JP2020085934A - ズームレンズ及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】例えば、像面の周辺での像性能の点で有利なズームレンズを提供することを目的とする。【解決手段】 ズームレンズは、物体側から像側へ順に、ズームのためには移動しない正の屈折力の第１レンズ群と、ズームのために移動する１つまたは２つの負の屈折力のレンズユニットからなる第２レンズ群と、軸外光束のうちの外側の一部の光を低減する絞りと、ズームのために移動する２つまたは３つのレンズユニットからなる第３レンズ群と、第４レンズ群と、を有し、前記第１レンズ群の焦点距離と、前記第２レンズ群の焦点距離と、Ｆドロップが始まるズーム状態での前記絞りから前記第３レンズ群の最も物体側の面の頂点までの光軸上の距離と、前記ズーム状態での前記第２レンズ群の最も像側の面の頂点から前記第３レンズ群の最も物体側の面の頂点までの光軸上の距離とを適切に設定する。【選択図】 図１

Description

本発明は、ズームレンズ及び撮像装置に関する。

近年のテレビカメラ、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、高倍率、広角、且つ高い光学性能のズームレンズが要望されている。高倍率ズームレンズの例として、物体側より順に焦点調整のために移動する正の第１レンズ群、変倍のために移動する負の第２レンズ群、変倍および像面変動補償のために移動する正の第３レンズ群、結像のための正の第４レンズ群を有し、変倍にあたって第２レンズ群と第３レンズ群とが同時に−１倍の結像倍率を有する所謂４群タイプのズームレンズが提案されている。

特許文献１には、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群から成る、広角端での撮影画角が５７．６度でズーム倍率が４４倍程度の４群ズームレンズが開示されている。特許文献１では、第２群と第３群との間に、光軸上を移動する、絞り径は不変であるフレア絞りを備えたズームレンズが公開されている。ここで、Ｆドロップとは、ある焦点距離から望遠側において開放Ｆナンバーが大きくなる現象であり、ズームレンズにおける焦点距離と開口径との関係から発生する現象である。本明細書中では、開放Ｆナンバーが大きくなり始めるズームに係るレンズ群の位置を簡易的にＦドロップ位置と表記する。特許文献１の実施例１の構造では、フレア絞りは、Ｆドロップ位置までは第３群の鏡筒の磁石に吸着して第３群とは一緒に物体側へ迫り出し、Ｆドロップ位置以降は第２群の鏡筒の先端の磁石に付着して第３群の磁石から離れ、かつ第３群との距離が縮まる。特許文献１の実施例２の構造では、絞りと第３群との間の連結部分にバネ機構が設けられ、Ｆドロップ位置以降で当該バネ構造が押し込まれてフレア絞りと第３群との間の距離が縮まる。

また、変倍に関与するレンズ群が３群以上あり、全体として５群以上のレンズ群から構成されている所謂多群ズームレンズが提案されている。特許文献２には、正の第１レンズ群、負の第２レンズ群、正の第３レンズ群、正の第４レンズ群、正の第５レンズ群から成る、広角端での撮影画角が７７．２度でズーム倍率が４．３倍程度の５群ズームレンズが開示されている。第１群は、ズームのためには移動せず、第２ないし第４群は、ズームのために移動し、第２レンズ群と第３レンズ群との間には、Ｆナンバーを決定する絞りとは別の絞りが配置されている。

特開平６−１８６４７７号公報 特開２０１７−７８７７２号公報

特許文献１で提案されている４群ズームレンズでは、変倍のための第２群（バリエータ）の移動軌跡に対して第３群（コンペンセータ）の移動軌跡は一義的に決定される。そのため、高倍率、広角、且つＦナンバー小のズームレンズを実現するためには、第３レンズ群の有効径が増大する傾向にあり、小型軽量化や高性能化には不利であった。そこで、フレア絞りにより軸外の余分な光線をカットして画面（像面）の周辺での性能（像性能）を改善するものの、Ｆドロップ位置以降では絞りの移動を不連続的に反転し、且つフレア絞りの保持構造を第３レンズ群から第２レンズ群の方へ長く伸ばしているため、機構の単純さ・小型軽量の点で不利であった。また、フレア絞りによりズーム中の瞬間的な衝撃や負荷トルクの変動が生じうることは、Ｆドロップ位置近傍での操作感や画界変化率に違和感を与える原因となりうる。

一方、特許文献２では、第２群と第３群との間にＦナンバーを決定する絞り以外に絞りを配置するものの、その目的の主眼は、入射瞳までの距離を短くすることにより第１群の大型化を抑制することであり、広角端から中間状態までのコマフレアを抑制することについては具体的な記載がない。

本発明は、例えば、像面の周辺での像性能の点で有利なズームレンズを提供することを目的とする。

本発明のズームレンズは、物体側から像側へ順に、ズームのためには移動しない正の屈折力の第１レンズ群と、ズームのために移動する１つまたは２つの負の屈折力のレンズユニットからなる第２レンズ群と、軸外光束のうちの外側の一部の光を低減する絞りと、ズームのために移動する２つまたは３つのレンズユニットからなる第３レンズ群と、第４レンズ群と、を有し、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とし、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とし、Ｆドロップが始まるズーム状態での前記絞りから前記第３レンズ群の最も物体側の面の頂点までの光軸上の距離をＸｉ３とし、前記ズーム状態での前記第２レンズ群の最も像側の面の頂点から前記第３レンズ群の最も物体側の面の頂点までの光軸上の距離をＳ２３として、
−１３．０≦ｆ１／ｆ２≦−５．０
０．２６≦Ｘｉ３／Ｓ２３≦０．４６
なる条件式を満たすことを特徴とする。

本発明によれば、例えば、像面の周辺での像性能の点で有利なズームレンズを提供することができる。

数値実施例１の（ａ）広角端、（ｂ）ズーム中間、（ｃ）Ｆドロップ位置、（ｄ）望遠端の無限遠合焦時のレンズ断面図 数値実施例１の広角端ドロップの無限遠合焦時の収差図 数値実施例１のズーム中間の無限遠合焦時の収差図 数値実施例１のＦドロップ位置の無限遠合焦時の収差図 数値実施例１の望遠端の無限遠合焦時の収差図 数値実施例２の（ａ）広角端、（ｂ）ズーム中間、（ｃ）Ｆドロップ位置、（ｄ）望遠端の無限遠合焦時のレンズ断面図 数値実施例２の広角端ドロップの無限遠合焦時の収差図 数値実施例２のズーム中間の無限遠合焦時の収差図 数値実施例２のＦドロップ位置の無限遠合焦時の収差図 数値実施例２の望遠端の無限遠合焦時の収差図 数値実施例３の（ａ）広角端、（ｂ）ズーム中間、（ｃ）Ｆドロップ位置、（ｄ）望遠端の無限遠合焦時のレンズ断面図 数値実施例３の広角端ドロップの無限遠合焦時の収差図 数値実施例３のズーム中間の無限遠合焦時の収差図 数値実施例３のＦドロップ位置の無限遠合焦時の収差図 数値実施例３の望遠端の無限遠合焦時の収差図 数値実施例４の（ａ）広角端、（ｂ）ズーム中間、（ｃ）Ｆドロップ位置、（ｄ）望遠端の無限遠合焦時のレンズ断面図 数値実施例４の広角端ドロップの無限遠合焦時の収差図 数値実施例４のズーム中間の無限遠合焦時の収差図 数値実施例４のＦドロップ位置の無限遠合焦時の収差図 数値実施例４の望遠端の無限遠合焦時の収差図 本発明の実施例の移動機構の作動を示す概略図 実施例５の撮像装置の要部概略図

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面を用いて詳細に説明する。

本発明のズームレンズは、物体側から像側へ順に、ズームのためには移動しない正の屈折力の第１レンズ群と、ズームのために移動する１つまたは２つの負の屈折力のレンズユニットからなる第２レンズ群と、軸外光束のうちの外側の一部の光を低減する絞りと、ズームのために移動する２つまたは３つの正の屈折力のレンズユニットからなる第３レンズ群と、第４レンズ群と、を有している。

本発明のズームレンズは、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とし、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とし、Ｆドロップが始まるズーム状態での前記絞りから前記第３レンズ群の最も物体側の面の頂点までの光軸上の距離をＸｉ３とし、前記ズーム状態での前記第２レンズ群の最も像側の面の頂点から前記第３レンズ群の最も物体側の面の頂点までの光軸上の距離をＳ２３として、
−１３．０≦ｆ１／ｆ２≦−５．０ ・・・（１）
０．２６≦Ｘｉ３／Ｓ２３≦０．４６ ・・・（２）
なる条件式を満たすことを特徴とする。

