JP6331124B2 - ズームレンズ、撮像装置および監視用ビデオカメラ - Google Patents

Description

本発明は、焦点距離を変化させて画角を変化させる変倍機能を有するレンズに係り、主として、被写体の画像データを取得するビデオカメラやＴＶ（テレビジョン）カメラ、いわゆるデジタルカメラ等における撮像用光学系として用いられるズームレンズ、特に監視用途のビデオカメラにも好適なズームレンズおよびそのようなズームレンズを撮像用光学系として用いる撮像装置に関するものである。

テレビカメラ用のズームレンズには、いくつかのタイプが考えられるが、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有し、変倍時に移動する第２レンズ群と、変倍時に移動する第３レンズ群と、変倍時固定の第４レンズ群とを配設してなるものがある。このタイプのズームレンズでは、第２レンズ群が変倍のためのバリエータの作用、第３レンズ群が変倍に伴う像面位置の変動を補正するためのコンペンセータという役割を果たすか、第２レンズ群・第３レンズ群の双方がバリエータ・コンペンセータの作用を分担するかしている。また、第１レンズ群は、フォーカス機能を有し、第４レンズ群は、マスタ群として主要な結像作用を担っている。
また、特に監視用途のビデオカメラやテレビカメラにおいては、波長９００ｎｍ程度以下の近赤外域まで感度を持った撮像がなされることがある。例えば、十分な光量のある昼間は、近赤外光をカットして可視光のみで正確なカラー画像を取得し、悪天候時や薄暮・黎明時には、可視域から近赤外域までの光を全て透過させて光量を稼ぎ、夜間は、暗部に向けて波長８５０ｎｍ程度の赤外線を投光・照明するといったような運用がなされる。よって、撮影レンズとして用いるズームレンズには、可視域のみならず、近赤外域まで色収差が補正されていることが要求される。近赤外域までの色収差補正がなされていない場合、可視光と近赤外光との切り替えに際してフォーカスを合わせ直す必要が生じたり、可視域から近赤外域までの光を全て透過させて使用する場合に十分な解像力が得られなくなったりするからである。

上述したタイプのズームレンズにおいて色収差を良好に補正するためには、望遠側で軸上マージナル光線高さが大きくなる第１レンズ群、広角側で軸上マージナル光線高さが大きくなる第４レンズ群にそれぞれ、ＯＨＡＲＡ Ｓ−ＦＰＬ５１やＯＨＡＲＡ Ｓ−ＦＰＬ５３に代表されるような特殊低分散ガラスからなる正レンズを使用し、２次スペクトルを低減する手法が採られることが多い。しかしながら、特殊低分散ガラスは、一般に、屈折率の温度係数が負で大きく、また、線膨張係数は正で大きい。このため、これらの影響が加算されることになり、温度変化によってレンズとしての屈折力が大きく変化し、光学系全体としての結像位置の変動（ピントずれ）を発生しやすいという課題がある。
以上説明したようなズームレンズの従来例として、特許文献１（特開平０８−２９７２４４号公報）、特許文献２（特開２０１３−０３３２４２号公報）、特許文献３（特開２００８−２４１８８４号公報）等に開示のものがある。
特許文献１に開示されたズームレンズは、フォーカスユニット以外のレンズユニットに、特殊低分散ガラスからなる正レンズを使用しながらも、同じユニットの負レンズの材質を工夫することで、温度変化に伴う結像位置の変動を抑制しようというものであるが、近赤外域を含む色収差補正がなされておらず、監視用途としては不十分である。

特許文献２に開示されたズームレンズは、第４レンズ群の構成や、第３レンズ群をも含む個々のレンズの屈折力や材質を工夫することによって、温度変化に伴う光学系のピントずれ抑制しようというものであるが、通常の光学ガラスとしては実現困難な特性を有する材量が必要であって実現性に難点がある。また、こちらも近赤外域を含む色収差補正がなされておらず、監視用途として十分でない。
特許文献３に開示されたズームレンズは、第１レンズ群・第４レンズ群に特殊低分散ガラスを使用し、近赤外域までの収差補正を行ったものであるが、温度変化に伴う結像位置の変動を抑制する工夫はなされていない。

