JP4434646B2 - ズームレンズ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はズームレンズに関し、特に屈折率分布型光学素子を光学系内またはズームレンズ内の一部に適切に用いることにより、色収差を良好に補正した高い光学性能を有する、例えばテレビカメラ、フィルム用カメラ、デジタルカメラ、そしてビデオカメラ等の光学機器に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりテレビカメラ、フィルム用カメラ、デジタルカメラ、そしてビデオカメラ等の光学機器には大口径、高変倍でしかも高い光学性能を有したズ−ムレンズが要求されている。
【０００３】
このことに加えて、特に放送用のカラ−テレビカメラでは操作性、機動性が重視され、その要求に答えて撮像デバイスも２／３インチや１／２インチの小型のＣＣＤ（固体撮像素子）が主流となってきた。
【０００４】
このＣＣＤは撮像範囲全体が略均一の解像力を有しているため、これを用いるズ−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。
【０００５】
例えば球面収差、コマ収差、非点収差、像面湾曲、歪曲収差といったザイデル収差や軸上色収差、倍率色収差といった色収差等の諸収差が良好に補正され画面全体が高い光学性能を有していることが要望されている。
【０００６】
更に大口径、広画角、高変倍比でしかも小型軽量であること、そして撮像手段の前方に色分解光学系や各種のフィルタ−を配置するため、長いバックフォ−カスを有していること等が要望されている。
【０００７】
ズ−ムレンズのうち物体側から順に正の屈折力の第１レンズ群、変倍用の負の屈折力の第２レンズ群およびそれ以降のレンズ群よりなるポジティブリード型のズ−ムレンズは、比較的高変倍比化及び大口径化が容易である。このズームタイプのズ−ムレンズとして第１、第２レンズ群に加えて、像点補正機能を有する負または正の屈折力の第３レンズ群と、結像作用を有し変倍中固定の正の屈折力の第４レンズ群とを有する、いわゆる４群ズームレンズは、容易に長いバックフォーカスを得られることから放送用のカラ−テレビカメラ用のズ−ムレンズに多く用いられている。
【０００８】
４群ズ−ムレンズのうち、Ｆナンバ−が１．６〜１．９程度、変倍比１３程度の大口径比、高変倍のズ−ムレンズが種々と提案されている(例えば特許文献１、２参照)。
【０００９】
また非球面を採用して、さらなる広角化、高倍率化と小型軽量化を両立しつつ、光学性能の向上を図ったズ−ムレンズが種々と提案されている(例えば特許文献、３、４、５、６参照)。
【００１０】
非球面レンズをズームレンズ中に適切に使用することで、ズームレンズ全体の小型軽量かつ高性能化の実現は容易となるが、非球面レンズが大口径あるいはレンズ形状が複雑となる場合には、非球面の作製が困難となりコスト高に繋がるといった問題点が生じる。
【００１１】
媒質の屈折率が光軸方向に分布を持つ屈折率分布型レンズは、適切なレンズ形状及び屈折率分布を持たせることで収差補正の点で非球面と同等以上の効果がある。さらに波長毎に屈折率分布に変化を持たせることで非球面レンズでは補正不可能である色収差補正が可能である。
【特許文献１】
特開昭５４−１２７３２２号公報
【特許文献２】
特開平６−５９１５１号公報
【特許文献３】
特開平１１−０３８３２１号公報
【特許文献４】
特開平１１−０４４８４６号公報
【特許文献５】
特開２０００−１２１９３９号公報
【特許文献６】
特開２０００−３２１４９６号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
一般に４群ズームレンズは、広角側のズーム位置では軸上光線が低く、画角は大きくなる。また望遠側のズーム位置では軸上光線が高く、画角は小さくなる。このことから、広角側では主として軸外収差、望遠側では主として軸上収差の変動を制御してズーム全域での収差変動を抑制することが重要となってくる。
【００１３】
軸上色収差をズーム全域で微小とするためには、ズーム全域で全系の軸上色収差係数をゼロ近傍の値に制御する必要がある。ここで軸上色収差係数Ｌは、レンズの屈折力をφｎ、軸上光線の入射高をｈｎ、アッベ数をνｎとするとき、
Ｌ＝Σ（ｈｎ2・φｎ／νｎ） ‥‥（１ａ）
で表される。
【００１４】
従って、軸上色収差の変動は望遠側で軸上光線の入射高ｈｎが大きい第１レンズ群の影響が支配的であり、次いで屈折力φｎの絶対値が大きい変倍用の第２レンズ群の影響が大きくなってくる。
【００１５】
高倍率の４群ズームレンズでは望遠側のズーム位置で、一次の色収差だけでなく二次スペクトルの残存が問題となる。二次スペクトルの低減のためには，軸上色収差に支配的な第１レンズ群に負レンズとしてLa系やKzFS系といった異常分散性を持った硝種を採用することが効果的である。
【００１６】
しかしながらこれらの硝種はSF系の硝種に対し、より低分散であるために（１ａ）式から第１レンズ群内の各レンズの屈折力が増大してしまう。また第２レンズ群についても望遠端の二次スペクトルの低減やペッツバール和の改善のために第２レンズ群内の正レンズ、負レンズの分散を近づけることが効果的であるが、結果として第２レンズ群内の各レンズの屈折力が増大してしまう。
【００１７】
従って望遠側で軸上収差、特に球面収差の色差（波長によるズレ）の変動が残存して望遠側の光学性能が低下するという問題点があった。
【００１８】
倍率色収差をズーム全域で微小とするためには、ズーム全域で全系の倍率色収差係数をゼロ近傍の値に制御する必要がある。ここで倍率色収差係数Ｔは、レンズの屈折力をφｎ、軸上光線の入射高をｈｎ、軸外主光線の入射高をｈｂｎ、アッベ数をνｎとするとき、
Ｔ＝Σ（ｈｎ・ｈｂｎ・φｎ／νｎ） （１ｂ）
で表される。
【００１９】
従って、倍率色収差の変動は広角側で軸外主光線の入射高ｈｂｎの変動が大きい第１レンズ群の影響が支配的であり、次いで屈折力φｎの絶対値が大きい第２レンズ群の影響が大きくなってくる。
【００２０】
広画角、高倍率の４群ズームレンズでは広角側のズーム位置で一次の倍率色収差だけでなく高次の倍率色収差の残存が問題となる。また望遠側のズーム位置においても一次の色収差だけでなく任意の二波長に関して色収差が残存する、所謂二次スペクトルの残存が問題となる。この二次スペクトルの低減のためには軸上色収差に支配的な第１レンズ群において負レンズにLa系やKzFS系といった異常分散性を持った硝種を採用することが効果的である。
【００２１】
しかしながらこれらの硝種はSF系の硝種に対し、より低分散であるために、（１ｂ）式から第１レンズ群内の各レンズの屈折力が増大してしまう。従って変倍に伴う倍率色収差の変動は、変倍比をZ、広角端の焦点距離をfwとすると、例えば図28に示すように広角端では第一面に大きな屈折角で軸外主光線が入射するためアンダー傾向の高次の倍率色収差が発生し、図29に示すようにズーム位置fw×Z1/4付近にかけては、屈折角は広角端に比べ緩くなるが、軸外主光線の入射高が高くなるため、よりアンダーへと変動する。
【００２２】
また第２レンズ群についても望遠端の二次スペクトルの低減やペッツバール和の改善のために第２レンズ群内の正レンズ、負レンズの分散を近づけることが効果的であるが、結果として第２レンズ群内の各レンズの屈折力が増大してしまう。
【００２３】
従って軸外主光線の入射高が高い広角端、及びズーム位置fw×Z1/4にかけて、軸外収差、特に高次の倍率色収差や非点収差の色差が残存して広角側の光学性能が低下するという問題点があった。
【００２４】
さらに小型化、高倍率化、そして広角化を図るためにズーム作用をする各レンズ群のパワーを強めると、その傾向が顕著となってくるという問題点がある。こうした色収差の変動は非球面レンズでは補正困難であり、改善のために構成レンズ枚数を増やすとレンズ全系が大型化してしまうという問題点がある。
【００２５】
一般に４群ズームレンズは小型化のために望遠側のズーム位置でＦナンバーが低下することを許容して設計されることが多い。４群ズームレンズにおいて、Ｆナンバーが低下し始める焦点距離をＦドロップポイントとすると、物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群、変倍作用を有する負の屈折力の第２レンズ群、変倍に伴う像面の変動を補正する正の屈折力の第３レンズ群、そして結像作用を持つ第４レンズ群を有するズームレンズにおいて、第３レンズ群の軸上マージナル光線の入射高ｈは、広角端から徐々に増大してＦドロップポイントで最大値ｈｍａｘとなり、さらに望遠側にいくにしたがい減少する。このためＦドロップポイント近傍において軸上色収差が著しく悪化する。上記特許文献２では、非球面効果を利用してＦドロップポイント近傍の球面収差の変動を補正している。
【００２６】
しかしながら球面収差の色差成分に関しては補正困難であり、残存量が多いと画面全域の色フレアとして検知されるため、カラー画像としての画質が著しく低下してしまうという問題点がある。
【００２７】
この球面収差の色差に対し構成レンズ枚数を増やして補正すると、移動レンズ群が大型化してレンズ全系の大型化や作動トルクの増大などの問題点が発生する。
【００２８】
本発明はズーミングの際の色収差の変動を良好に補正し、全変倍範囲にわたり高い光学性能が得られる広画角、高倍率で、かつ小型のズームレンズの提供を目的とする。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明のズームレンズは、物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群、変倍作用を有する負の屈折力の第２レンズ群、変倍に伴う像面の変動を補正する第３レンズ群、変倍時に固定の正の屈折力の第４レンズ群からなるズームレンズにおいて、
該第２レンズ群は光軸方向に分散が変化する媒質からなるレンズＧａを有しており、
広角端と望遠端のズーム位置において、軸上光線が該レンズＧａに入射するときの入射高を各々ｈａｗ、ｈａｔ、軸上光線が該レンズＧａに入射するとき入射高の最大値をｈａｍａｘとするとき、
ｈａｔ／ｈａｗ≧３．７５７
ｈａｍａｘ／ｈａｔ＞１．０５
なる条件を満たすことを特徴としている。
【００３０】
請求項２の発明は請求項１の発明において、前記レンズＧａの物体側のレンズ面の面頂点からの光軸方向の位置をｘ、任意の２波長を各々λａ１、λａ２、該波長λａ１、波長λａ２における該レンズＧａの媒質の屈折率を各々Ｎａ１（ｘ）、Ｎａ２（ｘ）とするとき、
λａ１／λａ２＞１．１
ｍａｘ｛Ｎａ２（ｘ）−Ｎａ１（ｘ）｝−ｍｉｎ｛Ｎａ２（ｘ）−Ｎａ１（ｘ）｝＞０．０００１
なる条件を満たすことを特徴としている。
【００３１】
請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、前記レンズＧａの物体側のレンズ面の曲率半径をｒａＧ１、該レンズＧａの物体側のレンズ面の有効径をｅａＧ１、該レンズＧａの像側のレンズ面の曲率半径をｒａＧ２、該レンズＧａの像側のレンズ面の有効径をｅａＧ２とするとき、
【数２】
なる条件を満たすことを特徴としている。
【００３２】
請求項４の発明は請求項１乃至３の何れか１項の発明において、前記レンズＧａは負レンズであることを特徴としている。
【００３３】
請求項５の発明の光学機器は、請求項１乃至４の何れか１項に記載のズームレンズを有することを特徴としている。
【００６８】
【発明の実施の形態】
本発明における光学系は、像を形成する為の結像光学系又は像を観察する為の観察光学系等の光学機器に用いられる。本発明の光学系は光軸方向に分散が変化する媒質からなる光学部材を有している。光学部材はレンズ又は平行平板ガラス又は回折光学素子等より成っている。
【００６９】
本発明におけるズームレンズは、変倍の為には移動しないレンズ群内や光軸上移動して変倍作用をするレンズ群内に光軸方向に分散が変化する媒質からなる光学部材(レンズ)を有している。
【００７０】
ここで光軸方向に分散が変化する(媒質の屈折率が光軸方向に分布を持つ)光学部材としてのレンズＧ（Ｇａ〜Ｇｆ）について説明する。
【００７１】
このレンズＧはアクシャル型屈折率分布光学素子（以下「アクシャル型ＧＩレンズ」と称す。）と称されており、図１０の概念図に示すようにレンズ面が曲率を持つ場合、屈折率が光線高（h0〜h4）によって変化するため、球面でありながら非球面形状と同等の効果が期待できる。
【００７２】
本発明は、光学系中にアクシャル型ＧＩレンズを採用することにより、波長による非球面効果を変化させて、球面収差の色差をはじめとする諸収差の色差成分を効果的に補正している。
【００７３】
特にズームレンズにおいては、上記アクシャル型ＧＩレンズを採用することにより、ズーミングの際の色収差の変動を効果的に補正している。
【００７４】
アクシャル型ＧＩレンズの屈折率分布は次式で表される。
【００７５】
N(x)=N0+c1x+c2x2+c3x3+c4x4+c5x5+c6x6+……＋cnxn （n：整数） （Ａ）
ここでN0は物体側のレンズ面の面頂点での基準屈折率、c1〜cnは屈折率分布の係数、xは物体側のレンズ面の面頂点からの光軸方向の位置を示す。
【００７６】
尚、本発明では光軸方向に分散が変化する光学部材を用いているが、これに限らず、光軸と直交する方向もしくは光軸方向および光軸と直交する方向の双方に分散が変化する光学部材なら適用可能である。
【００７７】
［実施形態１］
図１は本発明の後述する数値実施例１のレンズ断面図である。
【００７８】
図１において、Ｆは第１レンズ群としての正の屈折力のフォーカス群である。Ｖは第２レンズ群としての変倍作用を有する負の屈折力のバリエ−ター群であり、光軸上を像面側へ単調に移動させることにより、広角端から望遠端への変倍を行っている。Ｃは第３レンズ群としての負の屈折力のコンペンセ−ター群であり、変倍に伴う像面変動を補正するために光軸上を物体側へ凸の軌跡を有して非直線的に移動している。バリエ−ター群Ｖとコンペンセ−ター群Ｃとで変倍系を構成している。ＳＰは絞り、Ｒは第４レンズ群としての正の屈折力の固定のリレ−群である。Ｐは色分解プリズムや光学フィルタ−等であり、同図ではガラスブロックとして示している。
【００７９】
数値実施例１では第２レンズ群の最も物体側に負レンズより成るアクシャル型ＧＩレンズＧａを配置し、望遠側の球面収差の色差変動の補正を効果的に行っている。
【００８０】
次に実施形態１におけるズ−ムレンズに用いるレンズＧａの特徴について説明する。
【００８１】
レンズＧａは光軸方向に屈折率分布を有する、所謂アクシャル型ＧＩレンズであり、表１に示すように光軸方向に向かうに従い分散が変化するといった特徴をもつ。
【００８２】
