JP2014174524A - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 全系が小型で広画角かつ高ズーム比で、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有す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、正の第１、負の第２、正の第３、正の第４の屈折力のレンズ群より構成され、ズーミングに際して第２レンズ群、第３レンズ群、第４レンズ群が移動することにより、隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズにおいて、広角端から望遠端へのズーミングにおける第２レンズ群の移動量Ｍ２、第２レンズ群の焦点距離ｆ２、広角端と望遠端における第３レンズ群の横倍率β３ｗ，β３ｔを各々適切に設定すること。
【選択図】 図１

Description

本発明はズームレンズに関し、特にビデオカメラ、監視カメラ、デジタルスチルカメラ、放送用カメラ、銀塩写真用カメラ等の撮像装置に用いる撮像光学系として好適なものである。

固体撮像素子を用いたビデオカメラ、監視用カメラ、デジタルスチルカメラ等の撮像装置に用いる撮影光学系には、全系が小型で広画角、高ズーム比のズームレンズであることが求められている。さらに、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有するズームレンズであることが要望されている。これらの要求を満足するズームレンズとして、物体側より像側へ順に、正、負、正、正の屈折力の第１乃至第４レンズ群を有する４群ズームレンズが知られている。

このうち、第２レンズ群と第３レンズ群を移動させて変倍を行い、第４レンズ群を移動させて変倍に伴う像面変動を補正すると共にフォーカシングを行う、所謂リアフォーカスタイプの４群ズームレンズが知られている（特許文献１、２）。特許文献１、２では、高ズーム比で全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有する４群ズームレンズを開示している。また前述した４群ズームレンズにおいてズーミングに際して４つのレンズ群全てを移動させ、第４レンズ群でフォーカシングを行った４群ズームレンズが知られている（特許文献３）。

特開平８−８２７４３号公報 特開２０１１−１４５５６５号公報 特開２００８−７６４９３号公報

前述した構成のポジティブリード型の４群ズームレンズは全系の小型化及び高ズーム比を得るのが比較的容易である。しかしながら、広画角化及び高ズーム比化を図りつつ、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得るには、ズームタイプ、各レンズ群の屈折力そして各レンズ群のレンズ構成等を適切に設定することが重要になってくる。例えば前述したズームタイプのリヤーフォーカス式の４群ズームレンズでは、変倍用の第２レンズ群の屈折力やズーミングに伴う移動距離（移動量）や広角端と望遠端における結像倍率等を適切に設定することが重要になってくる。

更に第３レンズ群の屈折力や広角端と望遠端における結像倍率等を適切に設定することが重要になってくる。これらの構成を適切に設定しないと、全系の小型化を図りつつ、広画角化及び高ズーム比化を図り、全変倍範囲にわたり高い光学性能を得るのが困難になってくる。

本発明は全系が小型で広画角かつ高ズーム比で、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有する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、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群より構成され、ズーミングに際して、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群、前記第４レンズ群が移動することにより、隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズにおいて、広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第２レンズ群の移動量をＭ２、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、広角端と望遠端における前記第３レンズ群の横倍率を各々β３ｗ，β３ｔとするとき、
４．６＜Ｍ２／｜ｆ２｜＜７．５
０．４＜β３ｔ／β３ｗ＜４．５
なる条件式を満足することを特徴としている。

本発明によれば、全系が小型で広画角かつ高ズーム比で、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有したズームレンズが得られる。

実施例１のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 実施例１のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図 実施例２のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 実施例２のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図 実施例３のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 実施例３のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図 実施例４のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 実施例４のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図 実施例５のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 実施例５のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図 実施例６のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 実施例６のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図 実施例７のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 実施例７のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図 本発明のズームレンズを搭載するビデオカメラ（撮像装置）の要部概略図

以下、図面を用いて本発明のズームレンズ及びそれを有する撮像装置の実施例について説明する。本発明のズームレンズは、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群より構成されている。そしてズーミングに際して、第２レンズ群、第３レンズ群、第４レンズ群が移動することにより、隣り合うレンズ群の間隔が変化する。

図１は本発明の実施例１のズームレンズの広角端（短焦点距離端）におけるレンズ断面図、図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例１のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端（長焦点距離端）における収差図である。図３は本発明の実施例２のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例２のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。

図５は本発明の実施例３のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例３のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。図７は本発明の実施例４のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例４のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。

図９は本発明の実施例５のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図１０（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例５のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。図１１は本発明の実施例６のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図１２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例６のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。

図１３は本発明の実施例７のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図１４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例７のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。図１５は本発明のズームレンズを搭載するビデオカメラ（撮像装置）の要部概略図である。

各実施例のズームレンズは撮像装置に用いられる撮影光学系であり、レンズ断面図において、左方が被写体側（物体側）で、右方が像側である。レンズ断面図において、Ｌ１は正の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は正の屈折力の第３レンズ群、Ｌ４は正の屈折力の第４レンズ群である。ＳＰは開口絞りであり、第３レンズ群Ｌ３の物体側に位置している。矢印は広角端から望遠端へのズーミングに際しての移動軌跡を示している。

