JP2009282200A - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 可変頂角プリズムを用い、プリズム頂角を変化させて防振を行う際に、可変頂角プリズムのプリズム頂角の変化に伴って発生する偏心収差を低減し、防振時も高性能な画像が得られるズームレンズを得ること。
【解決手段】 物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、ズーミングの際に移動する負の屈折力の第２レンズ群、ズーミングの際に移動する負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群を有するズームレンズにおいて、前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に、負の屈折力の前方部分系、フォーカスに際して移動する正の屈折力の移動部分系、正の屈折力の後方部分系で構成され、該第１レンズ群は、プリズム頂角が可変頂角プリズムを有し、広角端における全系の焦点距離ｆｗ、可変頂角プリズムＸより像側に配置されたレンズ群の広角端における焦点距離ｆｒｖを各々適切に設定したこと。
【選択図】 図１

Description

本発明は手振れや振動などによって生ずる撮像画像のブレを光学的に補正する、所謂防振機能を有するズームレンズ及びそれを有する撮像装置に関し、例えばテレビカメラ、ビデオ目から、デジタルスチルカメラ等に好適なものである。

テレビカメラ、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置（カメラ）に用いられる撮像光学系には、小型、軽量で大口径、広画角、高ズーム比でしかも全ズーム範囲、全物体距離範囲にわたり高い光学性能を有したズームレンズであることが要求されている。

又、カメラを肩担ぎで撮影する際の手ブレや、車載等での撮影する際の振動等に起因して生ずる撮影画像のブレを軽減する（補正する）防振機能を有するズームレンズであることが要求されている。

従来、ズームレンズの光路中にプリズム頂角が可変の可変頂角プリズムを配置し、ズームレンズが振動したときに、その振動に対応させてプリズム頂角を変化させて撮影画像のブレを補正する防振機能を有するズームレンズが知られている（特許文献１〜４）。

一般に、可変頂角プリズムのプリズム頂角を変化させて撮影画像のブレを補正する方法では、防振時にはプリズム頂角の変動に伴ってズームレンズに偏心収差が発生する。このため、防振時には画質が低下する傾向があった。

このときの防振による偏心収差について収差論的な取り扱いに関する論文が知られている（非特許文献１）。
特開昭６１−２２３８１９号公報 特開平１１-１０１９４１号公報 特開平０７−１０４２１８号公報 特開平０８−１５６４８号公報 日本光学会 第１９回光学シンポジウム予稿集 講演番号１７

一般に、可変頂角プリズムのプリズム頂角を変化させて撮影画像のブレを補正する方式は、振動が大きく撮影画像のブレが大きくても比較的迅速に、しかも容易に撮影画像のブレを補正することができるという利点がある。

しかしながら可変頂角プリズムのプリズム頂角の変動に対応して、偏心収差が多く発生し、画質が大きく低下してくる傾向がある。このため防振を迅速に行い、かつ防振時の偏心収差の発生を少なくするには、可変頂角プリズムの構成や、可変頂角プリズムを光路中に配置する位置、特に可変頂角プリズムの前後に位置するレンズ群の構成等を適切に設定することが重要になってくる。

これらの構成が不適切であると、防振時に偏心収差が多く発生し、防振時の画像が大きく低下してしまう。

本発明は、可変頂角プリズムを用い、プリズム頂角を変化させて防振を行う際に、可変頂角プリズムのプリズム頂角の変化に伴って発生する偏心収差を低減し、防振時も高性能な画像が得られるズームレンズの提供を目的とする。

本発明のズームレンズは、物体側より像側へ順に、ズーミングのためには不動で正の屈折力の第１レンズ群、ズーミングの際に移動する負の屈折力の第２レンズ群、ズーミングの際に移動する負の屈折力の第３レンズ群、ズーミングのためには不動の正の屈折力の第４レンズ群を有するズームレンズにおいて、
前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に、フォーカスに際して不動で負の屈折力の前方部分系、フォーカスに際して移動する正の屈折力の移動部分系、フォーカスに際して不動で正の屈折力の後方部分系で構成され、
該第１レンズ群は、プリズム頂角が可変頂角プリズムを有し、広角端における全系の焦点距離をｆｗ、可変頂角プリズムＸより像側に配置されたレンズ群の広角端における焦点距離をｆｒｖとするとき、
０．３＜ｆｗ／ｆｒｖ＜０．６
なる条件を満足することを特徴としている。

本発明によれば、可変頂角プリズムを用い、プリズム頂角を変化させて防振を行う際に、可変頂角プリズムのプリズム頂角の変化に伴って発生する偏心収差を低減し、防振時も高性能な画像が得られるズームレンズが得られる。

以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

本発明のズームレンズは、物体側（拡大側、前方）より像側（縮小側、後方）へ順に、第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群、第４レンズ群を有している。第１レンズ群は、ズーミング（変倍）のためには不動で正の屈折力を有している。第２レンズ群は、負の屈折力を有しており、ズーミングに際して移動する。第３レンズ群は、負の屈折力を有しており、ズーミングに際して移動する。この第３レンズ群は、ズーミングに際して移動することにより、ズーミングに伴う像面位置の変動を低減（補正）している。第４レンズ群は、ズーミングのためには不動で、正の屈折力を有している。

第１レンズ群は、物体側から像側へ順に、フォーカスに際して不動で負の屈折力の前方部分系、フォーカスに際して移動する正の屈折力の移動部分系、フォーカスに際して不動で正の屈折力の後方部分系で構成される。また、この第１レンズ群は、プリズム頂角が可変頂角プリズムを有している。

可変頂角プリズムは移動部分系と後方部分系との間、又は後方部分系内に配置されている。

図１は本発明の実施例１の広角端におけるレンズ断面図である。

図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の実施例１の広角端（ｆ＝８ｍｍ）、中間のズーム位置（ｆ＝３０．９８ｍｍ）、望遠端（ｆ＝１２０ｍｍ）における無限遠物体のときの縦収差図である。

図３は本発明の実施例１の望遠端（ｆ＝１２０ｍｍ）における至近距離物体（０．８ｍ）のときの縦収差図である。

図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の実施例１の広角端（ｆ＝８ｍｍ）、中間のズーム位置（ｆ＝３０．９８ｍｍ）、望遠端（ｆ＝１２０ｍｍ）における無限遠物体のときの横収差図である。

図５は本発明の実施例１の望遠端（ｆ＝１２０ｍｍ）における至近距離物体（０．８ｍ）のときの横収差図である。

図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の実施例１の広角端（ｆ＝８ｍｍ）、中間のズーム位置（ｆ＝３０．９８ｍｍ）、望遠端（ｆ＝１２０ｍｍ）において可変頂角プリズムのプリズム頂角を０．３度としたときの横収差図である。

図７は本発明の実施例１の望遠端（ｆ＝１２０ｍｍ）における至近距離物体（０．８ｍ）において可変頂角プリズムのプリズム頂角を０．３度としたときの横収差図である。

図８は本発明の実施例２の広角端におけるレンズ断面図である。

図９（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の実施例２の広角端（ｆ＝８ｍｍ）、中間のズーム位置（ｆ＝３０．９８ｍｍ）、望遠端（ｆ＝１２０ｍｍ）における無限遠物体のときの縦収差図である。

図１０は本発明の実施例２の望遠端（ｆ＝１２０ｍｍ）における至近距離物体（０．８ｍ）のときの縦収差図である。

図１１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の実施例２の広角端（ｆ＝８ｍｍ）、中間のズーム位置（ｆ＝３０．９８ｍｍ）、望遠端（ｆ＝１２０ｍｍ）における無限遠物体のときの横収差図である。

図１２は本発明の実施例２の望遠端（ｆ＝１２０ｍｍ）における至近距離物体（０．８ｍ）のときの横収差図である。

図１３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の実施例２の広角端（ｆ＝８ｍｍ）、中間のズーム位置（ｆ＝３０．９８ｍｍ）、望遠端（ｆ＝１２０ｍｍ）において可変頂角プリズムのプリズム頂角を０．２８度としたときの横収差図である。

図１４は本発明の実施例２の望遠端（ｆ＝１２０ｍｍ）における至近距離物体（０．８ｍ）において可変頂角プリズムのプリズム頂角を０．２８度としたときの横収差図である。

図１５は本発明の実施例３の広角端におけるレンズ断面図である。

図１６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の実施例３の広角端（ｆ＝８．５ｍｍ）、中間のズーム位置（ｆ＝３１．８１ｍｍ）、望遠端（ｆ＝１１９ｍｍ）における無限遠物体のときの縦収差図である。

