距離を得ることができる。

また、本発明の撮像装置によれば、上記本発明のズームレンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力するようにしたので、小さいサイズの撮像素子を用いて、高画質の画像を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係るズームレンズの第１の構成例を示している。この構成例は、後述の第１の数値実施例（図６、図７（Ａ），（Ｂ））のレンズ構成に対応している。同様にして、後述の第２ないし第５の数値実施例のレンズ構成に対応する第２ないし第５の構成例の断面構成を、図２〜図５に示す。なお、図１〜図５には、広角端で無限遠物体にフォーカスしている状態でのレンズ配置を示す。図１〜図５において、符号Ｄｉは、ｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ１上の面間隔を示す。なお符号Ｄｉについては、変倍に伴って変化する部分の面間隔部分にのみ符号を付している。

本実施の形態に係るズームレンズは、ＴＶ放送用のカメラやビデオカメラ等に搭載されて好適なものである。このズームレンズは、光軸Ｚ１に沿って物体側から順に、正の屈折力を有する第１群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４群Ｇ４とを備えている。光学的な開口絞りＳｔは、第３群Ｇ３と第４群Ｇ４との間に配置されている。

このズームレンズの像側には、搭載されるカメラの撮像部１０の構成に応じた光学部材が配置される。例えば、このズームレンズの結像面（撮像面）には、ＣＣＤやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子１００が配置される。撮像素子１００としては、例えば１／３インチＣＣＤを用いることができる。また、最終レンズ群（第４群Ｇ４）と撮像面との間には、例えば３ＣＣＤ方式のカメラのように、色分解用のプリズムブロック（色分解光学系）ＧＰが配置される。撮像素子１００は、このズームレンズによって形成された被写体像に応じた電気信号（撮像信号）を出力する。本実施の形態に係る撮像装置は、少なくとも本実施の形態に係るズームレンズと撮像素子１００とを備えて構成される。

図２７は、このズームレンズが適用されるカメラの一例を示している。
このカメラは、カメラ本体１と、カメラ本体１にマウントされるカメラ用レンズ２とを備えている。カメラ本体１内には、カメラ用レンズ２によって形成された被写体像に応じた撮像信号を出力するＣＣＤ等の撮像素子、その撮像素子から出力された撮像信号を処理して画像を生成する信号処理回路、およびその生成された画像を記録するための記録媒体等が設けられている。このようなカメラにおけるカメラ用レンズ２として、本実施の形態におけるズームレンズが適用される。

このズームレンズにおいて、第１群Ｇ１は複数のレンズを有し、図１等に示したように、像側の一部のレンズが、フォーカスを行うために光軸方向に移動するようになっている。例えば図１の構成例では、第１群Ｇ１が、物体側に両凹レンズと２枚の正レンズ、像側に３枚の正レンズを有し、像側の３枚の正レンズがフォーカスを行うために移動するようになっている。

このズームレンズにおいて、第２群Ｇ２および第３群Ｇ３は変倍部であり、変倍に伴い、図１等にその軌跡を示したように移動する。すなわち、第２群Ｇ２は、広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）へと変倍させるに従い光軸Ｚ１に沿って像面側に移動することで、第１群Ｇ１との間隔が広がるように移動する。第３群Ｇ３は、広角端から望遠端へと変倍させるに従い、光軸Ｚ１上を物体側に移動した後、像側に移動して、変倍時に弧を描くように移動する。第３群Ｇ３は、変倍に伴う像面の変動を補正する機能を有している。

第４群Ｇ４は、変倍部を介した光線を結像させるためのリレー部であり、変倍およびフォーカス時に固定の群となっている。第４群Ｇ４は物体側から順に、全体として正の屈折力を有するａ群Ｇａと、全体として正の屈折力を有するｂ群Ｇｂとで構成されている。ａ群Ｇａとｂ群Ｇｂは長い空気間隔を隔てて配置され、それらの間にエクステンダーなどが挿入可能とされている。なお、第４群Ｇ４は、第４群Ｇ４内における各レンズ間の空気間隔が最も長い部分を境として、ａ群Ｇａとｂ群Ｇｂとに分けられている。
このリレー部としての第４群Ｇ４の構成が、本実施の形態において最も特徴的な部分となっている。

