JP2013033242A - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高ズーム比で、広角端から望遠端における全ズーム範囲にわたり色収差を良好に補正し、全ズーム範囲において高い光学性能を有し、且つ環境温度の変化があっても、ピント変動の少ないズームレンズ及びそれを有する撮像装置を提供すること。
【解決手段】 物体側から順に、変倍中固定の正の第１レンズ群と、変倍に伴い光軸方向に移動する負の第２レンズ群Ｕ２と、変倍に伴い光軸方向に移動して変倍に伴う像面の変動を補正する負の第３レンズ群Ｕ３と、変倍中固定の正の第４レンズ群から構成されるズームレンズにおいて、第４レンズ群は物体側から順に群内の最も大きい空気間隔で隔てられる正の第４ａレンズ群と正の第４ｂレンズ群を有し、第３レンズ群と第４ａレンズ群と第４ｂレンズ群を構成するレンズ材料のアッベ数と部分分散比と屈折率温度変化係数を適切に設定する。
【選択図】 図１

Description

本発明はズームレンズ及びそれを有する撮像装置に関し、放送用テレビカメラ、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、銀塩フィルム用カメラ等に好適なものである。

近年、放送用テレビカメラ、銀塩フィルム用カメラ、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置には、大口径比、高ズーム比でしかも高い光学性能を有したズームレンズが要望されている。

高ズーム比のズームレンズとして、最も物体側に正のパワーを有するレンズ群を配置し、全体として４つのレンズ群より成るポジティブリード型で、テレフォト型の４群ズームレンズが知られている。
例えば合焦用の正のパワーを有する第１レンズ群、変倍用の負のパワーを有する第２レンズ群、像面変動補正用の負のパワーを有する第３レンズ群、結像用の正のパワーを有する第４レンズ群より成る４群ズームレンズが知られている。

一般に高ズーム比化を図るために、望遠端の焦点距離をより長くすると望遠側の諸収差のうち軸上色収差が多く発生し、広角端の焦点距離をより短くすると広角側の諸収差のうち倍率色収差が多く発生する。色収差として、一次スペクトルのみならず、二次スペクトルでの補正を良好に行なうことが高画質な像性能を得るために重要になっている。
このような色収差の発生を低減する方法として、異常分散性を有する光学材料を用いた色消し方法や、回折格子を用いた色消し方法が一般的によく知られている（特許文献１）。
又、環境温度の変化があっても、光学性能の変動、特にピント変動の少ないことが要望されている。

テレビカメラ用のズームレンズにおいて、倍率変換光学系を前記ズームレンズ内の所定の間隔に挿脱可能とした構成とすることで、変倍範囲を容易に変化させ得る技術が知られている。特許文献２では倍率変換光学系を挿入した時も、軸上色収差の二次スペクトルを低減しつつ、温度変化に伴うピントズレを改善したズームレンズが提案されている。

特開２００６−３４９９４７号公報 特許第３５１３２６４号公報

前述した構成のポジティブリード型の４群ズームレンズは高ズーム比を得ることが比較的容易である。この４群ズームレンズにおいて高い光学性能を得るには、広角端における倍率色収差および望遠端における軸上色収差を良好に補正することが重要である。異常分散性を有する光学材料を使用すれば倍率色収差や軸上色収差を良好に補正するのが容易になる。

しかしながら、一般的に異常分散性を有する樹脂やプラスチック等の有機材料はガラスに比べて温度変化による屈折率変化ｄｎ／ｄＴの値が大きく、１０倍から２００倍程度である。したがって、色収差補正効果を持たせるために有機材料に強いパワーを持たせた光学素子を用いる場合、環境温度の変化による光学系のピントズレ（結像面ズレ）を軽減することが重要になってくる。環境温度の変化による光学系のピントズレを軽減するためには、環境温度の変化によるバックフォーカス変化量を小さくしておく必要がある。

本発明は、高ズーム比で、広角端から望遠端における全ズーム範囲にわたり色収差を良好に補正し、全ズーム範囲において高い光学性能を有し、且つ環境温度の変化があっても、ピント変動の少ないズームレンズ及びそれを有する撮像装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、物体側から順に、変倍のためには移動しない正のパワーを有する第１レンズ群Ｕ１と、変倍に際して光軸方向に移動する負のパワーを有する第２レンズ群Ｕ２と、変倍に際して光軸方向に移動する第３レンズ群Ｕ３と、変倍のためには移動しない正のパワーを有する第４レンズ群Ｕ４から構成されるズームレンズにおいて、該第４レンズ群Ｕ４は、物体側から順に、正のパワーを有する第４レンズ群Ｕ４ａと正のパワーを有する第４レンズ群Ｕ４ｂを有し、該第４ａレンズ群と該第４ｂレンズ群は該第４レンズ群内の最も大きい空気間隔で隔てられ、該第４レンズ群Ｕ４ｂは少なくとも１枚の正のパワーを有する屈折光学素子ＧＮＬを含み、該屈折光学素子ＧＮＬの部分分散比θｇＦｍ、アッベ数νｄｍとしたとき、
−２．１００×１０^-3×νｄｍ＋０．６９３ ＜ θｇＦｍ
０．５５５ ＜ θｇＦｍ ＜ ０．９００
但し、νｄｍ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）
θｇＦｍ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）
Ｎｇ，ＮＦ，Ｎｄ，ＮＣはそれぞれ、ｇ線、Ｆ線、ｄ線、Ｃ線に対する屈折率、
なる条件を満たし、

該第３レンズ群Ｕ３と該第４ａレンズ群Ｕ４aと第４ｂレンズ群Ｕ４ｂは、前記ＧＮＬ以外のレンズにおいて、第ｉレンズ群内の物体側からｊ番目の正レンズの正レンズのパワーをφｐij、第ｉレンズ群内の物体側からｊ番目の負レンズのパワーをφｎij、第ｉレンズ群のパワーをφi、第ｉレンズ群内の物体側からj番目の正レンズのうち前記ＧＮＬ以外の正レンズの空気中でのｅ線における屈折率の温度変化係数（−２０℃〜４０℃の平均値）を（ｄｎ／ｄＴ）ｐij、第ｉレンズ群内のｊ番目の負レンズの空気中でのｅ線における屈折率の温度変化係数（−２０℃〜４０℃の平均値）を（ｄｎ／ｄＴ）ｎij、Ｓｐiを、前記ＧＮＬ以外のレンズにおいて、第ｉレンズ群が有する正レンズの個数、Ｓｎiを第ｉレンズ群が有する負レンズの個数とするとき、
１．５×１０^-5＜ Σi,j（φｐij×（ｄｎ／ｄＴ）ｐij）／Σiφi ＜ ３．０×１０^-5
（ｉ＝３,４ａ,４ｂ）
（ｊ＝１，２，…，Ｓｐi）
−４．０×１０^-5＜ Σi,j(φｎij×(ｄｎ／ｄＴ）ｎij)／Σiφi ＜−２．５×１０^-5
（ｉ＝３,４ａ,４ｂ）
（ｊ＝１，２，…，Ｓｎi）
を満たして構成されていることを特徴としている。

本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付の図面を参照して説明される好ましい実施例等によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、全ズーム範囲において高い光学性能を持ち、且つ環境温度の変化があっても光学性能の変動の小さいズームレンズ及びそれを有する撮像装置を得られる。

本発明の実施例１のズームレンズの広角端でフォーカス無限遠時の断面図。 数値実施例１の、（ａ）広角端、（ｂ）焦点距離３１．６７ｍｍ、（ｃ）望遠端における物体距離２．５ｍのときの縦収差図。 本発明の実施例２のズームレンズの広角端でフォーカス無限遠時の断面図。 数値実施例２の、（ａ）広角端、（ｂ）焦点距離３１．６７ｍｍ、（ｃ）望遠端における物体距離２．５ｍのときの縦収差図。 本発明の実施例３のズームレンズの広角端でフォーカス無限遠時の断面図。 数値実施例３の、（ａ）広角端、（ｂ）焦点距離３７．２１ｍｍ、（ｃ）望遠端における物体距離３．０ｍのときの縦収差図。 本発明の実施例４のズームレンズの広角端でフォーカス無限遠時の断面図。 数値実施例４の、（ａ）広角端、（ｂ）焦点距離６３．２５ｍｍ、（ｃ）望遠端における物体距離２．５ｍのときの縦収差図。 本発明の撮像装置の要部概略図。 本発明のズームレンズにおける倍率色収差の補正原理を説明するための模式図。 アッベ数νｄと部分分散比θｇＦの関係を示す説明図。

まず、各実施例のレンズ構成の特徴について説明する。
本発明のズームレンズは、物体側から像側へ順に、ズーミングに際して不動の正のパワーを有する第１レンズ群Ｕ１と、広角端（短焦点距離端）から望遠端（長焦点距離端）へのズーミングに際して、像側へ移動する負のパワーを有する第２レンズ群Ｕ２を有する。

更に、第２レンズ群Ｕ２の移動に連動して光軸上を移動し、変倍に伴う像面変動を補正する負のパワーを有する第３レンズ群Ｕ３と、ズーミングに際して不動の結像作用をする正のパワーを有する第４レンズ群Ｕ４と、を有する。

第４レンズ群Ｕ４は最も距離の大きい空気間隔を境に正のパワーを有する第４ａレンズ群Ｕ４ａと正のパワーを有する第４ｂレンズ群Ｕ４ｂを有している。
更に、第４ａレンズ群Ｕ４ａと第４ｂレンズ群Ｕ４ｂとの間の光路中に挿脱可能で、全系の焦点距離範囲を変移させる変倍光学系ＥＸＴを有している。

次に、本発明における各条件式について説明する。
Ｃ線に対するＦ線の軸上色収差と倍率色収差を、それぞれ軸上色収差の一次スペクトル、倍率色収差の一次スペクトルと定義する。また、それぞれの一次スペクトルをゼロに補正した後に残存するＦ線に対するｇ線の軸上色収差と倍率色収差を、それぞれ軸上色収差の二次スペクトル、倍率色収差の二次スペクトルと定義する。

レンズ全系の軸上色収差係数Ｌと倍率色収差係数Ｔは、以下の式（１）及び（２）で与えられる。
Ｌ＝Σ（ｈ＿ｉ×ｈ＿ｉ×φ＿ｉ／ν＿ｉ） ・・・（１）
Ｔ＝Σ（ｈ＿ｉ×ｈ＿ｂａｒ＿ｉ×φ＿ｉ／ν＿ｉ） ・・・（２）
但し、ｈ＿ｉを近軸追跡におけるｉ番目の薄肉レンズの軸上光線の光軸からの高さとする。ｈ＿ｂａｒ＿ｉを近軸追跡におけるｉ番目の薄肉レンズの軸外光線の光軸からの高さとする。φ＿ｉを近軸追跡におけるｉ番目の薄肉レンズのパワーとする。ν＿ｉを近軸追跡におけるｉ番目の薄肉レンズのアッベ数とする。以後の記載において、特に記載のない場合は、レンズ内での配置の順序を示す序数は、物体側からの序数とする。