図１７は本発明の実施例３の望遠端（ｆ＝１１９ｍｍ）における至近距離物体（０．８ｍ）のときの縦収差図である。

図１８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の実施例３の広角端（ｆ＝８．５ｍｍ）、中間のズーム位置（ｆ＝３１．８１ｍｍ）、望遠端（ｆ＝１１９ｍｍ）における無限遠物体のときの横収差図である。

図１９は本発明の実施例３の望遠端（ｆ＝１１９ｍｍ）における至近距離物体（０．８ｍ）のときの横収差図である。

図２０（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の実施例３の広角端（ｆ＝８．５ｍｍ）、中間のズーム位置（ｆ＝３１．８１ｍｍ）、望遠端（ｆ＝１１９ｍｍ）において可変頂角プリズムのプリズム頂角を０．３３度としたときの横収差図である。

図２１は本発明の実施例３の望遠端（ｆ＝１１９ｍｍ）における至近距離物体（０．８ｍ）において可変頂角プリズムのプリズム頂角を０．３３度としたときの横収差図である。

図２２は本発明の実施例４の広角端におけるレンズ断面図である。

図２３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の実施例４の広角端（ｆ＝７．５ｍｍ）、中間のズーム位置（ｆ＝３０ｍｍ）、望遠端（ｆ＝１２０ｍｍ）における無限遠物体のときの縦収差図である。

図２４は本発明の実施例４の望遠端（ｆ＝１２０ｍｍ）における至近距離物体（０．８ｍ）のときの縦収差図である。

図２５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の実施例４の広角端（ｆ＝７．５ｍｍ）、中間のズーム位置（ｆ＝３０ｍｍ）、望遠端（ｆ＝１２０ｍｍ）における無限遠物体のときの横収差図である。

図２６は本発明の実施例４の望遠端（ｆ＝１２０ｍｍ）における至近距離物体（０．８ｍ）のときの横収差図である。

図２７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の実施例４の広角端（ｆ＝７．５ｍｍ）、中間のズーム位置（ｆ＝３０ｍｍ）、望遠端（ｆ＝１２０ｍｍ）において可変頂角プリズムのプリズム頂角を０．３度としたときの横収差図である。

図２８は本発明の実施例４の望遠端（ｆ＝１２０ｍｍ）における至近距離物体（０．８ｍ）において可変頂角プリズムのプリズム頂角を０．３度としたときの横収差図である。

図２９は図１の無限遠物体における広角端（ｆｗ）、中間のズーム位置（ｆｚ）、望遠端（ｆｔ）における光路図である。

図３０は図１の無限遠物体における広角端（ｆｗ）、中間のズーム位置（ｆｚ）、望遠端（ｆｔ）において可変頂角プリズムのプリズム頂角を変化させたときの光路図である。

図３１は本発明に係るズームレンズの第１レンズ群と第２レンズ群の広角端と望遠端における光学配置の概念図である。

図３２は本発明に係るズームレンズの第１レンズ系の一部分の光学配置の概念図である。

図３３は本発明のズームレンズを有する撮像装置の要部概略図である。

次に、本発明のズームレンズの特徴について説明する。

レンズ断面図において、Ｆはズーミング（変倍）のためには不動の正の屈折力の第１レンズ群である。Ｖは変倍のために移動する負の屈折力の第２レンズ群（バリエータ）である。

Ｃは変倍に伴う像面位置の変動を補正する負の屈折力の第３レンズ群（コンペンセータ）である。ＳＰは開口絞りである。Ｒは変倍中不動で結像のための正の屈折力の第４レンズ群である。Ｐは色分解プリズムや光学フィルターであり、ガラスブロックとして示している。ＩＰは像面であり、固体撮像素子（光電変換素子）等の撮像面に相当している。

以上のように各実施例のズームレンズは４つのレンズ群より成る４群ズームレンズである。第１レンズ群Ｆは合焦に際して不動の負の屈折力の前方部分系であるレンズ群Ｆ１ａ、合焦のために光軸方向に移動する正の屈折力の移動部分系であるレンズ群Ｆ１ｂ、合焦に際して不動の正の屈折力の後方部分系であるレンズ群Ｆ１ｃで構成されている。

Ｘはプリズム頂角が可変の可変頂角プリズムであり、第１レンズ群Ｆ中の少なくとも１つのレンズエレメント（単レンズ、接合レンズ）よりも像側に配置されている。

具体的には可変頂角プリズムは後方部分系Ｆ１ｃを構成する前方レンズ群Ｆ１ｃ１と後方レンズ群Ｆ１ｃ２との間に配置されている。

この他、可変頂角プリズムＸは移動部分系Ｆ１ｂと後方部分系Ｆ１ｃの間に配置されている。

第２レンズ群Ｖは、光軸上像面側に単調に移動して、広角端から望遠端への変倍を行っている。第３レンズ群Ｃは広角端から望遠端への変倍に際して、物体側に凸状の軌跡を描いて非直線的に移動して変倍に伴う像面位置の変動を抑制（補正）している。第２レンズ群Ｖと第３レンズ群Ｃによって変倍レンズ群を構成している。

尚、各実施例において第４レンズ群Ｒ中に光路中より挿脱可能な全系の焦点距離範囲を変える焦点距離変換光学系を有しても良い。

収差図において、球面収差は、ｇ線とｅ線を示している。ΔＭ、ΔＳはメリディオナル像面、サジタル像面、倍率色収差はｇ線によってあらわしている。ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角である。

横収差図では、図面上から下へ順に像高４ｍｍ、−４ｍｍ、０ｍｍについて示している。

尚、以下の各実施例において広角端と望遠端は変倍用の第２レンズ群Ｖが機構上光軸上を移動可能な範囲の両端に位置したときのズーム位置をいう。

まず、光学系内の所定の面（レンズ面や平面等の光学面）が光軸に対して倒れ偏心した場合に発生する像面基準の偏心収差（以下、防振収差）について、収差論的な立場より、非特許文献１にて著者木村氏より示された方法に基づいて説明する。

光学系内の第ν面を角度εだけ倒れ偏心させたときの全系の収差量ΔＹ、ΔＺは（ａ）式に示すように偏心前の収差量ΔＹ０、ΔＺ０と、偏心によって発生した防振収差量ΔＹ（ε）、ΔＺ（ε）との和になる。

ここで、防振収差ΔＹ（ε）、ΔＺ（ε）は（ｂ）式に示すようになる。（ｂ）式は、１次の原点移動Δεと、１次の偏心コマ収差係数IIε、１次の偏心非点収差係数IIIε、１次の偏心像面湾曲係数Ｐε、１次の偏心歪曲収差係数Ｖε_１、Ｖε_２を含んでいる。更に２次の偏心歪曲収差係数Ｖε^２ _１、Ｖε^２ _２、２次の偏心非点収差係数IIIε^２、２次の偏心像面湾曲係数Ｐε^２で表される。また、第ν面を角度εだけ倒れ偏芯させて、防振を行った場合に発生する偏心色収差ΔＹｃ（ε）は（ｃ）式に示すように偏心色収差係数Δｃεで表される。

但し、

ＮＡ：光学系の開口数
φＲ：物体側主平面上での光線のアジムス角
φω：偏心方向とＹ軸のなすアジムス角
Ｙ’：理想像高
また、各防振収差係数は以下の式で表される。

但し、
α_ｖ：第ν面における軸上光線入射換算傾角
α_ｖ’：第ν面における軸上光線射出換算傾角

I_ｖ、II_ｖ，III_ｖ，Ｐ_ｖ，Ｖ_ｖ，Ｌ_ｖ，Ｔ_ｖ・・・：第ν面における収差係数分担値
Ｎ：第ν面の物体側の媒質の屈折率
Ｎ’： 第ν面の媒質の屈折率
ｐ、ｐ’： 第ν面の倒れ中心から入射、射出瞳位置までの距離
ｑ、ｑ’： 第ν面の倒れ中心から物体面、像面までの距離
このうち、倒れ偏心による像移動を表すのが１次の原点移動（Δε）であり、結像性能に影響するのは各種の収差計数（IIε）、（IIIε）、（Ｐε）、（Vε）、（Δｃε）である。

