JP2017062302A - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 全系の小型化を図り、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】 正の第１レンズ群、負の第２レンズ群、正の第３レンズ群、１つ以上のレンズ群を含む後群より構成され、第１レンズ群は不動であり、第２レンズ群と後群に含まれるレンズ群のうちの少なくとも１つのレンズ群が移動し、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであり、開口絞りが配置され、第３レンズ群は正の第３ａ部分群と負の第３ｂ部分群より構成され、第３ｂ部分群は負レンズＧ３ｂｎ、正レンズＧ３ｂｐを有し、負レンズＧ３ｂｎの物体側のレンズ面の曲率半径Ｒ３ｂｎ１、第３レンズ群の焦点距離ｆ３、第３ａ部分群と第３ｂ部分群の空気間隔Ｄ３ａｂ、開口絞りから最終レンズ面までの距離に空気換算長でのバックフォーカスを加えた長さＤｓｉ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、例えばビデオカメラ、電子スチルカメラ、放送用カメラ、監視カメラ等のように撮像素子を用いた撮像装置、或いは銀塩フィルムを用いたカメラの撮像装置に好適なものである。
近年、撮像素子を用いた撮像装置に用いられる撮像光学系には、レンズ全長が短く、コンパクト（小型）であること、そして高ズーム比（高変倍比）で、しかも高解像力のズームレンズであることが要望されている。これらの要求に応えるズームレンズとして、物体側に正の屈折力のレンズ群を配置したポジティブリード型のズームレンズが知られている。ポジティブリード型のズームレンズで、全体として４つのレンズ群又は５つのレンズ群より構成されるズームレンズが知られている（特許文献１乃至３）。
特許文献１では、物体側から像側へ順に、正、負、正、正の屈折力の第１レンズ群乃至第４レンズ群よりなる４群構成のズームレンズにおいて、ズーミングに際して第１レンズ群が不動で、第２レンズ群と第４レンズ群が移動する。そして第４レンズ群でフォーカスを行っている。
特許文献２では、物体側から像側へ順に、正、負、正、正の屈折力の第１レンズ群乃至第４レンズ群よりなる４群構成のズームレンズにおいて、ズーミングに際して第２、第３、第４レンズ群が移動する。そして第４レンズ群でフォーカスを行っている。特許文献３では、物体側から像側へ順に、正、負、正、正、負の屈折力の第１レンズ群乃至第５レンズ群よりなる５群ズームレンズにおいてズーミングに際して第１レンズ群は不動で、第２、第４レンズ群が移動する。そして第４レンズ群でフォーカスを行っている。
特開2011-145565号公報 特開2012-88603号公報 特開2007-212926号公報
近年、撮像装置に用いるズームレンズには、高ズーム比で、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有し、かつレンズ系全体が小型であることが強く要望されている。前述したポジティブリード型のズームレンズは全系の小型化および高ズーム比を図るのが比較的容易である。しかしながら、前述のポジティブリード型のズームレンズにおいて、更に高ズーム比化を図ろうとすると、広角端から中間のズーム位置において諸収差の変動が増大し、全ズーム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。
前述したポジティブリード型のズームレンズにおいて、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各レンズ群の屈折力やレンズ構成、特に第３レンズ群の屈折力やレンズ構成等を適切に設定することが重要となってくる。これらの構成が適切でないと、高ズーム比で全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得るのが困難となる。
本発明は、全系の小型化を図りつつ、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配置された、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、１つ以上のレンズ群を含む後群より構成され、
ズーミングに際して前記第１レンズ群は不動であり、前記第２レンズ群と前記後群に含まれるレンズ群のうちの少なくとも１つのレンズ群が移動し、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間に開口絞りが配置され、
前記第３レンズ群は、第３レンズ群内で最も広い空気間隔を隔てて物体側に配置された正の屈折力の第３ａ部分群と、像側に配置された負の屈折力の第３ｂ部分群より構成され、
前記第３ｂ部分群は、物体側から像側へ順に、負レンズＧ３ｂｎ、正レンズＧ３ｂｐを有し、
前記負レンズＧ３ｂｎの物体側のレンズ面の曲率半径をＲ３ｂｎ１、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、前記第３ａ部分群と前記第３ｂ部分群の空気間隔をＤ３ａｂ、広角端における前記開口絞りから最終レンズ面までの距離に空気換算長でのバックフォーカスを加えた距離をＤｓｉとするとき、
−２．０＜Ｒ３ｂｎ１／ｆ３＜−０．１
０．１５＜Ｄ３ａｂ／Ｄｓｉ＜０．３０
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、全系の小型化を図りつつ、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が得られる。
実施例１の広角端において無限遠物体に合焦したときのレンズ断面図 実施例１の広角端における縦収差図 実施例１の中間焦点距離１における縦収差図 実施例１の中間焦点距離２における縦収差図 実施例１の望遠端における縦収差図 実施例２の広角端において無限遠物体に合焦したときのレンズ断面図 実施例２の広角端における縦収差図 実施例２の中間焦点距離１における縦収差図 実施例２の中間焦点距離２における縦収差図 実施例２の望遠端における縦収差図 実施例３の広角端において無限遠物体に合焦したときのレンズ断面図 実施例３の広角端における縦収差図 実施例３の中間焦点距離１における縦収差図 実施例３の中間焦点距離２における縦収差図 実施例３の望遠端における縦収差図 実施例４の広角端において無限遠物体に合焦したときのレンズ断面図 実施例４の広角端における縦収差図 実施例４の中間焦点距離１における縦収差図 実施例４の中間焦点距離２における縦収差図 実施例４の望遠端における縦収差図 実施例５の広角端において無限遠物体に合焦したときのレンズ断面図 実施例５の広角端における縦収差図 実施例５の中間焦点距離１における縦収差図 実施例５の中間焦点距離２における縦収差図 実施例５の望遠端における縦収差図 本発明のズームレンズにおける第３レンズ群の近軸光線の概略図 本発明のズームレンズを搭載する撮像装置（監視カメラ）の装置図
以下に、本発明のズームレンズ及びそれを有する撮像装置を、添付の図面に基づいて説明する。本発明のズームレンズは、物体側より像側へ順に配置された、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、１つ以上のレンズ群を含む後群より構成されている。
ズーミングに際して第１レンズ群は不動であり、第２レンズ群と後群に含まれるレンズ群のうちの少なくとも１つのレンズ群が移動し、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化する。第２レンズ群と第３レンズ群の間に開口絞りが配置され、第３レンズ群は、第３レンズ群内で最も広い空気間隔を隔てて物体側に配置された正の屈折力の第３ａ部分群と、像側に配置された負の屈折力の第３ｂ部分群より構成されている。第３ｂ部分群は、物体側から像側へ順に、負レンズＧ３ｂｎ、正レンズＧ３ｂｐを有している。
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＝４．５２ｍｍ）におけるレンズ断面図である。図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄは本発明の実施例１のズームレンズの広角端、中間焦点距離１（焦点距離、ｆ＝９．０１ｍｍ）、中間焦点距離２（焦点距離、ｆ＝３７．６９ｍｍ）、望遠端（焦点距離、ｆ＝１８０．０２ｍｍ）における収差図である。実施例１はズーム比３９．８５、Ｆナンバー１．６５〜４．６０のズームレンズである。
