JP2018128520A - ズームレンズおよび撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】変倍機能を付加可能で球面収差と軸上色収差が抑えられた高性能のズームレンズ、およびこのズームレンズを備えた撮像装置を提供する。【解決手段】ズームレンズは物体側から順に、合焦部Ｆ、変倍部Ｖ、開口絞りＳｔ、結像部Ｍを有する。結像部Ｍは、物体側から順に、負のＭ１レンズ群Ｍ１、全系の焦点距離範囲を変更するためのレンズ群と置換可能な正のＭ２レンズ群Ｍ２、正のＭ３レンズ群Ｍ３からなる。Ｍ２レンズ群Ｍ２は、物体側から順に、Ｍ２ａレンズ群Ｍ２ａ、正のＭ２ｂレンズ群Ｍ２ｂ、Ｍ２ｃレンズ群Ｍ２ｃからなる。Ｍ２ａレンズ群Ｍ２ａとＭ２ｃレンズ群Ｍ２ｃはともに負レンズと正レンズとからなる。Ｍ２レンズ群Ｍ２において、最も物体側の面と最も像側の面は凹面である。【選択図】図１

Description

本発明は、放送用カメラ、映画撮影用カメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、および／または監視用カメラ等に好適なズームレンズ、およびこのズームレンズを備えた撮像装置に関するものである。

近年、映像の高画質化が進んでおり、放送用カメラ等の撮像装置に使用可能な４Ｋ以上の解像性能を有するレンズ系が求められている。放送用カメラ用のレンズ系としては、多様なシーンに対応できるよう変倍機能を有するものが好まれることから一般にズームレンズが用いられている。さらに変倍が要求される際には、全系の焦点距離を変更可能なエクステンダーレンズ群が用いられている。

特許文献１には、ズームレンズの一部のレンズ群を光路に対して挿脱可能にし、このレンズ群をエクステンダーレンズ群と置換することが記載されている。特許文献２および特許文献３には、ズームレンズの一部のレンズ群を光路から退避させて変倍レンズ群を挿入することが記載されている。また、特許文献４および特許文献５には、ズームレンズのリレー部に挿脱可能なエクステンダーレンズ群を含むことに関する記載がある。

特開２００７−７８８３３号公報 特開平２−１００００９号公報 特開平２−１０００１０号公報 特開２０１５−１８４６４３号公報 特開２０１５−１８４６４４号公報

エクステンダーレンズ群のような変倍機能を付加可能なズームレンズが要望される一方で、高画質化に対する要求は年々厳しくなってきており、十分な光学性能を有するズームレンズが要望されている。良好な光学性能を得るには特に球面収差および軸上色収差が良好に補正されている必要がある。しかしながら、特許文献１〜５に記載のズームレンズは必ずしも軸上色収差の補正が十分になされているとは言えない点がある。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、変倍機能を付加可能な構成を採りながら、球面収差および軸上色収差が良好に補正されて高い光学性能を有するズームレンズ、およびこのズームレンズを備えた撮像装置を提供することを目的とするものである。

本発明のズームレンズは、物体側から順に、合焦のために移動する合焦用レンズ群を含む合焦部と、変倍のために相互間隔を変化させて移動する少なくとも２つの変倍用レンズ群を含む変倍部と、開口絞りと、結像用レンズ群を含む結像部とを有し、変倍の際に合焦部および結像部は像面に対して固定されており、結像部は、物体側から順に、負の屈折力を有するＭ１レンズ群と、全系の焦点距離範囲を変更するためのレンズ群と置換可能で正の屈折力を有するＭ２レンズ群と、正の屈折力を有するＭ３レンズ群とからなり、Ｍ２レンズ群は、物体側から順に、Ｍ２ａレンズ群と、正の屈折力を有するＭ２ｂレンズ群と、Ｍ２ｃレンズ群とからなり、Ｍ２ａレンズ群は、１枚の負レンズと１枚の正レンズとからなり、Ｍ２ｃレンズ群は、１枚の負レンズと１枚の正レンズとからなり、Ｍ２レンズ群の最も物体側のレンズ面およびＭ２レンズ群の最も像側のレンズ面はそれぞれ凹面であることを特徴とする。

本発明のズームレンズにおいては、下記条件式（１）および（２）を満足することが好ましい。また、条件式（１）および（２）を満足した上で下記条件式（１−１）および（２−１）の少なくとも一方を満足することが好ましい。
−０．０５＜θＭ２ｃｐ−θＭ２ｃｎ＜０ （１）
−０．５＜ＮＭ２ｃｐ−ＮＭ２ｃｎ＜−０．２ （２）
−０．０２＜θＭ２ｃｐ−θＭ２ｃｎ＜０ （１−１）
−０．４＜ＮＭ２ｃｐ−ＮＭ２ｃｎ＜−０．２５ （２−１）
ただし、
θＭ２ｃｐ：Ｍ２ｃレンズ群の正レンズのｇ線とＦ線間の部分分散比
θＭ２ｃｎ：Ｍ２ｃレンズ群の負レンズのｇ線とＦ線間の部分分散比
ＮＭ２ｃｐ：Ｍ２ｃレンズ群の正レンズのｄ線における屈折率
ＮＭ２ｃｎ：Ｍ２ｃレンズ群の負レンズのｄ線における屈折率
とする。

本発明のズームレンズにおいては、下記条件式（３）および（４）を満足することが好ましい。また、条件式（３）および（４）を満足した上で下記条件式（３−１）および（４−１）の少なくとも一方を満足することが好ましい。
−０．０５＜θＭ２ａｐ−θＭ２ａｎ＜０．１ （３）
−３５＜νＭ２ａｐ−νＭ２ａｎ＜−５ （４）
０＜θＭ２ａｐ−θＭ２ａｎ＜０．１ （３−１）
−２５＜νＭ２ａｐ−νＭ２ａｎ＜−８ （４−１）
ただし、
θＭ２ａｐ：Ｍ２ａレンズ群の正レンズのｇ線とＦ線間の部分分散比
θＭ２ａｎ：Ｍ２ａレンズ群の負レンズのｇ線とＦ線間の部分分散比
νＭ２ａｐ：Ｍ２ａレンズ群の正レンズのｄ線基準のアッベ数
νＭ２ａｎ：Ｍ２ａレンズ群の負レンズのｄ線基準のアッベ数
とする。

本発明のズームレンズにおいては、Ｍ２ａレンズ群は、物体側から順に、負レンズと、正レンズとが配列されてなり、Ｍ２ｃレンズ群は、物体側から順に、正レンズと、負レンズとが配列されてなることが好ましい。

本発明のズームレンズにおいては、下記条件式（５）を満足することが好ましく、下記条件式（５−１）を満足することがより好ましい。
２＜ｆＭ２／ｆＭ＜８ （５）
４＜ｆＭ２／ｆＭ＜６ （５−１）
ただし、
ｆＭ２：Ｍ２レンズ群の焦点距離
ｆＭ：Ｍ１レンズ群とＭ２レンズ群とＭ３レンズ群の合成焦点距離
とする。

本発明のズームレンズにおいては、下記条件式（６）を満足することが好ましく、下記条件式（６−１）を満足することがより好ましい。
０．７＜ｆＭ２３／ｆＭ３＜１ （６）
０．８５＜ｆＭ２３／ｆＭ３＜０．９５ （６−１）
ただし、
ｆＭ２３：Ｍ２レンズ群とＭ３レンズ群の合成焦点距離
ｆＭ３：Ｍ３レンズ群の焦点距離
とする。

本発明のズームレンズにおいては、Ｍ２レンズ群と置換されることにより像面の位置を一定に保ったまま全系の焦点距離を長焦点距離側へ遷移させるＭ２Ｅレンズ群をさらに備えることが好ましい。

上記Ｍ２Ｅレンズ群を備える場合、Ｍ２Ｅレンズ群は、正の屈折力を有し、Ｍ２Ｅレンズ群は、Ｍ２Ｅレンズ群内の最長の空気間隔を挟んで、物体側に配置された正の屈折力を有するＭ２ＥＰレンズ群と、像側に配置された負の屈折力を有するＭ２ＥＮレンズ群とからなり、Ｍ２ＥＮレンズ群は、それぞれ正レンズと負レンズが接合されてなる２組の接合レンズからなり、下記条件式（７）および（８）を満足することが好ましい。
０＜θＭ２ＥＮｒｐ−θＭ２ＥＮｒｎ＜０．１ （７）
−３０＜νＭ２ＥＮｒｐ−νＭ２ＥＮｒｎ＜−１０ （８）
ただし、
θＭ２ＥＮｒｐ：Ｍ２ＥＮレンズ群内の像側の接合レンズの正レンズのｇ線とＦ線間の部分分散比
θＭ２ＥＮｒｎ：Ｍ２ＥＮレンズ群内の像側の接合レンズの負レンズのｇ線とＦ線間の部分分散比
νＭ２ＥＮｒｐ：Ｍ２ＥＮレンズ群内の像側の接合レンズの正レンズのｄ線基準のアッベ数
νＭ２ＥＮｒｎ：Ｍ２ＥＮレンズ群内の像側の接合レンズの負レンズのｄ線基準のアッベ数
とする。