防振収差の発生を小さくするためには、第１に（ｂ）、（ｃ）式に示すように可変頂角プリズムの倒れ偏心量εを小さくすることが必要である。

また、（ｄ）式〜（ｎ）式に示す各防振収差係数は可変頂角プリズムの収差係数と可変頂角プリズムよりも物体側のレンズ群における収差係数の一次結合として表される。よって防振収差の発生を小さくするためには、可変頂角プリズムの収差係数による防振収差量と可変頂角プリズムよりも物体側のレンズ群の収差係数による防振収差量を互いに打ち消しあうように、バランスよく設定することが必要となる。具体的には、可変頂角プリズムの配置箇所、可変頂角プリズムに入射、射出する軸上、軸外光線換算傾角、可変頂角プリズムの屈折率、分散、及び可変頂角プリズムより物体側に配置されるレンズ群の構成、パワー配置等をそれぞれ適切に設定することが必要となる。

特に、可変頂角プリズムの倒れ偏心により発生する中心画像の劣化を除去するため、主として（ｅ）式に示される１次の防振コマ収差を良好に補正する必要がある。また、同時に発生する片ボケを良好に補正するため、主として（ｆ）、（ｉ）式に示される１次の防振像面湾曲を良好に補正することが必要となる。

更に可変頂角プリズムの倒れ偏心により発生する中心画像の色ズレを除去するため、主として（ｎ）式に示される防振色収差を良好に補正することが必要となる。

もちろんこの他の諸収差もそれぞれ良好に補正することも当然のことながら必要である。

本実施例の可変頂角プリズムＸは透明な２つの平行平板とそれらの周囲に設けた蛇腹で囲まれた内部に、例えば平行平板よりも屈折率の高い液体又はシリコンオイル等の透明な液体、又は透明な弾性体より成る透明物質（以下、これらを総称して「媒質」という。）を封入して構成されている。

そして２つの平行平板のうち少なくとも一方を光軸に対して傾けて全体として平行な状態から楔形状（プリズム形状）となるようにしている。

２つの平行平板の相対的な傾きによって可変頂角プリズムのプリズム頂角を形成している。

又、可変頂角プリズムＸのプリズム頂角の変位は、２つの平行平板を互いに直交する方向に傾けても良い。このときのプリズム頂角の変位は、互いに直交する方向の傾き（プリズム頂角）のベクトルの合成となる。

本実施例では、可変頂角プリズムＸのプリズム頂角をズームレンズの振動に応じて変えて通過光束を所定量偏向させている。これにより撮影画像を光軸と垂直方向に変位させて撮影画像のブレを補正している。

図２９は本発明のズームレンズの実施例１において、可変頂角プリズムＸのプリズム頂角を０度とし（２つの平行平板が互いに平行になるようにし）た場合（以下、基準状態とする）における広角端ｆｗ、ズーム位置ｆｚ、望遠端ｆｔにおける光路図である。

ここでＺはズーム比であり、広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔとする。このとき、ズーム位置ｆｚは中間のズーム位置であり、
ｆｚ＝ｆｗ×Ｚ^1/2
Ｚ＝ｆｔ／ｆｗ
である。

図３０は本発明のズームレンズの実施例１において、可変頂角プリズムＸを構成する平行平板が光軸に対して倒れ、プリズム頂角が変化し偏心した場合の広角端ｆｗ、ズーム位置ｆｚ、望遠端ｆｔにおける光路図である。

各実施例のズームレンズは、広角端における全系の焦点距離をｆｗとする。可変頂角プリズムＸより像側に配置されたレンズ群の広角端における焦点距離をｆｒｖとする。このとき、
０.３＜ｆｗ／ｆｒｖ＜０.６ ・・・（１）
なる条件を満足している。

条件式（１）は、第１レンズ群Ｆ内のパワー配置、特に第１レンズ群Ｆ内における可変頂角プリズムの配置に関する。条件式（１）は広角化倍率Δの条件を規定し、プリズム頂角の最大値εｍａｘを抑制するための条件を規定している。

条件式（１）の上限を越えると、最大値εｍａｘを抑制する効果が小さくなってしまう。
また、条件式（１）の下限を越えると、可変頂角プリズムＸより像側のレンズ群において、レンズエレメント面の曲率が強くなる結果、特に広角端において歪曲収差、非点収差や、望遠端において球面収差、軸上色収差等の補正が困難となってくる。さらに望遠端において可変頂角プリズムＸを通過する軸上マージナル光線が高くなり、可変頂角プリズムが大型化してしまう。

図３２は本発明のズームレンズの可変頂角プリズムＸより物体側のレンズ群Ｆｆの光路図と近軸概略図である。

図３２に示すように、本発明のズームレンズは、可変頂角プリズムＸより物体側に、物体側から順に負の屈折力のレンズ群ＮＬ、正の屈折力のレンズ群ＮＰを配置している。ここで、可変頂角プリズムＸの媒質の屈折率をＮｘ、可変頂角プリズムＸのプリズム頂角の変化をεｘとする。可変頂角プリズムのプリズム頂角の変化により光軸が偏向する角度をθｘとする。可変頂角プリズムのプリズム頂角の変化により偏向した光束がレンズ第１面より物体側に射出する角度をθ１とする。

このときＮｘ、εｘ、θｘ、θ１の間には、以下の関係式が成り立つ。

θｘ≒εｘ×（Ｎｘ−１） （ｏ）
θｘ＝θ１×βｘ （ｐ）
εｘ＝θ１×βｘ／（Ｎｘ−１） （ｑ）
ここでβｘは可変頂角プリズムＸの最も物体側の第１面を物点としたときのレンズ群Ｆｆの結像倍率に相当する。これは図３３に示すＡ、Ｂを用いて、以下の関係式で表される。

βｘ≒Ｂ／Ａ （ｒ）
また広角端における全系の焦点距離をｆｗ、可変頂角プリズムＸより像側のレンズ群の広角端における全系の焦点距離をｆｒｖとする。このとき、レンズ群Ｆｆの広角化倍率Δを以下の関係式で定義する。

Δ＝ｆｗ／ｆｒｖ （ｓ）
ここで、可変頂角プリズムＸを通過する軸上マージナル光線の入射角αが次の（ｔ）式の範囲を満たし、可変頂角プリズムＸを通過する軸上マージナル光線はアフォーカルに近いとき、（ｕ）式が成り立つ。ただしfはレンズ全系の焦点距離とする。

−０．０２（１／ｍｍ）＜α／f＜０．０２（１／ｍｍ） （ｔ）
Δ ∝ βｘ （ｕ）
したがって画像のブレの最大補正角をθｍａｘ、可変頂角プリズムＸのプリズム頂角の変化の最大値をεｍａｘとしたとき、（ｑ）式より、θｍａｘ、εｍａｘの間には、以下の関係式が成り立つ。

εｍａｘ＝θｍａｘ×βｘ／（Ｎｘ−１） （ｖ）
最大値εｍａｘを抑制するためには、（ｕ）、（ｖ）式より、広角化倍率Δ、結像倍率βｘを小さく抑制することが必要となる。

本発明では、広角化倍率Δおよび結像倍率βｘを１より小さい所定の値としている。これにより、画像のブレの最大補正角θｍａｘを達成する際に必要な、可変頂角プリズムＸのプリズム頂角の変化の最大値εｍａｘを抑制し、防振収差の低減や、駆動機構の小型化、消費電力の低減を達成している。

以上のように本発明では第１レンズ群内に可変頂角プリズムを配置するとき、前述の如く全系の構成、屈折力配置等を適切に設定している。これにより、広画角、高ズーム比、大口径で、防振時においても良好な光学性能を有する小型軽量なズームレンズが得られる。

各実施例において、第１レンズ群は合焦の際に不動の負の屈折力の前方部分系、合焦のために移動する正の屈折力の移動部分系、合焦の際に不動の正の屈折力の後方部分系より構成している。

このように第１レンズ群Ｆの屈折力配置を規定することにより、可変頂角プリズムＸ及びレンズ全系の小型軽量化を実現している。即ち、第１レンズ群Ｆを物体側から像側へ順に負・正・正の屈折力のレンズ群（部分系）より成るいわゆるレトロフォーカス型の構成にすることにより、第１レンズ群Ｆの後側主点位置を第１レンズ群Ｆの最終面よりも像側に押し出すことができる。

この結果、図２９に示すように広角端における可変頂角プリズムＸ及び前方部分系Ｆ１ａへ入射する軸外光線の高さを下げることができるため、小型軽量化が達成できる。また、移動部分系Ｆ１ｂを合焦移動とする、いわゆる前玉３群インナーフォーカス方式とすることにより、合焦に伴う収差変動、特に望遠端における球面収差や軸上色収差の変動を抑制している。

