JP2021103218A - ズームレンズおよび撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高変倍比、小型、ズーム全域にわたる高い光学性能の点で有利なズームレンズを提供する。【解決手段】物体側から像側へ順に配された、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１と、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２と、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３と、１以上の後群とからなり、ズーミングのために、第１レンズ群は移動せず、隣り合うレンズ群の各組の間隔は変化するズームレンズであって、第１レンズ群は、アッベ数が３０未満の材料で形成された少なくとも１枚の正レンズを有し、第１レンズ群の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上の距離、第１レンズ群の焦点距離、望遠端でのズームレンズの焦点距離、広角端でのズームレンズの焦点距離を各々適切に設定すること。【選択図】図１

Description

本発明は、ズームレンズおよび撮像装置に関する。

監視用カメラや、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、放送用カメラ等の撮像装置に用いられるズームレンズは、小型で高変倍比であることが要求されている。高変倍比のズームレンズとして、変倍のためには移動しない正の屈折力の第１レンズ群を有するポジティブリード型のズームレンズが知られている。特許文献１には、各群の屈折力が物体側から順に正、負、正、正であり、変倍のためには、第１レンズ群、第３レンズ群が移動せず、第２レンズ群、第４レンズ群が移動するズームレンズが開示されている。また、特許文献２には、各群の屈折力が物体側から順に正、負、正、正、正であり、変倍のためには、第１レンズ群、第３レンズ群、第５レンズ群が移動せず、第２レンズ群、第４レンズ群が移動するズームレンズが開示されている。

特開２０１２−１２３０３１号公報 特開２０１２−１２８１１６号公報

特許文献１および特許文献２のズームレンズに比して、さらなる高変倍比、さらなる小型、さらなる高い光学性能のうちの少なくとも１つを有するズームレンズが望まれる。

本発明は、例えば、高変倍比、小型、ズーム全域にわたる高い光学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。

本発明の一側面としてのズームレンズは、物体側から像側へ順に配された、正の屈折力の第１レンズ群と、負の屈折力の第２レンズ群と、正の屈折力の第３レンズ群と、１以上の後群とからなり、ズーミングのために、第１レンズ群は移動せず、隣り合うレンズ群の各組の間隔は変化するズームレンズであって、第１レンズ群は、アッベ数が３０未満の材料で形成された少なくとも１枚の正レンズを有し、第１レンズ群の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上の距離をＴＬ１とし、第１レンズ群の焦点距離をｆ１とし、望遠端でのズームレンズの焦点距離をｆｔとし、広角端でのズームレンズの焦点距離をｆｗとして、
０．０５＜ＴＬ１／ｆ１＜０．８０
４０＜ｆｔ／ｆｗ＜２００
なる条件式を満足することを特徴とする。

本発明によれば、例えば、高変倍比、小型、ズーム全域にわたる高い光学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。

実施例１のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 実施例１の広角端、ズーム中間位置、望遠端における諸収差図である。 実施例２のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 実施例２の広角端、ズーム中間位置、望遠端における諸収差図である。 実施例３のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 実施例３の広角端、ズーム中間位置、望遠端における諸収差図である。 実施例４のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 実施例４の広角端、ズーム中間位置、望遠端における諸収差図である。 実施例５のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 実施例５の広角端、ズーム中間位置、望遠端における諸収差図である 撮像装置の概略図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

図１，３，５，７，９は、それぞれ実施例１乃至５のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。各実施例のズームレンズは、デジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、放送用カメラ、銀塩フィルム用カメラ、監視用カメラ等の撮像装置に用いられる。

各レンズ断面図において左方が物体側で、右方が像側である。各実施例のズームレンズは複数のレンズ群を有して構成されている。本願明細書においてレンズ群とは、ズーミングに際して一体的に移動または静止するレンズのまとまりである。すなわち、各実施例のズームレンズでは、ズーミングに際して隣接するレンズ群同士の間隔が変化する。なお、レンズ群は１枚のレンズから構成されていても良いし、複数のレンズから成っていても良い。また、レンズ群は開口絞りを含んでいても良い。

各実施例のズームレンズは、物体側から像側へ順に配された、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１と、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２と、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３と、１以上の後群とからなる。

ＳＰは開口絞りである。開口絞りＳＰの開口径はズーミングに際して一定とすることも、変化させることもできる。開口絞りＳＰの径を変化させることで、望遠端において大きく発生する軸外光束による下線コマフレアをカットすることができ、より良好な光学性能を得ることができる。ＩＰは像面であり、各実施例のズームレンズをデジタルスチルカメラやデジタルビデオ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センサ等の固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面が配置される。各実施例のズームレンズを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像面ＩＰにはフィルム面に相当する感光面が置かれる。Ｐは、光学フィルター、フェースプレート、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。

また、各実施例のズームレンズでは、ズーミングのために、第１レンズ群は移動せず、隣り合うレンズ群の各組の間隔は変化する。各レンズ断面図に示した矢印は広角端から望遠端へのズーミングに際してのレンズ群の移動軌跡を表している。ズーミングのために最も外径の大きい第１レンズ群Ｌ１を移動させないことで、ズームレンズの大型化を抑制することができる。

また、各実施例のズームレンズでは、第３レンズ群Ｌ３の像側に配置された第４レンズ群が光軸上を移動することでフォーカシングが行われる。各レンズ断面図中に描かれた第４レンズ群の移動軌跡のうち、実線で描かれた曲線は、無限遠物体にフォーカスしているときの、広角端から望遠端へのズーミングに伴う像面変動を補正するための移動軌跡を示す。また、点線で描かれた曲線は、近距離物体にフォーカスしているときの、広角端から望遠端へのズーミングに伴う像面変動を補正するための移動軌跡を示す。なお、フォーカシングは、後群のいずれかのレンズ群が光軸上を移動することで行われればよく、第４レンズ群の像側に配置された第５レンズ群が光軸上を移動することで行われてもよい。