条件式（１）、（２）は、高倍率且つ広画角であるズームレンズにおいて軸外光束フレアを効果的にカットするための条件を規定するものである。

条件式（１）は、本発明のズームレンズの第１態様を構成する第１レンズ群Ｕ１と第２レンズ群Ｕ２の焦点距離の比を規定している。条件式（１）を満たすことで、特にズームレンズの望遠端の長焦点距離化を実現するために最適な第１レンズ群Ｕ１と第２レンズ群Ｕ２のパワー比を設定することができる。また、条件式（１）からは本発明で想定するズームレンズの仕様に対する第２レンズ群Ｕ２のレンズ有効径の適切な範囲を規定することができる。

条件式（１）の上限を超えると、第１レンズ群Ｕ１の望遠側における収差補正が困難となる。また、第２レンズ群Ｕ２の変倍に必要なパワーが不足するため、ズームレンズの高倍率化や第２レンズ群Ｕ２の小型軽量化が困難となる。条件式（１）の下限を超えると、第２レンズ群Ｕ２のパワーが相対的に強くなり、収差のズーム変動を抑制することが困難となり、第１レンズ群Ｕ１の小型軽量化との両立も困難となる。

更に好ましくは、条件式（１）は次の如く設定するのが良い。
−１２．５≦ｆ１／ｆ２≦−６．０ ・・・（１ａ）
更に好ましくは、条件式（１ａ）は次の如く設定するのが良い。
−１２．０≦ｆ１／ｆ２≦−７．０ ・・・（１ａａ）
更に好ましくは、条件式（１ａａ）は次の如く設定するのが良い。
−１１．５≦ｆ１／ｆ２≦−８．０ ・・・（１ａａａ）

ここで、第１レンズ群Ｕ１は第２レンズ群Ｕ２よりも物体側に配置され、ズーミング中に撮像面からの距離が一定である群全体を指している。本発明における第１レンズ群は、第１レンズ群の一部又は全体を合焦時に移動させる機構を備えている。上記第１レンズ群Ｕ１の焦点距離ｆ１は、無限遠に合焦している状態での第１レンズ群Ｕ１の焦点距離のことである。

また、条件式（２）は、ズームレンズの高倍率化を達成しつつ、第２レンズ群Ｕ２と第３レンズ群Ｕ３を通過する光束径が最大となるＦドロップ位置近傍におけるフレア絞りの配置の適切な範囲を規定している。ここで、Ｘｉ３はＦナンバーの光量落ちが始まるズーム位置である所謂Ｆドロップ位置におけるフレア絞りＩＦから第３レンズ群Ｕ３の最前面（最物体側レンズ面）頂点までの光軸上の距離を示している。Ｓ２３はＦドロップ位置における第２レンズ群Ｕ２の最終面（最後方面）頂点から第３レンズ群Ｕ３の最前面（最物体側レンズ面）頂点までの光軸上の距離を示している。条件式（２）を満たすことで、Ｆナンバー光束に影響せず、不要な軸外光束のみを効果的にカットするフレア絞りを適切に配置することが可能となり、広角端から少し望遠側へズーミングした際に発生しやすい画面周辺のコマフレアを適切に抑制することが可能となる。

条件式（２）の上限を超えると、Ｆドロップ位置から望遠端までのストロークが十分に確保できず、ズームレンズの十分な高倍率化が困難となる。また、上限を超えた範囲を達成しようとすると、特許文献１のような絞り位置を急峻に変動させる機構が別途必要となり、ズーム機構の複雑化や滑らかなズーミングの妨げになる。条件式（２）の下限を超えると、フレア絞りの位置が第３レンズ群Ｕ３に近すぎて軸外光束をカットする効果が相対的に弱くなるため好ましくない。

更に好ましくは、条件式（２）は次の如く設定するのが良い。
０．２７≦Ｘｉ３／Ｓ２３≦０．４５ ・・・（２ａ）
更に好ましくは、条件式（２ａ）は次の如く設定するのが良い。
０．２８≦Ｘｉ３／Ｓ２３≦０．４４ ・・・（２ａａ）

更に、本発明のズームレンズにおいては次の諸条件のうち１以上を満足するのが良い。
前記第２レンズ群の広角端と望遠端における横倍率をそれぞれβ２ｗ、β２ｔとし、第３レンズ群の広角端および望遠端での横倍率をそれぞれβ３ｗ、β３ｔとして、
０．１≦｜（β３ｔ／β３ｗ）／（β２ｔ／β２ｗ）｜≦０．９ ・・・（３）
なる条件式を満たすことを特徴としている。

条件式（３）は、本発明のズームレンズにおける更なる高倍率化と軸外光束フレアを効果的にカットするための条件を規定するものである。条件式（３）を満たすことで、第２レンズ群と第３レンズ群における変倍比分担を適切に割り振ることができ、高性能化や小型軽量化に有利となる。

条件式（３）の上限を超えると、相対的な第２レンズ群のパワー不足及び変倍分担の低下となり、第２レンズ群の有効径増大や、ズームレンズの広角化に不利な構成となる。更に、比較的重くて大きな第３レンズ群のズームストローク増大に繋がるため好ましくない。条件式（３）の下限を超えると、相対的な第３レンズ群の変倍分担が低下し、高倍率ズームレンズの変倍部の増大や効果的なフレアカット効果が発揮できない状況となるため好ましくない。

更に好ましくは、条件式（３）は次の如く設定するのが良い。
０．１２≦｜（β３ｔ／β３ｗ）／（β２ｔ／β２ｗ）｜≦０．８０
・・・（３ａ）
更に好ましくは、条件式（３ａ）は次の如く設定するのが良い。
０．１５≦｜（β３ｔ／β３ｗ）／（β２ｔ／β２ｗ）｜≦０．６５
・・・（３ａａ）

更に、前記ズームレンズの広角端焦点距離をｆｗ、広角端から望遠端までの変倍比をＺとして、
ｆｗ×√Ｚ
の焦点距離における、第２レンズ群の最終面頂点からフレア絞りまでの光軸上の距離をｘ２ｉとし、第２レンズ群の最終面頂点から第３レンズ群の最前面頂点までの光軸上の距離をｓ２３として、
０．７３≦ｘ２ｉ／ｓ２３≦０．９５ ・・・（４）
なる条件式を満たすことを特徴としている。

条件式（４）は本発明のズームレンズの高倍率化とフレアカット効果を両立させるためのフレア絞りの位置に関する条件を規定するものである。条件式（４）中のｘ２ｉはレンズ系全体の変倍比をＺとしたときのズーム中間ポジションｆｗ×√Ｚの焦点距離における第２レンズ群の最も像側の面の頂点からフレア絞りまでの光軸上の距離である。条件式（４）中のｓ２３は同ポジションにおける第２レンズ群最終面頂点から第３レンズ群の最前面頂点までの光軸上の距離である。本発明のフレア絞りで最も下線カット効果を発揮したいのが、広角端からｆｗ×√Ｚのズームポジションまでの範囲である。このポジションにおけるフレア絞りの配置を適切に設定することで、ズームレンズの高倍率化を確保しつつ下線カット効果を十分に発揮できるような配置を規定している。

条件式（４）の上限を超えると、ズーム中間におけるフレア絞りの位置が第３レンズ群に近く、フレアカットの効果を十分に発揮することができない。条件式（４）の下限を超えると、ズームレンズの高倍率化を達成するためにフレア絞り保持部に非線形的な移動を可能とする機構や、第２レンズ群との干渉を回避する機構、撮影状況の検出手段等の搭載が別途必要となる。そのため、変倍部機構の煩雑化や重量増大を招く原因となるため好ましくない。

更に好ましくは、条件式（４）は次の如く設定するのが良い。
０．７４≦ｘ２ｉ／ｓ２３≦０．９２ ・・・（４ａ）
更に好ましくは、条件式（４ａ）は次の如く設定するのが良い。
０．７５≦ｘ２ｉ／ｓ２３≦０．９０ ・・・（４ａａ）

更に、本発明の撮像装置は、各実施例のズームレンズとズームレンズによって形成された像を受光する所定の有効撮像範囲を有する固体撮像素子を有することを特徴とする。

このとき、ズームレンズの広角端の撮影半画角をωｗとし、広角端における全系の焦点距離をｆｗとし、望遠端における全系の焦点距離をｆｔとして、
４５＜ｆｔ／ｆｗ＜１３０ ・・・（５）
５６．０＜２ωｗ＜７２．６ ・・・（６）
なる条件式を満たすのがよい。