さらに、レンズ全系の軸上色収差量Δｆ、倍率色収差量ΔＹは、以下の式（３）及び（４）で与えられる。
Δｆ＝−ｆ×Ｌ ・・・（３）
ΔＹ＝−Ｙ×Ｔ ・・・（４）
但し、レンズ全系の焦点距離をｆ、像高をＹとする。

今、式（１）及び（２）で用いているアッベ数ν＿ｉの部分分散をｎｇ−ｎＦと考える。よって、式（１）及び（２）はそれぞれ軸上色収差、倍率色収差の二次スペクトルに関する色収差係数となり、式（３）及び（４）はそれぞれ軸上色収差、倍率色収差の二次スペクトル量を表す。式（１）及び（３）より、軸上色収差の二次スペクトルの各レンズの分担値は、軸上光線の高さの二乗、レンズのパワー及びｇ線とＦ線の屈折率差に比例して大きくなる。式（２）及び（４）より、倍率色収差の二次スペクトルの各レンズの分担値は、軸上光線の高さ、軸外光線の高さ、レンズのパワー及びｇ線とＦ線の屈折率差に比例して大きくなる。さらに式（１）及び（２）より、Ｆ線に対するｇ線の軸上色収差係数の各レンズの分担値とＦ線に対するｇ線の倍率色収差係数の各レンズの分担値の比は、軸上光線の高さと軸外光線の高さの比で決まる。従来のズームレンズにおいては、図１０のように広角端で倍率色収差の一次スペクトルをゼロにすると、倍率色収差の二次スペクトルが正に残存してしまうという傾向がある。

これを補正するためには、軸上光線と軸外光線の高さの積が大きく、且つ軸上光線と軸外光線の高さの比が適切な位置に、ｇ線とＦ線の屈折率差の絶対値が大きい材質からなるレンズを、適切なパワーを有するように構成して配置すればよい。これにより、広角端の軸上色収差と倍率色収差の二次スペクトルの補正の良好なバランスを取り、ズーム全域における軸上色収差の二次スペクトルの良好な補正と、広角端での倍率色収差の二次スペクトルの良好な補正を両立させることができる。

以下、ズーム全域における軸上色収差の二次スペクトルの良好な補正と、広角端での倍率色収差の二次スペクトルの良好な補正を両立させるための条件について説明する。

本発明のズームレンズにおいては、正のパワーを有する屈折光学素子ＧＮＬを第４ｂレンズ群Ｕ４ｂに少なくとも１枚配置させている。第４ｂレンズ群Ｕ４ｂは軸上光線と軸外光線の高さの積が大きく、且つ軸上光線の高さに対する軸外光線の高さの比が大きいためである。第４ｂレンズ群Ｕ４ｂの中でも、さらに好ましくは条件式（５）を満足する位置に前記屈折光学素子ＧＮＬを用いるとよい。条件式（５）は、レンズＧＮＬを通過する軸上光線の光軸からの高さｈ＿ｍに対するレンズＧＮＬを通過する軸外光線の光軸からの高さｈ＿ｂａｒ＿ｍの比を規定している。
０．０５ ＜ ｈ＿ｂａｒ＿ｍ／ｈ＿ｍ ＜ １．５ ・・・ （５）
これにより、ズーム全域における軸上色収差の二次スペクトルの良好な補正と、広角端での倍率色収差の二次スペクトルの良好な補正を両立させている。

条件式（５）の範囲をはずれると、特に広角端の軸上色収差と倍率色収差の二次スペクトルのバランスをとるのが困難となる。
更に好ましくは条件式（５）の数値範囲を条件式（５ａ）の如く設定するのが良い。
０．１ ＜ ｈ＿ｂａｒ＿ｍ／ｈ＿ｍ ＜ ０．５ ・・・ （５ａ）

条件式（６）及び（７）を満足するのがよい。式（６）及び（７）は、前記屈折光学素子ＧＮＬの部分分散比θｇＦｍとアッベ数νｄｍの関係を規定したものである。
−２．１００×１０^-3×νｄｍ＋０．６９３ ＜ θｇＦｍ ・・・ （６）
０．５５５ ＜ θｇＦｍ ＜ ０．９００ ・・・ （７）
アッベ数νｄｍ、ｇ線とＦ線に関する部分分散比θｇＦｍは次のとおりである。
νｄｍ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）
θｇＦｍ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）
但し、フラウンフォーファ線のｇ線（４３５．８ｎｍ）、Ｆ線（４８６．１ｎｍ）、ｄ線（５８７．６ｎｍ）、Ｃ線（６５６．３ｎｍ）に対する屈折率をそれぞれＮｇ、ＮＦ、Ｎｄ、ＮＣとする。
これにより、ズーム全域における軸上色収差の二次スペクトルの良好な補正と、広角端での倍率色収差の二次スペクトルの良好な補正を両立させることができる。

条件式（６）は、使用する光学材料のｇ線とＦ線に対する異常分散性を、部分分散の基準線を基準として規定している。図１１において点Ａは株式会社オハラ社製の製品名ＰＢＭ２（νｄ＝３６．２６、θｇＦ＝０．５８２８）の値を示す。点Ｂは株式会社オハラ社製の製品名ＮＳＬ７（νｄ＝６０．４９、θｇＦ＝０．５４３６）の値を示す。点Ａ、点Ｂを結んだ線を基準線とする。条件式（６）及び（７）で規定される光学材料は、基準線より上側に位置する。条件式（６）及び（７）で規定される光学材料を、絞りより像側に正のパワーを有する屈折光学素子として用いる場合、基準線より上側に位置するものを使用すると広角端の倍率色収差の二次スペクトルの補正に対し効果的である。また、基準線から離れるほど補正効果が高まる。つまり、条件式（６）を満足するレンズ材料とは、一般的に異常分散ガラスと呼ばれるものであり、部分分散比が基準線より大きい場合とは、基準ガラスに比べて相対的にｇ線とＦ線の屈折率差が大きいことを表している。

条件式（７）の上限値を上回ると、前記屈折光学素子ＧＮＬによる広角端の軸上色収差の二次スペクトルが過補正となり、特に広角端の軸上色収差と倍率色収差の二次スペクトルのバランスをとるのが困難となる。
条件式（６）若しくは（７）の下限値を下回ると、前記屈折光学素子ＧＮＬに広角端の倍率色収差の二次スペクトルに対する十分な補正効果を与えることが困難となり、特に広角端の倍率色収差の二次スペクトルに対する充分な補正効果を得るのが困難となる。
尚、条件式（６）及び（７）を満足する光学材料を、収差補正や製造上の困難さなどを回避するために複数の素子に分けて配置する方法が容易に考えられる。そうした場合でも、本文中に記載している効果と同じ効果を得ることが可能である。

さらに好ましくは、条件式（８）及び（９）をも同時に満足することが好ましい。式（８）及び（９）は、前記屈折光学素子ＧＮＬの部分分散比θｇｄｍとアッベ数νｄｍの関係を規定したものである。
−２．４０７×１０^-3×νｄｍ＋１．４２０ ＜ θｇｄｍ ・・・ （８）
１．２５５ ＜ θｇｄｍ ＜ １．６７０ ・・・ （９）

但し、ｇ線とｄ線に対する部分分散比θｇｄｍは、次のとおりである。
θｇｄｍ＝（Ｎｇ−Ｎｄ）／（ＮＦ−ＮＣ）
これにより、ｇ線とｄ線間の色収差の補正を良好に行うことが容易になる。

また、条件式（１０）を満足するのがよい。条件式（１０）は、広角端のレンズ全系のパワーφｗに対する、条件式（６）及び（７）を満足する前記屈折光学素子ＧＮＬの空気中におけるパワーφｍの比を規定している。
０．０２０ ＜φｍ／φｗ ＜ ０．０８０ ・・・ （１０）
これにより、ズーム全域における軸上色収差の二次スペクトルの良好な補正と、広角端での倍率色収差の二次スペクトルの良好な補正を両立させている。

条件式（１０）の上限値を上回ると、前記屈折光学素子ＧＮＬによる広角端の倍率色収差の二次スペクトルに対する補正が過補正となり、特に広角端の軸上色収差と倍率色収差の二次スペクトルのバランスをとるのが困難となる。
条件式（１０）の下限値を下回ると、前記屈折光学素子ＧＮＬに広角端の倍率色収差の二次スペクトルに対する十分な補正効果を与えることが困難となり、特に広角端の倍率色収差の二次スペクトルに対する充分な補正効果を得るのが困難となる。
尚、光学系に条件式（６）及び（７）を満足する複数の素子を用いる場合には、各々のパワーの和が条件式（１０）を満たすのがよい。

以下、環境温度の変化に対するバックフォーカス変化を小さく抑えるための条件について説明する。

前記屈折光学素子ＧＮＬに使用される樹脂やプラスチック等の有機材料は、ガラスに比べて温度変化に対する屈折率変化ｄｎ／ｄＴの値が負に大きく、例えば１０倍から２００倍程度である。したがって有機材料に強いパワーを持たせた光学素子を用いる場合、環境温度の変化に対するバックフォーカス変化量を小さくしておく必要がある。そこで、ｄｎ／ｄＴの値が同程度の有機材料などから成る複数の異常分散材料を適切に組み合わせることで、環境温度の変化に対するバックフォーカス変化を軽減する方法が容易に考えられる。しかし、この方法を用いるとコストが高くなる。したがって、必要最少数の前記屈折光学素子ＧＮＬと一般的なガラスを工夫して組み合わせることで環境温度の変化に対するバックフォーカス変化を軽減する必要がある。

放送用カメラシステムはレンズ交換式が一般的で、放送用ズームレンズはフランジバック調整機構を有している。通常の撮影では、撮影直前にフランジバック調整を行なって、レンズの焦点位置とカメラの撮像素子の位置を合致させる。フランジバックのズレが焦点深度を著しく超えると、再調整する必要がある。

