JP2017026976A - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高ズーム比及び広画角で、全物体距離範囲において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】 物体側から像側へ順に、ズーミングに際して不動で正の屈折力の第１レンズ群、ズーミングに際して移動する負の屈折力の第２レンズ群、ズーミングに際して移動する第３レンズ群、ズーミングに際して不動の正の屈折力の第４レンズ群より構成されるズームレンズであって、第１レンズ群は、物体側から像側へ順にフォーカシングに際して不動の負の屈折力の第１部分群、フォーカシングに際して移動する正の屈折力の第２部分群、フォーカシングに際して不動の正の屈折力の第３部分群より構成され、第１部分群の焦点距離ｆ１１、第３部分群の焦点距離ｆ１３、第１レンズ群の焦点距離ｆ１、望遠端における全系の焦点距離ｆｔを各々適切に設定する。【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、銀塩写真用カメラ等の撮像装置の撮像光学系として好適なものである。

近年撮像装置には、高ズーム比、広画角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、広画角のズームレンズとして、最も物体側に正の屈折力のレンズ群を配置し、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の４群ズームレンズが知られている。

この４群ズームレンズとして、物体側から像側へ順に合焦用の正の屈折力の第１レンズ群、変倍用の負の屈折力の第２レンズ群、変倍に伴う像面変動を補正するための負又は正の屈折力の第３レンズ群、結像用の正の屈折力の第４レンズ群が知られている。このタイプの４群ズームレンズにおいて、高ズーム比化及び広画角化を図った４群ズームレンズが知られている（特許文献１〜３）。特許文献１〜３では、ズーム比１７〜２７倍程度、広角端の撮像画角６５．２°〜７８．８°程度、Ｆナンバー１．５〜１．２１程度のズームレンズが提案されている。

特開平６−５９１９１号公報 特開２０００−１２１９３９号公報 特開２０００−３２１４９６号公報

前述したポジティブリード型の４群ズームレンズは高ズーム比、広画角化が比較的容易である。しかしながらズーム比が２０倍以上の高ズーム比、そして広角端における撮影画角８０度以上の広画角化になると、全ズーム領域及び全物体距離範囲にわたり高い光学性能を得るのが難しくなってくる。例えば望遠側のズーム位置では球面収差及び軸上色収差が多く発生してくる。

また、全物体距離範囲にわたり高い光学性能を得るにはフォーカシングに際して収差変動が少ないことが重要になってくる。高ズーム比で、しかもフォーカシングに際して収差変動が少ない小型のズームレンズを得るには、ズーミングに際して移動させるレンズ群やフォーカシングに際して移動させるレンズ群等の構成を適切に構成することが重要になってくる。

例えば前述した４群ズームレンズにおいて第１レンズ群の一部のレンズ群でフォーカシングするときには第１レンズ群のレンズ構成を適切に設定することが重要になってくる。このときの構成が不適切であると高ズーム比及び高画角化を図りつつ、全物体距離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のが難しくなってくる。

本発明は、高ズーム比及び広画角で、全物体距離範囲において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の提供を目的とする。

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で正の屈折力の第１レンズ群、ズーミングに際して移動する負の屈折力の第２レンズ群、ズーミングに際して移動する第３レンズ群、ズーミングに際して不動の正の屈折力の第４レンズ群より構成されるズームレンズであって、
前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順にフォーカシングに際して不動の負の屈折力の第１部分群、フォーカシングに際して移動する正の屈折力の第２部分群、フォーカシングに際して不動の正の屈折力の第３部分群より構成され、
前記第１部分群の焦点距離をｆ１１、前記第３部分群の焦点距離をｆ１３、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、望遠端における全系の焦点距離をｆｔとするとき、
１．５０＜ｆｔ／ｆ１＜２．００
−１．１０＜ｆ１１／ｆ１３＜−０．７０
−１．２０＜ｆ１１／ｆ１＜−０．８０
１．１０＜ｆ１３／ｆ１＜１．４０
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、高ズーム比及び広画角で、全物体距離範囲において高い光学性能を有する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で、無限遠物体に合焦しているときのレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 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合焦したときの収差図 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 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 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合焦したときの収差図 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 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 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合焦したときの収差図 本発明の撮像装置の概略図 負レンズ群の色消しと２次スペクトルに関する模式図 光学材料のアッベ数と部分分散比θの分布に関する模式図

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。まず、本発明のズームレンズ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、次の各レンズ群を有している。ズーミングに際して不動で正の屈折力の第１レンズ群、ズーミングに際して移動する負の屈折力の第２レンズ群、ズーミングに際して移動する負又は正の屈折力の第３レンズ群、ズーミングに際して不動の正の屈折力の第４レンズ群より構成される。第１レンズ群は、物体側から像側へ順にフォーカシングに際して不動の負の屈折力の第１部分群、フォーカシングに際して移動する正の屈折力の第２部分群、フォーカシングに際して不動の正の屈折力の第３部分群より構成される。

図１は、本発明の実施例１のズームレンズの広角端（焦点距離：ｆ＝６．４０ｍｍ）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。図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、実施例１の広角端（焦点距離：ｆ＝６．４０ｍｍ）、中間のズーム位置（焦点距離：ｆ＝３２．６４ｍｍ）、望遠端（焦点距離：ｆ＝１６７．０４ｍｍ）で無限遠物体に合焦したときの収差図である。実施例１はズーム比２６．１０、Ｆナンバー１．５５〜２．２８、広角端における撮像画角８１．３４度のズームレンズである。