上記Ｍ２Ｅレンズ群および上記Ｍ２ＥＮレンズ群を備える場合、下記条件式（９）および（１０）を満足することが好ましい。
−０．０５＜θＭ２ＥＮｆｐ−θＭ２ＥＮｆｎ＜０．０５ （９）
−０．５＜ＮＭ２ＥＮｆｐ−ＮＭ２ＥＮｆｎ＜−０．２ （１０）
ただし、
θＭ２ＥＮｆｐ：Ｍ２ＥＮレンズ群内の物体側の接合レンズの正レンズのｇ線とＦ線間の部分分散比
θＭ２ＥＮｆｎ：Ｍ２ＥＮレンズ群内の物体側の接合レンズの負レンズのｇ線とＦ線間の部分分散比
ＮＭ２ＥＮｆｐ：Ｍ２ＥＮレンズ群内の物体側の接合レンズの正レンズのｄ線における屈折率
ＮＭ２ＥＮｆｎ：Ｍ２ＥＮレンズ群内の物体側の接合レンズの負レンズのｄ線における屈折率
とする。

上記Ｍ２Ｅレンズ群および上記Ｍ２ＥＰレンズ群を備える場合、Ｍ２ＥＰレンズ群は、正レンズと負レンズが接合されてなり下記条件式（１１）および（１２）を満足する接合レンズを少なくとも１組有することが好ましい。
−０．６＜ＮＭ２ＥＰｐ−ＮＭ２ＥＰｎ＜−０．１５ （１１）
２０＜νＭ２ＥＰｐ−νＭ２ＥＰｎ＜７５ （１２）
ただし、
ＮＭ２ＥＰｐ：Ｍ２ＥＰレンズ群の接合レンズの正レンズのｄ線における屈折率
ＮＭ２ＥＰｎ：Ｍ２ＥＰレンズ群の接合レンズの負レンズのｄ線における屈折率
νＭ２ＥＰｐ：Ｍ２ＥＰレンズ群の接合レンズの正レンズのｄ線基準のアッベ数
νＭ２ＥＰｎ：Ｍ２ＥＰレンズ群の接合レンズの負レンズのｄ線基準のアッベ数
とする。

本発明のズームレンズにおいては、下記条件式（１３）を満足することが好ましい。
０．１＜ｆＭ２Ｅ／ｆＭＥ＜１ （１３）
ただし、
ｆＭ２Ｅ：Ｍ２Ｅレンズ群の焦点距離
ｆＭＥ：Ｍ１レンズ群とＭ２Ｅレンズ群とＭ３レンズ群の合成焦点距離
とする。

本発明のズームレンズにおいては、下記条件式（１４）を満足することが好ましい。
−１．２＜ｆＭ／ｆＭ１＜−０．５ （１４）
ただし、
ｆＭ：Ｍ１レンズ群とＭ２レンズ群とＭ３レンズ群の合成焦点距離
ｆＭ１：Ｍ１レンズ群の焦点距離
とする。

本発明のズームレンズにおいては、Ｍ１レンズ群は、像ぶれを低減するために光軸と垂直方向の成分を持つ方向に移動する防振用レンズ群を含むことが好ましい。

本発明の撮像装置は、本発明のズームレンズを備えたものである。

なお、上記の「〜からなり」は、実質的なことを意味するものであり、構成要素として挙げたもの以外に、実質的にパワーを有さないレンズ、絞り、フィルタ、カバーガラス等のレンズ以外の光学要素、レンズフランジ、レンズバレル、および振動補正機構等の機構部分等を含んでもよい。

なお、上記の「正の屈折力を有する〜レンズ群」とは、レンズ群全体として正の屈折力を有することを意味する。上記の「負の屈折力を有する〜レンズ群」についても同様である。レンズ群の屈折力の符号、レンズの屈折力の符号、および面の形状は、非球面が含まれているものは特に断りがない限り近軸領域で考えることとする。上記の「レンズ群」とは、必ずしも複数のレンズから構成されるものだけでなく、１枚のレンズのみで構成されるものも含むものとする。なお、上記の「物体側から順に、〜を有し」は、連続的および不連続的に挙げた構成要素を順に有するものを全て含む。上記条件式は特に断りが無い限り全て、無限遠物体に合焦した状態でｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）を基準としたものである。

なお、上記のレンズの枚数は、構成要素となるレンズの枚数であり、例えば、材質の異なる複数の単レンズが接合された接合レンズにおけるレンズの枚数は、この接合レンズを構成する単レンズの枚数で表すことにする。ただし、複合非球面レンズ（球面レンズと、その球面レンズ上に形成された非球面形状の膜とが一体的に構成されて、全体として１つの非球面レンズとして機能するレンズ）は、接合レンズとは見なさず、１枚のレンズとして扱うものとする。

なお、あるレンズのｇ線とＦ線間の部分分散比θｇＦとは、そのレンズのｇ線、Ｆ線、およびＣ線の屈折率をそれぞれＮｇ、ＮＦ、およびＮＣとしたとき、θｇＦ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）で定義されるものである。

本発明によれば、物体側から順に、合焦部と変倍部と開口絞りと結像部とを有するレンズ系において、結像部の一部を全系の焦点距離範囲を変更するためのレンズ群と置換可能にし、結像部の構成を好適に設定しているため、変倍機能を付加可能な構成を採りながら、球面収差および軸上色収差が良好に補正されて高い光学性能を有するズームレンズ、およびこのズームレンズを備えた撮像装置を提供することができる。

本発明の実施例１のズームレンズの基準状態の構成を示す断面図である。 本発明の実施例１のズームレンズの基準状態の結像部とその近傍の構成と光路を示す断面図である。 本発明の実施例１のズームレンズの置換状態の結像部とその近傍の構成と光路を示す断面図である。 本発明の実施例２のズームレンズの基準状態の構成を示す断面図である。 本発明の実施例２のズームレンズの基準状態の結像部とその近傍の構成と光路を示す断面図である。 本発明の実施例２のズームレンズの置換状態の結像部とその近傍の構成と光路を示す断面図である。 本発明の実施例３のズームレンズの基準状態の構成を示す断面図である。 本発明の実施例３のズームレンズの基準状態の結像部とその近傍の構成と光路を示す断面図である。 本発明の実施例３のズームレンズの置換状態の結像部とその近傍の構成と光路を示す断面図である。 本発明の実施例４のズームレンズの基準状態の構成を示す断面図である。 本発明の実施例４のズームレンズの基準状態の結像部とその近傍の構成と光路を示す断面図である。 本発明の実施例４のズームレンズの置換状態の結像部とその近傍の構成と光路を示す断面図である。 本発明の実施例５のズームレンズの基準状態の構成を示す断面図である。 本発明の実施例５のズームレンズの基準状態の結像部とその近傍の構成と光路を示す断面図である。 本発明の実施例５のズームレンズの置換状態の結像部とその近傍の構成と光路を示す断面図である。 本発明の実施例６のズームレンズの基準状態の構成を示す断面図である。 本発明の実施例６のズームレンズの基準状態の結像部とその近傍の構成と光路を示す断面図である。 本発明の実施例６のズームレンズの置換状態の結像部とその近傍の構成と光路を示す断面図である。 本発明の実施例１のズームレンズの基準状態の各収差図である。 本発明の実施例１のズームレンズの置換状態の各収差図である。 本発明の実施例２のズームレンズの基準状態の各収差図である。 本発明の実施例２のズームレンズの置換状態の各収差図である。 本発明の実施例３のズームレンズの基準状態の各収差図である。 本発明の実施例３のズームレンズの置換状態の各収差図である。 本発明の実施例４のズームレンズの基準状態の各収差図である。 本発明の実施例４のズームレンズの置換状態の各収差図である。 本発明の実施例５のズームレンズの基準状態の各収差図である。 本発明の実施例５のズームレンズの置換状態の各収差図である。 本発明の実施例６のズームレンズの基準状態の各収差図である。 本発明の実施例６のズームレンズの置換状態の各収差図である。 本発明の一実施形態に係る撮像装置の概略構成図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。本実施形態のズームレンズは、その一部のレンズ群であるＭ２レンズ群Ｍ２が光路に挿脱可能であり、Ｍ２レンズ群Ｍ２を別のレンズ群と置換することにより像面Ｓｉｍの位置を一定に保ったまま全系の焦点距離範囲を変更可能なように構成されている。以下の説明では、ズームレンズにＭ２レンズ群Ｍ２が配されている状態を基準状態といい、Ｍ２レンズ群Ｍ２が別のレンズ群に置換された状態を置換状態ということにする。図１は本発明の一実施形態に係るズームレンズの広角端における基準状態の構成を示す断面図であり、図２は図１に示すズームレンズの基準状態の構成と光路を示す部分拡大図であり、図３は図１に示すズームレンズの置換状態の構成と光路を示す部分拡大図である。図１〜図３に示す構成例は、後述する本発明の実施例１に係るズームレンズに対応している。図１〜図３では、左側が物体側、右側が像側である。

図１に示すズームレンズは、光軸Ｚに沿って物体側から像側へ向かって順に、合焦のために移動する合焦用レンズ群Ｆ２を含む合焦部Ｆと、変倍のために相互間隔を変化させて移動する少なくとも２つの変倍用レンズ群を含む変倍部Ｖと、通過光量を制限する開口絞りＳｔと、結像用レンズ群を含む結像部Ｍとを有する。変倍部Ｖは、物体側から順に、３つの変倍用レンズ群Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３からなる。図１では変倍用レンズ群Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３それぞれの下に広角端から望遠端へ変倍する際の各レンズ群の移動軌跡を概略的に矢印で示している。合焦部Ｆおよび結像部Ｍは、変倍の際には像面Ｓｉｍに対して固定されている。

