JP2019008087A - 軸外収差調整機構を有するズームレンズおよび撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】像面湾曲収差およびコマ収差の調整が可能な収差調整機構を有するズームレンズおよび撮像装置を提供する。
【解決手段】最も像側に変倍時固定のリレーレンズ群を有し、リレーレンズ群中に光軸方向に移動可能な収差調整群を有し、広角端、無限遠合焦時の収差調整群の最も物体側の面頂点と絞りとの光軸上の間隔をＬｓａ、絞りと撮像面との間隔をＬｓｉ、収差調整群の最大移動幅をＭａとしたとき、０．０１＜Ｌｓａ／Ｌｓｉ＜０．４、０．０１＜Ｍａ／Ｌｓｉ＜０．３、なる条件を満足する。
【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、特に放送用テレビカメラ、映画用カメラ、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に関する。

従来から、放送用テレビカメラ、映画用カメラ、銀塩フィルム用カメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置には、小型軽量で高ズーム比、しかも良好な光学性能を有したズームレンズが要望されている。特に、プロフェッショナル向けの動画撮影システムとしてのテレビ・映画用カメラに用いられているＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像デバイスは、撮像範囲全体が略均一の解像力を有している。そのため、このシステムに用いるズームレンズに対しては、画面中心から画面周辺まで解像力が略均一であることが要求されている。

変倍時および合焦時の収差補正の方法として、ピント位置の変化が小さいレンズ群を光軸上に移動させることによって行う方法が知られている。

特許文献１には、全体として４群構成で、第４群をリレー部としたズームレンズの構成が開示されている。被写体像の周辺性能を任意に変化させるため、リレー部の一部に像面湾曲に敏感度を有する調整レンズ群を設け光軸方向に移動させる構成としている。

特許文献２には、固定のリレーレンズ内の任意の箇所にアフォーカル系を設け、光軸方向に移動可能な調整レンズ群を配したズームレンズが開示されている。

特許第２７７３８２０号公報 特開２０１６−２４３４４号公報

前述した特許文献１、２は像面湾曲収差の補正を主としており、コマ収差の補正には改善の余地がある。

そこで、本発明は、像面湾曲収差およびコマ収差の調整が可能な収差調整機構を有するズームレンズおよび撮像装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係るズームレンズは、
最も像側に変倍時固定のリレーレンズ群を有し、該リレーレンズ群中に光軸方向に移動可能な収差調整群を有し、広角端、無限遠合焦時の前記収差調整群の最も物体側の面頂点と絞りとの光軸上の間隔をＬｓａ、前記絞りと撮像面との間隔をＬｓｉ、収差調整群の最大移動幅をＭａとしたとき、
０．０１＜ Ｌｓａ／Ｌｓｉ ＜０．４
０．０１＜ Ｍａ／Ｌｓｉ ＜０．３
なる条件を満足することを特徴とする。

本発明によれば、像面湾曲収差およびコマ収差の調整が可能な収差調整機構を有するズームレンズおよび撮像装置を得ることができる。

実施例１のズームレンズの広角端、無限遠合焦時におけるレンズ断面図 実施例１のズームレンズの広角端で無限遠合焦時の縦収差図 実施例１のズームレンズのズーム中間で無限遠合焦時の縦収差図 実施例１のズームレンズの望遠端で無限遠合焦時の縦収差図 実施例１のズームレンズの広角端での４ｍｍ像高の横収差図 実施例１のズームレンズのズーム中間での４ｍｍ像高の横収差図 実施例１のズームレンズの望遠端での４ｍｍ像高の横収差図 実施例１のズームレンズの広角端で、収差調整群が広角端、無限遠状態での４ｍｍ像高の横収差図 実施例１のズームレンズのズーム中間で、収差調整群が広角端、無限遠状態での４ｍｍ像高の横収差図 実施例１のズームレンズの望遠端で、収差調整群が広角端、無限遠状態での４ｍｍ像高の横収差図 実施例１のズームレンズの広角端、無限遠合焦時におけるレンズ断面図 実施例１のズームレンズの広角端で無限遠合焦時の縦収差図 実施例１のズームレンズのズーム中間で無限遠合焦時の縦収差図 実施例１のズームレンズの望遠端で無限遠合焦時の縦収差図 実施例１のズームレンズの広角端での４ｍｍ像高の横収差図 実施例１のズームレンズのズーム中間での４ｍｍ像高の横収差図 実施例１のズームレンズの望遠端での４ｍｍ像高の横収差図 実施例１のズームレンズの広角端で、収差調整群が広角端、無限遠状態での４ｍｍ像高の横収差図 実施例１のズームレンズのズーム中間で、収差調整群が広角端、無限遠状態での４ｍｍ像高の横収差図 実施例１のズームレンズの望遠端で、収差調整群が広角端、無限遠状態での４ｍｍ像高の横収差図 実施例１のズームレンズの広角端、無限遠合焦時におけるレンズ断面図 実施例１のズームレンズの広角端で無限遠合焦時の縦収差図 実施例１のズームレンズのズーム中間で無限遠合焦時の縦収差図 実施例１のズームレンズの望遠端で無限遠合焦時の縦収差図 実施例１のズームレンズの広角端での４ｍｍ像高の横収差図 実施例１のズームレンズのズーム中間での４ｍｍ像高の横収差図 実施例１のズームレンズの望遠端での４ｍｍ像高の横収差図 実施例１のズームレンズの広角端で、収差調整群が広角端、無限遠状態での４ｍｍ像高の横収差図 実施例１のズームレンズのズーム中間で、収差調整群が広角端、無限遠状態での４ｍｍ像高の横収差図 実施例１のズームレンズの望遠端で、収差調整群が広角端、無限遠状態での４ｍｍ像高の横収差図 実施例１の広角端、無限遠合焦時の光路図 本発明の撮像装置の要部概略図