図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ、実施例１の広角端、ズーム中間位置、望遠端における諸収差図である。図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ、実施例２の広角端、ズーム中間位置、望遠端における諸収差図である。図６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ、実施例３の広角端、ズーム中間位置、望遠端における諸収差図である。図８（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ、実施例４の広角端、ズーム中間位置、望遠端における諸収差図である。図１０（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ、実施例５の広角端、ズーム中間位置、望遠端における諸収差図である。

球面収差図において、ＦｎｏはＦナンバーであり、ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）、ｇ線（波長４３５．８４ｎｍ）に対する球面収差量を示している。非点収差図においてＳはサジタル像面における非点収差量、Ｍはメリディオナル像面における非点収差量を示している。歪曲収差図においてｄ線に対する歪曲収差量を示している。色収差図ではｇ線における色収差量を示している。ωは撮像半画角（°）である。

次に、各実施例のズームレンズにおける特徴的な構成について述べる。

各実施例のズームレンズでは、第１レンズ群Ｌ１はアッベ数が３０未満の材料で形成された少なくとも１枚の正レンズを有する。アッベ数が３０未満の材料は高い部分分散比θｇＦを持つため、望遠側における２次スペクトルを良好に補正し、軸上色収差の発生を抑制することができる。

また、第１レンズ群Ｌ１の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上の距離をＴＬ１とし、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離をｆ１として、以下の条件式（１）を満足する。さらに、望遠端でのズームレンズの焦点距離をｆｔとし、広角端でのズームレンズの焦点距離をｆｗとするとき、以下の条件式（２）を満足する。

０．０５＜ＴＬ１／ｆ１＜０．８０ （１）
４０＜ｆｔ／ｆｗ＜２００ （２）
条件式（１）は、第１レンズ群Ｌ１の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上の距離ＴＬ１と、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１との比を規定している。条件式（１）を満足することで、ズームレンズ全系を小型化できると共に、望遠側における球面収差やコマ収差を補正することができる。条件式（１）の上限値を上回ると、広角側の周辺像高に結像する光線が第１レンズ群Ｌ１中で光軸から離れた位置を通ることになる。すなわち、第１レンズ群の外径Ｌ１が増大し、ズームレンズの小型化を達成できないため好ましくない。一方、条件式（１）の下限値を下回ると、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１が長くなることで望遠端の焦点距離も長くなるため、収差補正を行うためにズームレンズ全系が大型化してしまうため好ましくない。

条件式（２）は、ズームレンズの変倍比を規定している。条件式（２）を満足することで、高変倍比のズームレンズを実現することができる。条件式（２）の下限値を下回ると、変倍比が小さくなりすぎ、高変倍比化が困難となる。一方、条件式（２）の上限値を上回ると、各レンズ群の屈折力が過剰に強まることで、球面収差やコマ収差等の諸収差が悪化してしまうため好ましくない。

上記特徴的な構成を有することにより、各実施例のズームレンズは、高変倍比かつ小型で、ズーム全域にわたって良好な光学性能を有することができる。

なお、条件式（１）および（２）の数値範囲を以下の条件式（１ａ）および（２ａ）の範囲とすることが好ましい。

０．１０＜ＴＬ１／ｆ１＜０．６０ （１ａ）
４５＜ｆｔ／ｆｗ＜１５０ （２ａ）
また、条件式（１）および（２）の数値範囲を以下の条件式（１ｂ）および（２ｂ）の数値範囲とすることがさらに好ましい。

０．１５＜ＴＬ１／ｆ１＜０．４５ （１ｂ）
５０＜ｆｔ／ｆｗ＜１００ （２ｂ）
また、各実施例のズームレンズは、第１レンズ群Ｌ１に含まれる少なくとも１枚の正レンズの材料の屈折率をｎｄＡとして、以下の条件式（３）を満足することが好ましい。

１．６５＜ｎｄＡ＜２．３０ （３）
条件式（３）は、第１レンズ群Ｌ１に含まれる少なくとも１枚の正レンズの材料の屈折率ｎｄＡを規定している。条件式（３）の上限値を上回って屈折率ｎｄＡが大きくなると、選択できるレンズ材料がなくなる。一方、条件式（３）の下限値を下回って屈折率ｎｄＡが小さくなると、第１レンズ群Ｌ１に含まれる少なくとも１枚の正レンズの曲率が大きくなることで球面収差が悪化してしまうため好ましくない。

また、各実施例のズームレンズは、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離をｆ２として、以下の条件式（４）を満足することが好ましい。

−１２．０＜ｆ１／ｆ２＜−２．０ （４）
条件式（４）は、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１と、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離ｆ２との比を規定している。条件式（４）の上限値を上回って第２レンズ群Ｌ２の屈折力に対する第１レンズ群Ｌ１の屈折力が強くなると、望遠端における球面収差が悪化してしまうため好ましくない。一方、条件式（４）の下限値を下回って第２レンズ群Ｌ２の屈折力に対する第１レンズ群Ｌ１の屈折力が弱くなると、高変倍比化のために第２レンズ群Ｌ２の屈折力が強まり、広角端における像面湾曲が悪化してしまうため好ましくない。