なお、図１の例では結像部Ｍと像面Ｓｉｍとの間に入射面および出射面が光軸Ｚに垂直な光学部材ＰＰが配置されている。光学部材ＰＰは、各種フィルタ、プリズム、および／またはカバーガラス等を想定したものである。本発明においては、光学部材ＰＰは図１の例とは異なる位置に配置されていてもよく、光学部材ＰＰを省略した構成も可能である。また、図１〜図３に示す開口絞りＳｔは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸Ｚ上の位置を示すものである。

図１の例では、結像部Ｍは３つの結像用レンズ群からなる。結像部Ｍは、物体側から順に、負の屈折力を有するＭ１レンズ群Ｍ１と、正の屈折力を有するＭ２レンズ群Ｍ２と、正の屈折力を有するＭ３レンズ群Ｍ３とからなる。図２に、図１の構成例の結像部Ｍとその近傍を部分拡大した断面図を示す。図２では広角端における軸上光束と最大画角の軸外光束も合わせて示している。

図２の例では、Ｍ１レンズ群Ｍ１は物体側から順にレンズＬ１１〜Ｌ１５およびプリズムＰ１からなり、Ｍ２レンズ群Ｍ２は物体側から順にレンズＬ２１〜Ｌ２５からなり、Ｍ３レンズ群Ｍ３は物体側から順にレンズＬ３１〜Ｌ３５からなる。Ｍ３レンズ群Ｍ３は諸収差を良好に補正するために少なくとも５枚のレンズからなることが好ましい。なお、本発明においては各レンズ群を構成するレンズ枚数は図２の例とは異なる数としてもよい。

結像部Ｍの最も物体側のＭ１レンズ群Ｍ１を負の屈折力を有するレンズ群とすることで、軸上マージナル光線の高さが高い開口絞り位置付近の負レンズによりバックフォーカスを容易に確保することができる。Ｍ２レンズ群Ｍ２とＭ３レンズ群Ｍ３を正の屈折力を有するレンズ群とすることで、正の屈折力をこれら２つのレンズ群で分担することができ、諸収差の発生を抑制しやすくなる。

Ｍ２レンズ群Ｍ２は、光路中に挿脱可能とされており、像面Ｓｉｍの光軸方向の位置を一定に保ったまま全系の焦点距離範囲を変更するためのレンズ群と置換可能に構成されている。この置換の際、合焦部Ｆおよび変倍部Ｖは変更されることなく像面Ｓｉｍに対して固定されている。結像部Ｍのレンズ群のうち、Ｍ１レンズ群Ｍ１はバックフォーカスを確保する役割があるため置換に用いるには不適である。また、Ｍ２レンズ群Ｍ２に比べ、Ｍ３レンズ群Ｍ３は軸外光束の主光線の高さが高いため、仮にＭ３レンズ群Ｍ３を置換に用いると置換による収差変動の影響をより受けやすい。以上のことから、置換にはＭ２レンズ群Ｍ２を用いることが好適である。図３に、Ｍ２レンズ群Ｍ２を、このズームレンズが備えることが好ましいエクステンダーレンズ群Ｍ２Ｅと置換した置換状態の例を示す。エクステンダーレンズ群Ｍ２Ｅについては後で詳述する。

図２に示すように、Ｍ２レンズ群Ｍ２は、物体側から順に、Ｍ２ａレンズ群Ｍ２ａと、正の屈折力を有するＭ２ｂレンズ群Ｍ２ｂと、Ｍ２ｃレンズ群Ｍ２ｃとからなり、Ｍ２ａレンズ群Ｍ２ａは１枚の負レンズと１枚の正レンズとからなり、Ｍ２ｃレンズ群Ｍ２ｃは１枚の負レンズと１枚の正レンズとからなるように構成される。このように、正の屈折力を３枚以上の正レンズに分散することにより、球面収差の発生を抑えることができる。また、負の屈折力を２枚以上の負レンズに分散することにより、軸上色収差を補正しつつ、波長による球面収差の差を抑えることができる。Ｍ２レンズ群Ｍ２内の両端のレンズ群に負レンズを分散配置することにより、軸上色収差と倍率色収差のバランスをとることができる。エクステンダーレンズ群Ｍ２Ｅを装備するズームレンズでは、エクステンダーレンズ群Ｍ２Ｅを使用していない状態でも使用している状態でも十分な光学性能を有することが要求される。Ｍ２レンズ群Ｍ２を上記のように構成することで、Ｍ２レンズ群Ｍ２とエクステンダーレンズ群Ｍ２Ｅの色収差を同傾向とすることに有利となり、このような要求に対応しやすくなる。

Ｍ２レンズ群Ｍ２の最も物体側のレンズ面およびＭ２レンズ群Ｍ２の最も像側のレンズ面はそれぞれ凹面となるように構成される。これにより、高次の球面収差の発生を抑えることができる。なお、高次とは５次以上のことをいい、この点は以下の説明においても同様である。

Ｍ２ａレンズ群Ｍ２ａは、物体側から順に、負レンズと、正レンズとが配列されてなり、Ｍ２ｃレンズ群Ｍ２ｃは、物体側から順に、正レンズと、負レンズとが配列されてなることが好ましい。このようにした場合は、球面収差の発生を抑制することができる。

Ｍ２ａレンズ群Ｍ２ａの負レンズと正レンズは互いに接合されていることが好ましく、このようにした場合は、高次の球面収差の発生を抑制することができる。Ｍ２ｃレンズ群Ｍ２ｃの負レンズと正レンズは互いに接合されていることが好ましく、このようにした場合は、高次の球面収差の発生を抑制することができる。

Ｍ２ｃレンズ群Ｍ２ｃについて、下記条件式（１）および（２）を満足することが好ましい。
−０．０５＜θＭ２ｃｐ−θＭ２ｃｎ＜０ （１）
−０．５＜ＮＭ２ｃｐ−ＮＭ２ｃｎ＜−０．２ （２）
ただし、
θＭ２ｃｐ：Ｍ２ｃレンズ群の正レンズのｇ線とＦ線間の部分分散比
θＭ２ｃｎ：Ｍ２ｃレンズ群の負レンズのｇ線とＦ線間の部分分散比
ＮＭ２ｃｐ：Ｍ２ｃレンズ群の正レンズのｄ線における屈折率
ＮＭ２ｃｎ：Ｍ２ｃレンズ群の負レンズのｄ線における屈折率
とする。

条件式（１）を満足することで、２次色収差を抑えることができる。条件式（１）に関する効果を高めるためには下記条件式（１−１）を満足することがより好ましい。
−０．０２＜θＭ２ｃｐ−θＭ２ｃｎ＜０ （１−１）

条件式（２）の下限以下とならないようにすることで、Ｍ２レンズ群Ｍ２と、全系の焦点距離範囲を変更するためにＭ２レンズ群Ｍ２と置換されるレンズ群との、ペッツバール和を近づけることが可能となる。条件式（２）の上限以上とならないようにすることで、球面収差の補正が容易となる。条件式（２）に関する効果を高めるためには下記条件式（２−１）を満足することがより好ましい。
−０．４＜ＮＭ２ｃｐ−ＮＭ２ｃｎ＜−０．２５ （２−１）

Ｍ２ａレンズ群Ｍ２ａについて、下記条件式（３）および（４）を満足することが好ましい。
−０．０５＜θＭ２ａｐ−θＭ２ａｎ＜０．１ （３）
−３５＜νＭ２ａｐ−νＭ２ａｎ＜−５ （４）
ただし、
θＭ２ａｐ：Ｍ２ａレンズ群の正レンズのｇ線とＦ線間の部分分散比
θＭ２ａｎ：Ｍ２ａレンズ群の負レンズのｇ線とＦ線間の部分分散比
νＭ２ａｐ：Ｍ２ａレンズ群の正レンズのｄ線基準のアッベ数
νＭ２ａｎ：Ｍ２ａレンズ群の負レンズのｄ線基準のアッベ数
とする。

条件式（３）を満足することで、２次色収差を抑えることができる。条件式（３）に関する効果を高めるためには下記条件式（３−１）を満足することがより好ましく、下記条件式（３−２）を満足することがさらにより好ましい。
０＜θＭ２ａｐ−θＭ２ａｎ＜０．１ （３−１）
０．０１＜θＭ２ａｐ−θＭ２ａｎ＜０．０７ （３−２）

条件式（４）を満足することで、軸上色収差の補正が容易となる。条件式（４）に関する効果を高めるためには下記条件式（４−１）を満足することがより好ましい。
−２５＜νＭ２ａｐ−νＭ２ａｎ＜−８ （４−１）

Ｍ２ｂレンズ群Ｍ２ｂは、正レンズを少なくとも１枚含み、下記条件式（１５）を満足することが好ましい。
３０＜νＭ２ｂｐ＜７５ （１５）
ただし、
νＭ２ｂｐ：Ｍ２ｂレンズ群Ｍ２ｂ内の正レンズのｄ線基準のアッベ数の最大値
とする。