但し、焦点距離は後述する実施例の数値データをｍｍ単位で表したときの値である。これは以下の各実施例において全て同じである。

図３は、本発明の実施例２のズームレンズの広角端（焦点距離：ｆ＝６．４０ｍｍ）で、無限遠物体に合焦したときのレンズ断面図である。図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、実施例２の広角端（焦点距離：ｆ＝６．４０ｍｍ）、中間のズーム位置（焦点距離：ｆ＝３２．６４ｍｍ）、望遠端（焦点距離：ｆ＝１６７．０４ｍｍ）で無限遠物体に合焦したときの収差図である。実施例２はズーム比２６．１０、Ｆナンバー１．５５〜２．２８、広角端における撮像画角８１．３４度のズームレンズである。

図５は、本発明の実施例３のズームレンズの広角端（焦点距離：ｆ＝６．００ｍｍ）、無限遠物体に合焦したときのレンズ断面図である。図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、実施例３の広角端（焦点距離：ｆ＝６．００ｍｍ）、中間のズーム位置（焦点距離：ｆ＝３２．５７ｍｍ）、望遠端（焦点距離：ｆ＝１８０．００ｍｍ）で無限遠物体に合焦したときの収差図である。実施例３はズーム比３０．００、Ｆナンバー１．５５〜２．３０、広角端における撮像画角８５．０２度のズームレンズである。図７は本発明の撮像装置の要部概略図である。

各実施例のレンズ断面図において、左側が物体側で右側が像側である。実施例１乃至３のレンズ断面図において、Ｌ０はズームレンズである。Ｕ１はズーミングに際して不動の正の屈折力の第１レンズ群である。第１レンズ群Ｕ１は、物体側から像側へ順に、フォーカシングに際して不動の負の屈折力の第１部分群Ｕ１１、フォーカシングに際して移動する正の屈折力の第２部分群Ｕ１２、フォーカシングに際して不動の正の屈折力の第３部分群Ｕ１３より構成されている。

Ｕ２はズーミングに際して移動する負の屈折力の第２レンズ群であり、広角端から望遠端へのズーミングに際して矢印の如く像側へ移動する。Ｕ３はズーミングに際して移動する負又は正の屈折力の第３レンズ群であり、広角端から望遠端への変倍に際して、移動する像面変動を補正するために矢印の如く物体側に凸状の軌跡を描いて移動する。Ｕ４はズーミングに際して不動の正の屈折力の第４レンズ群であり、結像作用を有する。

ＳＰは絞り（開口絞り）であり、第４レンズ群Ｕ４の物体側に配置されている。Ｐは色分解プリズムや光学フィルタ−等であり、同図ではガラスブロックとして示している。ＩＰは撮像面であり、ズームレンズで形成された像を受光し、光電変換する固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面に相当している。

収差図において、球面収差における実線と二点鎖線と一点鎖線は各々ｅ線（波長５４６．１ｎｍ）、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ）、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）である。各実施例のズームレンズはテレビカメラ用の撮像光学系としているために基準波長をｅ線で示している。非点収差における点線と実線は各々ｅ線におけるメリディオナル像面、サジタル像面である。倍率色収差はｇ線（二点鎖線）とＣ線（一点鎖線）によって表している。ωは撮像半画角（度）、ＦｎｏはＦナンバーである。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、以下の各実施例において広角端と望遠端は変倍用レンズ群（第２レンズ群Ｕ２）が機構上、光軸上を移動可能な範の両端に位置したときのズーム位置をいう。

各実施例において、第１部分群Ｕ１１の焦点距離をｆ１１、第３部分群Ｕ１３の焦点距離をｆ１３、第１レンズ群の焦点距離をｆ１、望遠端における全系の焦点距離をｆｔとする。このとき、
１．５０＜ｆｔ／ｆ１＜２．００ ・・・（１）
−１．１０＜ｆ１１／ｆ１３＜−０．７０ ・・・（２）
−１．２０＜ｆ１１／ｆ１＜−０．８０ ・・・（３）
１．１０＜ｆ１３／ｆ１＜１．４０ ・・・（４）
なる条件式を満足する。

次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。条件式（１）は、望遠端における全系の焦点距離と第１レンズ群Ｕ１の焦点距離比を規定している。全系の小型化を図りつつ、広画角化と高ズーム比化を図るためには、第１レンズ群Ｕ１の正の屈折力（焦点距離の逆数）を強くする（大きくする）のが有効である。

しかし、条件式（１）の上限値を超えて第１レンズ群Ｕ１の正の屈折力が強くなりすぎると、全系の小型化には有利となるが、望遠端において球面収差や軸上色収差が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。条件式（１）の下限値を超えて第１レンズ群Ｕ１の正の屈折力が弱くなると、全系の小型化が困難になる。

条件式（２）は、第１部分群Ｕ１１と第３部分群Ｕ１３の焦点距離の比を規定している。条件式（２）を満足することにより、第１レンズ群Ｕ１の後側主点位置を像面側に押し出し、第２レンズ群Ｕ２との主点間隔を広げることで広画角化を図っている。

