JP6287242B2 - 水陸両用変倍レンズおよび撮像装置 - Google Patents

水陸両用変倍レンズおよび撮像装置 Download PDF

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Description

本発明は、水陸両用変倍レンズおよび撮像装置に関する。
従来から、水陸両用変倍レンズが提案されている（例えば、特許文献１、２を参照）。
特開平７−１５９６８７号公報 特開平７−１５９６８９号公報
しかしながら、従来の水陸両用変倍レンズでは、水中撮影状態において、変倍ができなかったり、補助レンズ系の装着が必要であったりして、利便性がよくなかった。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、簡素な構成でありながら、陸上撮影状態および水中撮影状態の両方において、変倍が可能で、優れた光学性能を有する水陸両用変倍レンズおよび撮像装置を提供することを目的とする。
このような目的を達成するため、本発明に係る水陸両用変倍レンズは、水中および陸上での撮影が可能な水陸両用変倍レンズであり、物体側から順に並んだ、正または負の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とにより、実質的に４個のレンズ群からなり、前記第１レンズ群の最も物体側のレンズ面は、物体側に凸面を向けた形状であり、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、前記第１レンズ群は固定であり、前記第２レンズ群と、前記第３レンズ群と、前記第４レンズ群は移動し、陸上撮影状態から水中撮影状態への切り替えに際して、前記第２レンズ群と、前記第３レンズ群は、像面方向へ移動する。
なお、本発明において、レンズ群とは、変倍時または合焦時に変化する空気間隔、もしくは陸上撮影状態から水中撮影状態への切り替え時に変化する空気間隔によって分離された、少なくとも１枚のレンズを有する部分を示す。
本発明に係る撮像装置は、上述の水陸両用変倍レンズのいずれかを備える。
本発明によれば、簡素な構成でありながら、陸上撮影状態および水中撮影状態の両方において、変倍が可能で、優れた光学性能を有する水陸両用変倍レンズおよび撮像装置を提供することができる。
第１実施例に係る水陸両用変倍レンズの構成を示す断面図と、広角端状態から望遠端状態までの各群の移動軌跡（矢印）を示す図である。 第１実施例に係る水陸両用変倍レンズの陸上撮影状態における無限遠合焦状態での諸収差図であり、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。 第１実施例に係る水陸両用変倍レンズの水中撮影状態における無限遠合焦状態での諸収差図であり、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。 第１実施例に係る水陸両用変倍レンズの陸上撮影状態における物像間距離３００mmの近距離合焦状態での諸収差図であり、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。 第１実施例に係る水陸両用変倍レンズの水中撮影状態における物像間距離３００mmの近距離合焦状態での諸収差図であり、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。 第２実施例に係る水陸両用変倍レンズの構成を示す断面図と、広角端状態から望遠端状態までの各群の移動軌跡（矢印）を示す図である。 第２実施例に係る水陸両用変倍レンズの陸上撮影状態における無限遠合焦状態での諸収差図であり、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。 第２実施例に係る水陸両用変倍レンズの水中撮影状態における無限遠合焦状態での諸収差図であり、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。 第２実施例に係る水陸両用変倍レンズの陸上撮影状態における物像間距離３００mmの近距離合焦状態での諸収差図であり、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。 第２実施例に係る水陸両用変倍レンズの水中撮影状態における物像間距離３００mmの近距離合焦状態での諸収差図であり、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。 第３実施例に係る水陸両用変倍レンズの構成を示す断面図と、広角端状態から望遠端状態までの各群の移動軌跡（矢印）を示す図である。 第３実施例に係る水陸両用変倍レンズの陸上撮影状態における無限遠合焦状態での諸収差図であり、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。 第３実施例に係る水陸両用変倍レンズの水中撮影状態における無限遠合焦状態での諸収差図であり、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。 第３実施例に係る水陸両用変倍レンズの陸上撮影状態における物像間距離３００mmの近距離合焦状態での諸収差図であり、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。 第３実施例に係る水陸両用変倍レンズの水中撮影状態における物像間距離３００mmの近距離合焦状態での諸収差図であり、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。 第４実施例に係る水陸両用変倍レンズの構成を示す断面図と、広角端状態から望遠端状態までの各群の移動軌跡（矢印）を示す図である。 第４実施例に係る水陸両用変倍レンズの陸上撮影状態における無限遠合焦状態での諸収差図であり、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。 第４実施例に係る水陸両用変倍レンズの水中撮影状態における無限遠合焦状態での諸収差図であり、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。 第４実施例に係る水陸両用変倍レンズの陸上撮影状態における物像間距離３００mmの近距離合焦状態での諸収差図であり、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。 第４実施例に係る水陸両用変倍レンズの水中撮影状態における物像間距離３００mmの近距離合焦状態での諸収差図であり、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。 本実施形態に係る水陸両用変倍レンズを備えたカメラの構成を示す図である。 本実施形態に係る水陸両用変倍レンズの製造方法を示すフローチャートである。
以下、実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態に係る水陸両用変倍レンズＺＬは、水中および陸上での撮影が可能であり、図１に示すように、物体側から順に並んだ、正または負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを有し、第１レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズ面ｍ１は、物体側に凸面を向けた形状であり、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１は固定であり、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４は移動し、陸上撮影状態から水中撮影状態への切り替えに際して、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３は像面方向へ移動する。
なお、陸上撮影状態から水中撮影状態への切り替えは、例えば、スイッチ操作等により撮影者が手動で行う方法や、センサ等を設けて自動で行う方法等がある。但し、これらの方法に限定されるものではない。
本実施形態においては、第１レンズ群Ｇ１を固定とすることにより、水中撮影状態での気密性を確保している。また、変倍作用は、主に、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、および第４レンズ群Ｇ４で担っており、特に第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔を変化させることで達成している。このような構成は、ズームレンズの広角化に有利である。
本実施形態においては、水陸両用変倍レンズＺＬの最も物体側のレンズ面を、物体側に凸の形状とすることにより、水中に入れた際の画角変化を抑え、歪曲収差と倍率色収差の発生を抑えている。一方で、最も物体側のレンズ面が曲率を持つことにより、水中に入れた際に、結像位置の変化と像面湾曲の発生が起きる。
そこで、本実施形態の水陸両用変倍レンズＺＬでは、陸上撮影状態から水中撮影状態への切り替えに際して、第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３を像面方向へ移動することで、焦点位置の補正と像面湾曲の補正とを同時に行っている。これにより、陸上撮影状態と水中撮影状態の両方で、歪曲収差、倍率色収差、像面湾曲等の諸収差を同時に補正することができる。
本実施形態に係る水陸両用変倍レンズＺＬは、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔は、減少することが好ましい。この構成により、効率よく変倍することができ、変倍レンズの小型化に有利である。
本実施形態に係る水陸両用変倍レンズＺＬは、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４は、物体方向へ移動することがより好ましい。この構成により、効率よく変倍することができ、変倍レンズの小型化に有利である。
本実施形態に係る水陸両用変倍レンズＺＬは、次の条件式（１）を満足することが好ましい。
１．００ ＜ Ｒ１／Ｅｎｐｗ ＜ ４．００ …（１）
但し、
Ｒ１：第１レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズ面の曲率半径、
Ｅｎｐｗ：第１レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズ面から、水陸両用変倍レンズＺＬの陸上撮影状態の広角端状態での無限遠撮影状態における近軸入射瞳位置までの光軸上の距離。
条件式（１）は、水中撮影時の像面湾曲、歪曲収差および倍率色収差の補正を同時に成立させるための条件である。条件式（１）の下限値を下回ると、陸上撮影状態から水中撮影状態への切り替えに際して、第１レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズ面のパワーが大きく変化するため、水中撮影状態において像面湾曲が大きく発生し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３を陸上撮影状態と異なる移動軌跡で移動させて補正しようとしても、補正しきれなくなる。条件式（１）の上限値を上回ると、第１レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズ面を平面で構成した場合に近くなり、水中撮影状態において第１レンズ群Ｇ１の最も物体側に位置するレンズで発生する正の歪曲収差と倍率色収差とが増大し、補正しきれなくなる。
本実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（１）の下限値を１．３０とすることが好ましい。本実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（１）の上限値を３．５０とすることが好ましい。