一方、上述したズームレンズでは、高変倍になればなるほど、第１レンズ群でフォーカシングを行う際のフォーカス感度（第１レンズ群が単位量移動したときの像面の移動量）が、広角端と望遠端とで大きく異なるようになる。ズームレンズの変倍とは、第２レンズ群以降の全てのレンズ群を合成した横倍率の変化に他ならず、上述の感度は、この横倍率の二乗（＝縦倍率）に比例するため、例えば変倍比が３０倍ならば、広角端と望遠端におけるフォーカス感度は、９００倍異なることになる。
ここで、温度変化によって結像位置の変動（ピントずれ）が生じたとき、第１レンズ群の感度が高い望遠端においては、その変動を元々フォーカス機能を有した第１レンズ群による再フォーカスによって吸収することが比較的簡単にできる。しかしながら、第１レンズ群の感度が非常に低い広角端においては、第１レンズ群を機構的な限界まで移動させても、その変動を吸収できない場合が多く生じてしまう。つまり、温度変化による結像位置の変動（ピントずれ）を補償するという課題は、望遠側よりも広角側でより重要である。
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであって、請求項１に記載の発明は、高変倍比を有し、可視域から近赤外域までの色収差が良好に補正され、高画素の撮像素子に対応した解像力を有すると共に、温度変化に伴うピント位置の変動を特に広角域で効率良く簡便に補正可能なズームレンズを提供することを目的としている。

本発明に係るズームレンズは、上述した目的を達成するために、
物体側から像側へ向かって順次、正の屈折力を有し、フォーカシング機能を持った第１レンズ群と、負の屈折力を有し、変倍時に移動する第２レンズ群と、変倍時に移動する第３レンズ群と、正の屈折力を有し、変倍時固定の第４レンズ群とを配設してなり、広角端における前記第２レンズ群の結像倍率をＭ_２Ｗとし、広角端における前記第３レンズ群の結像倍率をＭ_３Ｗとし、広角端における前記第４レンズ群の結像倍率をＭ _４Ｗ 、広角端における前記第２レンズ群の結像倍率をＭ _２Ｗ 、広角端における前記第３レンズ群の結像倍率をＭ _３Ｗ 、広角端における前記第４レンズ群の結像倍率をＭ _４Ｗ 、レンズ材料のアッベ数をν _ｄ、 レンズ材料の部分分散比をθ _Ｃ，Ａ’ とし、
ここで、θ _Ｃ，Ａ’ ＝（ｎ _Ｃ −ｎ _Ａ’ ）／（ｎ _Ｆ −ｎ _Ｃ ）であり、レンズ材料のＦ線、Ｃ線、Ａ’線に対する屈折率をそれぞれｎ _Ｆ ，ｎ _Ｃ ，ｎ _Ａ’ として、
少なくとも広角端において、温度変化に伴うピント位置の変動を、前記第４レンズ群の全体または一部を移動させて補償するとき、
以下の条件式（１）：
｜Ｍ_２Ｗ・Ｍ_３Ｗ・Ｍ_４Ｗ｜＜０．１４ （１）
を満足すると共に、
前記第４レンズ群が物体側から順に３枚の正レンズを有し、
その３枚が全て、以下の条件式（７）、（８）：
７５＜ν _ｄ ＜９６ （７）
θ _Ｃ，Ａ’ ＜０．０００６６７・ν _ｄ ＋０．３００ （８）
を満足することを特徴としている。

本発明に係るズームレンズによれば、物体側から像側へ向かって順次、正の屈折力を有し、フォーカシング機能を持った第１レンズ群と、負の屈折力を有し、変倍時に移動する第２レンズ群と、変倍時に移動する第３レンズ群と、正の屈折力を有し、変倍時固定の第４レンズ群とを配設してなり、広角端における前記第２レンズ群の結像倍率をＭ_２Ｗとし、広角端における前記第３レンズ群の結像倍率をＭ_３Ｗとし、広角端における前記第４レンズ群の結像倍率をＭ _４Ｗ 、広角端における前記第２レンズ群の結像倍率をＭ _２Ｗ 、広角端における前記第３レンズ群の結像倍率をＭ _３Ｗ 、広角端における前記第４レンズ群の結像倍率をＭ _４Ｗ 、レンズ材料のアッベ数をν _ｄ、 レンズ材料の部分分散比をθ _Ｃ，Ａ’ とし、
ここで、θ _Ｃ，Ａ’ ＝（ｎ _Ｃ −ｎ _Ａ’ ）／（ｎ _Ｆ −ｎ _Ｃ ）であり、レンズ材料のＦ線、Ｃ線、Ａ’線に対する屈折率をそれぞれｎ _Ｆ ，ｎ _Ｃ ，ｎ _Ａ’ として、
少なくとも広角端において、温度変化に伴うピント位置の変動を、前記第４レンズ群の全体または一部を移動させて補償するとき、
以下の条件式（１）：
｜Ｍ_２Ｗ・Ｍ_３Ｗ・Ｍ_４Ｗ｜＜０．１４ （１）
を満足すると共に、
前記第４レンズ群が物体側から順に３枚の正レンズを有し、
その３枚が全て、以下の条件式（７）、（８）：
７５＜ν _ｄ ＜９６ （７）
θ _Ｃ，Ａ’ ＜０．０００６６７・ν _ｄ ＋０．３００ （８）
を満足することにより、
高変倍比を有し、可視域から近赤外域までの色収差が良好に補正され、高画素の撮像素子に対応した解像力を有すると共に、温度変化に伴うピント変動を、特に広角域で効率よく簡便に補正可能なズームレンズを提供することができる。