各実施例のズームレンズは、ズーミングに際して開口絞りＳＰを移動又は不動としている。ＧＢは光学フィルター、フェースプレート等に相当する光学ブロックである。ＩＰは像面であり、デジタルスチルカメラやビデオカメラの撮影光学系として使用する際にはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子の撮像面が、銀塩フィルム用カメラのときはフィルム面に相当する。

収差図において、球面収差はｄ線及びｇ線について示している。非点収差図においてΔＭ，ΔＳは各々メリジオナル像面、サジタル像面である。倍率色収差はｇ線によって表している。また、ＦｎｏはＦナンバーである。ωは半画角（度）である。尚、以下の各実施例において広角端と望遠端は変倍レンズ群が機構上光軸方向において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。

各実施例では、広角端から望遠端へのズーミングに際して矢印のように、第２レンズ群Ｌ２が像側に単調移動している。また第３レンズ群Ｌ３は物体側に単調移動あるいは物体側に凸状の軌跡で移動している。そして広角端に比べて望遠端において物体側に位置するようにして変倍を行っている。

各実施例のズームレンズは、第４レンズ群Ｌ４を物体側に凸状の軌跡で移動させることで変倍に伴う像面変動を補正している。また、各実施例では、第４レンズ群Ｌ４を光軸上移動させてフォーカシングを行うリヤーフォーカス式を採用している。第４レンズ群Ｌ４に関する実線の曲線４ａと点線の曲線４ｂは、各々無限遠と近距離にフォーカスしているときのズーミングに伴う像面変動を補正するための移動軌跡である。各実施例のズームレンズについては、第４レンズ群Ｌ４を物体側へ凸状の軌跡とすることで第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４間の空間の有効利用を図り、レンズ全長の短縮化を図っている。

又、各実施例では望遠端において無限遠から近距離へフォーカスを行う場合には、矢印４ｃに示すように第４レンズ群Ｌ４を前方に繰り出すことで行っている。尚、第１レンズ群Ｌ１はフォーカスの為には光軸方向に不動であるが、収差補正上必要に応じて移動させてもよい。又、撮影時には、第３レンズ群Ｌ３の全体または一部を光軸に対して垂直方向の成分を持つ方向に移動させる事によって撮影画像を光軸に対して垂直方向に変移させてズームレンズが振動したときに生ずる撮影画像のブレを補正している。即ち像ぶれ補正を行っている。

本発明のズームレンズは、広画角、高ズーム比でありながら全系が小型であることを特徴としている。広画角化を達成するのに容易なズームタイプとしては最も物体側に負の屈折力のレンズ群を配置したネガティブリードタイプが有利である。しかしながら、多くのネガティブリードタイプのズームレンズではズーム比を上げるとＦナンバーが大きくなる。即ち、Ｆナンバーの落ちが大きくなり、特に望遠端においてＦナンバーが大きくなり、レンズ系が暗くなってしまう。その影響で、高いズーム比を達成することが困難となる傾向がある。

一方、最も物体側に正の屈折力のレンズ群が位置するポジティブリードタイプはズーミングに際してのＦナンバーの落ちは少ない。その為、本発明のズームレンズはポジティブリードタイプを採用している。具体的には物体側から像側へ順に、正、負、正、正の屈折力の第１乃至第４レンズ群よりなる４群ズームレンズを採用している。高ズーム比を図るには、変倍用のレンズ群の移動量（ストローク）とズーミングに際しての収差変動を抑えつつ全系を小型化する事が重要となる。

前述した４群ズームレンズにおいて、ズーミングに際して第３レンズ群を不動とすると、第３レンズ群の変倍分担が小さくなる。このため、高ズーム比化を図るには第２、第４レンズ群の変倍分担を大きくする必要がある。そうすると、第２、第４レンズ群のズーミングに際しての移動量が大きくなり、全系が大型化してくる。

そこで本発明では広角端から望遠端へのズーミングに際して第３レンズ群を物体側へ繰り出すことによって、第３レンズ群Ｌ３の変倍分担を大きくしている。そしてズーミングに際しての第２、第４レンズ群の移動量を少なくし、全系の小型化を図りつつズーミングに際しての収差変動を軽減している。

一方、広画角化を図るとレンズ前玉（第１レンズ群）に入射してくる光線の入射角度が大きくなるため、入射瞳位置が全系の小型化を図る際に重要となる。特に前述したリアフォーカスタイプの４群ズームレンズは広角端から少し望遠寄りのズーム位置で前玉有効径が決まる事が多い。この為、前記ズーム位置において入射瞳位置を第１レンズ群に近づけることが前玉有効径の小型化には必要となる。

本発明では、広角端から望遠端へのズーミングに際して第３レンズ群を物体側に繰り出す事で変倍効果をもたせて、第３レンズ群Ｌ３が不動の場合に比べて中間のズーム位置での焦点距離を長くしている。また第２レンズ群の変倍分担を減らすことで第２レンズ群のズーミングに際しての移動量を抑制している。これにより同じ焦点距離において入射瞳位置を第１レンズ群に近づけることにより、広画角化を図りつつ前玉有効径の小型化を図っている。

上述の様に、本発明のズームレンズでは広角端から望遠端へのズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３を物体側に移動させる事で変倍分担を大きくし、広画角化及び高ズーム比化そして全系の小型化を容易にしている。後述する各実施例では撮影画角が７０°以上の広画角で、ズーム比４０以上の高ズーム比で全系がコンパクトなズームレンズを達成している。