本実施形態に係る水陸両用変倍レンズＺＬは、次の条件式（２）を満足することが好ましい。
−０．１５ ＜ φ１／φｗ ＜ ０．１５ …（２）
但し、
φ１：第１レンズ群Ｇ１の空気中での屈折力、
φｗ：水陸両用変倍レンズＺＬの陸上撮影状態における広角端状態での屈折力。
条件式（２）は、水陸両用変倍レンズＺＬにおいて、広角端状態から望遠端状態への変倍時の軸上色収差および倍率色収差をはじめとする諸収差の変動の抑制と、小型化とを両立するための条件である。条件式（２）の下限値と上限値のいずれを超えても、第１レンズ群Ｇ１の屈折力が増大し、広角端状態から望遠端状態への変倍時の軸上色収差および倍率色収差をはじめとする諸収差の収差変動を抑制するために、レンズ構成が複雑化する。これにより、第１レンズ群Ｇ１の軸上厚と直径がともに増大し、小型化が困難となる。
本実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（２）の下限値を−０．１０とすることが好ましい。本実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（２）の上限値を０．１０とすることが好ましい。
本実施形態に係る水陸両用変倍レンズＺＬは、次の条件式（３）を満足することが好ましい。
０．３０ ＜ Δ２ｗ／Δ３ｗ ＜ １．２０ …（３）
但し、
Δ２ｗ：陸上撮影状態における広角端状態での無限遠撮影状態から、水中撮影状態における広角端状態での無限遠撮影状態へ切り替える際の第２レンズ群Ｇ２の移動量、
Δ３ｗ：陸上撮影状態における広角端状態での無限遠撮影状態から、水中撮影状態における広角端状態での無限遠撮影状態へ切り替える際の第３レンズ群Ｇ３の移動量。
条件式（３）は、陸上撮影状態と水中撮影状態の両方で、像面湾曲を良好に補正しつつ、結像位置の変化を抑えるための条件である。条件式（３）の下限値と上限値のいずれを超えても、陸上撮影状態と水中撮影状態のそれぞれにおける、像面湾曲の良好な補正と、結像位置の変化の抑制とを両立させるのが困難となる。
本実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（３）の下限値を０．５０とすることが好ましい。本実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（３）の上限値を１．００とすることが好ましい。
本実施形態に係る水陸両用変倍レンズＺＬにおいて、第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状のレンズからなることが好ましい。この構成により、歪曲収差、倍率色収差、および像面湾曲の補正に有利である。
本実施形態に係る水陸両用変倍レンズＺＬは、次の条件式（４）を満足することが好ましい。
−１．００ ＜ φ２／φｗ ＜ −０．３０ …（４）
但し、
φ２：第２レンズ群Ｇ２の空気中での屈折力、
φｗ：水陸両用変倍レンズＺＬの陸上撮影状態における広角端状態での屈折力。
条件式（４）は、広角端状態での超広画角と、所望の変倍比を得るための条件である。条件式（４）の下限値を下回ると、第２レンズ群Ｇ２の屈折力が過大となり、球面収差および歪曲収差をはじめとする諸収差の補正が困難となる、条件式（４）の上限値を上回ると、超広角化あるいは所望の変倍比の達成が困難となる。
本実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（４）の下限値を−０．８０とすることが好ましい。本実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（４）の上限値を−０．４０とすることが好ましい。
本実施形態に係る水陸両用変倍レンズＺＬにおいて、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に位置するレンズは、像面側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズであることが好ましい。この構成により、球面収差および歪曲収差をはじめとする諸収差の補正を良好に行うことができる。
本実施形態に係る水陸両用変倍レンズＺＬは、次の条件式（５）を満足することが好ましい。
０．２０ ＜ φ３／φ４ ＜ １．００ …（５）
但し、
φ３：第３レンズ群Ｇ３の空気中での屈折力、
φ４：第４レンズ群Ｇ４の空気中での屈折力。
条件式（５）は、陸上撮影状態と水中撮影状態の両方で、像面湾曲を良好に補正するための条件である。条件式（５）の下限値と上限値のいずれを超えても、陸上撮影状態と水中撮影状態のそれぞれにおいて、像面湾曲の良好な補正が困難となる。
本実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（５）の下限値を０．３０とすることが好ましい。本実施形態の効果を確実なものとするために、条件式（５）の上限値を０．７０とすることが好ましい。
本実施形態に係る水陸両用変倍レンズＺＬにおいて、第３レンズ群Ｇ３は、両凸形状の正レンズからなることが好ましい。この構成により、レンズ構成の簡素化、小型化、低コスト化を図ることができる。
本実施形態に係る水陸両用変倍レンズＺＬにおいて、陸上撮影状態では、無限遠物体から近距離物体への合焦に際して、第３レンズ群Ｇ３が像面方向へ移動し、水中撮影状態では、無限遠物体から近距離物体への合焦に際して、第２レンズ群Ｇ２が物体方向へ移動することが好ましい。
このように陸上撮影状態と水中撮影状態で異なる合焦方法を採用することにより、陸上撮影状態と水中撮影状態の両方で、合焦時の像面湾曲の変動を良好に補正することができる。また、陸上撮影状態から水中撮影状態への切り替えのため、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３とを像面方向へ移動させる必要上、陸上撮影状態では第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔が比較的広くなっており、水中撮影状態では第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が比較的広くなっている。これら比較的広くなっている間隔を利用して合焦を行うので、水陸両用変倍レンズＺＬの全長を小型に保ちつつ、十分に近距離物体までの合焦を実現することができる。
本実施形態に係る水陸両用変倍レンズＺＬにおいて、陸上撮影状態と水中撮影状態の両方で、無限遠物体から近距離物体への合焦に際して、第２レンズ群Ｇ２が物体方向へ移動することが好ましい。このように陸上撮影状態と水中撮影状態で同一の合焦方法を採用することにより、合焦機構を簡素に構成することができ、低コスト化に有利である。
本発明に係る水陸両用変倍レンズＺＬにおいて、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔は、陸上撮影状態から水中撮影状態への切り替えの際には変化するが、陸上撮影状態の無限遠撮影状態における広角端状態から望遠端状態への変倍の際には、一定であることが好ましい。この構成により、陸上撮影状態での変倍時に、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４とを一体で動かす構造とすることができ、機構の簡素化、小型化、低コスト化を図ることができる。
本発明に係る水陸両用変倍レンズＺＬにおいて、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔は、陸上撮影状態から水中撮影状態への切り替えの際には変化するが、水中撮影状態の無限遠撮影状態における広角端状態から望遠端状態への変倍の際には、一定であることが好ましい。この構成により、水中撮影状態での変倍時に、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４とを一体で動かす構造とすることができ、機構の簡素化、小型化、低コスト化を図ることができる。
以上の構成を備える本実施形態に係る水陸両用変倍レンズＺＬによれば、簡素な構成でありながら、陸上撮影状態および水中撮影状態の両方において、変倍が可能で、優れた光学性能を有する水陸両用変倍レンズを実現することができる。
次に、図２１を参照しながら、本実施形態に係る水陸両用変倍レンズＺＬを備えたカメラ（撮像装置）について説明する。カメラＣＡＭは、図２１に示すように、撮像レンズ１１として上述の水陸両用変倍レンズＺＬを着脱可能に備えた、レンズ交換式の水陸両用カメラである。このカメラＣＡＭにおいて、不図示の被写体からの光は、撮像レンズ１１で集光され、撮像素子１２上に結像される。撮像素子１２上に結像した被写体像は、不図示の電気回路によって映像信号に変換され、モニター画面１３に表示され、撮影者に観察可能となる。撮影者は、不図示のレリーズ釦を半押ししながら、モニター画面１３を介して被写体像を観察して撮影構図を決める。この際、不図示の識別部により陸上撮影状態にあるか、水中撮影状態にあるかが識別されるとともに、不図示の測距部により被写体とカメラＣＡＭとの距離が測定され、これらの結果に対応する合焦位置に撮像レンズ１１が移動し、オートフォーカス動作が終了する。続いて、撮影者によりレリーズ釦が全押しされると、カメラＣＡＭでは、被写体からの光が、撮像素子１２で受光され、撮影画像が取得され、不図示のメモリに記録される。
なお、本実施形態において、撮影状態が陸上（空気中）であるか、水中であるかを識別する方法として、カメラＣＡＭから露呈する２つの端子を設け、カメラＣＡＭが水に入れられると端子間が導通して水中であるか否かを自動で識別する方法や、陸上撮影モードと水中撮影モードとを切替える際に撮影者により操作されるモード切替スイッチを設け、撮影者の手動操作に応じて識別する方法等がある。但し、これらの方法に限定されるものではない。
以上の構成を備える本実施形態に係る水陸両用カメラＣＡＭによれば、撮影レンズ１１として上述の水陸両用変倍レンズＺＬを備えることにより、簡素な構成でありながら、陸上撮影状態および水中撮影状態の両方において、変倍が可能で、優れた光学性能を有するカメラを実現することができる。
なお、図２１に記載の水陸両用カメラＣＡＭは、水陸両用変倍レンズＺＬを着脱可能に搭載するタイプのものだけでなく、カメラ本体と水陸両用変倍レンズＺＬとが一体に成形されたタイプのものであってもよい。また、水陸両用カメラＣＡＭは、クイックリターンミラーを有する、いわゆる一眼レフカメラであっても、主として動画撮影を行うビデオカメラであってもよい。
続いて、図２２を参照しながら、上述の水陸両用変倍レンズＺＬの製造方法について概説する。まず、レンズ鏡筒内に、物体側から順に並んだ、正または負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを有するように、各レンズを配置する（ステップＳＴ１０）。このとき、第１レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズ面は、物体側に凸面を向けた形状となるように、レンズを配置する（ステップＳＴ２０）。広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１は固定であり、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４は移動するように、各レンズを配置する（ステップＳＴ３０）。また、陸上撮影状態から水中撮影状態への切り替えに際して、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３は、像面方向へ移動するように、各レンズを配置する（ステップＳＴ４０）。