条件式（２）の下限値を超えて第１部分群Ｕ１１の負の屈折力が弱まると、第１レンズ群Ｕ１の後側主点位置を像面側に十分押し出す事ができず、広画角化及び全系の小型化が困難になる。また条件式（２）の下限値を超えて第３部分群Ｕ１３の正の屈折力が強まると望遠端において球面収差や軸上色収差等が増加し、これらの諸収差の補正が困難となる。条件式（２）の上限値を超えて第１部分群Ｕ１１の負の屈折力が強まると広角端において倍率色収差の補正が困難となる。また条件式（２）の上限値を超えて第３部分群Ｕ１３の正の屈折力が弱まると広画角化及び全系の小型化が困難になる。

条件式（３）は、第１部分群Ｕ１１の焦点距離と第１レンズ群Ｕ１の焦点距離の比を規定している。

条件式（３）の下限値を超えて第１部分群Ｕ１１の負の屈折力が弱まると第１レンズ群Ｕ１の後側主点位置を像面側に十分押し出す事が不十分となり、広画角化及び全系の小型化が困難になる。また条件式（３）の下限値を超えて第１レンズ群Ｕ１の正の屈折力が強くなると望遠端において球面収差や軸上色収差等が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。条件式（３）の上限値を超えて第１部分群Ｕ１１の負の屈折力が強まると広角端において倍率色収差の補正が困難となる。また条件式（３）の上限値を超えて第１レンズ群Ｕ１の正の屈折力が弱くなると広画角化及び全系の小型化が困難になる。

条件式（４）は、第３部分群Ｕ１３の焦点距離と第１レンズ群Ｕ１の焦点距離の比を規定している。

条件式（４）の下限値を超えて第３部分群Ｕ１３の正の屈折力が強くなると望遠端において球面収差や軸上色収差等が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。また条件式（４）の下限値を超えて第１レンズ群Ｕ１の正の屈折力が弱くなると広画角化及び全系の小型化が困難になる。条件式（４）の上限値を超えて第３部分群Ｕ３の正の屈折力が弱まると広画角化及び全系の小型化が困難になる。また条件式（４）の上限値を超えて第１レンズ群Ｕ１の正の屈折力が強くなると望遠端において球面収差や軸上色収差等が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。

更に好ましくは条件式（１）乃至（４）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。これによれば、広画角化及び全系の小型化を図りつつ、高い光学性能を得るのが容易になる。

１．５２＜ｆｔ／ｆ１＜１．６６ ・・・（１ａ）
−１．０５＜ｆ１１／ｆ１３＜−０．７５ ・・・（２ａ）
−１．１５＜ｆ１１／ｆ１＜−０．９０ ・・・（３ａ）
１．１５＜ｆ１３／ｆ１＜１．３８ ・・・（４ａ）
以上のように本発明によれば、広画角、高ズーム比でしかも全ズーム範囲及び全物体距離範囲にわたり高い光学性能を有する小型、軽量なズームレンズが得られる。

各実施例において好ましくは次の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。第１部分群Ｕ１１は複数の負レンズと１枚以上の正レンズを有し、第１部分群Ｕ１１に含まれる負レンズの材料のアッベ数の平均値と部分分散比の平均値をそれぞれνｎ１１、θｎ１１とする。

第１部分群Ｕ１１に含まれる正レンズの材料のアッベ数の平均値と部分分散比の平均値をそれぞれνｐ１１、θｐ１１とする。第３部分群Ｕ１３は１枚以上の負レンズと複数の正レンズを有し、第３部分群Ｕ１３に含まれる負レンズの材料のアッベ数の平均値と部分分散比の平均値をそれぞれνｎ１３、θｎ１３とする。第３部分群Ｕ１３に含まれる正レンズの材料のアッベ数の平均値と部分分散比の平均値をそれぞれνｐ１３、θｐ１３とする。このとき、次の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。

−２．００×１０^−３＜（θp11−θn11）／（νp11−νn11）＜−１．４０×１０^−３
・・・（５）
−１．４０×１０^−３＜（θp13−θn13）／（νp13−νn13）＜−０．７０×１０^−３
・・・（６）
但し、第１部分群Ｕ１１に含まれる正レンズが１つのときは、材料のアッベ数の平均値と部分分散比の平均値は１つの正レンズの材料のアッベ数と部分分散比をいう。このことは他の部分群についても同様である。

次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。条件式（５）、（６）は、第１部分群Ｕ１１と第３部分群Ｕ１３に含まれるレンズの材料の分散特性を規定している。条件式（５）は、広角端における倍率色収差の二次スペクトルを良好に補正するための条件を規定している。条件式（６）は、望遠端における軸上色収差の二次スペクトルを良好に補正するための条件を規定している。

図８は、負の屈折力のレンズ群において２色色消しと二次スペクトル残存に関する模式図である。図９は現存する光学材料のアッベ数νと部分分散比θの分布の模式図である。ここで材料のアッベ数νおよび部分分散比θは、ｇ線における屈折率をＮｇ、Ｆ線における屈折率をＮＦ、ｄ線における屈折率をＮｄ、Ｃ線における屈折率をＮＣとするとき、
ν＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）
θ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）
である。

図９に示すように、現存する光学材料はアッベ数νに対し部分分散比θが狭い範囲に分布しており、アッベ数νが小さいほど部分分散比θが大きい傾向を持っている。

所定の屈折力φであり、屈折力φ１、φ２、アッベ数ν１、ν２の２枚のレンズＧ１、レンズＧ２で構成される薄肉系の色収差の補正条件は、係数をＥとすると、
φ１／ν１＋φ２／ν２＝Ｅ
であらわされる。ここで、
φ＝φ１＋φ２
である。Ｅ＝０とするとＣ線−Ｆ線の結像位置が合致する。