ａ群Ｇａは物体側から順に、負のレンズ群Ｌａ１と正のレンズ群Ｌａ２とで構成されている。ａ群Ｇａは最も物体側に、物体側より順に正のレンズと物体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズとで構成された接合レンズを有することが好ましい。図１等に示した構成例では、レンズ群Ｌａ１が接合レンズとされ、レンズ群Ｌａ２が１枚の正レンズで構成されている。

また、ｂ群Ｇｂは物体側から順に、負のレンズ群Ｌｂ１と正のレンズ群Ｌｂ２とで構成されている。ｂ群Ｇｂにおける正のレンズ群Ｌｂ２は、複数の正レンズを有していることが好ましい。また、ｂ群Ｇｂは最も物体側に、物体側より順に正のレンズと物体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズとで構成された接合レンズを有することが好ましい。ｂ群Ｇｂはまた、最も像側に、物体側より順に物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズと正のレンズとで構成された接合レンズを有することが好ましい。図５以外の構成例では、レンズ群Ｌｂ２が複数の正レンズを有すると共に、最も像側に接合レンズを有する構成とされている。また、図４以外の構成例では、レンズ群Ｌｂ１が接合レンズとされている。

このズームレンズは、以下の条件式を満足するように構成されている。
１．２＜ｆａ／ｆｂ＜１．７ ……（１）
ただし、ｆａは、ａ群Ｇａの焦点距離、ｆｂはｂ群Ｇｂの焦点距離とする。

このズームレンズはまた、以下の条件を満足することが好ましい。
３．８＜ｆａ／Ｄａ＜５．２ ……（２）
ただし、Ｄａは、ａ群Ｇａの面間隔の和（ａ群Ｇａ全体の光軸上の厚み）とする。

また、以下の条件を満足することが好ましい。
−１２＜ｆａ１／ｆａｂ＜０ ……（３）
ただし、ｆａ１はレンズ群Ｌａ１の焦点距離、ｆａｂはａ群Ｇａとｂ群Ｇｂとの合成焦点距離とする。

また、以下の条件を満足することが好ましい。
−１８＜ｆｂ１／ｆａｂ＜０ ……（４）
ただし、ｆｂ１はレンズ群Ｌｂ１の焦点距離、ｆａｂはａ群Ｇａとｂ群Ｇｂの合成焦点距離とする。

また、以下の条件を適宜選択的に満足することが好ましい。
２＜Ｈａ１／Ｙ＜８ ……（５）
０＜Ｈａ２／Ｙ＜４ ……（６）
３＜Ｐｂ／Ｙ＜１０ ……（７）
１０＜ｆａ２／Ｙ＜２０ ……（８）
５＜ｆｂ２／Ｙ＜２０ ……（９）
ただし、Ｙは光学系の像高とする。Ｈａ１は光軸上でａ群Ｇａの物体側面頂点からａ群Ｇａの前側主点位置までの距離（像面側を正とする）、Ｈａ２は光軸上でａ群Ｇａの像面側面頂点からａ群Ｇａの後側主点位置までの距離（像面側を正とする）とする。Ｐｂはｂ群Ｇｂの主点間隔とする。ｆａ２はレンズ群Ｌａ２の焦点距離、ｆｂ２はレンズ群Ｌｂ２の焦点距離とする。