以下に本発明の実施の好ましい形態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特徴について、各条件に沿って説明する。本発明のズームレンズは、小型軽量で全ズーム範囲、全合焦範囲での高い光学性能を達成するために、変倍時固定のリレーレンズ群中に光軸方向に移動可能な収差調整群を設け、収差調整群の配置位置および、移動量を規定することを特徴とする。

本発明のズームレンズは最も像側に変倍時固定のリレーレンズ群を有し、該リレーレンズ群中に光軸方向に移動可能な収差調整群を有し、広角端、無限遠合焦時の前記収差調整群の最も物体側の面頂点と絞りとの光軸上の間隔をＬｓａ、前記絞りと撮像面との間隔をＬｓｉ、収差調整群の最大移動幅をＭａとしたとき、
０．０１＜ Ｌｓａ／Ｌｓｉ ＜０．４ ・・・（１）
０．０１＜ Ｍａ／Ｌｓｉ ＜０．３ ・・・（２）
を満たしている。

本発明のリレーレンズ群中の収差調整群の光学的作用に関して説明する。

図１３は本発明の実施例１の広角端、無限遠合焦時の光路図を示している。図中Ｕ１〜Ｕ５はそれぞれ第１レンズ群〜第５レンズ群を表しており、ＵＡは収差調整群を表している。また、Ｒ１は軸上光線、Ｒ２は軸外光線を示している。図１３からわかるように収差調整群は絞り近傍の軸外光線高さが比較的低い位置に配置されている。これにより、収差調整群が光軸上を移動した際の像面湾曲収差の変化に対するコマ収差の変化を大きくしている。また、軸外光線高さが比較的低い位置に配置することで、収差調整群が光軸上を移動した際の歪曲収差と倍率色収差の変化を抑制することができる。さらに前述の式（１）〜（２）を満たすことで小型軽量かつ全ズーム範囲、全合焦範囲での高い光学性能を効果的に達成することが可能となる。

（１）式は広角端、無限遠合焦時の収差調整群のズームレンズ群中での位置を規定している。（１）式を満たすことで、歪曲収差・倍率色収差の変化を抑制しながら、コマ収差と像面湾曲収差を効果的に補正することが可能となる。（１）式の上限が満たされない場合、収差調整群が絞りから遠く軸外光線高さが高い位置に配置されることとなり、像面湾曲収差の変化が相対的に大きくなってしまい、全ズーム範囲、全合焦範囲での高い光学性能を得ることが困難となる。（１）式の下限が満たされない場合は収差調整群が絞りに近い軸外光線高さが低い位置に配置されることになり、収差補正をするために各レンズ面の曲率が小さくなることで調整群で発生する球面収差量が多くなる。その結果リレーレンズ群内で収差補正を行う最にレンズ枚数が増えてしまう。もしくは絞りから撮像面までの間隔が大きくなり、ズームレンズ全体が大きくなってしまう。更に好ましくは、（１）式は次の如く設定するのが良い。

０．０２＜ Ｌｓａ／Ｌｓｉ ＜０．１５ ・・・（１ａ）
また、（２）式は調整レンズ群の最大移動幅を規定している。これにより、移動機構の停止精度と追従性の両立が可能となる。（２）式の上限が満たされない場合、調整群の最大移動幅が大きくなり、変倍時もしくは合焦時の追従性を確保することが困難となってしまう。（２）式の下限が満たされない場合、収差調整群の移動に伴う収差量の変化が大きくなり、必要な停止精度が高くなりすぎてしまう。更に好ましくは、（２）式は次の如く設定するのが良い。

０．０２ ＜ Ｍａ／Ｌｓｉ ＜ ０．１５ ・・・（２ａ）
さらなる本発明のズームレンズの態様として、前記収差調整群が最も物体側に位置する際のバックフォーカスをＳｋｏ、最も像側に位置するさいのバックフォーカスをＳｋｉとしたとき、
−０．０１ ＜ （ＳＫｏ−Ｓｋｉ）／Ｍａ ＜ ０．０１ ・・・（３）
を満たしている。

（３）式はズームレンズの小型化と高い光学性能を達成するために規定している。式（３）の上下限が満たされない場合、収差調整群の移動に伴うバックフォーカスの変化が大きくなってしまい、ピント位置が変化してしまう。もしくはそれを補正するための別の機構が必要となり、装置が大型化してしまう。更に好ましくは（３）式は次の如く設定するのが良い。