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＝４．４０ｍｍ）におけるレンズ断面図である。図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、図４Ｄは本発明の実施例２のズームレンズの広角端、中間焦点距離１（焦点距離、ｆ＝９．０６ｍｍ）、中間焦点距離２（焦点距離、ｆ＝３７．９３ｍｍ）、望遠端（焦点距離、ｆ＝１４０．９５ｍｍ）における収差図である。実施例２はズーム比３２．０１、Ｆナンバー１．６５〜４．９０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＝４．００ｍｍ）におけるレンズ断面図である。図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃ、図６Ｄは本発明の実施例３のズームレンズの広角端、中間焦点距離１（焦点距離、ｆ＝９．７１ｍｍ）、中間焦点距離２（焦点距離、ｆ＝４２．２３ｍｍ）、望遠端（焦点距離、ｆ＝１５５．３１ｍｍ）における収差図である。実施例３はズーム比３８．８０、Ｆナンバー１．６５〜４．９０のズームレンズである。
図７は、本発明の実施例４のズームレンズの広角端（焦点距離、ｆ＝４．６３ｍｍ）におけるレンズ断面図である。図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、図８Ｄは、本発明の実施例４のズームレンズの広角端、中間焦点距離１（焦点距離、ｆ＝９．２７ｍｍ）、中間焦点距離２（焦点距離、ｆ＝３８．３７ｍｍ）、望遠端（焦点距離、ｆ＝１７９．８２ｍｍ）における収差図である。実施例４はズーム比３８．８０、Ｆナンバー１．６５〜４．６０のズームレンズである。
図９は、本発明の実施例５のズームレンズの広角端（焦点距離、ｆ＝４．６４ｍｍ）におけるレンズ断面図である。図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｃ、図１０Ｄは、本発明の実施例５のズームレンズの広角端、中間焦点距離１（焦点距離、ｆ＝９．３３ｍｍ）、中間焦点距離２（焦点距離、ｆ＝３９．１４ｍｍ）、望遠端（焦点距離、ｆ＝１７９．９９ｍｍ）における収差図である。実施例５はズーム比３８．８０、Ｆナンバー１．６５〜４．６０のズームレンズである。図１１は本発明の撮像レンズにおける第３レンズ群の近軸光線の概略図である。図１２は本発明の撮像装置の要部概略図である。
本発明のズームレンズは、デジタルカメラ、ビデオカメラ、銀塩フィルムカメラ等の撮像装置に用いられるものである。レンズ断面図において左方が前方（物体側、拡大側）で右方が後方（像側、縮小側）である。レンズ断面図において、ｉは物体側から像側への各レンズ群の順序を示し、Ｌｉは第ｉレンズ群である。ＬＲは１つ以上のレンズ群を含む後群である。
次に各実施例のズームレンズの特徴について説明する。各実施例の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レンズ群である。第３レンズ群Ｌ３は、第３レンズ群Ｌ３内の最も大きな空気間隔を隔てて物体側に配置された正の屈折力の第３ａ部分群Ｌ３ａと、像側に配置された負の屈折力の第３ｂ部分群Ｌ３ｂにより構成される。ＬＲは後群である。
Ｌ４は正の屈折力の第４レンズ群、Ｌ５は負の屈折力の第５レンズ群である。ＳＰは開放Ｆナンバー（Ｆｎｏ）光束を決定（制限）する開口絞りの作用をするＦナンバー決定部材（以下「開口絞り」ともいう。）である。
ＧＢは光学フィルター、フェースプレート、水晶ローパスフィルター、赤外カットフィルター等に相当する光学ブロックである。ＩＰは像面であり、ビデオカメラやデジタルスチル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センサ等の撮像素子（光電変換素子）の撮像面が置かれる。又、銀塩フィルム用カメラの撮影光学系として使用する際にはフィルム面に相当する感光面が置かれている。レンズ断面図において矢印は広角端から望遠端へのズーミングに際しての各レンズ群の移動軌跡を示している。
また、各実施例では第４レンズ群Ｌ４を光軸上で移動させてフォーカシングをおこなうリアフォーカス方式を採用している。第４レンズ群Ｌ４に関する実線の曲線ＺＣ１と点線の曲線ＺＣ２は、各々無限遠物体と近距離物体に合焦しているときの変倍に伴う像面変動を補正するための移動軌跡である。望遠端において無限遠物体から近距離物体へ合焦をおこなう場合には、矢印ＺＣ３に示すように第４レンズ群Ｌ４を前方に繰出すことで行っている。
尚、各実施例において、広角端と望遠端は変倍用のレンズ群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言う。また、中間焦点距離１は広角端寄りの中間焦点距離を、中間焦点距離２は望遠端寄りの中間焦点距離を言う。収差図のうち、球面収差における実線のｄはｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、二点鎖線のｇはｇ線（波長４３５．８ｎｍ）を表している。非点収差における破線のＭはｄ線におけるメリジオナル像面、実線のＳはｄ線におけるサジタル像面を表している。歪曲収差における実線はｄ線を表しており、倍率色収差における二点鎖線はｇ線を表している。ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角（度）である。
高ズーム比化を実現するためのズームレンズとして、従来、正、負、正、正の屈折力の４つのレンズ群よりなる４群ズームレンズ、及び正、負、正、正、負の屈折力の５つのレンズ群よりなる５群ズームレンズが知られている。この構成のズームタイプは、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１をズーミングに際して不動とし、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２を光軸方向に移動させることにより変倍を行っている。そして変倍に伴う像面変動を、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４を光軸方向に移動させることで補正している。
上述したズームタイプでズームレンズの高ズーム比化を図ると、変倍における負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２の移動量が増大し、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３間の距離が増大する。これにより、広角端から広角端寄りの中間焦点距離１までのズーム範囲において、第３レンズ群Ｌ３への入射光の光束径が増大することで、第３レンズ群Ｌ３内で発生する収差量も増大する。
そのため、第３レンズ群Ｌ３の屈折力とレンズ構成は、広角端から広角寄りの中間焦点距離１までのズーム範囲における光学性能に大きく影響する。すなわち、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得るためには、第３レンズ群Ｌ３の屈折力とレンズ構成を適切に設定することが重要になってくる。
図１１（Ａ）、（Ｂ）は前述したズームタイプのズームレンズにおいて、広角端と広角端寄りの中間焦点距離１における、第３レンズ群Ｌ３を構成する第３ａ部分群Ｌ３ａと第３ｂ部分群Ｌ３ｂを通過する近軸光線の概略図である。図１１において、（Ａ）が広角端における概略図を、（Ｂ）が広角端寄りの中間焦点距離１における概略図を表している。実線が軸上マージナル光線を、破線が軸外主光線を表している。ｈとｈ−は軸上マージナル光線と軸外主光線が第３ｂ部分群Ｌ３ｂに入射する際の光軸からの高さを表している。このように、図１１（Ａ）と図１１（Ｂ）における入射高ｈと入射高ｈ−の値は変化している。
本発明では、この変化を利用することで、広角端から広角寄りの中間焦点距離１までのズーム範囲における収差変動を抑制している。本発明のズームレンズは、第３レンズ群Ｌ３において、最も広い空気間隔を隔てて物体側に正の屈折力の第３ａ部分群と像側に負の屈折力の第３ｂ部分群を有している。第３ａ部分群Ｌ３ａと第３ｂ部分群Ｌ３ｂの間隔が空くようにしている。
そしてそれらの部分群同士が近接している状態よりも、広角端から広角端寄りの中間焦点距離１までのズーム範囲において、負の屈折力の第３ｂ部分群Ｌ３ｂに入射する光線の入射高ｈと入射高ｈ−の変化を大きくすることができるようにしている。これにより、正の屈折力の第３ａ部分群Ｌ３ａで発生する収差の変動に対し、負の屈折力の第３ｂ部分群Ｌ３ｂで発生する収差を大きく変動させている。