図８において、負の屈折力のレンズ群の色消しでは正レンズＧ１としてアッベ数ν１の小さな材料、負レンズＧ２としてアッベ数ν２の大きな材料を用いる。したがって図９より正レンズＧ１は部分分散比θ１が大きく、負レンズＧ２は部分分散比θ２が小さくなって、Ｆ線とＣ線で色収差を補正するとｇ線の結像点が像高の高い方にずれる。このずれ量を二次スペクトル量Δとして定義すると、
Δ＝―（１／φ）×（θ１―θ２）／（ν１―ν２）
であらわされる。

ここで第１部分群Ｕ１１、第２部分群Ｕ１２、第３部分群Ｕ１３、第２レンズ群Ｕ２、第３レンズ群Ｕ３、第４レンズ群Ｕ４の二次スペクトル量を各々Δ１ａ、Δ１ｂ、Δ１ｃ、Δ２、Δ３、Δ４とする。また第２部分群Ｕ１２、第３部分群Ｕ１３、第２レンズ群Ｕ２、第３レンズ群Ｕ３、第４レンズ群Ｕ４の結像倍率を各々β１ｂ、β１ｃ、β２、β３、β４とすると、レンズ全系における二次スペクトル量Δは以下の式で表される。

Δ＝（Δ１ａ×β１ｂ×β１ｃ×β２×β３×β４）＋（Δ１ｂ×β１ｃ×β２×β３×β４）＋（Δ１ｃ×β２×β３×β４）＋（Δ２×β３×β４）＋（Δ３×β４）＋Δ４
広角端における倍率色収差の二次スペクトル量は、軸外光線が最も高い位置を通る第１部分群Ｕ１１で顕著に発生する。従って、第１部分群Ｕ１１で発生する倍率色収差の二次スペクトル量Δ１ａを抑制することで広角端における倍率色収差の二次スペクトル量を低減することが出来る。

軸上色収差においても同様に考える事ができ、特に望遠端における軸上色収差の二次スペクトル量は、Δは軸上光線が最も高い位置を通る第３部分群Ｕ１３で顕著に発生する。従って、第３部分群Ｕ１３で発生する軸上色収差の二次スペクトル量Δ１ｃを抑制することで望遠端における軸上色収差の二次スペクトル量を低減することができる。

条件式（５）の下限を越えると、第１部分群Ｕ１１による広角端における倍率色収差の二次スペクトル補正が不足してしまう。上限値を超えると逆に補正が過剰となる。条件式（６）の下限値を超えると、第３部分群Ｕ１３による望遠端における軸上色収差の二次スペクトル補正が不足してしまう。上限値を超えると逆に補正が過剰となる。条件式（５）、（６）を同時に満たすことで広角端における倍率色収差と望遠端における軸上色収差を効果的に補正する事ができ、高い光学性能を得ることが容易になる。更に好ましくは、条件式（５）、（６）の数値範囲を以下のごとく設定するのが良い。

-1.90×10^-3＜（θp11−θn11）/（νp11−νn11）＜-1.70×10^-3 ・・・（５ａ）
-1.25×10^-3＜（θp13−θn13）/（νp13−νn13）＜-0.80×10^-3 ・・・（６ａ）
各実施例において、第１部分群Ｕ１１は物体側から像側へ順に、負レンズ、負レンズ、正レンズよりなる。第２部分群Ｕ１２は物体側から像側へ順に正レンズ、負レンズ、正レンズよりなる。第３部分群Ｕ１３は物体側から像側へ順に、正レンズ、負レンズと正レンズを接合した接合レンズ、正レンズよりなる。

以上のように各部分群を構成することにより、全物体距離範囲にわたり高い光学性能を得ている。以上、各実施例によれば全系が小型で広画角化と高ズーム比を図りつつ、明るく高い光学性能を有するズームレンズが得られる。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。

本発明のズームレンズを固体撮像素子を有する撮像装置に用いたときには、次の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。広角端におけるズームレンズの全系の焦点距離をｆｗ、固体撮像素子のイメージサイズの対角長をＩＳとする。このとき次の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。

０．４０＜ｆｗ／ＩＳ＜０．６０ ・・・（７）
２０．０＜ｆｔ／ｆｗ＜４０．０ ・・・（８）
ここで固体撮像素子のイメージサイズの対角長とは、ズームレンズにコンバータレンズ等を装着しないときのズームレンズ単体を対象としたときをいう。

次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。条件式（７）は、ズーム比と広角端における全系の焦点距離の比を規定している。条件式（８）は、イメージサイズに対する広角端における全系の焦点距離の比を規定している。条件式（７）、（８）を満たすことで、広画角で且つ高ズーム比のズームレンズを得ることが容易になる。更に好ましくは、条件式（７）、（８）の数値範囲を以下のごとく設定するのが良い。