本実施形態におけるレンズ配置の一例を挙げると、図１に示す水陸両用変倍レンズＺＬでは、第１レンズ群Ｇ１として、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１１を配置している。第２レンズ群Ｇ２として、物体側から順に、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２１と、両凹形状の負レンズＬ２２と、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２３と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２４との接合正レンズを配置している。第３レンズ群Ｇ３として、両凸形状の正レンズＬ３１を配置している。第４レンズ群Ｇ４として、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ４１と両凹形状の負レンズＬ４２との接合負レンズと、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４３と両凸形状の正レンズＬ４４との接合正レンズと、両凸形状の正レンズＬ４５と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４６との接合負レンズを配置している。これらレンズは、広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１は固定され、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４は移動するように、また陸上撮影状態から水中撮影状態への切り替えに際して、第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３は像面方向へ移動するように、配置されている。
このような製造方法によれば、簡素な構成でありながら、陸上撮影状態および水中撮影状態の両方において、変倍が可能で、優れた光学性能を有する水陸両用変倍レンズを製造することができる。
これより本実施形態に係る各実施例について、図面に基づいて説明する。以下に、表１〜表４を示すが、これらは第１実施例〜第４実施例における各諸元の表である。
なお、第１実施例に係る図１に対する各参照符号は、参照符号の桁数の増大による説明の煩雑化を避けるため、実施例ごとに独立して用いている。ゆえに、他の実施例に係る図面と共通の参照符号を付していても、それらは他の実施例とは必ずしも共通の構成ではない。
各実施例では収差特性の算出対象として、ｄ線（波長587.5620nm）、ｇ線（波長435.8350nm）を選んでいる。
表中の［レンズデータ］において、面番号は光線の進行する方向に沿った物体側からの光学面の順序、Ｒは各光学面の曲率半径、Ｄは各光学面から次の光学面（又は像面）までの光軸上の距離である面間隔、ｎｄは光学部材の材質のｄ線に対する屈折率、νｄは光学部材の材質のｄ線を基準とするアッベ数をそれぞれ示す。物面は物体面、（可変）は可変の面間隔、曲率半径の「∞」は平面又は開口、（絞りＳ）は虹彩絞りＳ、像面は像面Ｉをそれぞれ示す。空気の屈折率「1.000000」は省略する。光学面が非球面である場合には、面番号に＊印を付し、曲率半径Ｒの欄には近軸曲率半径を示す。
表中の［非球面データ］には、［レンズデータ］に示した非球面について、その形状を次式（ａ）で示す。Ｘ（ｙ）は非球面の頂点における接平面から高さｙにおける非球面上の位置までの光軸方向に沿った距離を、Ｒは基準球面の曲率半径（近軸曲率半径）を、κは円錐定数を、Ａｉは第ｉ次の非球面係数を示す。「Ｅ-n」は、「×10-n」を示す。例えば、1.234E-05＝1.234×10-5である。
Ｘ（ｙ）＝（ｙ2／Ｒ）／｛１＋（１−κ×ｙ2／Ｒ2）1/2｝＋Ａ4×ｙ4＋Ａ6×ｙ6＋Ａ8×ｙ8＋Ａ10×ｙ10 …（ａ）
表中の［各種データ］において、ｆはレンズ全系の焦点距離、ＦＮＯはＦナンバー、２ωは画角（単位：°）、Ｙは像高、ＴＬはレンズ全長（光軸上でのレンズ最も物体側のレンズ面から近軸像面までの距離）、Ｂｆはバックフォーカスを示す。また、Ｄｉは可変間隔であり、第ｉ面と第（ｉ＋１）面の可変間隔を示す。
表中の［フォーカシング移動量］は、物体距離無限遠から物体距離３００mmまで合焦する際の各レンズ群の移動量を示す（但し、正の符号は像面方向への移動量を、負の符号は物体方向への移動量を表す）。
表中の［レンズ群データ］において、各レンズ群の始面番号（最も物体側のレンズ面番号）、終面番号（最も像面側のレンズ面番号）、空気中における焦点距離を示す。
表中の［各レンズ群の位置データ］は、陸上撮影状態の広角端状態における無限遠撮影状態での各レンズ群の位置を基準とした、陸上撮影状態および水中撮影状態の各焦点距離における無限遠撮影状態での各レンズ群の位置を示す。符号は、像面方向を正とする。
表中の［条件式対応値］には、上記の条件式（１）〜（５）に対応する値を示す。
以下、全ての諸元値において、掲載されている焦点距離ｆ、曲率半径Ｒ、面間隔Ｄ、その他の長さ等は、特記のない場合一般に「mm」が使われるが、水陸両用変倍レンズは比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。また、単位は「mm」に限定されることなく、他の適当な単位を用いることが可能である。
ここまでの表の説明は全ての実施例において共通であり、以下での説明を省略する。
（第１実施例）
第１実施例について、図１〜図５および表１を用いて説明する。なお、図１では、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の、陸上撮影状態での移動軌跡を実線で、水中撮影状態での移動軌跡を点線でそれぞれ示す。
第１実施例に係る水陸両用変倍レンズＺＬ（ＺＬ１）は、図１に示すように、物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とからなる。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１１からなる。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に並んだ、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２１と、両凹形状の負レンズＬ２２と、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２３と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２４との接合正レンズからなる。なお、負メニスカスレンズＬ２１の像側面は、非球面である。また、両凹形状の負レンズＬ２２の像側面は、非球面である。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸形状の正レンズＬ３１からなる。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に並んだ、両凸形状の正レンズＬ４１と両凹形状の負レンズＬ４２との接合負レンズと、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４３と両凸形状の正レンズＬ４４との接合正レンズと、両凸形状の正レンズＬ４５と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４６との接合負レンズからなる。負メニスカスレンズＬ４６の像側面は、非球面である。
第４レンズ群Ｇ４の物体側には、虹彩絞りＳが隣接して配置される。
第４レンズ群Ｇ４の像側には、フィルタ群Ｆが配置される。フィルタ群Ｆは、像面Ｉに配設されるＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子の限界解像以上の空間周波数をカットするためのローパスフィルターや、撮像素子のカバーガラス等で構成される。
像面Ｉは、不図示の撮像素子上に形成され、該撮像素子はＣＣＤやＣＭＯＳ等から構成される。
上記構成を有する水陸両用変倍レンズＺＬ１において、第１レンズ群Ｇ１は、陸上撮影状態から水中撮影状態への切り替えと、各撮影状態での広角端状態から望遠端状態への変倍と、各撮影状態での無限遠物体から近距離物体への合焦に際して、常に像面Ｉに対して光軸方向に固定である。
第２レンズ群Ｇ２は、陸上撮影状態から水中撮影状態への切り替えに際して像面方向へ移動し、各撮影状態での広角端状態から望遠端状態への変倍に際して像面方向へ移動し、水中撮影状態での無限遠物体から近距離物体への合焦に際して物体方向へ移動する。
第３レンズ群Ｇ３は、陸上撮影状態から水中撮影状態への切り替えに際して像面方向へ移動し、各撮影状態での広角端状態から望遠端状態への変倍に際して物体方向へ移動し、陸上撮影状態での無限遠物体から近距離物体への合焦に際して像面方向へ移動する。
第４レンズ群Ｇ４は、各撮影状態での広角端状態から望遠端状態への変倍に際して物体方向へ移動する。
第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔は、陸上撮影状態から水中撮影状態への切り替えの際に拡大し、各撮影状態での広角端状態から望遠端状態への変倍の際に拡大する。第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔は、陸上撮影状態から水中撮影状態への切り替えの際に拡大し、各撮影状態での広角端状態から望遠端状態への変倍の際に減少する。第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔は、陸上撮影状態から水中撮影状態への切り替えの際に減少し、陸上撮影状態での広角端状態から望遠端状態への変倍の際に減少し、水中撮影状態での広角端状態から望遠端状態への変倍の際には一定である。
本実施例では、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の位置を、陸上撮影状態と水中撮影状態で変えることにより、陸上撮影状態と水中撮影状態で結像位置を一定に保ったままで、陸上撮影状態と水中撮影状態の両方で像面湾曲をはじめとする諸収差を良好に補正することが可能となる。
下記の表１に、第１実施例における各諸元の値を示す。表１における面番号１〜２３が、図１に示すｍ１〜ｍ２３の各光学面に対応している。
（表１）
［レンズデータ］
面番号 Ｒ Ｄ ｎｄ νｄ
物面 ∞
1 44.7198 7.4084 1.516800 63.88
2 85.2163 D2(可変)
3 40.9646 1.6000 1.694120 53.35
*4 9.2893 8.5100
5 -185.3860 1.0000 1.773870 47.25
*6 13.9269 4.1000
7 59.8385 1.0000 1.497820 82.57
8 14.0189 3.5500 1.834000 37.18
9 123.5879 D9(可変)
10 79.9753 1.3500 1.581440 40.98
11 -39.3744 D11(可変)
12 ∞ 0.8000 (絞りＳ)
13 13.2562 2.0000 1.497820 82.57
14 -15.0400 0.8000 1.744000 44.80
15 26.7221 1.3300
16 13.3337 0.8000 1.850260 32.35
17 10.0972 3.1500 1.516800 63.88
18 -24.7694 4.4400
19 53.6117 4.0000 1.497820 82.57
20 -10.0893 1.0000 1.773870 47.25
*21 -46.0788 D21(可変)
22 ∞ 2.7900 1.516800 64.11
23 ∞ Bf
像面 ∞