アクシャル型ＧＩレンズは、球面に研磨しても非球面効果を持たせることが可能である特徴をもつ。従って光軸方向に分散の変化を持たせると、波長によって非球面効果を変化させることができ、諸収差の色差成分を制御することが可能となる。
【００８３】
【表１】
【００８４】
数値実施例１において、広角端と望遠端のズーム位置において、軸上光線がアクシャル型ＧＩレンズＧａに入射するときの入射高を各々ｈａｗ、ｈａｔとするとき、
ｈａｔ／ｈａｗ≧３．７５７ ‥‥（２ａ）
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【００８５】
条件式（２ａ）は、アクシャル型ＧＩレンズＧａに対する軸上光線の入射高の変化を規定して、より効果的に望遠側の球面収差の色差変動を補正するためのものである。前記（１ａ）式に示すように軸上色収差は軸上光線の入射高ｈｎの２乗で影響する。よって条件式（２ａ）を外れると広角側での色収差変動への影響が増大してしまい、望遠側の球面収差の色差変動を効果的に補正することが困難となってくるので良くない。
【００８６】
また数値実施例１において、アクシャル型ＧＩレンズＧａの物体側のレンズ面の面頂点からの光軸方向の位置をｘ、任意の２波長を各々λａ１、λａ２、該波長λａ１、波長λａ２における該アクシャル型ＧＩレンズＧａの媒質の屈折率を各々Ｎａ１（ｘ）、Ｎａ２（ｘ）とするとき、
λａ１／λａ２＞１．１ ‥‥（３ａ）
ｍａｘ｛Na2(x)−Na1(x)｝−ｍｉｎ｛Na2(x)−Na1(x)｝＞0.0001‥（４ａ）
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【００８７】
ここでｍａｘ｛Na2(x)−Na1(x)｝は｛Na2(x)−Na1(x)｝の最大値をいい、ｍｉｎ｛Na2(x)−Na1(x)｝は｛Na2(x)−Na1(x)｝の最小値をいう。以下、同様である。
【００８８】
条件式（３ａ）、（４ａ）は、各々望遠側の球面収差の色差変動の補正に効果的なアクシャル型ＧＩレンズＧａの光軸方向の分散変化を規定するものである。条件式（３ａ）、（４ａ）のうち少なくとも一方の条件を外れると球面収差の色差制御効果が不足してしまうので良くない。
【００８９】
望遠側の球面収差の色差変動の補正をより効果的とするためには条件式（４ａ）の左辺の値は０．００１以上であることが、より望ましい。
【００９０】
また数値実施例１において、アクシャル型ＧＩレンズＧａの物体側のレンズ面の曲率半径をｒａＧ１、有効径をｅａＧ１、像側のレンズ面の曲率半径をｒａＧ２、有効径をｅａＧ２とするとき、
【００９１】
【数１１】
【００９２】
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【００９３】
条件式（５ａ）は、アクシャル型ＧＩレンズＧａの曲率の最小深さを規定することにより、該アクシャル型ＧＩレンズＧａによる望遠側の球面収差の色差制御を効果的に発揮するためのものである。数値実施例１におけるレンズＧａはアクシャル型ＧＩレンズであるために効果を発揮するためには面が曲率を有し、ある程度以上の深さが必要となってくる。条件式（５ａ）を外れるとアクシャル型ＧＩレンズＧａの曲率の最小深さが不足して球面収差の色差制御効果が不足してしまうので良くない。
【００９４】
望遠側の球面収差の色差変動の補正をより効果的とするためには条件式（５ａ）の左辺の値は１．０以上であることが、より望ましい。
【００９５】
また数値実施例１においてはアクシャル型ＧＩレンズＧａを負レンズより構成することにより、該アクシャル型ＧＩレンズＧａの中心厚を薄くして、少ない屈折率分布で効果的に球面収差の色差制御効果が発揮できるようにしている。
【００９６】
また数値実施例１において、アクシャル型ＧＩレンズＧａの軸上光線の入射高の最大値をｈａｍａｘとするとき、
ｈａｍａｘ／ｈａｔ＞１．０５ ‥‥（６ａ）
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【００９７】
条件式（６ａ）は望遠側での球面収差の色差制御をより効果的に補正するためのものである。条件式（６ａ）を外れると望遠側での球面収差の色差制御が難しくなってくるので良くない。
【００９８】
一般にズームレンズは小型化のために望遠側でＦナンバーが低下することを許容して設計されることが多い。４群ズームレンズにおいて、Ｆナンバーが低下し始める焦点距離をＦドロップとすると、第２レンズ群内の軸上光線の入射高ｈｎは、広角端から徐々に増大してＦドロップで最大値ｈａｍａｘとなり、さらに望遠側にいくに従い減少する。上記条件式（６ａ）を満たすことにより、より効果的にＦドロップ〜望遠端の球面収差の色差を制御することが可能となる。
【００９９】
次に本発明の数値実施例１及び各条件式の値を各々外１及び表２に示す。
【０１００】
尚、以下に示す各数値実施例においてｉは物体側からの光学面の順序を示し、ｒｉは第ｉ番目の光学面（第ｉ面）の曲率半径、ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間の間隔、ｎｉとｖｉはそれぞれｄ線に対する第ｉ番目の光学部材の材質の屈折率、アッベ数を示す。ｆは焦点距離、ｆｎｏはＦナンバー、ｗは半画角である。
【０１０１】
（数値実施例1）
数値実施例1においてアクシャル型ＧＩレンズＧａは第２レンズ群Ｖ内に構成される最も物体側の負レンズである。r1〜r10はフォーカスのための正の屈折力を有する前玉レンズ群Ｆ、r11〜r18は変倍のために物体側から像面側に単調に移動する負の屈折力を有するバリエーター群Ｖ、r19〜r21は変倍に伴う像面補正作用をするコンペンセーター群Ｃ、r22は絞り(SP)、r23〜r39は結像作用をするリレー群Ｒ、r40〜r42は色分解プリズムと等価なガラスブロックＰである。
【０１０２】
図２〜図５に数値実施例１の広角端、ｆ＝１６．８ｍｍ、ｆ＝１０７．１ｍｍ、望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す。また図６〜図９に数値実施例１の広角端、ｆ＝１６．８ｍｍ、ｆ＝１０７．１ｍｍ、望遠端における光路図を示す。
【０１０３】
数値実施例１は表２に示すように各条件式（２ａ）〜（６ａ）を全て満たしており、これにより望遠側での球面収差の色差成分を効果的に補正して、全変倍範囲にわたり高い光学性能を有した広角、高倍率で、かつ小型のズ−ムレンズを得ている。
【０１０４】
尚、数値実施例１のアクシャル型ＧＩレンズＧａは、基準波長ｅ線において、光軸方向に屈折率分布をもたないが、屈折率変化を持たせることで非球面レンズと同様の効果を発揮し、さらに良好なる収差補正が可能となる。
【０１０５】
【外１Ａ】
【０１０６】
【外１Ｂ】
【０１０７】
アクシャルGI光学素子
G6レンズGa
屈折率分布式：Ng(x)==1.85953+1.62745×D-3x-4.51171×D-5x3
尚、「D-Z」の表示は「10-Z」を意味する。
【０１０８】
【表２】
【０１０９】
［実施形態２］
図１１は本発明の後述する数値実施例２のレンズ断面図である。同図において図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【０１１０】
数値実施例２では第２レンズ群の最も物体側に負レンズより成るアクシャル型ＧＩレンズＧｂを配置し、広角側の軸外収差の色差変動の補正を効果的に行っている。
【０１１１】
数値実施例２において、広角端と望遠端のズーム位置にいて、軸外主光線がアクシャル型ＧＩレンズＧｂに入射するときの入射高を各々ｈｂｗ、ｈｂｔとするとき、
ｈｂｗ／ｈｂｔ＞２ ‥‥（２ｂ）
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【０１１２】
条件式（２ｂ）は、アクシャル型ＧＩレンズＧｂにおける軸外主光線の入射高の変化を規定して、より効果的に広角側の軸外収差の色差変動を補正するためのものである。前記（１ｂ）式に示すように倍率色収差は軸外主光線の入射高ｈｂｎに比例して影響する。よって条件式（２ｂ）を外れると広角側での倍率色収差変動への効果が低下してしまうので良くない。
【０１１３】
また数値実施例２において、アクシャル型ＧＩレンズＧｂの物体側のレンズ面の面頂点からの光軸方向の位置をｘ、任意の２波長を各々λｂ１、λｂ２、該波長λｂ１、波長λｂ２における該アクシャル型ＧＩレンズＧｂの媒質の屈折率を各々Ｎｂ１（ｘ）、Ｎｂ２（ｘ）とするとき、
λｂ１／λｂ２＞１．１ ‥‥（３ｂ）
ｍａｘ｛Nb2(x)−Nb1(x)｝−ｍｉｎ｛Nb2(x)−Nb1(x)｝＞0.0001‥（４ｂ）
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【０１１４】
条件式（３ｂ），（４ｂ）は、各々広角側の軸外収差の色差変動の補正に効果的なアクシャル型ＧＩレンズＧｂの光軸方向の分散変化を規定するものである。条件式（３ｂ）、（４ｂ）のうち少なくとも一方の条件を外れると軸外収差の色差制御効果が不足してしまうので良くない。
【０１１５】
広角側の軸外収差の色差変動の補正をより効果的とするためには条件式（４ｂ）の左辺の値は０．００１以上であることが、より望ましい。
【０１１６】
また数値実施例２において、アクシャル型ＧＩレンズＧｂの物体側のレンズ面の曲率半径をｒｂＧ１、有効径をｅｂＧ１、像側のレンズ面の曲率半径をｒｂＧ２、有効径をｅｂＧ２とするとき、
【０１１７】
【数１２】
【０１１８】
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【０１１９】
条件式（５ｂ）は、アクシャル型ＧＩレンズＧｂの曲率の最小深さを規定することにより、該アクシャル型ＧＩレンズＧｂによる広角側の軸外収差の色差制御を効果的に発揮するためのものである。数値実施例２におけるレンズＧｂはアクシャル型ＧＩレンズであるために効果を発揮するためには面が曲率を有し、ある程度以上の深さが必要となってくる。条件式（５ｂ）を外れるとアクシャル型ＧＩレンズＧｂの曲率の最小深さが不足して軸外収差の色差制御効果が不足してしまうので良くない。
【０１２０】
広角側の軸外収差の色差変動の補正をより効果的とするためには条件式（５ｂ）の左辺の値は１．０以上であることが、より望ましい。
【０１２１】
また数値実施例２においてはアクシャル型ＧＩレンズＧｂを負レンズより構成することにより、該アクシャル型ＧＩレンズＧｂの中心厚を薄くして、少ない屈折率分布で効果的に軸外収差の色差制御効果が発揮できるようにしている。
【０１２２】
さらに数値実施例２において、変倍比をＺとし、広角端のズーム位置から該変倍比Ｚ1/4のズーム位置で軸外主光線がアクシャル型ＧＩレンズＧｂに入射するときの入射高をｈｂｚとするとき、
ｈｂｗ／ｈｂｚ＞１．１ ‥‥（６ｂ）
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【０１２３】
条件式（６ｂ）は広角側での軸外収差の色差制御をより効果的に補正する為のものである。条件式（６ｂ）を外れると広角側での軸外収差の色差制御が難しくなってくるので良くない。
【０１２４】
次に本発明の数値実施例２及び各条件式の値を各々外２及び表３に示す。
【０１２５】
（数値実施例２）
数値実施例２においてアクシャル型ＧＩレンズＧｂは第２レンズ群Ｖ内に構成される最も物体側の負レンズである。r1〜r10はフォーカスのための正の屈折力を有する前玉レンズ群Ｆ、r11〜r18は変倍のために物体側から像面側に単調に移動する負の屈折力を有するバリエーター群Ｖ、r19〜r21は変倍に伴う像面補正作用をするコンペンセーター群Ｃ、r22は絞り(SP)、r23〜r39は結像作用をするリレー群Ｒ、r40〜r42は色分解プリズムと等価なガラスブロックＰである。
【０１２６】
図１２〜図１５に数値実施例２の広角端、ｆ＝１６．８ｍｍ、ｆ＝１０７．１ｍｍ、望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す。また図１６〜図１９に数値実施例２の広角端、ｆ＝１６．８ｍｍ、ｆ＝１０７．１ｍｍ、望遠端における光路図を示す。
【０１２７】
数値実施例２は表３に示すように各条件式（２ｂ）〜（６ｂ）を全て満たしており、これにより広角側での高次の倍率色収差や色アスといった軸外収差の色差成分を効果的に補正して、全変倍範囲にわたり高い光学性能を有した広角、高倍率で、かつ小型のズ−ムレンズを得ている。
【０１２８】
尚、数値実施例２のアクシャル型ＧＩレンズＧｂは、基準波長ｅ線において、光軸方向に屈折率分布をもたないが、屈折率変化を持たせることで非球面レンズと同様の効果を発揮し、さらに良好なる収差補正が可能となる。
【０１２９】
【外２Ａ】
【０１３０】
【外２Ｂ】
【０１３１】
アクシャルGI光学素子
G6レンズGb
屈折率分布式：Ng(x)==1.85953+1.62745×D-3x-4.51171×D-5x3
【０１３２】
【表３】
【０１３３】
［参考例１］
図２０、図２１は各々本発明の参考例１の後述する数値実施例３、４のレンズ断面図である。図２０、図２１において図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【０１３４】
数値実施例３では第１レンズ群の最も物体側にアクシャル型ＧＩレンズＧｃを配置し、数値実施例４では第１レンズ群の最も結像面側にアクシャル型ＧＩレンズＧｃを配置し、各々望遠側の球面収差の色差変動の補正を効果的に行っている。
【０１３５】
数値実施例３、４において，広角端と望遠端のズーム位置において、軸上光線がアクシャル型ＧＩレンズＧｃに入射するときの入射高を各々ｈｃｗ、ｈｃｔとするとき、
ｈｃｔ／ｈｃｗ＞８ ‥‥（２ｃ）
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【０１３６】
条件式（２ｃ）は、アクシャル型ＧＩレンズＧｃにおける軸上光線の入射高の変化を規定して、より効果的に望遠側の球面収差の色差変動を補正するためのものである。前記（１ａ）式に示すように軸上色収差は軸上光線の入射高ｈｎの２乗で影響する。よって条件式（２ｃ）を外れると広角側での色収差変動への影響が増大してしまい、望遠側の球面収差の色差変動を効果的に補正することが困難となってくるので良くない。
【０１３７】
また数値実施例３、４において、アクシャル型ＧＩレンズＧｃの物体側のレンズ面の面頂点からの光軸方向の位置をｘ、任意の２波長を各々λｃ１、λｃ２、該波長λｃ１、波長λｃ２における該アクシャル型ＧＩレンズＧｃの媒質の屈折率を各々Ｎｃ１（ｘ）、Ｎｃ２（ｘ）とするとき、
λ１／λ２＞１．１ ‥‥（３ｃ）
ｍａｘ｛Nc2(x)−Nc1(x)｝−ｍｉｎ｛Nc2(x)−Nc1(x)｝＞0.0001‥（４ｃ）