０．４５＜ｆｗ／ＩＳ＜０．５９ ・・・（７ａ）
２５．０＜ｆｔ／ｆｗ＜３５．０ ・・・（８ａ）

以上のように本発明によれば、広角端での撮像半画角が４０°以上、ズーム比が２０倍以上、広角端におけるＦナンバーが１．５程度、望遠端におけるＦナンバーが２．５より明るい、広画角且つ高ズーム比の小型・軽量なズームレンズが得られる。特にテレビカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置の撮像光学系として好適なズームレンズが得られる。

図７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）の概略図である。図７において１０１は実施例１乃至３のいずれかのズームレンズである。２０１はカメラである。ズームレンズ１０１はカメラ２０１に対して着脱可能となっている。３０１はカメラ２０１にズームレンズ１０１を装着することで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、第２レンズ群Ｖ、第２レンズ群以降のレンズ群ＣＲを有している。第１レンズ群Ｆは合焦用の部分群が含まれている。第２レンズ群Ｖは変倍のために光軸上を移動する。

第２レンズ群Ｖ以降のレンズ群ＣＲには、変倍に伴う像面変動を補正するために光軸上を移動する第３レンズ群や、結像用の第４レンズ群等が含まれている。更に、レンズ群ＣＲには、ズームレンズ全系の焦点距離を変位させる、光路中より挿抜可能なレンズユニット（エクステンダー）を含んでもよい。

また、レンズ群ＣＲには、光軸に対して垂直方向に変異させて防振を行う防振光学系を含んでも良い。ＳＰは開口絞りである。１０２乃至１０４は各々第１レンズ群Ｆ、第２レンズ群Ｖ、変倍に伴う像面変動を補正する第３レンズ群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。ここで、１０５乃至１０８は駆動機構１０２乃至１０４および開口絞りＳＰを電動駆動するモータ（駆動手段）である。

１０９乃至１１２は、第１レンズ群Ｆ、第２レンズ群Ｖ、変倍に伴う像面変動を補正する第３レンズ群の光軸上の位置、開口絞りＳＰの絞り径を検出するため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２０１において、２０２は光学フィルタや色分解光学系に相当するガラスブロック、２０３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、２０４、１１３はカメラ２０１及びズームレンズ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。ただし、本発明に関するズームレンズおよびカメラの構成は図７の形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。この他、本発明のズームレンズはデジタルカメラやビデオカメラ等にも適用することができる。

以下に本発明の各実施例の数値データを示す。各数値データの値はｄ線（波長５８７．６ｎｍ）を用いた値である。ｉは物体側からの面の順序を示す。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ｄ線の屈折率とアッベ数である。ＢＦは最終レンズ面から像面までの空気換算のバックフォーカスである。レンズ全長は第１レンズ面から最終レンズ面までの距離にバックフォーカスＢＦを加えた値である。

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する。Ｒを近軸曲率半径、ｋを円錐常数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ３、Ａ５、Ａ７、Ａ９、Ａ１１をそれぞれ非球面係数としたとき、次式で表している。また、「ｅ−Ｚ」は「×１０^−Ｚ」を意味する。また前述の各条件式と数値データとの対応値を表１に示す。

＜数値実施例１＞
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd θgF 有効径
1* 479.129 4.85 1.75908 48.9 0.5578 174.73
2 100.482 49.98 145.24
3 -161.698 4.28 1.59240 68.3 0.5456 144.30
4 463.350 0.20 146.82
5 282.042 16.53 1.75520 27.5 0.6103 148.30
6 -1812.692 7.21 148.07
7 -651.756 15.34 1.49700 81.5 0.5374 147.42
8 -175.554 0.19 147.36
9 3041.953 5.42 1.72047 34.7 0.5834 138.97
10 266.710 2.25 138.80
11 318.802 18.76 1.49700 81.5 0.5374 139.09
12 -309.900 27.82 139.40
13 172.548 24.70 1.43387 95.1 0.5373 136.80
14 -423.861 0.19 136.50
15 130.448 5.42 1.83400 37.2 0.5775 131.15
16 86.131 32.44 1.43387 95.1 0.5373 122.65
17 -1047.175 0.19 121.12
18 144.123 8.50 1.48749 70.2 0.53 114.26
19 275.354 (可変) 112.71
20 121.347 2.00 1.88300 40.8 0.5667 40.92
21 24.356 9.40 34.00
22 -97.174 1.50 1.72047 34.7 0.5834 33.74
23 172.807 2.23 33.75
24 181.923 6.79 1.80810 22.8 0.6307 34.07
25 -40.419 2.50 1.72047 34.7 0.5834 34.06
26 100.403 3.00 33.64
27 44.490 3.35 1.80810 22.8 0.6307 34.41
28 71.272 (可変) 33.86
29 -55.109 1.60 1.79962 42.1 0.5661 32.89
30 63.833 4.25 1.84649 23.9 0.6217 35.35
31 -693.599 (可変) 35.87
32（絞り）∞ 2.00 41.01
33 -497.264 8.20 1.52249 59.8 0.5439 41.96
34 -55.540 0.20 43.71
35 180.392 4.00 1.48749 70.2 0.53 44.96
36 -322.552 0.20 45.06
37 185.462 8.54 1.51633 64.1 0.5352 45.08
38 -50.047 2.00 1.88300 40.8 0.5667 44.95
39 -142.943 65.00 45.68
40 -4881.475 4.01 1.48749 70.2 0.53 43.50
41 -105.954 0.20 43.47
42 307.149 2.50 1.83400 37.2 0.5775 42.71
43 52.600 9.60 1.53172 48.8 0.563 41.54
44 -63.037 0.20 41.43
45 129.754 6.62 1.49700 81.5 0.5374 38.82
46 -57.795 2.50 1.83400 37.2 0.5775 37.97
47 283.716 0.20 36.64
48 41.438 5.26 1.48749 70.2 0.53 35.70
49 276.478 14.40 35.07
50 ∞ 33.00 1.60859 46.4 0.5664 38.00
51 ∞ 13.20 1.51633 64.2 0.5352 38.00
52 ∞ 8.69 38.00
像面 ∞ 38.00