［非球面データ］
第4面
κ ＝ -1.1413
A4 ＝ +2.64855E-04
A6 ＝ -1.38810E-06
A8 ＝ +1.32889E-08
A10＝ -6.76083E-11

第6面
κ ＝ -4.2267
A4 ＝ +2.73709E-04
A6 ＝ -1.40274E-06
A8 ＝ +1.65481E-08
A10＝ -4.59585E-11

第21面
κ ＝ ＋0.7548
A4 ＝ +1.41639E-04
A6 ＝ +1.03122E-06
A8 ＝ -6.77508E-09
A10＝ +2.70786E-10

［各種データ］
（陸上撮影状態）
f 7.20 9.20 13.60
FNO 3.55 3.85 4.55
２ω 96.87 81.79 60.29
Y 8.00 8.00 8.00
TL 83.05 83.05 83.05
D2 2.002 6.557 9.751
D9 14.725 8.893 1.600
D11 5.585 4.566 3.468
D21 8.950 11.247 16.443
Bf 2.162 2.162 2.162

（水中撮影状態）
f 6.10 7.56 10.93
FNO 3.54 3.85 4.54
２ω 90.47 77.30 57.21
Y 8.00 8.00 8.00
TL 83.05 83.05 83.05
D2 5.528 8.768 10.717
D9 15.785 10.099 2.995
D11 1.000 1.149 1.108
D21 8.950 11.247 16.443
Bf 2.162 2.162 2.162

［フォーカシング移動量］
（陸上撮影状態）
f 7.20 9.20 13.60
第１レンズ群 0.000 0.000 0.000
第２レンズ群 0.000 0.000 0.000
第３レンズ群 0.679 0.733 0.836
第４レンズ群 0.000 0.000 0.000

（水中撮影状態）
f 6.10 7.56 10.93
第１レンズ群 0.000 0.000 0.000
第２レンズ群 -0.618 -0.600 -0.590
第３レンズ群 0.000 0.000 0.000
第４レンズ群 0.000 0.000 0.000

［レンズ群データ］
群 始面 終面 群焦点距離
第１レンズ群 1 2 171.404
第２レンズ群 3 9 -10.875
第３レンズ群 10 11 45.567
第４レンズ群 13 21 22.715

［各レンズ群の位置データ］
（陸上撮影状態）
f 7.20 9.20 13.60
第１レンズ群 0.000 0.000 0.000
第２レンズ群 0.000 4.555 7.749
第３レンズ群 0.000 -1.278 -5.376
第４レンズ群 0.000 -2.297 -7.493

（水中撮影状態）
f 6.10 7.56 10.93
第１レンズ群 0.000 0.000 0.000
第２レンズ群 3.526 6.766 8.715
第３レンズ群 4.585 2.139 -3.016
第４レンズ群 0.000 -2.297 -7.493

［条件式対応値］
条件式（１）Ｒ１/Ｅｎｐｗ＝ ２．１０９
条件式（２）φ１／φｗ＝ ０．０４２
条件式（３）Δ２ｗ／Δ３ｗ＝ ０．７６９
条件式（４）φ２／φｗ＝ −０．６６２
条件式（５）φ３／φ４＝ ０．４９８
Ｒ１＝ ４４．７２０
Ｅｎｐｗ＝ ２１．２０３
φ１＝ ０．００５８
φｗ＝ ０．１３９
Δ２ｗ＝ ３．５２６
Δ３ｗ＝ ４．５８５
φ２＝ −０．０９２
φ３＝ ０．０２１９
φ４＝ ０．０４４０
表１から、本実施例に係る水陸両用変倍レンズＺＬ１は、条件式（１）〜（５）を満たすことが分かる。
図２は、第１実施例に係る水陸両用変倍レンズＺＬ１の設計値に基づく、陸上撮影状態における無限遠合焦状態でのｄ線とｇ線に対する諸収差図であり、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。図３は、第１実施例に係る水陸両用変倍レンズＺＬ１の設計値に基づく、水中撮影状態における無限遠合焦状態でのｄ線とｇ線に対する諸収差図であり、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。図４は、第１実施例に係る水陸両用変倍レンズＺＬ１の設計値に基づく、陸上撮影状態における物像間距離３００mmの近距離合焦状態でのｄ線とｇ線に対する諸収差図であり、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。図５は、第１実施例に係る水陸両用変倍レンズＺＬ１の設計値に基づく、水中撮影状態における物像間距離３００mmの近距離合焦状態でのｄ線とｇ線に対する諸収差図であり、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。
各収差図において、ＦＮＯはＦナンバー、Ｙは像高を示す。また、ｄはｄ線、ｇはｇ線における収差をそれぞれ示す。また、記載のないものは、ｄ線における収差を示す。非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面を示す。
以上の収差図の説明は、後述する他の実施例においても同様である。
各収差図から、第１実施例に係る水陸両用変倍レンズＺＬ１は、陸上撮影状態と水中撮影状態の両方で、無限遠合焦状態から近距離合焦状態にわたって、歪曲収差、像面湾曲等の諸収差が良好に補正され、高い結像性能を有することが分かる。
なお、第１実施例に係る水陸両用変倍レンズＺＬ１において、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３は、広角端状態から望遠端状態への変倍時に、陸上撮影状態と水中撮影状態とで異なる移動軌跡にて移動させ、さらに陸上撮影状態あるいは水中撮影状態での合焦時にも移動させる必要がある。このため、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３は、直進可能なガイド軸に吊られた構造とし、ステッピングモーターなどの駆動手段で独立して移動可能な構造とするのが望ましい。または、第３レンズ群Ｇ３は、第４レンズ群Ｇ４に対して相対的に移動可能な構造とするのが望ましい。
（第２実施例）
第２実施例について、図６〜図１０および表２を用いて説明する。なお、図６では、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の、陸上撮影状態での移動軌跡を実線で、水中撮影状態での移動軌跡を点線でそれぞれ示す。
第２実施例に係る水陸両用変倍レンズＺＬ（ＺＬ２）は、図６に示すように、物体側から順に並んだ、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とからなる。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１からなる。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に並んだ、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２１と、両凹形状の負レンズＬ２２と、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２３と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２４との接合正レンズからなる。なお、負メニスカスレンズＬ２１の像側面は、非球面である。また、両凹形状の負レンズＬ２２の像側面は、非球面である。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸形状の正レンズＬ３１からなる。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に並んだ、両凸形状の正レンズＬ４１と両凹形状の負レンズＬ４２との接合負レンズと、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４３と両凸形状の正レンズＬ４４との接合正レンズと、両凸形状の正レンズＬ４５と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４６との接合負レンズからなる。負メニスカスレンズＬ４６の像側面は、非球面である。
第４レンズ群Ｇ４の物体側には、虹彩絞りＳが隣接して配置される。
第４レンズ群Ｇ４の像側には、フィルタ群Ｆが配置される。フィルタ群Ｆは、像面Ｉに配設されるＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子の限界解像以上の空間周波数をカットするためのローパスフィルターや、撮像素子のカバーガラス等で構成される。
像面Ｉは、不図示の撮像素子上に形成され、該撮像素子はＣＣＤやＣＭＯＳ等から構成される。
上記構成を有する水陸両用変倍レンズＺＬ２において、第１レンズ群Ｇ１は、陸上撮影状態から水中撮影状態への切り替えと、各撮影状態での広角端状態から望遠端状態への変倍と、各撮影状態での無限遠物体から近距離物体への合焦に際して、常に像面Ｉに対して光軸方向に固定である。
第２レンズ群Ｇ２は、陸上撮影状態から水中撮影状態への切り替えに際して像面方向へ移動し、各撮影状態での広角端状態から望遠端状態への変倍に際して像面方向へ移動し、水中撮影状態での無限遠物体から近距離物体への合焦に際して物体方向へ移動する。
第３レンズ群Ｇ３は、陸上撮影状態から水中撮影状態への切り替えに際して像面方向へ移動し、各撮影状態での広角端状態から望遠端状態への変倍に際して物体方向へ移動し、陸上撮影状態での無限遠物体から近距離物体への合焦に際して像面方向へ移動する。
第４レンズ群Ｇ４は、各撮影状態での広角端状態から望遠端状態への変倍に際して物体方向へ移動する。
第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔は、陸上撮影状態から水中撮影状態への切り替えの際に拡大し、各撮影状態での広角端状態から望遠端状態への変倍の際に拡大する。第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔は、陸上撮影状態から水中撮影状態への切り替えの際に拡大し、各撮影状態での広角端状態から望遠端状態への変倍の際に減少する。第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔は、陸上撮影状態から水中撮影状態への切り替えの際に減少し、陸上撮影状態での広角端状態から望遠端状態への変倍の際に減少し、水中撮影状態での広角端状態から望遠端状態への変倍の際には一定である。
本実施例では、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の位置を、陸上撮影状態と水中撮影状態で変えることにより、陸上撮影状態と水中撮影状態で結像位置を一定に保ったままで、陸上撮影状態と水中撮影状態の両方で像面湾曲をはじめとする諸収差を良好に補正することが可能となる。
下記の表２に、第２実施例における各諸元の値を示す。表２における面番号１〜２３が、図６に示すｍ１〜ｍ２３の各光学面に対応している。
（表２）
［レンズデータ］
面番号 Ｒ Ｄ ｎｄ νｄ
物面 ∞
1 39.4129 6.5983 1.516800 63.88
2 32.2463 D2(可変)
3 21.3416 1.6000 1.694120 53.35
*4 9.1366 8.5100
5 -101.6596 1.0000 1.773870 47.25
*6 13.7116 4.1000
7 42.4699 1.0000 1.497820 82.57
8 14.6837 3.5500 1.834000 37.18
9 108.9141 D9(可変)
10 72.2919 1.3500 1.581440 40.98
11 -43.0390 D11(可変)
12 ∞ 0.8000 (絞りＳ)
13 14.4857 2.0000 1.497820 82.57
14 -14.0908 0.8000 1.744000 44.80
15 33.6293 1.3300
16 12.9152 0.8000 1.850260 32.35
17 10.0596 3.1500 1.516800 63.88
18 -23.5021 4.4400
19 78.9820 4.0000 1.497820 82.57
20 -8.9039 1.0000 1.773870 47.25
*21 -50.0522 D21(可変)
22 ∞ 2.7900 1.516800 64.11
23 ∞ Bf
像面 ∞