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【０１３８】
条件式（３ｃ），（４ｃ）は、各々望遠側の球面収差の色差変動の補正に効果的なアクシャル型ＧＩレンズＧｃの光軸方向の分散変化を規定するものである。条件式（３ｃ）、（４ｃ）のうち少なくとも一方の条件を外れると球面収差の色差制御効果が不足してしまうので良くない。
【０１３９】
所謂４群ズームレンズの前玉群においては、0.001以上の分散の差であれば望遠端の球面収差の色差補正により効果的である。即ち、条件式（４ｃ）の左辺の値は０．００１以上であることが、より望ましい。
【０１４０】
さらに数値実施例３、４において、アクシャル型ＧＩレンズＧｃの物体側のレンズ面の曲率半径をｒｃＧ１、有効径をｅｃＧ１、像側のレンズ面の曲率半径をｒｃＧ２、有効径をｅｃＧ２とするとき、
【０１４１】
【数１３】
【０１４２】
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【０１４３】
条件式（５ｃ）は、アクシャル型ＧＩレンズＧｃの曲率の最小深さを規定することにより、該アクシャル型ＧＩレンズＧｃによる望遠側の球面収差の色差制御を効果的に発揮するためのものである。数値実施例３、４におけるレンズＧｃはアクシャル型ＧＩレンズであるために効果を発揮するためには面が曲率を有し、ある程度以上の深さが必要となってくる。条件式（５ｃ）を外れるとアクシャル型ＧＩレンズＧｃの曲率の最小深さが不足して球面収差の色差制御効果が不足してしまうので良くない。
【０１４４】
所謂４群ズームレンズの前玉群においては、２ｍｍ以上のレンズの曲率深さであれば望遠端の球面収差の色差補正により効果的である。即ち、条件式（５ｃ）の左辺の値は２．０以上であることが、より望ましい。
【０１４５】
次に本発明の参考例１の数値実施例３、４及び各条件式の値を各々外３，４及び表４に示す。
【０１４６】
（数値実施例３）
数値実施例３においてアクシャル型ＧＩレンズＧｃは第１レンズ群Ｆ内に構成される最も物体側のレンズである。r1〜r8はフォーカスのための正の屈折力を有する前玉レンズ群Ｆ、r9〜r17は変倍のために物体側から像面側に単調に移動する負の屈折力を有するバリエーター群Ｖ、r18〜r20は変倍に伴う像面補正作用をするコンペンセーター群Ｃ、r21は絞り(SP)、r22〜r38は結像作用をするリレー群Ｒ、r39〜r41は色分解プリズムと等価なガラスブロックＰである。
【０１４７】
（数値実施例４）
数値実施例４においてアクシャル型ＧＩレンズＧｃは第１レンズ群Ｆ内に構成される最も結像面側のレンズである。r1〜r8はフォーカスのための正の屈折力を有する前玉レンズ群Ｆ、r9〜r17は変倍のために物体側から像面側に単調に移動する負の屈折力を有するバリエーター群Ｖ、r18〜r20は変倍に伴う像面補正作用をするコンペンセーター群Ｃ、r21は絞り(SP)、r22〜r38は結像作用をするリレー群Ｒ、r39〜r41は色分解プリズムと等価なガラスブロックＰである。
【０１４８】
数値実施例３，４では、ズーム全域での良好な収差補正のために、非球面も２枚使用している。
【０１４９】
ｋを離心率、B、C、D、Eを非球面係数、光軸からの高さHの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にしてｘとするとき、非球面形状は、
【０１５０】
【数１４】
【０１５１】
‥‥（ａ）
なる式で表される。但しＲは曲率半径である。また例えば「D−Ｚ」の表示は「１０-Z」を意味する。
【０１５２】
尚、上記（ａ）式は以下に示す数値実施例５，６においても同様である。
【０１５３】
図２２〜図２４に数値実施例３の広角端、焦点距離17mm（変倍比Z1/4のズーム位置）、望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す。図２２〜図２４に示す諸収差図より、望遠側での球面収差の色差成分を効果的に補正している。
【０１５４】
また図２５〜図２７に数値実施例４の広角端、変倍比Z1/4のズーム位置、望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す。図２５〜図２７に示す諸収差図より、望遠側での球面収差の色差成分を効果的に補正している。また図２８〜図３１に数値実施例３，４の広角端、変倍比Z1/4のズーム位置、変倍比Z3/4のズーム位置、望遠端における光路図を示す。
【０１５５】
数値実施例３、４は表４に示すように各条件式（２ｃ）〜（６ｃ）を全て満たしており、これにより望遠側での球面収差の色差成分を効果的に補正し、軸上色収差の変動を抑制して、全変倍範囲にわたり高い光学性能を有した広角、高倍率で、かつ小型のズ−ムレンズを得ている。
【０１５６】
尚、数値実施例３、４のアクシャル型ＧＩレンズＧｃは、基準波長ｅ線において、光軸方向に屈折率分布をもたないが、屈折率変化を持たせることで非球面レンズと同様の効果を発揮し、さらに良好なる収差補正が可能となる。
【０１５７】
また数値実施例３、４において、広角端画角2ω=58°〜70°からはじまり、ズーム比が12〜35倍程度のズームレンズにおいて、前玉レンズ群及びバリエーター群への軸上光線の入射高は図２８〜図３１に示すように広角端から望遠端にかけて順次高くなる。
【０１５８】
数値実施例３、４では、軸上光線の入射高ｈｎの２乗で影響する球面収差において、その波長によるズレ（色差）を補正するために、全変倍範囲中、軸上光線が最も高くなる前玉レンズ群を構成するレンズのうち、広角端と望遠端のズーム位置における軸上光線の入射高を各々ｈｃｗ，ｈｃｔとするとき、ｈｃｔ／ｈｃｗ＞８を満足する１つ以上のレンズに屈折率分布型光学素子（アクシャル型ＧＩレンズ）を施したことを最大の特徴としている。
【０１５９】
【外３】
【０１６０】
アクシャルGI光学素子
G1レンズGc
屈折率分布式：Ng(x)=1.84706+2.80776×D-4x-6.82645×D-6x3
非球面形状
R5 面
参照球面：R=175.72
非球面係数：k=1.79877、B=-5.94673×D-8、C=-3.46168×D-12、D=2.54736×D-15 、E=-1.18607×D-18
R18面
参照球面：R=118.87
非球面係数：k=-6.05389、B=-3.09932×D-6、C=-6.74531×D-10、D=-5.50916×D-11、E=-1.58278×D-13
【０１６１】
【外４】
【０１６２】
アクシャルGI光学素子
G4レンズGc
屈折率分布式：Ng(x)=1.6301-3.05287×D-4x-4.66632×D-7x3
非球面形状
R5 面
参照球面：R=102.984
非球面係数：k=-0.0225767、B=-1.03381×D-7、C=-3.97168×D-12、
D=4.81892×D-16、E=-3.11423×D-19
R9面
参照球面：R=623.406
非球面係数：k=-1.56128×D3、B=7.72961×D-6、C=-3.61855×D-8、
D=1.17554×D-10、E=-2.85207×D-13
【０１６３】
【表４】
【０１６４】
［参考例２］
図３２、図３３は各々本発明の参考例２の後述する数値実施例５，６のレンズ断面図である。図３２、図３３において図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【０１６５】
数値実施例５では第１レンズ群の最も物体側にアクシャル型ＧＩレンズＧｄを配置し、数値実施例６では各々第１レンズ群の最も結像面側にアクシャル型ＧＩレンズＧｄを配置し、各々広角側の軸外収差の色差変動の補正を効果的に行っている。
【０１６６】
数値実施例５,６において、広角端と望遠端のズーム位置において、軸外主光線がアクシャル型ＧＩレンズＧｄに入射するときの入射高を各々ｈｄｗ、ｈｄｔとするとき、
ｈｄｗ／ｈｄｔ＞１ ‥‥（２ｄ）
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【０１６７】
条件式（２ｄ）は、アクシャル型ＧＩレンズＧｄにおける軸外主光線の入射高の変化を規定して、より効果的に広角側の軸外収差の色差変動を補正するためのものである。前記（１ｂ）式に示すように倍率色収差は軸外主光線の入射高ｈｂｎに比例して影響する。よって条件式（２ｄ）を外れると広角側での倍率色収差の高次の残存補正、及びその変動への効果が低下してしまうので良くない。
【０１６８】
また数値実施例５，６において、アクシャル型ＧＩレンズＧｄの物体側のレンズ面の面頂点からの光軸方向の位置をｘ、任意の２波長を各々λ１、λ２、該波長λ１、波長λ２における該アクシャル型ＧＩレンズの媒質の屈折率を各々Ｎｄ１（ｘ）、Ｎｄ２（ｘ）とするとき、
λ１／λ２＞１．１ ‥‥（３ｄ）
ｍａｘ｛Nd2(x)−Nd1(x)｝−ｍｉｎ｛Nd2(x)−Nd1(x)｝＞0.0001‥（４ｄ）
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【０１６９】
条件式（３ｄ），（４ｄ）は、各々広角側の軸外収差の色差変動の補正に効果的なアクシャル型ＧＩレンズＧｄの光軸方向の分散変化を規定するものである。条件式（３ｄ）、（４ｄ）のうち少なくとも一方の条件を外れると軸外収差の色差制御効果が不足してしまうので良くない。
【０１７０】
所謂４群ズームレンズの前玉群においては0.001以上の分散の差であれば広角側の倍率色収差補正により効果的である。即ち、条件式（４ｄ）の左辺の値は０．００１以上であることが、より望ましい。
【０１７１】
また数値実施例５，６において、アクシャル型ＧＩレンズＧｄの物体側のレンズ面の曲率半径をｒｄＧ１、有効径をｅｄＧ１、像側のレンズ面の曲率半径をｒｄＧ２、有効径をｅｄＧ２とするとき、
【０１７２】
【数１５】
【０１７３】
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【０１７４】
条件式（５ｄ）は、アクシャル型ＧＩレンズＧｄの曲率の最小深さを規定することにより、アクシャル型ＧＩレンズＧｄによる広角側の軸外収差の色差制御を効果的に発揮するためのものである。数値実施例５、６におけるレンズＧｄはアクシャル型ＧＩレンズであるために効果を発揮するためには面が曲率を有し、ある程度以上の深さが必要となってくる。条件式（５ｄ）を外れるとアクシャル型ＧＩレンズＧｄの曲率の最小深さが不足して軸外収差の色差制御効果が不足してしまうので良くない。
【０１７５】
所謂４群ズームレンズの前玉群においては２ｍｍ以上のレンズの曲率深さであれば、広角側の倍率色収差補正により効果的である。即ち、条件式（５ｄ）の左辺の値は２．０以上であることが、より望ましい。
【０１７６】
さらに数値実施例５、６において、アクシャル型ＧＩレンズＧｄの軸外主光線の入射高の最大値をｈｄｍａｘとするとき、
ｈｄｍａｘ／ｈｄｗ＞１ ‥‥（６ｄ）
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【０１７７】
条件式（６ｄ）は広角側での軸外収差の色差制御をより効果的に補正する為のものである。条件式（６ｄ）を外れると広角側での軸外収差の色差制御が難しくなってくるので良くない。
【０１７８】
ポジティブリード型ズームレンズにおいて、広角化と前玉径の小型化の両立を図るためには第１レンズ群をレトロフォーカス型にすることが多い。広角端のズーム位置における画角2ω=60°〜70°からはじまり、ズーム比が8〜35倍程度のズームレンズにおいて、前玉レンズ群及びバリエーター群への軸外主光線の入射高は図４０〜図４３に示すように第１レンズ群内の軸外主光線の入射高は、広角端から徐々に増大してfw×Z1/4（fw：広角端の焦点距離、Z1/4：変倍比）のズーム位置で最大値hdmaxとなり、さらに望遠側にいくにしたがい減少する。条件式（６ｄ）を満たすことにより、より効果的に広角端からfw×Z1/4のズーム位置の倍率色収差の高次の色差を制御することが可能となる。
【０１７９】
次に本発明の参考例２の数値実施例５、６及び各条件式の値を各々外５、６及び表５に示す。
【０１８０】
（数値実施例５）
数値実施例５においてアクシャル型ＧＩレンズＧｄは第１レンズ群Ｆ内に構成される最も物体側のレンズである。r1〜r10はフォーカスのための正の屈折力を有する前玉レンズ群Ｆ、r11〜r18は変倍のために物体側から像面側に単調に移動する負の屈折力を有するバリエーター群Ｖ、r19〜r21は変倍に伴う像面補正作用をするコンペンセーター群Ｃ、r22は絞り(SP)、r23〜r39は結像作用をするリレー群Ｒ、r40〜r42は色分解プリズムと等価なガラスブロックＰである。
【０１８１】
（数値実施例６）
数値実施例６においてアクシャル型ＧＩレンズＧｄは第１レンズ群Ｆ内に構成される最も結像面側のレンズである。r1〜r8はフォーカスのための正の屈折力を有する前玉レンズ群Ｆ、r9〜r17は変倍のために物体側から像面側に単調に移動する負の屈折力を有するバリエーター群Ｖ、r18〜r20は、変倍に伴う像面補正作用をするコンペンセーター群Ｃ、r21は絞り(SP)、r22〜38は結像作用をするリレー群Ｒ、r39〜r41は色分解プリズムと等価なガラスブロックＰである。
【０１８２】
数値実施例５，６では、ズーム全域での良好な収差補正のために、非球面も２枚使用している。
【０１８３】
図３４〜図３６に数値実施例５の広角端、焦点距離17mm（変倍比Z1/4のズーム位置）、望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す。図３４〜図３６に示す諸収差図より、広角側での軸外収差の色差成分を効果的に補正している。
【０１８４】
また図３７〜図３９に数値実施例６の広角端、焦点距離17mm（変倍比Z1/4のズーム位置）、望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す。図３７〜図３９に示す諸収差図より、広角側での軸外収差の色差成分を効果的に補正している。
【０１８５】
また図４０〜図４３に数値実施例５，６の広角端、変倍比Z1/4のズーム位置、変倍比Z3/4のズーム位置、望遠端における光路図を示す。
【０１８６】
数値実施例５、６は表５に示すように各条件式（２ｄ）〜（６ｄ）を全て満たしており、これにより広角側の軸外収差の色差成分を効果的に補正して、全変倍範囲にわたり高い光学性能を有した広角、高倍率で、かつ小型のズ−ムレンズを得ている。
【０１８７】
尚、数値実施例５、６のアクシャル型ＧＩレンズＧｄは、基準波長ｅ線において、光軸方向に屈折率分布をもたないが、屈折率変化を持たせることで、非球面レンズと同様の効果を発揮し、さらに良好なる収差補正が可能となる。