非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.57394e-008 A 6= 8.46660e-014 A 8=-2.62960e-016 A10= 4.61421e-020 A12=-3.09077e-024

各種データ
ズーム比 26.10
広角 中間 望遠
焦点距離 6.40 32.64 167.04
Fナンバー 1.55 1.54 2.28
半画角（度） 40.67 9.56 1.89
像高 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 578.18 578.18 578.18
BF 52.31 52.31 52.31

d19 0.49 94.35 129.36
d28 135.36 30.12 13.46
d31 7.91 19.29 0.93

入射瞳位置 103.84 264.87 738.48
射出瞳位置 197.75 197.75 197.75
前側主点位置 110.46 303.15 1053.10
後側主点位置 2.29 -23.95 -158.35

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 1 108.00 224.27 126.62 56.21
2 20 -29.50 30.77 1.78 -22.00
3 29 -80.00 5.85 -0.37 -3.56
4 32 87.85 181.82 116.56 -158.94

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -167.64
2 3 -201.13
3 5 321.53
4 7 476.93
5 9 -403.35
6 11 318.42
7 13 285.51
8 15 -319.94
9 16 184.57
10 18 605.34
11 20 -34.65
12 22 -85.55
13 24 41.07
14 25 -39.43
15 27 137.30
16 29 -36.56
17 30 68.56
18 33 118.43
19 35 237.13
20 37 77.00
21 38 -87.59
22 40 221.35
23 42 -75.96
24 43 55.26
25 45 81.17
26 46 -57.02
27 48 98.92
28 50 0.00
29 51 0.00

＜数値実施例２＞
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd θgF 有効径
1* 933.907 4.85 1.75908 48.9 0.5578 175.13
2 106.512 44.82 146.62
3 -197.661 4.28 1.75908 48.9 0.5578 146.00
4 550.870 0.20 149.20
5 316.038 17.13 1.84666 23.8 0.6036 151.21
6 -973.424 5.62 151.27
7 -703.558 16.44 1.49700 81.5 0.5374 150.76
8 -172.921 0.19 150.75
9 2703.529 5.42 1.72047 34.7 0.5834 140.83
10 270.881 2.46 138.75
11 334.475 17.63 1.49700 81.5 0.5374 139.02
12 -358.579 30.96 139.36
13 172.136 24.90 1.43387 95.1 0.5373 137.39
14 -424.763 0.19 137.17
15 134.674 5.42 1.83400 37.2 0.5775 132.36
16 87.489 32.92 1.43875 94.9 0.5343 123.97
17 -884.571 0.19 122.55
18 156.382 8.09 1.59201 67.0 0.5357 116.13
19 293.922 (可変) 114.62
20 103.238 2.00 1.88300 40.8 0.5667 40.96
21 23.783 9.70 33.91
22 -87.430 1.50 1.72047 34.7 0.5834 33.65
23 256.094 2.22 33.69
24 264.941 6.90 1.80810 22.8 0.6307 33.94
25 -38.974 2.50 1.72047 34.7 0.5834 33.95
26 99.683 3.00 33.59
27 45.467 3.41 1.80810 22.8 0.6307 34.44
28 76.826 (可変) 33.92
29 -54.832 1.60 1.79962 42.1 0.5661 32.90
30 63.750 4.27 1.84649 23.9 0.6217 35.36
31 -656.890 (可変) 35.89
32（絞り）∞ 2.00 41.03
33 -439.296 4.92 1.51633 64.1 0.5352 41.94
34 -61.115 0.20 42.62
35 601.353 4.27 1.51633 64.1 0.5352 43.81
36 -118.366 0.20 44.09
37 254.519 11.20 1.48749 70.2 0.53 44.20
38 -49.208 2.00 1.88300 40.8 0.5667 44.03
39 -110.451 65.00 44.91
40 -404.788 7.15 1.48749 70.2 0.53 43.24
41 -87.264 3.99 43.33
42 3745.299 2.50 1.88300 40.8 0.5667 41.79
43 151.264 6.54 1.49700 81.5 0.5374 41.30
44 -65.899 0.20 41.14
45 147.365 6.83 1.48749 70.2 0.53 38.81
46 -52.107 2.50 1.83400 37.2 0.5775 37.99
47 1868.085 0.20 36.94
48 47.532 5.23 1.48749 70.2 0.53 36.56
49 759.737 14.40 35.96
50 ∞ 33.00 1.60859 46.4 0.5664 38.00
51 ∞ 13.20 1.51633 64.2 0.5352 38.00
52 ∞ 8.70 38.00
像面 ∞

非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000 A 4= 7.20497e-009 A 6= 9.31262e-013 A 8=-5.04024e-016 A10= 8.20972e-020 A12=-4.71831e-024