通常、±８℃程度の環境温度の変化に対するバックフォーカスの変化量が焦点深度の範囲内であれば、一回の撮影中にフランジバックを再調整する必要はほとんどなく、実使用上問題ないことがわかっている。例えば、放送用として一般的な２／３型ＨＤカメラ（イメージサイズ：φ１１）では、許容錯乱円径を約０．０１ｍｍとすると、ＦナンバーがＦ／１．８のときの焦点深度は約±１８μｍとなる。いま、全系の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｔを以下のように定義する。
（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｔ＝（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｌ＋（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｍ・・・（１１）
但し、レンズ系の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量を（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｌ、レンズ間を保持する鏡筒部材の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量を（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｍとする。

±８℃の環境温度の変化に対するバックフォーカス変化量を焦点深度±１８．０μｍ以内に収めるためには、全系の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｔが±２．２μｍ／℃以内であれば良い。各実施例では、各レンズのパワーとｄｎ／ｄＴ、及びレンズ間を保持する鏡筒部材の線膨張係数を規定することで、全系の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｔが±２．２μｍ／℃以内に収まっている。

まず、レンズ系における環境温度の変化によるバックフォーカス変化について説明する。式（１１）の第１項であるレンズ系の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量（ ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｌは、次のとおりに与えられる。
（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｌ＝Σi,j（（ｄｓｋｄ／ｄｎ）ｐij×（ｄｎ／ｄＴ）ｐij）
＋Σi,j（（ｄｓｋｄ／ｄｎ）ｎij×（ｄｎ／ｄＴ）ｎij）
・・・（１２）
但し、第ｉレンズ群内のｊ番目の正レンズの屈折率変化に対するバックフォーカス変化量を（ｄｓｋｄ／ｄｎ）ｐij、第ｉレンズ群内のｊ番目の負レンズの屈折率変化に対するバックフォーカス変化量を（ｄｓｋｄ／ｄｎ）ｎijとする。空気中でのｅ線における屈折率温度変化係数（−２０℃〜４０℃の平均値）をｄｎ／ｄＴとする。第ｉレンズ群内のj番目の正レンズのｄｎ／ｄＴを（ｄｎ／ｄＴ）ｐij、第ｉレンズ群内のｊ番目の負レンズのｄｎ／ｄＴを（ｄｎ／ｄＴ）ｎijとする。

一般に各レンズの屈折率変化によるバックフォーカス変化量ｄｓｋｄ／ｄｎの絶対値は、各レンズのパワーの絶対値の大きさに比例して大きくなる傾向にある。各レンズのパワーと屈折率温度変化係数ｄｎ／ｄＴを適切に組み合わせることによって、式（１２）より求まるレンズ系の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｌを小さく抑えることができる。

ズーム全域における軸上色収差の二次スペクトルの良好な補正、広角端での倍率色収差の二次スペクトルの良好な補正、及び広角端のレンズ系の（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｌを小さく抑えるためには、条件式（６）、（７）、（１３）及び（１４）を満足するのがよい。条件式（１３）及び（１４）は、第３レンズ群Ｕ３と第４ａレンズ群Ｕ４ａと第４ｂレンズ群Ｕ４ｂを構成する各レンズのパワーと屈折率の温度変化係数ｄｎ／ｄＴを規定するための条件である。
１．５×１０^-5＜Σi,j（φｐij×（ｄｎ／ｄＴ）ｐij）／Σiφi＜３．０×１０^-5
（ｉ＝３,４ａ,４ｂ）
（ｊ＝１，２，…，Ｓｐi）・・・ （１３）
−４．０×１０^-5＜Σi,j（φｎij×(ｄｎ／ｄＴ)ｎij）／Σiφi＜−２．５×１０^-5
（ｉ＝３,４ａ,４ｂ）
（ｊ＝１，２，…，Ｓｎi）・・・ （１４）
但し、空気中でのｅ線における屈折率の温度変化係数（−２０℃〜４０℃の平均値）をｄｎ／ｄＴとする。第ｉレンズ群内のｊ番目の正レンズのうち前記ＧＮＬ以外の正レンズのパワーをφｐij、第ｉレンズ群内のｊ番目の負レンズのパワーをφｎij、第ｉレンズ群のパワーをφiとする。第ｉレンズ群内のｊ番目の正レンズのうち前記ＧＮＬ以外の正レンズのｄｎ／ｄＴを（ｄｎ／ｄＴ）ｐij、第ｉレンズ群内のｊ番目の負レンズのｄｎ／ｄＴを（ｄｎ／ｄＴ）ｎij、Ｓｐiを、前記ＧＮＬ以外のレンズにおいて、第ｉレンズ群が有する正レンズの個数、Ｓｎiを第ｉレンズ群が有する負レンズの個数とする。

条件式（１３）及び（１４）の範囲をはずれると、十分な環境温度の変化によるバックフォーカスズレ補正をすることが困難となる。

好ましくは、条件式（１５）及び（１６）を満たすのがよい。条件式（１５）及び（１６）は、第４ａレンズ群Ｕ４ａと第４ｂレンズ群Ｕ４ｂを構成する各レンズのパワーと屈折率温度変化係数ｄｎ／ｄＴを規定するための条件である。
０．５×１０^-5＜Σi,j（φｐij×（ｄｎ／ｄＴ）ｐij）／Σiφi＜１．５×１０^-5
（ｉ＝４ａ,４ｂ） ・・・ （１５）
−１．３×１０^-5＜Σi,j（φｎij×(ｄｎ／ｄＴ)ｎij）／Σiφi＜−０．５×１０^-5
（ｉ＝４ａ,４ｂ） ・・・ （１６）
これにより、ズーム全域における軸上色収差の二次スペクトルの良好な補正と、広角端での倍率色収差の二次スペクトルの良好な補正を両立させつつ、広角端の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｌを小さく抑えている。

更に好ましくは、条件式（１７）及び（１８）を満たすのがよい。条件式（１７）及び（１８）は、第４ｂレンズ群Ｕ４ｂを構成する各レンズのパワーと屈折率温度変化係数ｄｎ／ｄＴを規定するための条件である。
０．４×１０^-5＜Σi,j（φｐij×（ｄｎ／ｄＴ）ｐij）／Σiφi＜１．５×１０^-5
（ｉ＝４ｂ） ・・・ （１７）
−２．５×１０^-5＜ Σi,j（φｎij×(ｄｎ／ｄＴ)ｎij）／Σiφi＜−１．５×１０^-5
（ｉ＝４ｂ） ・・・ （１８）
これにより、ズーム全域における軸上色収差の二次スペクトルの良好な補正と、広角端での倍率色収差の二次スペクトルの良好な補正を両立させつつ、広角端の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｌを小さく抑えている。

また、好ましくは条件式（１９）及び（２０）を満足させるのがよい。条件式（１９）及び（２０）は、第４ｂレンズ群Ｕ４ｂを構成する前記屈折光学素子ＧＮＬ以外の正レンズ、負レンズのパワーの和をそれぞれ規定する条件である。
３．６＜Σｊ（φｐ４ｂｊ）／φ４ｂ＜５．３ ・・・ （１９）
−４．５＜Σｊ（φｎ４ｂｊ）／φ４ｂ＜−３．０ ・・・ （２０）
これにより、良好な光学性能を達成すると共に、レンズ系の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｌを小さく抑えている。

条件式（１９）の上限値を上回る、若しくは条件式（２０）の下限値を下回ると、レンズのパワーが大きくなり、収差補正が困難になる。
条件式（１９）の下限値を下回る、若しくは条件式（２０）の上限値を上回ると、レンズのパワーが小さくなり、十分な環境温度の変化によるバックフォーカスズレ補正効果を持たせることが困難となる。

更に好ましくは、条件式（２１）及び（２２）を満足させるのがよい。条件式（２１）及び（２２）は、第４ｂレンズ群Ｕ４ｂ内の正レンズのパワーとアッベ数νｄｐ４ｂを規定している。
５０ ＜ νｄｐ４ｂ ＜ ７０ ・・・ （２１）
１．５ ＜ Σj（φｐ４ｂｊ＿ｒ／φ４ｂ）＜ ６．０ ・・・ （２２）
但し、第４ｂレンズ群内のｊ番目の正レンズのうち、条件式（２１）を満たす硝材を使用した正レンズのパワーをφｐ４ｂｊ＿ｒとする。これにより、良好な色消しを達成すると共に、環境温度の変化によるレンズ系のバックフォーカス変化量（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｌを小さく抑えることができる。

更に好ましくは条件式（２１）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
６０ ＜ νｄｐ４ｂ ＜ ７０ ・・・ （２１ａ）
条件式（２１）で規定されるガラスには、商品名Ｓ−ＢＳＬ７（ｄｎ／ｄＴ＝２.７×１０^-6、νｄｐ４ｂ＝６４．１）、商品名Ｓ−ＢＡＬ３５（ｄｎ／ｄＴ＝３．７×１０^-6、νｄｐ４ｂ＝６１．１）、商品名Ｓ−ＮＳＬ３６（ｄｎ／ｄＴ＝２．６×１０^-6、νｄｐ４ｂ＝５２．４）等がある。dn/dTは、空気中でのe線における屈折率の温度変化係数（-20℃〜40℃の平均値）である。これらの材質を第４ｂレンズ群Ｕ４ｂに正レンズとして使用することで、良好な色消しを達成すると共に、環境温度の変化によるレンズ系のバックフォーカス変化量（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｌを小さく抑えることができる。

条件式（２２）の上限値を上回ると、第４ｂレンズ群Ｕ４ｂの群内の前記屈折光学素子ＧＮＬ以外の正レンズのパワーが大きくなり、収差補正が困難になる。
条件式（２２）の下限値を下回ると、第４ｂレンズ群Ｕ４ｂの群内の前記屈折光学素子ＧＮＬ以外の正レンズに、十分な環境温度の変化によるバックフォーカスズレ補正効果を持たせることが困難となる。

更に好ましくは、条件式（２３）及び（２４）を満足させるのがよい。条件式（２３）及び（２４）は、第４ｂレンズ群Ｕ４ｂ内の負レンズのパワーとアッベ数νｄｎ４ｂと部分分散比θｇＦｎ４ｂを規定している。これにより、良好な色消しを達成すると共に、環境温度の変化によるレンズ系のバックフォーカス変化量（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｌを小さく抑えることができる。
０．６４０６−１.７７３５×１０^-3×νｄｎ４ｂ＞θｇＦｎ４ｂ ・・・（２３）
−５．０＜Σj（φｎ４ｂｊ＿ｒ／φ４ｂ）＜−０．５ ・・・（２４）
但し、第４ｂレンズ群Ｕ４ｂ内のｊ番目の負レンズのうち、条件式（２３）を満たす硝材を使用した負レンズのパワーをφｎ４ｂｊ＿ｒとする。