【０１８８】
また数値実施例５、６では、軸外主光線の入射高に影響する倍率色収差において、全変倍範囲中、軸外主光線が最も高くなる前玉レンズ群を構成するレンズのうち、広角端と望遠端のズーム位置における軸外主光線入射高を各々ｈｄｗ，ｈｄｔとするとき、ｈｄｗ／ｈｄｔ＞１．０を満足する１つ以上のレンズに屈折率分布型光学素子（アクシャル型ＧＩレンズ）を施したことを最大の特徴としている。
【０１８９】
【外５】
【０１９０】
アクシャルGI光学素子
G1レンズGd
屈折率分布式：Ng(x)=1.84706+2.80776×D-4x-6.82645×D-6x3
非球面形状
R5 面
参照球面：R=175.72
非球面係数：k=1.79877、B=-5.94673×D-8、C=-3.46168×D-12、
D=2.54736×D-15、E=-1.18607×D-18
R18面
参照球面：R=118.87
非球面係数：k=-6.05389、B=-3.09932×D-6、C=-6.74531×D-10、D=-5.50916×D-11、E=-1.58278×D-13
【０１９１】
【外６】
【０１９２】
アクシャルGI光学素子
G4レンズGd
屈折率分布式：Ng(x)=1.6301-3.05287×D-4x-4.66632×D-7x3
非球面形状
R5面
参照球面：R=102.984
非球面係数：k=-0.0225767、B=-1.03381×D-7、C=-3.97168×D-12、
D=4.81892×D-16、E=-3.11423×D-19
R9面
参照球面：R=623.406
非球面係数：k=-1.56128×D3、B=7.72961×D-6、C=-3.61855×D-8、
D=1.17554×D-10、E=-2.85207×D-13
【０１９３】
【表５】
【０１９４】
［参考例３］
図４４は本発明の参考例３の後述する数値実施例７のレンズ断面図である。同図において図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【０１９５】
表６に本参考例におけるアクシャルＧＩレンズＧｅの光軸方向の分散の変化を示す。
【０１９６】
数値実施例７では第３レンズ群Ｃ内に負レンズより成るアクシャル型ＧＩレンズＧｅを配置し、球面収差の色差の補正を効果的に行っている。
【０１９７】
数値実施例７において、広角端と望遠端のズーム位置における全系のＦナンバーを各々Ｆｅｗ、Ｆｅｔ、望遠端の焦点距離をｆｅｔとするとき、
ｆｅｍ＝Ｆｅｗ／Ｆｅｔ×ｆｅｔ
なる式で表わされる焦点距離ｆｅｍと広角端のズーム位置における軸上マージナル光線がアクシャル型ＧＩレンズＧｅに入射するときの入射高を各々ｈｅｍ、ｈｅｗとするとき、
ｈｅｍ／ｈｅｗ＞１．１ ‥‥（２ｅ）
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【０１９８】
条件式（２ｅ）は、Ｆドロップポイント近傍における波長の球面収差の差の補正に効果的なアクシャル型ＧＩレンズＧｅの配置を規定したものである。前記（１ａ）式に示すように、軸上色収差は軸上光線の入射高ｈｎの２乗で影響する。よって条件式（２ｅ）を外れると広角側での色収差の影響が増大してＦドロップポイント近傍で効果的に球面収差の色差を補正することが困難になってくるので良くない。
【０１９９】
また数値実施例７において、アクシャル型ＧＩレンズＧｅの物体側のレンズ面の面頂点からの光軸方向の位置をｘ、任意の２波長を各々λ１、λ２、該波長λ１、波長λ２における該アクシャル型ＧＩレンズの媒質の屈折率を各々Ｎｅ１（ｘ）、Ｎｅ２（ｘ）とするとき、
λ１／λ２＞１．１ ‥‥（３ｅ）
ｍａｘ｛Ne2(x)−Ne1(x)｝−ｍｉｎ｛Ne2(x)−Ne1(x)｝＞0.0001‥（４ｅ）
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【０２００】
条件式（３ｅ），（４ｅ）は、各々Ｆドロップポイント近傍における球面収差の色差の補正に効果的なアクシャル型ＧＩレンズＧｅの光軸方向の分散変化を規定したものである。条件式（３ｅ）、（４ｅ）のうち少なくとも一方の条件を外れると球面収差の色差制御効果が不足してしまい良くない。
【０２０１】
Ｆドロップポイント近傍における球面収差の色差の補正により、望遠側の球面収差の色差変動の補正により効果的とするためには条件式（４ｅ）の左辺の値は０．０００５以上であることがより望ましい。
【０２０２】
さらに数値実施例７において、アクシャル型ＧＩレンズＧｅの物体側のレンズ面の曲率半径をｒｅＧ１、有効径をｅｅＧ１、像側のレンズ面の曲率半径をｒｅＧ２、有効径をｅｅＧ２とするとき、
【０２０３】
【数１６】
【０２０４】
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【０２０５】
条件式（５ｅ）は、アクシャル型ＧＩレンズＧｅの曲率の最小深さを規定することにより、該アクシャル型ＧＩレンズＧｅによる球面収差の色差制御を効果的に発揮するためのものである。数値実施例７におけるレンズＧｅはアクシャル型ＧＩレンズであるために効果を発揮するためには面が曲率を有し、ある程度以上の深さが必要となってくる。条件式（５ｅ）を外れるとアクシャル型ＧＩレンズＧｅの曲率の最小深さが不足して球面収差の色差の制御効果が不足してしまうので良くない。
【０２０６】
Ｆドロップポイント近傍における球面収差の色差の補正により、望遠側の球面収差の色差変動の補正により効果的とするためには条件式（５ｅ）の左辺の値は０．５以上であることがより望ましい。
【０２０７】
また数値実施例７においてはアクシャル型ＧＩレンズＧｅを負レンズより構成することにより、該アクシャル型ＧＩレンズの中心厚を薄くして少ない屈折率分布で効果的に球面収差の色差制御効果が発揮できるようにしている。
【０２０８】
次に本発明の参考例３の数値実施例７及び各条件式の値を各々外７及び表７に示す。
【０２０９】
（数値実施例７）
数値実施例７においてアクシャル型ＧＩレンズＧｅは第３レンズ群Ｃ内に構成される負レンズである。r1〜r12はフォーカスのための正の屈折力を有する前玉レンズ群Ｆ、r13〜r21は変倍のために物体側から像面側に単調に移動する負の屈折力を有するバリエーター群Ｖ、r22〜r30は、変倍に伴う像面補正作用をするコンペンセーター群Ｃ、r31は絞り(SP)、r32〜r48は結像作用をするリレー群Ｒ、r49〜r50は色分解プリズムと等価なガラスブロックＰである。
【０２１０】
図４５〜図４７に数値実施例７の広角端(f=10mm)、Ｆドロップポイント(f=360mm)、望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す。
【０２１１】
数値実施例７は表７に示すように各条件式(２ｅ)〜（５ｅ）を全て満たしており、これによりＦドロップポイントにおける球面収差の色差を効果的に補正し、軸上色収差の変動を抑制して、全変倍範囲にわたり高い光学性能を有した広角、高倍率で、かつ小型のズ−ムレンズを得ている。
【０２１２】
尚、数値実施例７のアクシャル型ＧＩレンズＧｅは基準波長ｅ線において、光軸方向に屈折率分布をもたないが、屈折率変化を持たせることで、非球面レンズと同様の効果を発揮し、さらに良好なる収差補正が可能となる。
【０２１３】
【表６】
【０２１４】
【外７Ａ】
【０２１５】
【外７Ｂ】
【０２１６】
アクシャルGI光学素子
G14レンズGe
屈折率分布式：Ng(x)=1.89382-2.84829×D-4x+7.93074×D-6x2-1.1105×D-8x3
【０２１７】
【表７】
【０２１８】
尚、各数値実施例１〜７においては４群構成のズームレンズを示したが、これに限らず、例えば２群構成のズームレンズにおいても本発明は適用可能である。またアクシャル型ＧＩレンズは１枚に限らず、複数枚設けても良い。
【０２１９】
また実施形態１、２、参考例１〜３のズームレンズは放送用のカメラに限らず、フィルム用カメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の光学機器に適用することができる。
【０２２０】
［参考例４］
図４８は本発明の参考例４の後述する数値実施例８の光学系（単焦点レンズ）のレンズ断面図である。
【０２２１】
数値実施例８では最も物体側にアクシャル型ＧＩレンズＧｆを配置することによって、色収差を良好に補正することを容易としている。
【０２２２】
数値実施例８において、アクシャル型ＧＩレンズＧｆの物体側のレンズ面の面頂点からの光軸方向の位置をｘ、任意の２波長を各々λｆ１、λｆ２、該波長λｆ１、波長λｆ２における該アクシャル型ＧＩレンズＧｆの媒質の屈折率を各々Ｎｆ１（ｘ）、Ｎｆ２（ｘ）とするとき、
λｆ１／λｆ２＞１．１ ‥‥（３ｆ）
ｍａｘ｛Nf2(x)−Nf1(x)｝−ｍｉｎ｛Nf2(x)−Nf1(x)｝＞0.0001‥（４ｆ）
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【０２２３】
また数値実施例８において、アクシャル型ＧＩレンズＧｆの物体側のレンズ面の曲率半径をｒｆＧ１、有効径をｅｆＧ１、像側のレンズ面の曲率半径をｒｆＧ２、有効径をｅｆＧ２とするとき、
【０２２４】
【数１７】
【０２２５】
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【０２２６】
次に本発明の数値実施例８を外８に示す。また数値実施例８における各条件式（４ｆ），（５ｆ）の値を以下に示す。
【０２２７】
条件式（４ｆ）・・・0.021
条件式（５ｆ）・・・1.844
図４９に数値実施例８の球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す。
【０２２８】
数値実施例８は本発明の各条件式（４ｆ），（５ｆ）を満たしており、これにより色収差を良好に補正している。
【０２２９】
【外８】
【０２３０】
アクシャルGI光学素子
G1レンズGf
屈折率分布式：Ng(x)=1.63315+5.52364×D-4x＋1.16164×D-5x3-1.24197×D-5x4
【０２３２】
【発明の効果】
本発明によれば前述の如くズ−ムレンズ内に光軸方向に分散が変化する媒質からなる光学部材（レンズＧ）を設けることにより、ズーミングの際の色収差の変動を良好に補正することができ、これにより全変倍範囲にわたり高い光学性能を有した広角、高倍率で、かつ小型のズ−ムレンズを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の数値実施例１の広角端における断面図
【図２】 本発明の数値実施例１の広角端における収差図
【図３】 本発明の数値実施例１のｆ＝１６．８ｍｍにおける収差図
【図４】 本発明の数値実施例１のｆ＝１０７．１ｍｍにおける収差図
【図５】 本発明の数値実施例１の望遠端における収差図
【図６】 本発明の数値実施例１の広角端における光路図
【図７】 本発明の数値実施例１のｆ＝１６．８ｍｍにおける光路図
【図８】 本発明の数値実施例１のｆ＝１０７．１ｍｍにおける光路図
【図９】 本発明の数値実施例１の望遠端における光路図
【図１０】 アクシャル型屈折率分布光学素子の概念図
【図１１】 本発明の数値実施例２の広角端における断面図
【図１２】 本発明の数値実施例２の広角端における収差図
【図１３】 本発明の数値実施例２のｆ＝１６．８ｍｍにおける収差図
【図１４】 本発明の数値実施例２のｆ＝１０７．１ｍｍにおける収差図
【図１５】 本発明の数値実施例２の望遠端における収差図
【図１６】 本発明の数値実施例２の広角端における光路図
【図１７】 本発明の数値実施例２のｆ＝１６．８ｍｍにおける光路図
【図１８】 本発明の数値実施例２のｆ＝１０７．１ｍｍにおける光路図
【図１９】 本発明の数値実施例２の望遠端における光路図
【図２０】 本発明の数値実施例３の断面図
【図２１】 本発明の数値実施例４の断面図
【図２２】 本発明の数値実施例３の広角端の収差図
【図２３】 本発明の数値実施例３の変倍比Z1/4のズーム位置の収差図
【図２４】 本発明の数値実施例３の望遠端の収差図
【図２５】 本発明の数値実施例４の広角端の収差図
【図２６】 本発明の数値実施例４の変倍比Z1/4のズーム位置の収差図
【図２７】 本発明の数値実施例４の望遠端の収差図
【図２８】 本発明の数値実施例３の広角端の光路図
【図２９】 本発明の数値実施例３の変倍比Z1/4のズーム位置の光路図
【図３０】 本発明の数値実施例３の変倍比Z3/4のズーム位置の光路図
【図３１】 本発明の数値実施例３の望遠端の光路図
【図３２】 本発明の数値実施例５の断面図
【図３３】 本発明の数値実施例６の断面図
【図３４】 本発明の数値実施例５の広角端の収差図
【図３５】 本発明の数値実施例５の変倍比Z1/4のズーム位置の収差図
【図３６】 本発明の数値実施例５の望遠端の収差図
【図３７】 本発明の数値実施例６の広角端の収差図
【図３８】 本発明の数値実施例６の変倍比Z1/4のズーム位置の収差図
【図３９】 本発明の数値実施例６の望遠端の収差図
【図４０】 本発明の数値実施例６の広角端の光路図
【図４１】 本発明の数値実施例６の変倍比Z1/4のズーム位置の光路図
【図４２】 本発明の数値実施例６の変倍比Z3/4のズーム位置の光路図
【図４３】 本発明の数値実施例６の望遠端の光路図
【図４４】 本発明の数値実施例７の光路図
【図４５】 本発明の数値実施例７の焦点距離ｆ＝１０ｍｍの収差図
【図４６】 本発明の数値実施例７のＦドロップポイントの収差図
【図４７】 本発明の数値実施例７の望遠端の収差図
【図４８】 本発明の数値実施例８の断面図
【図４９】 本発明の数値実施例８の収差図
【符号の説明】
Ｆ：フォーカス群
Ｖ：バリエーター
Ｃ：コンペンセーター
ＳＰ：絞り
Ｒ：リレー群
Ｐ：ガラスブロック
ｅ：ｅ線
ｇ：ｇ線
Ｓ：サジタル像面
Ｍ：メリディオナル像面
【発明の属する技術分野】
本発明はズームレンズに関し、特に屈折率分布型光学素子を光学系内またはズームレンズ内の一部に適切に用いることにより、色収差を良好に補正した高い光学性能を有する、例えばテレビカメラ、フィルム用カメラ、デジタルカメラ、そしてビデオカメラ等の光学機器に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりテレビカメラ、フィルム用カメラ、デジタルカメラ、そしてビデオカメラ等の光学機器には大口径、高変倍でしかも高い光学性能を有したズ−ムレンズが要求されている。
【０００３】
このことに加えて、特に放送用のカラ−テレビカメラでは操作性、機動性が重視され、その要求に答えて撮像デバイスも２／３インチや１／２インチの小型のＣＣＤ（固体撮像素子）が主流となってきた。
【０００４】