そして正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３において補正不足となりやすい球面収差と像面湾曲の変動を軽減している。また、第３ｂ部分群Ｌ３ｂを、物体側から像側へ順に、負レンズＧ３ｂｎと正レンズＧ３ｂｐを有する構成としている。これによって、広角端から中間焦点距離１までのズーム範囲において、球面収差と非点収差の変動を軽減し、軸上色収差も好適に補正している。
そして負レンズＧ３ｂｎの物体側のレンズ面の曲率半径をＲ３ｂｎ１、第３レンズ群の焦点距離をｆ３する。第３ａ部分群と第３ｂ部分群の空気間隔をＤ３ａｂ、広角端における開口絞りＳＰから最終レンズ面までの距離に空気換算長でのバックフォーカスを加えた距離をＤｓｉとする。このとき、
−２．０＜Ｒ３ｂｎ１／ｆ３＜−０．１ ・・・（１）
０．１５＜Ｄ３ａｂ／Ｄｓｉ＜０．３０ ・・・（２）
なる条件式を満足するようにしている。
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）、（２）は、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ためのものである。条件式（１）は、負レンズＧ３ｂｎの物体側のレンズ面の曲率半径と第３レンズ群Ｌ３の焦点距離の比を適切に設定するものである。条件式（１）の上限を超えると、負レンズＧ３ｂｎの物体面の凹面の曲率が強くなりすぎる（凹面の曲率半径が小さくなりすぎる）。すなわち第３ｂ部分群Ｌ３ｂの負の屈折力が第３レンズ群Ｌ３の正の屈折力に対して過剰に強くなる（負の屈折力の絶対値が大きくなる）。
そうすると、正の屈折力の第３ａ部分群Ｌ３ａによる収斂光束を負の屈折力の第３ｂ部分群Ｌ３ｂで大きく発散させることになる。この結果、広角端から中間焦点距離１までのズーム範囲において収差変動が増大し、中間焦点距離１において球面収差や像面湾曲が補正過剰となる。
条件式（１）の下限を超えると、負レンズＧ３ｂｎの物体面の凹面の曲率が弱くなりすぎる（凹面の曲率半径が大きくなりすぎる）。すなわち第３ｂ部分群Ｌ３ｂの負の屈折力が第３レンズ群Ｌ３の正の屈折力に対して過剰に弱くなる（負の屈折力の絶対値が小さくなる）。そうすると正の屈折力の第３ａ部分群Ｌ３による収斂光束を負の屈折力の第３ｂ部分群Ｌ３ｂで十分に発散させることができず広角端から中間焦点距離１までのズーム範囲において収差変動が増大し、中間焦点距離１において球面収差や像面湾曲が補正不足となる。
条件式（２）は、第３ａ部分群Ｌ３ａと第３ｂ部分群Ｌ３ｂの空気間隔に対する広角端における開口絞りＳＰから像面までの距離との比を適切に設定するものである。ここで最終レンズ面から像面までの間に光学ブロック（平行平面板）が存在するときは光学ブロックの長さは空気換算した長さを用いる。条件式（２）の上限を超えると、ズーミングに際しての第４レンズ群Ｌ４のストローク（移動量）が制限されるため、変倍に際して変動する像面の補正のために第４レンズ群Ｌ４の屈折力を大きくする必要がある。この結果、ズーミングに際して諸収差の変動が大きくなってくる。
条件式（２）の下限を超えると、広角端から中間焦点距離１までズーム範囲において、軸上光束のマージナル光線の入射高と軸外光束の主光線の入射高さが第３ａ部分群Ｌ３ａと第３ｂ部分群Ｌ３ｂで大きく変化しなくなる。そうすると第３レンズ群Ｌ３において球面収差と像面湾曲の補正が困難になる。又は、開口絞りＳＰから像面までの距離が過剰に大きくなり、レンズ全系が大型化してくる。各実施例において、好ましくは条件式（１）、（２）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
−１．５０＜Ｒ３ｂ／ｆ３＜−０．１５ ・・・（１ａ）
０．１５＜Ｄ３ａｂ／Ｄｓｉ＜０．２５ ・・・（２ａ）
更に好ましくは、条件式（１ａ）、（２ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
−１．２＜Ｒ３ｂ／ｆ３＜−０．２ ・・・（１ｂ）
０．１５＜Ｄ３ａｂ／Ｄｓｉ＜０．２３ ・・・（２ｂ）
以上のように各実施例によれば、高ズーム比であり、しかも全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得ることができる。各実施例において、より好ましくは、以下の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。
第３ａ部分群Ｌ３ａの焦点距離をｆ３ａとする。第３ｂ部分群Ｌ３ｂの焦点距離をｆ３ｂとする。第１レンズ群Ｌ１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。望遠端における第２レンズ群Ｌ２の横倍率をβ２ｔ、広角端における第２レンズ群Ｌ２の横倍率をβ２ｗ、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４レンズ群Ｌ４の焦点距離をｆ４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。
０．２＜ｆ３ａ／ｆ３＜１．０ ・・・（３）
−２．２＜ｆ３ｂ／ｆ３＜−０．２ ・・・（４）
０．１＜ｆ１／ｆｔ＜１．０ ・・・（５）
０．５＜（β２ｔ／β２ｗ）／（ｆｔ／ｆｗ）＜１０．０ ・・・（６）
１．０＜ｆ３／ｆ４＜３．０ ・・・（７）
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（３）は、第３ａ部分群Ｌ３ａの焦点距離と、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離の比を適切に設定するものである。軸上光束のマージナル光線の入射高と軸外光束の主光線の入射高さが高くなる第３レンズ群Ｌ３において、第３ａ部分群Ｌ３ａの焦点距離、すなわち正の屈折力を適切に設定する。これにより適切な角度と高さの収斂光束を第３ｂ部分群Ｌ３ｂに入射させることで、球面収差と像面湾曲を良好に補正している。
条件式（３）の上限を超えると、第３ａ部分群Ｌ３ａの焦点距離が、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離に対して長くなりすぎる。すなわち第３ａ部分群Ｌ３ａの正の屈折力が第３レンズ群Ｌ３の正の屈折力に対して弱くなりすぎる。そうすると、正の屈折力の第３ａ部分群Ｌ３ａによる光線の収斂作用が弱まることで、広角端から中間焦点距離１までのズーム範囲において球面収差と像面湾曲が補正過剰となり、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を良好に維持することが困難となる。
条件式（３）の下限を超えると、第３レンズ群Ｌ３を構成する正の屈折力の第３ａ部分群Ｌ３ａの焦点距離が、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離に対して短くなりすぎる。すなわち第３ａ部分群Ｌ３ａの正の屈折力が第３レンズ群Ｌ３の正の屈折力に対して強くなりすぎる。そうすると、正の屈折力の第３ａ部分群Ｌ３ａによる光線の収斂作用が強まることで、広角端から中間焦点距離１までのズーム範囲において球面収差と像面湾曲が補正不足となり、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を良好に維持することが困難となる。
尚、各実施例において、収差補正上更に好ましくは、条件式（３）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
０．３＜ｆ３ａ／ｆ３＜０．８ ・・・（３ａ）
より更に好ましくは、条件式（３ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
０．４＜ｆ３ａ／ｆ３＜０．６ ・・・（３ｂ）
条件式（４）は、第３ｂ部分群Ｌ３ｂの焦点距離と、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離の比を適切に設定するものである。軸上光束のマージナル光線の入射高と軸外光束の主光線の入射高さが高くなる第３レンズ群Ｌ３において、第３ｂ部分群Ｌ３ｂの焦点距離、すなわち屈折力を適切に設定している。これにより第３ａ部分群Ｌ３ａから射出される収斂光束を好適に発散させることで、球面収差と像面湾曲を良好に補正している。