各実施例において、可変頂角プリズムは移動部分系と後方部分系との間、又は後方部分系内に配置している。

このように可変頂角プリズムＸの第１レンズ群Ｆにおける光学的配置を規定することにより、可変頂角プリズムＸを小径化してレンズ全系の小型軽量化を実現している。可変頂角プリズムＸが移動部分系Ｆ１ｂよりも物体側に配置された場合、図２９に示すように特に広角端において有効光束径が広がるため前記可変頂角プリズムＸが大型化してしまう。

また、可変頂角プリズムＸが後方部分系Ｆ１ｃよりも像側に配置されると、第１レンズ群Ｆと第２レンズ群Ｖのデッドスペースが必要となり、広角端における第１レンズ群Ｆの軸外光線が高くなり、第１レンズ群Ｆが大型化してしまう。

又、各実施例において、第１レンズ群Ｆは可変頂角プリズムよりも物体側に少なくとも２枚の負レンズと少なくとも２枚の正レンズを有するようにしている。

このように第１レンズ群Ｆの可変頂角プリズムＸよりも物体側のレンズ構成を規定している。これにより、全ズーム範囲（全変倍範囲）、全物体距離範囲（全合焦範囲）において、防振時においても高性能化を達成している。

防振時における偏心収差を抑制するためには可変頂角プリズムＸよりも物体側に配置されるレンズ群の各収差係数の分担値および、軸上光線・軸外光線の換算傾角を適切に設定する必要がある。

したがってレンズ構成および、パワー配置をそれぞれ適切に設定することが必要となる。第１レンズ群Ｆの構成が前述した構成から外れると、基準状態の光学性能を維持しながら、１次の防振コマ収差をはじめとした防振諸収差を良好に補正することが困難となってくる。

尚、本発明において更に好ましくは、次の条件式のうち１以上を満足するのが良い。

可変頂角プリズムＸの最も物体側の第１面を物点とし、可変頂角プリズムＸよりも物体側に位置するレンズ群によって該物点を結像するときの結像倍率をβｘとする。

広角端における全系の焦点距離をｆｗ、望遠端における全系の焦点距離をｆｔとする。

第１レンズ群の無限遠物体に合焦しているときの焦点距離をｆ１とする。

望遠端におけるＦナンバーをＦｎｏとする。

可変頂角プリズムＸのプリズム頂角を可変とする媒質の屈折率をＮｘ、アッベ数をνｘとする。プリズム頂角を可変とする媒質の基準状態での光軸方向の厚さをｄｘとする。可変頂角プリズムＸの有効径をＤｘとする。

ここで、基準状態とは、プリズム頂角が０度で防振を行っていないときの状態をいう。

このとき、以下の条件式のうち１以上を満足するのが良い。

０.３＜βｘ＜０.６７ ・・・（２）
４.３＜ｆ１／ｆｗ＜１０ ・・・（３）
０.２＜ｆ１／ｆｔ＜０.５ ・・・（４）
０.４＜Ｆｎｏ・ｆ１／ｆｔ＜３ ・・・（５）
１.３＜Ｎｘ＜２ ・・・（６）
３０＜νｘ＜２００ ・・・（７）
０.０１＜ｄｘ／Ｄｘ＜０.５ ・・・（８）
条件式（２）は、結像倍率βｘの条件を規定することにより、プリズム頂角の最大値εｍａｘを抑制するための条件を規定している。

条件式（２）の上限を越えると、プリズム頂角の最大値εｍａｘを抑制する効果が小さくなってしまう。

また、条件式（２）の下限を越えると、可変頂角プリズムＸより像側のレンズ群において、レンズエレメントの面の曲率が強くなる結果、特に広角端において歪曲収差、非点収差や、望遠端において球面収差、軸上色収差等の補正が困難となってくる。さらに望遠端において前記可変頂角プリズムＸを通過する軸上マージナル光線が高くなり、可変頂角プリズムが大型化してしまう。

次に本発明の４群構成より成る４群ズームレンズのレンズ構成の特徴について説明する。

ここで、４群ズームレンズの焦点距離は以下の式で表される。

ｆｗ＝ｆ１×βｖｗ×βｃｗ×βｒ （ｏ−１）
ｆｔ＝ｆ１×βｖｔ×βｃｔ×βｒ （ｏ−２）
Ｚ＝ｆｔ／ｆｗ＝βｖｗ／βｖｔ×βｃｗ／βｃｔ （ｏ−３）
但し、
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
ｆｔ：望遠端における全系の焦点距離
ｆ１：第１レンズ群Ｆの焦点距離
βｖｗ：広角端における第２レンズ群Ｖの結像倍率
βｃｗ：広角端における第３レンズ群Ｃの結像倍率
βｖｔ：望遠端における第２レンズ群Ｖの結像倍率
βｃｔ：望遠端における第３レンズ群Ｃの結像倍率
βｒ：第４レンズ群Ｒの結像倍率
変倍に寄与する第２レンズ群Ｖの結像倍率は以下の式で表される。

βｖｗ＝ｆ２／（ｆ１− ｅ１＋ｆ２） （ｐ−１）
βｖｔ＝ｆ２／（ｆ１−ｅ１−ｍｖ＋ｆ２） （ｐ−２）
但し、
ｆ２：第２レンズ群Ｖの焦点距離
ｅ１：第１レンズ群Ｆと第２レンズ群Ｖの主点間隔
ｍｖ：第２レンズ群Ｖの広角端から望遠端までの移動量
また、第４レンズ群Ｒの結像倍率は以下の式で表される。

βｒ＝Ｓ’／Ｓ （ｑ）
但し、
Ｓ：第４レンズ群Ｒの物点から第４レンズ群Ｒの前側主点位置までの距離
Ｓ’：第４レンズ群Ｒの像点から第４レンズ群Ｒの後側主点位置までの距離
ズームレンズの広画角化、大口径化、高性能化、小型軽量化を図るためには、（ｏ−１）式における前記各パラメータｆ１及び、βｖｗ、βｃｗ、βｒを適切に設定する必要がある。

条件式（３）は、第１レンズ群Ｆの焦点距離ｆ１と広角端における全系の焦点距離ｆｗの比を規定し、広画角化、小型軽量化、高性能化を図るための条件を規定している。

図３１に第１レンズ群Ｆと第２レンズ群Ｖの広角端（Ｗｉｄｅ）、望遠端（Ｔｅｌｅ）における光学配置の概念図を示す。ｅ１は第１レンズ群Ｆと第２レンズ群Ｖの主点間隔、Ｎは第２レンズ群Ｖの物点位置（第１レンズ群Ｆの像点位置）である。

条件式（３）の上限を越えると、焦点距離ｆ１が増大して、第１レンズ群Ｆの有効径やレンズ全長が増大する。また（ｏ−１）式より広画角化が困難となる。また、図３１に示すように第２レンズ群Ｖの物点位置Ｎが遠くなり、（ｐ−２）式より、変倍のために第２レンズ群Ｖの移動量が増大し、レンズ全系が大型化してしまう。

また、条件式（３）の下限を越えると、全系の小型化には有利であるが、焦点距離ｆ１が小さすぎて、第１レンズ群Ｆを構成するレンズエレメントの面の曲率が強くなる。この結果、特に広角端における歪曲収差、非点収差や、望遠端における球面収差、軸上色収差等の補正が困難となってくる。

条件式（４）は第１レンズ群Ｆの焦点距離と望遠端における全系の焦点距離の比を規定することにより、高倍率化と高性能化の両立のための条件を規定している。

条件式（４）の上限を超えると、図３１に示すように第２レンズ群Ｖの物点位置Ｎが遠くなり、（ｐ−２）式より変倍に伴う第２レンズ群Ｖの移動量が増大し、レンズ全系が大型化してしまう。

条件式（４）の下限を超えると、望遠端において第１レンズ群Ｆで発生する球面収差、軸上色収差等の変倍レンズ群による拡大率が増大し、高性能化が困難となってくる。

条件式（５）は望遠端における全系のＦナンバーＦｎｏと第１レンズ群Ｆ１の焦点距離及び望遠端における全系の焦点距離の比を規定することにより、望遠端における大口径化と小型軽量化を両立するための条件を規定している。