また、各実施例のズームレンズは、広角端から望遠端までのズーミングにおける第２レンズ群Ｌ２の移動量をＭ２として、以下の条件式（５）を満足することが好ましい。なお、移動量Ｍ２の符号は、広角端でよりも望遠端で第２レンズ群Ｌ２が像側にある場合に正とする。

−９．０＜Ｍ２／ｆ２＜−３．０ （５）
条件式（５）は、ズーミングにおける第２レンズ群Ｌ２の移動量Ｍ２と、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離ｆ２との比を規定している。条件式（５）の上限値を上回って第２レンズ群Ｌ２の焦点距離ｆ２に対する移動量Ｍ２が大きくなると、ズームレンズ全系が大型化してしまうため好ましくない。一方、条件式（５）の下限値を下回って第２レンズ群Ｌ２の焦点距離ｆ２に対する移動量Ｍ２が小さくなると、高変倍比化が困難となる。

また、各実施例のズームレンズは、第３レンズ群の焦点距離をｆ３として、以下の条件式（６）を満足することが好ましい。

−１．００＜ｆ２／ｆ３＜−０．１０ （６）
条件式（６）は、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離ｆ２と、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離ｆ３との比を規定している。条件式（６）の上限値を上回って第３レンズ群Ｌ３の屈折力に対する第２レンズ群Ｌ２の屈折力が強くなると、広角端における像面湾曲が悪化してしまうため好ましくない。一方、条件式（６）の下限値を下回って第３レンズ群Ｌ３の屈折力に対する第２レンズ群Ｌ２の屈折力が弱くなると、高変倍比が困難となる。

また、各実施例のズームレンズは、広角端でのズームレンズのバックフォーカスをＢＦｗとして、以下の条件式（７）を満足することが好ましい。

０．１＜ＢＦｗ／ｆｗ＜６．０ （７）
条件式（７）は、バックフォーカスＢＦｗと、ズームレンズ全系の広角端における焦点距離ｆｗとの比を規定している。条件式（７）の上限値を上回ってバックフォーカスＢＦｗが長くなると、ズームレンズ全系が大型化してしまうため好ましくない。一方、条件式（７）の下限値を下回ってバックフォーカスＢＦｗが短くなると、ローパスフィルターや赤外カットフィルター等の光学素子を搭載するためのスペースが足りなくなるため好ましくない。

また、各実施例のズームレンズは、望遠端でのズームレンズの全長（最も物体側の面から像面までの長さ）をＴＬとして、以下の条件式（８）を満足することが好ましい。

０．２＜ＴＬ／ｆｔ＜１．０ （８）
条件式（８）は、全長ＴＬと、ズームレンズ全系の望遠端における焦点距離ｆｔとの比を規定している。条件式（８）の上限値を上回って全長ＴＬが長くなると、ズームレンズ全系が大型化してしまう好ましくない。一方、条件式（８）の下限値を下回って全長ＴＬが短くなると、各レンズ群の屈折力が過剰に強まることで、球面収差やコマ収差等の諸収差が悪化してしまうため好ましくない。

また、各実施例のズームレンズは、第１レンズ群Ｌ１に含まれる少なくとも１枚の正レンズの材料のアッベ数をνｄＡとし、部分分散比をθｇＦＡとして、以下の条件式（９）を満足することが好ましい。

０＜θｇＦＡ＋０．００１６２×νｄＡ−０．６４１４６＜０．１５ （９）
条件式（９）は、第１レンズ群Ｌ１に含まれる少なくとも１枚の正レンズの材料のアッベ数νｄＡと、部分分散比θｇＦＡとの関係を規定している。条件式（９）の下限値を下回ってアッベ数νｄＡと部分分散比θｇＡが小さくなると、望遠端における軸上色収差の二次スペクトルが補正不足となり、高変倍比化と良好な光学性能の両立が困難になる。一方、条件式（９）の上限値を上回ってアッベ数νｄＡと部分分散比θｇＦＡが大きくなると、望遠端における軸上色収差の二次スペクトルが補正過剰となり、高変倍比化と良好な光学性能の両立が困難となる。

なお、条件式（３）乃至（９）の数値範囲を以下の条件式（３ａ）乃至（９ａ）の数値範囲とすることが好ましい。

１．７０＜ｎｄＡ＜２．３０ （３ａ）
−１０．０＜ｆ１／ｆ２＜−５．０ （４ａ）
−８．０＜Ｍ２／ｆ２＜−４．０ （５ａ）
−０．８０＜ｆ２／ｆ３＜−０．１２ （６ａ）
０．５＜ＢＦｗ／ｆｗ＜５．０ （７ａ）
０．３＜ＴＬ／ｆｔ＜０．７ （８ａ）
０＜θｇＦＡ＋０．００１６２×νｄＡ−０．６４１４６＜０．１０ （９ａ）
また、条件式（３）乃至（９）の数値範囲を以下の条件式（３ｂ）乃至（９ｂ）の数値範囲とすることがさら好ましい。

１．７５＜ｎｄＡ＜２．３０ （３ｂ）
−９．０＜ｆ１／ｆ２＜−８．０ （４ｂ）
−７．０＜Ｍ２／ｆ２＜−５．０ （５ｂ）
−０．６０＜ｆ２／ｆ３＜−０．１５ （６ｂ）
１．０＜ＢＦｗ／ｆｗ＜４．０ （７ｂ）
０．４＜ＴＬ／ｆｔ＜０．５ （８ｂ）
０＜θｇＦＡ＋０．００１６２×νｄＡ−０．６４１４６＜０．０５ （９ｂ）
また、第１レンズ群Ｌ１は、少なくとも３枚の正レンズを有することが好ましい。これにより、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１で強いパワーを持つことになる正レンズの曲率を緩めることが可能となり、特に望遠側での球面収差やコマ収差を抑制することが可能となる。