条件式（４）の上限を超えると、第３ｂ部分群Ｌ３ｂの負の焦点距離（絶対値）が第３レンズ群Ｌ３の焦点距離に対して短くなりすぎる。すなわち第３ｂ部分群Ｌ３ｂの負の屈折力が第３レンズ群Ｌ３の正の屈折力に対して強くなりすぎる（負の屈折力の絶対値が正の屈折力の絶対値に対して大きくなりすぎる）。そうすると広角端から中間焦点距離１までのズーム範囲において球面収差と像面湾曲が補正過剰となり、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を維持することが困難となる。
条件式（４）の下限を超えると、第３ｂ部分群Ｌ３ｂの負の焦点距離（絶対値）が第３レンズ群Ｌ３の焦点距離に対して長くなりすぎる。すなわち第３ｂ部分群Ｌ３ｂの負の屈折力が第３レンズ群Ｌ３の正の屈折力に対して弱くなりすぎる（負の屈折力の絶対値が正の屈折力の絶対値に対して小さくなりすぎる）。そうすると、広角端から中間焦点距離１までのズーム範囲において球面収差と像面湾曲が補正不足となり、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を維持することが困難となる。
尚、各実施例において、収差補正上更に好ましくは、条件式（４）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
−１．４＜ｆ３ｂ／ｆ３＜−０．４ ・・・（４ａ）
より更に好ましくは、条件式（４ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
−１．１＜ｆ３ｂ／ｆ３＜−０．６ ・・・（４ｂ）
条件式（５）は第１レンズ群Ｌ１の焦点距離と望遠端における全系の焦点距離の比を適切に設定するものである。広角端の焦点距離を変えずに望遠端の焦点距離を長くすることにより、高ズーム比であるズームレンズを得ることができる。しかしながら、望遠端において高い光学性能を得るためには、入射光束径が最大となる第１レンズ群Ｌ１において、諸収差の発生を抑制しなければならない。第１レンズ群Ｌ１の焦点距離と望遠端における全系の焦点距離の比を適切に設定することで、球面収差と色収差を良好に補正することが容易となる。
条件式（５）の上限を超えて、望遠端における全系の焦点距離に対し、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離が長くなる、すなわち正の屈折力が弱くなりすぎると、レンズ全系の焦点距離が過剰に長くなってしまい、レンズ全系が大型化してくる。条件式（５）の下限を超えて、望遠端における全系の焦点距離に対し、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離が短くなる、すなわち正の屈折力が強くなりすぎると、望遠端において球面収差、色収差を良好に補正することが困難となる。
尚、各実施例において、収差補正上更に好ましくは、条件式（５）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
０．１５＜ｆ１／ｆｔ＜０．７０ ・・・（５ａ）
より更に好ましくは、条件式（５ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
０．２＜ｆ１／ｆｔ＜０．４ ・・・（５ｂ）
条件式（６）は、広角端における全系の焦点距離と望遠端における全系の焦点距離の比で表されるズーム比に対する、第２レンズ群Ｌ２の広角端と望遠端の横倍率の比、すなわち第２レンズ群Ｌ２の変倍比を適切に設定するものである。第２レンズ群Ｌ２の変倍比は、第２レンズ群Ｌ２以降のレンズ群である第３レンズ群Ｌ３や第４レンズ群Ｌ４の屈折力やズーミングに際してのストローク（移動量）に大きく影響する。したがって、第２レンズ群Ｌ２の変倍比を適切に保つことで、レンズ全長の短縮化や前玉有効径を縮小しつつ、全ズーム範囲において高い光学性能を維持することができる。
条件式（６）の上限を超えると、全系の変倍比に対する第２レンズ群Ｌ２の変倍比が大きくなる、すなわち変倍における第２レンズ群Ｌ２の分担が過剰に大きくなる。これは、第２レンズ群Ｌ２の屈折力が大きくなる、又は変倍におけるストロークが長くなることに繋がる。第２レンズ群Ｌ２の屈折力が大きくなると、全ズーム範囲において収差変動を抑えることが困難となる。又、変倍における第２レンズ群Ｌ２のストロークが長くなると、第１レンズ面と開口絞りＳＰとの間隔が過剰に広がるため、レンズ全長が長くなり、また前玉有効径が増大してくる。
条件式（６）の下限を超えて、全系の変倍比に対する第２レンズ群Ｌ２の変倍比が小さくなる、すなわち変倍における第２レンズ群Ｌ２の分担が過剰に小さくなると、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の変倍分担を大きくしなければならなくなる。そのためには、第３レンズ群Ｌ３や第４レンズ群Ｌ４の正の屈折力を過剰に大きくすることになり、球面収差や像面湾曲の補正が困難となる。
尚、各実施例において、収差補正上更に好ましくは、条件式（６）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
０．７＜（β２ｔ／β２ｗ）／（ｆｔ／ｆｗ）＜８．５ ・・・（６ａ）
より更に好ましくは、条件式（６ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
１．０＜（β２ｔ／β２ｗ）／（ｆｔ／ｆｗ）＜７．０ ・・・（６ｂ）
条件式（７）は、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離と第４レンズ群Ｌ４の焦点距離の比を適切に設定するものである。変倍における像面変動の補正のために移動する第４レンズ群Ｌ４の焦点距離と、その前のレンズ群である第３レンズ群Ｌ３の焦点距離の比を適切に保つことで、全ズーム範囲において収差変動を軽減している。
条件式（７）の下限を超えると、第４レンズ群Ｌ４の焦点距離に対して第３レンズ群Ｌ３の焦点距離が短くなりすぎる、すなわち第４レンズ群Ｌ４に対し第３レンズ群Ｌ３の正の屈折力が過剰に強くなる。第３レンズ群Ｌ３の正の屈折力が強いことにより、広角端から中間焦点距離１までのズーム範囲において球面収差と像面湾曲の変動が増大し、それらの補正に対する第４レンズ群Ｌ４の負担が増大する。したがって、第４レンズ群Ｌ４において、他のズーム範囲における収差変動の補正のバランスを良好に維持することが困難となる。
条件式（７）の上限を超えると、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離に対して第４レンズ群Ｌ４の焦点距離が短くなりすぎる、すなわち第３レンズ群Ｌ３に対し第４レンズ群Ｌ４の屈折力が過剰に強くなる。そうすると変倍に伴う像面変動を補正するために移動する第４レンズ群Ｌ４の正の屈折力が強くなることで、全ズーム範囲における収差変動が大きくなる。更に、第３レンズ群Ｌ３の正の屈折力が弱くなり、第４レンズ群Ｌ４の有効径が増大する。
尚、各実施例において、収差補正上更に好ましくは、条件式（７）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
１．２＜ｆ３／ｆ４＜２．９ ・・・（７ａ）
より更に好ましくは、条件式（７ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
１．４＜ｆ３／ｆ４＜２．８ ・・・（７ｂ）
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、高ズーム比であり、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得ている。各実施例において、第４レンズ群Ｌ４は、正レンズと負レンズを接合した正の屈折力の接合レンズで構成するのが良い。これによれば、変倍に伴う像面変動を補正する際に発生する色収差の変動を抑え、高い光学性能を得ることができる。
各実施例において、第３レンズ群Ｌ３は１枚以上の正レンズと１枚以上の負レンズを構成するのが良い。そして少なくとも１枚のレンズは両レンズ面を非球面形状とするのが良い。これによれば、広角端において球面収差やコマ収差を良好に補正するのが容易になり、両レンズ面を非球面形状とするのが良い。これによれば広角端において球面収差やコマ収差を良好に補正するのが容易になり、高い光学性能を得ることができる。
次に各実施例のレンズ構成について説明する。図１に示す実施例１のズームレンズＬ０は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、後群ＬＲより構成されている。後群ＬＲは正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４より構成されている。広角端から望遠端へのズーミングに際し、第２レンズ群Ｌ２が像側に移動することによって変倍を行っている。