条件式（１５）を満足することで、色収差の発生を抑制することができる。条件式（１５）に関する効果を高めるためには下記条件式（１５−１）を満足することがより好ましい。
３５＜νＭ２ｂｐ＜６５ （１５−１）

Ｍ２ｂレンズ群Ｍ２ｂ内の正レンズのうち、ｄ線基準のアッベ数が最大値をとる正レンズは、像側の面が凸面であることが好ましい。このようにした場合は、負レンズで発生する球面収差を補正することが容易になる。

また、このズームレンズは、下記条件式（５）を満足することが好ましい。
２＜ｆＭ２／ｆＭ＜８ （５）
ただし、
ｆＭ２：Ｍ２レンズ群の焦点距離
ｆＭ：Ｍ１レンズ群とＭ２レンズ群とＭ３レンズ群の合成焦点距離
とする。

条件式（５）を満足することで、Ｍ２レンズ群Ｍ２とＭ３レンズ群Ｍ３に好適に正の屈折力を分配することが可能となるため、諸収差の発生を抑制することが容易となる。条件式（５）に関する効果を高めるためには下記条件式（５−１）を満足することがより好ましい。
４＜ｆＭ２／ｆＭ＜６ （５−１）

また、このズームレンズは、下記条件式（６）を満足することが好ましい。
０．７＜ｆＭ２３／ｆＭ３＜１ （６）
ただし、
ｆＭ２３：Ｍ２レンズ群とＭ３レンズ群の合成焦点距離
ｆＭ３：Ｍ３レンズ群の焦点距離
とする。

条件式（６）を満足するように条件式（６）の範囲で屈折力をバランスさせることにより球面収差の発生を抑えることができる。条件式（６）に関する効果を高めるためには下記条件式（６−１）を満足することがより好ましい。
０．８５＜ｆＭ２３／ｆＭ３＜０．９５ （６−１）

また、このズームレンズは、下記条件式（２０）を満足することが好ましい。
１．５＜ＤＭ２３＜１５ （２０）
ただし、
ＤＭ２３：Ｍ２レンズ群とＭ３レンズ群の光軸上の空気間隔
である。

一般に、Ｍ２レンズ群Ｍ２をエクステンダーレンズ群Ｍ２Ｅ等の別のレンズ群と置換するには必要とされる間隔があり、操作性を鑑みて置換用の構造を像側に有している。条件式（２０）の下限以下とならないようにすることで、この間隔を確保して置換用の構造を実現することが容易となる。条件式（２０）の上限以上とならないようにすることで、小型化が可能となる。条件式（２０）に関する効果を高めるためには下記条件式（２０−１）を満足することがより好ましい。なお、条件式（２０）および条件式（２０−１）の各値の単位はｍｍとする。
３＜ＤＭ２３＜１１．５ （２０−１）

また、このズームレンズは、下記条件式（１４）を満足することが好ましい。
−１．２＜ｆＭ／ｆＭ１＜−０．５ （１４）
ただし、
ｆＭ：Ｍ１レンズ群とＭ２レンズ群とＭ３レンズ群の合成焦点距離
ｆＭ１：Ｍ１レンズ群の焦点距離
とする。

条件式（１４）は、良好な光学性能を確保しつつ、所望のバックフォーカスを確保するための式である。条件式（１４）の下限以下とならないようにすることで、諸収差の補正に有利となる。より詳しくは、条件式（１４）の下限以下とならないようにすることで、Ｍ２レンズ群Ｍ２とＭ３レンズ群Ｍ３での軸上マージナル光線の高さを抑えることができ、小型化および軽量化が可能となり、また、球面収差の発生を抑えることができる。条件式（１４）の上限以上とならないようにすることで、所望のバックフォーカスを確保することが容易となる。条件式（１４）に関する効果を高めるためには下記条件式（１４−１）を満足することがより好ましい。
−１＜ｆＭ／ｆＭ１＜−０．７ （１４−１）

具体的には例えば結像部Ｍは、以下のような構成を採ることができる。Ｍ１レンズ群Ｍ１は、５枚のレンズのみを屈折力を有するレンズとして備えるように構成してもよい。Ｍ１レンズ群Ｍ１は、物体側から順に、両凹レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹レンズおよび正メニスカスレンズが物体側から順に接合されてなる接合レンズとを備えるように構成することができる。さらに、Ｍ１レンズ群Ｍ１は、最も像側に光路分割用のプリズムを備えるように構成してもよい。

Ｍ２ａレンズ群Ｍ２ａは、両凹レンズと両凸レンズが物体側から順に接合されてなる接合レンズからなるように構成してもよい。Ｍ２ｂレンズ群Ｍ２ｂは、１枚のレンズまたは１組の接合レンズからなるように構成してもよい。Ｍ２ｂレンズ群Ｍ２ｂは、１枚の両凸レンズのみからなるように構成してもよく、あるいは、両凸レンズと負メニスカスレンズが物体側から順に接合されてなる接合レンズからなるように構成してもよい。Ｍ２ｃレンズ群Ｍ２ｃは、両凸レンズと両凹レンズが物体側から順に接合されてなる接合レンズからなるように構成してもよい。

Ｍ３レンズ群Ｍ３は、５枚のレンズからなるように構成してもよい。Ｍ３レンズ群Ｍ３は、物体側から順に、両凸レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凸レンズと、両凸レンズおよび負レンズが物体側から順に接合されてなる接合レンズとからなるように構成してもよい。

次に、図３を参照しながら置換状態の構成について説明する。図３に示す置換状態では、結像部ＭＥは、物体側から順に、Ｍ１レンズ群Ｍ１と、エクステンダーレンズ群Ｍ２Ｅと、Ｍ３レンズ群Ｍ３とからなる。図３のＭ１レンズ群Ｍ１およびＭ３レンズ群Ｍ３は図２に示すものと同一であるため、図３ではこれらのレンズ群内のレンズの符号を省略している。エクステンダーレンズ群Ｍ２Ｅは、Ｍ２レンズ群Ｍ２と置換されることにより像面Ｓｉｍの光軸方向の位置を一定に保ったまま全系の焦点距離を長焦点距離側へ遷移させるレンズ群である。なお、ここでいう「置換」とは、レンズ群の配列順に関するものであり、置換前後で必ずしも隣り合うレンズ群との間隔を同一にする必要はない。すなわち、Ｍ１レンズ群Ｍ１とＭ２レンズ群Ｍ２の光軸上の間隔と、Ｍ１レンズ群Ｍ１とエクステンダーレンズ群Ｍ２Ｅの光軸上の間隔とは同一にする必要はない。同様に、Ｍ３レンズ群Ｍ３とＭ２レンズ群Ｍ２の光軸上の間隔と、Ｍ３レンズ群Ｍ３とエクステンダーレンズ群Ｍ２Ｅの光軸上の間隔とは同一にする必要はない。

置換の際には、光路からＭ２レンズ群Ｍ２を脱出させて光路へエクステンダーレンズ群Ｍ２Ｅを挿入する。従来、光学系の焦点距離を長焦点距離側へ遷移させる光学系の構成として、マスター光学系にエクステンダー機能を有するレンズ群を追加挿入する構成が知られている。この追加挿入する構成と比べて、本実施形態のようにＭ２レンズ群Ｍ２とエクステンダーレンズ群Ｍ２Ｅとを置換する構成では、諸収差を良好に補正しやすく、良好な光学性能を得ることが容易となる。

エクステンダーレンズ群Ｍ２Ｅは、正の屈折力を有することが好ましく、このようにした場合は、エクステンダーレンズ群Ｍ２Ｅによる諸収差の発生を抑制し、Ｍ３レンズ群Ｍ３により補正を行うことが容易になる。

エクステンダーレンズ群Ｍ２Ｅと置換状態の結像部ＭＥに関して、下記条件式（１３）を満足することが好ましい。
０．１＜ｆＭ２Ｅ／ｆＭＥ＜１ （１３）
ただし、
ｆＭ２Ｅ：Ｍ２Ｅレンズ群の焦点距離
ｆＭＥ：Ｍ１レンズ群とＭ２Ｅレンズ群とＭ３レンズ群の合成焦点距離
とする。

条件式（１３）を満足することで、エクステンダーレンズ群Ｍ２ＥとＭ３レンズ群Ｍ３に好適に正の屈折力を分配することが可能となるため、諸収差の発生を抑制することが容易となる。条件式（１３）に関する効果を高めるためには下記条件式（１３−１）を満足することがより好ましい。
０．３＜ｆＭ２Ｅ／ｆＭＥ＜０．５ （１３−１）

エクステンダーレンズ群Ｍ２Ｅは、エクステンダーレンズ群Ｍ２Ｅ内の最長の空気間隔を挟んで、この空気間隔の物体側に配置された正の屈折力を有するＭ２ＥＰレンズ群Ｍ２ＥＰと、この空気間隔の像側に配置された負の屈折力を有するＭ２ＥＮレンズ群Ｍ２ＥＮとからなることが好ましい。このようにした場合は、置換状態の結像部ＭＥの後側主点を物体側にシフトさせることができ、基準状態に対して像面Ｓｉｍの位置を変えずに全系の焦点距離を変化させることが容易となる。