このＣＣＤは撮像範囲全体が略均一の解像力を有しているため、これを用いるズ−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。
【０００５】
例えば球面収差、コマ収差、非点収差、像面湾曲、歪曲収差といったザイデル収差や軸上色収差、倍率色収差といった色収差等の諸収差が良好に補正され画面全体が高い光学性能を有していることが要望されている。
【０００６】
更に大口径、広画角、高変倍比でしかも小型軽量であること、そして撮像手段の前方に色分解光学系や各種のフィルタ−を配置するため、長いバックフォ−カスを有していること等が要望されている。
【０００７】
ズ−ムレンズのうち物体側から順に正の屈折力の第１レンズ群、変倍用の負の屈折力の第２レンズ群およびそれ以降のレンズ群よりなるポジティブリード型のズ−ムレンズは、比較的高変倍比化及び大口径化が容易である。このズームタイプのズ−ムレンズとして第１、第２レンズ群に加えて、像点補正機能を有する負または正の屈折力の第３レンズ群と、結像作用を有し変倍中固定の正の屈折力の第４レンズ群とを有する、いわゆる４群ズームレンズは、容易に長いバックフォーカスを得られることから放送用のカラ−テレビカメラ用のズ−ムレンズに多く用いられている。
【０００８】
４群ズ−ムレンズのうち、Ｆナンバ−が１．６〜１．９程度、変倍比１３程度の大口径比、高変倍のズ−ムレンズが種々と提案されている(例えば特許文献１、２参照)。
【０００９】
また非球面を採用して、さらなる広角化、高倍率化と小型軽量化を両立しつつ、光学性能の向上を図ったズ−ムレンズが種々と提案されている(例えば特許文献、３、４、５、６参照)。
【００１０】
非球面レンズをズームレンズ中に適切に使用することで、ズームレンズ全体の小型軽量かつ高性能化の実現は容易となるが、非球面レンズが大口径あるいはレンズ形状が複雑となる場合には、非球面の作製が困難となりコスト高に繋がるといった問題点が生じる。
【００１１】
媒質の屈折率が光軸方向に分布を持つ屈折率分布型レンズは、適切なレンズ形状及び屈折率分布を持たせることで収差補正の点で非球面と同等以上の効果がある。さらに波長毎に屈折率分布に変化を持たせることで非球面レンズでは補正不可能である色収差補正が可能である。
【特許文献１】
特開昭５４−１２７３２２号公報
【特許文献２】
特開平６−５９１５１号公報
【特許文献３】
特開平１１−０３８３２１号公報
【特許文献４】
特開平１１−０４４８４６号公報
【特許文献５】
特開２０００−１２１９３９号公報
【特許文献６】
特開２０００−３２１４９６号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
一般に４群ズームレンズは、広角側のズーム位置では軸上光線が低く、画角は大きくなる。また望遠側のズーム位置では軸上光線が高く、画角は小さくなる。このことから、広角側では主として軸外収差、望遠側では主として軸上収差の変動を制御してズーム全域での収差変動を抑制することが重要となってくる。
【００１３】
軸上色収差をズーム全域で微小とするためには、ズーム全域で全系の軸上色収差係数をゼロ近傍の値に制御する必要がある。ここで軸上色収差係数Ｌは、レンズの屈折力をφｎ、軸上光線の入射高をｈｎ、アッベ数をνｎとするとき、
Ｌ＝Σ（ｈｎ2・φｎ／νｎ） ‥‥（１ａ）
で表される。
【００１４】
従って、軸上色収差の変動は望遠側で軸上光線の入射高ｈｎが大きい第１レンズ群の影響が支配的であり、次いで屈折力φｎの絶対値が大きい変倍用の第２レンズ群の影響が大きくなってくる。
【００１５】
高倍率の４群ズームレンズでは望遠側のズーム位置で、一次の色収差だけでなく二次スペクトルの残存が問題となる。二次スペクトルの低減のためには，軸上色収差に支配的な第１レンズ群に負レンズとしてLa系やKzFS系といった異常分散性を持った硝種を採用することが効果的である。
【００１６】
しかしながらこれらの硝種はSF系の硝種に対し、より低分散であるために（１ａ）式から第１レンズ群内の各レンズの屈折力が増大してしまう。また第２レンズ群についても望遠端の二次スペクトルの低減やペッツバール和の改善のために第２レンズ群内の正レンズ、負レンズの分散を近づけることが効果的であるが、結果として第２レンズ群内の各レンズの屈折力が増大してしまう。
【００１７】
従って望遠側で軸上収差、特に球面収差の色差（波長によるズレ）の変動が残存して望遠側の光学性能が低下するという問題点があった。
【００１８】
倍率色収差をズーム全域で微小とするためには、ズーム全域で全系の倍率色収差係数をゼロ近傍の値に制御する必要がある。ここで倍率色収差係数Ｔは、レンズの屈折力をφｎ、軸上光線の入射高をｈｎ、軸外主光線の入射高をｈｂｎ、アッベ数をνｎとするとき、
Ｔ＝Σ（ｈｎ・ｈｂｎ・φｎ／νｎ） （１ｂ）
で表される。
【００１９】
従って、倍率色収差の変動は広角側で軸外主光線の入射高ｈｂｎの変動が大きい第１レンズ群の影響が支配的であり、次いで屈折力φｎの絶対値が大きい第２レンズ群の影響が大きくなってくる。
【００２０】
広画角、高倍率の４群ズームレンズでは広角側のズーム位置で一次の倍率色収差だけでなく高次の倍率色収差の残存が問題となる。また望遠側のズーム位置においても一次の色収差だけでなく任意の二波長に関して色収差が残存する、所謂二次スペクトルの残存が問題となる。この二次スペクトルの低減のためには軸上色収差に支配的な第１レンズ群において負レンズにLa系やKzFS系といった異常分散性を持った硝種を採用することが効果的である。
【００２１】
しかしながらこれらの硝種はSF系の硝種に対し、より低分散であるために、（１ｂ）式から第１レンズ群内の各レンズの屈折力が増大してしまう。従って変倍に伴う倍率色収差の変動は、変倍比をZ、広角端の焦点距離をfwとすると、例えば図28に示すように広角端では第一面に大きな屈折角で軸外主光線が入射するためアンダー傾向の高次の倍率色収差が発生し、図29に示すようにズーム位置fw×Z1/4付近にかけては、屈折角は広角端に比べ緩くなるが、軸外主光線の入射高が高くなるため、よりアンダーへと変動する。
【００２２】
また第２レンズ群についても望遠端の二次スペクトルの低減やペッツバール和の改善のために第２レンズ群内の正レンズ、負レンズの分散を近づけることが効果的であるが、結果として第２レンズ群内の各レンズの屈折力が増大してしまう。
【００２３】
従って軸外主光線の入射高が高い広角端、及びズーム位置fw×Z1/4にかけて、軸外収差、特に高次の倍率色収差や非点収差の色差が残存して広角側の光学性能が低下するという問題点があった。
【００２４】
さらに小型化、高倍率化、そして広角化を図るためにズーム作用をする各レンズ群のパワーを強めると、その傾向が顕著となってくるという問題点がある。こうした色収差の変動は非球面レンズでは補正困難であり、改善のために構成レンズ枚数を増やすとレンズ全系が大型化してしまうという問題点がある。
【００２５】
一般に４群ズームレンズは小型化のために望遠側のズーム位置でＦナンバーが低下することを許容して設計されることが多い。４群ズームレンズにおいて、Ｆナンバーが低下し始める焦点距離をＦドロップポイントとすると、物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群、変倍作用を有する負の屈折力の第２レンズ群、変倍に伴う像面の変動を補正する正の屈折力の第３レンズ群、そして結像作用を持つ第４レンズ群を有するズームレンズにおいて、第３レンズ群の軸上マージナル光線の入射高ｈは、広角端から徐々に増大してＦドロップポイントで最大値ｈｍａｘとなり、さらに望遠側にいくにしたがい減少する。このためＦドロップポイント近傍において軸上色収差が著しく悪化する。上記特許文献２では、非球面効果を利用してＦドロップポイント近傍の球面収差の変動を補正している。
【００２６】
しかしながら球面収差の色差成分に関しては補正困難であり、残存量が多いと画面全域の色フレアとして検知されるため、カラー画像としての画質が著しく低下してしまうという問題点がある。
【００２７】
この球面収差の色差に対し構成レンズ枚数を増やして補正すると、移動レンズ群が大型化してレンズ全系の大型化や作動トルクの増大などの問題点が発生する。
【００２８】
本発明はズーミングの際の色収差の変動を良好に補正し、全変倍範囲にわたり高い光学性能が得られる広画角、高倍率で、かつ小型のズームレンズの提供を目的とする。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明のズームレンズは、物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群、変倍作用を有する負の屈折力の第２レンズ群、変倍に伴う像面の変動を補正する第３レンズ群、変倍時に固定の正の屈折力の第４レンズ群からなるズームレンズにおいて、
該第２レンズ群は光軸方向に分散が変化する媒質からなるレンズＧａを有しており、
広角端と望遠端のズーム位置において、軸上光線が該レンズＧａに入射するときの入射高を各々ｈａｗ、ｈａｔ、軸上光線が該レンズＧａに入射するとき入射高の最大値をｈａｍａｘとするとき、
ｈａｔ／ｈａｗ≧３．７５７
ｈａｍａｘ／ｈａｔ＞１．０５
なる条件を満たすことを特徴としている。
【００３０】
請求項２の発明は請求項１の発明において、前記レンズＧａの物体側のレンズ面の面頂点からの光軸方向の位置をｘ、任意の２波長を各々λａ１、λａ２、該波長λａ１、波長λａ２における該レンズＧａの媒質の屈折率を各々Ｎａ１（ｘ）、Ｎａ２（ｘ）とするとき、
λａ１／λａ２＞１．１
ｍａｘ｛Ｎａ２（ｘ）−Ｎａ１（ｘ）｝−ｍｉｎ｛Ｎａ２（ｘ）−Ｎａ１（ｘ）｝＞０．０００１
なる条件を満たすことを特徴としている。
【００３１】
請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、前記レンズＧａの物体側のレンズ面の曲率半径をｒａＧ１、該レンズＧａの物体側のレンズ面の有効径をｅａＧ１、該レンズＧａの像側のレンズ面の曲率半径をｒａＧ２、該レンズＧａの像側のレンズ面の有効径をｅａＧ２とするとき、
【数２】
なる条件を満たすことを特徴としている。
【００３２】
請求項４の発明は請求項１乃至３の何れか１項の発明において、前記レンズＧａは負レンズであることを特徴としている。
【００３３】
請求項５の発明の光学機器は、請求項１乃至４の何れか１項に記載のズームレンズを有することを特徴としている。
【００６８】
【発明の実施の形態】
本発明における光学系は、像を形成する為の結像光学系又は像を観察する為の観察光学系等の光学機器に用いられる。本発明の光学系は光軸方向に分散が変化する媒質からなる光学部材を有している。光学部材はレンズ又は平行平板ガラス又は回折光学素子等より成っている。
【００６９】
本発明におけるズームレンズは、変倍の為には移動しないレンズ群内や光軸上移動して変倍作用をするレンズ群内に光軸方向に分散が変化する媒質からなる光学部材(レンズ)を有している。
【００７０】
ここで光軸方向に分散が変化する(媒質の屈折率が光軸方向に分布を持つ)光学部材としてのレンズＧ（Ｇａ〜Ｇｆ）について説明する。
【００７１】
このレンズＧはアクシャル型屈折率分布光学素子（以下「アクシャル型ＧＩレンズ」と称す。）と称されており、図１０の概念図に示すようにレンズ面が曲率を持つ場合、屈折率が光線高（h0〜h4）によって変化するため、球面でありながら非球面形状と同等の効果が期待できる。
【００７２】
本発明は、光学系中にアクシャル型ＧＩレンズを採用することにより、波長による非球面効果を変化させて、球面収差の色差をはじめとする諸収差の色差成分を効果的に補正している。
【００７３】
特にズームレンズにおいては、上記アクシャル型ＧＩレンズを採用することにより、ズーミングの際の色収差の変動を効果的に補正している。
【００７４】
アクシャル型ＧＩレンズの屈折率分布は次式で表される。
【００７５】
N(x)=N0+c1x+c2x2+c3x3+c4x4+c5x5+c6x6+……＋cnxn （n：整数） （Ａ）
ここでN0は物体側のレンズ面の面頂点での基準屈折率、c1〜cnは屈折率分布の係数、xは物体側のレンズ面の面頂点からの光軸方向の位置を示す。
【００７６】
尚、本発明では光軸方向に分散が変化する光学部材を用いているが、これに限らず、光軸と直交する方向もしくは光軸方向および光軸と直交する方向の双方に分散が変化する光学部材なら適用可能である。
【００７７】
［実施形態１］
図１は本発明の後述する数値実施例１のレンズ断面図である。
【００７８】
図１において、Ｆは第１レンズ群としての正の屈折力のフォーカス群である。Ｖは第２レンズ群としての変倍作用を有する負の屈折力のバリエ−ター群であり、光軸上を像面側へ単調に移動させることにより、広角端から望遠端への変倍を行っている。Ｃは第３レンズ群としての負の屈折力のコンペンセ−ター群であり、変倍に伴う像面変動を補正するために光軸上を物体側へ凸の軌跡を有して非直線的に移動している。バリエ−ター群Ｖとコンペンセ−ター群Ｃとで変倍系を構成している。ＳＰは絞り、Ｒは第４レンズ群としての正の屈折力の固定のリレ−群である。Ｐは色分解プリズムや光学フィルタ−等であり、同図ではガラスブロックとして示している。
【００７９】
数値実施例１では第２レンズ群の最も物体側に負レンズより成るアクシャル型ＧＩレンズＧａを配置し、望遠側の球面収差の色差変動の補正を効果的に行っている。
【００８０】
次に実施形態１におけるズ−ムレンズに用いるレンズＧａの特徴について説明する。
【００８１】
レンズＧａは光軸方向に屈折率分布を有する、所謂アクシャル型ＧＩレンズであり、表１に示すように光軸方向に向かうに従い分散が変化するといった特徴をもつ。
【００８２】
アクシャル型ＧＩレンズは、球面に研磨しても非球面効果を持たせることが可能である特徴をもつ。従って光軸方向に分散の変化を持たせると、波長によって非球面効果を変化させることができ、諸収差の色差成分を制御することが可能となる。
【００８３】
【表１】
【００８４】
数値実施例１において、広角端と望遠端のズーム位置において、軸上光線がアクシャル型ＧＩレンズＧａに入射するときの入射高を各々ｈａｗ、ｈａｔとするとき、
ｈａｔ／ｈａｗ≧３．７５７ ‥‥（２ａ）
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【００８５】
条件式（２ａ）は、アクシャル型ＧＩレンズＧａに対する軸上光線の入射高の変化を規定して、より効果的に望遠側の球面収差の色差変動を補正するためのものである。前記（１ａ）式に示すように軸上色収差は軸上光線の入射高ｈｎの２乗で影響する。よって条件式（２ａ）を外れると広角側での色収差変動への影響が増大してしまい、望遠側の球面収差の色差変動を効果的に補正することが困難となってくるので良くない。