条件式（２３）で規定されるガラスには、商品名Ｓ−ＬＡＨ５８（ｄｎ／ｄＴ＝５.０×１０^-6、νｄｎ４ｂ＝４０．７６、θｇＦｎ４ｂ＝０．５６６７）、商品名Ｓ−ＬＡＨ５５（ｄｎ／ｄＴ＝４．８×１０^-6、νｄｎ４ｂ＝４２．７１、θｇＦｎ４ｂ＝０．５６４２）等がある。Ｓ−ＬＡＨ５８については、０．６４０６−１．７７３５×１０−３×νｄｎ４ｂ＝０．５６８３、θｇＦｎ４ｂ＝０．５６６７から、条件式（２３）を満たす。Ｓ−ＬＡＨ５５については、０．６４０６−１．７７３５×１０−３×νｄｎ４ｂ＝０．５６４９、θｇＦｎ４ｂ＝０．５６４２から、条件式（２３）を満たす。これらの材質を第４ｂレンズ群Ｕ４ｂに負レンズとして使用することで、良好な色消しを達成すると共に、レンズ系の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｌを小さく抑えることができる。

条件式（２４）の上限値を上回ると、第４ｂレンズ群Ｕ４ｂの群内の負レンズに、十分な環境温度の変化によるバックフォーカスズレ補正効果を持たせることが困難となる。
条件式（２４）の下限値を下回ると、第４ｂレンズ群Ｕ４ｂの群内の負レンズのパワーが大きくなり、収差補正が困難になる。

次に、鏡筒部材の熱膨張による環境温度の変化によるバックフォーカス変化について説明する。式（１１）の第２項である鏡筒部材の熱膨張による単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｍは、次のとおりに与えられる。
（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｍ＝Σi（（ｄｓｋｄ／Δｄ）ｉ×ｄi×αi） ・・・（２５）
但し、第１レンズ群Ｕ１の第１面から第ｉ番目の面の空気間隔の変化に対するバックフォーカス変化量を（ｄｓｋｄ／Δｄ）ｉとする。第ｉ番目と第ｉ+１番目の面の間を保持する鏡筒部材の長さをｄｉ、第ｉ番目と第ｉ+１番目の面の間を保持する鏡筒部材の線膨張係数をαiとする。

一般に、前記４群ズームレンズにおいては式（２５）によって求まる鏡筒部材の熱膨張による単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｍは負の値をとる。式（１２）によって求まるレンズ系の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｌとは打ち消しあう関係にある。式（１２）と式（２５）の打消しを良くするためには、例えばアルミ等のように線膨張係数αiが２３×１０^-6（℃^-1）以上ある材質を鏡筒部材として用いることが望ましい。

以下、変倍光学系ＥＸＴを挿入した際、良好な光学性能と全系の焦点距離範囲の変移を両立させるための条件について説明する。

好ましくは、条件式（２６）を満足させるのがよい。条件式（２６）は、変倍光学系ＥＸＴの最終レンズ面から射出する軸上光線の光軸からの高さｈ＿ｋ＋１に対する、変倍光学系ＥＸＴの第１レンズ面に入射する軸上光線の光軸からの高さｈ＿ｋの比を規定している。
０．７ ＜ ｈ＿ｋ／ｈ＿ｋ＋１ ＜ ２．５ ・・・ （２６）
これにより、変倍光学系ＥＸＴ挿入時に、良好な光学性能と全系の焦点距離範囲の変移を両立させることができる。
条件式（２６）の範囲をはずれると、変倍光学系ＥＸＴ内のレンズのパワーが大きくなり、収差補正が困難になる。

好ましくは条件式（２７）を満足するのがよい。条件式（２７）は、第４レンズ群Ｕ４の第４ａレンズ群Ｕ４ａと第４ｂレンズ群Ｕ４ｂとの間の空気間隔を通過する軸上光線が光軸に対してなす傾角θ［単位：度（°）］を規定する条件である。
−５° ＜ θ ＜ ＋５° ・・・ （２７）
但し、θは収斂光線が光軸からなす角を＋、発散光線が光軸からなす角を−とし、アフォーカル時をθ＝０°とする。
これにより、変倍光学系ＥＸＴ挿入時の良好な光学性能の達成と、必要十分なバックフォーカスの確保を両立させることができる。

条件式（２７）の上限値を上回ると、第４ｂレンズ群Ｕ４ｂを通る軸上光線の高さが低くなるため、必要十分なバックフォーカスを確保することが困難になる。
条件式（２７）の下限値を下回ると、変倍光学系ＥＸＴ挿入時に軸上光線がＥＸＴに発散で入射し、ＥＸＴのレンズのパワーが大きくなるために、収差補正が困難になる。

より好ましくは条件式（２７）の数値範囲を条件式（２７a）の如く設定するのが良い。
−３．５° ＜ θ ＜ ＋３．５° ・・・ （２７ａ）

好ましくは、条件式（２８）を満足するのがよい。条件式（２８）は、第４ａレンズ群Ｕ４ａの最終レンズ面の光線有効径ＥＡに対する、変倍光学系ＥＸＴが挿入される第４ａレンズ群Ｕ４ａと第４ｂレンズ群Ｕ４ｂの間の空気間隔の長さＤの比を規定する条件である。
０．５００ ＜ Ｄ／ＥＡ ＜ ３．０００ ・・・ （２８）
これにより、変倍光学系ＥＸＴ挿入時の良好な光学性能と、変倍光学系ＥＸＴの全長のコンパクト化を両立させることができる。

光線有効径ＥＡに対して空気間隔Ｄが長くなり、条件式（２８）の上限値を上回ると、変倍光学系ＥＸＴの全長をコンパクトにすることが困難となる。また、空気間隔Ｄに対して光線有効径ＥＡが小さくなり、条件式（２８）の上限値を上回ると、入射瞳径が小さくなり、必要十分な口径比を確保することが困難となる。

光線有効径ＥＡに対して空気間隔Ｄが短くなり、条件式（２８）の下限値を下回ると、変倍光学系ＥＸＴ内のレンズのパワーが大きくなり、収差補正が困難になる。また、空気間隔Ｄに対して光線有効径ＥＡが大きくなり、条件式（２８）の下限値を下回ると、第４レンズ群Ｕ４のレンズ径が大きくなるため、小型軽量化や、簡易なレンズ構成で良好な光学性能を得るのが困難となる。

図９を用いて、各実施例のズームレンズを撮影光学系として用いた撮像装置（テレビカメラシステム）の概要を説明する。図９は本発明の撮像装置の要部概略図である。
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。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ＬＺ、結像用の第４レンズ群Ｒを有している。第１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レンズ群が含まれている。

ＳＰは開口絞りである。第４レンズ群Ｒは光路中より挿抜可能なレンズユニット（変倍光学系）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、各々第１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。

図１は本発明の実施例１（数値実施例１）のズームレンズの広角端で無限遠物体に合焦しているときのレンズ断面図である。まず、図１について説明する。Ｕ１はズーミングに際して不動の正のパワーを有する第１レンズ群Ｕ１である。第１レンズ群Ｕ１は、フォーカスのためのパワーを有し、全体又は一部のパワーのあるレンズ群を移動することにより、フォーカスを行っている。Ｕ２はズーミング時に可動の負のパワーを有する第２レンズ群（バリエーターレンズ群）である。Ｕ３はズーミング時に可動の負のパワーを有する第３レンズ群（コンペンセーターレンズ群）である。第３レンズ群Ｕ３は、第２レンズ群の移動に連動して光軸上を移動して、変倍に伴う像面変動を補正している。この第３レンズ群Ｕ３は、この実施例１及び後述する実施例においても負のパワーを有しているが、正のパワーを有していても構わない。ＳＰは開口絞りであり、第３レンズ群Ｕ３の像側に配置されている。第４レンズ群Ｕ４はズーミングに際して不動で、結像のための正のパワーを有する第４レンズ群（リレーレンズ群）である。第４レンズ群Ｕ４は、第４レンズ群内で最も距離の大きい空気間隔で隔てられた正のパワーを有する第４ａレンズ群Ｕ４ａと正のパワーを有する第４ｂレンズ群Ｕ４ｂで構成されている。ＤＧは色分解プリズムや光学フィルターであり、硝子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）の撮像面に相当している。ＧＮＬは異常分散性を有する光学材料からなる屈折光学素子である。

実施例１に対応する数値実施例１において、前記屈折光学素子ＧＮＬは表９に示す光学材料（νｄｍ＝２２．７、θｇＦｍ＝０．６８９）を用いている。表９に示す光学材料については、−２．１００×１０−３×νｄｍ＋０．６９３＝０．６４５、θｇＦｍ＝０．６８９から、条件式（６）を満たす。また前記光学材料は、光学系に使用する状態では固体であるが、製造時などの光学系に使用する前での状態は、どのような状態であっても良い。例えば、製造時には液体材料であっても、それを硬化させて固体材料としたものでも良い。尚、前記光学材料はレンズの間に挟み込んでいるが、挟み込まなくても色収差補正に与える効果は変わらない。また、言うまでもなく表９に示す光学材料以外のｄｎ／ｄＴの大きな光学材料を前記屈折光学素子ＧＮＬとして用いても構わない。

第３レンズ群Ｕ３ａは１枚の正レンズと、１枚の負レンズから成っており、物体側より順に負レンズと正レンズとを接合した接合レンズで構成されている。

第４ａレンズ群Ｕ４ａは３枚の正レンズと、１枚の負レンズから成っており、物体側より順に両レンズ面が凸形状の正レンズ、両レンズ面が凸形状の正レンズ、像側のレンズ面が凸形状の正メニスカスレンズと負レンズとの接合レンズで構成されている。
第４ｂレンズ群Ｕ４ｂは５枚の正レンズと、２枚の負レンズで成っており、物体側より順に正レンズ、負レンズと正レンズとを接合した接合レンズ、正レンズと正レンズと負レンズとを接合した接合レンズ、正レンズで構成されている。

表１０に実施例１の各条件式の対応値を示す。実施例１は、条件式（１０）、条件式（１３）、条件式（１４）、条件式（１５）、条件式（１７）、条件式（１９）、条件式（２２）の上限に近く、条件式（２０）、条件式（２４）の下限に近いことを特徴とする。