［非球面データ］
第4面
κ ＝ -1.1413
A4 ＝ +2.71136E-04
A6 ＝ -1.43827E-06
A8 ＝ +1.29997E-08
A10＝ -7.11747E-11

第6面
κ ＝ -4.2267
A4 ＝ +2.90451E-04
A6 ＝ -1.49834E-06
A8 ＝ +1.79993E-08
A10＝ -6.44088E-11

第21面
κ ＝ ＋0.7548
A4 ＝ +1.63105E-04
A6 ＝ +9.56800E-07
A8 ＝ +5.91250E-09
A10＝ +3.58088E-11

［各種データ］
（陸上撮影状態）
f 7.20 9.20 13.60
FNO 3.55 3.93 4.76
２ω 96.99 81.30 60.09
Y 8.00 8.00 8.00
TL 83.07 83.07 83.07
D2 2.003 6.774 9.923
D9 16.478 9.353 1.600
D11 5.416 5.079 4.001
D21 8.177 10.868 16.551
Bf 2.178 2.178 2.178

（水中撮影状態）
f 5.82 7.33 10.77
FNO 3.55 3.93 4.75
２ω 92.95 78.21 57.48
Y 8.00 8.00 8.00
TL 83.07 83.07 83.07
D2 5.205 9.229 11.137
D9 17.690 10.673 3.116
D11 1.003 1.305 1.271
D21 8.177 10.868 16.551
Bf 2.178 2.178 2.178

［フォーカシング移動量］
（陸上撮影状態）
f 7.20 9.20 13.60
第１レンズ群 0.000 0.000 0.000
第２レンズ群 0.000 0.000 0.000
第３レンズ群 0.736 0.740 0.806
第４レンズ群 0.000 0.000 0.000

（水中撮影状態）
f 5.82 7.33 10.77
第１レンズ群 0.000 0.000 0.000
第２レンズ群 -0.634 -0.580 -0.557
第３レンズ群 0.000 0.000 0.000
第４レンズ群 0.000 0.000 0.000

［レンズ群データ］
群 始面 終面 群焦点距離
第１レンズ群 1 2 -499.997
第２レンズ群 3 9 -13.044
第３レンズ群 10 11 46.599
第４レンズ群 13 21 22.986

［各レンズ群の位置データ］
（陸上撮影状態）
f 7.20 9.20 13.60
第１レンズ群 0.000 0.000 0.000
第２レンズ群 0.000 4.771 7.920
第３レンズ群 0.000 -2.354 -6.959
第４レンズ群 0.000 -2.691 -8.374

（水中撮影状態）
f 5.82 7.33 10.77
第１レンズ群 0.000 0.000 0.000
第２レンズ群 3.202 7.226 9.134
第３レンズ群 4.414 1.421 -4.228
第４レンズ群 0.000 -2.691 -8.374