本発明の第１の実施の形態である実施例１に係るズームレンズの光学系の構成およびズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示す図であり、（ａ）は広角端（短焦点端）、（ｂ）は中間焦点距離、そして（ｃ）は望遠端（長焦点端）のそれぞれにおける光軸に沿った断面図である。 図１に示す本発明の実施例１によるズームレンズの広角端（短焦点端）における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図１に示す本発明の実施例１によるズームレンズの中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図１に示す本発明の実施例１によるズームレンズの望遠端（長焦点端）における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 本発明の第２の実施の形態に係る実施例２におけるズームレンズの光学系の構成およびズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示す図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間焦点距離、そして（ｃ）は望遠端のそれぞれにおける光軸に沿った断面図である。 図５に示す本発明の実施例２によるズームレンズの広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図５に示す本発明の実施例２によるズームレンズの中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図５に示す本発明の実施例２によるズームレンズの望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 本発明の第３の実施の形態に係る実施例３におけるズームレンズの光学系の構成およびズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示す図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間焦点距離、そして（ｃ）は望遠端のそれぞれにおける光軸に沿った断面図である。 図９に示す本発明の実施例３によるズームレンズの広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図９に示す本発明の実施例３によるズームレンズの中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図９に示す本発明の実施例３によるズームレンズの望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 本発明の第４の実施の形態に係る実施例４におけるズームレンズの光学系の構成およびズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示す図であり、（ａ）は短焦点端、（ｂ）は中間焦点距離、そして（ｃ）は長焦点端のそれぞれにおける光軸に沿った断面図である。 図１３に示す本発明の実施例４によるズームレンズの広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図１３に示す本発明の実施例４によるズームレンズの中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図１３に示す本発明の実施例４によるズームレンズの望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 本発明の第５の実施の形態に係る撮像装置としてのデジタルカメラの機能構成を模式的に示すブロック図である。

以下、本発明に係る実施の形態に基づき、図面を参照して本発明に係るズームレンズを詳細に説明する。具体的な実施例について説明する前に、まず、本発明に係るズームレンズの特徴について説明する。
本発明のような、物体側から像側に向かって、順次、正の屈折力を有するフォーカシング機能をもった第１レンズ群、負の屈折力を有し、変倍時に移動する第２レンズ群と、変倍時に移動する第３レンズ群と、正の屈折力を有し、変倍時固定の第４レンズ群で構成されるズームレンズは、一般に、第２レンズ群が主要な変倍作用を負担する、いわゆるバリエータとして構成される他、第３レンズ群にも変倍作用を分担させることができ、高変倍化に適している。
また、第１レンズ群にフォーカシング機能を持たせることにより、有限距離にフォーカスした状態でズーミングを行ってもピントの変化が生じず、フォーカスを合わせ直す必要がなく、使い勝手を向上させることができる。

さらに、本発明のズームレンズにおいては、以下の条件式（１）を満足すると共に、少なくとも広角端において、温度変化に伴うピント位置の変動を、第４レンズ群の全体または一部を移動させて補償するようにした。
｜Ｍ_２Ｗ・Ｍ_３Ｗ・Ｍ_４Ｗ｜＜０．１４ （１）
ただし、Ｍ_２Ｗは広角端における第２レンズ群の結像倍率、Ｍ_３Ｗは広角端における第３レンズ群の結像倍率、Ｍ_４Ｗは広角端における第４レンズ群の結像倍率を表す。
条件式（１）：｜Ｍ_２Ｗ・Ｍ_３Ｗ・Ｍ_４Ｗ｜は、広角端における第２レンズ群以降の全てのレンズ群を合成した横倍率の絶対値を表しており、第１レンズ群でフォーカシングを行う際のフォーカス感度（第１レンズ群が単位量移動したときの像面の移動量）は、この横倍率の二乗（＝縦倍率）に比例する。条件式（１）が０．１４未満であるということは、感度は０．０２未満である。ここで、例えば、温度変化によって結像位置の変動（ピントずれ）が０．２ｍｍ生じた場合、これを補正するために必要な第１レンズ群の移動量は１０ｍｍを超える。よって、条件式を満足するようなズームレンズでは、広角端において第１レンズ群の移動による結像位置の補償（再フォーカス）に期待することはできないという問題がある。