表１に数値実施例１の面番号、それに対応するｄｎ／ｄＴ、ｄｓｋｄ／ｄＮ及びレンズ系の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｌを示す。表１に示す通り、レンズ系の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｌの合計値は２．５６１μｍ／℃である。尚、レンズ系の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量の算出では、第３レンズ群Ｕ３と第４ａレンズ群Ｕ４ａと第４ｂレンズ群Ｕ４ｂを適用対象とした。第１レンズ群Ｕ１と第２レンズ群Ｕ２は広角端でのｄｓｋｄ／ｄｎが小さく、温度変化によるバックフォーカス変化に与える影響が小さいためである。これは以下の各実施例において、全て同じである。

表２に数値実施例１の面番号、それに対応するレンズ間を保持する鏡筒部材の長さ、ｄｓｋｄ／Δｄ及び鏡筒部材の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｍを示す。表２に示す通り、鏡筒部材の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｍの合計値は−０．６６２μｍ／℃である。実施例１では鏡筒部材に線膨張係数αiが２３×１０^-6（℃^-1）であるアルミ部材を用いている。尚、鏡筒部材の熱膨張による単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量の算出では、第２レンズ群Ｕ２と第３レンズ群Ｕ３の間の空気間隔から像側に位置する空気間隔を適用対象とした。第１レンズ群Ｕ１と第２レンズ群Ｕ２は広角端でのｄｓｋｄ／Δｄが小さく、温度変化によるバックフォーカス変化に与える影響が小さいためである。これは以下の各実施例において、全て同じである。

表１１に実施例１の広角端の焦点深度、レンズ系と鏡筒部材と全系の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量、±８℃の環境温度変化に対するバックフォーカス変化量を示す。表１１の実施例１の欄に示したレンズ系、鏡筒部材の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量の数値は、それぞれ表１に示した（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｌの合計値、表２に示した（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｍの合計値である。表１１の実施例１の欄に示した全系の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量の数値は、表１に示した（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｌの合計値と表２に示した（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｍの合計値の和である。

実施例１において、各レンズのパワーとｄｎ／ｄＴ及びレンズ間を保持する鏡筒部材の線膨張係数を規定することで、表１１に示される通り全系の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｔは１．８９９μｍ／℃である。したがって、±８℃の環境温度変化に対しても全系のバックフォーカス変化量は焦点深度内に収まっている。

図２は、数値実施例１の、（ａ）広角端、（ｂ）焦点距離３１．６７ｍｍ、（ｃ）望遠端における距離２．５ｍの物体に合焦しているときの縦収差図である。但し、物体距離の値は第１レンズ群Ｕ１の第１面からの距離である。

収差図において、球面収差はｅ線とｇ線とＣ線とＦ線によって表されている。非点収差はｅ線のメリディオナル像面（ΔＭ）とｅ線のサジタル像面（ΔＳ）によって表されている。倍率色収差はｇ線とＣ線とＦ線によって表されている。ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角である。また、収差図において、球面収差は０．４ｍｍ、非点収差は０．４ｍｍ、歪曲は５％、倍率色収差は０．０５ｍｍのスケールで描かれている。
尚、広角端と望遠端は変倍用の第２レンズ群Ｕ２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。

以下の数値実施例１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、Ｎｉとνｉは第ｉ番目の光学部材の屈折率とアッベ数である。
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。

非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＨ軸、光の進行方向を正とし、Ｒを近軸曲率半径、ｋを円錐常数、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６、Ａ７、Ａ８、Ａ９、Ａ１０、Ａ１１、Ａ１２をそれぞれ非球面係数としたとき、次式で表している。

で表される。又、例えば「ｅ−Ｚ」は「×１０^-Z」を意味する。＊印は非球面であることを示している。

＜数値実施例１＞
単位mm

面番号 r d nd vd θgF 有効径 焦点距離
1 -274.646 1.80 1.72915 54.6 0.544 90.92 -287.02
2 898.230 6.00 87.85
3 1914.258 1.80 1.80000 29.8 0.601 86.49 -127.12
4 97.254 18.26 1.43875 94.9 0.534 84.98 142.69
5 -166.824 0.15 85.20
6 200.643 7.37 1.59240 68.3 0.545 83.93 255.27
7 -614.175 6.90 83.57
8 92.506 12.12 1.49699 81.5 0.537 78.53 152.78
9 -412.049 0.14 77.57
10 66.953 5.97 1.72915 54.6 0.544 65.97 169.59
11 139.779 (可変) 64.95

12* 310.286 0.70 1.88299 40.7 0.566 27.75 -17.06
13 14.434 6.18 21.85
14 -121.452 6.35 1.80809 22.7 0.630 21.61 18.27
15 -13.601 0.70 1.81600 46.6 0.556 21.43 -12.80
16 47.190 0.29 20.69
17 24.757 6.05 1.53171 48.8 0.563 20.96 24.66
18 -25.774 0.46 20.64
19 -26.110 0.70 1.83480 42.7 0.564 20.04 -34.56
20 -263.828 (可変) 19.93

21 -28.945 1.00 1.74319 49.3 0.553 21.21 -23.61
22 45.798 2.57 1.84666 23.7 0.620 23.38 53.46
23 -24563.343 (可変) 23.82

24(絞り) ∞ 1.30 27.75
25 930.116 4.65 1.72342 37.9 0.583 28.89 55.30
26 -41.990 0.15 29.68
27 108.501 3.44 1.73799 32.2 0.589 30.48 66.24
28 -88.950 0.15 30.47
29 -244.718 7.77 1.58913 61.1 0.540 30.19 51.11
30 -27.222 1.00 1.80518 25.4 0.616 29.72 -37.46
31 -261.151 35.20 29.97

32 61.980 5.16 1.58913 61.1 0.540 29.97 50.09
33 -54.999 1.03 29.74
34 -141.885 1.00 1.88299 40.7 0.566 28.10 -28.21
35 30.537 6.34 1.51633 64.1 0.535 27.03 42.43
36 -72.997 0.20 27.18
37 38.761 6.57 1.51633 64.1 0.535 26.86 42.09
38 -47.000 1.60 1.63555 22.7 0.689 26.17 119.14
39 -29.500 1.00 1.88299 40.7 0.566 26.07 -23.89
40 76.815 0.65 25.73
41 42.341 4.30 1.51633 64.1 0.535 26.02 51.07
42 -68.157 4.50 25.91
43 ∞ 30.00 1.60342 38.0 0.579 40.00 ∞
44 ∞ 16.20 1.51633 64.1 0.535 40.00 ∞
45 ∞ 40.00

非球面データ
第12面
K =-1.89592e+002 A 4= 8.34507e-006 A 6=-6.71463e-008 A 8= 3.07779e-010 A10=-9.69366e-013 A12= 8.68049e-015
A 3= 1.53937e-006 A 5= 3.41602e-007 A 7=-6.02014e-010 A 9= 1.58086e-011 A11=-1.70884e-013

各種データ
ズーム比 21.00
広角 中間 望遠
焦点距離 7.80 31.67 163.81
Fナンバー 1.80 1.80 2.55
画角 35.19 9.85 1.92
像高 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 284.39 284.39 284.39
BF 5.38 5.38 5.38

d11 0.67 36.74 53.38
d20 55.71 13.97 5.33
d23 4.85 10.52 2.52
d31 35.20 35.20 35.20
d45 5.38 5.38 5.38

入射瞳位置 55.70 192.43 673.35
射出瞳位置 1349.05 1349.05 1349.05
前側主点位置 63.54 224.84 857.13
後側主点位置 -2.42 -26.29 -158.44

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 70.90 60.54 38.19 -0.29
2 12 -13.06 21.46 1.97 -12.21
3 21 -42.80 3.58 -0.06 -2.02
4 24 37.71 18.46 3.14 -8.34
5 32 52.60 78.55 7.69 -45.96

図３は本発明の実施例２（数値実施例２）のズームレンズの広角端で無限遠物体に合焦しているときのレンズ断面図である。まず、図３について説明する。Ｕ１はズーミングに際して不動の正のパワーを有する第１レンズ群Ｕ１である。第１レンズ群Ｕ１は、フォーカスのためのパワーを有し、全体又は一部のパワーのあるレンズ群を移動することにより、フォーカスを行っている。Ｕ２はズーミング時に可動の負のパワーを有する第２レンズ群（バリエーターレンズ群）である。Ｕ３はズーミング時に可動の負のパワーを有する第３レンズ群（コンペンセーターレンズ群）である。第３レンズ群Ｕ３は、第２レンズ群の移動に連動して光軸上を移動して、変倍に伴う像面変動を補正している。ＳＰは開口絞りであり、第３レンズ群Ｕ３の像側に配置されている。第４レンズ群Ｕ４はズーミングに際して不動で、結像のための正のパワーを有する第４レンズ群（リレーレンズ群）である。第４レンズ群Ｕ４は最も距離の大きい空気間隔を境に正のパワーを有する第４ａレンズ群Ｕ４ａと正のパワーを有する第４ｂレンズ群Ｕ４bで構成されている。ＤＧは色分解プリズムや光学フィルターであり、硝子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）の撮像面に相当している。ＧＮＬは異常分散性を有する光学材料からなる屈折光学素子である。

実施例２に対応する数値実施例２において、前記屈折光学素子ＧＮＬは表９に示す光学材料を用いている。また前記光学材料は、光学系に使用する状態では固体であるが、製造時などの光学系に使用する前での状態は、どのような状態であっても良い。例えば、製造時には液体材料であっても、それを硬化させて固体材料としたものでも良い。尚、前記光学材料はレンズの間に挟み込んでいるが、挟み込まなくても色収差補正に与える効果は変わらない。また、言うまでもなく表９に示す光学材料以外のｄｎ／ｄＴの大きな光学材料を前記屈折光学素子ＧＮＬとして用いても構わない。

第３レンズ群Ｕ３ａは１枚の正レンズと、１枚の負レンズから成っており、物体側より順に負レンズと正レンズとを接合した接合レンズで構成されている。

第４ａレンズ群Ｕ４ａは３枚の正レンズと、１枚の負レンズから成っており、物体側より順に両レンズ面が凸形状の正レンズ、両レンズ面が凸形状の正レンズ、両レンズ面が凸形状の正メニスカスレンズと負レンズとの接合レンズで構成されている。
第４ｂレンズ群Ｕ４ｂは５枚の正レンズと、２枚の負レンズで成っており、物体側より順に正レンズ、負レンズと正レンズとを接合した接合レンズ、正レンズと正レンズと負レンズとを接合した接合レンズ、正レンズで構成されている。

表１０に実施例２の各条件式の対応値を示す。実施例２は、条件式（１０）、条件式（１３）、条件式（１４）、条件式（１５）、条件式（１６）、条件式（１７）、条件式（１８）、条件式（１９）、条件式（２２）の下限に近く、条件式（２０）、条件式（２４）の上限に近いことを特徴とする。