条件式（５）式の上限を超えると、望遠端における全系のＦナンバーが大きくなり、大口径化が困難となる。

条件式（５）の下限を超えると、望遠端における全系のＦナンバーを確保するために、後方部分系Ｆ１ｃの有効径が増大し、小型軽量化が困難となってくる。

条件式（６）〜（８）はズームレンズに内蔵される可変頂角プリズムＸの特性、大きさ等を規定することにより、小型軽量で防振時における偏心収差の発生を軽減するための条件を規定している。

条件式（６）は、可変頂角プリズムＸの媒体の屈折率を規定し、プリズム頂角の変化に対し適切な防振効果を得るための条件を規定している。

条件式（７）は、可変頂角プリズムＸの媒体のアッベ数を規定し、プリズム頂角の変化に対し防心色収差の発生を抑制するための条件を規定している。

条件式（６）、（７）式の上限は可変頂角プリズムＸへの使用に耐えうる媒体の屈折率、アッベ数の上限を規定している。

条件式（６）、（７）の下限を超えると、基準状態の光学性能を維持しながら、１次の防振色収差を補正することが困難となってくる。

可変頂角プリズムＸが取り得るプリズム頂角の変化の最大の頂角変位量ＥＭＡＸは、概略以下の式で表される。

ＥＭＡＸ ＝ ｔａｎ^−１（２ｄｘ／Ｄｘ） （９）
また、適切な防振効果を得るためには、以下の関係を満たす必要がある。

ＥＭＡＸ ＞ εｍａｘ （１０）
条件式（８）の下限を超えると小型化には有利であるが、前記可変頂角プリズムＸの中心厚ｄｘが小さくなるため頂角変化量ＥＭＡＸが減少し、（１０）式を満たすことが困難となって適切な防振効果が得られなくなってしまう。

条件式（８）の上限を超えると可変頂角プリズムＸの中心厚ｄｘが増大し、可変頂角プリズムＸや第１レンズ群Ｆ全体が大型化してしまう。

尚、各実施例において更に好ましくは前述した各条件式の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

０．４７＜ｆｗ／ｆｒｖ＜０．６ ・・・（１ａ）
０．５５＜βｘ＜０．６７ ・・・（２ａ）
４．３＜ｆ１／ｆｗ＜５．４ ・・・（３ａ）
０．２７＜ｆ１／ｆＴ＜０．４２ ・・・（４ａ）
０．４＜（Ｆｔ・ｆ１）／ｆＴ＜２．１ ・・・（５ａ）
１．４＜Ｎｘ＜１．８ ・・・（６ａ）
５０＜νｘ＜８０ ・・・（７ａ）
０．０５＜ｄｘ／Ｄｘ＜０．２５ ・・・（８ａ）
各実施例のズームレンズでは、以上の諸条件を満足させることにより、全ズーム範囲、全合焦範囲にわたり基準状態及び防振時における収差を良好に補正し、高い光学性能を得ている。

特に各実施例によれば、全系が小型軽量であり、ズーム比が１２〜２０程度、広角端における画角６０〜８０°程度、広角端におけるＦナンバー１．８〜２．７程度、望遠端におけるＦナンバー３．８〜４．８程度を有する。そして全ズーム範囲、全合焦範囲にわたり防振時においても良好な画像が得られるズームレンズが得られる。

次に実施例１〜４に相当する数値実施例１〜４のレンズ構成の特徴について説明する。

［数値実施例１］
図１は本発明の数値実施例１の広角端におけるレンズ断面図である。

数値実施例１は、１５倍のズーム比（変倍比）を有し、広角端における撮影画角（画角）２ω＝６９．０２°、Ｆナンバーは２．５〜４．６である。

以下、物体側から数えて第１面から第２２面はズーミング（変倍）のためには不動の正の屈折力のレンズ群Ｆである。第１面から第６面は合焦（フォーカス）の際に不動の負の屈折力のレンズ群（前方部分系）Ｆ１ａである。

第７面と第８面は無限遠物体から至近物体にかけて像面側へ移動する正の屈折力のレンズ群（移動部分系）Ｆ１ｂである。数値実施例１（数値をｍｍで表示したとき、以下同じ）の至近撮影距離は０．８ｍである。第９面から第２２面は合焦の際に不動の正の屈折力のレンズ群（後方部分系）Ｆ１ｃである。第２３面から第３２面は変倍用の負の屈折力のバリエータ（第２レンズ群）Ｖであり、光軸上を像面側へ単調に移動させることにより、広角端から望遠端への変倍を行っている。

第３３面から第３５面は変倍に伴う像点位置の変動を補正の作用を有するコンペンセータ（第３レンズ群）Ｃであり、光軸上を物体側へ凸状の軌跡を描いて非直線的に移動している。バリエータＶとコンペンセータＣとで変倍系（変倍レンズ群）を構成している。

ＳＰ（３６）は絞り（開口絞り）である。第３７面から第４９面は結像作用を有し、ズーミングのためには不動の正の屈折力のリレーレンズ（第４レンズ群）Ｒである。第５０面から第５２面は色分解プリズムや光学フィルター等であり、同図ではガラスブロックＰとして示している。

次に、本実施例における可変頂角プリズムＸについて説明する。可変頂角プリズムＸは第１２面から第１５面に対応し、後方部分系Ｆ１ｃの前方レンズ群Ｆ１ｃ１と後方レンズ群Ｆ１ｃ２との間に配置されている。また、可変頂角プリズムＸは前述の如く物体側より順に平行平板ガラス、媒体、平行平板ガラスで構成されている。

数値実施例１において、可変頂角プリズムＸの防振に伴う偏角（プリズム頂角）が０．３°の場合、望遠端における光線の補正画角は０．２°である。

［数値実施例２］
図２は数値実施例２の広角端におけるレンズ断面図である。
数値実施例２は、１５倍のズーム比を有し、広角端における画角２ω＝６９．０２°、Ｆナンバーは２．５〜４．６である。

以下、物体側から数えて第１面から第２２面はズーミングのためには不動の正の屈折力の第１レンズ群Ｆである。

第１面から第６面は合焦の際に不動の負の屈折力のレンズ群（前方部分系）Ｆ１ａである。第７面と第８面は無限遠物体から至近物体にかけて像面側へ移動する正の屈折力のレンズ群（移動部分系）Ｆ１ｂである。

数値実施例２の至近撮影距離は０．８ｍである。第９面から第２２面は合焦の際に不動の正の屈折力のレンズ群（後方部分系）Ｆ１ｃである。第２３面から第３２面は変倍用の負の屈折力のバリエータ（第２レンズ群）Ｖであり、光軸上を像面側へ単調に移動させることにより、広角端から望遠端への変倍を行っている。

第３３面から第３５面は変倍に伴う像点位置の変動を補正の作用を有するコンペンセータ（第３レンズ群）Ｃであり、光軸上を物体側へ凸状の軌跡を描いて非直線的に移動している。バリエータＶとコンペンセータＣとで変倍系を構成している。ＳＰ（３６）は絞りである。

第３７面から第４９面は結像作用を有し、ズーミングのためには不動の正の屈折力のリレーレンズ（第４レンズ群）Ｒである。第５０面から第５２面は色分解プリズムや光学フィルター等であり、同図ではガラスブロックＰとして示している。

可変頂角プリズムＸは第１２面から第１５面に対応し、後方部分系Ｆ１ｃの内部で数値実施例１と同様な位置に配置されている。また、可変頂角プリズムＸの構成は数値実施例１と同様である。

数値実施例２において、可変頂角プリズムＸの防振に伴う偏角が０．２８°の場合、望遠端における補正角度は０．２°である。

［数値実施例３］
図３は数値実施例３の広角端におけるレンズ断面図である。

数値実施例３は、１４倍のズーム比を有し、広角端における画角２ω＝６５．８２°、Ｆナンバーは２．０〜４．０である。第１面から第２２面はズーミングのためには不動の正の屈折力の第１レンズ群Ｆである。第１面から第６面は合焦の際に不動の負の屈折力のレンズ群（前方部分系）Ｆ１ａである。

第７面と第８面は無限遠物体から至近物体にかけて像面側へ移動する正の屈折力のレンズ群（移動部分系）Ｆ１ｂである。数値実施例３の至近撮影距離は０．８ｍである。第１３面から第２２面は合焦の際に不動の正の屈折力のレンズ群（後方部分系）Ｆ１ｃである。

第２３面から第３２面は変倍用の負の屈折力を有するバリエータ（第２レンズ群）Ｖであり、光軸上を像面側へ単調に移動させることにより、広角端から望遠端への変倍を行っている。