各実施例において広角端から望遠端へのズーミングにおける第２レンズ群Ｌ２の移動量をＭ２、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離をｆ２とする。広角端と望遠端における第３レンズ群Ｌ３の横倍率を各々β３ｗ，β３ｔとする。このとき、
４．６＜Ｍ２／｜ｆ２｜＜７．５ ・・・（１）
０．４＜β３ｔ／β３ｗ＜４．５ ・・・（２）
なる条件式を満足している。ここで第２レンズ群Ｌ２の移動量Ｍ２の符号は、広角端に比べて望遠端において物体側に位置するときを負、像側に位置するときを正としている。

条件式（１）は、第２レンズ群Ｌ２の屈折力（パワー）に関する。条件式（１）の下限値を下回ると、ズーミングに際しての第２レンズ群Ｌ２の移動量（ストローク）が短くなるため前玉有効径の小型化に対して有利となる。しかしながら第３レンズ群Ｌ３に変倍分担を持たせる必要があり、第３レンズ群Ｌ３のストロークが伸びレンズ全長が大型化してくる。一方、条件式（１）の上限値を上回ると、ズーミングに際しての第２レンズ群Ｌ２のストロークが伸びるため、レンズ全長及び前玉有効径の小型化が困難になる。

条件式（２）は、第３レンズ群Ｌ３の変倍分担に関する。条件式（２）の下限値を下回ると、第３レンズ群Ｌ３の変倍分担が小さくなるために第２レンズ群Ｌ２での変倍分担を増やす必要がある。そうすると、第２レンズ群Ｌ２のズーミングに際してのストロークを伸ばす必要があり、前玉有効径が増大してくる。一方、条件式（２）の上限値を上回ると、第３レンズ群Ｌ３の変倍分担が大きくなるために前玉有効径は小型化されるが、第３レンズ群Ｌ３のズーミングに際してのストロークが伸び、レンズ全長が大型化してくる。

全系を小型化しつつ、広画角化、高ズーム比化を達成するために、主変倍レンズ群である第２レンズ群Ｌ２の屈折力を強める必要がある。その際、広角側において像面湾曲や中間像高のコマ収差が増大し、またズーミングに際して倍率色収差の変動が大きくなる。そこで、各実施例では広角端から望遠端へのズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３を物体側へ繰り出し、変倍効果を分担する事で第２レンズ群Ｌ２の屈折力を強めている。これにより像面湾曲やコマ収差等の諸収差の発生を抑制し良好なる光学性能を維持しつつ全系の小型化を図っている。

各実施例において、更に好ましくは次の諸条件のうち１以上を満足するのが良い。広角端と望遠端における第２レンズ群Ｌ２の横倍率を各々β２ｗ，β２ｔとする。第３レンズ群Ｌ３の焦点距離をｆ３、広角端における全系の焦点距離をｆｗ、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離をｆ１とする。第２レンズ群Ｌ２を構成するレンズの材料の平均屈折率をＮ２ｎｄとする。このとき次の条件式のうち１以上を満足するのが良い。

２５＜β２ｔ／β２ｗ＜８０ ・・・（３）
６．８＜ｆ３／ｆｗ＜１１．０ ・・・（４）
−９．５＜ｆ１／ｆ２＜−６．５ ・・・（５）
Ｎ２ｎｄ＞１．８５ ・・・（６）

条件式（３）は、第２レンズ群Ｌ２の変倍分担に関し、主に全系の小型化を図りつつ、像面湾曲、倍率色収差等を良好に補正するためのものである。条件式（３）の上限値を上回ると、第２レンズ群Ｌ２の変倍分担が増えるため、ズーミングに際しての第２レンズ群Ｌ２の移動量が増大し、前玉有効径が大型化してくる。また、第２レンズ群Ｌ２の屈折力が強まるためにズーミングに伴う像面湾曲や倍率色収差の変動も大きくなりこれらの収差補正が困難になる。

一方、条件式（３）の下限値を下回ると、第２レンズ群Ｌ２の変倍分担が減る。このため、広角側において像面湾曲、倍率色収差の補正が容易になるが、所定の変倍比を得るために第３レンズ群Ｌ３の変倍分担が増える。このためズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３の移動量が増大し過ぎ、レンズ全長が大型化してくるため好ましくない。

条件式（４）は、第３レンズ群Ｌ３の屈折力配分（パワー配分）に関する。条件式（４）は主に軸上色収差や球面収差を良好に補正するための条件式である。条件式（４）の下限値を下回ると、第３レンズ群Ｌ３の屈折力が強まり、広角側において球面収差の補正が困難となる。また、十分な長さのバックフォーカスを確保することが困難となる。一方、条件式（４）の上限値を上回ると、第３レンズ群Ｌ３の屈折力が弱まり、軸上色収差の補正が困難となる。また、ズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３の移動量が増え、レンズ全長が大型化するため好ましくない。

条件式（５）は、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の屈折力に関する。条件式（５）は主に、望遠端における光学性能を良好にするための条件式である。条件式（５）の下限値を下回ると、第２レンズ群Ｌ２の屈折力が強まり、ズーミングに際してのストロークが短くなるため全系の小型化は容易になるが、ズーミングに際して像面湾曲の変動が増大してくる。一方、条件式（５）の上限値を上回ると、第１レンズ群Ｌ１の屈折力が強まるため、望遠端において球面収差及び軸上色収差の補正が困難となる。