条件式（５）、（６）は、本発明によって得られる効果を発揮するのに適したズームレンズの倍率と広角端の撮影画角の範囲を規定している。ここで、広角端の撮影画角とは、撮像素子の有効対角長に対する広角端の最大撮影画角である。本発明に記載されているフレアカット絞りは、高倍率で広画角なズームレンズで増大しがちな下線フレア成分を適切にカットし、特にズーム中間の光学性能を改善する上で有効な技術である。条件式（５）と（６）は、それぞれ本発明の適用が有効であるズームレンズの倍率と広角端画角の範囲を規定している。これらの条件を外れる場合は、所望の仕様を達成する上でのズームレンズのレンズ構成やパワー配置と、フレアカット絞りの配置や径とが適切に設定されていない場合が考えられる。

更に好ましくは、条件式（５）は次の如く設定するのが良い。
５０＜ｆｔ／ｆｗ＜１２５ ・・・（５ａ）
更に好ましくは、条件式（５ａ）は次の如く設定するのが良い。
５５＜ｆｔ／ｆｗ＜１１５ ・・・（５ａａ）
更に好ましくは、条件式（５ａａ）は次の如く設定するのが良い。
５６＜ｆｔ／ｆｗ＜９０ ・・・（５ａａａ）

更に好ましくは、条件式（６）は次の如く設定するのが良い。
５６．１＜２ωｗ＜７０．８ ・・・（６ａ）
更に好ましくは、条件式（６ａ）は次の如く設定するのが良い。
５６．２＜２ωｗ＜６８．０ ・・・（６ａａ）

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１〜４に対応する数値実施例１〜４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ける（ａ）広角端（１４．３ｍｍ）、（ｂ）ズーム中間（焦点距離１０７．０ｍｍ）、（ｃ）Ｆドロップ位置（５５２．２ｍｍ）、（ｄ）望遠端（８００．８ｍｍ）のレンズ断面図である。各レンズ断面図において、左方が物体側（前方）で、右方が像側（後方）である。

図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄはそれぞれ、実施例１のズームレンズにおける広角端（１４．３ｍｍ）、ズーム中間（焦点距離１０７．０ｍｍ）、Ｆドロップ位置（５５２．２ｍｍ）、望遠端（８００．８ｍｍ）の縦横収差図を示している。いずれも無限遠物体に合焦状態のレンズ断面図や収差図である。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、実施例１のズームレンズは物体側から順に、合焦用の正の第１レンズ群Ｕ１と、広角端から望遠端への変倍のために、物体側から像側へ移動する変倍用の負の第２レンズ群Ｕ２と、広角端から望遠端への変倍のために、像側から物体側へ移動する正の屈折力の第３１レンズ群Ｕ３１および像側から物体側へ移動する正の屈折力の第３２レンズ群Ｕ３２からなる第３レンズ群を有している。更に、その像側に結像作用を有する正の第４レンズ群Ｕ４を有している。

本発明のズームレンズにおいては、前変倍群と後変倍群からなる３群以上のレンズ群を移動させる所謂多群ズーム方式と呼ばれるズームタイプを構成し、高倍率化や良好な光学性能を容易に達成している。

本発明のズームレンズにおいては、後群に光路中より挿抜可能であってズームレンズ全系の焦点距離を変位させるレンズユニットを有していても良い。また、第４レンズ群Ｕ４の一部の光学部材を光軸上に沿って移動させることにより、バックフォーカス調整の役割を担う機能を持たせることが可能である。

ＩＦは軸上光束（Ｆナンバー光束）には影響せず不要な軸外光束のみをカットするフレア絞りであり、第２レンズ群Ｕ２と第３レンズ群Ｕ３の間に配置されている。フレア絞りは第３レンズ群Ｕ３と一体型で構成され、変倍に際して第３レンズ群と同一軌跡を描く形式を採用しても良い。また実施例１のフレア絞りの開口径はズーム全域で一定であり、絞り開口の開閉機構や絞り径制御用のズーム位置検出手段などを必要としないため、低コストで実装が容易である。

ＳＰはＦナンバーを決定する開口絞りであり、第３レンズ群Ｕ３と第４レンズ群Ｕ４の間に配置されている。ＤＧはカメラ内の光学フィルタや色分解光学系に相当するダミーガラスであり、図ではガラスブロックとして示している。ＩＰ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、球面収差における実線と二点鎖線は各々ｅ線、ｇ線である。非点収差における破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はｇ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０．４ｍｍ、非点収差は０．４ｍｍ、歪曲は１０％、倍率色収差は０．０５ｍｍのスケールで描かれている。なお、以下の各実施例において広角端と望遠端は、変倍用の第２レンズ群Ｕ２が機構に対して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指す。

次に、数値実施例１の面データとの対応について説明する。第１レンズ群Ｕ１は第１面から第１２面に対応する。第１面から第６面は合焦のためには移動しない負（又は略ノンパワー）の屈折力の第１１レンズ群Ｕ１１であり、第７面から第１２面は無限遠側から至近側への合焦時に撮像面側から物体側へ移動する正の屈折力の第１２レンズ群Ｕ１２である。第１２レンズ群Ｕ１２はその一部が合焦駆動の軌跡を異とすることで、合焦駆動中の収差変動を改善することができる所謂フローティングフォーカス形式を採用しても良い。第２レンズ群Ｕ２は、第１３面から第１９面に対応し、負の屈折力を有する。Ｆナンバー光束には影響せず不要な軸外光束のみをカットするフレア絞りＩＦは、第２０面に対応する。第３１レンズ群Ｕ３１は、第２１面から第２６面に対応し、正の屈折力を有する。第３２レンズ群Ｕ３２は、第２７面から第３１面に対応し、正の屈折力を有する。Ｆナンバーを決定する開口絞りは第３２面に対応する。第４レンズ群Ｕ４は、第３３面から第５３面に対応し、正の屈折力を有する。第５４面から第５６面は、カメラ内の光学フィルタや色分解光学系に相当するダミーガラスである。

ここで、図９（ａ）〜（ｃ）を用いて、実施例１の構成を例示して本発明のズームレンズの移動機構の作動及びフレア絞りによるフレアカットの概略を説明する。図９は本発明のズームレンズにおける（ａ）広角端、（ｂ）ズーム中間、（ｃ）望遠端での移動機構の概略位置を示している。図中の第２レンズ群Ｕ２、第３レンズ群Ｕ３、第４レンズ群Ｕ４はレンズを保持する鏡筒からズームカム構造へと繋がり、ズーミングに際して光軸方向へ移動する。数値実施例１におけるフレア絞りＩＦは第３１レンズ群Ｕ３１を保持する鏡筒と一体型で構成されており、軸上（Ｆナンバー）光束に影響することがない形状で構成されている。広角端から望遠端への変倍に際して、像面側から物体側へ反転することなく単調に移動する軌跡を描く。また、フレア絞りＩＦには開口部の開閉機構を持たず、ズーム全域で絞り径は不変である。

図９中の（ａ）広角端の状態では、第２レンズ群Ｕ２と第３レンズ群Ｕ３は全ズーム領域で最も離れた配置となっている。第２レンズ群Ｕ２から第３レンズ群Ｕ３への軸上光束を一点鎖線で、最軸外光束を実線で表した場合、軸上（Ｆナンバー）光束は光束幅（瞳径）の小さい状態で第２レンズ群Ｕ２の光軸に近い領域を通過した後、発散しながら第３レンズ群Ｕ３へ到達する。一方、軸外光束は第２レンズ群の有効径の高い部分を通過し、発散しながら第３レンズ群Ｕ３に到達する。このときの軸上光束の下線をＲｃｌ、軸外光束の下線をＲａｌで表すと、第２レンズ群Ｕ２に近い位置では軸外光束の下線Ｒａｌの方が光軸からの距離が離れている位置を通過し、第３レンズ群Ｕ３に近い位置では軸上光束の下線Ｒｃｌの方が光軸からの距離が離れている位置を通過する。また、本発明のズームレンズでは、広角端における周辺光量比は第１レンズ群Ｕ１もしくは第２レンズ群Ｕ２の有効径によって決まることが多く、広角端でフレア絞りによる下線カットが必要になることは少ない。