以下、各実施例のズームレンズのレンズ構成について説明する。各レンズは特に断りがない限り、物体側から像側へ順に配置されている。

本実施例のズームレンズは、物体側から像側へ順に配された、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１と、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２と、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３と、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４とからなる。ズーミングのために、第１レンズ群Ｌ１は移動せず、第２乃至第４レンズ群Ｌ２−Ｌ４は移動する。

第１レンズ群Ｌ１は、物体側が凸面でメニスカス形状の負レンズと両凸形状の正レンズとが接合されたレンズ、物体側が凸面でメニスカス形状の正レンズ、物体側が凸面でメニスカス形状の正レンズ、物体側が凸面でメニスカス形状の負レンズ、物体側が凸面でメニスカス形状の正レンズからなる。接合レンズを有することで、特に望遠端における軸上色収差を良好に補正できる。

第２レンズ群Ｌ２は、物体側が凸面でメニスカス形状かつ両面非球面形状の負レンズ、両凹形状の負レンズと物体側が凸面でメニスカス形状の正レンズとが接合されたレンズ、物体側が凸面でメニスカス形状の正レンズからなる。このような構成により広角端における像面湾曲、ズーム全域における倍率色収差の補正を効果的に行うことができる。

第３レンズ群Ｌ３は、両凸形状かつ両面非球面形状の正レンズ、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズとが接合されたレンズからなる。このような構成により、広角端における球面収差の発生を抑えることが可能となる。

第４レンズ群Ｌ４は、物体側が凸面でメニスカス形状の負レンズと両凸形状かつ像側が非球面形状の正レンズとが接合されたレンズからなる。１枚の接合レンズより構成されることで、フォーカシング時の倍率色収差変動を抑制できると共に、軽量化によりフォーカシング時の制御を実行しやすくなる。

本実施例のズームレンズは、物体側から像側へ順に配された、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１と、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２と、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３と、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４とからなる。ズーミングのために、第１および第３レンズ群Ｌ１，Ｌ３は移動せず、第２および第４レンズ群Ｌ２，Ｌ４は移動する。

第１レンズ群Ｌ１は、実施例１の第１レンズ群Ｌ１と同様の構成である。

第２レンズ群Ｌ２は、物体側が凸面でメニスカス形状かつ両面非球面形状の負レンズ、物体側が凹面でメニスカス形状の正レンズと両凹形状の負レンズとが接合されたレンズ、物体側が凸面でメニスカス形状かつ両面非球面形状の正レンズからなる。このような構成により、広角端における像面湾曲、ズーム全域における倍率色収差の補正を効果的に行うことができる。

第３レンズ群Ｌ３は、両凸形状かつ両面非球面形状の正レンズ、物体側が凸面でメニスカス形状の負レンズからなる。このような構成により、広角端における球面収差の発生を抑えることが可能となる。

第４レンズ群Ｌ４は、実施例１の第１レンズ群Ｌ４と同様の構成である。

本実施例のズームレンズは、物体側から像側へ順に配された、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１と、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２と、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３と、負の屈折力の第４レンズ群Ｌ４と、正の屈折力の第５レンズ群Ｌ５とからなる。ズーミングのために、第１および第５レンズ群Ｌ１，Ｌ５は移動せず、第２乃至第４レンズ群Ｌ２−Ｌ４は移動する。

第１レンズ群Ｌ１は、物体側が凸面でメニスカス形状の負レンズと物体側が凸面でメニスカス形状の正レンズとが接合されたレンズ、物体側が凸面でメニスカス形状の正レンズ、両凸形状の正レンズ、物体側が凸面でメニスカス形状の正レンズからなる。接合レンズを有することで、特に望遠端における軸上色収差を良好に補正できる。

第２レンズ群Ｌ２は、両凹形状かつ両面非球面形状の負レンズ、物体側が凸面でメニスカス形状の負レンズ、両凹形状の負レンズ、物体側が凸面でメニスカス形状の正レンズからなる。このような構成により、広角端における像面湾曲の補正を効果的に行うことができる。

第３レンズ群Ｌ３は、両凸形状かつ両面非球面形状の正レンズ、物体側が凹面でメニスカス形状の正レンズ、物体側が凸面でメニスカス形状の負レンズ、両凸形状の正レンズからなる。このような構成により、広角端における球面収差の発生を抑えることが可能となる。

第４レンズ群Ｌ４は、両凹形状の負レンズからなる。１枚のレンズより構成されることで、軽量化によりフォーカシング時の制御を実行しやすくなる。

第５レンズ群Ｌ５は、両凸形状かつ両面非球面形状の正レンズからなる。フォーカシングを行う群よりも像側に正の屈折力のレンズ群を配置することで、テレセントリック性が高くなり、軸外光束が撮像素子に垂直に近い角度で入射するため、シェーディングによる画面周辺の光量落ちを抑制することができる。

本実施例のズームレンズは、物体側から像側へ順に配された、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１と、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２と、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３と、負の屈折力の第４レンズ群Ｌ４と、正の屈折力の第５レンズ群Ｌ５とからなる。ズーミングのために、第１レンズ群Ｌ１は移動せず、第２乃至第５レンズ群Ｌ２−Ｌ５は移動する。

第１レンズ群Ｌ１は、物体側が凸面でメニスカス形状の負レンズと両凸形状の正レンズとが接合されたレンズ、物体側が凸面でメニスカス形状の正レンズ、物体側が凸面でメニスカス形状の正レンズ、物体側が凸面でメニスカス形状の正レンズからなる。接合レンズを有することで、特に望遠端における軸上色収差を良好に補正できる。