表３に数値実施例２の面番号、それに対応するｄｎ／ｄＴ、ｄｓｋｄ／ｄＮ及びレンズ系の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｌを示す。表３に示す通り、レンズ系の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｌの合計値は２．７８０μｍ／℃である。

表４に数値実施例２の面番号、それに対応するレンズ間を保持する鏡筒部材の長さ、ｄｓｋｄ／Δｄ及び鏡筒部材の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｍを示す。表４に示す通り、鏡筒部材の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｍの合計値は−０．６５６μｍ／℃である。実施例２では鏡筒部材に線膨張係数αiが２３×１０^-6（℃^-1）であるアルミ部材を用いている。

表１１に実施例２の広角端の焦点深度、レンズ系と鏡筒部材と全系の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量、±８℃の環境温度変化に対するバックフォーカス変化量を示す。表１１の実施例２の欄に示したレンズ系、鏡筒部材の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量の数値は、それぞれ表３に示した（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｌの合計値、表４に示した（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｍの合計値である。表１１の実施例２の欄に示した全系の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量の数値は、表３に示した（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｌの合計値と表４に示した（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｍの合計値の和である。

実施例２において、各レンズのパワーとｄｎ／ｄＴ及びレンズ間を保持する鏡筒部材の線膨張係数を規定することで、表１１に示す通り全系の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｔが２．１２４μｍ／℃となっている。したがって、±８℃の環境温度変化に対しても全系のバックフォーカス変化量は焦点深度内に収まっている。

図４は、数値実施例２の、（ａ）広角端、（ｂ）焦点距離３１．６７ｍｍ、（ｃ）望遠端における距離２．５ｍの物体に合焦しているときの縦収差図である。但し、物体距離の値は第１レンズ群Ｕ１の第１面からの距離である。

収差図において、球面収差はｅ線とｇ線とＣ線とＦ線によって表されている。非点収差はｅ線のメリディオナル像面（ΔＭ）とｅ線のサジタル像面（ΔＳ）によって表されている。倍率色収差はｇ線とＣ線とＦ線によって表されている。ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角である。また、収差図において、球面収差は０．４ｍｍ、非点収差は０．４ｍｍ、歪曲は５％、倍率色収差は０．０５ｍｍのスケールで描かれている。
尚、広角端と望遠端は変倍用の第２レンズ群Ｕ２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。

以下の数値実施例２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、Ｎｉとνｉは第ｉ番目の光学部材の屈折率とアッベ数である。
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。
*印は非球面であることを示している。

＜数値実施例２＞
単位ｍｍ

面番号 r d nd vd θgF 有効径 焦点距離
1 -274.646 1.80 1.72915 54.6 0.544 90.98 -287.02
2 898.230 6.00 87.91
3 1914.258 1.80 1.80000 29.8 0.601 86.53 -127.12
4 97.254 18.26 1.43875 94.9 0.534 85.02 142.69
5 -166.824 0.15 85.24
6 200.643 7.37 1.59240 68.3 0.545 83.97 255.27
7 -614.175 6.90 83.61
8 92.506 12.12 1.49699 81.5 0.537 78.57 152.78
9 -412.049 0.14 77.62
10 66.953 5.97 1.72915 54.6 0.544 66.00 169.59
11 139.779 (可変) 64.98

12* 310.286 0.70 1.88299 40.7 0.566 27.77 -17.06
13 14.434 6.18 21.86
14 -121.452 6.35 1.80809 22.7 0.630 21.61 18.27
15 -13.601 0.70 1.81600 46.6 0.556 21.43 -12.80
16 47.190 0.29 20.70
17 24.757 6.05 1.53171 48.8 0.563 20.96 24.66
18 -25.774 0.46 20.64
19 -26.110 0.70 1.83480 42.7 0.564 20.04 -34.56
20 -263.828 (可変) 19.93

21 -28.945 1.00 1.74319 49.3 0.553 21.21 -23.61
22 45.798 2.57 1.84666 23.7 0.620 23.38 53.46
23 -24563.343 (可変) 23.82

24(絞り) ∞ 1.30 27.74
25 799.913 4.65 1.72342 37.9 0.583 28.90 56.89
26 -43.570 0.15 29.72
27 240.518 3.44 1.73799 32.2 0.589 30.43 109.40
28 -122.139 0.15 30.57
29 109.206 7.77 1.58913 61.1 0.540 30.43 37.16
30 -26.787 1.00 1.71736 29.5 0.604 30.13 -35.06
31 480.618 35.20 29.98

32 69.726 5.16 1.51741 52.4 0.556 29.98 57.72
33 -51.334 1.03 29.78
34 -242.309 1.00 1.83400 37.1 0.577 28.11 -34.96
35 33.458 6.34 1.48749 70.2 0.530 27.16 50.22
36 -86.698 0.20 27.26
37 37.760 6.57 1.51633 64.1 0.535 26.91 41.50
38 -47.000 1.60 1.63555 22.7 0.689 26.21 158.83
39 -32.600 1.00 1.88299 40.7 0.566 26.03 -27.97
40 105.891 0.65 25.61
41 45.692 4.30 1.48749 70.2 0.530 25.68 66.20
42 -107.747 4.50 25.40
43 ∞ 30.00 1.60342 38.0 0.579 40.00 ∞
44 ∞ 16.20 1.51633 64.1 0.535 40.00 ∞
45 ∞ 40.00

非球面データ
第12面
K =-1.89592e+002 A 4= 8.34507e-006 A 6=-6.71463e-008 A 8= 3.07779e-010 A10=-9.69366e-013 A12= 8.68049e-015
A 3= 1.53937e-006 A 5= 3.41602e-007 A 7=-6.02014e-010 A 9= 1.58086e-011 A11=-1.70884e-013

各種データ
ズーム比 21.00
広角 中間 望遠
焦点距離 7.80 31.67 163.79
Fナンバー 1.80 1.80 2.55
画角 35.19 9.85 1.92
像高 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 283.81 283.81 283.81
BF 4.79 4.79 4.79

d11 0.67 36.74 53.38
d20 55.71 13.97 5.33
d23 4.85 10.52 2.52
d31 35.20 35.20 35.20
d45 4.79 4.79 4.79

入射瞳位置 55.70 192.43 673.35
射出瞳位置 2069.74 2069.74 2069.74
前側主点位置 63.52 224.58 850.13
後側主点位置 -3.01 -26.87 -159.00

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 70.90 60.54 38.19 -0.29
2 12 -13.06 21.46 1.97 -12.21
3 21 -42.80 3.58 -0.06 -2.02
4 24 37.71 18.46 3.14 -8.30
5 32 52.60 78.55 7.02 -46.55

図５は本発明の実施例３（数値実施例３）のズームレンズの広角端で無限遠物体に合焦しているときのレンズ断面図である。まず、図５について説明する。Ｕ１はズーミングに際して不動の正のパワーを有する第１レンズ群Ｕ１である。第１レンズ群Ｕ１は、フォーカスのためのパワーを有し、全体又は一部のパワーのあるレンズ群を移動することにより、フォーカスを行っている。Ｕ２はズーミング時に可動の負のパワーを有する第２レンズ群（バリエーターレンズ群）である。Ｕ３はズーミング時に可動の負のパワーを有する第３レンズ群（コンペンセーターレンズ群）である。第３レンズ群Ｕ３は、第２レンズ群の移動に連動して光軸上を移動して、変倍に伴う像面変動を補正している。ＳＰは開口絞りであり、第３レンズ群Ｕ３の像側に配置されている。第４レンズ群Ｕ４はズーミングに際して不動で、結像のための正のパワーを有する第４レンズ群（リレーレンズ群）である。第４レンズ群Ｕ４は最も距離の大きい空気間隔を境に正のパワーを有する第４ａレンズ群Ｕ４ａと正のパワーを有する第４ｂレンズ群Ｕ４ｂで構成されている。ＤＧは色分解プリズムや光学フィルターであり、硝子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）の撮像面に相当している。ＧＮＬは異常分散性を有する光学材料からなる屈折光学素子である。

実施例３に対応する数値実施例３において、前記屈折光学素子ＧＮＬは表９に示す光学材料を用いている。また前記光学材料は、光学系に使用する状態では固体であるが、製造時などの光学系に使用する前での状態は、どのような状態であっても良い。例えば、製造時には液体材料であっても、それを硬化させて固体材料としたものでも良い。尚、前記光学材料はレンズの間に挟み込んでいるが、挟み込まなくても色収差補正に与える効果は変わらない。また、言うまでもなく表９に示す光学材料以外のｄｎ／ｄＴの大きな光学材料を前記屈折光学素子ＧＮＬとして用いても構わない。

第３レンズ群Ｕ３ａは１枚の正レンズと、１枚の負レンズから成っており、物体側より順に負レンズと正レンズとを接合した接合レンズで構成されている。

第４ａレンズ群Ｕ４ａは３枚の正レンズと、１枚の負レンズから成っており、物体側より順に像側のレンズ面が凸形状の正レンズ、物体側のレンズ面が凸形状の正メニスカスレンズ、両レンズ面が凸形状の正レンズと負レンズとの接合レンズで構成されている。
第４ｂレンズ群Ｕ４ｂは５枚の正レンズと、２枚の負レンズで成っており、物体側より順に正レンズ、負レンズと正レンズとを接合した接合レンズ、正レンズと正レンズと負レンズとを接合した接合レンズ、正レンズで構成されている。

表１０に実施例３の各条件式の対応値を示す。実施例３は、条件式（５）、条件式（１６）、条件式（１８）の上限に近く、条件式（１３）、条件式（１５）の下限に近いことを特徴とする。

表５に数値実施例３の面番号、それに対応するｄｎ／ｄＴ、ｄｓｋｄ／ｄＮ及びレンズ系の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｌを示す。表５に示す通り、レンズ系の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｌの合計値は２．８１２μｍ／℃である。

表６に数値実施例３の面番号、それに対応するレンズ間を保持する鏡筒部材の長さ、ｄｓｋｄ／Δｄ及び鏡筒部材の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｍを示す。表６に示す通り、鏡筒部材の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｍの合計値は−０．６９８μｍ／℃である。実施例３では鏡筒部材に線膨張係数αiが２３×１０^-6（℃^-1）であるアルミ部材を用いている。

表１１に実施例３の広角端の焦点深度、レンズ系と鏡筒部材と全系の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量、±８℃の環境温度変化に対するバックフォーカス変化量を示す。表１１の実施例３の欄に示したレンズ系、鏡筒部材の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量の数値は、それぞれ表５に示した（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｌの合計値、表６に示した（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｍの合計値である。表１１の実施例３の欄に示した全系の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量の数値は、表５に示した（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｌの合計値と表６に示した（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｍの合計値の和である。