次に、以上のように構成されたズームレンズの作用および効果を説明する。

このズームレンズでは、リレー部（第４群）が、全体として正の屈折力を有するａ群Ｇａと、全体として正の屈折力を有するｂ群Ｇｂとで構成され、それらａ群Ｇａとｂ群Ｇｂとの各焦点距離ｆａ，ｆｂが所定の条件式（１）を満足して最適化されていることで、光学系の全長を維持した状態で小さいサイズの撮像素子に対応した光学系を得ることができる。上記条件式（１）の下限を超えると、開口絞りＳｔから結像点までの距離を十分に得ることが困難になる。また、上限を超えると、射出瞳位置と結像点との距離（射出瞳距離）を十分に得ることが困難になる。

また、このズームレンズでは、ａ群Ｇａを物体側から順に、負のレンズ群Ｌａ１と正のレンズ群Ｌａ２とで構成し、物体側からの光線を負のレンズ群Ｌａ１で広げてから、正のレンズ群Ｌａ２によって光線をアフォーカルにする配置とすることで、必要な空気間隔を獲得しつつ、十分な射出瞳距離を得ることができる。

さらに、ａ群Ｇａの最も物体側に、物体側より順に正のレンズと物体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズとで構成された接合レンズを配置することで、軸上色収差を良好に補正することができる。

また、このズームレンズでは、ｂ群Ｇｂを物体側から順に、負のレンズ群Ｌｂ１と正のレンズ群Ｌｂ２とで構成することで、ｂ群Ｇｂより射出されたアフォーカルな光線を負のレンズ群Ｌｂ１で広げてから、正のレンズ群Ｌｂ２で結像させ、開口絞りＳｔから結像点までの必要な空気換算長と十分な射出瞳距離とを得ることができる。

また、ｂ群Ｇｂにおいて、レンズ群Ｌｂ２に複数の正レンズを用いて結像作用に必要なパワーを分散することで、非点収差を良好に補正しつつ、必要な光路長を得ることができる。

また、ｂ群Ｇｂの最も物体側に、物体側より順に正のレンズと物体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズとで構成された接合レンズを配置することで、倍率色収差を良好に補正することができる。

また、ｂ群Ｇｂの最も像側に、物体側より順に物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズと正のレンズとで構成された接合レンズを配置することで、倍率色収差を良好に補正することができる。

上記条件式（２）は、ａ群Ｇａとｂ群Ｇｂとの間の空気間隔を十分に獲得するために有利な条件であり、下限を超えるとその空気間隔を十分に得ることが困難になる。また、上限を超えると、十分な射出瞳距離を得ることが困難になる。

上記条件式（３）は、ａ群Ｇａとｂ群Ｇｂとの合成焦点距離ｆａｂに対するレンズ群Ｌａ１の焦点距離ｆａ１の適切な範囲を規定している。条件式（３）の下限を超えると、物体側からの光線を十分に広げることができないので十分な射出瞳距離を得ることが困難になる。また、上限を超えると、球面収差などの諸収差が増大してしまうので好ましくない。

上記条件式（４）は、ａ群Ｇａとｂ群Ｇｂとの合成焦点距離ｆａｂに対するレンズ群Ｌｂ１の焦点距離ｆｂ１の適切な範囲を規定している。条件式（４）の下限を超えると、物体側からの光線を十分に広げることができないので十分な射出瞳距離を得ることが困難になる。また、上限を超えると、必要以上に光線が高くなってしまい、レンズ鏡胴の径が大きくなってしまうので好ましくない。

上記条件式（５）は、光学系の像高Ｙに対する、ａ群Ｇａの物体側面頂点からａ群Ｇａの前側主点位置までの距離Ｈａ１の適切な範囲を規定している。条件式（５）を満足して、ａ群Ｇａの前側主点位置を開口絞りＳｔから遠ざけることで、光線を広げることが可能になり、十分な射出瞳距離を得ることができる。条件式（５）の下限を超えると、十分な射出瞳距離を得ることが困難になる。また、上限を超えると、球面収差などの諸収差が増大するので好ましくない。