第２レンズ群Ｌ２は、実施例３の第２レンズ群Ｌ２と同様の構成である。

第３レンズ群Ｌ３は、物体側が凸面でメニスカス形状の正レンズ、両凸形状かつ両面非球面形状の正レンズ、物体側が凸面でメニスカス形状の負レンズ、両凸形状の正レンズからなる。このような構成により、広角端における球面収差の発生を抑えることが可能となる。

第４レンズ群Ｌ４は、実施例４の第４レンズ群Ｌ４と同様の構成である。

第５レンズ群Ｌ５は、物体側が凹面でメニスカス形状かつ両面非球面形状の正レンズからなる。フォーカシングを行う群よりも像側に正の屈折力のレンズ群を配置することで、テレセントリック性が高くなり、軸外光束が撮像素子に垂直に近い角度で入射するため、シェーディングによる画面周辺の光量落ちを抑制することができる。

本実施例のズームレンズは、物体側から像側へ順に配された、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１と、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２と、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３と、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４とからなる。ズーミングのために、第１レンズ群Ｌ１は移動せず、第２乃至第４レンズ群Ｌ２−Ｌ４は移動する。

第１レンズ群Ｌ１は、実施例１の第１レンズ群Ｌ１と同様の構成である。

第２レンズ群Ｌ２は、実施例１の第２レンズ群Ｌ２と同様の構成である。

第３レンズ群Ｌ３は、両凸形状かつ両面非球面形状の正レンズ、両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズとが接合されたレンズ、物体側が凸面でメニスカス形状の正レンズからなる。このような構成により、広角端における球面収差の発生を抑えることが可能となる。

第４レンズ群Ｌ４は、両凸形状かつ物体側が非球面形状の正レンズと物体側が凹面でメニスカス形状の負レンズとが接合されたレンズからなる。１枚の接合レンズより構成されることで、フォーカシング時の倍率色収差変動を抑制できると共に、軽量化によりフォーカシング時の制御を実行しやすくなる。

以上、各実施例のズームレンズのレンズ構成について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、接合レンズを分割しレンズ間に空気間隔を設けることや、球面レンズを非球面レンズに変更することにより、更なる収差補正を行ってもよい。

以下に、実施例１乃至５にそれぞれ対応する数値実施例１乃至５を示す。

各数値実施例の面データにおいて、ｒは各光学面の曲率半径、ｄ（ｍｍ）は第ｍ面と第（ｍ＋１）面との間の軸上間隔（光軸上の距離）を表わしている。ただし、ｍは光入射側から数えた面の番号である。また、ｎｄ，νｄ，θｇＦはそれぞれ、各光学部材の材料のｄ線に対する屈折率、アッベ数、部分分散比を表わしている。なお、ある材料のアッベ数νｄおよび部分分散比θｇＦは、フラウンホーファ線のｄ線（５８７．６ｎｍ）、Ｆ線（４８６．１ｎｍ）、Ｃ線（６５６．３ｎｍ）、ｇ線（４３５．８ｎｍ）における屈折率をＮｄ、ＮＦ、ＮＣ、Ｎｇとするとき、
νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）
θｇＦ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）
で表される。

なお、各数値実施例において、ｄ、焦点距離（ｍｍ）、Ｆナンバー、半画角（度）は全て各実施例のズームレンズが無限遠物体に焦点を合わせた時の値である。「バックフォーカス」は、レンズ最終面（最も像側のレンズ面）から近軸像面までの光軸上の距離を空気換算長により表記したものである。「レンズ全長」は、ズームレンズの最前面（最も物体側のレンズ面）から最終面までの光軸上の距離にバックフォーカスを加えた長さである。「レンズ群」は、複数のレンズから構成される場合に限らず、１枚のレンズから構成される場合も含むものとする。

また、光学面が非球面の場合は、面番号の右側に、＊の符号を付している。非球面形状は、Ｘを光軸方向の面頂点からの変位量、ｈを光軸と垂直な方向の光軸からの高さ、Ｒを近軸曲率半径、ｋを円錐定数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を各次数の非球面係数とするとき、
ｘ＝（ｈ²／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋ｋ）（ｈ／Ｒ）²｝^1/2 ＋Ａ４×ｈ⁴＋Ａ６×ｈ⁶
＋Ａ８×ｈ⁸＋Ａ１０×ｈ¹⁰
で表している。なお、各非球面係数における「ｅ±ＸＸ」は「×１０±^ＸＸ」を意味している。
［数値実施例１］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 79.429 1.50 1.90366 31.3
2 45.691 8.14 1.43700 95.1
3 -1618.186 0.10
4 43.541 1.19 1.92286 18.9 0.6495
5 49.258 0.10
6 45.695 5.64 1.43700 95.1
7 279.662 0.10
8 34.212 0.87 1.90525 35.0
9 27.975 0.43
10 29.215 4.73 1.43700 95.1
11 72.826 (可変)
12* 179.434 1.00 1.80610 40.7
13* 8.363 3.58
14 -78.646 0.90 1.88300 40.8
15 7.613 3.02 1.75520 27.5
16 16.640 0.83
17 14.238 2.19 1.92286 18.9
18 39.716 (可変)
19(絞り) ∞ (可変)
20* 26.481 2.59 1.62263 58.2
21* -48.231 1.00
22 42.959 3.01 1.49700 81.5
23 -27.735 0.73 1.60342 38.0
24 28.033 (可変)
25 20.580 0.64 1.75520 27.5
26 14.632 3.97 1.49710 81.6
27* -26.530 (可変)
28 ∞ 1.05 1.51633 64.1
29 ∞ 3.00
像面 ∞