図３の例では、Ｍ２ＥＰレンズ群Ｍ２ＥＰは物体側から順にレンズＬＥ２１〜ＬＥ２４からなり、Ｍ２ＥＮレンズ群Ｍ２ＥＮは物体側から順にレンズＬＥ２５〜ＬＥ２８からなり、レンズＬＥ２３とレンズＬＥ２４は互いに接合され、レンズＬＥ２５とレンズＬＥ２６は互いに接合され、レンズＬＥ２７とレンズＬＥ２８は互いに接合されている。

Ｍ２ＥＮレンズ群Ｍ２ＥＮは、それぞれ正レンズと負レンズが接合されてなる２組の接合レンズからなることが好ましく、このようにした場合は、高次の球面収差の発生を抑えつつ、軸上色収差および倍率色収差のバランスを良好にとることができる。

Ｍ２ＥＮレンズ群Ｍ２ＥＮがそれぞれ正レンズと負レンズが接合されてなる２組の接合レンズからなる場合、下記条件式（７）および（８）を満足することが好ましい。
０＜θＭ２ＥＮｒｐ−θＭ２ＥＮｒｎ＜０．１ （７）
−３０＜νＭ２ＥＮｒｐ−νＭ２ＥＮｒｎ＜−１０ （８）
ただし、
θＭ２ＥＮｒｐ：Ｍ２ＥＮレンズ群内の像側の接合レンズの正レンズのｇ線とＦ線間の部分分散比
θＭ２ＥＮｒｎ：Ｍ２ＥＮレンズ群内の像側の接合レンズの負レンズのｇ線とＦ線間の部分分散比
νＭ２ＥＮｒｐ：Ｍ２ＥＮレンズ群内の像側の接合レンズの正レンズのｄ線基準のアッベ数
νＭ２ＥＮｒｎ：Ｍ２ＥＮレンズ群内の像側の接合レンズの負レンズのｄ線基準のアッベ数
とする。

条件式（７）を満足することで、２次色収差の発生を抑制することができる。条件式（７）に関する効果を高めるためには下記条件式（７−１）を満足することがより好ましい。
０．０４＜θＭ２ＥＮｒｐ−θＭ２ＥＮｒｎ＜０．０８ （７−１）

条件式（８）を満足することで、倍率色収差の補正が容易となる。条件式（８）に関する効果を高めるためには下記条件式（８−１）を満足することがより好ましい。
−２５＜νＭ２ＥＮｒｐ−νＭ２ＥＮｒｎ＜−１５ （８−１）

また、Ｍ２ＥＮレンズ群Ｍ２ＥＮがそれぞれ正レンズと負レンズが接合されてなる２組の接合レンズからなる場合、下記条件式（９）および（１０）を満足することが好ましい。
−０．０５＜θＭ２ＥＮｆｐ−θＭ２ＥＮｆｎ＜０．０５ （９）
−０．５＜ＮＭ２ＥＮｆｐ−ＮＭ２ＥＮｆｎ＜−０．２ （１０）
ただし、
θＭ２ＥＮｆｐ：Ｍ２ＥＮレンズ群内の物体側の接合レンズの正レンズのｇ線とＦ線間の部分分散比
θＭ２ＥＮｆｎ：Ｍ２ＥＮレンズ群内の物体側の接合レンズの負レンズのｇ線とＦ線間の部分分散比
ＮＭ２ＥＮｆｐ：Ｍ２ＥＮレンズ群内の物体側の接合レンズの正レンズのｄ線における屈折率
ＮＭ２ＥＮｆｎ：Ｍ２ＥＮレンズ群内の物体側の接合レンズの負レンズのｄ線における屈折率
とする。

条件式（９）を満足することで、２次色収差の発生を抑制することができる。条件式（９）に関する効果を高めるためには下記条件式（９−１）を満足することがより好ましい。
−０．０３＜θＭ２ＥＮｆｐ−θＭ２ＥＮｆｎ＜０．０３ （９−１）

条件式（１０）の下限以下とならないようにすることで、球面収差の補正を容易にすることができる。条件式（１０）の上限以上とならないようにすることで、像面湾曲の発生を抑制することができる。条件式（１０）に関する効果を高めるためには下記条件式（１０−１）を満足することがより好ましい。
−０．４＜ＮＭ２ＥＮｆｐ−ＮＭ２ＥＮｆｎ＜−０．３ （１０−１）

また、Ｍ２ＥＰレンズ群Ｍ２ＥＰは、正レンズと負レンズが接合されてなり下記条件式（１１）および（１２）を満足する接合レンズを少なくとも１組有することが好ましい。
−０．６＜ＮＭ２ＥＰｐ−ＮＭ２ＥＰｎ＜−０．１５ （１１）
２０＜νＭ２ＥＰｐ−νＭ２ＥＰｎ＜７５ （１２）
ただし、
ＮＭ２ＥＰｐ：Ｍ２ＥＰレンズ群の上記接合レンズの正レンズのｄ線における屈折率
ＮＭ２ＥＰｎ：Ｍ２ＥＰレンズ群の上記接合レンズの負レンズのｄ線における屈折率
νＭ２ＥＰｐ：Ｍ２ＥＰレンズ群の上記接合レンズの正レンズのｄ線基準のアッベ数
νＭ２ＥＰｎ：Ｍ２ＥＰレンズ群の上記接合レンズの負レンズのｄ線基準のアッベ数
とする。

条件式（１１）を満足することで、像面湾曲を好適に補正することに有利となる。条件式（１１）に関する効果を高めるためには下記条件式（１１−１）を満足することがより好ましい。
−０．４５＜ＮＭ２ＥＰｐ−ＮＭ２ＥＰｎ＜−０．２５ （１１−１）

条件式（１２）を満足することで、色収差、特に軸上色収差を好適に補正することに有利となる。条件式（１２）に関する効果を高めるためには下記条件式（１２−１）を満足することがより好ましい。
２５＜νＭ２ＥＰｐ−νＭ２ＥＰｎ＜７０ （１２−１）

Ｍ２ＥＰレンズ群Ｍ２ＥＰに含まれ条件式（１１）および（１２）を満足する上記接合レンズは、物体側から順に、正レンズと、物体側の面が凹面の負レンズとが接合されてなることが好ましい。このようにした場合は、この接合レンズの接合面が物体側に凹面を向けた形状となり、この接合レンズの正レンズで発生した球面収差を補正することに有利となる。この接合レンズの負レンズはさらに、下記条件式（１６）を満足することが好ましい。
０．８＜（Ｒｎｒ＋Ｒｎｆ）／（Ｒｎｒ−Ｒｎｆ）＜４ （１６）
ただし、
Ｒｎｒ：Ｍ２ＥＰレンズ群の上記接合レンズの負レンズの像側の面の近軸曲率半径
Ｒｎｆ：Ｍ２ＥＰレンズ群の上記接合レンズの負レンズの物体側の面の近軸曲率半径
とする。

条件式（１６）は、物体側の面が凹面の上記負レンズの形状をさらに規定する式である。条件式（１６）を満足することで、上記接合レンズの正レンズで発生した球面収差を補正することにさらに有利となる。条件式（１６）に関する効果を高めるためには下記条件式（１６−１）を満足することがより好ましい。
１＜（Ｒｎｒ＋Ｒｎｆ）／（Ｒｎｒ−Ｒｎｆ）＜２．５ （１６−１）

また、Ｍ２ＥＰレンズ群Ｍ２ＥＰが正レンズと負レンズが接合されてなる接合レンズを有する場合、この接合レンズの負レンズについて下記条件式（１７）を満足することが好ましい。
１．７５＜ＮＭ２ＥＰｎｎ＜２ （１７）
ただし、
ＮＭ２ＥＰｎｎ：Ｍ２ＥＰレンズ群の上記接合レンズの負レンズのｄ線における屈折率
とする。

条件式（１７）の下限以下とならないようにすることで、球面収差の補正が容易となる。条件式（１７）の上限以上とならないようにすることで、適切なアッベ数を有する材料を選択することができ、色収差の補正が容易となる。条件式（１７）に関する効果を高めるためには下記条件式（１７−１）を満足することがより好ましい。
１．８＜ＮＭ２ＥＰｎｎ＜１．９ （１７−１）

また、Ｍ２ＥＰレンズ群Ｍ２ＥＰは下記条件式（１８）を満足することが好ましい。
０．２＜ＮＭ２ＥＰｎａ−ＮＭ２ＥＰｐａ＜０．４ （１８）
ただし、
ＮＭ２ＥＰｎａ：Ｍ２ＥＰレンズ群の負レンズのｄ線における屈折率の平均値
ＮＭ２ＥＰｐａ：Ｍ２ＥＰレンズ群の正レンズのｄ線における屈折率の平均値
であり、Ｍ２ＥＰレンズ群Ｍ２ＥＰに含まれる負レンズが１枚のみの場合はこの負レンズのｄ線における屈折率をＮＭ２ＥＰｎａとし、Ｍ２ＥＰレンズ群Ｍ２ＥＰに含まれる正レンズが１枚のみの場合はこの正レンズのｄ線における屈折率をＮＭ２ＥＰｐａとする。

条件式（１８）の下限以下とならないようにすることで、像面湾曲の補正が容易となる。条件式（１８）の上限以上とならないようにすることで、球面収差の補正が容易となる。条件式（１８）に関する効果を高めるためには下記条件式（１８−１）を満足することがより好ましい。
０．２４＜ＮＭ２ＥＰｎａ−ＮＭ２ＥＰｐａ＜０．３６ （１８−１）