第４レンズ群Ｌ４は物体側に凸状の軌跡で移動して変倍に伴う像面変動を補正している。ズーミングに際して第１レンズ群Ｌ１と第３レンズ群Ｌ３は不動である。開口絞りＳＰはズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３と一体的に（同じ軌跡で）移動する。
レンズ構成の特徴について、後述する数値データを用いて説明する。実施例１において、第１レンズ群Ｌ１は第１レンズ面〜第７レンズ面に対応し、最も物体側は１枚の正レンズと１枚の負レンズを接合した接合レンズである。第２レンズ群Ｌ２は第８レンズ面〜第１４レンズ面に対応し、最も像側は１枚の正レンズと１枚の負レンズを接合した接合レンズである。第１５面は開口絞りＳＰである。第３レンズ群Ｌ３は第１６レンズ面〜第２１レンズ面に対応する。第４レンズ群Ｌ４は第２２レンズ面〜第２４レンズ面に対応し、１枚の正レンズと１枚の負レンズを接合した接合レンズより構成されている。
以下、実施例１の広角端から中間焦点距離１までのズーミングにおける、第３レンズ群Ｌ３の各レンズ面の収差係数の変動値について説明する。後述する数値データ１では、球面収差と非点収差に関わる３次の球面収差係数Ｉ（球面収差）、３次の非点収差係数III（非点収差）と、５次の球面収差係数Ｉ＾（周辺球面収差）、５次の非点収差係数III＾（周辺非点収差）を示す。そして広角端から中間焦点距離１における、第３レンズ群Ｌ３の各レンズ面の変動値を示している。
数値データ１において、第１８レンズ面と第１９レンズ面では、他のレンズ面と比較して３次と５次の球面収差係数と３次と５次の非点収差係数の変動値が負に大きい。ここで、第１９レンズ面と第２０レンズ面における収差係数の変動値は、値が近く符号が反対であり互いに相殺する。したがって、第３レンズ群Ｌ３における収差係数の変動で支配的なのは、第１８レンズ面である。第１８レンズ面は、第３ｂ部分群Ｌ３ｂを構成する負レンズＧ３ｂｎの物体側のレンズ面であり、物体側に凹の形状である。
すなわち、広角端から中間焦点距離１までのズーミングの際に、第１８レンズ面において３次と５次の球面収差係数と３次と５次の非点収差係数を負に変動させることにより、レンズ全系における球面収差係数と非点収数係数の正の変動を抑えている。これにより、中間焦点距離１において、レンズ全系における球面収差と非点収差が過剰に補正不足とならないよう、好適に補正している。また、後述する表１に示すように、実施例１は、条件式（１）乃至（７）の何れも満足している。これにより、高ズーム比であり、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得ている。
図３に示す実施例２のズームレンズＬ０において、レンズ群の数、各レンズ群の屈折力の符号、ズーミングに際しての各レンズ群の移動軌跡等のレンズ構成は実施例１と同じである。フォーカシング形式も実施例１と同じである。
実施例２において、第１レンズ群Ｌ１は第１レンズ面〜第７レンズ面に対応し、最も物体側は１枚の正レンズと１枚の負レンズを接合した接合レンズである。第２レンズ群Ｌ２は第８レンズ面〜第１４レンズ面に対応し、最も像側は１枚の正レンズと１枚の負レンズを接合した接合レンズである。第１５面は開口絞りＳＰである。第３レンズ群Ｌ３は第１６レンズ面〜第２０レンズ面に対応し、最も像側は１枚の正レンズと１枚の負レンズを接合した接合レンズである。第４レンズ群Ｌ４は第２１レンズ面〜第２３レンズ面に対応し、１枚の正レンズと１枚の負レンズを接合した接合レンズより構成されている。
以下、実施例２の広角端から中間焦点距離１までのズーミングにおける、第３レンズ群Ｌ３の各レンズ面の収差係数の変動値について説明する。後述する数値データ２では、球面収差と非点収差に関わる３次の球面収差係数Ｉ（球面収差）、３次の非点収差係数III（非点収差）と、５次の球面収差係数Ｉ＾（周辺球面収差）、５次の非点収差係数III＾（周辺非点収差）を示す。そして広角端から中間焦点距離１における、第３レンズ群Ｌ３の各レンズ面の変動値を示している。
数値データ２において、第１８レンズ面では、他のレンズ面と比較して５次の球面収差係数の変動値が負に大きい。第１８レンズ面は、第３ｂ部分群Ｌ３ｂを構成する負レンズＧ３ｂｎの物体側のレンズ面であり、物体側に凹の形状である。すなわち、広角端から中間焦点距離１までのズーミングの際に、第１８レンズ面において５次の球面収差係数を負に変動させることにより、レンズ全系における球面収差係数の正の変動を抑えている。これにより、中間焦点距離１において、レンズ全系における球面収差が過剰に補正不足とならないよう、好適に補正している。
また、後述する表１に示すように、実施例２は、条件式（１）乃至（７）の何れも満足している。これにより、高ズーム比であり、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得ている。
図５に示す実施例３のズームレンズＬ０において、レンズ群の数、各レンズ群の屈折力の符号は実施例１と同じである。広角端から望遠端へのズーミングに際し、第２レンズ群Ｌ２が像側に移動し、第３レンズ群Ｌ３が物体側に移動することによって変倍を行っている。また、第４レンズ群Ｌ４は物体側に凸状の軌跡で移動して、変倍に伴う像面変動を補正している。フォーカシング方式は実施例１と同じである。
実施例３において、第１レンズ群Ｌ１は第１レンズ面〜第７レンズ面に対応し、最も物体側は１枚の正レンズと１枚の負レンズを接合した接合レンズである。第２レンズ群Ｌ２は第８レンズ面〜第１４レンズ面に対応し、最も像側は１枚の正レンズと１枚の負レンズを接合した接合レンズである。第１５面は開口絞りＳＰである。第３レンズ群Ｌ３は第１６レンズ面〜第２１レンズ面に対応する。第４レンズ群Ｌ４は第２２レンズ面〜第２４レンズ面に対応し、１枚の正レンズと１枚の負レンズを接合した接合レンズである。
広角端から望遠端へのズーミングに際して、第２レンズ群Ｌ２が像側へ直線的に移動し、第３レンズ群Ｌ３が物体側へ移動するとき、第４レンズ群Ｌ４は物体側に凸の軌跡を描きながら略往復移動する。
以下、実施例３の広角端から中間焦点距離１までのズーミングにおける、第３レンズ群Ｌ３の各レンズ面の収差係数の変動値について説明する。後述する数値データ３では、球面収差と非点収差に関わる３次の球面収差係数Ｉ（球面収差）、３次の非点収差係数III（非点収差）と、５次の球面収差係数Ｉ＾（周辺球面収差）、５次の非点収差係数III＾（周辺非点収差）を示す。そして広角端から中間焦点距離１における、第３レンズ群Ｌ３の各レンズ面の変動値を示している。
数値データ３において、第１９レンズ面では、他のレンズ面に対し５次の非点収差係数の変動値が負に大きい。すなわち、広角端から中間焦点距離１のズーミングにおいて、第１９レンズ面における５次の非点収差係数の負の変動により、レンズ全系の像面湾曲は補正過剰となる。これに対し、第３ｂ部分群Ｌ３ｂを構成する負レンズＧ３ｂｎの物体側のレンズ面であり、物体側に凹の形状である第１８レンズ面では、他のレンズ面と比較して５次の球面収差係数の変動値が負に大きい。
すなわち、広角端から中間焦点距離１までのズーミングの際に、第１８レンズ面において５次の球面収差係数を負に変動させることにより、レンズ全系で補正過剰となる像面湾曲に合わせて球面収差もまた補正過剰とすることで、光学性能の低下を抑制している。また、後述する表１に示すように、実施例３は、条件式（１）乃至（７）の何れも満足している。これにより、高ズーム比であり、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得ている。
図７に示す実施例４のズームレンズＬ０において、レンズ群の数、各レンズ群の屈折力の符号、ズーミングに際しての各レンズ群の移動軌跡等のレンズ構成は実施例１と同じである。フォーカシング方式も実施例１と同じである。
実施例４において、第１レンズ群Ｌ１は第１レンズ面〜第７レンズ面に対応し、最も物体側は１枚の正レンズと１枚の負レンズを接合した接合レンズである。第２レンズ群Ｌ２は第８レンズ面〜第１４レンズ面に対応し、最も像側は１枚の正レンズと１枚の負レンズを接合した接合レンズである。第１５面は開口絞りＳＰである。第３レンズ群Ｌ３は第１６レンズ面〜第２１レンズ面に対応する。第４レンズ群Ｌ４は第２２レンズ面〜第２４レンズ面に対応し、１枚の正レンズと１枚の負レンズを接合した接合レンズである。