第３３面から第３５面は変倍に伴う像点位置の変動を補正の作用を有するコンペンセータ（第３レンズ群）Ｃであり、光軸上を物体側へ凸状の軌跡を描いて非直線的に移動している。バリエータＶとコンペンセータＣとで変倍系を構成している。ＳＰ（３６）は絞りである。第３７面から第５２面は結像作用を有し、ズーミングのためには不動の正の屈折力のリレーレンズ（第４レンズ群）Ｒである。

第５３面から第５５面は色分解プリズムや光学フィルター等であり、同図ではガラスブロックＰとして示している。

可変頂角プリズムＸは第９面から第１２面に対応し、移動部分系Ｆ１ｂと後方部分系Ｆ１ｃの間に配置されている。可変頂角プリズムＸの構成は数値実施例１と同じである。

数値実施例３において、可変頂角プリズムＸの防振に伴う偏角が０．３３°の場合、望遠端における補正角度は０．２°である。

［数値実施例４］
図４は本発明の数値実施例４の広角端におけるレンズ断面図である。

数値実施例４は、１６倍のズーム比を有し、広角端における画角２ω＝７２．５°、Ｆナンバーは２．５〜４．７である。第１面から第２２面はズーミングのためには不動の正の屈折力の第１レンズ群Ｆである。第１面から第６面は合焦の際に不動の負の屈折力のレンズ群（前方部分系）Ｆ１ａである。

第７面と第８面は無限遠物体から至近物体にかけて像面側へ移動する正の屈折力のレンズ群（移動部分系）Ｆ１ｂである。

数値実施例４の至近撮影距離は０．８ｍである。第９面から第２２面は合焦の際に不動の正の屈折力のレンズ群（後方部分系）Ｆ１ｃである。第２３面から第３２面は変倍用の負の屈折力のバリエータ（第２レンズ群）Ｖであり、光軸上を像面側へ単調に移動させることにより、広角端から望遠端への変倍を行っている。

第３３面から第３５面は変倍に伴う像点位置の変動を補正の作用を有するコンペンセータ（第３レンズ群）Ｃであり、光軸上を物体側へ凸状の軌跡を描いて非直線的に移動している。

バリエータＶとコンペンセータＣとで変倍系を構成している。ＳＰ（３６）は絞りである。第３７面から第５４面は結像作用を有し、ズーミングのためには不動の正の屈折力のリレーレンズ（第４レンズ群）Ｒである。第５５面から第５７面は色分解プリズムや光学フィルター等であり、同図ではガラスブロックＰとして示している。

次に、本実施例における可変頂角プリズムＸについて説明する。可変頂角プリズムＸは第１２面から第１５面に対応し、後方部分系Ｆ１ｃの内部で数値実施例１と同様の位置に配置されている。可変頂角プリズムＸの構成は数値実施例１と同様である。

数値実施例４において、可変頂角プリズムＸの防振に伴う偏角が０．３°の場合、望遠端における補正画角は０．２°である。

以下に本発明の実施例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番目と第ｉ＋１番目の間隔、ｎｄｉ、νｄｉは第ｉ番目の光学部材の屈折率とアッベ数である。

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は最終レンズ面から像面までの距離を空気換算した値である。

最後の３つの面は、フィルター等のガラスブロックである。又、前述の各条件式と数値実施例との関係を表−１に示す。

＜数値実施例１＞
面番号 r d nd νd 有効径
1 94.650 2.10 1.77250 49.6 65.22
2 36.752 15.97 55.44
3 -190.229 1.85 1.77250 49.6 54.91
4 102.000 0.09 54.26
5 61.224 6.01 1.92286 18.9 55.10
6 168.668 5.02 54.53
7 -660.854 4.92 1.50137 56.4 53.75
8 -101.149 9.99 53.38
9 -143.427 8.15 1.49700 81.5 46.06
10 -38.290 1.60 1.71736 29.5 46.02
11 -59.116 3.50 46.86
12 ∞ 2.50 1.51633 64.1 52.00
13 ∞ 5.80 1.41650 52.2 52.00
14 ∞ 2.50 1.51633 64.1 52.00
15 ∞ 3.50 52.00
16 176.361 1.50 1.68893 31.1 44.53
17 40.567 7.54 1.49700 81.5 43.46
18 520.175 0.15 43.42
19 83.655 5.26 1.48749 70.2 43.42
20 -390.810 0.15 43.28
21 56.725 6.02 1.60311 60.6 42.85
22 -537.545 (可変) 42.35
23 98.506 1.00 1.83481 42.7 16.42
24 14.784 2.97 14.53
25 -36.707 0.75 1.83481 42.7 14.37
26 34.012 0.84 14.28
27 24.947 3.73 1.80518 25.4 14.61
28 -26.633 0.41 14.41
29 -20.435 0.75 1.83481 42.7 14.33
30 50.127 0.99 14.28
31 54.860 1.70 1.64769 33.8 14.49
32 -93.515 (可変) 14.51
33 -31.241 0.75 1.74320 49.3 20.39
34 45.029 2.88 1.80515 25.5 22.11
35 -684.725 (可変) 22.68
36(絞り) ∞ 1.50 26.20
37 100.728 5.74 1.51633 64.1 28.05
38 -34.413 0.20 28.65
39 164.840 4.21 1.50127 56.5 29.00
40 -57.087 0.20 29.00
41 54.714 7.48 1.50127 56.5 27.95
42 -30.663 1.00 2.00330 28.3 27.05
43 -217.188 40.28 27.04
44 63.829 0.80 1.83481 42.7 21.60
45 25.036 6.47 1.54814 45.8 21.09
46 -29.016 3.21 20.87
47 -88.578 3.21 1.48749 70.2 17.82
48 -19.574 0.80 1.88300 40.8 17.24
49 -52.436 5.19 17.12
50 ∞ 33.00 1.60859 46.4 36.00
51 ∞ 13.20 1.51633 64.2 36.00
52 ∞ 36.00

各種データ
ズーム比 15.00
広角 中間 望遠
焦点距離 8.00 30.98 120.00
Fナンバー 2.50 2.50 4.60
画角 34.51 10.07 2.62
像高 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 282.85 282.85 282.85
BF 41.50 41.50 41.50

d22 0.68 33.39 47.86
d32 50.05 11.16 5.30
d35 4.60 10.78 2.18

入射瞳位置 47.90 95.68 210.44
射出瞳位置 -217.82 -217.82 -217.82
前側主点位置 55.62 122.40 266.43
後側主点位置 -0.86 -23.84 -112.86

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 22 42.25 94.11 56.19 23.74
2 32 -14.00 13.15 1.25 -8.50
3 35 -47.20 3.63 -0.14 -2.17
4 52 42.40 126.51 30.40 -110.39

合焦可変間隔 無限遠 至近(Ｒ１面より０．８ｍ)
d6 5.02 12.99
d8 9.99 2.01

＜数値実施例２＞
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 626.617 2.10 1.69680 55.5 63.65
2 43.369 18.11 55.01
3 -164.881 1.85 1.77250 49.6 53.42
4 99.926 0.13 53.42
5 67.819 5.32 1.92286 18.9 54.41
6 173.326 5.04 54.06
7 331.002 9.87 1.50137 56.4 53.68
8 -55.526 5.00 53.45
9 -61.482 7.15 1.49700 81.5 46.93
10 -33.919 1.60 1.71736 29.5 46.31
11 -55.046 3.50 46.60
12 ∞ 2.50 1.51633 64.1 52.00
13 ∞ 5.80 1.41650 52.2 52.00
14 ∞ 2.50 1.51633 64.1 52.00
15 ∞ 3.50 52.00
16 158.721 1.50 1.68893 31.1 46.33
17 44.817 9.45 1.43875 95.0 46.12
18 -241.117 0.15 46.47
19 76.382 5.47 1.49700 81.5 47.33
20 2673.266 0.15 47.14
21 53.747 6.90 1.60311 60.6 46.36
22 -1332.876 (可変) 45.72
23 42.431 1.00 1.83481 42.7 17.46
24 14.175 2.99 15.40
25 -78.462 0.75 1.83481 42.7 15.20
26 25.460 0.72 14.76
27 19.320 4.00 1.80518 25.4 14.91
28 -32.165 0.53 14.41
29 -21.274 0.75 1.83481 42.7 14.28
30 30.511 0.95 13.87
31 29.362 1.57 1.64769 33.8 14.00
32 112.539 (可変) 13.88
33 -26.486 0.75 1.74320 49.3 17.09
34 31.988 3.28 1.80515 25.5 18.64
35 4236.863 (可変) 19.39
36(絞り) ∞ 1.50 25.89
37 101.596 5.79 1.51633 64.1 27.74
38 -34.478 0.20 28.40
39 238.120 4.45 1.50127 56.5 28.80
40 -52.150 0.20 28.86
41 50.308 7.92 1.50127 56.5 27.81
42 -30.017 1.00 2.00330 28.3 26.80
43 -189.622 36.95 26.81
44 70.854 0.80 1.83481 42.7 21.36
45 24.071 6.99 1.54814 45.8 20.85
46 -27.976 2.35 20.63
47 2059.912 3.49 1.48749 70.2 17.90
48 -21.315 0.80 1.88300 40.8 17.22
49 -89.095 5.28 16.95
50 ∞ 33.00 1.60859 46.4 36.00
51 ∞ 13.20 1.51633 64.2 36.00
52 ∞ 36.00