上記条件式（６）は、光学系の像高Ｙに対する、ａ群Ｇａの像面側面頂点からａ群Ｇａの後側主点位置までの距離Ｈａ２の適切な範囲を規定している。条件式（６）を満足して、ａ群Ｇａの後側主点位置をａ群Ｇａの像側面頂点よりも像面側にすることで、十分な射出瞳距離を得ながらも、ａ群Ｇａとｂ群Ｇｂとの間の空気間隔を十分に得ることが可能になる。条件式（６）の下限を超えると、ａ群Ｇａとｂ群Ｇｂとの間の空気間隔を十分に得ることが困難になる。また、上限を超えると、像面湾曲などの高次の収差が増大してしまうので好ましくない。

上記条件式（７）は、光学系の像高Ｙに対する、ｂ群Ｇｂの主点間隔Ｐｂの適切な範囲を規定している。条件式（７）を満足して、ｂ群Ｇｂの主点間隔Ｐｂを長くすることで、非点収差や像面湾曲などの諸収差の発生を抑えつつ、レンズ全長を長くしながらも十分な射出瞳距離を得ることができる。条件式（７）の下限を超えると、十分な射出瞳距離を得ることが困難になる。また、上限を超えると、必要以上に光線が高くなり、鏡胴の径が大きくなってしまうので好ましくない。

上記条件式（８）は、光学系の像高Ｙに対する、レンズ群Ｌａ２の焦点距離ｆａ２の適切な範囲を規定している。条件式（８）の上限を超えると、十分な射出瞳距離を得ることが困難になる。また、下限を超えると、球面収差などの諸収差が増大してしまうので好ましくない。

上記条件式（９）は、光学系の像高Ｙに対する、レンズ群Ｌｂ２の焦点距離ｆｂ２の適切な範囲を規定している。条件式（９）の下限を超えると、３ＣＣＤ用の分解光学系などを設置するのに必要なバックフォーカスを得るのが困難になる。また、上限を超えると、十分な射出瞳距離を得ることが困難になる。

以上説明したように、本実施の形態に係るズームレンズによれば、開口絞りＳｔを挟んで変倍部（第２群Ｇ２および第３群Ｇ３）とリレー部（第４群Ｇ４）とを配置した構成において、リレー部の構成を全体として正の屈折力を有するａ群Ｇａとｂ群Ｇｂとで構成し、それらａ群Ｇａとｂ群Ｇｂの構成を最適化するようにしたので、小さいサイズの撮像素子に対応可能で、かつ、エクステンダーなどを挿入することができる十分な空間を確保しつつ、十分長い射出瞳距離を得ることができる。また、本実施の形態に係るズームレンズを撮像装置に搭載することで、小さいサイズの撮像素子を用いて、高画質の画像を得ることができる。

次に、本実施の形態に係るズームレンズの具体的な数値実施例について説明する。以下では、複数の数値実施例をまとめて説明する。

図１に示したズームレンズの構成に対応する具体的なレンズデータを実施例１として、図６および図７（Ａ），（Ｂ）に示す。特に図６にはその基本的なレンズデータを示す。図６に示したレンズデータにおける面番号Ｓｉの欄には、実施例１に係るズームレンズについて、最も物体側の構成要素の面を１番目として、像側に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目の面の番号を示している。曲率半径Ｒｉの欄には、物体側からｉ番目の面の曲率半径の値（ｍｍ）を示す。面間隔Ｄｉの欄についても、同様に物体側からｉ番目の面Ｓｉとｉ＋１番目の面Ｓｉ＋１との光軸上の間隔（ｍｍ）を示す。ｎｄｊの欄には、物体側からｊ番目の光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率の値を示す。νｄｊの欄には、物体側からｊ番目の光学要素のｄ線に対するアッベ数の値を示す。