条件式（６）は、第２レンズ群Ｌ２を構成する各レンズの材料に関する。条件式（６）は主に像面湾曲を良好に補正するための条件式である。条件式（６）の下限値を下回ると、ペッツバール和がマイナス方向に大きくなり、ズーミングに際して像面湾曲の変動が増大してくる。尚、各実施例において、収差補正上更に好ましくは、条件式（１）乃至（６）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

４．７＜Ｍ２／｜ｆ２｜＜７．３ ・・・（１ａ）
０．４２＜β３ｔ／β３ｗ＜４．３０ ・・・（２ａ）
２６＜β２ｔ／β２ｗ＜７８ ・・・（３ａ）
７．０＜ｆ３／ｆｗ＜１０．８ ・・・（４ａ）
−９．３＜ｆ１／ｆ２＜−６．６ ・・・（５ａ）
２．４＞Ｎ２ｎｄ＞１．８５ ・・・（６ａ）
より更に好ましくは、条件式（１ａ）乃至（６ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

４．８＜Ｍ２／｜ｆ２｜＜７．０ ・・・（１ｂ）
０．４４＜β３ｔ／β３ｗ＜４．００ ・・・（２ｂ）
２８＜β２ｔ／β２ｗ＜７５ ・・・（３ｂ）
７．３＜ｆ３／ｆｗ＜１０．５ ・・・（４ｂ）
−９．１＜ｆ１／ｆ２＜−６．７ ・・・（５ｂ）
２．４＞Ｎ２ｎｄ＞１．８８ ・・・（６ｂ）

各実施例では以上のように各レンズ群を構成することによって、撮影画角が７０°以上の広画角であり、また、ズーム比も４０以上の高ズーム比に対応し、全系がコンパクトなズームレンズを得ている。

次に各レンズ群のレンズ構成について説明する。第１レンズ群Ｌ１は物体側から像側へ順に、負レンズと正レンズとを接合した接合レンズ、１以上の物体側の面が凸でメニスカス形状の正レンズで構成している。各実施例のズームレンズでは全系を小型とするために第１レンズ群Ｌ１の屈折力を適切な範囲で強めている。

第１レンズ群Ｌ１の屈折力を強めると、第１レンズ群Ｌ１内で発生する諸収差、特に望遠側において球面収差が多く発生してくる。そこで第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力を接合レンズと１枚あるいは２枚の正レンズで分担しこれらの諸収差の発生を低減している。第２レンズ群Ｌ２は物体側から像側へ順に、屈折力の絶対値が物体側に比べて像側に強く、像側のレンズ面が凹形状の負レンズ、両凹形状の負レンズ、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズとを接合した接合レンズの４枚のレンズで構成している。

各実施例のズームレンズでは広角端において広い画角を得ながら第１レンズ群Ｌ１の有効径を小型にするために第２レンズ群Ｌ２の屈折力を適切な範囲で強めている。第２レンズ群Ｌ２の屈折力を強めた際、第２レンズ群Ｌ２で発生する諸収差、特に広角側において像面湾曲、倍率色収差が多く発生してくる。各実施例では第２レンズ群Ｌ２の負の屈折力を２枚の負レンズで分担し、像面湾曲の発生を低減している。また、接合レンズにて倍率色収差の発生を低減している。このようなレンズ構成により広画角化を図りながら前玉有効径の小型化を図りつつ高い光学性能を得ている。

なお、第２レンズ群Ｌ２を構成する正レンズの材料にアッベ数が２０より小さい高分散材料を用いることで、色消しのために必要なレンズの屈折力をなるべく小さくなるようにしている。これにより像面湾曲や倍率色収差等の発生を抑えつつ全系の小型化を図っている。第３レンズ群Ｌ３は物体側から像側へ順に、物体側のレンズ面が凸形状の正レンズ、像側のレンズ面が凹形状の負レンズ、物体側のレンズ面が凸形状の正レンズより構成している。

各実施例のズームレンズでは広角端においてレンズ全長を短縮しつつ、ズーミングに際しての移動量を短くするために第３レンズ群Ｌ３の屈折力を適切な範囲で強めている。屈折力を強めた際、第３レンズ群Ｌ３より諸収差、特に軸上色収差やコマ収差が多く発生してくる。そこで第３レンズ群Ｌ３を２つの正レンズと１つの負レンズで屈折力を分担し、色消し及びコマ収差の低減を図っている。

なお、第３レンズ群Ｌ３を構成する負レンズの材料に屈折率が１．９５より高い高屈折率材料を用いることでレンズ面の曲率を緩くし、コマ収差や像面湾曲等の発生を低減している。第４レンズ群Ｌ４は正レンズと負レンズとを接合した接合レンズより構成している。各実施例では第４レンズ群Ｌ４を接合レンズで構成することで、ズーミングに際しての倍率色収差や像面湾曲等の変動を低減している。