非球面データ
第12面
K = 0.00000e+000 A 4= 6.56026e-005 A 6=-4.98604e-007 A 8= 1.54458e-009

第13面
K = 0.00000e+000 A 4= 4.50341e-005 A 6= 6.29704e-007 A 8=-1.73406e-008

第20面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.70613e-005 A 6= 5.10769e-007 A 8=-7.57782e-009

第21面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.62637e-006 A 6= 5.28221e-007 A 8=-7.98943e-009

第27面
K = 0.00000e+000 A 4= 3.25757e-005 A 6= 8.86700e-008 A 8=-1.22851e-009

各種データ
ズーム比 61.95
広角 中間 望遠
焦点距離 4.84 16.80 300.09
Ｆナンバー 1.89 2.52 7.45
半画角 32.90 10.70 0.65
像高 3.20 3.20 3.20
レンズ全長 129.67 129.67 129.67
BF 18.45 26.35 4.68

d11 1.00 22.31 43.62
d18 43.62 22.31 1.00
d19 5.21 0.26 0.20
d24 15.11 12.15 33.89
d27 14.77 22.67 1.00

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 64.07
2 12 -7.63
3 20 38.51
4 25 27.16

［数値実施例２］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 78.750 1.50 1.90366 31.3
2 45.822 9.34 1.43700 95.1
3 -953.407 0.10
4 45.526 1.53 1.92286 18.9 0.6495
5 53.930 0.10
6 38.875 6.65 1.43700 95.1
7 171.996 0.10
8 33.973 0.87 1.90525 35.0
9 25.801 0.61
10 27.180 5.25 1.43700 95.1
11 63.835 (可変)
12* 73.103 1.10 1.80610 40.7
13* 9.051 4.24
14 -17.010 3.90 1.51742 52.4
15 -6.494 0.74 1.59522 67.7
16 13.249 0.23
17* 12.773 2.17 1.82115 24.1
18* 54.100 (可変)
19(絞り) ∞ 0.20
20* 18.226 3.89 1.55332 71.7
21* -24.974 2.13
22 300.000 0.73 1.91082 35.3
23 24.639 (可変)
24 17.904 0.64 1.85478 24.8
25 13.658 4.16 1.49710 81.6
26* -26.132 (可変)
27 ∞ 1.05 1.51633 64.1
28 ∞ 3.00
像面 ∞

非球面データ
第12面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.82571e-004 A 6=-3.82388e-006 A 8= 2.20669e-008

第13面
K = 0.00000e+000 A 4= 3.03169e-004 A 6= 1.20216e-006 A 8=-7.09981e-008

第17面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.00740e-004 A 6= 8.32767e-007 A 8=-1.52263e-007

第18面
K = 0.00000e+000 A 4=-7.27962e-005 A 6= 4.87197e-007 A 8=-1.36678e-007

第20面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.92972e-005 A 6=-1.64702e-007 A 8= 4.31682e-009

第21面
K = 0.00000e+000 A 4= 3.84259e-005 A 6=-1.75268e-007 A 8= 4.04494e-009

第26面
K = 0.00000e+000 A 4= 3.11323e-005 A 6= 1.76505e-007 A 8=-2.20234e-009

各種データ
ズーム比 52.86
広角 中間 望遠
焦点距離 6.19 18.32 327.07
Ｆナンバー 1.85 3.50 7.31
半画角 26.80 9.79 0.61
像高 3.20 3.20 3.20
レンズ全長 134.74 134.74 134.74
BF 20.15 26.95 4.67

d11 1.00 21.00 41.00
d18 41.00 21.00 1.00
d23 22.43 15.62 37.91
d26 16.47 23.28 1.00

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 64.78
2 12 -7.72
3 19 41.83
4 24 25.30

［数値実施例３］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 149.942 1.50 2.00330 28.3
2 66.975 8.51 1.43700 95.1
3 1167.318 0.10
4 79.643 2.11 1.92286 18.9 0.6495
5 100.254 0.17
6 83.623 6.32 1.43700 95.1
7 -2236.673 0.10
8 61.953 4.30 1.43700 95.1
9 194.321 (可変)
10* -37.584 1.00 1.85135 40.1
11* 102.507 0.48
12 28.047 1.00 1.85150 40.8
13 14.827 4.18
14 -50.916 1.00 1.85150 40.8
15 14.999 0.70
16 17.787 3.23 1.95906 17.5
17 121.436 (可変)
18(絞り) ∞ (可変)
19* 17.929 5.75 1.58313 59.4
20* -23.164 1.00
21 -72.907 3.03 1.49700 81.5
22 -17.116 1.79
23 67.410 1.00 1.91650 31.6
24 9.058 4.15
25 17.769 3.85 1.49700 81.5
26 -11.081 (可変)
27 -61.520 0.73 1.88300 40.8
28 9.529 (可変)
29* 156.124 2.93 1.68893 31.2
30* -11.167 2.00
31 ∞ 1.05 1.51633 64.1
32 ∞ 3.00
像面 ∞

非球面データ
第10面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.54002e-004 A 6=-3.90451e-007 A 8= 5.05800e-010

第11面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.24854e-004 A 6= 1.71524e-007 A 8= 1.23159e-010

第19面
K = 0.00000e+000 A 4=-5.94637e-005 A 6= 5.41774e-007 A 8=-1.54659e-009

第20面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.41870e-004 A 6= 3.96335e-007 A 8= 5.82912e-010

第29面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.19162e-004 A 6=-1.58383e-005 A 8= 1.81140e-007