実施例３において、各レンズのパワーとｄｎ／ｄＴ及びレンズ間を保持する鏡筒部材の線膨張係数を規定することで、表１１に示す通り全系の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｔが２．１１４μｍ／℃となっている。したがって、±８℃の環境温度変化に対しても全系のバックフォーカス変化量は焦点深度内に収まっている。

図６は、数値実施例３の、（ａ）広角端、（ｂ）焦点距離３７．２１ｍｍ、（ｃ）望遠端における距離３．０ｍの物体に合焦しているときの縦収差図である。但し、物体距離の値は第１レンズ群Ｕ１の第１面からの距離である。

収差図において、球面収差はｅ線とｇ線とＣ線とＦ線によって表されている。非点収差はｅ線のメリディオナル像面（ΔＭ）とｅ線のサジタル像面（ΔＳ）によって表されている。倍率色収差はｇ線とＣ線とＦ線によって表されている。ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角である。また、収差図において、球面収差は０．４ｍｍ、非点収差は０．４ｍｍ、歪曲は５％、倍率色収差は０．０５ｍｍのスケールで描かれている。
尚、広角端と望遠端は変倍用の第２レンズ群Ｕ２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。

以下の数値実施例３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、Ｎｉとνｉは第ｉ番目の光学部材の屈折率とアッベ数である。
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。
*印は非球面であることを示している。

＜数値実施例３＞
単位ｍｍ

面番号 r d nd vd θgF 有効径 焦点距離
1 600.260 2.20 1.75519 27.5 0.604 72.83 -123.969
2 81.461 11.41 1.49699 81.6 0.537 69.52 128.996
3 -290.956 7.63 69.08
4 86.701 7.86 1.62041 60.2 0.542 65.45 143.131
5 3044.709 0.15 64.99
6 66.016 6.00 1.72915 54.6 0.544 61.52 159.729
7 145.708 (可変) 60.42

8 111.444 0.80 1.88299 40.7 0.566 23.69 -22.381
9 16.811 4.65 20.02
10 -47.842 0.70 1.81600 46.6 0.557 19.80 -24.048
11 33.778 2.23 19.26
12 28.944 5.20 1.80518 25.4 0.615 19.72 18.632
13 -29.192 0.54 19.30
14 -24.664 0.70 1.78800 47.3 0.556 18.92 -26.207
15 132.572 (可変) 18.44

16 -28.804 0.75 1.74319 49.3 0.553 20.24 -21.638
17 37.218 3.80 1.84666 23.7 0.620 22.23 47.260
18 449.023 (可変) 23.12

19(絞り) ∞ 2.91 25.98
20 -405.878 4.36 1.72342 37.9 0.583 28.07 60.830
21 -40.105 0.28 28.96
22 78.871 2.57 1.52249 59.8 0.543 30.06 169.849
23 679.454 0.25 30.10
24 57.613 8.13 1.51741 52.4 0.556 30.23 43.605
25 -35.556 1.66 1.80518 25.4 0.616 29.83 -47.835
26 -425.632 31.00 29.97

27 63.836 4.86 1.51741 52.4 0.556 29.97 57.903
28 -55.458 1.96 29.80
29 -117.768 1.40 1.88299 40.7 0.566 27.96 -27.767
30 31.367 6.02 1.51633 64.1 0.535 27.01 40.500
31 -59.276 0.63 27.02
32 83.878 7.13 1.51633 64.1 0.535 26.25 50.559
33 -37.000 1.40 1.63555 22.7 0.689 25.46 158.603
34 -27.540 1.40 1.88299 40.7 0.566 25.43 -32.956
35 -477.264 0.21 25.86
36 46.892 6.41 1.48749 70.2 0.530 26.18 57.739
37 -67.823 5.00 25.86
38 ∞ 30.00 1.60342 38.0 0.579 36.00 ∞
39 ∞ 16.20 1.51633 64.1 0.535 36.00 ∞
40 ∞ 36.00

各種データ
ズーム比 19.50
広角 中間 望遠
焦点距離 9.10 37.21 177.42
Fナンバー 1.85 1.85 2.73
画角 31.15 8.41 1.78
像高 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 255.80 255.80 255.80
BF 7.80 7.80 7.80

d 7 0.65 35.96 52.03
d15 53.75 13.38 6.32
d18 5.10 10.15 1.15
d26 31.00 31.00 31.00
d40 7.80 7.80 7.80

入射瞳位置 46.18 193.79 654.81
射出瞳位置 226.59 126.23 430.41
前側主点位置 55.66 242.69 906.72
後側主点位置 -1.30 -29.41 -169.62

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 76.20 35.27 18.29 -6.23
2 8 -14.00 14.84 2.02 -8.81
3 16 -40.00 4.56 0.14 -2.33
4 19 38.57 20.19 4.64 -8.99
5 27 53.06 82.65 12.93 -44.86

図７は本発明の実施例４（数値実施例４）であるズームレンズの広角端で無限遠物体に合焦しているときのレンズ断面図である。実施例４は実施例１の第３１面と第３２面の間の空気間隔に変倍光学系ＥＸＴを挿入することで、焦点距離を２倍にした光学系である。

実施例４に対応する数値実施例４において、前記屈折光学素子ＧＮＬは表９に示す光学材料を用いている。また前記光学材料は、光学系に使用する状態では固体であるが、製造時などの光学系に使用する前での状態は、どのような状態であっても良い。例えば、製造時には液体材料であっても、それを硬化させて固体材料としたものでも良い。尚、前記光学材料はレンズの間に挟み込んでいるが、挟み込まなくても色収差補正に与える効果は変わらない。また、言うまでもなく表９に示す光学材料以外のｄｎ／ｄＴの大きな光学材料を前記屈折光学素子ＧＮＬとして用いても構わない。

第３レンズ群Ｕ３ａは１枚の正レンズと、１枚の負レンズから成っており、物体側より順に負レンズと正レンズとを接合した接合レンズで構成されている。

第４ａレンズ群Ｕ４ａは３枚の正レンズと、１枚の負レンズから成っており、物体側より順に両レンズ面が凸形状の正レンズ、両レンズ面が凸形状の正レンズ、像側のレンズ面が凸形状の正メニスカスレンズと負レンズとの接合レンズで構成されている。
第４ｂレンズ群Ｕ４ｂは５枚の正レンズと、２枚の負レンズで成っており、物体側より順に正レンズ、負レンズと正レンズとを接合した接合レンズ、正レンズと正レンズと負レンズとを接合した接合レンズ、正レンズで構成されている。

変倍光学系ＥＸＴは３枚の正レンズと、２枚の負レンズから成っており、物体側より順に両レンズ面が凸形状の正レンズ、正レンズと負レンズとを接合した接合レンズ、正レンズと負レンズとを接合した接合レンズで構成されている。

表１０に実施例４の各条件式の対応値を示す。実施例４は、条件式（１３）、条件式（１４）、条件式（１５）、条件式（１７）、条件式（１９）、条件式（２２）、条件式（２６）の上限に近く、条件式（２０）、条件式（２４）の下限に近いことを特徴とする。

表７に数値実施例４の面番号、それに対応するｄｎ／ｄＴ、ｄｓｋｄ／ｄＮ及びレンズ系の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｌを示す。表７に示す通り、レンズ系の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｌの合計値は５．５０６μｍ／℃である。

表８に数値実施例４の面番号、それに対応するレンズ間を保持する鏡筒部材の長さ、ｄｓｋｄ／Δｄ及び鏡筒部材の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｍを示す。表８に示す通り、鏡筒部材の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｍの合計値は−３．７５４μｍ／℃である。実施例４では鏡筒部材に線膨張係数αiが２３×１０^-6（℃^-1）であるアルミ部材を用いている。

表１１に実施例４の広角端の焦点深度、レンズ系と鏡筒部材と全系の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量、±８℃の環境温度変化に対するバックフォーカス変化量を示す。表１１の実施例４の欄に示したレンズ系、鏡筒部材の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量の数値は、それぞれ表７に示した（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｌの合計値、表８に示した（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｍの合計値である。表１１の実施例４の欄に示した全系の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量の数値は、表７に示した（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｌの合計値と表８に示した（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｍの合計値の和である。

実施例４において、各レンズのパワーとｄｎ／ｄＴ及びレンズ間を保持する鏡筒部材の線膨張係数を規定することで、表１１に示す通り全系の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｔが１．７５２μｍ／℃となっている。したがって、±８℃の環境温度変化に対しても全系のバックフォーカス変化量は焦点深度内に収まっている。また、表１１の実施例１と実施例４の全系の単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量の差は、１ｘに対する２ｘの単位温度変化当たりのバックフォーカス変化量（ｄｓｋｄ／ｄＴ）ｔのズレ量を示す。この値は−０．１４７μm／℃と非常に小さな値となっている。

図８は、数値実施例４において第４レンズ群Ｕ４に変倍光学系を挿入したときの、（ａ）広角端、（ｂ）焦点距離６３．２５ｍｍ、（ｃ）望遠端における距離２．５ｍの物体に合焦しているときの縦収差図である。但し、物体距離の値は第１レンズ群Ｕ１の第１面からの距離である。

収差図において、球面収差はｅ線とｇ線とＣ線とＦ線によって表されている。非点収差はｅ線のメリディオナル像面（ΔＭ）とｅ線のサジタル像面（ΔＳ）によって表されている。倍率色収差はｇ線とＣ線とＦ線によって表されている。ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角である。また、収差図において、球面収差は０．４ｍｍ、非点収差は０．４ｍｍ、歪曲は５％、倍率色収差は０．０５ｍｍのスケールで描かれている。
尚、広角端と望遠端は変倍用の第２レンズ群Ｕ２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。

以下の数値実施例４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、Ｎｉとνｉは第ｉ番目の光学部材の屈折率とアッベ数である。
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。
*印は非球面であることを示している。

＜数値実施例４＞
単位ｍｍ

面番号 r d nd vd θgF 有効径 焦点距離
1 -274.646 1.80 1.72915 54.6 0.544 90.92 -287.02
2 898.230 6.00 87.85
3 1914.258 1.80 1.80000 29.8 0.601 86.49 -127.12
4 97.254 18.26 1.43875 94.9 0.534 84.98 142.69
5 -166.824 0.15 85.20
6 200.643 7.37 1.59240 68.3 0.545 83.93 255.27
7 -614.175 6.90 83.57
8 92.506 12.12 1.49699 81.5 0.537 78.53 152.78
9 -412.049 0.14 77.57
10 66.953 5.97 1.72915 54.6 0.544 65.97 169.59
11 139.779 (可変) 64.95