次に図９の（ｂ）ズーム中間については、広角端焦点距離をｆｗ、ズームレンズの広角端から望遠端までのズーム倍率をＺとしたとき、
ｆｗ×５√Ｚ 〜 ｆｗ×√Ｚ
の焦点距離で表せるズーム領域を本発明ではズーム中間として想定している。

図９（ｂ）のズーム中間では、軸上光束と軸外光束は共に広角端よりも光束幅が広がっているが、第３レンズ群Ｕ３の近傍において、軸上光束Ｒｃｌよりも軸外光束Ｒａｌの方が光軸から離れた位置を通過している領域が多い（図９（ｂ）の斜線部分）。この斜線部分はＦナンバーへ影響することなくカットすることができる光束部分であり、広角端からのズーム変動としてコマフレアが発生している部分である。そのため、画面中心の光量に対する周辺光量比が品質上問題にならない範疇で軸外光束をカットすることで、画面周辺の光学性能を改善させることができる。この領域はＦドロップ位置の手前あたりまで継続的に存在するため、Ｆナンバー光束径から求めたフレア絞りを適切な位置に配置して、軸外の不要な光束を極力カットすることが効果的である。

図９（ｃ）望遠端では、軸外光束の下線Ｒａｌは、軸上光束の下線Ｒｃｌの内側を通過するようになるため、Ｆドロップ位置から望遠端の領域ではＦナンバーへの影響無しにフレアカットを実現することはできない。

ここで、特許文献１に記載されている所謂乗り移り式の４群ズームでは、Ｆナンバー条件によって第３レンズ群Ｕ３の有効径が決定され、余分な軸外光束が多く入射し、軸外コマフレアが多く発生する傾向にあった。そのため広角端からＦドロップ位置にかけてフレア絞りの位置を極力前へ構成する必要があり、Ｆドロップ位置以降の変倍の無駄なスペースを削減するために磁石などによる煩雑な構成が必要であった。

一方、図９のような多群ズーム形式を用いると、４群ズームの第３レンズ群Ｕ３の主点位置を維持したまま、５群ズームの第３レンズ群は物体側に、第４レンズ群は像面側に配置させることができ。その効果としてＦナンバーを維持したまま第３、４レンズ群の有効径を小さくすることが可能である。この効果によって軸上光束も軸外光束も４群ズームに対して下げることが可能であり、移動群の小型軽量化も達成されるため非常に有利な要因である。しかし、更に光学性能のズーム変動を改善しようとすると多群ズーム方式では第２レンズ群パワーの相対的な緩和が可能であることから、第２レンズ群Ｕ２の有効径が大きくなり、主に広角端からズーム中間域における軸外光束径が想定的に上がる課題が伴う。そこで本発明を適用することにより、軸外のコマフレアを効果的にカットすることが可能となる。先行文献１に記載されている４群ズームに対して、変倍で移動する第２レンズ群Ｕ２や第３レンズ群Ｕ３の配置や光束の通り方が変化するため、フレア絞りの構成に関する条件式が異なってくる。

具体的な比較例を挙げて考察すると、特許文献１には本発明の条件式（２）のＸｉ３／Ｓ２３に対応する値は、０．４５９〜０．９１８であることが明記されている。フレア絞りによる下線カットの効果を表す指標として、例えば図９（ｂ）のようなズーム位置における最軸外光束の主光線と下線の光線高さの比を考える。特許文献１の特許データに基づく再現検証によると、フレア絞りによって約１５％の下線成分をカットしている実施形態があった。これに対し、本発明の実施例では条件式（２）のＸｉ３／Ｓ２３に対応する値は０．２７１〜０．４５６と特許文献１の実施例の範囲外であるが、フレア絞りによって最大で約２０％程度の下線成分をカットできている。これにより多群ズームを採用して高仕様化や高性能化、小型軽量化を図りつつ、従来の４群ズームとは数値範囲が異なる領域においても同等以上のフレア絞りの効果を発揮することが確認できた。但し、上述の検証はあくまでも本発明の効果を裏付ける一例であり、要求される仕様や性能の違いにより下線カットの評価方法や要求される割合は様々であることは言うまでもない。これらは全ての実施例においても同様である。

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、θｇＦｉ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、Ａ３〜Ａ１６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）式を適宜満足しており、広画角、高ズーム比、小型軽量で全ズーム範囲に亘り高い光学性能を有したズームレンズを達成している。しかしながら、本発明のズームレンズは、（１）〜（２）式を満足することは必須であるが、（３）〜（６）式については満足していなくても構わない。但し、（３）〜（６）式について少なくとも１つでも満足していれば更に良い効果を奏することができる。これは実施例２〜４についても同様である。

図３は、本発明の実施例２（数値実施例２）のズームレンズの（ａ）広角端（焦点距離１０．００ｍｍ）、（ｂ）ズーム中間（焦点距離８９．４４ｍｍ）、（ｃ）Ｆドロップ位置（焦点距離３４２．８７ｍｍ）、（ｄ）望遠端（焦点距離８００．００ｍｍ）における無限遠物体に合焦状態のレンズ断面図である。

図４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄはそれぞれ、本発明の実施例２（数値実施例２）のズームレンズの広角端（焦点距離１０．００ｍｍ）、ズーム中間（焦点距離８９．４４ｍｍ）、Ｆドロップ位置（焦点距離３４２．８７ｍｍ）、望遠端（焦点距離８００．００ｍｍ）における無限遠物体に合焦状態の縦横収差図である。

次に、数値実施例の面データとの対応について説明する。第１レンズ群Ｕ１は第１面から第１４面に対応する。第１面から第８面は合焦時に移動しない負（又は略ノンパワー）の屈折力の第１１レンズ群Ｕ１１であり、第９面から第１４面は無限遠側から至近側への合焦時に撮像面側から物体側へ移動する正の屈折力の第１２レンズ群Ｕ１２である。第１２レンズ群Ｕ１２はその一部が合焦駆動の軌跡を異とすることで、合焦駆動中の収差変動を改善することができる所謂フローティングフォーカス形式を採用しても良い。第２レンズ群Ｕ２は、第１５面から第２１面に対応し、負の屈折力を有する。Ｆナンバー光束には影響せず不要な軸外光束のみをカットするフレア絞りＩＦは、第２２面に対応する。第３１レンズ群Ｕ３１は、第２３面から第２９面に対応し、正の屈折力を有する。第３２レンズ群Ｕ３２は、第３０面から第３１面に対応し、正の屈折力を有する。Ｆナンバーを決定する開口絞りは第３２面に対応する。第４レンズ群Ｕ４は、第３３面から第４８面に対応し、正の屈折力を有する。第４９面から第５１面は、カメラ内の光学フィルタや色分解光学系に相当するダミーガラスである。

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）式を適宜満足しており、広画角、高ズーム比、小型軽量で全ズーム範囲に亘り高い光学性能を有したズームレンズを達成している。特に実施例２では、図９で示すようなフレア絞りとの干渉を回避する構造を設け、第２レンズ群Ｕ２と第３レンズ群Ｕ３の間の間隔を無駄なく変倍に活用している。これにより、変倍群の構造が煩雑にならず、低コストで実現容易な構造でありながら、広角端から望遠端までの変倍比が８０倍という高倍率ズームを実現している。

図５は、本発明の実施例３（数値実施例３）のズームレンズの（ａ）広角端（焦点距離１０．２０ｍｍ）、（ｂ）ズーム中間（焦点距離８８．３３ｍｍ）、（ｃ）Ｆドロップ位置（焦点距離３２７．８６ｍｍ）、（ｄ）望遠端（焦点距離７６５．００ｍｍ）における無限遠物体に合焦状態のレンズ断面図である。

図６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄはそれぞれ、本発明の実施例３（数値実施例３）のズームレンズの広角端（焦点距離１０．２０ｍｍ）、ズーム中間（焦点距離８８．３３ｍｍ）、Ｆドロップ位置（焦点距離３２７．８６ｍｍ）、望遠端（焦点距離７６５．００ｍｍ）における無限遠物体に合焦状態の縦横収差図である。