以下、実施例４の広角端から中間焦点距離１までのズーミングにおける、第３レンズ群Ｌ３の各レンズ面の収差係数の変動値について説明する。後述する数値データ４では、球面収差と非点収差に関わる３次の球面収差係数Ｉ（球面収差）、３次の非点収差係数III（非点収差）と、５次の球面収差係数Ｉ＾（周辺球面収差）、５次の非点収差係数III＾（周辺非点収差）を示す。そして広角端から中間焦点距離１における、第３レンズ群Ｌ３の各レンズ面の変動値を示している。
数値データ４において、第１８レンズ面と第１９レンズ面では、他のレンズ面と比較して３次と５次の球面収差係数と３次と５次の非点収差係数の変動値が負に大きい。ここで、第１９レンズ面と第２０レンズ面における収差係数の変動値は、値が近く符号が反対であり互いに相殺する。したがって、第３レンズ群Ｌ３における収差係数の変動で支配的なのは、第１８レンズ面である。
第１８レンズ面は、第３ｂ部分群Ｌ３ｂを構成する負レンズＧ３ｂｎの物体側のレンズ面であり、物体側に凹の形状である。すなわち、広角端から中間焦点距離１までのズーミングの際に、第１８レンズ面において３次と５次の球面収差係数と３次と５次の非点収差係数を負に変動させることにより、レンズ全系における球面収差係数と非点収数係数の正の変動を抑えている。これにより、中間焦点距離１において、レンズ全系における球面収差と非点収差が過剰に補正不足とならないよう、好適に補正している。
また、後述する表１に示すように、実施例４は、条件式（１）乃至（７）の何れも満足している。これにより、高ズーム比であり、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得ている。
図９に示すズームレンズＬ０は、物体側から像側へ順に次のとおりである。正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、後群ＬＲより構成される。後群ＬＲは物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、負の屈折力の第５レンズ群Ｌ５より構成される。
広角端から望遠端までのズーミングに際し、第２レンズ群Ｌ２が像側に移動することによって変倍を行っている。また、第４レンズ群Ｌ４は物体側に凸状の軌跡で移動して、変倍に伴う像面変動を補正している。ズーミングに際して第１レンズ群Ｌ１、第３レンズ群Ｌ３、第５レンズ群Ｌ５は不動である。
実施例５において、第１レンズ群Ｌ１は第１レンズ面〜第７レンズ面に対応し、最も物体側は１枚の正レンズと１枚の負レンズを接合した接合レンズである。第２レンズ群Ｌ２は第８レンズ面〜第１４レンズ面に対応し、最も像側は１枚の正レンズと１枚の負レンズを接合した接合レンズである。第１５面は開口絞りＳＰである。第３レンズ群Ｌ３は第１６レンズ面〜第２１レンズ面に対応する。第４レンズ群Ｌ４は第２２レンズ面〜第２４レンズ面に対応し、１枚の正レンズと１枚の負レンズを接合した接合レンズより構成されている。第５レンズ群Ｌ５は第２５レンズ面〜第２６レンズ面に対応する。
広角端から望遠端へのズーミングに際して、第２レンズ群Ｌ２が像側へ直線的に移動するとき、第４レンズ群Ｌ４は物体側に凸の軌跡を描きながら略往復移動する。
以下、実施例５の広角端から中間焦点距離１までのズーミングにおける、第３レンズ群Ｌ３の各レンズ面の収差係数の変動値について説明する。後述する数値データ５では、球面収差と非点収差に関わる３次の球面収差係数Ｉ（球面収差）、３次の非点収差係数III（非点収差）と、５次の球面収差係数Ｉ＾（周辺球面収差）、５次の非点収差係数III＾（周辺非点収差）を示す。そして広角端から中間焦点距離１における、第３レンズ群Ｌ３の各レンズ面の変動値を示している。
数値データ５において、第１８レンズ面と第１９レンズ面では、他のレンズ面と比較して３次と５次の球面収差係数と非点収差係数の変動値が負に大きい。ここで、第１９レンズ面と第２０レンズ面における収差係数の変動値は、値が近く符号が反対であり互いに相殺する。したがって、第３レンズ群Ｌ３における収差係数の変動で支配的なのは、第１８レンズ面である。第１８レンズ面は、第３ｂ部分群Ｌ３ｂを構成する負レンズＧ３ｂｎの物体側のレンズ面であり、物体側に凹の形状である。
すなわち、広角端から中間焦点距離１までのズーミングの際に、第１８レンズ面において３次と５次の球面収差係数と３次と５次の非点収差係数を負に変動させることにより、レンズ全系における球面収差係数と非点収数係数の正の変動を抑えている。これにより、中間焦点距離１において、レンズ全系における球面収差と非点収差が過剰に補正不足とならないよう、好適に補正している。また、後述する表１に示すように、実施例５は、条件式（１）乃至（７）の何れも満足している。これにより、高ズーム比であり、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得ている。
次に本発明のズームレンズを撮像光学系として用いた監視カメラ（撮像装置）の実施形態について図１２を用いて説明する。図１２において、３０は監視カメラ本体、３１は実施例１乃至５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像光学系である。
３２はカメラ本体に内蔵され、撮像光学系３１によって形成された被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子（光電変換素子）である。３３は撮像素子３２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。３４は撮像素子３２によって光電変換された被写体像を転送するためのネットワークケーブルである。
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。
以下に、実施例１乃至５に各々対応する数値データ１乃至５を示す。各数値データにおいて、ｉは物体側からの面の順序を示し、ｒｉは物体側より順に第ｉ番目の面の曲率半径、ｄｉは第ｉ番目の面と第ｉ＋１番目の面の間隔（レンズ厚あるいは空気間隔）である。ｎｄｉとνｄｉはそれぞれ第ｉ番目のレンズの材料の屈折率とアッベ数を示す。また、数値データ１乃至５において、最も像側の２つの面はガラスブロックに相当する平面である。各種データでは広角端（広角）、中間焦点距離１、中間焦点距離２、望遠端（望遠）を示す。
焦点距離、Ｆナンバー、半画角は、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での距離である。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。尚、非球面形状は、光軸方向の座標をｘ、光軸と垂直方向の座標をｙ、基準（参照球面）の曲率半径をｒ、円錐常数をｋ、ｎ次の非球面係数をAnとして、以下の式で表される。但し、「e-x」は「×10-x」を意味している。尚、非球面形状を有するレンズ面には各表中の面番号の左側に*印を付している。
ｘ＝（ｙ2／ｒ）／｛１＋（１−ｋ・ｙ2／ｒ2）0.5｝＋A4・ｙ4＋A6・ｙ6＋A8・ｙ8＋A10・ｙ10＋A12・ｙ12
各実施例と前述した各条件式との対応を表１に示す。
〔数値データ１〕
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 169.111 1.50 1.95375 32.3
2 58.873 7.98 1.49700 81.5
3 -236.827 0.15
4 54.542 5.84 1.49700 81.5
5 70186.594 0.10
6 37.008 3.83 1.59522 67.7
7 81.960 (可変)
8 62.827 0.55 2.00100 29.1
9 8.515 3.80
10 -41.479 0.50 1.91082 35.3
11 26.434 0.83
12 18.055 2.90 1.95906 17.5
13 -43.117 0.50 1.91082 35.3
14 97.237 (可変)
15(絞り) ∞ 1.00
16 16.288 2.90 1.69680 55.5
17 231.698 11.16
18* -11.046 1.00 1.91082 35.3
19* 26.026 0.42
20 25.126 4.32 1.55332 71.7
21 -10.588 (可変)
22* 14.572 5.18 1.49710 81.6
23 -18.878 0.60 1.92286 18.9
24 -21.191 (可変)
25 ∞ 1.44 1.51633 64.1
26 ∞ 3.81
像面 ∞
非球面データ
第18面
K = 1.11419e+000 A 4=-8.54541e-006 A 6= 4.11250e-006
A 8= 4.36405e-008 A10= 1.16196e-013