各種データ
ズーム比 26.10
広角 中間 望遠
焦点距離 6.40 32.64 167.04
Fナンバー 1.55 1.54 2.28
半画角（度） 40.67 9.56 1.89
像高 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 581.86 581.86 581.86
BF 52.32 52.32 52.32

d19 2.83 96.69 131.70
d28 135.03 29.79 13.13
d31 7.91 19.29 0.93
d52 8.70 8.70 8.70

入射瞳位置 101.50 262.54 736.37
射出瞳位置 160.11 160.11 160.11
前側主点位置 108.17 302.22 1087.69
後側主点位置 2.30 -23.94 -158.34

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 1 108.00 221.73 124.28 58.67
2 20 -29.50 31.24 1.90 -22.36
3 29 -80.00 5.87 -0.39 -3.59
4 32 98.22 185.54 138.32 -178.72

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -158.03
2 3 -190.25
3 5 280.74
4 7 455.27
5 9 -415.40
6 11 350.14
7 13 285.23
8 15 -313.98
9 16 182.89
10 18 550.43
11 20 -35.21
12 22 -89.69
13 24 42.04
14 25 -38.34
15 27 130.07
16 29 -36.44
17 30 68.17
18 33 136.38
19 35 191.22
20 37 85.33
21 38 -101.48
22 40 225.76
23 42 -177.54
24 43 93.02
25 45 79.59
26 46 -60.36
27 48 103.41
28 50 0.00
29 51 0.00

＜数値実施例３＞
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd θgF 有効径
1* 573.684 5.28 1.75908 48.9 0.5578 190.43
2 100.988 53.83 154.20
3 -190.796 4.34 1.75908 48.9 0.5578 153.30
4 1032.170 0.20 156.59
5 291.857 13.24 1.84666 23.8 0.6036 159.69
6 79141.031 4.04 159.54
7 10580.333 10.59 1.43387 95.1 0.5373 158.99
8 -430.993 0.20 158.71
9 937.831 4.14 1.72047 34.7 0.5834 155.42
10 255.316 30.88 1.43875 94.9 0.5343 152.33
11 -189.767 24.14 151.73
12 818.911 16.21 1.43387 95.1 0.5373 142.24
13 -272.556 0.20 142.74
14 187.131 4.24 1.80000 29.8 0.6017 141.91
15 114.904 29.58 1.43387 95.1 0.5373 137.02
16 -797.741 0.15 136.57
17 162.486 14.76 1.62041 60.3 0.5426 132.46
18 1228.728 (可変) 131.30
19* 830.280 3.00 1.77250 49.6 0.5521 54.94
20 110.483 8.75 49.87
21 -69.630 2.00 1.77250 49.6 0.5521 44.98
22 73.801 6.88 1.92286 18.9 0.6495 41.16
23 -110.871 3.29 40.21
24 -54.874 2.00 1.88300 40.8 0.5667 37.60
25 96.721 (可変) 38.15
26 77.026 10.38 1.60311 60.6 0.5414 53.00
27* -163.224 0.20 53.27
28 223.345 7.13 1.45600 90.3 0.534 53.11
29 -101.303 2.00 1.80518 25.4 0.6161 52.89
30 -242.113 0.20 52.99
31 305.468 1.88 1.80518 25.4 0.6161 52.60
32 79.103 7.22 1.49700 81.5 0.5374 51.81
33 -390.948 0.25 51.72
34* 88.102 7.71 1.60311 60.6 0.5414 51.13
35 -183.349 (可変) 50.48
36（絞り）∞ 2.67 27.68
37 -89.235 1.50 1.75500 52.3 0.5476 26.62
38 19.144 4.50 1.80810 22.8 0.6307 25.12
39 40.350 5.00 24.68
40 -57.439 1.50 1.77250 49.6 0.5521 24.79
41 66.604 5.08 1.60342 38.0 0.5835 25.71
42 -29.390 2.01 25.95
43 -24.162 1.60 1.81600 46.6 0.5568 25.80
44 95.772 8.86 1.59551 39.2 0.5804 28.91
45 -32.366 15.14 31.20
46 -63.802 7.28 1.53172 48.8 0.563 36.74
47 -37.696 3.91 38.72
48 130.383 2.00 1.88300 40.8 0.5667 39.17
49 36.628 9.12 1.49700 81.5 0.5374 38.45
50 -124.562 0.20 38.82
51 103.666 9.86 1.48749 70.2 0.53 39.18
52 -41.885 2.00 1.72151 29.2 0.6053 38.99
53 -169.324 0.20 39.52
54 102.935 10.13 1.48749 70.2 0.53 39.49
55 -50.867 13.04 38.91
56 ∞ 33.00 1.60859 46.4 0.5664 50.00
57 ∞ 13.20 1.51633 64.2 0.5352 50.00
58 ∞ 11.93 50.00
像面

非球面データ
第1面
K =-9.25266e+001 A 4= 1.05272e-007 A 6=-2.43759e-011 A 8=-4.10796e-014 A10= 7.82584e-018 A12= 3.34241e-022
A 3=-1.61528e-007 A 5=-4.27576e-010 A 7= 1.81502e-012 A 9= 8.23881e-017 A11=-9.47012e-020

第19面
K = 4.60954e+002 A 4= 1.73812e-006 A 6=-3.94089e-011 A 8= 1.09482e-012 A10=-2.24117e-015 A12=-4.55297e-018
A 3=-3.83016e-007 A 5=-1.99697e-008 A 7= 1.01804e-010 A 9=-2.22558e-013 A11= 3.61362e-016