−０．００５ ＜ （ＳＫｏ−Ｓｋｉ）／Ｍａ ＜ ０．００５ ・・・（３ａ）
さらなる本発明のズームレンズの態様として、前記収差調整群の構成を規定している。収差調整群は物体側から順に最も大きい空気間隔を隔てて正のＵＡｆ群と負のＵＡｒ群に分けられ、ＵＡｒ群の最も物体側の面は物体側に凹面を有していることを特徴としている。物体側から順に正群と負群の順に配置することによって調整群より像側のレンズ群の光線高さを低くすることができ小型化に有利となる。また、後群の最も物体側の面を凹面にすることで、調整群が移動した際のコマ収差と像面湾曲の変化を適切にするのが容易となる。
さらなる本発明のズームレンズの態様として、前記ＵＡｆ群の焦点距離をｆａｆ、ＵＡｒ群の焦点距離をｆａｒ、前記収差調整群の正レンズの平均アッベ数をνｄｐ、負レンズの平均アッベ数をνｄｎとしたとき、
−１．２ ＜ｆａｆ／ｆａｒ＜ −０．８ ・・・（４）
−５ ＜ νｄｐ−νｄｎ ＜ ５５ ・・・（５）
を満たしている。

（４）、（５）式は収差調整群の倍率色収差の変化を抑制するために規定している。式（４）の上下限が満たされない場合収差調整群の屈折力が強くなり、球面収差の変化が大きくなってしまう。もしくは、収差調整群の屈折力を弱くするためにＵＡｆ群とＵＡｒ群の間隔を大きくなり、収差調整群が大型化してしまう。
式（５）の上下限が満たされない場合収差調整群の移動によって倍率色収差の変化が大きくなってしまう。
更に好ましくは（４）、（５）式は次の如く設定するのが良い。

−１．２ ＜ｆａｆ／ｆａｒ＜ −０．８ ・・・（４ａ）
−５ ＜ νｄｐ−νｄｎ ＜ １５ ・・・（５ａ）
さらなる本発明のズームレンズの態様として、前記収差調整群は絞りよりも像側に配置されることを規定している。絞りより像側に収差調整群を配置することにより、ズームレンズ全体における絞りの位置をより物体側に位置させ、入射瞳位置をより物体側に位置させることができる。これにより、第１レンズ群の外径を小さくすることができる。
さらなる本発明のズームレンズの態様として前記収差調整群の広角端での最大移動幅をＭａＷ、望遠端での移動幅をＭａＴとしたとき、
０≦ＭａＷ／ＭａＴ ≦１ ・・・（６）
を満たしている。

式（６）は収差調整群の移動幅が広角端に対して望遠端が大きいことを規定することで、望遠端での収差調整量が多くなるようにしている。これにより焦点深度が浅い広角端において収差調整群の移動に伴うピント位置の変化が小さくなるにようにできる。
更に好ましくは（６）式は次の如く設定するのが良い。

０≦ＭａＷ／ＭａＴ ≦０．３ ・・・（６ａ）
さらなる本発明のズームレンズの態様として、前記収差調整群は変倍時もしくは合焦時の少なくともいずれか一方に応じて光軸方向に移動することを特徴する。

さらなる本発明のズームレンズの態様として、物体側から順に変倍時固定の正の第１レンズ群、変倍のために移動する複数のレンズ群、変倍時固定のリレーレンズ群を有し、絞りはリレーレンズ群中に配置されることを特徴とする。

以下に本発明のズームレンズの具体的な構成について、実施例１〜３に対応する数値実施例１〜３のレンズ構成の特徴により説明する。

図１は本発明の実施例１（数値実施例１）であるズームレンズにおいて、広角端で無限遠に合焦しているときのレンズ断面図である。

図２において、（ａ）は数値実施例１の広角端、（ｂ）は数値実施例１の焦点距離３００．２７ｍｍ、（ｃ）は数値実施例１の望遠端の縦収差図を示している。いずれの収差図も、無限遠に合焦しているときの縦収差図である。

図３において、（ａ）は数値実施例１の広角端、（ｂ）は数値実施例１の焦点距離３００．２７ｍｍ、（ｃ）は数値実施例１の望遠端の無限遠、１３ｍ、７ｍに合焦時の４ｍｍ像高の横収差図を示している。いずれの収差図も、無限遠に合焦しているときの縦収差図である。

図４は収差調整群が広角端、無限遠合焦時の状態から変化しなかった際の図３に対応する横収差図である。また、焦点距離の値は、後述する数値実施例をｍｍ単位で表したときの値である。これは以下の数値実施例においても、全て同じである。

図１において、物体側から順に、合焦用の正の屈折力の第１レンズ群Ｕ１を有している。Ｕ１はさらにＵ１１群、Ｕ１２群Ｕ１３群に分けられ、近距離物体への合焦はＵ１２群およびＵ１３群が物体側へ移動することにより行う。

さらに、広角端から望遠端への変倍に際して、像側へ移動する変倍用の負の屈折力の第２レンズ群Ｕ２を有している。

さらに、第２レンズ群Ｕ２の移動に連動して光軸上を非直線的に移動し、変倍に伴う像面変動を補正する正の屈折力の第３レンズ群Ｕ３および正の第４レンズ群Ｕ４を有している。