第19面
K = 2.22922e+000 A 4=-5.79010e-005 A 6= 3.16736e-006
A 8=-2.78036e-008 A10= 9.78697e-013

第22面
K =-2.15989e+000 A 4= 1.58587e-005 A 6=-1.80668e-007

各種データ
ズーム比 39.85
広角 中間1 中間2 望遠
焦点距離 4.52 9.01 37.69 180.02
Fナンバー 1.65 1.92 2.74 4.60
半画角（度） 33.59 18.41 4.55 0.95
像高 3.00 3.00 3.00 3.00
レンズ全長 119.96 119.96 119.96 119.96
BF 16.04 18.35 21.01 7.08

d 7 0.60 15.70 33.18 40.33
d14 40.60 25.50 8.02 0.87
d21 7.67 5.36 2.70 16.63
d24 11.29 13.60 16.26 2.32

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 54.99
2 8 -8.98
3 15 48.61
4 22 19.07
5 25 ∞

収差係数変動データ
面番号 I III I^ III^
16 0.434 0.019 4.112 4.818
17 -0.158 -0.014 0.337 -0.034
18 -0.550 -0.072 -4.531 -10.069
19 -6.296 -0.531 -14.941 -28.373
20 6.419 0.509 11.881 29.200
21 -0.119 0.006 3.375 2.799
〔数値データ２〕
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 77.550 1.25 1.85478 24.8
2 47.172 6.82 1.49700 81.5
3 986.248 0.15
4 56.810 3.87 1.49700 81.5
5 219.543 0.10
6 32.425 4.31 1.59522 67.7
7 74.111 (可変)
8 29.254 0.45 2.00100 29.1
9 6.818 4.32
10 -18.525 0.40 2.00100 29.1
11 32.321 0.12
12 18.704 6.05 1.95906 17.5
13 -23.935 0.40 2.00100 29.1
14 -46.052 (可変)
15(絞り) ∞ 1.00
16* 27.447 2.22 1.69350 53.2
17* -37.331 6.10
18 -16.001 0.50 2.00100 29.1
19 -60.361 1.37 1.49700 81.5
20 -18.566 (可変)
21* 18.331 3.48 1.49710 81.6
22 -12.208 0.50 1.94595 18.0
23 -14.400 (可変)
24 ∞ 1.44 1.51633 64.1
25 ∞ 3.81
像面 ∞
非球面データ
第16面
K =-1.15877e+000 A 4=-3.03420e-005 A 6=-4.59098e-007
A 8= 2.54266e-009 A10=-5.23656e-011 A12= 3.22553e-013

第17面
K = 6.94596e+000 A 4=-1.78024e-005 A 6=-2.07778e-007

第21面
K =-5.72488e+000 A 4=-4.07468e-006 A 6=-5.31341e-007

各種データ
ズーム比 32.01
広角 中間1 中間2 望遠
焦点距離 4.40 9.06 37.93 140.95
Fナンバー 1.65 1.92 2.74 4.90
半画角（度） 34.27 18.33 4.52 1.22
像高 3.00 3.00 3.00 3.00
レンズ全長 104.12 104.12 104.12 104.12
BF 15.70 17.69 19.68 7.58

d 7 0.58 13.89 29.29 35.59
d14 36.80 23.50 8.10 1.80
d20 7.64 5.65 3.66 15.76
d23 10.95 12.94 14.92 2.83

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 50.65
2 8 -8.50
3 15 42.00
4 21 18.40

収差係数変動データ
面番号 I III I^ III^
16 0.636 0.016 -6.224 1.092
17 -0.090 -0.009 9.518 0.405
18 0.484 0.001 -6.720 0.080
19 -0.001 -0.007 0.017 -0.038
20 -0.244 -0.002 1.236 0.082
〔数値データ３〕
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 61.694 1.25 1.85478 24.8
2 36.692 5.09 1.49700 81.5
3 351.098 0.15
4 37.818 3.63 1.59522 67.7
5 144.011 0.10
6 32.749 2.61 1.59522 67.7
7 70.333 (可変)
8 113.068 0.45 2.00100 29.1
9 7.545 3.71
10 -33.501 0.40 1.91082 35.3
11 23.071 0.12
12 14.104 3.40 1.95906 17.5
13 -19.233 0.40 2.00100 29.1
14 59.892 (可変)
15(絞り) ∞ 0.34
16* 12.356 3.24 1.58313 59.4
17* -43.588 6.06
18 -33.488 0.45 2.00100 29.1
19 16.641 1.98
20 41.860 2.22 1.48749 70.2
21 -14.224 (可変)
22* 15.458 2.66 1.55332 71.7
23 -20.460 0.50 1.85478 24.8
24 -28.023 (可変)
25 ∞ 1.44 1.51633 64.1
26 ∞ 3.81
像面 ∞
非球面データ
第16面
K =-2.67885e-001 A 4=-2.16198e-005 A 6=-1.62899e-008
A 8=-1.14778e-009

第17面
K =-1.91247e+000 A 4= 4.91855e-005 A 6=-2.11045e-007

第22面
K =-1.52968e+000 A 4= 1.83889e-005 A 6=-1.37950e-007

各種データ
ズーム比 38.80
広角 中間1 中間2 望遠
焦点距離 4.00 9.71 42.23 155.31
Fナンバー 1.65 1.92 2.74 4.90
半画角（度） 36.85 17.17 4.06 1.11
像高 3.00 3.00 3.00 3.00
レンズ全長 94.52 94.52 94.52 94.52
BF 13.51 17.95 22.62 6.80

d 7 0.58 11.37 23.87 28.98
d14 37.05 19.60 6.09 1.80
d21 4.64 6.85 3.19 18.19
d24 8.75 13.20 17.87 2.05

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 42.00
2 8 -6.59
3 15 29.81
4 22 19.83