次に、数値実施例の面データとの対応について説明する。第１レンズ群Ｕ１は第１面から第１４面に対応する。第１面から第８面は合焦時に移動しない負（又は略ノンパワー）の屈折力の第１１レンズ群Ｕ１１であり、第９面から第１４面は無限遠側から至近側への合焦時に撮像面側から物体側へ移動する正の屈折力の第１２レンズ群Ｕ１２である。第１２レンズ群Ｕ１２はその一部が合焦駆動の軌跡を異とすることで、合焦駆動中の収差変動を改善することができる所謂フローティングフォーカス形式を採用しても良い。第２レンズ群Ｕ２は、第１５面から第２１面に対応し、負の屈折力を有する。Ｆナンバー光束には影響せず不要な軸外光束のみをカットするフレア絞りＩＦは、第２２面に対応する。第３１レンズ群Ｕ３１は、第２３面から第２４面に対応し、正の屈折力を有し、フレア絞りＩＦと一体となって変倍時に移動する。第３２レンズ群Ｕ３２は、第２５面から第２９面に対応し、負の屈折力を有する。第３３レンズ群Ｕ３３は、第３０面から第３１面に対応し、正の屈折力を有する。Ｆナンバーを決定する開口絞りは第３２面に対応する。第４レンズ群Ｕ４は、第３３面から第４８面に対応し、正の屈折力を有する。第４９面から第５１面は、カメラ内の光学フィルタや色分解光学系に相当するダミーガラスである。

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）式を適宜満足しており、広画角、高ズーム比、小型軽量で全ズーム範囲に亘り高い光学性能を有したズームレンズを達成している。特に実施例３は、第４レンズ群Ｕ４は負の屈折力を有する群であるが、本発明の効果を発揮する条件式には問題なく適合している。ここで、実施例３は実施例２の第３レンズ群Ｕ３を分割した形態にも近いため、実施例３の第３レンズ群Ｕ３と第４レンズ群Ｕ４のパワーで条件式（３）に照合してみても、（｜(β３ｔ／β３ｗ)／(β２ｔ／β２ｗ)｜）は０．５３４で条件式（３）を満足している。実施例３も実施例２と同様に図７で示すような第２レンズ群Ｕ２とフレア絞りの干渉を回避する構造を設けてあり、第２レンズ群Ｕ２と第３１レンズ群Ｕ３１の間の間隔を無駄なく変倍に活用している。これにより、変倍群の構造が煩雑にならず、低コストで実現容易な構造でありながら、広角端から望遠端までの変倍比が７５倍という高倍率ズームを実現している。

図７は、本発明の実施例４（数値実施例４）のズームレンズの（ａ）広角端（焦点距離１４．３０ｍｍ）、（ｂ）ズーム中間（焦点距離１０７．３０ｍｍ）、（ｃ）Ｆドロップ位置（焦点距離５５５．００ｍｍ）、（ｄ）望遠端（焦点距離８０５．０９ｍｍ）における無限遠物体に合焦状態のレンズ断面図である。

図８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄはそれぞれ、本発明の実施例４（数値実施例４）のズームレンズの広角端（焦点距離１４．３０ｍｍ）、ズーム中間（焦点距離１０７．３０ｍｍ）、Ｆドロップ位置（焦点距離５５５．００ｍｍ）、望遠端（焦点距離８０５．０９ｍｍ）における無限遠物体に合焦状態の縦横収差図である。

次に、数値実施例の面データとの対応について説明する。第１レンズ群Ｕ１は第１面から第１２面に対応する。第１面から第６面は合焦時に移動しない負（又は略ノンパワー）の屈折力の第１１レンズ群Ｕ１１であり、第７面から第１２面は無限遠側から至近側への合焦時に撮像面側から物体側へ移動する正の屈折力の第１２レンズ群Ｕ１２である。第１２レンズ群Ｕ１２はその一部が合焦駆動の軌跡を異とすることで、合焦駆動中の収差変動を改善することができる所謂フローティングフォーカス形式を採用しても良い。第２レンズ群Ｕ２は、第１３面から第１９面に対応し、負の屈折力を有する。数値実施例４では、第２レンズ群Ｕ２を物体側から順に負の屈折力を有する第２１レンズ群Ｕ２１と、負の屈折力を有する第２２レンズ群Ｕ２２に分割し、ズーム中間における軌跡を僅かに異ならせている。これにより、特にズーム中間の収差補正を更に有利に補正可能とした形態をとっている。本発明の条件式における第２レンズ群Ｕ２の屈折力や位置に関する値は、第２１レンズ群Ｕ２１と第２２レンズ群Ｕ２２を１つの群とみなして算出している。Ｆナンバー光束には影響せず不要な軸外光束のみをカットするフレア絞りＩＦは、第２０面に対応する。第３１レンズ群Ｕ３１は、第２１面から第２６面に対応し、正の屈折力を有し、フレア絞りＩＦと一体となって変倍時に移動する。第３２レンズ群Ｕ３２は、第２７面から第３１面に対応し、正の屈折力を有する。Ｆナンバーを決定する開口絞りは第３２面に対応する。第４レンズ群Ｕ４は、第３３面から第５３面に対応し、正の屈折力を有する。第５４面から第５６面は、カメラ内の光学フィルタや色分解光学系に相当するダミーガラスである。

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）式を適宜満足しており、広画角、高ズーム比、小型軽量で全ズーム範囲に亘り高い光学性能を有したズームレンズを達成している。特に実施例４は、更なる収差補正上の利点から第２レンズ群Ｕ２を２つの群に分割した形態であるが、変倍分担役割などを鑑みて１つの群とみなした場合に本発明の効果を発揮する条件式に問題なく適合している。実施例４では、低コストで実現容易な構造でありながら、広角端から望遠端までの変倍比が５６．３倍という高倍率ズームを実現している。

図１０は実施例１〜４のいずれか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。１０１は実施例１〜４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、変倍部Ｖ、結像用の後群ＣＲを有している。第１レンズ群Ｆは合焦用レンズ群が含まれている。変倍部Ｖには、変倍時に光軸上を移動する前変倍群ＶＦ、フレア絞りＩＦ、後変倍群ＶＲが含まれている。ＳＰは開口絞りである。１０２、１０３は各々第１レンズ群Ｆ、変倍部Ｖ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。１０５〜１０７は駆動機構１０２、１０３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。１０９〜１１１は、第１レンズ群Ｆや変倍部Ｖ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２０１において、２０２はカメラ２０１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、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することができる。

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 θgF 有効径 焦点距離
1 -2942.18811 6.00000 1.834810 42.74 0.5648 203.750 -358.417
2 335.45859 1.80000 192.610
3 335.06633 23.70767 1.433870 95.10 0.5373 191.868 588.078
4 -1057.92901 0.20000 190.148
5 525.29863 14.68252 1.433870 95.10 0.5373 193.025 995.955
6 -2449.90453 25.25075 193.154
7 377.04224 20.53079 1.433870 95.10 0.5373 193.717 681.715
8 -1365.49684 0.25000 193.047
9 306.95406 16.15620 1.433870 95.10 0.5373 187.894 856.440
10 1716.23164 1.49946 186.359
11 188.24393 16.19337 1.438750 94.66 0.5340 175.691 776.951
12 408.07756 (可変) 173.184
13 -532.82374 2.20000 2.003300 28.27 0.5980 44.984 -35.106
14 38.13165 11.72245 38.642
15 -44.54614 1.45000 1.743198 49.34 0.5531 37.438 -36.767
16 72.56546 9.77415 1.892860 20.36 0.6393 38.715 32.645
17 -46.48441 1.62858 39.806
18 -41.75805 2.00000 1.882997 40.76 0.5667 39.744 -65.283
19 -152.60813 (可変) 42.316
20 （フレア絞り）26.00000 60.360
21 152.33559 11.49260 1.729157 54.68 0.5444 82.983 133.769
22 -265.71450 6.61910 83.273
23 139.88768 13.50202 1.438750 94.66 0.5340 83.569 205.022
24 -246.30392 0.49825 82.934
25 264.09410 2.60000 1.854780 24.80 0.6122 79.988 -179.267
26 97.10593 (可変) 77.223
27 86.50601 15.38886 1.496999 81.54 0.5375 77.479 129.181
28 -236.96933 0.50000 76.571
29 415.87662 2.50000 1.805181 25.42 0.6161 73.248 -258.974
30 139.36202 7.84908 1.603112 60.64 0.5415 70.931 195.306
31 -764.20052 (可変) 69.699
32 （絞り） 4.84000 34.039
33 -138.18307 1.40000 1.717004 47.92 0.5605 31.464 -48.078
34 46.43091 0.47326 30.197
35 33.96796 4.50685 1.854780 24.80 0.6122 30.253 57.662
36 100.46819 2.99046 29.383
37 -259.50169 1.40000 1.891900 37.13 0.5780 28.555 -68.817
38 81.27385 20.1700 27.879
39 -1353.89742 4.17772 1.487490 70.23 0.5300 25.682 83.062
40 -39.48578 1.19320 25.530
41 -52.65530 1.60000 1.882997 40.76 0.5667 24.659 -16.067
42 19.85501 9.52924 1.639799 34.46 0.5922 24.591 22.854
43 -46.23969 14.9900 25.412
44 -144.86408 7.20624 1.516330 64.14 0.5353 26.359 59.225
45 -25.75718 0.69246 27.232
46 -78.44236 1.80000 2.001000 29.13 0.5997 26.128 -15.418
47 19.63195 12.22279 1.808095 22.76 0.6307 26.257 20.196
48 -74.15936 0.19847 27.560
49 1100.38435 8.06667 1.548141 45.79 0.5686 27.708 39.371
50 -22.07117 1.80000 1.854780 24.80 0.6122 27.864 -35.607
51 -81.32000 11.65158 29.492
52 -55.36979 8.12203 1.487490 70.23 0.5300 32.076 100.553
53 -27.30240 9.49982 33.752
54 ∞ 63.04000 1.608590 46.44 0.5664 70.000
55 ∞ 8.70000 1.516330 64.15 0.5352 70.000
56 ∞ 10.99810 70.000
像面 ∞