各種データ
ズーム比 15.00
広角 中間 望遠
焦点距離 8.00 30.98 120.00
Fナンバー 2.50 2.50 4.60
画角 34.51 10.07 2.62
像高 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 278.98 278.98 278.98
BF 41.41 41.41 41.41

d22 0.72 29.25 41.80
d32 40.93 8.71 7.20
d35 8.60 12.29 1.25

入射瞳位置 44.58 84.14 178.73
射出瞳位置 -184.27 -184.27 -184.27
前側主点位置 52.25 110.11 223.43
後側主点位置 -1.03 -24.02 -113.03

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 22 36.10 97.58 51.96 24.22
2 32 -14.45 13.27 2.75 -6.41
3 35 -38.00 4.03 -0.02 -2.25
4 52 39.54 123.92 26.56 -103.42

合焦可変間隔 無限遠 至近(Ｒ１面より０．８ｍ)
d6 5.04 5.00
d8 7.98 2.05

＜数値実施例３＞
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 350.757 2.15 1.58913 61.1 66.10
2 40.598 16.60 56.09
3 -82.360 1.85 1.58913 61.1 55.93
4 199.428 0.15 56.54
5 80.645 4.62 1.92286 18.9 57.53
6 182.066 5.15 57.17
7 -459.835 6.17 1.58144 40.8 56.90
8 -78.171 8.39 56.84
9 ∞ 2.50 1.51633 64.1 60.00
10 ∞ 5.80 1.41650 52.2 60.00
11 ∞ 2.50 1.51633 64.1 60.00
12 ∞ 4.50 60.00
13 21209.039 7.16 1.49700 81.5 48.89
14 -61.436 1.60 1.72047 34.7 48.66
15 -111.094 0.20 49.19
16 557.031 1.60 1.71736 29.5 49.57
17 50.140 9.71 1.49700 81.5 49.77
18 -212.859 0.20 50.10
19 66.094 8.39 1.49700 81.5 51.44
20 -202.020 0.20 51.20
21 73.707 4.30 1.69680 55.5 49.00
22 235.694 (可変) 48.33
23 33.153 1.00 1.83481 42.7 21.21
24 14.823 4.28 18.59
25 -62.166 0.75 1.83481 42.7 18.39
26 34.636 0.24 17.92
27 20.894 4.45 1.78472 25.7 18.04
28 -52.654 0.92 17.45
29 -25.006 0.75 1.88300 40.8 17.35
30 37.057 1.02 17.04
31 41.002 1.68 1.78472 25.7 17.27
32 236.457 (可変) 17.22
33 -29.356 0.75 1.75700 47.8 21.91
34 41.901 3.00 1.84666 23.8 24.31
35 -4590.352 (可変) 24.84
36(絞り) ∞ 2.00 30.94
37 331.250 4.68 1.67003 47.2 33.07
38 -54.688 0.20 33.79
39 188.726 5.84 1.53172 48.8 34.98
40 -47.948 0.20 35.22
41 78.561 9.07 1.50127 56.5 34.10
42 -31.884 1.40 2.00330 28.3 33.39
43 287.046 0.47 34.10
44 41.291 6.35 1.64850 53.0 35.46
45 -280.296 20.29 35.14
46 30.205 4.88 1.48749 70.2 26.09
47 926.124 1.20 1.88300 40.8 24.97
48 23.826 6.18 23.14
49 84.732 3.61 1.59270 35.3 23.64
50 -99.572 5.63 23.58
51 40.366 4.15 1.50127 56.5 23.76
52 -335.242 5.00 23.39
53 ∞ 33.00 1.60859 46.4 36.00
54 ∞ 13.20 1.51633 64.2 36.00
55 ∞ (可変) 36.00

各種データ
ズーム比 14.00
広角 中間 望遠
焦点距離 8.50 31.81 119.00
Fナンバー 2.00 2.00 4.00
画角 32.91 9.81 2.65
像高 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 285.03 285.03 285.03
BF 41.67 41.67 41.67

d22 0.74 32.18 46.57
d32 47.00 11.04 6.97
d35 6.87 11.39 1.07

入射瞳位置 48.45 95.54 199.60
射出瞳位置 -305.00 -305.00 -305.00
前側主点位置 56.72 124.11 273.29
後側主点位置 -1.00 -24.30 -111.50

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 22 43.02 93.74 55.33 25.56
2 32 -15.68 15.09 4.18 -6.28
3 35 -42.65 3.75 -0.06 -2.10
4 55 45.31 127.37 36.67 -112.74

合焦可変間隔 無限遠 至近(Ｒ１面より０．８ｍ)
d6 5.15 8.39
d8 10.16 3.39

＜数値実施例４＞
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 144.917 2.15 1.72916 54.7 67.45
2 38.198 16.45 56.55
3 -119.059 1.85 1.77250 49.5 56.36
4 91.948 0.15 56.58
5 68.573 8.09 1.92286 18.9 57.82
6 4302.800 2.90 57.51
7 -596.230 5.53 1.51742 52.4 56.83
8 -92.067 7.38 56.51
9 -131.349 10.07 1.48749 70.2 50.24
10 -35.656 1.60 1.75520 27.5 49.51
11 -53.175 2.96 50.31
12 ∞ 2.50 1.51633 64.1 52.00
13 ∞ 5.80 1.41650 52.2 52.00
14 ∞ 2.50 1.51633 64.1 52.00
15 ∞ 7.11 52.00
16 -192.114 1.60 1.71736 29.5 44.14
17 52.816 8.65 1.49700 81.5 44.26
18 -152.185 0.15 44.60
19 90.067 6.88 1.60311 60.6 46.11
20 -138.543 0.15 46.11
21 59.940 5.35 1.60311 60.6 44.76
22 611.753 (可変) 44.16
23 98.729 1.00 1.83481 42.7 17.36
24 15.324 3.28 15.40
25 -38.335 0.75 1.83481 42.7 15.22
26 70.246 1.51 15.17
27 36.479 3.88 1.75520 27.5 15.43
28 -21.437 0.06 15.25
29 -21.266 0.75 1.83481 42.7 15.19
30 30.678 2.29 14.97
31 33.527 1.76 1.71736 29.5 15.66
32 1268.673 (可変) 15.64
33 -30.664 0.75 1.75700 47.8 20.88
34 50.523 2.35 1.84666 23.8 22.65
35 -422.602 (可変) 23.02
36(絞り) ∞ 1.50 26.82
37 64.652 5.74 1.51633 64.1 29.15
38 -45.207 0.20 29.61
39 6128.545 1.00 1.83400 37.2 29.83
40 41.257 6.98 1.50127 56.5 29.98
41 -49.211 0.20 30.39
42 66.545 8.62 1.50127 56.5 30.50
43 -27.715 1.00 1.83400 37.2 30.17
44 -178.317 0.13 30.76
45 31.915 5.12 1.48749 70.2 31.15
46 168.460 29.05 30.62
47 108.388 0.80 1.83481 42.7 20.11
48 17.619 6.67 1.54814 45.8 19.21
49 -30.067 2.09 18.97
50 -28.191 2.21 1.49700 81.5 17.71
51 -19.798 0.80 1.83481 42.7 17.62
52 -71.571 2.43 18.11
53 107.190 3.06 1.54814 45.8 18.70
54 -41.438 5.00 18.78
55 ∞ 33.00 1.60859 46.4 36.00
56 ∞ 13.20 1.51633 64.2 36.00
57 ∞ 36.00