収差係数変動データ
面番号 I III I^ III^
16 5.860 0.018 0.195 3.189
17 -2.896 -0.011 -0.933 -0.776
18 0.506 0.003 -3.658 0.413
19 -5.918 -0.172 0.552 -5.221
20 2.114 0.109 -0.156 2.315
21 0.181 0.000 2.019 -0.027
〔数値データ４〕
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 173.897 1.50 1.95375 32.3
2 59.055 7.29 1.49700 81.5
3 -226.123 0.15
4 56.710 5.16 1.49700 81.5
5 2867.002 0.10
6 36.896 3.99 1.59522 67.7
7 90.140 (可変)
8 59.875 0.55 2.00100 29.1
9 8.694 3.71
10 -45.667 0.50 1.91082 35.3
11 23.405 0.95
12 17.986 3.20 1.95906 17.5
13 -53.953 0.50 1.91082 35.3
14 114.496 (可変)
15(絞り) ∞ 1.00
16 15.956 2.95 1.71300 53.9
17 234.501 9.73
18* -12.566 1.00 1.88202 37.2
19* 20.502 0.88
20 24.793 4.60 1.49700 81.5
21 -10.960 (可変)
22* 15.267 5.63 1.49710 81.6
23 -17.464 0.60 1.92286 18.9
24 -20.426 (可変)
25 ∞ 1.44 1.51633 64.1
26 ∞ 3.81
像面 ∞
非球面データ
第18面
K = 1.77076e+000 A 4=-1.35502e-005 A 6= 4.01637e-006
A 8= 4.26506e-008 A10= 1.16196e-013

第19面
K = 7.72282e-001 A 4=-7.82141e-005 A 6= 3.11249e-006
A 8=-2.22545e-008 A10= 9.78697e-013

第22面
K =-1.06421e+000 A 4=-2.53446e-005 A 6=-9.86042e-008

各種データ
ズーム比 38.80
広角 中間1 中間2 望遠
焦点距離 4.63 9.27 38.37 179.82
Fナンバー 1.65 1.92 2.74 4.60
半画角（度） 32.91 17.92 4.47 0.96
像高 3.00 3.00 3.00 3.00
レンズ全長 120.20 120.20 120.20 120.20
BF 17.02 19.28 21.66 7.19

d 7 0.60 15.57 32.91 40.00
d14 41.21 26.24 8.91 1.81
d21 7.37 5.11 2.74 17.20
d24 12.27 14.53 16.90 2.44

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 54.51
2 8 -9.25
3 15 52.89
4 22 19.74

収差係数変動データ
面番号 I III I^ III^
16 0.760 0.019 4.162 4.766
17 -0.201 -0.013 0.457 -0.083
18 -0.774 -0.053 -6.585 -8.599
19 -5.782 -0.405 -9.783 -23.126
20 5.594 0.372 8.739 22.815
21 0.001 0.004 3.213 2.253
〔数値データ５〕
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 174.209 1.50 1.95375 32.3
2 59.606 7.19 1.49700 81.5
3 -232.790 0.15
4 57.418 5.11 1.49700 81.5
5 2552.334 0.10
6 37.157 3.84 1.59522 67.7
7 89.811 (可変)
8 54.494 0.55 2.00100 29.1
9 8.540 3.81
10 -50.421 0.50 1.91082 35.3
11 24.217 0.79
12 17.102 3.28 1.95906 17.5
13 -57.577 0.50 1.91082 35.3
14 77.300 (可変)
15(絞り) ∞ 1.00
16 16.249 3.06 1.71300 53.9
17 331.428 9.41
18* -13.164 1.00 1.88202 37.2
19* 19.324 0.87
20 23.243 4.55 1.49700 81.5
21 -11.353 (可変)
22* 15.785 5.41 1.49710 81.6
23 -17.873 0.60 1.92286 18.9
24 -20.541 (可変)
25 37.927 0.50 1.77250 49.6
26 33.332 1.0
27 ∞ 1.44 1.51633 64.1
28 ∞ 3.81
像面 ∞
非球面データ
第18面
K = 2.01519e+000 A 4=-1.01119e-005 A 6= 3.42713e-006
A 8= 5.34517e-008 A10= 1.16196e-013

第19面
K =-5.76782e-001 A 4=-6.61263e-005 A 6= 2.94737e-006
A 8=-1.43738e-008 A10= 9.78697e-013

第22面
K =-9.07988e-001 A 4=-3.22561e-005 A 6=-9.81704e-008

各種データ
ズーム比 38.80

広角 中間1 中間2 望遠
焦点距離 4.64 9.33 39.14 179.99
Fナンバー 1.65 1.92 2.74 4.60
半画角（度） 32.89 17.83 4.38 0.95
像高 3.00 3.00 3.00 3.00
レンズ全長 122.06 122.06 122.06 122.06
BF 5.75 5.75 5.75 5.75

d 7 0.60 15.89 33.59 40.83
d14 42.92 27.63 9.93 2.69
d21 7.64 5.33 2.76 17.08
d24 11.44 13.75 16.32 2.00

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 55.38
2 8 -9.25
3 15 53.93
4 22 19.98
5 25 -373.88

収差係数変動データ
面番号 I III I^ III^
16 0.978 0.018 4.465 4.678
17 -0.253 -0.012 0.594 -0.115
18 -0.992 -0.047 -8.477 -8.143
19 -6.530 -0.385 -9.285 -23.209
20 6.483 0.356 9.408 23.421
21 -0.048 0.002 3.380 1.731
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 Ｌ５ 第５レンズ群 ＬＲ 後群

Claims (10)

  1. 物体側より像側へ順に配置された、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、１つ以上のレンズ群を含む後群より構成され、
    ズーミングに際して前記第１レンズ群は不動であり、前記第２レンズ群と前記後群に含まれるレンズ群のうちの少なくとも１つのレンズ群が移動し、ズーミングに際して隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間に開口絞りが配置され、
    前記第３レンズ群は、第３レンズ群内で最も広い空気間隔を隔てて物体側に配置された正の屈折力の第３ａ部分群と、像側に配置された負の屈折力の第３ｂ部分群より構成され、
    前記第３ｂ部分群は、物体側から像側へ順に、負レンズＧ３ｂｎ、正レンズＧ３ｂｐを有し、
    前記負レンズＧ３ｂｎの物体側のレンズ面の曲率半径をＲ３ｂｎ１、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、前記第３ａ部分群と前記第３ｂ部分群の空気間隔をＤ３ａｂ、広角端における前記開口絞りから最終レンズ面までの距離に空気換算長でのバックフォーカスを加えた距離をＤｓｉとするとき、
    −２．０＜Ｒ３ｂｎ１／ｆ３＜−０．１
    ０．１５＜Ｄ３ａｂ／Ｄｓｉ＜０．３０
    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３ａ部分群の焦点距離をｆ３ａとするとき、
    ０．２＜ｆ３ａ／ｆ３＜１．０
    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３ｂ部分群の焦点距離をｆ３ｂとするとき、
    −２．２＜ｆ３ｂ／ｆ３＜−０．２
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１または２に記載のズームレンズ。
  4. 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、
    ０．１＜ｆ１／ｆｔ＜１．０
    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. 望遠端における前記第２レンズ群の横倍率をβ２ｔ、広角端における前記第２レンズ群の横倍率をβ２ｗ、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とするとき、
    ０．５＜（β２ｔ／β２ｗ）／（ｆｔ／ｆｗ）＜１０．０
    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. 前記後群は、正の屈折力の第４レンズ群より成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. 前記後群は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第４レンズ群、負の屈折力の第５レンズ群よりなり、ズーミングに際して前記第４レンズ群は移動し、前記第５レンズ群は不動であ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。
  8. 前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４とするとき、
    １．０＜ｆ３／ｆ４＜３．０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項６または７に記載のズームレンズ。
  9. 前記第４レンズ群は、正レンズと負レンズを接合した接合レンズより構成されることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載のズームレンズ。
  10. 請求項１乃至９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。
JP2015186576A 2015-09-24 2015-09-24 ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 Active JP6642789B2 (ja)

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