非球面データ
第13面
K = 1.99852e+000 A 4= 1.15677e-006 A 6=-2.75064e-008 A 8=-3.06848e-010
A10= 9.10515e-013 A12= 3.28486e-015 A14= 1.35261e-018 A16= 5.54400e-022
A 3= 2.74335e-007 A 5= 9.95673e-008 A 7= 4.02226e-009 A 9= 6.12079e-012
A11=-8.52506e-014 A13=-6.85632e-017 A15=-3.84859e-020

第22面
K = 1.21093e+001 A 4= 2.82183e-007 A 6=-5.59441e-011 A 8=-2.00796e-014
A10= 9.78964e-017 A12=-6.30815e-020 A14= 1.70834e-023 A16=-4.73901e-027
A 3=-2.90901e-008 A 5= 1.58196e-009 A 7= 1.10620e-012 A 9=-1.50730e-015
A11= 5.86871e-020 A13= 1.04584e-022 A15= 1.44467e-025

第31面
K =-2.23400e+002 A 4= 2.77687e-007 A 6= 4.69555e-010 A 8= 1.39733e-013
A10=-2.98156e-016 A12= 4.58582e-019 A14=-2.25443e-022 A16= 5.80568e-026
A 3= 1.70768e-007 A 5=-5.73181e-009 A 7=-1.36230e-011 A 9= 7.92918e-015
A11=-8.14405e-018 A13= 2.06016e-021 A15=-8.57551e-025

各種データ
ズーム比 56.00

焦点距離 14.30 107.04 552.17 800.80
Fナンバー 2.95 2.95 2.95 4.28
画角 32.90 4.94 0.96 0.66
レンズ全長 727.27 727.27 727.27 727.27

d12 3.47 136.28 184.78 188.97
d19 263.33 89.82 31.05 13.68
d26 4.21 17.44 3.79 6.78
d31 2.99 30.47 54.38 64.58

入射瞳位置 133.62 741.83 3367.79 4979.68
射出瞳位置 473.66 473.66 473.66 473.66
前側主点位置 148.37 873.63 4578.95 7166.52
後側主点位置 -3.30 -96.04 -541.17 -789.80

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 1 251.50 126.27 72.69 -19.27
2 13 -24.07 28.78 3.62 -16.98
31 20 134.62 60.71 20.97 -27.55
32 27 112.37 26.24 4.27 -13.07
4 32 72.20 119.03 88.04 126.80

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -358.42
2 3 588.08
3 5 995.95
4 7 681.71
5 9 856.44
6 11 776.95
7 13 -35.11
8 15 -36.77
9 16 32.64
10 18 -65.28
11 21 133.77
12 23 205.02
13 25 -179.27
14 27 129.18
15 29 -258.97
16 30 195.31
17 33 -48.08
18 35 57.66
19 37 -68.82
20 39 83.06
21 41 -16.07
22 42 22.85
23 44 59.22
24 46 -15.42
25 47 20.20
26 49 39.37
27 50 -35.61
28 52 100.55
29 54 0.00
30 55 0.00

＜数値実施例２＞
面データ
面番号 r d nd vd θgF 有効径 焦点距離
1 1997.02113 6.00000 1.788001 47.37 0.5559 195.890 -452.598
2 303.49132 1.94485 189.686
3 317.22604 19.16858 1.433870 95.10 0.5373 190.331 698.448
4 -7044.93390 0.20000 190.807
5 673.24372 6.00000 1.834000 37.16 0.5776 192.066 -1014.711
6 374.48011 0.79177 191.559
7 345.92209 19.79827 1.433870 95.10 0.5373 192.306 687.598
8 -2170.21310 28.23869 192.619
9 339.68529 21.07732 1.433870 95.10 0.5373 195.887 648.526
10 -1632.16760 0.25000 195.399
11 246.79128 21.92714 1.433870 95.10 0.5373 190.025 593.790
12 5400.98293 1.20000 188.476
13 187.53643 11.51644 1.496999 81.54 0.5375 175.349 938.175
14 306.70190 (可変) 173.642
15 930.09210 2.35000 1.882997 40.76 0.5667 53.860 -58.233
16 48.93704 8.62302 46.980
17 -228.62144 1.45000 1.772499 49.60 0.5520 45.855 -37.375
18 33.31892 13.01460 1.784696 26.29 0.6135 43.011 34.566
19 -126.76144 3.63452 43.106
20 -47.00906 2.00000 1.696797 55.53 0.5434 43.046 -59.719
21 383.02728 (可変) 45.323
22 (フレア絞り) 25.00000 62.791
23 359.47102 10.40779 1.603112 60.64 0.5415 79.418 159.320
24 -130.40784 0.88057 80.339
25 229.25254 11.10721 1.496999 81.54 0.5375 82.087 205.850
26 -182.74509 9.50174 82.045
27 -206.21310 2.50000 1.717362 29.52 0.6047 79.378 -106.306
28 123.17797 7.78057 1.496999 81.54 0.5375 79.607 284.767
29 912.13699 (可変) 79.861
30 247.96165 14.10652 1.618000 63.33 0.5441 81.677 126.414
31 -112.19096 (可変) 81.715
32 (絞り) 4.90749 33.163
33 -72.13544 1.80000 1.816000 46.62 0.5568 31.566 -39.850
34 60.43089 5.13557 1.808095 22.76 0.6307 31.230 59.455
35 -237.28216 7.55722 31.078
36 -28.78125 1.49977 1.816000 46.62 0.5568 30.264 -24.953
37 72.49578 10.08032 1.548141 45.79 0.5686 33.567 38.544
38 -28.55262 16.01453 34.877
39 194.31854 9.07524 1.531717 48.84 0.5631 38.230 68.490
40 -44.35136 1.49161 38.328
41 -104.49421 1.50000 1.882997 40.76 0.5667 36.109 -38.029
42 50.24421 8.69548 1.518229 58.90 0.5457 35.505 45.865
43 -42.76309 0.49453 35.604
44 151.55145 6.51018 1.496999 81.54 0.5375 33.452 59.851
45 -36.61436 1.50000 1.882997 40.76 0.5667 32.872 -44.960
46 -449.26887 1.00055 32.614
47 79.39231 5.73260 1.522494 59.84 0.5440 32.142 83.887
48 -96.27308 10.00000 31.452
49 ∞ 33.00000 1.608590 46.44 0.5664 40.000
50 ∞ 13.20000 1.516330 64.14 0.5353 40.000
51 ∞ 14.52000 50.000
像面 ∞

非球面データ
第15面
K =-2.51552e+003 A 4= 1.29148e-006 A 6=-5.23984e-010 A 8= 3.22417e-013

第23面
K = 4.42423e+000 A 4=-3.50816e-007 A 6= 4.78501e-012 A 8=-2.62170e-015

各種データ
ズーム比 80.00

焦点距離 10.00 89.44 342.87 800.00
Fナンバー 1.80 1.80 1.83 4.20
画角 28.81 3.52 0.92 0.39
レンズ全長 697.94 697.94 697.94 697.94

d14 2.99 139.53 167.98 176.93
d21 274.47 99.82 31.50 -15.54
d29 1.47 4.67 5.34 7.40
d31 14.83 49.75 88.93 124.97