また、Ｍ２ＥＰレンズ群Ｍ２ＥＰは下記条件式（１９）を満足することが好ましい。
２０＜νＭ２ＥＰｐａ−νＭ２ＥＰｎａ＜５５ （１９）
ただし、
νＭ２ＥＰｐａ：Ｍ２ＥＰレンズ群の正レンズのｄ線基準のアッベ数の平均値
νＭ２ＥＰｎａ：Ｍ２ＥＰレンズ群の負レンズのｄ線基準のアッベ数の平均値
であり、Ｍ２ＥＰレンズ群Ｍ２ＥＰに含まれる正レンズが１枚のみの場合はこの正レンズのｄ線基準のアッベ数をνＭ２ＥＰｐａとし、Ｍ２ＥＰレンズ群Ｍ２ＥＰに含まれる負レンズが１枚のみの場合はこの負レンズのｄ線基準のアッベ数をνＭ２ＥＰｎａとする。

条件式（１９）の下限以下とならないようにすることで、１次色収差を良好に補正することができる。条件式（１９）の上限以上とならないようにすることで、正レンズと負レンズに部分分散比の近い材料を選択でき、２次色収差の発生を抑えることができる。条件式（１９）に関する効果を高めるためには下記条件式（１９−１）を満足することがより好ましい。
２５＜νＭ２ＥＰｐａ−νＭ２ＥＰｎａ＜５０ （１９−１）

具体的には例えばエクステンダーレンズ群Ｍ２Ｅは以下のように構成することができる。Ｍ２ＥＰレンズ群Ｍ２ＥＰは、４枚のレンズからなるように構成してもよい。Ｍ２ＥＰレンズ群Ｍ２ＥＰは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正レンズと、両凸レンズと、正レンズおよび像側に凸面を向けた負メニスカスレンズが物体側から順に接合されてなる接合レンズとからなるように構成してもよい。Ｍ２ＥＮレンズ群Ｍ２ＥＮは、物体側から順に、両凸レンズおよび両凹レンズが物体側から順に接合されてなる接合レンズと、両凹レンズおよび両凸レンズが物体側から順に接合されてなる接合レンズとからなるように構成してもよい。

また、このズームレンズは、防振機能を有することが好ましく、例えば、Ｍ１レンズ群Ｍ１は、像ぶれを低減するために光軸Ｚと垂直方向の成分を持つ方向に移動する防振用レンズ群Ｍ１ａを含むように構成してもよい。開口絞りＳｔに近い位置で像ぶれを補正することで、結像領域中心部のための像ぶれ補正に必要な防振用レンズ群Ｍ１ａの移動量と、結像領域周辺部のための像ぶれ補正に必要な防振用レンズ群Ｍ１ａの移動量との差を小さくすることが容易となる。

なお、図２に示す例では、Ｍ１レンズ群Ｍ１の物体側から１〜３番目のレンズであるレンズＬ１１〜Ｌ１３が防振用レンズ群Ｍ１ａを構成しているが、この例とは異なるレンズ群を防振用レンズ群とすることも可能である。また、図１に示す例では、合焦部Ｆの物体側から３番目および４番目のレンズが合焦用レンズ群Ｆ２を構成しているが、この例とは異なるレンズ群を合焦用レンズ群とすることも可能である。同様に、本発明のズームレンズにおいては、変倍部Ｖが含む変倍用レンズ群の数も図１に示す例と異なる数とすることが可能である。

以上述べた好ましい構成および可能な構成は、任意の組合せが可能であり、要求される仕様に応じて適宜選択的に採用されることが好ましい。

次に、本発明のズームレンズの数値実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１のズームレンズの基準状態の構成は図１に示したものであり、基準状態の結像部Ｍとその近傍の構成と光路は図２に示したものであり、置換状態の結像部ＭＥとその近傍の構成と光路は図３に示したものである。図１〜図３の図示方法、および図１〜図３に示す例の構成は上述しているため、ここでは重複説明を一部省略する。

実施例１のズームレンズの基準状態について、基本レンズデータを表１に、諸元と可変面間隔を表２に、非球面係数を表３に示す。表１のＳｉの欄には最も物体側の構成要素の物体側の面を１番目として像側に向かうに従い順次増加するように構成要素の面に面番号を付した場合のｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）の面番号を示し、Ｒｉの欄にはｉ番目の面の曲率半径を示し、Ｄｉの欄にはｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ上の面間隔を示す。表１のＮｄｊの欄には最も物体側の構成要素を１番目として像側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１、２、３、…）の構成要素のｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）における屈折率を示し、νｄｊの欄にはｊ番目の構成要素のｄ線基準のアッベ数を示し、θｇＦｊの欄にはｊ番目の構成要素のｇ線（波長４３５．８ｎｍ）とＦ線（波長４８６．１ｎｍ）間の部分分散比を示す。

表１ではＭ２レンズ群Ｍ２に相当するデータを太枠で囲んでいる。曲率半径の符号は、物体側に凸面を向けた面形状のものを正とし、像側に凸面を向けた面形状のものを負としている。表１には開口絞りＳｔおよび光学部材ＰＰも合わせて示している。表１では、開口絞りＳｔに相当する面の面番号の欄には面番号と（Ｓｔ）という語句を記載している。Ｄｉの最下欄の値は表中の最も像側の面と像面Ｓｉｍとの間隔である。表１では変倍の際に変化する可変面間隔については、ＤＤ［ ］という記号を用い、［ ］の中にこの間隔の物体側の面番号を付してＤｉの欄に記入している。

表２に、変倍比Ｚｒ、全系の焦点距離ｆ、ＦナンバーＦＮｏ．、最大全画角２ωと、可変面間隔の値をｄ線基準で示す。２ωの欄の（°）は単位が度であることを意味する。表２では、広角端、変倍比が２８倍の状態、および望遠端での各値をそれぞれＷＩＤＥ、２８×、およびＴＥＬＥと表記した欄に示している。表１のデータと表２の可変面間隔の値は無限遠物体に合焦した状態のものである。

表１では、非球面の面番号には＊印を付しており、非球面の曲率半径の欄には近軸の曲率半径の数値を記載している。表３に、実施例１の各非球面の非球面係数を示す。表３の非球面係数の数値の「Ｅ±ｎ」（ｎ：整数）は「×１０^±ｎ」を意味する。非球面係数は、下式で表される非球面式における各係数ＫＡ、Ａｍ（ｍ＝３、４、５、…１０）の値である。

ただし、
Ｚｄ：非球面深さ（高さｈの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に
下ろした垂線の長さ）
ｈ：高さ（光軸からのレンズ面までの距離）
Ｃ：近軸曲率
ＫＡ、Ａｍ：非球面係数

また、実施例１のズームレンズの置換状態について、基本レンズデータを表４に、諸元を表５に示す。ただし、表４では開口絞りＳｔ、結像部ＭＥ、および光学部材ＰＰのみ示している。表４ではエクステンダーレンズ群Ｍ２Ｅに相当するデータを太枠で囲んでいる。その他の表４および表５の記載方法はそれぞれ表１および表２と基本的に同様である。

各表のデータにおいて、角度の単位としては度を用い、長さの単位としてはｍｍを用いているが、光学系は比例拡大または比例縮小しても使用可能なため他の適当な単位を用いることもできる。また、以下に示す各表では所定の桁でまるめた数値を記載している。

図１９に実施例１のズームレンズの基準状態の無限遠物体に合焦した状態での各収差図を示す。図１９では左から順に、球面収差、非点収差、歪曲収差（ディストーション）、および倍率色収差（倍率の色収差）を示す。図１９では、ＷＩＤＥと付した上段に広角端での各収差図を示し、２８×と付した中段に変倍比が２８倍での各収差図を示し、ＴＥＬＥと付した下段に望遠端での各収差図を示す。球面収差図では、ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）、Ｃ線（波長６５６．２７ｎｍ）、Ｆ線（波長４８６．１３ｎｍ）、およびｇ線（波長４３５．８４ｎｍ）に関する収差をそれぞれ実線、長破線、短破線、および灰色の実線で示す。非点収差図では、サジタル方向のｄ線に関する収差を実線で示し、タンジェンシャル方向のｄ線に関する収差を短破線で示す。歪曲収差図ではｄ線に関する収差を実線で示す。倍率色収差図では、Ｃ線、Ｆ線、およびｇ線に関する収差をそれぞれ長破線、短破線、および灰色の実線で示す。球面収差図のＦＮｏ．はＦナンバーを意味し、その他の収差図のωは半画角を意味する。同様に、図２０に実施例１のズームレンズの置換状態の無限遠物体に合焦した状態での各収差図を示す。

上記の実施例１の説明で述べた各データの記号、意味、および記載方法は、特に断りがない限り以下に述べる実施例２〜６のものについても同様であるので、以下では重複説明を省略する。