さらに、変倍のためには移動しない結像作用をする正の屈折力の第５レンズ群Ｕ５を有している。

ＳＰは開口絞りであり、第５レンズ群Ｕ５の物体側に配置されている。Ｉは像面であり、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の撮像光学系として使用する際には、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）等の撮像面に相当している。フィルム用カメラの撮像光学系として使用する際には、ズームレンズで形成された像が感光するフィルム面に相当する。

縦収差図において、球面収差における直線と二点鎖線と一点鎖線は各々ｅ線、ｇ線、Ｃ線である。非点収差における点線と実線は各々メリディオナル像面、サジタル像面であり、倍率色収差における二点鎖線と一点鎖線は各々ｇ線、Ｃ線である。ωは半画角、ＦｎｏはＦナンバーである。縦収差図では、球面収差は０．２ｍｍ、非点収差は０．２ｍｍ、歪曲は１０％、倍率色収差は０．０５ｍｍのスケールで描かれている。横収差図は０．０５ｍｍのスケールで描かれている。

次に、本実施例における第１レンズ群Ｕ１について説明する。第１レンズ群Ｕ１は第１面から第１０面に対応する。第１レンズ群Ｕ１は、合焦時に移動しない負の屈折力の第１１レンズ群Ｕ１１、無限遠側から至近側への合焦時に像側へ移動する正の屈折力の第１２レンズ群Ｕ１２および無限遠側から至近側への合焦時に像側へ移動する正の屈折力の第１３レンズ群Ｕ１３からなる。第２レンズ群Ｕ２は、第１１面から第１７面に対応する。第３レンズ群Ｕ３は、第１８面から第２４面に対応する。第４レンズ群Ｕ４は、第２５面から第２７面に対応する。第５レンズ群Ｕ５は第２８面から第５１面に対応する。第５レンズ群Ｕ５は収差調整群ＵＡを含み、ＵＡは第３１面から第３５面に対応する。

上記実施例１に対応する数値実施例１について説明する。数値実施例１に限らず全数値実施例において、ｉは物体側からの面（光学面）の順序を示し、ｒｉは物体側より第ｉ番目の面の曲率半径、ｄｉは物体側より第ｉ番目の面と第ｉ＋１番目の面の間隔（光軸上）を示している。また、ｎｄｉ、νｄｉは、第ｉ番目の面と第ｉ＋１番目の面との間の媒質（光学部材）の屈折率、アッベ数、部分分散比を、ＢＦは空気換算のバックフォーカスを表している。非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＨ軸、光の進行方向を正とし、Ｒを近軸曲率半径、ｋを円錐常数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２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。

本実施例の各条件式対応値を表１に示す。本実施例は（１）〜（６）式を満足しており、広角端における撮影画角（画角）３１．７°と広角化を達成している。且つズーム全域において諸収差を良好に補正した高い光学性能を有するズームレンズを達成している。

図１４は本発明の撮像装置の要部概略図である。図１４は実施例１〜３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）の要部概略図である。図１４において１０１は実施例１〜３のいずれかのズームレンズである。１２４はカメラである。ズームレンズ１０１はカメラ１２４に対して着脱可能となっている。１２５はカメラ１２４にズームレンズ１０１を装着すること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Ｕ１、変倍部ＬＺ、結像用の第５レンズ群Ｕ５を有している。第１レンズ群Ｕ１は合焦用レンズ群が含まれている。

変倍部ＬＺは変倍のために光軸上を移動する第２レンズ群Ｕ２と、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Ｕ３、第４レンズ群Ｕ４が含まれている。ＳＰは開口絞りである。第５レンズ群Ｕ５は光路中より挿抜可能なレンズユニットＩＥ’、ＩＥを有している。レンズユニットＩＥ、ＩＥ’を切り替えることで、ズームレンズ１０１の全系の焦点距離範囲を変位している。１１４、１１５は各々第１レンズ群Ｕ１Ｆヘリコイドやカム等の駆動機構、ズーム部ＬＺを光軸方向に駆動するカムの駆動機構である。

１１６〜１１８は駆動機構１１４、１１５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。１１９〜１２１は、第１レンズ群Ｕ１Ｆやズーム部ＬＺの光軸上の位置や、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１２４において、１０９はカメラ１２４内の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、１１０はズームレンズ１０１によって形成された被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）である。

また、１１１、１２２はカメラ１２４及びズームレンズ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。

このように、本発明のズームレンズをテレビカメラに適用することにより、高い光学性能を有する撮像装置を実現している。

図５は本発明の実施例２（数値実施例２）であるズームレンズにおいて、広角端で無限遠に合焦しているときのレンズ断面図である。

図６において、（ａ）は数値実施例２の広角端、（ｂ）は数値実施例２の焦点距離６４．１９ｍｍ、（ｃ）は数値実施例２の望遠端の縦収差図を示している。いずれの収差図も、無限遠に合焦しているときの縦収差図である。

図７において、（ａ）は数値実施例２の広角端、（ｂ）は数値実施例２の焦点距離６４．１９ｍｍ、（ｃ）は数値実施例２の望遠端の無限遠、１０ｍ、２ｍに合焦時の４ｍｍ像高の横収差図を示している。いずれの収差図も、無限遠に合焦しているときの縦収差図である。