【００８６】
また数値実施例１において、アクシャル型ＧＩレンズＧａの物体側のレンズ面の面頂点からの光軸方向の位置をｘ、任意の２波長を各々λａ１、λａ２、該波長λａ１、波長λａ２における該アクシャル型ＧＩレンズＧａの媒質の屈折率を各々Ｎａ１（ｘ）、Ｎａ２（ｘ）とするとき、
λａ１／λａ２＞１．１ ‥‥（３ａ）
ｍａｘ｛Na2(x)−Na1(x)｝−ｍｉｎ｛Na2(x)−Na1(x)｝＞0.0001‥（４ａ）
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【００８７】
ここでｍａｘ｛Na2(x)−Na1(x)｝は｛Na2(x)−Na1(x)｝の最大値をいい、ｍｉｎ｛Na2(x)−Na1(x)｝は｛Na2(x)−Na1(x)｝の最小値をいう。以下、同様である。
【００８８】
条件式（３ａ）、（４ａ）は、各々望遠側の球面収差の色差変動の補正に効果的なアクシャル型ＧＩレンズＧａの光軸方向の分散変化を規定するものである。条件式（３ａ）、（４ａ）のうち少なくとも一方の条件を外れると球面収差の色差制御効果が不足してしまうので良くない。
【００８９】
望遠側の球面収差の色差変動の補正をより効果的とするためには条件式（４ａ）の左辺の値は０．００１以上であることが、より望ましい。
【００９０】
また数値実施例１において、アクシャル型ＧＩレンズＧａの物体側のレンズ面の曲率半径をｒａＧ１、有効径をｅａＧ１、像側のレンズ面の曲率半径をｒａＧ２、有効径をｅａＧ２とするとき、
【００９１】
【数１１】
【００９２】
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【００９３】
条件式（５ａ）は、アクシャル型ＧＩレンズＧａの曲率の最小深さを規定することにより、該アクシャル型ＧＩレンズＧａによる望遠側の球面収差の色差制御を効果的に発揮するためのものである。数値実施例１におけるレンズＧａはアクシャル型ＧＩレンズであるために効果を発揮するためには面が曲率を有し、ある程度以上の深さが必要となってくる。条件式（５ａ）を外れるとアクシャル型ＧＩレンズＧａの曲率の最小深さが不足して球面収差の色差制御効果が不足してしまうので良くない。
【００９４】
望遠側の球面収差の色差変動の補正をより効果的とするためには条件式（５ａ）の左辺の値は１．０以上であることが、より望ましい。
【００９５】
また数値実施例１においてはアクシャル型ＧＩレンズＧａを負レンズより構成することにより、該アクシャル型ＧＩレンズＧａの中心厚を薄くして、少ない屈折率分布で効果的に球面収差の色差制御効果が発揮できるようにしている。
【００９６】
また数値実施例１において、アクシャル型ＧＩレンズＧａの軸上光線の入射高の最大値をｈａｍａｘとするとき、
ｈａｍａｘ／ｈａｔ＞１．０５ ‥‥（６ａ）
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【００９７】
条件式（６ａ）は望遠側での球面収差の色差制御をより効果的に補正するためのものである。条件式（６ａ）を外れると望遠側での球面収差の色差制御が難しくなってくるので良くない。
【００９８】
一般にズームレンズは小型化のために望遠側でＦナンバーが低下することを許容して設計されることが多い。４群ズームレンズにおいて、Ｆナンバーが低下し始める焦点距離をＦドロップとすると、第２レンズ群内の軸上光線の入射高ｈｎは、広角端から徐々に増大してＦドロップで最大値ｈａｍａｘとなり、さらに望遠側にいくに従い減少する。上記条件式（６ａ）を満たすことにより、より効果的にＦドロップ〜望遠端の球面収差の色差を制御することが可能となる。
【００９９】
次に本発明の数値実施例１及び各条件式の値を各々外１及び表２に示す。
【０１００】
尚、以下に示す各数値実施例においてｉは物体側からの光学面の順序を示し、ｒｉは第ｉ番目の光学面（第ｉ面）の曲率半径、ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間の間隔、ｎｉとｖｉはそれぞれｄ線に対する第ｉ番目の光学部材の材質の屈折率、アッベ数を示す。ｆは焦点距離、ｆｎｏはＦナンバー、ｗは半画角である。
【０１０１】
（数値実施例1）
数値実施例1においてアクシャル型ＧＩレンズＧａは第２レンズ群Ｖ内に構成される最も物体側の負レンズである。r1〜r10はフォーカスのための正の屈折力を有する前玉レンズ群Ｆ、r11〜r18は変倍のために物体側から像面側に単調に移動する負の屈折力を有するバリエーター群Ｖ、r19〜r21は変倍に伴う像面補正作用をするコンペンセーター群Ｃ、r22は絞り(SP)、r23〜r39は結像作用をするリレー群Ｒ、r40〜r42は色分解プリズムと等価なガラスブロックＰである。
【０１０２】
図２〜図５に数値実施例１の広角端、ｆ＝１６．８ｍｍ、ｆ＝１０７．１ｍｍ、望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す。また図６〜図９に数値実施例１の広角端、ｆ＝１６．８ｍｍ、ｆ＝１０７．１ｍｍ、望遠端における光路図を示す。
【０１０３】
数値実施例１は表２に示すように各条件式（２ａ）〜（６ａ）を全て満たしており、これにより望遠側での球面収差の色差成分を効果的に補正して、全変倍範囲にわたり高い光学性能を有した広角、高倍率で、かつ小型のズ−ムレンズを得ている。
【０１０４】
尚、数値実施例１のアクシャル型ＧＩレンズＧａは、基準波長ｅ線において、光軸方向に屈折率分布をもたないが、屈折率変化を持たせることで非球面レンズと同様の効果を発揮し、さらに良好なる収差補正が可能となる。
【０１０５】
【外１Ａ】
【０１０６】
【外１Ｂ】
【０１０７】
アクシャルGI光学素子
G6レンズGa
屈折率分布式：Ng(x)==1.85953+1.62745×D-3x-4.51171×D-5x3
尚、「D-Z」の表示は「10-Z」を意味する。
【０１０８】
【表２】
【０１０９】
［実施形態２］
図１１は本発明の後述する数値実施例２のレンズ断面図である。同図において図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【０１１０】
数値実施例２では第２レンズ群の最も物体側に負レンズより成るアクシャル型ＧＩレンズＧｂを配置し、広角側の軸外収差の色差変動の補正を効果的に行っている。
【０１１１】
数値実施例２において、広角端と望遠端のズーム位置にいて、軸外主光線がアクシャル型ＧＩレンズＧｂに入射するときの入射高を各々ｈｂｗ、ｈｂｔとするとき、
ｈｂｗ／ｈｂｔ＞２ ‥‥（２ｂ）
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【０１１２】
条件式（２ｂ）は、アクシャル型ＧＩレンズＧｂにおける軸外主光線の入射高の変化を規定して、より効果的に広角側の軸外収差の色差変動を補正するためのものである。前記（１ｂ）式に示すように倍率色収差は軸外主光線の入射高ｈｂｎに比例して影響する。よって条件式（２ｂ）を外れると広角側での倍率色収差変動への効果が低下してしまうので良くない。
【０１１３】
また数値実施例２において、アクシャル型ＧＩレンズＧｂの物体側のレンズ面の面頂点からの光軸方向の位置をｘ、任意の２波長を各々λｂ１、λｂ２、該波長λｂ１、波長λｂ２における該アクシャル型ＧＩレンズＧｂの媒質の屈折率を各々Ｎｂ１（ｘ）、Ｎｂ２（ｘ）とするとき、
λｂ１／λｂ２＞１．１ ‥‥（３ｂ）
ｍａｘ｛Nb2(x)−Nb1(x)｝−ｍｉｎ｛Nb2(x)−Nb1(x)｝＞0.0001‥（４ｂ）
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【０１１４】
条件式（３ｂ），（４ｂ）は、各々広角側の軸外収差の色差変動の補正に効果的なアクシャル型ＧＩレンズＧｂの光軸方向の分散変化を規定するものである。条件式（３ｂ）、（４ｂ）のうち少なくとも一方の条件を外れると軸外収差の色差制御効果が不足してしまうので良くない。
【０１１５】
広角側の軸外収差の色差変動の補正をより効果的とするためには条件式（４ｂ）の左辺の値は０．００１以上であることが、より望ましい。
【０１１６】
また数値実施例２において、アクシャル型ＧＩレンズＧｂの物体側のレンズ面の曲率半径をｒｂＧ１、有効径をｅｂＧ１、像側のレンズ面の曲率半径をｒｂＧ２、有効径をｅｂＧ２とするとき、
【０１１７】
【数１２】
【０１１８】
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【０１１９】
条件式（５ｂ）は、アクシャル型ＧＩレンズＧｂの曲率の最小深さを規定することにより、該アクシャル型ＧＩレンズＧｂによる広角側の軸外収差の色差制御を効果的に発揮するためのものである。数値実施例２におけるレンズＧｂはアクシャル型ＧＩレンズであるために効果を発揮するためには面が曲率を有し、ある程度以上の深さが必要となってくる。条件式（５ｂ）を外れるとアクシャル型ＧＩレンズＧｂの曲率の最小深さが不足して軸外収差の色差制御効果が不足してしまうので良くない。
【０１２０】
広角側の軸外収差の色差変動の補正をより効果的とするためには条件式（５ｂ）の左辺の値は１．０以上であることが、より望ましい。
【０１２１】
また数値実施例２においてはアクシャル型ＧＩレンズＧｂを負レンズより構成することにより、該アクシャル型ＧＩレンズＧｂの中心厚を薄くして、少ない屈折率分布で効果的に軸外収差の色差制御効果が発揮できるようにしている。
【０１２２】
さらに数値実施例２において、変倍比をＺとし、広角端のズーム位置から該変倍比Ｚ1/4のズーム位置で軸外主光線がアクシャル型ＧＩレンズＧｂに入射するときの入射高をｈｂｚとするとき、
ｈｂｗ／ｈｂｚ＞１．１ ‥‥（６ｂ）
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【０１２３】
条件式（６ｂ）は広角側での軸外収差の色差制御をより効果的に補正する為のものである。条件式（６ｂ）を外れると広角側での軸外収差の色差制御が難しくなってくるので良くない。
【０１２４】
次に本発明の数値実施例２及び各条件式の値を各々外２及び表３に示す。
【０１２５】
（数値実施例２）
数値実施例２においてアクシャル型ＧＩレンズＧｂは第２レンズ群Ｖ内に構成される最も物体側の負レンズである。r1〜r10はフォーカスのための正の屈折力を有する前玉レンズ群Ｆ、r11〜r18は変倍のために物体側から像面側に単調に移動する負の屈折力を有するバリエーター群Ｖ、r19〜r21は変倍に伴う像面補正作用をするコンペンセーター群Ｃ、r22は絞り(SP)、r23〜r39は結像作用をするリレー群Ｒ、r40〜r42は色分解プリズムと等価なガラスブロックＰである。
【０１２６】
図１２〜図１５に数値実施例２の広角端、ｆ＝１６．８ｍｍ、ｆ＝１０７．１ｍｍ、望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す。また図１６〜図１９に数値実施例２の広角端、ｆ＝１６．８ｍｍ、ｆ＝１０７．１ｍｍ、望遠端における光路図を示す。
【０１２７】
数値実施例２は表３に示すように各条件式（２ｂ）〜（６ｂ）を全て満たしており、これにより広角側での高次の倍率色収差や色アスといった軸外収差の色差成分を効果的に補正して、全変倍範囲にわたり高い光学性能を有した広角、高倍率で、かつ小型のズ−ムレンズを得ている。
【０１２８】
尚、数値実施例２のアクシャル型ＧＩレンズＧｂは、基準波長ｅ線において、光軸方向に屈折率分布をもたないが、屈折率変化を持たせることで非球面レンズと同様の効果を発揮し、さらに良好なる収差補正が可能となる。
【０１２９】
【外２Ａ】
【０１３０】
【外２Ｂ】
【０１３１】
アクシャルGI光学素子
G6レンズGb
屈折率分布式：Ng(x)==1.85953+1.62745×D-3x-4.51171×D-5x3
【０１３２】
【表３】
【０１３３】
［参考例１］
図２０、図２１は各々本発明の参考例１の後述する数値実施例３、４のレンズ断面図である。図２０、図２１において図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【０１３４】
数値実施例３では第１レンズ群の最も物体側にアクシャル型ＧＩレンズＧｃを配置し、数値実施例４では第１レンズ群の最も結像面側にアクシャル型ＧＩレンズＧｃを配置し、各々望遠側の球面収差の色差変動の補正を効果的に行っている。
【０１３５】
数値実施例３、４において，広角端と望遠端のズーム位置において、軸上光線がアクシャル型ＧＩレンズＧｃに入射するときの入射高を各々ｈｃｗ、ｈｃｔとするとき、
ｈｃｔ／ｈｃｗ＞８ ‥‥（２ｃ）
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【０１３６】
条件式（２ｃ）は、アクシャル型ＧＩレンズＧｃにおける軸上光線の入射高の変化を規定して、より効果的に望遠側の球面収差の色差変動を補正するためのものである。前記（１ａ）式に示すように軸上色収差は軸上光線の入射高ｈｎの２乗で影響する。よって条件式（２ｃ）を外れると広角側での色収差変動への影響が増大してしまい、望遠側の球面収差の色差変動を効果的に補正することが困難となってくるので良くない。
【０１３７】
また数値実施例３、４において、アクシャル型ＧＩレンズＧｃの物体側のレンズ面の面頂点からの光軸方向の位置をｘ、任意の２波長を各々λｃ１、λｃ２、該波長λｃ１、波長λｃ２における該アクシャル型ＧＩレンズＧｃの媒質の屈折率を各々Ｎｃ１（ｘ）、Ｎｃ２（ｘ）とするとき、
λ１／λ２＞１．１ ‥‥（３ｃ）
ｍａｘ｛Nc2(x)−Nc1(x)｝−ｍｉｎ｛Nc2(x)−Nc1(x)｝＞0.0001‥（４ｃ）
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【０１３８】
条件式（３ｃ），（４ｃ）は、各々望遠側の球面収差の色差変動の補正に効果的なアクシャル型ＧＩレンズＧｃの光軸方向の分散変化を規定するものである。条件式（３ｃ）、（４ｃ）のうち少なくとも一方の条件を外れると球面収差の色差制御効果が不足してしまうので良くない。
【０１３９】
所謂４群ズームレンズの前玉群においては、0.001以上の分散の差であれば望遠端の球面収差の色差補正により効果的である。即ち、条件式（４ｃ）の左辺の値は０．００１以上であることが、より望ましい。
【０１４０】
さらに数値実施例３、４において、アクシャル型ＧＩレンズＧｃの物体側のレンズ面の曲率半径をｒｃＧ１、有効径をｅｃＧ１、像側のレンズ面の曲率半径をｒｃＧ２、有効径をｅｃＧ２とするとき、
【０１４１】
【数１３】
【０１４２】