また、以下の実施例２〜６のズームレンズにおいて、基準状態では物体側から順に、合焦部Ｆと、変倍部Ｖと、開口絞りＳｔと、結像部Ｍとからなる点、結像部Ｍが物体側から順に、負の屈折力を有するＭ１レンズ群Ｍ１と、正の屈折力を有するＭ２レンズ群Ｍ２と、正の屈折力を有するＭ３レンズ群Ｍ３とからなる点、Ｍ２レンズ群Ｍ２が物体側から順に、Ｍ２ａレンズ群Ｍ２ａと、Ｍ２ｂレンズ群Ｍ２ｂと、Ｍ２ｃレンズ群Ｍ２ｃとからなる点、Ｍ２レンズ群Ｍ２をエクステンダーレンズ群Ｍ２Ｅに置換後の状態を置換状態と呼ぶ点、合焦部Ｆの物体側から３番目および４番目のレンズが合焦用レンズ群Ｆ２を構成している点、およびＭ１レンズ群Ｍ１の物体側から１〜３番目のレンズが防振用レンズ群Ｍ１ａを構成している点は実施例１のものと同様である。

［実施例２］
実施例２のズームレンズの基準状態の構成を図４に、基準状態の結像部Ｍとその近傍の構成と光路を図５に、置換状態の結像部ＭＥとその近傍の構成と光路を図６に示す。実施例２の各レンズ群を構成するレンズの枚数は実施例１のものと同様である。実施例２のズームレンズの基準状態について、基本レンズデータを表６に、諸元と可変面間隔を表７に、非球面係数を表８に示す。実施例２のズームレンズの置換状態について、基本レンズデータを表９に、諸元を表１０に示す。実施例２のズームレンズの基準状態の各収差図を図２１に示し、置換状態の各収差図を図２２に示す。

［実施例３］
実施例３のズームレンズの基準状態の構成を図７に、基準状態の結像部Ｍとその近傍の構成と光路を図８に、置換状態の結像部ＭＥとその近傍の構成と光路を図９に示す。実施例３の各レンズ群を構成するレンズの枚数は実施例１のものと同様である。実施例３のズームレンズの基準状態について、基本レンズデータを表１１に、諸元と可変面間隔を表１２に、非球面係数を表１３に示す。実施例３のズームレンズの置換状態について、基本レンズデータを表１４に、諸元を表１５に示す。実施例３のズームレンズの基準状態の各収差図を図２３に示し、置換状態の各収差図を図２４に示す。

［実施例４］
実施例４のズームレンズの基準状態の構成を図１０に、基準状態の結像部Ｍとその近傍の構成と光路を図１１に、置換状態の結像部ＭＥとその近傍の構成と光路を図１２に示す。実施例４のＭ２ｂレンズ群Ｍ２ｂは正レンズと負レンズが物体側から順に接合された接合レンズからなる。実施例４では、Ｍ２ａレンズ群Ｍ２ａは物体側から順にレンズＬ２１とレンズＬ２２とからなり、Ｍ２ｂレンズ群Ｍ２ｂは物体側から順にレンズＬ２３とレンズＬ２４とからなり、Ｍ２ｃレンズ群Ｍ２ｃは物体側から順にレンズＬ２５とレンズＬ２６とからなる。実施例４のその他の各レンズ群を構成するレンズの枚数は実施例１のものと同様である。実施例４のズームレンズの基準状態について、基本レンズデータを表１６に、諸元と可変面間隔を表１７に、非球面係数を表１８に示す。実施例４のズームレンズの置換状態について、基本レンズデータを表１９に、諸元を表２０に示す。実施例４のズームレンズの基準状態の各収差図を図２５に示し、置換状態の各収差図を図２６に示す。

［実施例５］
実施例５のズームレンズの基準状態の構成を図１３に、基準状態の結像部Ｍとその近傍の構成と光路を図１４に、置換状態の結像部ＭＥとその近傍の構成と光路を図１５に示す。実施例５では変倍部Ｖは２つの変倍用レンズ群Ｖ１、Ｖ２からなる。実施例５の各レンズ群を構成するレンズの枚数は実施例１のものと同様である。実施例５のズームレンズの基準状態について、基本レンズデータを表２１に、諸元と可変面間隔を表２２に、非球面係数を表２３に示す。実施例５のズームレンズの置換状態について、基本レンズデータを表２４に、諸元を表２５に示す。実施例５のズームレンズの基準状態の各収差図を図２７に示し、置換状態の各収差図を図２８に示す。

［実施例６］
実施例６のズームレンズの基準状態の構成を図１６に、基準状態の結像部Ｍとその近傍の構成と光路を図１７に、置換状態の結像部ＭＥとその近傍の構成と光路を図１８に示す。実施例６の各レンズ群を構成するレンズの枚数は実施例１のものと同様である。実施例６のズームレンズの基準状態について、基本レンズデータを表２６に、諸元と可変面間隔を表２７に、非球面係数を表２８に示す。実施例６のズームレンズの置換状態について、基本レンズデータを表２９に、諸元を表３０に示す。実施例６のズームレンズの基準状態の各収差図を図２９に示し、置換状態の各収差図を図３０に示す。

表３１に、実施例１〜６のズームレンズの条件式（１）〜（２０）の対応値を示す。表３１に示す値はｄ線を基準とするものである。

以上のデータから、実施例１〜６のズームレンズは全て、基準状態に比べ置換状態の焦点距離を約２倍長くしながら、球面収差および軸上色収差を含む各収差が良好に補正されて高い光学性能を実現していることがわかる。

次に、本発明の実施形態に係る撮像装置について説明する。図３１に、本発明の実施形態の撮像装置の一例として、本発明の実施形態に係るズームレンズ１を用いた撮像装置１０の概略構成図を示す。撮像装置１０としては、例えば、放送用カメラ、映画撮影用カメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、および監視用カメラ等を挙げることができる。

撮像装置１０は、ズームレンズ１と、ズームレンズ１の像側に配置された光学部材２と、光学部材２の像側に配置された撮像素子３とを備えている。光学部材２はフィルタおよび／またはプリズムを想定したものである。なお、図３１では、ズームレンズ１が備える合焦部Ｆ、変倍部Ｖ、結像部Ｍ、Ｍ１レンズ群Ｍ１、Ｍ２レンズ群Ｍ２、Ｍ３レンズ群Ｍ３、およびエクステンダーレンズ群Ｍ２Ｅを概略的に図示し、開口絞りＳｔは図示を省略している。

撮像素子３はズームレンズ１により形成される光学像を電気信号に変換するものであり、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等を用いることができる。撮像素子３は、その撮像面がズームレンズ１の像面に一致するように配置される。なお、図３１では１つの撮像素子３のみ図示しているが、本発明の撮像装置はこれに限定されず、３つの撮像素子を有するいわゆる３板方式の撮像装置であってもよい。

撮像装置１０はまた、撮像素子３からの出力信号を演算処理する信号処理部４と、ズームレンズ１の変倍を制御する変倍制御部５と、ズームレンズ１の合焦を制御するフォーカス制御部６とを備えている。変倍制御部５によりＭ２レンズ群Ｍ２とエクステンダーレンズ群Ｍ２Ｅの置換が行われる。

以上、実施形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各レンズ群が有するレンズの枚数、各レンズの曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数、部分分散比および非球面係数は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得るものである。

１ ズームレンズ
２ 光学部材
３ 撮像素子
４ 信号制御部
５ 変倍制御部
６ フォーカス制御部
１０ 撮像装置
Ｆ 合焦部
Ｆ２ 合焦用レンズ群
Ｌ１１〜Ｌ１５、Ｌ２１〜Ｌ２６、Ｌ３１〜Ｌ３５、ＬＥ２１〜ＬＥ２８ レンズ
Ｍ、ＭＥ 結像部
Ｍ１ Ｍ１レンズ群
Ｍ２ Ｍ２レンズ群
Ｍ２ａ Ｍ２ａレンズ群
Ｍ２ｂ Ｍ２ｂレンズ群
Ｍ２ｃ Ｍ２ｃレンズ群
Ｍ２Ｅ エクステンダーレンズ群
Ｍ３ Ｍ３レンズ群
Ｐ１ プリズム
ＰＰ 光学部材
Ｓｉｍ 像面
Ｓｔ 開口絞り
Ｖ 変倍部
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３ 変倍用レンズ群
Ｚ 光軸

Claims (20)