図８は収差調整群が広角端、無限遠合焦時の状態から変化しなかった際の図７に対応する横収差図である。
図５において、物体側から順に、合焦用の正の屈折力の第１レンズ群Ｕ１を有している。Ｕ１はさらにＵ１１群、Ｕ１２群に分けられ、近距離物体への合焦はＵ１２群が物体側へ移動することにより行う。

さらに、広角端から望遠端への変倍に際して、像側へ移動する変倍用の負の屈折力の第２レンズ群Ｕ２を有している。

さらに、第２レンズ群Ｕ２の移動に連動して光軸上を非直線的に移動し、変倍に伴う像面変動を補正する負の屈折力の第３レンズ群Ｕ３および正の第４レンズ群Ｕ４を有している。

さらに、変倍のためには移動しない結像作用をする正の屈折力の第５レンズ群Ｕ５を有している。

ＳＰは開口絞りであり、第５レンズ群Ｕ５の物体側に配置されている。Ｉは像面であり、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の撮像光学系として使用する際には、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）等の撮像面に相当している。フィルム用カメラの撮像光学系として使用する際には、ズームレンズで形成された像が感光するフィルム面に相当する。

縦収差図において、球面収差における直線と二点鎖線と一点鎖線は各々ｅ線、ｇ線、Ｃ線である。非点収差における点線と実線は各々メリディオナル像面、サジタル像面であり、倍率色収差における二点鎖線と一点鎖線は各々ｇ線、Ｃ線である。ωは半画角、ＦｎｏはＦナンバーである。縦収差図では、球面収差は０．２ｍｍ、非点収差は０．２ｍｍ、歪曲は１０％、倍率色収差は０．０５ｍｍのスケールで描かれている。横収差図は０．０５ｍｍのスケールで描かれている。

次に、本実施例における第１レンズ群Ｕ１について説明する。第１レンズ群Ｕ１は第１面から第１１面に対応する。第１レンズ群Ｕ１は、合焦時に移動しない負の屈折力の第１１レンズ群Ｕ１１、無限遠側から至近側への合焦時に像側へ移動する正の屈折力の第１２レンズ群Ｕ１２からなる。第２レンズ群Ｕ２は、第１２面から第１８面に対応する。第３レンズ群Ｕ３は、第１９面から第２１面に対応する。第４レンズ群Ｕ４は、第２２面から第２３面に対応する。第５レンズ群Ｕ５は第２４面から第３８面に対応する。第５レンズ群Ｕ５は収差調整群ＵＡを含み、ＵＡは第２５面から第２８面に対応する。

実施例２の各条件式対応値を表１に示す。本実施例２は（１）〜（６）式を満足しており、広角端における撮影画角（画角）３５．２°と広角化を達成している。且つズーム全域において諸収差を良好に補正した高い光学性能を有するズームレンズを達成している。

図９は本発明の実施例３（数値実施例３）であるズームレンズにおいて、広角端で無限遠に合焦しているときのレンズ断面図である。

図１０において、（ａ）は数値実施例３の広角端、（ｂ）は数値実施例１の焦点距離５３．８５ｍｍ、（ｃ）は数値実施例３の望遠端の縦収差図を示している。いずれの収差図も、無限遠に合焦しているときの縦収差図である。

図１１において、（ａ）は数値実施例３の広角端、（ｂ）は数値実施例３の焦点距離５３．８５ｍｍｍｍ、（ｃ）は数値実施例３の望遠端の無限遠、１０ｍ、２ｍに合焦時の４ｍｍ像高の横収差図を示している。いずれの収差図も、無限遠に合焦しているときの縦収差図である。

図１２は収差調整群が広角端、無限遠合焦時の状態から変化しなかった際の図１１に対応する横収差図である。

図９において、物体側から順に、合焦用の正の屈折力の第１レンズ群Ｕ１を有している。Ｕ１はさらにＵ１１群、Ｕ１２群に分けられ、近距離物体への合焦はＵ１２群が物体側へ移動することにより行う。

さらに、広角端から望遠端への変倍に際して、像側へ移動する変倍用の負の屈折力の第２レンズ群Ｕ２を有している。

さらに、第２レンズ群Ｕ２の移動に連動して光軸上を非直線的に移動し、変倍に伴う像面変動を補正する負の屈折力の第３レンズ群Ｕ３および正の第４レンズ群Ｕ４を有している。

さらに、変倍のためには移動しない結像作用をする正の屈折力の第５レンズ群Ｕ５を有している。

ＳＰは開口絞りであり、第５レンズ群Ｕ５の物体側に配置されている。Ｉは像面であり、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の撮像光学系として使用する際には、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）等の撮像面に相当している。フィルム用カメラの撮像光学系として使用する際には、ズームレンズで形成された像が感光するフィルム面に相当する。

縦収差図において、球面収差における直線と二点鎖線と一点鎖線は各々ｅ線、ｇ線、Ｃ線である。非点収差における点線と実線は各々メリディオナル像面、サジタル像面であり、倍率色収差における二点鎖線と一点鎖線は各々ｇ線、Ｃ線である。ωは半画角、ＦｎｏはＦナンバーである。縦収差図では、球面収差は０．２ｍｍ、非点収差は０．２ｍｍ、歪曲は１０％、倍率色収差は０．０５ｍｍのスケールで描かれている。横収差図は０．０５ｍｍのスケールで描かれている。