第30面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.06194e-004 A 6=-9.85910e-006 A 8= 1.31021e-007

各種データ
ズーム比 89.96
広角 中間 望遠
焦点距離 4.30 16.71 387.01
Ｆナンバー 1.89 2.58 7.78
半画角 37.20 10.70 0.48
像高 3.20 3.20 3.20
レンズ全長 159.65 159.65 159.65
BF 5.69 5.69 5.69

d 9 1.00 37.97 74.95
d17 75.95 38.97 2.00
d18 9.87 4.34 1.00
d26 5.18 7.37 1.00
d28 3.04 6.38 16.09

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 95.00
2 10 -11.07
3 19 19.25
4 27 -9.30
5 29 15.24

［数値実施例４］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 174.713 1.50 2.00330 28.3
2 79.197 4.94 1.43700 95.1
3 -1382.968 0.09
4 93.015 1.43 1.92286 18.9 0.6495
5 112.357 0.09
6 77.934 3.93 1.43700 95.1
7 584.483 0.10
8 61.275 3.08 1.43700 95.1
9 186.722 (可変)
10* -68.768 1.00 1.85135 40.1
11* 31.116 1.16
12 64.403 1.00 1.85150 40.8
13 28.147 2.00
14 -58.303 1.00 1.85150 40.8
15 16.468 0.61
16 20.156 2.78 1.95906 17.5
17 229.322 (可変)
18(絞り) ∞ (可変)
19 18.404 4.18 1.49700 81.5
20 324.723 1.00
21* 28.604 5.74 1.58313 59.4
22* -18.896 3.18
23 294.243 1.00 1.91650 31.6
24 9.817 4.42
25 21.399 3.76 1.49700 81.5
26 -11.081 (可変)
27 -41.265 0.73 1.53775 74.7
28 8.374 (可変)
29* -24.470 3.98 1.53775 74.7
30* -6.991 (可変)
31 ∞ 1.05 1.51633 64.1
32 ∞ 3.00
像面 ∞

非球面データ
第10面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.07043e-005 A 6= 8.80411e-007 A 8=-2.61715e-009

第11面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.14097e-005 A 6= 8.09470e-007 A 8= 3.16569e-009

第21面
K = 0.00000e+000 A 4=-9.42695e-005 A 6=-2.91900e-007 A 8= 4.27115e-009

第22面
K = 0.00000e+000 A 4= 6.66596e-005 A 6=-2.38366e-007 A 8= 4.06955e-009

第29面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.65369e-004 A 6=-3.26146e-005 A 8= 5.18310e-007

第30面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.73646e-004 A 6=-1.38443e-005 A 8= 2.84195e-007

各種データ
ズーム比 74.87
広角 中間 望遠
焦点距離 5.08 19.98 380.15
Ｆナンバー 1.89 2.74 9.61
半画角 32.80 9.01 0.49
像高 3.20 3.20 3.20
レンズ全長 159.71 159.71 159.71
BF 8.83 7.25 5.66

d 9 1.00 39.18 77.36
d17 78.35 40.18 2.00
d18 10.00 3.93 1.00
d26 2.83 6.39 1.00
d28 6.00 10.09 20.00
d30 5.17 3.58 2.00

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 97.23
2 10 -12.12
3 19 21.92
4 27 -12.88
5 29 16.86

［数値実施例５］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 80.553 1.50 1.90366 31.3
2 47.184 8.30 1.43700 95.1
3 -687.049 0.09
4 44.467 1.09 1.92286 18.9 0.6495
5 49.723 0.10
6 46.082 5.50 1.43700 95.1
7 264.543 0.10
8 33.744 0.87 1.90525 35.0
9 27.679 0.27
10 28.238 5.16 1.43700 95.1
11 71.347 (可変)
12* -2765.293 1.00 1.80610 40.7
13* 7.715 3.55
14 -59.264 0.90 1.88300 40.8
15 7.167 3.24 1.75520 27.5
16 20.558 0.22
17 13.395 2.09 1.92286 18.9
18 33.417 (可変)
19(絞り) ∞ (可変)
20* 23.116 3.03 1.62263 58.2
21* -38.589 1.00
22 123.101 2.49 1.49700 81.5
23 -34.772 0.73 1.60342 38.0
24 16.878 1.00
25 18.590 2.37 1.49700 81.5
26 58.341 (可変)
27* 28.145 3.52 1.49710 81.6
28 -18.009 0.64 1.75520 27.5
29 -23.611 (可変)
30 ∞ 1.05 1.51633 64.1
31 ∞ 3.00
像面 ∞

非球面データ
第12面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.11272e-004 A 6=-1.09556e-006 A 8= 4.44334e-009

第13面
K = 0.00000e+000 A 4= 8.16309e-005 A 6= 1.31021e-006 A 8=-4.59528e-008

第20面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.62899e-005 A 6= 5.31511e-007 A 8=-8.36829e-009

第21面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.39389e-007 A 6= 5.06786e-007 A 8=-8.09254e-009

第27面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.84868e-005 A 6=-1.39354e-007 A 8= 1.26222e-009

各種データ
ズーム比 67.32
広角 中間 望遠
焦点距離 4.73 16.65 318.66
Ｆナンバー 1.89 2.52 7.46
半画角 33.40 10.70 0.57
像高 3.20 3.20 3.20
レンズ全長 130.10 130.10 130.10
BF 17.45 26.87 4.69

d11 0.97 21.53 42.09
d18 42.11 21.55 0.99
d19 5.93 0.20 0.20
d26 14.88 11.19 33.37
d29 13.75 23.18 1.00