入射瞳位置 157.062 1033.44 3371.19 10682.26
射出瞳位置 11703.09 11703.09 11703.09 11703.09
前側主点位置 167.07 1123.56 3724.12 11536.76
後側主点位置 4.52 -74.92 -328.35 -785.26

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 1 246.00 138.11 81.41 -19.51
2 15 -28.50 31.07 8.71 -11.29
31 22 162.05 67.18 15.80 -37.04
32 30 126.41 14.11 6.09 -2.75
4 32 60.40 139.20 60.72 7.63

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -452.60
2 3 698.45
3 5 -1014.71
4 7 687.60
5 9 648.53
6 11 593.79
7 13 938.17
8 15 -58.23
9 17 -37.37
10 18 34.57
11 20 -59.72
12 23 159.32
13 25 205.85
14 27 -106.31
15 28 284.77
16 30 126.41
17 34 -39.85
18 35 59.45
19 37 -24.95
20 38 38.54
21 40 68.49
22 42 -38.03
23 43 45.87
24 45 59.85
25 46 -44.96
26 48 83.89
27 50 0.00
28 51 0.00

＜数値実施例３＞
単位 mm
面番号 r d nd vd θgF 有効径 焦点距離
1 1997.02113 6.00000 1.788001 47.37 0.5559 191.702 -434.145
2 292.93504 1.94485 182.157
3 306.27157 19.16858 1.433870 95.10 0.5373 182.775 709.381
4 40647.76021 0.20000 183.428
5 644.82819 6.00000 1.834000 37.16 0.5776 184.630 -1043.409
6 369.80177 0.79177 184.233
7 340.12243 19.79827 1.433870 95.10 0.5373 184.977 663.014
8 -1862.37637 28.23869 185.367
9 344.48142 21.07732 1.433870 95.10 0.5373 188.697 631.883
10 -1334.37205 0.25000 188.150
11 238.37882 21.92714 1.433870 95.10 0.5373 183.035 568.371
12 6480.80392 1.20000 181.276
13 186.26080 11.51644 1.496999 81.54 0.5375 169.039 982.666
14 294.36889 (可変) 166.664
15 902.31264 2.35000 1.882997 40.76 0.5667 52.994 -59.961
16 50.22465 8.42696 46.500
17 -206.37092 1.45000 1.772499 49.60 0.5520 45.377 -37.051
18 33.51906 12.77912 1.784696 26.29 0.6135 42.303 34.802
19 -128.75037 3.69367 42.418
20 -47.50344 2.00000 1.696797 55.53 0.5434 42.318 -60.277
21 383.02728 (可変) 44.481
22 (フレア絞り) 15.00000 62.791
23 362.55588 10.16936 1.603112 60.64 0.5415 77.257 156.579
24 -127.01769 (可変) 78.203
25 264.91299 10.45745 1.496999 81.54 0.5375 80.475 215.010
26 -177.62551 10.00285 80.483
27 -213.23223 2.50000 1.717362 29.52 0.6047 77.926 -106.127
28 120.47636 8.98229 1.496999 81.54 0.5375 78.226 271.870
29 1058.69990 (可変) 78.646
30 254.51562 14.10652 1.618000 63.33 0.5441 79.859 122.586
31 -106.14322 (可変) 79.928
32 (絞り) 4.90749 33.149
33 -72.13544 1.80000 1.816000 46.62 0.5568 31.533 -39.850
34 60.43089 5.13557 1.808095 22.76 0.6307 31.182 59.455
35 -237.28216 7.55722 31.023
36 -28.78125 1.49977 1.816000 46.62 0.5568 30.185 -24.953
37 72.49578 10.08032 1.548141 45.79 0.5686 33.439 38.544
38 -28.55262 16.01453 34.771
39 194.31854 9.07524 1.531717 48.84 0.5631 37.986 68.490
40 -44.35136 1.49161 38.073
41 -104.49421 1.50000 1.882997 40.76 0.5667 35.871 -38.029
42 50.24421 8.69548 1.518229 58.90 0.5457 35.263 45.865
43 -42.76309 0.49453 35.364
44 151.55145 6.51018 1.496999 81.54 0.5375 33.231 59.851
45 -36.61436 1.50000 1.882997 40.76 0.5667 32.624 -44.960
46 -449.26887 1.00055 32.357
47 79.39231 5.73260 1.522494 59.84 0.5440 31.878 83.887
48 -96.27308 10.00000 31.171
49 ∞ 33.00000 1.608590 46.44 0.5664 40.000
50 ∞ 13.20000 1.516330 64.14 0.5353 40.000
51 ∞ 14.00000 50.000
像面 ∞

非球面データ
第15面
K =-2.66393e+003 A 4= 1.23749e-006 A 6=-5.73970e-010 A 8= 3.72435e-013

第23面
K = 6.47133e+000 A 4=-3.95205e-007 A 6= 2.42444e-012 A 8=-2.35458e-015

各種データ
ズーム比 75.00

焦点距離 10.20 88.33 327.86 765.00
Fナンバー 1.80 1.80 1.94 4.20
画角 28.26 3.55 0.96 0.41
レンズ全長 690.36 690.36 690.36 690.36
BF 14.00 14.00 14.00 14.00

d14 3.03 136.43 164.78 173.91
d21 277.58 107.00 40.42 -7.68
d24 1.00 4.26 5.01 4.24
d29 1.45 1.66 2.71 7.52
d31 14.07 47.77 84.21 119.14

入射瞳位置 157.01 998.27 3156.40 9859.86
射出瞳位置 11703.09 11703.09 11703.09 11703.09
前側主点位置 167.25 1087.54 3494.71 10678.34
後側主点位置 3.77 -74.60 -315.05 -754.02

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 1 242.80 138.11 81.68 -18.91
2 15 -28.73 30.70 8.74 -11.09
31 22 156.58 25.17 19.73 -1.66
32 25 -1370.11 31.94 113.83 82.28
33 30 122.59 14.11 6.24 -2.60
4 32 60.40 139.20 60.72 7.63

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -434.15
2 3 709.38
3 5 -1043.41
4 7 663.01
5 9 631.88
6 11 568.37
7 13 982.67
8 15 -59.96
9 17 -37.05
10 18 34.80
11 20 -60.28
12 23 156.58
13 25 215.01
14 27 -106.13
15 28 271.87
16 30 122.59
17 33 -39.85
18 34 59.45
19 36 -24.95
20 37 38.54
21 39 68.49
22 41 -38.03
23 42 45.87
24 44 59.85
25 45 -44.96
26 47 83.89
27 49 0.00
28 50 0.00

＜数値実施例４＞
単位 mm
面番号 r d nd vd θgF 有効径 焦点距離
1 -2942.18811 6.00000 1.834810 42.74 0.5648 217.338 -358.417
2 335.45859 1.80000 205.268
3 335.06633 23.70767 1.433870 95.10 0.5373 204.608 588.078
4 -1057.92901 0.20000 203.310
5 525.29863 14.68252 1.433870 95.10 0.5373 194.016 995.955
6 -2449.90453 25.25075 194.142
7 377.04224 20.53079 1.433870 95.10 0.5373 194.714 681.715
8 -1365.49684 0.25000 194.066
9 306.95406 16.15620 1.433870 95.10 0.5373 188.834 856.440
10 1716.23164 1.49946 187.339
11 188.24393 16.19337 1.438750 94.66 0.5340 176.515 776.951
12 408.07756 (可変) 174.075
13 -532.82374 2.20000 2.003300 28.27 0.5980 45.965 -35.598
14 38.70473 11.72245 39.358
15 -44.02487 1.45000 1.743198 49.34 0.5531 38.272 -36.949
16 74.97068 9.77415 1.892860 20.36 0.6393 39.450 33.422
17 -47.40353 (可変) 40.531
18 -41.60635 2.00000 1.882997 40.76 0.5667 40.435 -67.527
19 -138.92605 (可変) 43.138
20 (フレア絞り) 23.00000 63.353
21 144.13786 11.49260 1.729157 54.68 0.5444 82.058 129.132
22 -265.71450 6.61910 82.314
23 156.77329 13.50202 1.438750 94.66 0.5340 82.423 222.075
24 -252.33271 0.49825 81.676
25 263.81666 2.60000 1.854780 24.80 0.6122 79.054 -167.484
26 92.94563 (可変) 76.338
27 84.17766 15.38886 1.496999 81.54 0.5375 76.936 126.593
28 -236.69003 0.50000 76.160
29 381.41978 2.50000 1.805181 25.42 0.6161 73.073 -300.006
30 148.29386 7.84908 1.603112 60.64 0.5415 71.042 205.783
31 -764.20052 (可変) 69.767
32 (絞り) 4.84000 32.930
33 -128.97009 1.40000 1.717004 47.92 0.5605 30.504 -48.412
34 48.03452 0.46927 29.399
35 34.19077 4.49157 1.854780 24.80 0.6122 29.468 55.493
36 112.28150 3.00681 28.626
37 -212.76669 1.40000 1.891900 37.13 0.5780 27.741 -63.929
38 78.81799 18.42000 27.097
39 -516.38868 4.15431 1.487490 70.23 0.5300 25.535 83.729
40 -38.04634 1.21516 25.439
41 -52.28324 1.60000 1.882997 40.76 0.5667 24.584 -16.155
42 20.06016 9.53057 1.639799 34.46 0.5922 24.625 22.915
43 -45.48049 14.90110 25.500
44 -161.46817 7.07021 1.516330 64.14 0.5353 26.161 58.695
45 -25.97910 0.68287 26.929
46 -74.12050 1.80000 2.001000 29.13 0.5997 25.951 -15.374
47 19.86030 10.53753 1.808095 22.76 0.6307 26.222 20.184
48 -73.70705 0.20030 27.252
49 803.00743 8.16674 1.548141 45.79 0.5686 27.454 38.874
50 -21.92635 1.80000 1.854780 24.80 0.6122 27.672 -35.784
51 -78.51014 11.41542 29.352
52 -55.33406 8.00662 1.487490 70.23 0.5300 32.053 99.245
53 -27.08806 10.70540 33.719
54 ∞ 63.04000 1.608590 46.44 0.5664 70.000
55 ∞ 8.70000 1.516330 64.15 0.5352 70.000
56 ∞ 12.93000 70.000
像面 ∞