実施例１に係るズームレンズは、変倍に伴って第２群Ｇ２および第３群Ｇ３が光軸上を移動するため、これらの各群の前後の面間隔Ｄ１２，Ｄ２３，Ｄ２６の値は可変となっている。図７（Ａ）には、これらの可変面間隔の変倍時のデータとして、広角端、中間焦点距離および望遠端における値を示す。図７（Ａ）にはまたその他の諸データとして、ズーム比、ならびに、広角端、中間焦点距離および望遠端における全系の近軸焦点距離ｆ（ｍｍ）、Ｆナンバー（ＦＮＯ．）、半画角ω、像高Ｙ（ｍｍ）、レンズ全長、およびバックフォーカスの値についても示す。さらに、図７（Ｂ）には各群の近軸焦点距離（ｍｍ）を示す。
図７（Ａ）に示したように、像高Ｙは３ｍｍであり、１／３インチＣＣＤの対角サイズ（６ｍｍ）に対応したものとなっている。

以上の実施例１と同様にして、図２に示したズームレンズの構成に対応する具体的なレンズデータを実施例２として、図８および図９（Ａ），（Ｂ）に示す。また同様にして、図３に示したズームレンズの構成に対応する具体的なレンズデータを実施例３として、図１０および図１１（Ａ），（Ｂ）に示す。同様にして、図４に示したズームレンズの構成に対応する具体的なレンズデータを実施例４として、図１２および図１３（Ａ），（Ｂ）に示す。同様にして、図５に示したズームレンズの構成に対応する具体的なレンズデータを実施例５として、図１４および図１５（Ａ），（Ｂ）に示す。実施例２〜５に係るズームレンズも、実施例１と同様、変倍に伴って第２群Ｇ２および第３群Ｇ３が光軸上を移動するため、これらの各群の前後の面間隔Ｄ１２，Ｄ２３，Ｄ２６の値は可変となっている。

図１６には、上述の各条件式に関する値を、各実施例についてまとめたものを示す。図１６に示したように、各実施例の値は、各条件式の数値範囲内となっている。

図１７（Ａ）〜図１７（Ｄ）はそれぞれ、実施例１に係るズームレンズにおいて広角端で無限遠物体にフォーカスしている状態での球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）、および倍率色収差を示している。各収差図には、ｄ線を基準波長とした収差を示す。倍率色収差図には、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ），Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）についての収差を示す。非点収差図において、実線はサジタル方向、破線はタンジェンシャル方向の収差を示す。ＦＮＯ．はＦ値、ωは半画角を示す。同様にして、図１８（Ａ）〜図１８（Ｄ）には、望遠端で無限遠物体にフォーカスしている状態での球面収差、非点収差、ディストーション、および倍率色収差を示す。

同様にして、実施例２に係るズームレンズにおいて広角端で無限遠物体にフォーカスしている状態での諸収差を図１９（Ａ）〜図１９（Ｄ）に示す。同様にして、図２０（Ａ）〜図２０（Ｄ）には、望遠端で無限遠物体にフォーカスしている状態での球面収差、非点収差、ディストーション、および倍率色収差を示す。

また同様にして、実施例３に係るズームレンズにおいて広角端で無限遠物体にフォーカスしている状態での諸収差を図２１（Ａ）〜図２１（Ｄ）に示す。同様にして、図２２（Ａ）〜図２２（Ｄ）には、望遠端で無限遠物体にフォーカスしている状態での球面収差、非点収差、ディストーション、および倍率色収差を示す。

また同様にして、実施例４に係るズームレンズにおいて広角端で無限遠物体にフォーカスしている状態での諸収差を図２３（Ａ）〜図２３（Ｄ）に示す。同様にして、図２４（Ａ）〜図２４（Ｄ）には、望遠端で無限遠物体にフォーカスしている状態での球面収差、非点収差、ディストーション、および倍率色収差を示す。