1. 物体側から順に、合焦のために移動する合焦用レンズ群を含む合焦部と、変倍のために相互間隔を変化させて移動する少なくとも２つの変倍用レンズ群を含む変倍部と、開口絞りと、結像用レンズ群を含む結像部とを有し、
   変倍の際に前記合焦部および前記結像部は像面に対して固定されており、
   前記結像部は、物体側から順に、負の屈折力を有するＭ１レンズ群と、全系の焦点距離範囲を変更するためのレンズ群と置換可能で正の屈折力を有するＭ２レンズ群と、正の屈折力を有するＭ３レンズ群とからなり、
   前記Ｍ２レンズ群は、物体側から順に、Ｍ２ａレンズ群と、正の屈折力を有するＭ２ｂレンズ群と、Ｍ２ｃレンズ群とからなり、
   前記Ｍ２ａレンズ群は、１枚の負レンズと１枚の正レンズとからなり、
   前記Ｍ２ｃレンズ群は、１枚の負レンズと１枚の正レンズとからなり、
   前記Ｍ２レンズ群の最も物体側のレンズ面および前記Ｍ２レンズ群の最も像側のレンズ面はそれぞれ凹面であることを特徴とするズームレンズ。
2. 下記条件式（１）および（２）を満足する請求項１記載のズームレンズ。
   −０．０５＜θＭ２ｃｐ−θＭ２ｃｎ＜０ （１）
   −０．５＜ＮＭ２ｃｐ−ＮＭ２ｃｎ＜−０．２ （２）
   ただし、
   θＭ２ｃｐ：前記Ｍ２ｃレンズ群の前記正レンズのｇ線とＦ線間の部分分散比
   θＭ２ｃｎ：前記Ｍ２ｃレンズ群の前記負レンズのｇ線とＦ線間の部分分散比
   ＮＭ２ｃｐ：前記Ｍ２ｃレンズ群の前記正レンズのｄ線における屈折率
   ＮＭ２ｃｎ：前記Ｍ２ｃレンズ群の前記負レンズのｄ線における屈折率
   とする。
3. 下記条件式（３）および（４）を満足する請求項１または２記載のズームレンズ。
   −０．０５＜θＭ２ａｐ−θＭ２ａｎ＜０．１ （３）
   −３５＜νＭ２ａｐ−νＭ２ａｎ＜−５ （４）
   ただし、
   θＭ２ａｐ：前記Ｍ２ａレンズ群の前記正レンズのｇ線とＦ線間の部分分散比
   θＭ２ａｎ：前記Ｍ２ａレンズ群の前記負レンズのｇ線とＦ線間の部分分散比
   νＭ２ａｐ：前記Ｍ２ａレンズ群の前記正レンズのｄ線基準のアッベ数
   νＭ２ａｎ：前記Ｍ２ａレンズ群の前記負レンズのｄ線基準のアッベ数
   とする。
4. 前記Ｍ２ａレンズ群は、物体側から順に、前記負レンズと、前記正レンズとが配列されてなり、
   前記Ｍ２ｃレンズ群は、物体側から順に、前記正レンズと、前記負レンズとが配列されてなる請求項１から３のいずれか１項記載のズームレンズ。
5. 下記条件式（５）を満足する請求項１から４のいずれか１項記載のズームレンズ。
   ２＜ｆＭ２／ｆＭ＜８ （５）
   ただし、
   ｆＭ２：前記Ｍ２レンズ群の焦点距離
   ｆＭ：前記Ｍ１レンズ群と前記Ｍ２レンズ群と前記Ｍ３レンズ群の合成焦点距離
   とする。
6. 下記条件式（６）を満足する請求項１から５のいずれか１項記載のズームレンズ。
   ０．７＜ｆＭ２３／ｆＭ３＜１ （６）
   ただし、
   ｆＭ２３：前記Ｍ２レンズ群と前記Ｍ３レンズ群の合成焦点距離
   ｆＭ３：前記Ｍ３レンズ群の焦点距離
   とする。
7. 前記Ｍ２レンズ群と置換されることにより像面の位置を一定に保ったまま全系の焦点距離を長焦点距離側へ遷移させるＭ２Ｅレンズ群をさらに備える請求項１から６のいずれか１項記載のズームレンズ。
8. 前記Ｍ２Ｅレンズ群は、正の屈折力を有し、
   前記Ｍ２Ｅレンズ群は、前記Ｍ２Ｅレンズ群内の最長の空気間隔を挟んで、物体側に配置された正の屈折力を有するＭ２ＥＰレンズ群と、像側に配置された負の屈折力を有するＭ２ＥＮレンズ群とからなり、
   前記Ｍ２ＥＮレンズ群は、それぞれ正レンズと負レンズが接合されてなる２組の接合レンズからなり、
   下記条件式（７）および（８）を満足する請求項７記載のズームレンズ。
   ０＜θＭ２ＥＮｒｐ−θＭ２ＥＮｒｎ＜０．１ （７）
   −３０＜νＭ２ＥＮｒｐ−νＭ２ＥＮｒｎ＜−１０ （８）
   ただし、
   θＭ２ＥＮｒｐ：前記Ｍ２ＥＮレンズ群内の像側の前記接合レンズの前記正レンズのｇ線とＦ線間の部分分散比
   θＭ２ＥＮｒｎ：前記Ｍ２ＥＮレンズ群内の像側の前記接合レンズの前記負レンズのｇ線とＦ線間の部分分散比
   νＭ２ＥＮｒｐ：前記Ｍ２ＥＮレンズ群内の像側の前記接合レンズの前記正レンズのｄ線基準のアッベ数
   νＭ２ＥＮｒｎ：前記Ｍ２ＥＮレンズ群内の像側の前記接合レンズの前記負レンズのｄ線基準のアッベ数
   とする。
9. 下記条件式（９）および（１０）を満足する請求項８記載のズームレンズ。
   −０．０５＜θＭ２ＥＮｆｐ−θＭ２ＥＮｆｎ＜０．０５ （９）
   −０．５＜ＮＭ２ＥＮｆｐ−ＮＭ２ＥＮｆｎ＜−０．２ （１０）
   ただし、
   θＭ２ＥＮｆｐ：前記Ｍ２ＥＮレンズ群内の物体側の前記接合レンズの前記正レンズのｇ線とＦ線間の部分分散比
   θＭ２ＥＮｆｎ：前記Ｍ２ＥＮレンズ群内の物体側の前記接合レンズの前記負レンズのｇ線とＦ線間の部分分散比
   ＮＭ２ＥＮｆｐ：前記Ｍ２ＥＮレンズ群内の物体側の前記接合レンズの前記正レンズのｄ線における屈折率
   ＮＭ２ＥＮｆｎ：前記Ｍ２ＥＮレンズ群内の物体側の前記接合レンズの前記負レンズのｄ線における屈折率
   とする。
10. 前記Ｍ２ＥＰレンズ群は、正レンズと負レンズが接合されてなり下記条件式（１１）および（１２）を満足する接合レンズを少なくとも１組有する請求項８または９のいずれか１項記載のズームレンズ。
    −０．６＜ＮＭ２ＥＰｐ−ＮＭ２ＥＰｎ＜−０．１５ （１１）
    ２０＜νＭ２ＥＰｐ−νＭ２ＥＰｎ＜７５ （１２）
    ただし、
    ＮＭ２ＥＰｐ：前記Ｍ２ＥＰレンズ群の前記接合レンズの前記正レンズのｄ線における屈折率
    ＮＭ２ＥＰｎ：前記Ｍ２ＥＰレンズ群の前記接合レンズの前記負レンズのｄ線における屈折率
    νＭ２ＥＰｐ：前記Ｍ２ＥＰレンズ群の前記接合レンズの前記正レンズのｄ線基準のアッベ数
    νＭ２ＥＰｎ：前記Ｍ２ＥＰレンズ群の前記接合レンズの前記負レンズのｄ線基準のアッベ数
    とする。
11. 下記条件式（１３）を満足する請求項７から１０のいずれか１項記載のズームレンズ。
    ０．１＜ｆＭ２Ｅ／ｆＭＥ＜１ （１３）
    ただし、
    ｆＭ２Ｅ：前記Ｍ２Ｅレンズ群の焦点距離
    ｆＭＥ：前記Ｍ１レンズ群と前記Ｍ２Ｅレンズ群と前記Ｍ３レンズ群の合成焦点距離
    とする。
12. 下記条件式（１４）を満足する請求項１から１１のいずれか１項記載のズームレンズ。
    −１．２＜ｆＭ／ｆＭ１＜−０．５ （１４）
    ただし、
    ｆＭ：前記Ｍ１レンズ群と前記Ｍ２レンズ群と前記Ｍ３レンズ群の合成焦点距離
    ｆＭ１：前記Ｍ１レンズ群の焦点距離
    とする。
13. 前記Ｍ１レンズ群は、像ぶれを低減するために光軸と垂直方向の成分を持つ方向に移動する防振用レンズ群を含む請求項１から１２のいずれか１項記載のズームレンズ。
14. 下記条件式（１−１）を満足する請求項２記載のズームレンズ。
    −０．０２＜θＭ２ｃｐ−θＭ２ｃｎ＜０ （１−１）
15. 下記条件式（２−１）を満足する請求項２記載のズームレンズ。
    −０．４＜ＮＭ２ｃｐ−ＮＭ２ｃｎ＜−０．２５ （２−１）
16. 下記条件式（３−１）を満足する請求項３記載のズームレンズ。
    ０＜θＭ２ａｐ−θＭ２ａｎ＜０．１ （３−１）
17. 下記条件式（４−１）を満足する請求項３記載のズームレンズ。
    −２５＜νＭ２ａｐ−νＭ２ａｎ＜−８ （４−１）
18. 下記条件式（５−１）を満足する請求項１から１７のいずれか１項記載のズームレンズ。
    ４＜ｆＭ２／ｆＭ＜６ （５−１）
    ただし、
    ｆＭ２：前記Ｍ２レンズ群の焦点距離
    ｆＭ：前記Ｍ１レンズ群と前記Ｍ２レンズ群と前記Ｍ３レンズ群の合成焦点距離
    とする。
19. 下記条件式（６−１）を満足する請求項１から１８のいずれか１項記載のズームレンズ。
    ０．８５＜ｆＭ２３／ｆＭ３＜０．９５ （６−１）
    ただし、
    ｆＭ２３：前記Ｍ２レンズ群と前記Ｍ３レンズ群の合成焦点距離
    ｆＭ３：前記Ｍ３レンズ群の焦点距離
    とする。
20. 請求項１から１９のいずれか１項記載のズームレンズを備えた撮像装置。