第27面
K =-2.93361e+000 A 4= 9.10148e-007 A 6= 3.51520e-010 A 8=-1.61069e-012 A10=-1.98687e-015 A12=-3.13844e-018
A 3= 1.09478e-006 A 5=-3.28426e-008 A 7= 4.58557e-011 A 9=-1.02167e-014 A11= 1.81165e-016

第34面
K =-1.21218e+000 A 4=-1.04629e-010 A 6=-1.18766e-009 A 8=-2.23725e-012 A10=-1.12704e-015 A12=-3.01817e-019
A 3= 1.28238e-006 A 5=-2.40796e-008 A 7= 8.91670e-011 A 9= 2.48067e-014 A11= 3.69289e-017

各種データ
ズーム比 30.00
広角 中間 望遠
焦点距離 6.00 32.57 180.00
Fナンバー 1.55 1.55 2.30
半画角（度） 42.51 9.58 1.75
像高 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 597.26 597.26 597.26
BF 54.19 54.19 54.19

d18 2.03 86.13 119.89
d25 167.58 68.11 2.40
d35 2.00 17.37 49.32

入射瞳位置 104.41 226.69 808.76
射出瞳位置 103.62 103.62 103.62
前側主点位置 110.81 270.84 1342.10
後側主点位置 5.93 -20.65 -168.07

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 1 110.18 216.03 129.12 71.93
2 19 -28.30 25.91 13.13 -4.88
3 26 48.00 36.97 11.76 -14.33
4 36 29.68 151.80 43.52 10.34

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -161.48
2 3 -210.81
3 5 342.57
4 7 952.37
5 9 -484.88
6 10 252.84
7 12 472.27
8 14 -379.14
9 15 233.20
10 17 299.03
11 19 -164.48
12 21 -45.88
13 22 48.29
14 24 -39.18
15 26 87.86
16 28 153.49
17 29 -215.72
18 31 -131.85
19 32 132.67
20 34 99.34
21 37 -20.66
22 38 40.73
23 40 -39.52
24 41 34.27
25 43 -23.38
26 44 41.45
27 46 157.16
28 48 -57.93
29 49 57.87
30 51 62.38
31 52 -77.02
32 54 71.14
33 56 0.00
34 57 0.00

Ｌ０ ズームレンズ Ｕ１ 第１レンズ群 Ｕ１１ 第１部分群
Ｕ１２ 第２部分群 Ｕ１３ 第３部分群 Ｕ２ 第２レンズ群
Ｕ３ 第３レンズ群 Ｕ４ 第４レンズ群

Claims (7)

1. 物体側から像側へ順に、ズーミングに際して不動で正の屈折力の第１レンズ群、ズーミングに際して移動する負の屈折力の第２レンズ群、ズーミングに際して移動する第３レンズ群、ズーミングに際して不動の正の屈折力の第４レンズ群より構成されるズームレンズであって、
   前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順にフォーカシングに際して不動の負の屈折力の第１部分群、フォーカシングに際して移動する正の屈折力の第２部分群、フォーカシングに際して不動の正の屈折力の第３部分群より構成され、
   前記第１部分群の焦点距離をｆ１１、前記第３部分群の焦点距離をｆ１３、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、望遠端における全系の焦点距離をｆｔとするとき、
   １．５０＜ｆｔ／ｆ１＜２．００
   −１．１０＜ｆ１１／ｆ１３＜−０．７０
   −１．２０＜ｆ１１／ｆ１＜−０．８０
   １．１０＜ｆ１３／ｆ１＜１．４０
   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. 前記第１部分群は複数の負レンズと１枚以上の正レンズを有し、前記第１部分群に含まれる負レンズの材料のアッベ数の平均値と部分分散比の平均値をそれぞれνｎ１１、θｎ１１、前記第１部分群に含まれる正レンズの材料のアッベ数の平均値と部分分散比の平均値をそれぞれνｐ１１、θｐ１１、前記第３部分群は１枚以上の負レンズと複数の正レンズを有し、前記第３部分群に含まれる負レンズの材料のアッベ数の平均値と部分分散比の平均値をそれぞれνｎ１３、θｎ１３、前記第３部分群に含まれる正レンズの材料のアッベ数の平均値と部分分散比の平均値をそれぞれνｐ１３、θｐ１３とするとき、
   −２．００×１０^−３＜（θp11−θn11）／（νp11−νn11）＜−１．４０×１０^−３
   −１．４０×１０^−３＜（θp13−θn13）／（νp13−νn13）＜−０．７０×１０^−３
   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２部分群は物体側から像側へ順に正レンズ、負レンズ、正レンズよりな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部分群は物体側から像側へ順に、負レンズ、負レンズ、正レンズよりな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３部分群は物体側から像側へ順に、正レンズ、負レンズと正レンズを接合した接合レンズ、正レンズよりな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. 請求項１乃至５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
   した像を受光する固体撮像素子を有することを特徴とする撮像装置。
7. 広角端における前記ズームレンズの全系の焦点距離をｆｗ、前記固体撮像素子のイメージサイズの対角長をＩＳとするとき、
   ０．４０＜ｆｗ／ＩＳ＜０．６０
   ２０．０＜ｆｔ／ｆｗ＜４０．０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。