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【０１４３】
条件式（５ｃ）は、アクシャル型ＧＩレンズＧｃの曲率の最小深さを規定することにより、該アクシャル型ＧＩレンズＧｃによる望遠側の球面収差の色差制御を効果的に発揮するためのものである。数値実施例３、４におけるレンズＧｃはアクシャル型ＧＩレンズであるために効果を発揮するためには面が曲率を有し、ある程度以上の深さが必要となってくる。条件式（５ｃ）を外れるとアクシャル型ＧＩレンズＧｃの曲率の最小深さが不足して球面収差の色差制御効果が不足してしまうので良くない。
【０１４４】
所謂４群ズームレンズの前玉群においては、２ｍｍ以上のレンズの曲率深さであれば望遠端の球面収差の色差補正により効果的である。即ち、条件式（５ｃ）の左辺の値は２．０以上であることが、より望ましい。
【０１４５】
次に本発明の参考例１の数値実施例３、４及び各条件式の値を各々外３，４及び表４に示す。
【０１４６】
（数値実施例３）
数値実施例３においてアクシャル型ＧＩレンズＧｃは第１レンズ群Ｆ内に構成される最も物体側のレンズである。r1〜r8はフォーカスのための正の屈折力を有する前玉レンズ群Ｆ、r9〜r17は変倍のために物体側から像面側に単調に移動する負の屈折力を有するバリエーター群Ｖ、r18〜r20は変倍に伴う像面補正作用をするコンペンセーター群Ｃ、r21は絞り(SP)、r22〜r38は結像作用をするリレー群Ｒ、r39〜r41は色分解プリズムと等価なガラスブロックＰである。
【０１４７】
（数値実施例４）
数値実施例４においてアクシャル型ＧＩレンズＧｃは第１レンズ群Ｆ内に構成される最も結像面側のレンズである。r1〜r8はフォーカスのための正の屈折力を有する前玉レンズ群Ｆ、r9〜r17は変倍のために物体側から像面側に単調に移動する負の屈折力を有するバリエーター群Ｖ、r18〜r20は変倍に伴う像面補正作用をするコンペンセーター群Ｃ、r21は絞り(SP)、r22〜r38は結像作用をするリレー群Ｒ、r39〜r41は色分解プリズムと等価なガラスブロックＰである。
【０１４８】
数値実施例３，４では、ズーム全域での良好な収差補正のために、非球面も２枚使用している。
【０１４９】
ｋを離心率、B、C、D、Eを非球面係数、光軸からの高さHの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にしてｘとするとき、非球面形状は、
【０１５０】
【数１４】
【０１５１】
‥‥（ａ）
なる式で表される。但しＲは曲率半径である。また例えば「D−Ｚ」の表示は「１０-Z」を意味する。
【０１５２】
尚、上記（ａ）式は以下に示す数値実施例５，６においても同様である。
【０１５３】
図２２〜図２４に数値実施例３の広角端、焦点距離17mm（変倍比Z1/4のズーム位置）、望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す。図２２〜図２４に示す諸収差図より、望遠側での球面収差の色差成分を効果的に補正している。
【０１５４】
また図２５〜図２７に数値実施例４の広角端、変倍比Z1/4のズーム位置、望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す。図２５〜図２７に示す諸収差図より、望遠側での球面収差の色差成分を効果的に補正している。また図２８〜図３１に数値実施例３，４の広角端、変倍比Z1/4のズーム位置、変倍比Z3/4のズーム位置、望遠端における光路図を示す。
【０１５５】
数値実施例３、４は表４に示すように各条件式（２ｃ）〜（６ｃ）を全て満たしており、これにより望遠側での球面収差の色差成分を効果的に補正し、軸上色収差の変動を抑制して、全変倍範囲にわたり高い光学性能を有した広角、高倍率で、かつ小型のズ−ムレンズを得ている。
【０１５６】
尚、数値実施例３、４のアクシャル型ＧＩレンズＧｃは、基準波長ｅ線において、光軸方向に屈折率分布をもたないが、屈折率変化を持たせることで非球面レンズと同様の効果を発揮し、さらに良好なる収差補正が可能となる。
【０１５７】
また数値実施例３、４において、広角端画角2ω=58°〜70°からはじまり、ズーム比が12〜35倍程度のズームレンズにおいて、前玉レンズ群及びバリエーター群への軸上光線の入射高は図２８〜図３１に示すように広角端から望遠端にかけて順次高くなる。
【０１５８】
数値実施例３、４では、軸上光線の入射高ｈｎの２乗で影響する球面収差において、その波長によるズレ（色差）を補正するために、全変倍範囲中、軸上光線が最も高くなる前玉レンズ群を構成するレンズのうち、広角端と望遠端のズーム位置における軸上光線の入射高を各々ｈｃｗ，ｈｃｔとするとき、ｈｃｔ／ｈｃｗ＞８を満足する１つ以上のレンズに屈折率分布型光学素子（アクシャル型ＧＩレンズ）を施したことを最大の特徴としている。
【０１５９】
【外３】
【０１６０】
アクシャルGI光学素子
G1レンズGc
屈折率分布式：Ng(x)=1.84706+2.80776×D-4x-6.82645×D-6x3
非球面形状
R5 面
参照球面：R=175.72
非球面係数：k=1.79877、B=-5.94673×D-8、C=-3.46168×D-12、D=2.54736×D-15 、E=-1.18607×D-18
R18面
参照球面：R=118.87
非球面係数：k=-6.05389、B=-3.09932×D-6、C=-6.74531×D-10、D=-5.50916×D-11、E=-1.58278×D-13
【０１６１】
【外４】
【０１６２】
アクシャルGI光学素子
G4レンズGc
屈折率分布式：Ng(x)=1.6301-3.05287×D-4x-4.66632×D-7x3
非球面形状
R5 面
参照球面：R=102.984
非球面係数：k=-0.0225767、B=-1.03381×D-7、C=-3.97168×D-12、
D=4.81892×D-16、E=-3.11423×D-19
R9面
参照球面：R=623.406
非球面係数：k=-1.56128×D3、B=7.72961×D-6、C=-3.61855×D-8、
D=1.17554×D-10、E=-2.85207×D-13
【０１６３】
【表４】
【０１６４】
［参考例２］
図３２、図３３は各々本発明の参考例２の後述する数値実施例５，６のレンズ断面図である。図３２、図３３において図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【０１６５】
数値実施例５では第１レンズ群の最も物体側にアクシャル型ＧＩレンズＧｄを配置し、数値実施例６では各々第１レンズ群の最も結像面側にアクシャル型ＧＩレンズＧｄを配置し、各々広角側の軸外収差の色差変動の補正を効果的に行っている。
【０１６６】
数値実施例５,６において、広角端と望遠端のズーム位置において、軸外主光線がアクシャル型ＧＩレンズＧｄに入射するときの入射高を各々ｈｄｗ、ｈｄｔとするとき、
ｈｄｗ／ｈｄｔ＞１ ‥‥（２ｄ）
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【０１６７】
条件式（２ｄ）は、アクシャル型ＧＩレンズＧｄにおける軸外主光線の入射高の変化を規定して、より効果的に広角側の軸外収差の色差変動を補正するためのものである。前記（１ｂ）式に示すように倍率色収差は軸外主光線の入射高ｈｂｎに比例して影響する。よって条件式（２ｄ）を外れると広角側での倍率色収差の高次の残存補正、及びその変動への効果が低下してしまうので良くない。
【０１６８】
また数値実施例５，６において、アクシャル型ＧＩレンズＧｄの物体側のレンズ面の面頂点からの光軸方向の位置をｘ、任意の２波長を各々λ１、λ２、該波長λ１、波長λ２における該アクシャル型ＧＩレンズの媒質の屈折率を各々Ｎｄ１（ｘ）、Ｎｄ２（ｘ）とするとき、
λ１／λ２＞１．１ ‥‥（３ｄ）
ｍａｘ｛Nd2(x)−Nd1(x)｝−ｍｉｎ｛Nd2(x)−Nd1(x)｝＞0.0001‥（４ｄ）
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【０１６９】
条件式（３ｄ），（４ｄ）は、各々広角側の軸外収差の色差変動の補正に効果的なアクシャル型ＧＩレンズＧｄの光軸方向の分散変化を規定するものである。条件式（３ｄ）、（４ｄ）のうち少なくとも一方の条件を外れると軸外収差の色差制御効果が不足してしまうので良くない。
【０１７０】
所謂４群ズームレンズの前玉群においては0.001以上の分散の差であれば広角側の倍率色収差補正により効果的である。即ち、条件式（４ｄ）の左辺の値は０．００１以上であることが、より望ましい。
【０１７１】
また数値実施例５，６において、アクシャル型ＧＩレンズＧｄの物体側のレンズ面の曲率半径をｒｄＧ１、有効径をｅｄＧ１、像側のレンズ面の曲率半径をｒｄＧ２、有効径をｅｄＧ２とするとき、
【０１７２】
【数１５】
【０１７３】
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【０１７４】
条件式（５ｄ）は、アクシャル型ＧＩレンズＧｄの曲率の最小深さを規定することにより、アクシャル型ＧＩレンズＧｄによる広角側の軸外収差の色差制御を効果的に発揮するためのものである。数値実施例５、６におけるレンズＧｄはアクシャル型ＧＩレンズであるために効果を発揮するためには面が曲率を有し、ある程度以上の深さが必要となってくる。条件式（５ｄ）を外れるとアクシャル型ＧＩレンズＧｄの曲率の最小深さが不足して軸外収差の色差制御効果が不足してしまうので良くない。
【０１７５】
所謂４群ズームレンズの前玉群においては２ｍｍ以上のレンズの曲率深さであれば、広角側の倍率色収差補正により効果的である。即ち、条件式（５ｄ）の左辺の値は２．０以上であることが、より望ましい。
【０１７６】
さらに数値実施例５、６において、アクシャル型ＧＩレンズＧｄの軸外主光線の入射高の最大値をｈｄｍａｘとするとき、
ｈｄｍａｘ／ｈｄｗ＞１ ‥‥（６ｄ）
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【０１７７】
条件式（６ｄ）は広角側での軸外収差の色差制御をより効果的に補正する為のものである。条件式（６ｄ）を外れると広角側での軸外収差の色差制御が難しくなってくるので良くない。
【０１７８】
ポジティブリード型ズームレンズにおいて、広角化と前玉径の小型化の両立を図るためには第１レンズ群をレトロフォーカス型にすることが多い。広角端のズーム位置における画角2ω=60°〜70°からはじまり、ズーム比が8〜35倍程度のズームレンズにおいて、前玉レンズ群及びバリエーター群への軸外主光線の入射高は図４０〜図４３に示すように第１レンズ群内の軸外主光線の入射高は、広角端から徐々に増大してfw×Z1/4（fw：広角端の焦点距離、Z1/4：変倍比）のズーム位置で最大値hdmaxとなり、さらに望遠側にいくにしたがい減少する。条件式（６ｄ）を満たすことにより、より効果的に広角端からfw×Z1/4のズーム位置の倍率色収差の高次の色差を制御することが可能となる。
【０１７９】
次に本発明の参考例２の数値実施例５、６及び各条件式の値を各々外５、６及び表５に示す。
【０１８０】
（数値実施例５）
数値実施例５においてアクシャル型ＧＩレンズＧｄは第１レンズ群Ｆ内に構成される最も物体側のレンズである。r1〜r10はフォーカスのための正の屈折力を有する前玉レンズ群Ｆ、r11〜r18は変倍のために物体側から像面側に単調に移動する負の屈折力を有するバリエーター群Ｖ、r19〜r21は変倍に伴う像面補正作用をするコンペンセーター群Ｃ、r22は絞り(SP)、r23〜r39は結像作用をするリレー群Ｒ、r40〜r42は色分解プリズムと等価なガラスブロックＰである。
【０１８１】
（数値実施例６）
数値実施例６においてアクシャル型ＧＩレンズＧｄは第１レンズ群Ｆ内に構成される最も結像面側のレンズである。r1〜r8はフォーカスのための正の屈折力を有する前玉レンズ群Ｆ、r9〜r17は変倍のために物体側から像面側に単調に移動する負の屈折力を有するバリエーター群Ｖ、r18〜r20は、変倍に伴う像面補正作用をするコンペンセーター群Ｃ、r21は絞り(SP)、r22〜38は結像作用をするリレー群Ｒ、r39〜r41は色分解プリズムと等価なガラスブロックＰである。
【０１８２】
数値実施例５，６では、ズーム全域での良好な収差補正のために、非球面も２枚使用している。
【０１８３】
図３４〜図３６に数値実施例５の広角端、焦点距離17mm（変倍比Z1/4のズーム位置）、望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す。図３４〜図３６に示す諸収差図より、広角側での軸外収差の色差成分を効果的に補正している。
【０１８４】
また図３７〜図３９に数値実施例６の広角端、焦点距離17mm（変倍比Z1/4のズーム位置）、望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す。図３７〜図３９に示す諸収差図より、広角側での軸外収差の色差成分を効果的に補正している。
【０１８５】
また図４０〜図４３に数値実施例５，６の広角端、変倍比Z1/4のズーム位置、変倍比Z3/4のズーム位置、望遠端における光路図を示す。
【０１８６】
数値実施例５、６は表５に示すように各条件式（２ｄ）〜（６ｄ）を全て満たしており、これにより広角側の軸外収差の色差成分を効果的に補正して、全変倍範囲にわたり高い光学性能を有した広角、高倍率で、かつ小型のズ−ムレンズを得ている。
【０１８７】
尚、数値実施例５、６のアクシャル型ＧＩレンズＧｄは、基準波長ｅ線において、光軸方向に屈折率分布をもたないが、屈折率変化を持たせることで、非球面レンズと同様の効果を発揮し、さらに良好なる収差補正が可能となる。
【０１８８】
また数値実施例５、６では、軸外主光線の入射高に影響する倍率色収差において、全変倍範囲中、軸外主光線が最も高くなる前玉レンズ群を構成するレンズのうち、広角端と望遠端のズーム位置における軸外主光線入射高を各々ｈｄｗ，ｈｄｔとするとき、ｈｄｗ／ｈｄｔ＞１．０を満足する１つ以上のレンズに屈折率分布型光学素子（アクシャル型ＧＩレンズ）を施したことを最大の特徴としている。
【０１８９】
【外５】
【０１９０】
アクシャルGI光学素子
G1レンズGd
屈折率分布式：Ng(x)=1.84706+2.80776×D-4x-6.82645×D-6x3
非球面形状
R5 面
参照球面：R=175.72
非球面係数：k=1.79877、B=-5.94673×D-8、C=-3.46168×D-12、
D=2.54736×D-15、E=-1.18607×D-18
R18面
参照球面：R=118.87