実施例１，２，４，５のズームレンズは、ズーミングに際して開口絞りＳＰは不動である。開口絞りＳＰを不動とすることで撮像装置の簡素化を容易にしている。一方、実施例３，６，７のズームレンズにおいて、開口絞りＳＰは広角端から中間のズーム位置まで物体側に移動し、中間のズーム位置から望遠端までは像面側に移動している。この様に開口絞りＳＰが移動することで第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３間の空間を有効利用し、レンズ全長の短縮と前玉有効径の小型化を図っている。

各実施例では、広角端から望遠端へのズーミングに際して矢印のように、第２レンズ群Ｌ２は像側に移動し、第３レンズ群Ｌ３は物体側に移動する。また、第４レンズ群Ｌ４は物体側に凸状の軌跡で移動することで変倍に伴う像面変動を補正している。尚、実施例１，２，４乃至７のズームレンズではズーミングに際して第１レンズ群Ｌ１は不動であり、実施例３のズームレンズでは広角端から望遠端へのズーミングに際して第１レンズ群Ｌ１は物体側に移動する。

ａ１，ｂ１を第１レンズ群Ｌ１の１次，２次の移動係数（移動パラメータ）とする。ａ３，ｂ３，ｃ３，ｄ３，ｅ３，ｆ３，ｇ３，ｈ３を第３レンズ群Ｌ３の１次，２次，３次，４次，５次，６次，７次，８次の移動係数とする。このとき、ズーミングに伴う第１レンズ群Ｌ１の移動量Ｍ１と第３レンズ群Ｌ３の移動量Ｍ３は以下の式で表わされる。

Ｍ１＝ａ１ｘ＋ｂ１ｘ²
Ｍ３＝ａ３ｘ＋ｂ３ｘ²＋ｃ３ｘ³＋ｄ３ｘ⁴＋ｅ３ｘ⁵＋ｆ３ｘ⁶＋ｇ３ｘ⁷＋ｈ３ｘ⁸
ただし、Ｍ１，Ｍ３の符号は各々物体側への移動を負、像側への移動を正としている。ここで、ｘは移動パラメータで広角端をｘ＝０、望遠端をｘ＝１としている。

各実施例では以上のように各レンズ群を構成することによって広画角であり、また高ズーム比に対応した、全系が小型なズームレンズを得ている。尚、各実施例のズームレンズを撮像装置に用いたときは、歪曲収差を画像処理によって補正することができる。このとき、広角側における有効像円径を望遠端における有効像円径よりも小さくすることにより、前玉有効径を小型化することができる。

次に本発明のズームレンズを撮影光学系として用いた撮像装置（ビデオカメラ）の実施例を図１５を用いて説明する。図１５において、１０はビデオカメラ本体、１１は実施例１乃至７で説明したいずれかのズームレンズによって構成された撮影光学系である。１２はカメラ本体に内蔵され、撮影光学系１１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である。１３は固体撮像素子１２によって光電変換された被写体像に対応する情報を記録するメモリである。１４は撮影した１２によって光電変換された被写体像を観察するための電子ビューファインダーである。

以下に、実施例１〜７に各々対応する数値実施例１〜７を示す。各数値実施例において、ｉは物体側からの面の順番を示し、ｒｉは第ｉ番目（第ｉ面）の曲率半径、ｄｉは第ｉ＋１面との間の間隔、ｎｄｉ、νｄｉはそれぞれｄ線を基準とした第ｉ番目の光学部材の材料の屈折率、アッベ数を示す。また第１，第３レンズ群の移動に関する移動係数（移動パラメータ）についても示す。また、数値実施例１〜７では最も像側の２つの面は光学ブロックに相当する平面である。ＢＦはバックフォーカスであり最終レンズ面から像面までの空気換算したときの距離である。

非球面形状は光軸からの高さＨの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にしてＸとする。光の進行方向を正としＲを近軸曲率半径、ｋを円錐定数、Ａ４，Ａ６，Ａ８を各々非球面係数とする。このとき、

なる式で表している。＊は非球面形状を有する面を意味している。「ｅ−ｘ」は１０^−ｘを意味している。前述の各条件式と数値実施例における諸数値との関係を表１に示す。

［数値実施例１］
面データ
面番号 r d nd νd
1 94.524 1.50 1.84666 23.9
2 48.908 4.39 1.49700 81.5
3 -357.106 0.15
4 41.215 3.54 1.49700 81.5
5 257.187 0.15
6 28.002 2.90 1.59522 67.7
7 57.135 (可変)
8 79.932 0.60 2.00100 29.1
9 6.394 3.54
10 -16.816 0.50 1.83481 42.7
11 47.565 0.10
12 14.678 2.85 1.95906 17.5
13 -14.973 0.50 2.00100 29.1
14 47.008 (可変)
15(絞り) ∞ (可変)
16* 13.493 3.05 1.58313 59.4
17* -69.098 6.00
18 76.136 0.60 2.00100 29.1
19 12.453 0.30
20 17.421 2.48 1.59522 67.7
21 -40.852 (可変)
22* 17.199 3.10 1.59201 67.0
23 -16.587 0.50 1.92286 18.9
24 -22.296 (可変)
25 ∞ 1.85 1.51633 64.1
26 ∞ 3.91
像面 ∞

非球面データ
第16面
K = 1.35188e+000 A 4=-5.15017e-005 A 6=-1.73679e-006
A 8= 3.45999e-008