次に、本実施例における第１レンズ群Ｕ１について説明する。第１レンズ群Ｕ１は第１面から第１１面に対応する。第１レンズ群Ｕ１は、合焦時に移動しない負の屈折力の第１１レンズ群Ｕ１１、無限遠側から至近側への合焦時に像側へ移動する正の屈折力の第１２レンズ群Ｕ１２からなる。第２レンズ群Ｕ２は、第１２面から第１８面に対応する。第３レンズ群Ｕ３は、第１９面から第２１面に対応する。第４レンズ群Ｕ４は、第２２面から第２３面に対応する。第５レンズ群Ｕ５は第２４面から第３８面に対応する。第５レンズ群Ｕ５は収差調整群ＵＡを含み、ＵＡは第２４面から第２７面に対応する。

実施例２の各条件式対応値を表１に示す。本実施例２は（１）〜（６）式を満足しており、広角端における撮影画角（画角）３５．２°と広角化を達成している。且つズーム全域において諸収差を良好に補正した高い光学性能を有するズームレンズを達成している。

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。

＜数値実施例１＞
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 3985.747 6.00 1.83400 37.2 206.45
2 345.219 2.24 199.19
3 350.731 25.92 1.43387 95.1 198.83
4 -634.409 27.72 197.65
5 329.460 19.51 1.43387 95.1 197.70
6 -4308.249 0.25 197.24
7 260.932 19.16 1.43387 95.1 192.72
8 1950.635 1.20 191.51
9 213.609 14.00 1.49700 81.5 181.41
10 393.837 (可変) 178.73
11* 20598.048 2.20 2.00330 28.3 45.13
12 44.632 8.84 39.64
13 -66.973 1.40 1.88300 40.8 38.77
14 52.127 8.74 1.95906 17.5 38.54
15 -73.546 1.53 38.39
16 -54.749 1.60 1.90366 31.3 37.89
17 -582.266 (可変) 38.44
18 128.983 9.05 1.59282 68.6 75.47
19* -440.727 0.50 75.89
20 123.132 14.63 1.59282 68.6 77.94
21 -154.849 0.20 77.69
22 133.822 2.50 1.80518 25.4 73.06
23 56.533 17.88 1.43875 94.9 68.54
24 -212.021 (可変) 67.58
25* 198.349 3.50 1.66680 33.0 63.53
26 103.927 7.48 1.64000 60.1 61.01
27 -8144.734 (可変) 59.73
28(絞り) ∞ 2.88 29.71
29 -254.779 1.40 1.61800 63.3 27.78
30 25.734 (可変) 25.64
31 24.893 4.45 1.80810 22.8 25.67
32 65.015 3.55 24.63
33 -50.758 1.40 2.00330 28.3 24.06
34 49.372 2.94 1.59270 35.3 23.91
35 -157.878 (可変) 24.00
36 -54.570 1.40 1.72916 54.7 24.27
37 31.167 5.25 1.80518 25.4 25.47
38 -185.950 2.46 25.82
39 -60.519 1.50 1.88300 40.8 26.10
40 40.612 9.72 1.56732 42.8 27.75
41 -26.521 13.38 29.31
42 86.539 7.26 1.48749 70.2 32.10
43 -36.182 0.20 32.04
44 -58.030 1.60 1.88300 40.8 30.96
45 52.619 10.00 1.43875 94.9 30.80
46 -33.451 0.20 31.40
47 173.818 6.63 1.54814 45.8 31.19
48 -32.947 1.60 1.88300 40.8 31.01
49 -181.729 0.20 31.56
50 44.616 5.72 1.48749 70.2 31.80
51 -160.512 12.00 31.39
52 ∞ 33.00 1.60859 46.4 60.00
53 ∞ 13.20 1.51633 64.2 60.00
54 ∞ 8.00 60.00
像面 ∞

非球面データ
第11面
K =-4.15562e+006 A 4= 6.03842e-007 A 6=-2.92255e-010 A 8= 1.02124e-013

第19面
K =-7.33314e+001 A 4= 4.79311e-007 A 6= 3.65689e-011 A 8=-1.99253e-015

第25面
K = 1.92273e+000 A 4=-7.93312e-008 A 6=-2.43104e-011 A 8= 7.41843e-015

各種データ
ズーム比 115.05
広角 中間 望遠
焦点距離 8.90 300.27 1023.91
Fナンバー 1.80 1.80 5.30
画角 31.72 1.05 0.31
像高 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 637.47 637.47 637.47
BF 8.00 8.00 8.00

d10 2.82 191.36 206.43
d17 277.24 51.60 2.00
d24 0.78 2.16 59.46
d27 3.00 38.72 15.95
d30 1.31 0.95 0.70
d35 6.34 6.70 6.95

入射瞳位置 129.62 2834.33 13916.75
射出瞳位置 124.80 124.06 123.54
前側主点位置 139.20 3911.45 24014.59
後側主点位置 -0.90 -292.27 -1015.91

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 1 266.03 116.01 66.77 -19.51
2 11 -25.32 24.31 4.84 -11.48
3 18 66.26 44.75 9.10 -21.59
4 25 313.91 10.98 -0.02 -6.67
5 28 -37.61 4.28 3.66 -0.08
6 31 1823.73 12.34 -321.16 -280.84
7 36 41.92 125.31 39.57 -32.78