［条件式対応値］
条件式（１）Ｒ１/Ｅｎｐｗ＝ １．８６１
条件式（２）φ１／φｗ＝ −０．０１４
条件式（３）φ２／φｗ＝ −０．５５２
条件式（４）φ３／φ４＝ ０．４９４
条件式（５）Δ２ｗ／Δ３ｗ＝ ０．７２５
Ｒ１＝ ３９．４１３
Ｅｎｐｗ＝ ２１．１８３
φ１＝ −０．００２０
φｗ＝ ０．１３９
φ２＝ −０．０７６７
φ３＝ ０．０２１５
φ４＝ ０．０４３５
Δ２ｗ＝ ３．２０２
Δ３ｗ＝ ４．４１４
表２から、本実施例に係る水陸両用変倍レンズＺＬ２は、条件式（１）〜（５）を満たすことが分かる。
図７は、第２実施例に係る水陸両用変倍レンズＺＬ２の設計値に基づく、陸上撮影状態における無限遠合焦状態でのｄ線とｇ線に対する諸収差図であり、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。図８は、第２実施例に係る水陸両用変倍レンズＺＬ２の設計値に基づく、水中撮影状態における無限遠合焦状態でのｄ線とｇ線に対する諸収差図であり、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。図９は、第２実施例に係る水陸両用変倍レンズＺＬ２の設計値に基づく、陸上撮影状態における物像間距離３００mmの近距離合焦状態でのｄ線とｇ線に対する諸収差図であり、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。図１０は、第２実施例に係る水陸両用変倍レンズＺＬ２の設計値に基づく、水中撮影状態における物像間距離３００mmの近距離合焦状態でのｄ線とｇ線に対する諸収差図であり、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。
各収差図から、第２実施例に係る水陸両用変倍レンズＺＬ２は、陸上撮影状態と水中撮影状態の両方で、無限遠合焦状態から近距離合焦状態にわたって、歪曲収差、像面湾曲等の諸収差が良好に補正され、高い結像性能を有することが分かる。
（第３実施例）
第３実施例について、図１１〜図１５および表３を用いて説明する。なお、図１１では、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の、陸上撮影状態での移動軌跡を実線で、水中撮影状態での移動軌跡を点線でそれぞれ示す。
第３実施例に係る水陸両用変倍レンズＺＬ（ＺＬ３）は、図１１に示すように、物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とからなる。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１１からなる。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に並んだ、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２１と、両凹形状の負レンズＬ２２と、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２３と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２４との接合正レンズからなる。なお、負メニスカスレンズＬ２１の像側面は、非球面である。また、両凹形状の負レンズＬ２２の像側面は、非球面である。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸形状の正レンズＬ３１からなる。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に並んだ、両凸形状の正レンズＬ４１と両凹形状の負レンズＬ４２との接合負レンズと、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４３と両凸形状の正レンズＬ４４との接合正レンズと、両凸形状の正レンズＬ４５と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４６との接合負レンズからなる。負メニスカスレンズＬ４６の像側面は、非球面である。
第４レンズ群Ｇ４の物体側には、虹彩絞りＳが隣接して配置される。
第４レンズ群Ｇ４の像側には、フィルタ群Ｆが配置される。フィルタ群Ｆは、像面Ｉに配設されるＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子の限界解像以上の空間周波数をカットするためのローパスフィルターや、撮像素子のカバーガラス等で構成される。
像面Ｉは、不図示の撮像素子上に形成され、該撮像素子はＣＣＤやＣＭＯＳ等から構成される。
上記構成を有する水陸両用変倍レンズＺＬ３において、第１レンズ群Ｇ１は、陸上撮影状態から水中撮影状態への切り替えと、各撮影状態での広角端状態から望遠端状態への変倍と、各撮影状態での無限遠物体から近距離物体への合焦に際して、常に像面Ｉに対して光軸方向に固定である。
第２レンズ群Ｇ２は、陸上撮影状態から水中撮影状態への切り替えに際して像面方向へ移動し、各撮影状態での広角端状態から望遠端状態への変倍に際して像面方向へ移動し、水中撮影状態での無限遠物体から近距離物体への合焦に際して物体方向へ移動する。
第３レンズ群Ｇ３は、陸上撮影状態から水中撮影状態への切り替えに際して像面方向へ移動し、各撮影状態での広角端状態から望遠端状態への変倍に際して物体方向へ移動する。
第４レンズ群Ｇ４は、各撮影状態での広角端状態から望遠端状態への変倍に際して物体方向へ移動する。
第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔は、陸上撮影状態から水中撮影状態への切り替えの際に拡大し、各撮影状態での広角端状態から望遠端状態への変倍の際に拡大する。第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔は、陸上撮影状態から水中撮影状態への切り替えの際に拡大し、各撮影状態での広角端状態から望遠端状態への変倍の際に減少する。第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔は、陸上撮影状態から水中撮影状態への切り替えの際に減少し、陸上撮影状態と水中撮影状態ともに広角端状態から望遠端状態への変倍の際には一定である。
本実施例では、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の位置を、陸上撮影状態と水中撮影状態で変えることにより、陸上撮影状態と水中撮影状態で結像位置を一定に保ったままで、陸上撮影状態と水中撮影状態の両方で像面湾曲をはじめとする諸収差を良好に補正することが可能となる。
下記の表３に、第３実施例における各諸元の値を示す。表３における面番号１〜２３が、図１１に示すｍ１〜ｍ２３の各光学面に対応している。
（表３）
［レンズデータ］
面番号 Ｒ Ｄ ｎｄ νｄ
物面 ∞
1 43.9692 6.5093 1.516800 63.88
2 70.1229 D2(可変)
3 32.9319 1.6000 1.694120 53.35
*4 9.2229 8.5100
5 -171.8200 1.0000 1.773870 47.25
*6 14.1608 4.1000
7 70.3709 1.0000 1.497820 82.57
8 13.5161 3.5500 1.834000 37.18
9 120.5189 D9(可変)
10 65.9078 1.3500 1.581440 40.98
11 -47.4499 D11(可変)
12 ∞ 0.8000 (絞りＳ)
13 15.9664 2.0000 1.497820 82.57
14 -11.9898 0.8000 1.744000 44.80
15 49.2044 1.3300
16 14.8640 0.8000 1.850260 32.35
17 11.0117 3.1500 1.516800 63.88
18 -19.0727 4.4400
19 83.0724 4.0000 1.497820 82.57
20 -10.8705 1.0000 1.773870 47.25
*21 -58.7999 D21(可変)
22 ∞ 2.7900 1.516800 64.11
23 ∞ Bf
像面 ∞

［非球面データ］
第4面
κ ＝ -1.1413
A4 ＝ +2.66088E-04
A6 ＝ -1.52598E-06
A8 ＝ +1.49703E-08
A10＝ -7.82000E-11

第6面
κ ＝ -4.2267
A4 ＝ +2.82881E-04
A6 ＝ -1.25698E-06
A8 ＝ +1.49915E-08
A10＝ -1.65036E-11

第21面
κ ＝ ＋0.7548
A4 ＝ +1.46866E-04
A6 ＝ +5.96991E-07
A8 ＝ +1.12606E-08
A10＝ -7.38845E-11

［各種データ］
（陸上撮影状態）
f 7.20 9.30 13.61
FNO 3.51 3.84 4.55
２ω 97.11 80.99 60.04
Y 8.00 8.00 8.00
TL 83.07 83.07 83.07
D2 3.753 7.823 10.234
D9 15.689 9.189 1.600
D11 3.924 3.924 3.924
D21 8.795 11.225 16.403
Bf 2.178 2.178 2.178

（水中撮影状態）
f 6.00 7.55 10.94
FNO 3.51 3.84 4.54
２ω 91.27 77.05 56.97
Y 8.00 8.00 8.00
TL 83.07 83.07 83.07
D2 5.546 9.468 11.581
D9 16.820 10.468 3.177
D11 1.000 1.000 1.000
D21 8.795 11.225 16.403
Bf 2.178 2.178 2.178

［フォーカシング移動量］
（陸上撮影状態）
f 7.20 9.30 13.61
第１レンズ群 0.000 0.000 0.000
第２レンズ群 -0.717 -0.734 -0.744
第３レンズ群 0.000 0.000 0.000
第４レンズ群 0.000 0.000 0.000

（水中撮影状態）
f 6.00 7.55 10.94
第１レンズ群 0.000 0.000 0.000
第２レンズ群 -0.647 -0.621 -0.607
第３レンズ群 0.000 0.000 0.000
第４レンズ群 0.000 0.000 0.000

［レンズ群データ］
群 始面 終面 群焦点距離
第１レンズ群 1 2 210.283
第２レンズ群 3 9 -11.412
第３レンズ群 10 11 47.656
第４レンズ群 13 21 22.360

［各レンズ群の位置データ］
（陸上撮影状態）
f 7.20 9.30 13.61
第１レンズ群 0.000 0.000 0.000
第２レンズ群 0.000 4.070 6.481
第３レンズ群 0.000 -2.431 -7.608
第４レンズ群 0.000 -2.431 -7.608

（水中撮影状態）
f 6.00 7.55 10.94
第１レンズ群 0.000 0.000 0.000
第２レンズ群 1.793 5.715 7.829
第３レンズ群 2.924 0.493 -4.684
第４レンズ群 0.000 -2.431 -7.608