第17面
K = 6.71594e+001 A 4= 1.17238e-004 A 6=-1.34987e-006
A 8= 6.01414e-008

第22面
K =-4.85795e+000 A 4= 8.64064e-005 A 6=-5.69670e-007

各種データ
ズーム比 59.29
広角 中間 望遠
焦点距離 3.04 44.63 180.50
Fナンバー 1.85 5.50 6.00
半画角（度） 36.4 2.89 0.74
レンズ全長 100.37 100.37 100.37
BF 9.68 19.79 6.37

d 7 0.75 26.15 29.61
d14 30.12 4.72 1.26
d15 12.00 1.72 1.50
d21 11.07 11.24 24.88
d24 4.55 14.66 1.24

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 41.30
2 8 -5.38
3 16 25.42
4 22 18.43

移動パラメータ
a3=-49.40525 b3=115.46284 c3=-138.42544 d3=72.72449 e3=-8.85927
f3=-0.66625 g3=-0.66625 h3=-0.66625

［数値実施例２］
面データ
面番号 r d nd νd
1 85.255 1.50 2.00069 25.5
2 45.274 4.72 1.49700 81.5
3 -211.332 0.15
4 40.707 2.82 1.49700 81.5
5 199.920 0.15
6 25.419 2.89 1.59522 67.7
7 59.842 (可変)
8 60.407 0.60 1.91082 35.3
9 5.254 3.05
10 -21.068 0.50 1.91082 35.3
11 20.670 0.10
12 11.126 1.65 1.95906 17.5
13 -65.729 0.50 1.88300 40.8
14 37.254 (可変)
15(絞り) ∞ (可変)
16* 9.954 4.63 1.69350 53.2
17* -49.599 0.15
18 17.538 0.60 2.00069 25.5
19 9.021 (可変)
20* 14.395 3.39 1.59201 67.0
21 -14.564 0.50 1.95906 17.5
22 -21.653 (可変)
23 ∞ 1.85 1.51633 64.1
24 ∞ 3.91
像面 ∞

非球面データ
第16面
K =-6.79225e-001 A 4=-7.55038e-008 A 6= 2.57124e-007
A 8= 3.13755e-009

第17面
K =-1.91606e+001 A 4= 8.21049e-005

第20面
K = 2.51180e-002 A 4=-5.07213e-005 A 6=-5.77834e-007

各種データ
ズーム比 44.64
広角 中間 望遠
焦点距離 3.04 41.82 135.60
Fナンバー 1.44 4.57 5.00
半画角（度） 36.5 3.10 1.00
レンズ全長 82.67 82.67 82.67
BF 10.52 16.55 6.15

d 7 0.62 24.37 27.61
d14 28.24 4.50 1.26
d15 5.32 4.75 1.50
d19 10.07 4.61 18.26
d22 5.39 11.42 1.02

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 38.08
2 8 -5.17
3 16 23.67
4 20 17.14

移動パラメータ
a3= -16.16197 b3= 5.44101 c3= 22.58835 d3= 14.58061 e3= -10.90692
f3= -18.76465 g3= -0.29823 h3= -0.29823

［数値実施例３］
面データ
面番号 r d nd νd
1 98.884 1.50 1.84666 23.9
2 47.617 5.23 1.49700 81.5
3 1093.952 0.15
4 47.934 4.17 1.49700 81.5
5 430.541 0.15
6 42.351 2.31 1.83481 42.7
7 79.392 (可変)
8 72.341 0.60 2.00100 29.1
9 7.229 3.91
10 -21.513 0.50 1.88300 40.8
11 31.807 0.34
12 17.136 2.00 2.10205 16.8
13 -48.770 0.50 2.00100 29.1
14 58.817 (可変)
15(絞り) ∞ (可変)
16* 12.491 2.91 1.58313 59.4
17* 4585.482 5.47
18 39.759 0.60 2.00100 29.1
19 12.083 0.35
20 17.757 2.70 1.59522 67.7
21 -61.519 (可変)
22* 16.120 3.12 1.59201 67.0
23 -19.039 0.50 1.92286 18.9
24 -28.276 (可変)
25 ∞ 1.85 1.51633 64.1
26 ∞ 3.91
像面 ∞

非球面データ
第16面
K =-6.99625e-001 A 4= 3.89767e-006 A 6= 3.50418e-007
A 8=-9.73835e-009

第17面
K =-7.45750e+006 A 4= 2.74544e-005 A 6= 3.27957e-009
A 8=-7.76768e-009

第22面
K =-8.54658e-001 A 4=-2.48572e-006 A 6= 6.34107e-008

各種データ
ズーム比 49.80
広角 中間 望遠
焦点距離 2.57 45.55 128.00
Fナンバー 1.85 4.62 5.00
半画角（度） 38.2 2.83 1.02
レンズ全長 106.53 107.02 107.15
BF 10.21 19.45 11.65

d 7 0.60 34.56 39.25
d14 38.40 2.53 1.26
d15 14.63 5.28 1.50
d21 5.66 8.18 16.46
d24 5.09 14.32 6.52

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 52.25
2 8 -6.66
3 16 26.95
4 22 19.72

移動パラメータ
a1= -0.13158 b1= -0.48147
a3=-46.40507 b3=86.55814 c3=-60.84279 d3=-122.15130
e3=239.95710
f3=-94.54944 g3= -12.88179 h3= -1.91488