合焦時の第12群と第13群および収差調整群の移動量（物体側から像側の方向を正とする）
群 無限遠 13.0m 7.0m
12群 0 -8.41 -14.74
13群 0 -2.85 -6.66
調整群（広角） 0 0 0
調整群（中間） 0 1.13 2.59
調整群（望遠） 0 1.10 5.35


＜数値実施例２＞
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 -170.443 2.30 1.72047 34.7 80.86
2 153.262 5.28 76.27
3 1004.829 2.20 1.84666 23.8 75.92
4 356.811 8.44 1.43875 94.9 75.26
5 -161.473 0.40 74.88
6 159.276 11.44 1.43387 95.1 74.75
7 -126.268 7.03 74.68
8 128.260 7.44 1.59240 68.3 70.52
9 -593.780 0.15 70.18
10 64.050 6.08 1.72916 54.7 65.61
11 130.917 (可変) 64.77
12 63.264 1.00 1.88300 40.8 26.65
13 14.945 6.20 21.41
14 -46.598 6.81 1.80810 22.8 21.06
15 -12.673 0.75 1.88300 40.8 20.63
16 80.410 0.18 20.37
17 29.776 2.34 1.66680 33.0 20.59
18 74.506 (可変) 20.35
19 -38.098 0.75 1.75700 47.8 21.26
20 51.261 2.50 1.84649 23.9 22.65
21 17678.609 (可変) 23.08
22 65.511 5.22 1.64000 60.1 28.68
23* -47.440 (可変) 28.99
24(絞り) ∞ (可変) 28.81
25 34.962 6.86 1.49700 81.5 28.37
26 -45.734 1.35 27.86
27 -42.526 1.00 1.88300 40.8 26.62
28 124.283 (可変) 26.28
29 346.683 4.49 1.51633 64.1 30.30
30 -46.835 0.13 30.50
31 77.787 0.80 1.80100 35.0 29.79
32 37.840 4.91 1.50127 56.5 29.18
33 491.569 0.39 28.83
34 95.694 6.05 1.48749 70.2 28.57
35 -32.739 0.85 1.88300 40.8 28.14
36 -569.021 1.58 28.21
37 39.931 4.26 1.51633 64.1 28.17
38 -250.873 0.50 27.83
39 ∞ 33.00 1.60859 46.4 40.00
40 ∞ 13.20 1.51633 64.1 40.00
41 ∞ 7.00 40.00
像面 ∞

非球面データ
第23面
K =-7.68287e-001 A 4= 2.36357e-006 A 6= 5.80132e-010 A 8= 1.25835e-011 A10=-7.28207e-014 A12= 1.30593e-016

各種データ
ズーム比 21.41
広角 中間 望遠
焦点距離 7.80 53.24 166.96
Fナンバー 1.80 1.80 2.69
画角 35.19 5.90 1.89
像高 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 285.71 285.71 285.71
BF 7.00 7.00 7.00

d11 0.49 46.04 56.04
d18 59.00 4.47 12.97
d21 6.77 16.00 1.37
d23 6.07 5.79 1.93
d24 17.50 12.80 0.50
d28 33.00 37.70 50.00

入射瞳位置 48.34 279.27 761.12
射出瞳位置 150.26 140.48 120.99
前側主点位置 56.56 353.74 1172.64
後側主点位置 -0.80 -46.24 -159.96

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 71.50 50.76 33.95 3.06
2 12 -13.80 17.28 2.72 -8.98
3 19 -55.04 3.25 -0.04 -1.81
4 22 43.61 5.22 1.88 -1.36
5 24 ∞ 0.00 0.00 -0.00
6 25 -1239.14 9.22 146.94 125.61
7 29 45.27 70.16 6.86 -39.77

合焦時の第12群と収差調整群の移動量（物体側から像側の方向を正とする）
群 無限遠 10.0m 2.0m
12群 0 -0.51 -2.61
調整群（広角） 0 -0.71 -0.82
調整群（中間） 0 2.41 4.70
調整群（望遠） 0 0.00 12.39


＜数値実施例３＞
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 -136.164 2.30 1.72047 34.7 83.37
2 257.757 4.45 79.50
3 -3673.308 2.20 1.84666 23.8 79.12
4 411.286 10.74 1.43875 94.9 78.40
5 -110.090 0.40 78.12
6 6211.847 7.69 1.43387 95.1 76.36
7 -140.104 6.08 75.98
8 130.023 9.96 1.59240 68.3 76.92
9 -281.618 0.15 76.67
10 61.227 8.15 1.72916 54.7 70.53
11 125.808 (可変) 69.05
12 46.711 1.00 1.88300 40.8 26.21
13 12.863 6.74 20.43
14 -40.900 4.83 1.80810 22.8 20.16
15 -12.523 0.75 1.88300 40.8 20.07
16 81.713 0.18 20.21
17 28.657 2.82 1.66680 33.0 20.61
18 176.556 (可変) 20.42
19 -32.786 0.75 1.75700 47.8 21.05
20 67.090 2.45 1.84649 23.9 22.52
21 -262.008 (可変) 23.00
22 228.012 4.88 1.64000 60.1 28.23
23* -34.132 (可変) 28.71
24* 54.561 3.51 1.49700 81.5 29.02
25 -873.423 2.79 28.78
26 -69.441 1.50 2.00330 28.3 28.39
27 -171.195 (可変) 28.57
28(絞り) ∞ 36.00 28.46
29 641.882 3.36 1.51633 64.1 27.93
30 -55.863 0.13 27.89
31 97.159 0.80 1.80100 35.0 27.00
32 32.535 6.06 1.50127 56.5 26.21
33 -174.590 0.15 25.68
34 4361.895 6.04 1.48749 70.2 25.45
35 -28.635 0.85 1.88300 40.8 24.67
36 -135.194 0.29 24.74
37 70.274 5.08 1.51633 64.1 24.94
38 -55.219 4.50 24.81
39 ∞ 33.00 1.60859 46.4 40.00
40 ∞ 13.20 1.51633 64.1 40.00
41 ∞ 7.00 40.00
像面 ∞