各種データ
ズーム比 16.00
広角 中間 望遠
焦点距離 7.50 30.00 120.00
Fナンバー 2.50 2.50 4.70
画角 36.25 10.39 2.62
像高 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 294.35 294.35 294.35
BF 41.68 41.68 41.68

d22 0.65 35.02 49.56
d32 51.23 11.07 6.43
d35 5.01 10.80 0.91

入射瞳位置 45.66 90.37 201.39
射出瞳位置 -188.15 -188.15 -188.15
前側主点位置 52.87 115.77 247.79
後側主点位置 0.01 -22.49 -112.49

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 22 40.17 99.82 55.94 27.59
2 32 -14.72 15.27 1.01 -11.23
3 35 -48.03 3.10 -0.20 -1.90
4 57 41.09 128.79 27.43 -105.62

合焦可変間隔 無限遠 至近(Ｒ１面より０．８ｍ)
d6 2.90 7.38
d8 9.69 0.60

図３３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。図３３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。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Ｆ、変倍部（変倍レンズ群）ＬＺ、結像用の第４レンズ群Ｒを有している。レンズ群Ｆは合焦用レンズ群が含まれている。変倍部ＬＺは変倍の為に光軸上を移動する第２レンズ群Ｖと、変倍に伴う像面変動を補正する為に光軸上を移動する第３レンズ群Ｃが含まれている。

ＳＰは開口絞りである。第４レンズ群Ｒは前群４Ｆと後群４Ｂと光路中より挿抜可能なレンズユニットＩＥを有している。

レンズユニットＩＥはズームレンズ１０１の全系の焦点距離範囲を変移している。

１１４、１１５は、各々レンズ群Ｆ、変倍部ＬＺを光軸方向に駆動するヘリコイドやカム等の駆動機構である。

１１６〜１１８は駆動機構１１４、１１５及び開口絞りＳＰを電動駆動するモータ（駆動手段）である。

１１９〜１２１は、第１レンズ群Ｆ、変倍部ＬＺの光軸上の位置や、開口絞りＳＰの絞り径を検出する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。

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。

本発明の実施例１の広角端のレンズ断面図 本発明の実施例１の広角端、中間のズーム位置、望遠端における無限遠物体の縦収差図 本発明の実施例１の望遠端における至近距離物体のときの縦収差図 本発明の実施例１の広角端、中間のズーム位置、望遠端における無限遠物体の横収差図 本発明の実施例１の望遠端における至近距離物体のときの横収差図 本発明の実施例１の広角端、中間のズーム位置、望遠端で無限遠物体において可変頂角プリズムのプリズム頂角を０．３度としたときの横収差図 本発明の実施例１の望遠端における至近距離物体において可変頂角プリズムのプリズム頂角を０．３度としたときの横収差図 本発明の実施例２の広角端のレンズ断面図 本発明の実施例２の広角端、中間のズーム位置、望遠端における無限遠物体の縦収差図 本発明の実施例２の望遠端における至近距離物体のときの縦収差図 本発明の実施例２の広角端、中間のズーム位置、望遠端における無限遠物体の横収差図 本発明の実施例２の望遠端における至近距離物体のときの横収差図 本発明の実施例２の広角端、中間のズーム位置、望遠端で無限遠物体において可変頂角プリズムのプリズム頂角を０．２８度としたときの横収差図 本発明の実施例２の望遠端における至近距離物体において可変頂角プリズムのプリズム頂角を０．２８度としたときの横収差図 本発明の実施例３の広角端のレンズ断面図 本発明の実施例３の広角端、中間のズーム位置、望遠端における無限遠物体の縦収差図 本発明の実施例３の望遠端における至近距離物体のときの縦収差図 本発明の実施例３の広角端、中間のズーム位置、望遠端における無限遠物体の横収差図 本発明の実施例３の望遠端における至近距離物体のときの横収差図 本発明の実施例３の広角端、中間のズーム位置、望遠端で無限遠物体において可変頂角プリズムのプリズム頂角を０．３３度としたときの横収差図 本発明の実施例３の望遠端における至近距離物体において可変頂角プリズムのプリズム頂角を０．３３度としたときの横収差図 本発明の実施例４の広角端のレンズ断面図 本発明の実施例４の広角端、中間のズーム位置、望遠端における無限遠物体の縦収差図 本発明の実施例４の望遠端における至近距離物体のときの縦収差図 本発明の実施例４の広角端、中間のズーム位置、望遠端における無限遠物体の横収差図 本発明の実施例４の望遠端における至近距離物体のときの横収差図 本発明の実施例４の広角端、中間のズーム位置、望遠端で無限遠物体において可変頂角プリズムのプリズム頂角を０．３度としたときの横収差図 本発明の実施例４の望遠端における至近距離物体において可変頂角プリズムのプリズム頂角を０．３度としたときの横収差図 図１の無限遠物体における広角端、中間のズーム位置、望遠端における光路図 図１の無限遠物体における広角端、中間のズーム位置、望遠端における可変頂角プリズムのプリズム頂角を変化させた場合の光路図 本発明のズームレンズの第１レンズ群と第２レンズ群の広角端、望遠端における光学配置の概念図 本発明のズームレンズの第１レンズ群の一部分の光学配置の概念図 本発明の撮像装置の要部概略図

符号の説明

Ｆ 第１レンズ群
Ｖ 第２レンズ群
Ｃ 第３レンズ群
Ｒ 第４レンズ群
Ｆ１ａ 前方部分系
Ｆ１ｂ 移動部分系
Ｆ１ｃ 後方部分系
Ｘ 可変頂角プリズム
Ｆ１ｃ１ 前方レンズ群
Ｆ１ｃ２ 後方レンズ群
ＳＰ 開口絞り
ＩＰ 像面
Ｐ ガラスブロック（プリズム）
ｅ ｅ線
ｇ ｇ線
ΔＳ サジタル像面
ΔＭ メリディオナル像面

Claims (8)

1. 物体側より像側へ順に、ズーミングのためには不動で正の屈折力の第１レンズ群、ズーミングの際に移動する負の屈折力の第２レンズ群、ズーミングの際に移動する負の屈折力の第３レンズ群、ズーミングのためには不動の正の屈折力の第４レンズ群を有するズームレンズにおいて、
   前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に、フォーカスに際して不動で負の屈折力の前方部分系、フォーカスに際して移動する正の屈折力の移動部分系、フォーカスに際して不動で正の屈折力の後方部分系で構成され、
   該第１レンズ群は、プリズム頂角が可変頂角プリズムを有し、広角端における全系の焦点距離をｆｗ、可変頂角プリズムＸより像側に配置されたレンズ群の広角端における焦点距離をｆｒｖとするとき、
   ０．３＜ｆｗ／ｆｒｖ＜０．６
   なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
2. 前記第１レンズ群は前記可変頂角プリズムよりも物体側に少なくとも２枚の負レンズと少なくとも２枚の正レンズを有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. 前記可変頂角プリズムの最も物体側の第１面を物点とし、前記可変頂角プリズムよりも物体側に位置するレンズ群によって該物点を結像するときの結像倍率をβｘとするとき、
   ０.３＜βｘ＜０.６７
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１又は２のズームレンズ。
4. 広角端における全系の焦点距離をｆｗ、前記第１レンズ群の無限遠物体に合焦しているときの焦点距離をｆ１とするとき、
   ４.３＜ｆ１／ｆｗ＜１０
   なる条件を満たすことを特徴とする請求項１、２又は３のズームレンズ。
5. 望遠端における全系の焦点距離をｆｔ、前記第１レンズ群の無限遠物体に合焦しているときの焦点距離をｆ１とするとき、
   ０.２＜ｆ１／ｆｔ＜０.５
   なる条件を満たすことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項のズームレンズ。
6. 前記第１レンズ群の無限遠物体に合焦しているときの焦点距離をｆ１、望遠端における全系の焦点距離をｆｔ、望遠端におけるＦナンバーをＦｎｏとするとき、
   ０.４＜Ｆｎｏ・ｆ１／ｆｔ＜３
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
7. 前記可変頂角プリズムのプリズム頂角を可変とする媒質の屈折率をＮｘ、アッベ数をνｘ、該プリズム頂角を可変とする媒質の基準状態での光軸方向の厚さをｄｘ、該可変頂角プリズムの有効径をＤｘとするとき、
   １.３＜Ｎｘ＜２
   ３０＜νｘ＜２００
   ０.０１＜ｄｘ／Ｄｘ＜０.５
   なる条件を満たすことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
8. 請求項１乃至７のいずれか一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していることを特徴とする撮像装置。

Images