［数値実施例４］
面データ
面番号 r d nd νd
1 94.821 1.50 1.84666 23.9
2 49.889 4.75 1.49700 81.5
3 -368.278 0.15
4 42.147 3.92 1.49700 81.5
5 298.499 0.15
6 27.321 3.24 1.59282 68.6
7 52.988 (可変)
8 75.612 0.60 2.00100 29.1
9 6.608 3.18
10 -17.640 0.50 1.90826 38.7
11 77.849 0.10
12 14.745 3.89 1.95906 17.5
13 -8.334 0.50 2.01819 25.0
14 32.494 (可変)
15(絞り) ∞ (可変)
16* 13.428 3.61 1.58313 59.4
17* -44.842 5.90
18 284.356 0.60 2.00100 29.1
19 10.068 0.02
20 10.228 2.83 1.48067 43.9
21 -49.252 (可変)
22* 18.591 3.16 1.59201 67.0
23 -14.943 0.50 1.84666 23.9
24 -20.669 (可変)
25 ∞ 1.85 1.51633 64.1
26 ∞ 3.90
像面 ∞

非球面データ
第16面
K =-3.69536e-002 A 4=-2.65283e-005 A 6=-4.94023e-008
A 8= 4.71186e-009

第17面
K = 2.25732e+001 A 4= 7.04630e-005 A 6= 1.64565e-007
A 8= 7.84111e-009

第22面
K = 6.29556e-002 A 4=-4.38688e-005 A 6=-1.13944e-007

各種データ
ズーム比 98.52
広角 中間 望遠
焦点距離 3.07 53.41 302.40
Fナンバー 1.85 8.14 9.00
半画角（度） 36.2 2.40 0.50
レンズ全長 110.05 110.05 110.05
BF 12.67 27.40 5.19

d 7 0.69 26.22 29.71
d14 30.27 4.74 1.26
d15 15.80 1.73 1.49
d21 11.50 10.85 33.29
d24 7.55 22.27 0.07

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 41.57
2 8 -5.01
3 16 30.47
4 22 18.49

移動パラメータ
a3=-54.92810 b3=115.77754 c3=-132.55364 d3=73.04905
e3= -15.03488
a3=-8.56323 g3= 3.78741 h3= 4.15824

［数値実施例５］
面データ
面番号 r d nd νd
1 58.468 1.20 1.90366 31.3
2 30.466 5.61 1.49700 81.6
3 -116.688 0.18
4 25.809 3.16 1.60311 60.6
5 86.046 (可変)
6 294.306 0.60 2.00100 29.1
7 7.111 2.97
8 -16.769 0.50 1.80400 46.6
9 50.788 0.20
10 16.345 2.09 1.95906 17.5
11 -30.678 0.50 1.91082 35.3
12 84.161 (可変)
13(絞り) ∞ (可変)
14* 11.176 3.29 1.59201 67.0
15* -74.189 5.08
16 84.456 0.60 2.00100 29.1
17 11.772 0.83
18 34.923 1.91 1.56384 60.7
19 -24.522 (可変)
20* 14.233 3.00 1.59201 67.0
21 -20.763 0.50 1.84666 23.9
22 -36.873 (可変)
23 ∞ 1.85 1.51633 64.1
24 ∞ 3.91
像面 ∞

非球面データ
第14面
K =-6.95166e-001 A 4= 2.06563e-005 A 6=-8.34262e-007
A 8= 1.48032e-008

第15面
K =-2.66721e+002 A 4=-1.59735e-005 A 6= 3.40464e-008
A 8= 7.65555e-009

第20面
K =-3.55331e+000 A 4= 1.40433e-004 A 6=-6.21548e-007

各種データ
ズーム比 49.60
広角 中間 望遠
焦点距離 3.04 51.30 150.80
Fナンバー 1.85 5.50 6.00
半画角（度） 36.5 2.50 0.90
レンズ全長 94.27 94.27 94.27
BF 9.93 19.60 6.56

d 5 0.74 28.63 32.44
d12 32.96 5.06 1.26
d13 12.75 1.50 1.50
d19 5.68 7.25 20.28
d22 4.80 14.47 1.43

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 43.73
2 6 -6.45
3 14 25.20
4 20 19.51

移動パラメータ
a3=-48.47560 b3=104.71731 c3=-138.06876 d3=77.73838
e3= 6.28302
f3= -6.21165 g3= -0.84651 h3= -6.38279

［数値実施例６］
面データ
面番号 r d nd νd
1 75.648 1.50 1.84666 23.9
2 47.788 5.05 1.49700 81.5
3 381.334 0.15
4 54.854 3.75 1.49700 81.5
5 346.470 0.15
6 37.264 3.10 1.59522 67.7
7 78.936 (可変)
8 48.965 0.60 2.00100 29.1
9 6.866 4.18
10 -17.927 0.50 1.85560 42.8
11 41.143 0.28
12 17.198 2.10 2.10205 16.8
13 -37.337 0.50 2.00100 29.1
14 40.238 (可変)
15(絞り) ∞ (可変)
16* 12.940 2.97 1.58313 59.4
17* -508.515 5.08
18 37.614 0.60 2.00100 29.1
19 12.225 0.41
20 20.097 2.38 1.59522 67.7
21 -38.044 (可変)
22* 17.155 2.79 1.59201 67.0
23 -17.047 0.50 1.92286 18.9
24 -25.255 (可変)
25 ∞ 1.85 1.51633 64.1
26 ∞ 3.91
像面 ∞