非球面データ
第23面
K =-7.68287e-001 A 4= 4.08822e-007 A 6=-1.55867e-009 A 8= 3.33287e-011 A10=-1.56114e-013 A12= 2.41628e-016

第24面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.71112e-007 A 6= 4.90754e-009 A 8=-3.64977e-011 A10= 1.57442e-013 A12=-2.80742e-016

各種データ
ズーム比 21.72
広角 中間 望遠
焦点距離 7.80 53.85 169.41
Fナンバー 1.80 1.80 2.57
画角 35.18 5.83 1.86
像高 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 286.65 286.65 286.65
BF 7.00 7.00 7.00

d11 1.62 46.84 56.71
d18 60.43 4.83 12.97
d21 7.07 15.92 1.50
d23 11.27 10.24 4.56
d27 5.50 8.06 10.16

入射瞳位置 49.73 304.74 971.00
射出瞳位置 -514.21 -514.21 -514.21
前側主点位置 57.41 353.02 1085.35
後側主点位置 -0.80 -46.84 -162.40

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 71.98 52.11 33.58 2.92
2 12 -14.11 16.32 2.15 -9.66
3 19 -54.35 3.20 -0.34 -2.10
4 22 46.54 4.88 2.60 -0.39
5 24 679.18 7.80 -26.02 -30.77
6 28 49.85 109.46 45.11 -40.64

合焦時の第12群と収差調整群の移動量（物体側から像側の方向を正とする）
群 無限遠 10.0m 2.0m
12群 0 -0.53 -2.69
調整群（広角） 0 -0.97 -1.08
調整群（中間） 0 5.89 7.56
調整群（望遠） 0 -4.06 9.66

Ｕ１ 第１レンズ群、Ｕ２ 第２レンズ群、Ｕ３ 第３レンズ群、Ｕ４ 第４レンズ群、Ｕ５ 第５レンズ群

Claims (9)

1. 最も像側に変倍時固定のリレーレンズ群を有し、該リレーレンズ群中に光軸方向に移動可能な収差調整群を有し、広角端、無限遠合焦時の前記収差調整群の最も物体側の面頂点と絞りとの光軸上の間隔をＬｓａ、前記絞りと撮像面との間隔をＬｓｉ、収差調整群の最大移動幅をＭａとしたとき、
   ０．０１＜ Ｌｓａ／Ｌｓｉ ＜０．４
   ０．０１＜ Ｍａ／Ｌｓｉ ＜０．３
   なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
2. 広角端、無限遠合焦時の前記収差調整群が最も物体側に位置する際のバックフォーカスをＳｋｏ、最も像側に位置するさいのバックフォーカスをＳｋｉとしたとき、
   ―０．０１ ＜ （ＳＫｏ−Ｓｋｉ）／Ｍａ ＜ ０．０１
   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. 前記収差調整群は物体側から順に最も大きい空気間隔を隔てて正のＵＡｆ群と負のＵＡｒ群に分けられ、ＵＡｒ群の最も物体側の面は物体側に凹面を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のズームレンズ。
4. 前記ＵＡｆ群の焦点距離をｆａｆ、ＵＡｒ群の焦点距離をｆａｒ、前記収差調整群の正レンズの平均アッベ数をνｄｐ、負レンズの平均アッベ数をνｄｎとしたとき、
   −１．２ ＜ｆａｆ／ｆａｒ＜ −０．８
   ０ ＜ νｄｐ−νｄｎ ＜ ５５
   を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載のズームレンズ。
5. 前記収差調整群は絞りよりも像面側に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載のズームレンズ。
6. 前記収差調整群は変倍時もしくは合焦時の少なくともいずれか一方に応じて光軸方向に移動することを特徴する請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載のズームレンズ。
7. 前記収差調整群の広角端での最大移動幅をＭａＷ、望遠端での移動幅をＭａＴとしたとき
   ０≦ＭａＷ／ＭａＴ ≦１
   を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載のズームレンズ。
8. 物体側から順に変倍時固定の正の第１レンズ群、変倍のために移動する複数のレンズ群、変倍時固定のリレーレンズ群を有し、絞りはリレーレンズ群中に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載のズームレンズ。
9. 請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載のズームレンズと前記ズームレンズによって形成され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。