非球面係数：k=-6.05389、B=-3.09932×D-6、C=-6.74531×D-10、D=-5.50916×D-11、E=-1.58278×D-13
【０１９１】
【外６】
【０１９２】
アクシャルGI光学素子
G4レンズGd
屈折率分布式：Ng(x)=1.6301-3.05287×D-4x-4.66632×D-7x3
非球面形状
R5面
参照球面：R=102.984
非球面係数：k=-0.0225767、B=-1.03381×D-7、C=-3.97168×D-12、
D=4.81892×D-16、E=-3.11423×D-19
R9面
参照球面：R=623.406
非球面係数：k=-1.56128×D3、B=7.72961×D-6、C=-3.61855×D-8、
D=1.17554×D-10、E=-2.85207×D-13
【０１９３】
【表５】
【０１９４】
［参考例３］
図４４は本発明の参考例３の後述する数値実施例７のレンズ断面図である。同図において図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【０１９５】
表６に本参考例におけるアクシャルＧＩレンズＧｅの光軸方向の分散の変化を示す。
【０１９６】
数値実施例７では第３レンズ群Ｃ内に負レンズより成るアクシャル型ＧＩレンズＧｅを配置し、球面収差の色差の補正を効果的に行っている。
【０１９７】
数値実施例７において、広角端と望遠端のズーム位置における全系のＦナンバーを各々Ｆｅｗ、Ｆｅｔ、望遠端の焦点距離をｆｅｔとするとき、
ｆｅｍ＝Ｆｅｗ／Ｆｅｔ×ｆｅｔ
なる式で表わされる焦点距離ｆｅｍと広角端のズーム位置における軸上マージナル光線がアクシャル型ＧＩレンズＧｅに入射するときの入射高を各々ｈｅｍ、ｈｅｗとするとき、
ｈｅｍ／ｈｅｗ＞１．１ ‥‥（２ｅ）
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【０１９８】
条件式（２ｅ）は、Ｆドロップポイント近傍における波長の球面収差の差の補正に効果的なアクシャル型ＧＩレンズＧｅの配置を規定したものである。前記（１ａ）式に示すように、軸上色収差は軸上光線の入射高ｈｎの２乗で影響する。よって条件式（２ｅ）を外れると広角側での色収差の影響が増大してＦドロップポイント近傍で効果的に球面収差の色差を補正することが困難になってくるので良くない。
【０１９９】
また数値実施例７において、アクシャル型ＧＩレンズＧｅの物体側のレンズ面の面頂点からの光軸方向の位置をｘ、任意の２波長を各々λ１、λ２、該波長λ１、波長λ２における該アクシャル型ＧＩレンズの媒質の屈折率を各々Ｎｅ１（ｘ）、Ｎｅ２（ｘ）とするとき、
λ１／λ２＞１．１ ‥‥（３ｅ）
ｍａｘ｛Ne2(x)−Ne1(x)｝−ｍｉｎ｛Ne2(x)−Ne1(x)｝＞0.0001‥（４ｅ）
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【０２００】
条件式（３ｅ），（４ｅ）は、各々Ｆドロップポイント近傍における球面収差の色差の補正に効果的なアクシャル型ＧＩレンズＧｅの光軸方向の分散変化を規定したものである。条件式（３ｅ）、（４ｅ）のうち少なくとも一方の条件を外れると球面収差の色差制御効果が不足してしまい良くない。
【０２０１】
Ｆドロップポイント近傍における球面収差の色差の補正により、望遠側の球面収差の色差変動の補正により効果的とするためには条件式（４ｅ）の左辺の値は０．０００５以上であることがより望ましい。
【０２０２】
さらに数値実施例７において、アクシャル型ＧＩレンズＧｅの物体側のレンズ面の曲率半径をｒｅＧ１、有効径をｅｅＧ１、像側のレンズ面の曲率半径をｒｅＧ２、有効径をｅｅＧ２とするとき、
【０２０３】
【数１６】
【０２０４】
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【０２０５】
条件式（５ｅ）は、アクシャル型ＧＩレンズＧｅの曲率の最小深さを規定することにより、該アクシャル型ＧＩレンズＧｅによる球面収差の色差制御を効果的に発揮するためのものである。数値実施例７におけるレンズＧｅはアクシャル型ＧＩレンズであるために効果を発揮するためには面が曲率を有し、ある程度以上の深さが必要となってくる。条件式（５ｅ）を外れるとアクシャル型ＧＩレンズＧｅの曲率の最小深さが不足して球面収差の色差の制御効果が不足してしまうので良くない。
【０２０６】
Ｆドロップポイント近傍における球面収差の色差の補正により、望遠側の球面収差の色差変動の補正により効果的とするためには条件式（５ｅ）の左辺の値は０．５以上であることがより望ましい。
【０２０７】
また数値実施例７においてはアクシャル型ＧＩレンズＧｅを負レンズより構成することにより、該アクシャル型ＧＩレンズの中心厚を薄くして少ない屈折率分布で効果的に球面収差の色差制御効果が発揮できるようにしている。
【０２０８】
次に本発明の参考例３の数値実施例７及び各条件式の値を各々外７及び表７に示す。
【０２０９】
（数値実施例７）
数値実施例７においてアクシャル型ＧＩレンズＧｅは第３レンズ群Ｃ内に構成される負レンズである。r1〜r12はフォーカスのための正の屈折力を有する前玉レンズ群Ｆ、r13〜r21は変倍のために物体側から像面側に単調に移動する負の屈折力を有するバリエーター群Ｖ、r22〜r30は、変倍に伴う像面補正作用をするコンペンセーター群Ｃ、r31は絞り(SP)、r32〜r48は結像作用をするリレー群Ｒ、r49〜r50は色分解プリズムと等価なガラスブロックＰである。
【０２１０】
図４５〜図４７に数値実施例７の広角端(f=10mm)、Ｆドロップポイント(f=360mm)、望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す。
【０２１１】
数値実施例７は表７に示すように各条件式(２ｅ)〜（５ｅ）を全て満たしており、これによりＦドロップポイントにおける球面収差の色差を効果的に補正し、軸上色収差の変動を抑制して、全変倍範囲にわたり高い光学性能を有した広角、高倍率で、かつ小型のズ−ムレンズを得ている。
【０２１２】
尚、数値実施例７のアクシャル型ＧＩレンズＧｅは基準波長ｅ線において、光軸方向に屈折率分布をもたないが、屈折率変化を持たせることで、非球面レンズと同様の効果を発揮し、さらに良好なる収差補正が可能となる。
【０２１３】
【表６】
【０２１４】
【外７Ａ】
【０２１５】
【外７Ｂ】
【０２１６】
アクシャルGI光学素子
G14レンズGe
屈折率分布式：Ng(x)=1.89382-2.84829×D-4x+7.93074×D-6x2-1.1105×D-8x3
【０２１７】
【表７】
【０２１８】
尚、各数値実施例１〜７においては４群構成のズームレンズを示したが、これに限らず、例えば２群構成のズームレンズにおいても本発明は適用可能である。またアクシャル型ＧＩレンズは１枚に限らず、複数枚設けても良い。
【０２１９】
また実施形態１、２、参考例１〜３のズームレンズは放送用のカメラに限らず、フィルム用カメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の光学機器に適用することができる。
【０２２０】
［参考例４］
図４８は本発明の参考例４の後述する数値実施例８の光学系（単焦点レンズ）のレンズ断面図である。
【０２２１】
数値実施例８では最も物体側にアクシャル型ＧＩレンズＧｆを配置することによって、色収差を良好に補正することを容易としている。
【０２２２】
数値実施例８において、アクシャル型ＧＩレンズＧｆの物体側のレンズ面の面頂点からの光軸方向の位置をｘ、任意の２波長を各々λｆ１、λｆ２、該波長λｆ１、波長λｆ２における該アクシャル型ＧＩレンズＧｆの媒質の屈折率を各々Ｎｆ１（ｘ）、Ｎｆ２（ｘ）とするとき、
λｆ１／λｆ２＞１．１ ‥‥（３ｆ）
ｍａｘ｛Nf2(x)−Nf1(x)｝−ｍｉｎ｛Nf2(x)−Nf1(x)｝＞0.0001‥（４ｆ）
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【０２２３】
また数値実施例８において、アクシャル型ＧＩレンズＧｆの物体側のレンズ面の曲率半径をｒｆＧ１、有効径をｅｆＧ１、像側のレンズ面の曲率半径をｒｆＧ２、有効径をｅｆＧ２とするとき、
【０２２４】
【数１７】
【０２２５】
なる条件を満たすように各要素を設定している。
【０２２６】
次に本発明の数値実施例８を外８に示す。また数値実施例８における各条件式（４ｆ），（５ｆ）の値を以下に示す。
【０２２７】
条件式（４ｆ）・・・0.021
条件式（５ｆ）・・・1.844
図４９に数値実施例８の球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す。
【０２２８】
数値実施例８は本発明の各条件式（４ｆ），（５ｆ）を満たしており、これにより色収差を良好に補正している。
【０２２９】
【外８】
【０２３０】
アクシャルGI光学素子
G1レンズGf
屈折率分布式：Ng(x)=1.63315+5.52364×D-4x＋1.16164×D-5x3-1.24197×D-5x4
【０２３２】
【発明の効果】
本発明によれば前述の如くズ−ムレンズ内に光軸方向に分散が変化する媒質からなる光学部材（レンズＧ）を設けることにより、ズーミングの際の色収差の変動を良好に補正することができ、これにより全変倍範囲にわたり高い光学性能を有した広角、高倍率で、かつ小型のズ−ムレンズを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の数値実施例１の広角端における断面図
【図２】 本発明の数値実施例１の広角端における収差図
【図３】 本発明の数値実施例１のｆ＝１６．８ｍｍにおける収差図
【図４】 本発明の数値実施例１のｆ＝１０７．１ｍｍにおける収差図
【図５】 本発明の数値実施例１の望遠端における収差図
【図６】 本発明の数値実施例１の広角端における光路図
【図７】 本発明の数値実施例１のｆ＝１６．８ｍｍにおける光路図
【図８】 本発明の数値実施例１のｆ＝１０７．１ｍｍにおける光路図
【図９】 本発明の数値実施例１の望遠端における光路図
【図１０】 アクシャル型屈折率分布光学素子の概念図
【図１１】 本発明の数値実施例２の広角端における断面図
【図１２】 本発明の数値実施例２の広角端における収差図
【図１３】 本発明の数値実施例２のｆ＝１６．８ｍｍにおける収差図
【図１４】 本発明の数値実施例２のｆ＝１０７．１ｍｍにおける収差図
【図１５】 本発明の数値実施例２の望遠端における収差図
【図１６】 本発明の数値実施例２の広角端における光路図
【図１７】 本発明の数値実施例２のｆ＝１６．８ｍｍにおける光路図
【図１８】 本発明の数値実施例２のｆ＝１０７．１ｍｍにおける光路図
【図１９】 本発明の数値実施例２の望遠端における光路図
【図２０】 本発明の数値実施例３の断面図
【図２１】 本発明の数値実施例４の断面図
【図２２】 本発明の数値実施例３の広角端の収差図
【図２３】 本発明の数値実施例３の変倍比Z1/4のズーム位置の収差図
【図２４】 本発明の数値実施例３の望遠端の収差図
【図２５】 本発明の数値実施例４の広角端の収差図
【図２６】 本発明の数値実施例４の変倍比Z1/4のズーム位置の収差図
【図２７】 本発明の数値実施例４の望遠端の収差図
【図２８】 本発明の数値実施例３の広角端の光路図
【図２９】 本発明の数値実施例３の変倍比Z1/4のズーム位置の光路図
【図３０】 本発明の数値実施例３の変倍比Z3/4のズーム位置の光路図
【図３１】 本発明の数値実施例３の望遠端の光路図
【図３２】 本発明の数値実施例５の断面図
【図３３】 本発明の数値実施例６の断面図
【図３４】 本発明の数値実施例５の広角端の収差図
【図３５】 本発明の数値実施例５の変倍比Z1/4のズーム位置の収差図
【図３６】 本発明の数値実施例５の望遠端の収差図
【図３７】 本発明の数値実施例６の広角端の収差図
【図３８】 本発明の数値実施例６の変倍比Z1/4のズーム位置の収差図
【図３９】 本発明の数値実施例６の望遠端の収差図
【図４０】 本発明の数値実施例６の広角端の光路図
【図４１】 本発明の数値実施例６の変倍比Z1/4のズーム位置の光路図
【図４２】 本発明の数値実施例６の変倍比Z3/4のズーム位置の光路図
【図４３】 本発明の数値実施例６の望遠端の光路図
【図４４】 本発明の数値実施例７の光路図
【図４５】 本発明の数値実施例７の焦点距離ｆ＝１０ｍｍの収差図
【図４６】 本発明の数値実施例７のＦドロップポイントの収差図
【図４７】 本発明の数値実施例７の望遠端の収差図
【図４８】 本発明の数値実施例８の断面図
【図４９】 本発明の数値実施例８の収差図
【符号の説明】
Ｆ：フォーカス群
Ｖ：バリエーター
Ｃ：コンペンセーター
ＳＰ：絞り
Ｒ：リレー群
Ｐ：ガラスブロック
ｅ：ｅ線
ｇ：ｇ線
Ｓ：サジタル像面
Ｍ：メリディオナル像面
Claims (5)
- 物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群、変倍作用を有する負の屈折力の第２レンズ群、変倍に伴う像面の変動を補正する第３レンズ群、変倍時に固定の正の屈折力の第４レンズ群からなるズームレンズにおいて、
該第２レンズ群は光軸方向に分散が変化する媒質からなるレンズＧａを有しており、
広角端と望遠端のズーム位置において、軸上光線が該レンズＧａに入射するときの入射高を各々ｈａｗ、ｈａｔ、軸上光線が該レンズＧａに入射するとき入射高の最大値をｈａｍａｘとするとき、
ｈａｔ／ｈａｗ≧３．７５７
ｈａｍａｘ／ｈａｔ＞１．０５
なる条件を満たすことを特徴とするズームレンズ。 - 前記レンズＧａの物体側のレンズ面の面頂点からの光軸方向の位置をｘ、任意の２波長を各々λａ１、λａ２、該波長λａ１、波長λａ２における該レンズＧａの媒質の屈折率を各々Ｎａ１（ｘ）、Ｎａ２（ｘ）とするとき、
λａ１／λａ２＞１．１
ｍａｘ｛Ｎａ２（ｘ）−Ｎａ１（ｘ）｝−ｍｉｎ｛Ｎａ２（ｘ）−Ｎａ１（ｘ）｝＞０．０００１
なる条件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。 - 前記レンズＧａの物体側のレンズ面の曲率半径をｒａＧ１、該レンズＧａの物体側のレンズ面の有効径をｅａＧ１、該レンズＧａの像側のレンズ面の曲率半径をｒａＧ２、該レンズＧａの像側のレンズ面の有効径をｅａＧ２とするとき、
- 前記レンズＧａは負レンズであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のズームレンズ。
- 請求項１乃至４の何れか１項に記載のズームレンズを有することを特徴とする光学機器。
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