［条件式対応値］
条件式（１）Ｒ１/Ｅｎｐｗ＝ １．９２３
条件式（２）φ１／φｗ＝ ０．０３５
条件式（３）φ２／φｗ＝ −０．６３０
条件式（４）φ３／φ４＝ ０．４７０
条件式（５）Δ２ｗ／Δ３ｗ＝ ０．６１３
Ｒ１＝ ４３．９６９
Ｅｎｐｗ＝ ２２．８６５
φ１＝ ０．００４８
φｗ＝ ０．１３９
φ２＝ −０．０８７６
φ３＝ ０．０２１０
φ４＝ ０．０４４７
Δ２ｗ＝ １．７９３
Δ３ｗ＝ ２．９２４
表３から、本実施例に係る水陸両用変倍レンズＺＬ３は、条件式（１）〜（５）を満たすことが分かる。
図１２は、第３実施例に係る水陸両用変倍レンズＺＬ３の設計値に基づく、陸上撮影状態における無限遠合焦状態でのｄ線とｇ線に対する諸収差図であり、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。図１３は、第３実施例に係る水陸両用変倍レンズＺＬ３の設計値に基づく、水中撮影状態における無限遠合焦状態でのｄ線とｇ線に対する諸収差図であり、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。図１４は、第３実施例に係る水陸両用変倍レンズＺＬ３の設計値に基づく、陸上撮影状態における物像間距離３００mmの近距離合焦状態でのｄ線とｇ線に対する諸収差図であり、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。図１５は、第３実施例に係る水陸両用変倍レンズＺＬ３の設計値に基づく、水中撮影状態における物像間距離３００mmの近距離合焦状態でのｄ線とｇ線に対する諸収差図であり、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。
各収差図から、第３実施例に係る水陸両用変倍レンズＺＬ３は、陸上撮影状態と水中撮影状態の両方で、無限遠合焦状態から近距離合焦状態にわたって、歪曲収差、像面湾曲等の諸収差が良好に補正され、高い結像性能を有することが分かる。
なお、第３実施例に係る水陸両用変倍レンズＺＬ３は、合焦を、陸上撮影状態と水中撮影状態ともに第２レンズ群Ｇ２の物体方向へ移動させて行っており、陸上撮影状態と水中撮影状態で異なるフォーカシング機構を備える必要がなく、構造が簡素化できるという利点がある。
また、第３実施例に係る水陸両用変倍レンズＺＬ３は、第４レンズ群Ｇ４に対する第３レンズ群Ｇ３の位置は、陸上撮影状態から水中撮影状態への切り替え時に変化するのみであり、広角端状態から望遠端状態への変倍時および合焦時には変化しない。このため、陸上撮影状態から水中撮影状態への切り替えに連動して、第４レンズ群Ｇ４に対する第３レンズ群Ｇ３の位置を変化させる機構とすれば、第３レンズ群Ｇ３専用の移動機構を備える必要がなく、構造が簡素化できる利点がある。
また、第３実施例に係る水陸両用変倍レンズＺＬ３は、第１実施例および第２実施例と同様に、陸上撮影状態では第３レンズ群Ｇ３を像面方向へ移動させて合焦を行い、水中撮影状態では第２レンズ群Ｇ２の物体方向へ移動させて合焦を行うことも可能である。このような構成とすれば、陸上撮影状態での近距離撮影状態での結像性能をさらに改善することができる。
（第４実施例）
第４実施例について、図１６〜図２０および表４を用いて説明する。なお、図１６では、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の、陸上撮影状態での移動軌跡を実線で、水中撮影状態での移動軌跡を点線でそれぞれ示す。
第４実施例に係る水陸両用変倍レンズＺＬ（ＺＬ４）は、図１６に示すように、物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とからなる。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１１からなる。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に並んだ、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２１と、両凹形状の負レンズＬ２２と、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２３と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２４との接合正レンズからなる。なお、負メニスカスレンズＬ２１の像側面は、非球面である。また、両凹形状の負レンズＬ２２の像側面は、非球面である。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸形状の正レンズＬ３１からなる。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に並んだ、両凸形状の正レンズＬ４１と両凹形状の負レンズＬ４２との接合正レンズと、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４３と両凸形状の正レンズＬ４４との接合正レンズと、両凸形状の正レンズＬ４５と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４６との接合負レンズからなる。負メニスカスレンズＬ４６の像側面は、非球面である。
第４レンズ群Ｇ４の物体側には、虹彩絞りＳが隣接して配置される。
第４レンズ群Ｇ４の像側には、フィルタ群Ｆが配置される。フィルタ群Ｆは、像面Ｉに配設されるＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子の限界解像以上の空間周波数をカットするためのローパスフィルターや、撮像素子のカバーガラス等で構成される。
像面Ｉは、不図示の撮像素子上に形成され、該撮像素子はＣＣＤやＣＭＯＳ等から構成される。
上記構成を有する水陸両用変倍レンズＺＬ４において、第１レンズ群Ｇ１は、陸上撮影状態から水中撮影状態への切り替えと、各撮影状態での広角端状態から望遠端状態への変倍と、各撮影状態での無限遠物体から近距離物体への合焦に際して、常に像面Ｉに対して光軸方向に固定である。
第２レンズ群Ｇ２は、陸上撮影状態から水中撮影状態への切り替えに際して像面方向へ移動し、各撮影状態での広角端状態から望遠端状態への変倍に際して像面方向へ移動し、陸上撮影状態と水中撮影状態での無限遠物体から近距離物体への合焦に際して物体方向へ移動する。
第３レンズ群Ｇ３は、陸上撮影状態から水中撮影状態への切り替えに際して像面方向へ移動し、各撮影状態での広角端状態から望遠端状態への変倍に際して物体方向へ移動する。
第４レンズ群Ｇ４は、各撮影状態での広角端状態から望遠端状態への変倍に際して物体方向へ移動する。
第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔は、陸上撮影状態から水中撮影状態への切り替えの際に拡大し、各撮影状態での広角端状態から望遠端状態への変倍の際に拡大する。第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔は、陸上撮影状態から水中撮影状態への切り替えの際に拡大し、各撮影状態での広角端状態から望遠端状態への変倍の際に減少する。第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔は、陸上撮影状態から水中撮影状態への切り替えの際に減少し、陸上撮影状態と水中撮影状態ともに広角端状態から望遠端状態への変倍の際には一定である。
本実施例では、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の位置を、陸上撮影状態と水中撮影状態で変えることにより、陸上撮影状態と水中撮影状態で結像位置を一定に保ったままで、陸上撮影状態と水中撮影状態の両方で像面湾曲をはじめとする諸収差を良好に補正することが可能となる。
下記の表４に、第４実施例における各諸元の値を示す。表４における面番号１〜２３が、図１６に示すｍ１〜ｍ２３の各光学面に対応している。
（表４）
［レンズデータ］
面番号 Ｒ Ｄ ｎｄ νｄ
物面 ∞
1 41.3436 4.6806 1.516800 63.88
2 45.8639 D2(可変)
3 24.1612 1.6000 1.694120 53.35
*4 9.1144 8.5100
5 -195.2351 1.0000 1.773870 47.25
*6 13.4279 4.1000
7 56.0101 1.0000 1.497820 82.57
8 13.4601 3.5500 1.834000 37.18
9 103.3689 D9(可変)
10 82.5542 1.3500 1.581440 40.98
11 -46.0399 D11(可変)
12 ∞ 0.8000 (絞りＳ)
13 14.9939 2.0000 1.497820 82.57
14 -11.7422 0.8000 1.744000 44.80
15 59.5219 1.3300
16 16.1639 0.8000 1.850260 32.35
17 12.1436 3.1500 1.516800 63.88
18 -18.4745 4.4400
19 101.1717 4.0000 1.497820 82.57
20 -10.0028 1.0000 1.773870 47.25
*21 -63.0947 D21(可変)
22 ∞ 2.7900 1.516800 64.11
23 ∞ Bf
像面 ∞

［非球面データ］
第4面
κ ＝ -1.1413
A4 ＝ +2.77199E-04
A6 ＝ -1.54599E-06
A8 ＝ +1.54168E-08
A10＝ -7.92362E-11

第6面
κ ＝ -4.2267
A4 ＝ +3.16984E-04
A6 ＝ -1.83400E-06
A8 ＝ +2.26955E-08
A10＝ -7.17311E-11

第21面
κ ＝ ＋0.7548
A4 ＝ +1.53565E-04
A6 ＝ +6.44429E-07
A8 ＝ +1.23132E-08
A10＝ -1.03969E-10

［各種データ］
（陸上撮影状態）
f 7.20 9.20 13.61
FNO 3.55 3.89 4.67
２ω 92.00 77.97 57.18
Y 8.00 8.00 8.00
TL 83.09 83.09 83.09
D2 5.026 9.224 11.700
D9 16.198 9.548 1.600
D11 4.290 4.290 4.290
D21 8.506 10.958 16.430
Bf 2.173 2.173 2.173

（水中撮影状態）
f 5.92 7.40 10.86
FNO 3.55 3.89 4.66
２ω 92.00 77.97 57.18
Y 8.00 8.00 8.00
TL 83.09 83.09 83.09
D2 7.068 11.103 13.232
D9 17.446 10.959 3.358
D11 1.000 1.000 1.000
D21 8.506 10.958 16.430
Bf 2.173 2.173 2.173

［フォーカシング移動量］
（陸上撮影状態）
f 7.20 9.20 13.61
第１レンズ群 0.000 0.000 0.000
第２レンズ群 -0.733 -0.730 -0.728
第３レンズ群 0.000 0.000 0.000
第４レンズ群 0.000 0.000 0.000

（水中撮影状態）
f 5.92 7.40 10.86
第１レンズ群 0.000 0.000 0.000
第２レンズ群 -0.645 -0.605 -0.585
第３レンズ群 0.000 0.000 0.000
第４レンズ群 0.000 0.000 0.000

［レンズ群データ］
群 始面 終面 群焦点距離
第１レンズ群 1 2 600.000
第２レンズ群 3 9 -12.375
第３レンズ群 10 11 51.030
第４レンズ群 13 21 22.082

［各レンズ群の位置データ］
（陸上撮影状態）
f 7.20 9.20 13.61
第１レンズ群 0.000 0.000 0.000
第２レンズ群 0.000 4.198 6.674
第３レンズ群 0.000 -2.452 -7.924
第４レンズ群 0.000 -2.452 -7.924