12* 310.286 0.70 1.88299 40.7 0.566 27.75 -17.06
13 14.434 6.18 21.85
14 -121.452 6.35 1.80809 22.7 0.630 21.61 18.27
15 -13.601 0.70 1.81600 46.6 0.556 21.43 -12.80
16 47.190 0.29 20.69
17 24.757 6.05 1.53171 48.8 0.563 20.96 24.66
18 -25.774 0.46 20.64
19 -26.110 0.70 1.83480 42.7 0.564 20.04 -34.56
20 -263.828 (可変) 19.93

21 -28.945 1.00 1.74319 49.3 0.553 21.21 -23.61
22 45.798 2.57 1.84666 23.7 0.620 23.38 53.46
23 -24563.343 (可変) 23.82

24(絞り) ∞ 1.30 27.75
25 930.116 4.65 1.72342 37.9 0.583 28.89 55.30
26 -41.990 0.15 29.68
27 108.501 3.44 1.73799 32.2 0.589 30.48 66.24
28 -88.950 0.15 30.47
29 -244.718 7.77 1.58913 61.1 0.540 30.19 51.11
30 -27.222 1.00 1.80518 25.4 0.616 29.72 -37.46
31 -261.151 0.19 29.97
32 48.052 7.01 1.48749 70.2 0.530 30.24 58.70
33 -67.946 0.68 29.79
34 32.639 8.08 1.43875 94.9 0.534 27.28 54.45
35 -83.208 0.90 1.80518 25.4 0.616 24.76 -51.66
36 85.163 11.45 23.70
37 -50.687 3.22 1.92286 18.9 0.649 18.84 32.23
38 -19.473 0.70 1.67300 38.1 0.575 18.73 -14.73
39 20.760 2.50 17.48

40 61.980 5.16 1.58913 61.1 0.540 29.97 50.09
41 -54.999 1.03 29.74
42 -141.885 1.00 1.88299 40.7 0.566 28.10 -28.21
43 30.537 6.34 1.51633 64.1 0.535 27.03 42.43
44 -72.997 0.20 27.18
45 38.761 6.57 1.51633 64.1 0.535 26.86 42.09
46 -47.000 1.60 1.63555 22.7 0.689 26.17 119.14
47 -29.500 1.00 1.88299 40.7 0.566 26.07 -23.89
48 76.815 0.65 25.73
49 42.341 4.30 1.51633 64.1 0.535 26.02 51.07
50 -68.157 4.50 25.91
51 ∞ 30.00 1.60342 38.0 0.579 40.00 ∞
52 ∞ 16.20 1.51633 64.1 0.535 40.00 ∞
53 ∞ 40.00

非球面データ
第12面
K =-1.89592e+002 A 4= 8.34507e-006 A 6=-6.71463e-008 A 8= 3.07779e-010 A10=-9.69366e-013 A12= 8.68049e-015
A 3= 1.53937e-006 A 5= 3.41602e-007 A 7=-6.02014e-010 A 9= 1.58086e-011 A11=-1.70884e-013

各種データ
ズーム比 21.00
広角 中間 望遠
焦点距離 15.58 63.25 327.17
Fナンバー 3.59 3.59 5.09
画角 19.44 4.97 0.96
像高 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 286.08 286.08 286.08
BF 7.50 7.50 7.50

d11 0.67 36.74 53.38
d20 55.71 13.97 5.33
d23 4.85 10.52 2.52
d39 2.50 2.50 2.50
d53 7.50 7.50 7.50

入射瞳位置 55.70 192.43 673.35
射出瞳位置 -98.60 -98.60 -98.60
前側主点位置 68.99 217.97 -8.26
後側主点位置 -8.08 -55.75 -319.66

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 70.90 60.54 38.19 -0.29
2 12 -13.06 21.46 1.97 -12.21
3 21 -42.80 3.58 -0.06 -2.02
4 24 19.45 50.72 -15.90 -24.87
5 40 52.60 78.55 7.69 -45.96

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。

Ｕ１ ： 正の第１レンズ群
Ｕ２ ： 負の第２レンズ群
Ｕ３ ： 負の第３レンズ群
Ｕ４ ： 正の第４レンズ群
Ｕ４１ ： 正の第４ａレンズ群
Ｕ４２ ： 正の第４ｂレンズ群
ＧＮＬ ： 異常分散性を有する光学材料

Claims (8)

1. 物体側から順に、変倍のためには移動しない正のパワーを有する第１レンズ群と、変倍に際して光軸方向に移動する負のパワーを有する第２レンズ群と、変倍に際して光軸方向に移動する第３レンズ群と、変倍のためには移動しない正のパワーを有する第４レンズ群から構成されるズームレンズにおいて、
   該第４レンズ群は、物体側から順に、正のパワーを有する第４ａレンズ群と正のパワーを有する第４ｂレンズ群を有し、該第４ａレンズ群と該第４ｂレンズ群は該第４レンズ群内の最も大きい空気間隔で隔てられ、該第４ｂレンズ群は少なくとも１枚の正のパワーを有する屈折光学素子ＧＮＬを含み、該屈折光学素子ＧＮＬの部分分散比をθｇＦｍ、アッベ数をνｄｍとしたとき、
   −２．１００×１０^-3×νｄｍ＋０．６９３ ＜ θｇＦｍ
   ０．５５５ ＜ θｇＦｍ ＜ ０．９００
   但し、νｄｍ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）
   θｇＦｍ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）
   Ｎｇ、ＮＦ、Ｎｄ、ＮＣはそれぞれ、ｇ線、Ｆ線、ｄ線、Ｃ線に対する屈折率、
   なる条件を満たし、
   該第３レンズ群と該第４ａレンズ群と該第４ｂレンズ群は、前記ＧＮＬ以外のレンズにおいて、第ｉレンズ群内の物体側からｊ番目の正レンズのパワーをφｐij、第ｉレンズ群内の物体側からｊ番目の負レンズのパワーをφｎij、第ｉレンズ群のパワーをφi、第ｉレンズ群内の物体側からｊ番目の正レンズのうち前記ＧＮＬ以外の正レンズの空気中でのｅ線における屈折率の温度変化係数（−２０℃〜４０℃の平均値）を（ｄｎ／ｄＴ）ｐij、第ｉレンズ群内の物体側からj番目の負レンズの空気中でのｅ線における屈折率の温度変化係数（−２０℃〜４０℃の平均値）を（ｄｎ／ｄＴ）ｎij、Ｓｐiを、前記ＧＮＬ以外のレンズにおいて、第ｉレンズ群が有する正レンズの個数、Ｓｎiを第ｉレンズ群が有する負レンズの個数とするとき、
   １．５×１０^-5＜Σi,j（φｐij×(ｄｎ／ｄＴ)ｐij）／Σiφi＜３．０×１０^-5
   （ｉ＝３,４ａ,４ｂ）
   （ｊ＝１，２，…，Ｓｐi）
   −４．０×１０^-5＜Σi,j（φｎij×(ｄｎ／ｄＴ)ｎij）／Σiφi＜−２．５×１０^-5
   （ｉ＝３,４ａ,４ｂ）
   （ｊ＝１，２，…，Ｓｎi）
   を満たすことを特徴とするズームレンズ。
2. 前記第４ａレンズ群と前記第４ｂレンズ群は、
   ０．５×１０^-5＜Σi,j（φｐij×(ｄｎ／ｄＴ)ｐij）／Σiφi＜１．５×１０^-5
   （ｉ＝４ａ,４ｂ）
   （ｊ＝１，２，…，Ｓｐi）
   −１．３×１０^-5＜Σi,j（φｎij×(ｄｎ／ｄＴ)ｎij）／Σiφi＜−０．５×１０^-5
   （ｉ＝４ａ,４ｂ）
   （ｊ＝１，２，…，Ｓｎi）
   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。
3. 前記第４ｂレンズ群は、
   ０．４×１０^-5＜Σi,j（φｐij×(ｄｎ／ｄＴ)ｐij）／Σiφi＜１．５×１０^-5
   （ｉ＝４ｂ）
   （ｊ＝１，２，…，Ｓｐi）
   −２．５×１０^-5＜Σi,j（φｎij×(ｄｎ／ｄＴ)ｎij）／Σiφi＜−１．５×１０^-5
   （ｉ＝４ｂ）
   （ｊ＝１，２，…，Ｓｎi）
   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。
4. 前記第４ｂレンズ群は、
   ３．６＜ Σｊ（φｐ４ｂｊ）／φ４ｂ ＜５．３
   （ｊ＝１，２，…，Ｓｐi）
   −４．５＜ Σｊ（φｎ４ｂｊ）／φ４ｂ ＜−３．０
   （ｊ＝１，２，…，Ｓｎi）
   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。
5. 前記第４ｂレンズ群内の正レンズのうち、アッベ数νｄｐ４ｂが、
   ５０ ＜νｄｐ４ｂ＜７０
   を満たす硝材を使用した、物体側からｊ番目の正レンズのパワーをφｐ４ｂｊ＿ｒとするとき、
   １．５ ＜Σj（φｐ４ｂｊ＿ｒ／φ４ｂ）＜ ６．０
   （ｊ＝１，２，…，Ｓｐi）
   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。
6. 前記第４ｂレンズ群内の負レンズのうち、アッベ数νｄｎ４ｂと部分分散比θｇＦｎ４ｂが
   ０．６４０６−１.７７３５×１０^-3×νｄｎ４ｂ＞θｇＦｎ４ｂ
   を満たす硝材を使用した、物体側からｊ番目の負レンズのパワーをφｎ４ｂｊ＿ｒとするとき、
   −５．０ ＜Σj（φｎ４ｂｊ＿ｒ／φ４ｂ）＜ −０．５
   （ｊ＝１，２，…，Ｓｎi）
   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。
7. 前記第４レンズ群は、前記第４ａレンズ群と前記第４ｂレンズ群の間の光路中に挿脱可能な変倍光学系を有し、該変倍光学系の第１レンズ面に入射する軸上光線の光軸からの高さをｈ＿ｋ、該変倍光学系の最終レンズ面から射出する軸上光線の光軸からの高さをｈ＿ｋ＋１とするとき、
   ０．７ ＜ｈ＿ｋ／ｈ＿ｋ＋１＜ ２．５
   を満足することを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項に記載のズームレンズ。
8. 請求項１乃至７の何れか１項に記載のズームレンズを有する撮像装置。

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