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 61.98
2 12 -6.95
3 20 34.05
4 27 28.95

各数値実施例における種々の値を、以下の表１にまとめて示す。

［撮像装置］
次に、本発明の光学系を撮像光学系として用いたデジタルスチルカメラ（撮像装置）の実施例について、図１１を用いて説明する。図１１において、１０はカメラ本体、１１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影光学系である。１２はカメラ本体に内蔵され、撮影光学系１１によって形成された光学像を撮る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。カメラ本体１０はクイックターンミラーを有する所謂一眼レフカメラでも良いし、クイックターンミラーを有さない所謂ミラーレスカメラでも良い。

このように本発明のズームレンズをデジタルスチルカメラ等の撮像装置に適用することにより、レンズが小型である撮像装置を得ることができる。
［撮像システム］
なお、各実施例のズームレンズと、ズームレンズを制御する制御部とを含めた撮像システム（監視カメラシステム）を構成してもよい。この場合、制御部は、ズーミングやフォーカシング、像ブレ補正に際して各レンズ群が上述したように移動するようズームレンズを制御することができる。このとき、制御部がズームレンズと一体的に構成されている必要はなく、制御部をズームレンズとは別体として構成してもよい。例えば、ズームレンズの各レンズを駆動する駆動部に対して遠方に配置された制御部（制御装置）が、ズームレンズを制御するための制御信号（命令）を送る送信部を備える構成を採用してもよい。このような制御部によれば、ズームレンズを遠隔操作することができる。

また、ズームレンズを遠隔操作するためのコントローラーやボタンなどの操作部を制御部に設けることで、ユーザーの操作部への入力に応じてズームレンズを制御する構成を採ってもよい。例えば、操作部として拡大ボタン及び縮小ボタンを設け、ユーザーが拡大ボタンを押したらズームレンズの倍率が大きくなり、ユーザーが縮小ボタンを押したらズームレンズの倍率が小さくなるように、制御部からズームレンズの駆動部に信号が送られるように構成すればよい。

また、撮像システムは、ズームレンズのズームに関する情報を表示する液晶パネルなどの表示部を有していてもよい。ズームレンズのズームに関する情報とは、例えばズーム倍率（ズーム状態）や各レンズ群の移動量（移動状態）である。この場合、表示部に示されるズームレンズのズームに関する情報を見ながら、操作部を介してユーザーがズームレンズを遠隔操作することができる。このとき、例えばタッチパネルなどを採用することで表示部と操作部とを一体化してもよい。

以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について説明したが、本発明はこれらの実施形態及び実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の組合せ、変形及び変更が可能である。

Ｌ１ 第１レンズ群
Ｌ２ 第２レンズ群
Ｌ３ 第３レンズ群

Claims (14)

1. 物体側から像側へ順に配された、正の屈折力の第１レンズ群と、負の屈折力の第２レンズ群と、正の屈折力の第３レンズ群と、１以上の後群とからなり、ズーミングのために、前記第１レンズ群は移動せず、隣り合うレンズ群の各組の間隔は変化するズームレンズであって、
   前記第１レンズ群は、アッベ数が３０未満の材料で形成された少なくとも１枚の正レンズを有し、
   前記第１レンズ群の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上の距離をＴＬ１とし、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とし、望遠端での前記ズームレンズの焦点距離をｆｔとし、広角端での前記ズームレンズの焦点距離をｆｗとして、
   ０．０５＜ＴＬ１／ｆ１＜０．８０
   ４０＜ｆｔ／ｆｗ＜２００
   なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
2. 前記第１レンズ群は、少なくとも３枚の正レンズを有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. 前記少なくとも１枚の正レンズの材料の屈折率をｎｄＡとして、
   １．６５＜ｎｄＡ＜２．３０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載のズームレンズ。
4. 前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２として、
   −１２．０＜ｆ１／ｆ２＜−２．０
   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の何れか一項に記載のズームレンズ。
5. 広角端から望遠端までのズーミングにおける前記第２レンズ群の移動量をＭ２とし、前記移動量Ｍ２の符号は、広角端でよりも望遠端で前記第２レンズ群が像側にある場合に正とし、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２として、
   −９．０＜Ｍ２／ｆ２＜−３．０
   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の何れか一項に記載のズームレンズ。
6. 前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とし、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３として、
   −１．００＜ｆ２／ｆ３＜−０．１０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のズームレンズ。
7. 広角端での前記ズームレンズのバックフォーカスをＢＦｗとして、
   ０．１＜ＢＦｗ／ｆｗ＜６．０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載のズームレンズ。
8. 望遠端での前記ズームレンズの全長をＴＬとして、
   ０．２＜ＴＬ／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７の何れか一項に記載のズームレンズ。
9. 前記少なくとも１枚の正レンズの材料のアッベ数をνｄＡとし、部分分散比をθｇＦＡとして、
   ０＜θｇＦＡ＋０．００１６２×νｄＡ−０．６４１４６＜０．１５
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載のズームレンズ。
10. 請求項１乃至９の何れか１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撮る撮像素子と、
    を有することを特徴とする撮像装置。
11. 請求項１０に記載の撮像装置と、
    前記ズームレンズを制御する制御部と、
    を有することを特徴とする撮像システム。
12. 前記制御部は、前記ズームレンズに制御信号を送信する送信部を有することを特徴とする請求項１１に記載の撮像システム。
13. 前記制御部は、前記ズームレンズを操作するための操作部を有することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の撮像システム。
14. 前記ズームレンズのズームに関する情報を表示する表示部を有することを特徴とする請求項１１乃至１３の何れか一項に記載の撮像システム。

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