（水中撮影状態）
f 5.92 7.40 10.86
第１レンズ群 0.000 0.000 0.000
第２レンズ群 2.042 6.076 8.206
第３レンズ群 3.290 0.838 -4.634
第４レンズ群 0.000 -2.452 -7.924

［条件式対応値］
条件式（１）Ｒ１/Ｅｎｐｗ＝ １．９２３
条件式（２）φ１／φｗ＝ ０．０１２
条件式（３）φ２／φｗ＝ −０．５８１
条件式（４）φ３／φ４＝ ０．４３３
条件式（５）Δ２ｗ／Δ３ｗ＝ ０．６２１
Ｒ１＝ ４１．３４４
Ｅｎｐｗ＝ ２２．７８４
φ１＝ ０．００１７
φｗ＝ ０．１３９
φ２＝ −０．０８０８
φ３＝ ０．０１９６
φ４＝ ０．０４５３
Δ２ｗ＝ ２．０４２
Δ３ｗ＝ ３．２９０
表４から、本実施例に係る水陸両用変倍レンズＺＬ４は、条件式（１）〜（５）を満たすことが分かる。
図１７は、第４実施例に係る水陸両用変倍レンズＺＬ４の設計値に基づく、陸上撮影状態における無限遠合焦状態でのｄ線とｇ線に対する諸収差図であり、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。図１８は、第４実施例に係る水陸両用変倍レンズＺＬ４の設計値に基づく、水中撮影状態における無限遠合焦状態でのｄ線とｇ線に対する諸収差図であり、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。図１９は、第４実施例に係る水陸両用変倍レンズＺＬ４の設計値に基づく、陸上撮影状態における物像間距離３００mmの近距離合焦状態でのｄ線とｇ線に対する諸収差図であり、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。図２０は、第４実施例に係る水陸両用変倍レンズＺＬ４の設計値に基づく、水中撮影状態における物像間距離３００mmの近距離合焦状態でのｄ線とｇ線に対する諸収差図であり、（ａ）は広角端状態、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端状態をそれぞれ示す。
各収差図から、第４実施例に係る水陸両用変倍レンズＺＬ４は、陸上撮影状態と水中撮影状態の両方で、無限遠合焦状態から近距離合焦状態にわたって、歪曲収差、像面湾曲等の諸収差が良好に補正され、高い結像性能を有することが分かる。
以上のような各実施例によれば、簡素な構成でありながら、広角端状態での９０度程度の超広画角と、１．８倍程度以上の変倍比を確保しつつ、陸上撮影状態および水中撮影状態の両方において、変倍が可能で、優れた光学性能を有する水陸両用変倍レンズＺＬ１〜ＺＬ４を提供することができる。
ここまで本発明を分かりやすくするために、実施形態の構成要件を付して説明したが、本発明がこれに限定されるものではないことは言うまでもない。
例えば、上記実施例では、４群構成を示したが、他の群構成にも適用可能である。例えば、第４レンズ群Ｇ４の像側に一つあるいは複数のレンズ群を追加したり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間にパワーの小さいレンズ群を追加したり、あるいはその両方を行ったりすることで、５群構成あるいは、６群以上の水陸両用変倍レンズにも適用可能である。なお、レンズ群とは、合焦時や変倍時に変化する空気間隔で分離された、少なくとも１枚のレンズを有する部分を示す。
また、単独または複数のレンズ群、または部分レンズ群を光軸方向に移動させて、無限遠物体から近距離物体への合焦を行う合焦レンズ群としてもよい。この合焦レンズ群は、オートフォーカスにも適用することができ、オートフォーカス用の（超音波モーター等を用いた）モーター駆動にも適している。特に、第２レンズ群Ｇ２、あるいは第３レンズ群Ｇ３、あるいはその両方を合焦レンズ群とするのが好ましい。
また、レンズ面は、球面または平面で形成されても、非球面で形成されても構わない。レンズ面が球面または平面の場合、レンズ加工および組立調整が容易になり、加工および組立調整の誤差による光学性能の劣化を防げるので好ましい。また、像面がずれた場合でも描写性能の劣化が少ないので好ましい。レンズ面が非球面の場合、非球面は、研削加工による非球面、ガラスを型で非球面形状に形成したガラスモールド非球面、ガラスの表面に樹脂を非球面形状に形成した複合型非球面のいずれの非球面でも構わない。また、レンズ面は回折面としてもよく、レンズを屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮレンズ）あるいはプラスチックレンズとしてもよい。
各レンズ面には、フレアやゴーストを軽減し高コントラストの高い光学性能を達成するために、広い波長域で高い透過率を有する反射防止膜を施してもよい。
ＺＬ（ＺＬ１〜ＺＬ４） 水陸両用変倍レンズ
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｇ４ 第４レンズ群
Ｓ 虹彩絞り
Ｆ フィルタ群
Ｉ 像面
ＣＡＭ デジタルスチルカメラ（撮像装置）

Claims (15)

  1. 水中および陸上での撮影が可能な水陸両用変倍レンズであって、
    物体側から順に並んだ、正または負の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とにより、実質的に４個のレンズ群からなり、
    前記第１レンズ群の最も物体側のレンズ面は、物体側に凸面を向けた形状であり、
    広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、前記第１レンズ群は固定であり、前記第２レンズ群と、前記第３レンズ群と、前記第４レンズ群は移動し、
    陸上撮影状態から水中撮影状態への切り替えに際して、前記第２レンズ群と、前記第３レンズ群は、像面方向へ移動することを特徴とする水陸両用変倍レンズ。
  2. 広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔は、減少することを特徴とする請求項１に記載の水陸両用変倍レンズ。
  3. 広角端状態から望遠端状態への変倍に際して、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群は、物体方向へ移動することを特徴とする請求項１又は２に記載の水陸両用変倍レンズ。
  4. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の水陸両用変倍レンズ。
    １．００ ＜ Ｒ１／Ｅｎｐｗ ＜ ４．００
    但し、
    Ｒ１：前記第１レンズ群の最も物体側のレンズ面の曲率半径、
    Ｅｎｐｗ：前記第１レンズ群の最も物体側のレンズ面から、前記水陸両用変倍レンズの陸上撮影状態の広角端状態での無限遠撮影状態における近軸入射瞳位置までの光軸上の距離。
  5. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の水陸両用変倍レンズ。
    −０．１５ ＜ φ１／φｗ ＜ ０．１５
    但し、
    φ１：前記第１レンズ群の空気中での屈折力、
    φｗ：前記水陸両用変倍レンズの陸上撮影状態における広角端状態での屈折力。
  6. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の水陸両用変倍レンズ。
    ０．３０ ＜ Δ２ｗ／Δ３ｗ ＜ １．２０
    但し、
    Δ２ｗ：陸上撮影状態における広角端状態での無限遠撮影状態から、水中撮影状態における広角端状態での無限遠撮影状態へ切り替える際の前記第２レンズ群の移動量、
    Δ３ｗ：陸上撮影状態における広角端状態での無限遠撮影状態から、水中撮影状態における広角端状態での無限遠撮影状態へ切り替える際の前記第３レンズ群の移動量。
  7. 前記第１レンズ群は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状のレンズからなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の水陸両用変倍レンズ。
  8. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の水陸両用変倍レンズ。
    −１．００ ＜ φ２／φｗ ＜ −０．３０
    但し、
    φ２：前記第２レンズ群の空気中での屈折力、
    φｗ：前記水陸両用変倍レンズの陸上撮影状態における広角端状態での屈折力。
  9. 前記第２レンズ群の最も物体側に位置するレンズは、像面側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の水陸両用変倍レンズ。
  10. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の水陸両用変倍レンズ。
    ０．２０ ＜ φ３／φ４ ＜ １．００
    但し、
    φ３：前記第３レンズ群の空気中での屈折力、
    φ４：前記第４レンズ群の空気中での屈折力。
  11. 前記第３レンズ群は、両凸形状の正レンズからなることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の水陸両用変倍レンズ。
  12. 陸上撮影状態では、無限遠物体から近距離物体への合焦に際して、前記第３レンズ群が像面方向へ移動し、
    水中撮影状態では、無限遠物体から近距離物体への合焦に際して、前記第２レンズ群が物体方向へ移動することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の水陸両用変倍レンズ。
  13. 陸上撮影状態と水中撮影状態の両方で、無限遠物体から近距離物体への合焦に際して、前記第２レンズ群が物体方向へ移動することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の水陸両用変倍レンズ。
  14. 前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔は、
    陸上撮影状態から水中撮影状態への切り替えの際には変化するが、
    陸上撮影状態における広角端状態から望遠端状態への変倍の際、および水中撮影状態における広角端状態から望遠端状態への変倍の際には一定であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の水陸両用変倍レンズ。
  15. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の水陸両用変倍レンズを備えることを特徴とする撮像装置。
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