非球面データ
第13面
K = 1.99852e+000 A 4= 1.15677e-006 A 6=-2.75064e-008 A 8=-3.06848e-010 A10= 9.10515e-013 A12= 3.28486e-015 A14= 1.35261e-018 A16= 5.54400e-022
A 3= 2.74335e-007 A 5= 9.95673e-008 A 7= 4.02226e-009 A 9= 6.12079e-012 A11=-8.52506e-014 A13=-6.85632e-017 A15=-3.84859e-020

第22面
K = 1.21093e+001 A 4= 2.82183e-007 A 6=-5.59441e-011 A 8=-2.00796e-014 A10= 9.78964e-017 A12=-6.30815e-020 A14= 1.70834e-023 A16=-4.73901e-027
A 3=-2.90901e-008 A 5= 1.58196e-009 A 7= 1.10620e-012 A 9=-1.50730e-015 A11= 5.86871e-020 A13= 1.04584e-022 A15= 1.44467e-025

第31面
K =-2.23400e+002 A 4= 2.77687e-007 A 6= 4.69555e-010 A 8= 1.39733e-013 A10=-2.98156e-016 A12= 4.58582e-019 A14=-2.25443e-022 A16= 5.80568e-026
A 3= 1.70768e-007 A 5=-5.73181e-009 A 7=-1.36230e-011 A 9= 7.92918e-015 A11=-8.14405e-018 A13= 2.06016e-021 A15=-8.57551e-025

各種データ
ズーム比 56.30

焦点距離 14.30 107.30 555.00 805.09
Fナンバー 2.95 2.95 2.95 4.28
画角 32.90 4.93 0.95 0.66
レンズ全長 728.48 728.48 728.48 728.48
BF 12.93 12.93 12.93 12.93

d12 6.61 136.28 184.15 188.26
d17 2.11 4.89 3.34 3.05
d19 261.93 85.90 29.61 12.81
d26 7.53 20.05 4.00 5.24
d31 2.45 33.51 59.53 71.27

入射瞳位置 138.95 753.72 3450.77 5157.20
射出瞳位置 519.25 519.25 519.25 519.25
前側主点位置 153.65 883.75 4614.13 7242.45
後側主点位置 -1.37 -94.37 -542.07 -792.16

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 1 251.50 126.27 72.69 -19.27
2 13 -24.18 29.26 3.76 -17.17
(21 13 -58.94 25.15 -9.89 -36.49)
(22 18 -67.53 2.00 -0.46 -1.53)
31 20 142.07 57.71 15.57 -29.49
32 27 107.51 26.24 4.41 -12.95
4 32 73.30 87.52 123.65 115.11

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -358.42
2 3 588.08
3 5 995.95
4 7 681.71
5 9 856.44
6 11 776.95
7 13 -35.60
8 15 -36.95
9 16 33.42
10 18 -67.53
11 21 129.13
12 23 222.07
13 25 -167.48
14 27 126.59
15 29 -300.01
16 30 205.78
17 33 -48.41
18 35 55.49
19 37 -63.93
20 39 83.73
21 41 -16.16
22 42 22.91
23 44 58.69
24 46 -15.37
25 47 20.18
26 49 38.87
27 50 -35.78
28 52 99.25
29 54 0.00
30 55 0.00

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
ＩＦ フレア絞り

Claims (12)

1. 物体側から像側へ順に、ズームのためには移動しない正の屈折力の第１レンズ群と、ズームのために移動する１つまたは２つの負の屈折力のレンズユニットからなる第２レンズ群と、軸外光束のうちの外側の一部の光を低減する絞りと、ズームのために移動する２つまたは３つのレンズユニットからなる第３レンズ群と、第４レンズ群と、を有し、
   前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とし、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とし、Ｆドロップが始まるズーム状態での前記絞りから前記第３レンズ群の最も物体側の面の頂点までの光軸上の距離をＸｉ３とし、前記ズーム状態での前記第２レンズ群の最も像側の面の頂点から前記第３レンズ群の最も物体側の面の頂点までの光軸上の距離をＳ２３として、
   −１３．０≦ｆ１／ｆ２≦−５．０
   ０．２６≦Ｘｉ３／Ｓ２３≦０．４６
   なる条件式を満たすことを特徴とするズームレンズ。
2. 前記第２レンズ群の広角端および望遠端での横倍率をそれぞれβ２ｗおよびβ２ｔとし、前記第３レンズ群の広角端および望遠端での横倍率をそれぞれβ３ｗおよびβ３ｔとして、
   ０．１≦（β３ｔ／β３ｗ）／（β２ｔ／β２ｗ）≦０．９
   なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
3. 前記ズームレンズの広角端での焦点距離をｆｗとし、前記ズームレンズの変倍比をＺとして、焦点距離が
   ｆｗ×√Ｚ
   となるズーム状態での、
   前記第２レンズ群の最も像側の面の頂点から前記絞りまでの光軸上の距離をｘ２ｉとし、前記第２レンズ群の最も像側の面の頂点から前記第３レンズ群の最も物体側の面の頂点までの光軸上の距離をｓ２３として、
   ０．７３≦ｘ２ｉ／ｓ２３≦０．９５
   なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のズームレンズ。
4. 前記絞りは、広角端から望遠端へのズームのために像側から物体側へ単調に移動することを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれか１項に記載のズームレンズ。
5. 前記絞りは、前記第３レンズ群のうちの最も物体側のレンズユニットとともに移動することを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちいずれか１項に記載のズームレンズ。
6. 前記絞りより像側に配置された、開口径が可変の絞りを有することを特徴とする請求項１ないし請求項５のうちいずれか１項に記載のズームレンズ。
7. 前記第３レンズ群は、正の屈折力を有することを特徴とする請求項１ないし請求項６のうちいずれか１項に記載のズームレンズ。
8. 前記第３レンズ群は、負の屈折力を有するレンズユニットを含むことを特徴とする請求項１ないし請求項６のうちいずれか１項に記載のズームレンズ。
9. 前記第４レンズ群は、正の屈折力を有し、最も像側に配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のうちいずれか１項に記載のズームレンズ。
10. 前記ズームレンズの広角端での焦点距離をｆｗとし、前記ズームレンズの望遠端での焦点距離をｆｔとして、
    ４５≦ｆｔ／ｆｗ≦１３０
    なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１ないし請求項９のうちいずれか１項に記載のズームレンズ。
11. 請求項１ないし請求項１０のうちいずれか１項に記載のズームレンズと、
    前記ズームレンズの像面に配された撮像素子と、
    を有することを特徴とする撮像装置。
12. 前記ズームレンズの広角端での半画角をωｗとして、
    ５６．０≦２ωｗ≦７２．６
    なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置。

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