また同様にして、実施例５に係るズームレンズにおいて広角端で無限遠物体にフォーカスしている状態での諸収差を図２５（Ａ）〜図２５（Ｄ）に示す。同様にして、図２６（Ａ）〜図２６（Ｄ）には、望遠端で無限遠物体にフォーカスしている状態での球面収差、非点収差、ディストーション、および倍率色収差を示す。

以上の各数値データおよび各収差図から分かるように、各実施例について、小さいサイズの撮像素子に対応可能で、かつ、エクステンダーなどを挿入することができる十分な空間を確保しつつ、十分長い射出瞳距離のズームレンズが実現できている。

なお、本発明は、上記実施の形態および各実施例に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔および屈折率の値などは、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得る。

本発明の一実施の形態に係るズームレンズの第１の構成例を示すものであり、実施例１に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係るズームレンズの第２の構成例を示すものであり、実施例２に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係るズームレンズの第３の構成例を示すものであり、実施例３に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係るズームレンズの第４の構成例を示すものであり、実施例４に対応するレンズ断面図である。 本発明の一実施の形態に係るズームレンズの第５の構成例を示すものであり、実施例５に対応するレンズ断面図である。 実施例１に係るズームレンズの基本的なレンズデータを示す図である。 実施例１に係るズームレンズのその他のレンズデータを示す図であり、（Ａ）は変倍に関する諸データを示し、（Ｂ）は各群の焦点距離のデータを示す。 実施例２に係るズームレンズの基本的なレンズデータを示す図である。 実施例２に係るズームレンズのその他のレンズデータを示す図であり、（Ａ）は変倍に関する諸データを示し、（Ｂ）は各群の焦点距離のデータを示す。 実施例３に係るズームレンズの基本的なレンズデータを示す図である。 実施例３に係るズームレンズのその他のレンズデータを示す図であり、（Ａ）は変倍に関する諸データを示し、（Ｂ）は各群の焦点距離のデータを示す。 実施例４に係るズームレンズの基本的なレンズデータを示す図である。 実施例４に係るズームレンズのその他のレンズデータを示す図であり、（Ａ）は変倍に関する諸データを示し、（Ｂ）は各群の焦点距離のデータを示す。 実施例５に係るズームレンズの基本的なレンズデータを示す図である。 実施例５に係るズームレンズのその他のレンズデータを示す図であり、（Ａ）は変倍に関する諸データを示し、（Ｂ）は各群の焦点距離のデータを示す。 条件式に関する値を各実施例についてまとめて示した図である。 実施例１に係るズームレンズの広角端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 実施例１に係るズームレンズの望遠端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 実施例２に係るズームレンズの広角端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 実施例２に係るズームレンズの望遠端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 実施例３に係るズームレンズの広角端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 実施例３に係るズームレンズの望遠端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 実施例４に係るズームレンズの広角端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 実施例４に係るズームレンズの望遠端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 実施例５に係るズームレンズの広角端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 実施例５に係るズームレンズの望遠端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の一実施の形態に係るズームレンズが搭載されるカメラの一例を示す構成図である。

符号の説明

１…カメラ本体、２…カメラ用レンズ、ＧＰ…プリズムブロック（色分解光学系）、Ｇ１…第１群、Ｇ２…第２群（変倍部）、Ｇ３…第３群（変倍部）、Ｇ４…第４群（リレー部）、Ｇａ…ａ群、Ｇｂ…ｂ群、Ｓｔ…絞り、Ｄｉ…物体側から第１番目と第１＋１番目のレンズ面との面間隔、Ｚ１…光軸。

Claims (16)