非球面データ
第16面
K = 3.30618e-001 A 4=-3.67355e-005 A 6=-4.67114e-007
A 8=-1.38530e-009

第17面
K =-3.38528e+003 A 4= 4.24040e-005 A 6=-5.15400e-007
A 8= 3.27807e-009

第22面
K = 1.61917e+000 A 4=-5.38223e-005 A 6=-3.66735e-007

各種データ
ズーム比 49.42
広角 中間 望遠
焦点距離 2.63 44.43 130.00
Fナンバー 1.85 4.62 5.00
半画角（度） 40.5 2.90 1.00
レンズ全長 108.14 108.14 108.14
BF 9.16 19.62 12.62

d 7 0.55 35.20 39.93
d14 38.24 2.77 1.26
d15 13.12 4.81 1.50
d21 10.46 9.15 16.24
d24 4.03 14.49 7.49

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 54.01
2 8 -6.08
3 16 25.56
4 22 19.82

移動パラメータ
a3=-44.82932 b3=105.13897 c3=-126.96392 d3=64.35475
e3= -1.97798
f3= -2.86549 g3= -1.26339 h3= -0.82994

［数値実施例７］
面データ
面番号 r d nd νd
1 105.193 1.50 1.84666 23.9
2 47.145 5.01 1.49700 81.5
3 466.519 0.15
4 55.476 3.76 1.49700 81.5
5 459.470 0.15
6 41.653 3.07 1.83481 42.7
7 96.217 (可変)
8 84.395 0.60 2.00100 29.1
9 7.023 4.45
10 -21.404 0.50 1.88300 40.8
11 33.648 0.10
12 15.831 2.20 2.10205 16.8
13 -37.876 0.50 2.00100 29.1
14 35.177 (可変)
15(絞り) ∞ (可変)
16* 11.403 3.27 1.58313 59.4
17* -226.293 3.74
18 36.772 0.60 2.00100 29.1
19 10.850 0.31
20 14.438 2.60 1.51823 58.9
21 -53.321 (可変)
22* 16.791 2.69 1.59201 67.0
23 -18.601 0.50 1.92286 18.9
24 -28.368 (可変)
25 ∞ 1.85 1.51633 64.1
26 ∞ 3.91
像面 ∞

非球面データ
第16面
K =-2.42653e-001 A 4= 6.79112e-006 A 6=-7.29594e-007
A 8= 4.29583e-008

第17面
K = 1.25526e+003 A 4= 8.88002e-005 A 6=-8.15432e-007
A 8= 6.31836e-008

第22面
K = 1.87751e+000 A 4=-7.18742e-005 A 6=-4.58043e-007

各種データ
ズーム比 55.76
広角 中間 望遠
焦点距離 2.39 46.91 133.15
Fナンバー 1.85 4.62 5.00
半画角（度） 43.3 2.74 0.98
レンズ全長 108.96 108.96 108.96
BF 9.02 21.36 13.85

d 7 0.65 35.77 40.55
d14 39.13 5.00 1.26
d15 15.00 2.70 1.50
d21 9.45 8.44 16.09
d24 3.89 16.23 8.72


ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 53.03
2 8 -5.89
3 16 24.84
4 22 20.42

移動パラメータ
a3=-48.65443 b3=90.29858 c3=-54.31032 d3=-130.69916
e3=236.91640
f3= -92.96865 g3= -11.38933 h3= -0.66399

Ｌ１ ： 第１レンズ群 Ｌ２ ： 第２レンズ群 Ｌ３ ： 第３レンズ群
Ｌ４ ： 第４レンズ群

Claims (9)

1. 物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群より構成され、
   ズーミングに際して、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群、前記第４レンズ群が移動することにより、隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズにおいて、
   広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第２レンズ群の移動量をＭ２、
   前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、
   広角端と望遠端における前記第３レンズ群の横倍率を各々β３ｗ，β３ｔとするとき、
   ４．６＜Ｍ２／｜ｆ２｜＜７．５
   ０．４＜β３ｔ／β３ｗ＜４．５
   なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
2. 広角端と望遠端における前記第２レンズ群の横倍率を各々β２ｗ，β２ｔとするとき、
   ２５＜β２ｔ／β２ｗ＜８０
   なる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. 前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
   ６．８＜ｆ３／ｆｗ＜１１．０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載のズームレンズ。
4. 前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とするとき、
   −９．５＜ｆ１／ｆ２＜−６．５
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
5. 前記第２レンズ群を構成するレンズの材料の平均屈折率をＮ２ｎｄとするとき、
   Ｎ２ｎｄ＞１．８５
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
6. 像ぶれ補正に際して、前記第３レンズ群の全体あるいは一部が光軸に対して垂直方向の成分を持つ方向に移動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. ズーミングに際して、前記第１レンズ群が移動する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. 広角端における有効像円径が望遠端における有効像円径よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のズームレンズ。
9. 請求項１乃至８のいずれか１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された像を受光する撮像素子を有することを特徴とする撮像装置。