1. 物体側から順に、変倍時に移動する群を含む変倍部と、開口絞りと、前記変倍部を介した光線を結像させるための固定のリレー部とを備え、
   前記リレー部は物体側から順に、全体として正の屈折力を有するａ群Ｇａと、全体として正の屈折力を有するｂ群Ｇｂとで構成され、かつ、以下の条件式を満足する
   ことを特徴とするズームレンズ。
   １．２＜ｆａ／ｆｂ＜１．７ ……（１）
   ただし、
   ｆａ：ａ群Ｇａの焦点距離
   ｆｂ：ｂ群Ｇｂの焦点距離
   とする。
2. さらに以下の条件式を満足する
   ことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
   ３．８＜ｆａ／Ｄａ＜５．２ ……（２）
   ただし、
   Ｄａ：ａ群Ｇａの面間隔の和（ａ群Ｇａ全体の光軸上の厚み）
   とする。
3. 前記ａ群Ｇａは物体側から順に、負のレンズ群Ｌａ１と正のレンズ群Ｌａ２とで構成されている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のズームレンズ。
4. さらに以下の条件式を満足する
   ことを特徴とする請求項３に記載のズームレンズ。
   −１２＜ｆａ１／ｆａｂ＜０ ……（３）
   ただし、
   ｆａ１：レンズ群Ｌａ１の焦点距離
   ｆａｂ：ａ群Ｇａとｂ群Ｇｂとの合成焦点距離
   とする。
5. 前記ｂ群Ｇｂは物体側から順に、負のレンズ群Ｌｂ１と正のレンズ群Ｌｂ２とで構成されている
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
6. さらに以下の条件式を満足する
   ことを特徴とする請求項５に記載のズームレンズ。
   −１８＜ｆｂ１／ｆａｂ＜０ ……（４）
   ただし、
   ｆｂ１：レンズ群Ｌｂ１の焦点距離
   ｆａｂ：ａ群Ｇａとｂ群Ｇｂの合成焦点距離
   とする。
7. さらに以下の条件式を満足する
   ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
   ２＜Ｈａ１／Ｙ＜８ ……（５）
   ただし、
   Ｈａ１：光軸上でａ群Ｇａの物体側面頂点からａ群Ｇａの前側主点位置までの距離（像面側を正とする）
   Ｙ：光学系の像高
   とする。
8. さらに以下の条件式を満足する
   ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のズームレンズ。
   ０＜Ｈａ２／Ｙ＜４ ……（６）
   ただし、
   Ｈａ２：光軸上でａ群Ｇａの像面側面頂点からａ群Ｇａの後側主点位置までの距離（像面側を正とする）
   Ｙ：光学系の像高
   とする。
9. さらに以下の条件式を満足する
   ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載のズームレンズ。
   ３＜Ｐｂ／Ｙ＜１０ ……（７）
   ただし、
   Ｐｂ：ｂ群Ｇｂの主点間隔
   Ｙ：光学系の像高
   とする。
10. さらに以下の条件式を満足する
    ことを特徴とする請求項３に記載のズームレンズ。
    １０＜ｆａ２／Ｙ＜２０ ……（８）
    ただし、
    ｆａ２：レンズ群Ｌａ２の焦点距離
    Ｙ：光学系の像高
    とする。
11. 前記レンズ群Ｌｂ２は複数の正レンズを有している
    ことを特徴とする請求項５に記載のズームレンズ。
12. さらに以下の条件式を満足する
    ことを特徴とする請求項１１に記載のズームレンズ。
    ５＜ｆｂ２／Ｙ＜２０ ……（９）
    ただし、
    ｆｂ２：レンズ群Ｌｂ２の焦点距離
    Ｙ：光学系の像高
    とする。
13. 前記ａ群Ｇａは最も物体側に、物体側より順に正のレンズと物体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズとで構成された接合レンズを有する
    ことを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載のズームレンズ。
14. 前記ｂ群Ｇｂは最も物体側に、物体側より順に正のレンズと物体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズとで構成された接合レンズを有する
    ことを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
15. 前記ｂ群Ｇｂは最も像側に、物体側より順に物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズと正のレンズとで構成された接合レンズを有する
    ことを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
16. 請求項１ないし１５のいずれか１項に記載のズームレンズと、
    前記ズームレンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子と
    を備えたことを特徴とする撮像装置。

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