そこで本発明においては、少なくとも広角端において、温度変化に伴うピント位置の変動を補償する役割を、第４レンズ群の全体または一部に持たせている。もちろん、第２レンズ群・第３レンズ群の全体または一部に、同様の役割を持たせることも不可能ではないが、第２レンズ群・第３レンズ群は、変倍に際して移動するレンズ群であり、温度変化に伴う移動も加えると移動機構が二重になってしまい、構成が複雑化し好ましくない。その点、第４レンズ群の全体または一部であれば、変倍時には移動しないレンズ群であり、温度変化に伴う移動の機構が単純化できる。
また、そもそも広角端において、温度変化に伴うピント位置の変動が生じる原因の大半は、第４レンズ群にある場合が多い。つまり、第４レンズ群で発生した誤差を第４レンズ群で補償することになるため、他のレンズ群で補償するよりも直接的で、補償に際する誤差が生じにくいというメリットもある。
以上のように、温度変化に伴うピント位置の変動を、第４レンズ群の全体または一部を移動させて補償するようにズームレンズを構成すれば、レンズ設計における硝種の選択を温度補償による制約を受けることなく行うことができ、２次スペクトルを低減して、可視域から近赤外域までの十分な色収差補正が可能となる。また、機構を不必要に複雑化させることもないという点でも好都合である。

なお、条件式（１）の下限は、０．０１程度である。｜Ｍ_２Ｗ・Ｍ_３Ｗ・Ｍ_４Ｗ｜が０．０１よりも小さい場合は、変倍比として２０ないし１００倍程度を仮定しても、望遠端において第１レンズ群でフォーカシングを行う際の感度が小さくなってしまい、好ましくない。
本発明のズームレンズにおいて、第４レンズ群は、物体側から順に、少なくとも３枚の正レンズを有し、その３枚が全て、以下の条件式（７）、（８）を満足することが望ましい（以上請求項１に対応する）。
７５＜ν _ｄ ＜９６ （７）
θ _Ｃ，Ａ’ ＜０．０００６６７・ν _ｄ ＋０．３００ （８）
ただし、ν _ｄ は、レンズ材料のアッベ数、θ _Ｃ，Ａ’ は、レンズ材料の部分分散比を表す。
ここで、θ _Ｃ，Ａ’ ＝（ｎ _Ｃ −ｎ _Ａ’ ）／（ｎ _Ｆ −ｎ _Ｃ ）であり、ｎ _Ｆ 、ｎ _Ｃ 、ｎ _Ａ’ はそれぞれ、レンズ材料のＦ線、Ｃ線、Ａ’線に対する屈折率である。
第４レンズ群の中で、物体側から順に正レンズを３枚配置し、その正レンズを３枚とも、上記条件式（７）、（８）を満足する材料で構成することが望ましい。このような構成にすることにより、変倍範囲の広角域において、近赤外域を含む色収差をさらに良好に補正できるようになる。
また、本発明のズームレンズにおいては、物体側から像側へ向かって順次、正の屈折力を有し、フォーカシング機能を持った第１レンズ群と、負の屈折力を有し、変倍時に移動する第２レンズ群と、変倍時に移動する第３レンズ群と、正の屈折力を有し、変倍時固定の第４レンズ群とを配設してなり、以下の条件式（１）、（９）を満足するズームレンズであって、少なくとも広角端において、温度変化に伴うピント位置の変動を、前記第４レンズ群の全体または一部を移動させて補償することを特徴とするズームレンズ（請求項２に対応する）。
｜Ｍ _２Ｗ ・Ｍ _３Ｗ ・Ｍ _４Ｗ ｜＜０．１４ （１）
０．２＜Ｌ _４ ／Ｔ _４Ｆ−Ｉ ＜０．５ （９）
ただし、Ｍ _２Ｗ は広角端における前記第２レンズ群の結像倍率、Ｍ _３Ｗ は広角端における前記第３レンズ群の結像倍率、Ｍ _４Ｗ は広角端における前記第４レンズ群の結像倍率、Ｌ _４ は前記第４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に沿った距離、Ｔ _４Ｆ−Ｉ は前記第４レンズ群の最も物体側の面から像面までの光軸に沿った距離であり、前記第４レンズ群より像側に屈折力を有さない光学素子が含まれる場合、それが存在しないと仮定した空気換算長を表す。
条件式（９）
０．２＜Ｌ _４ ／Ｔ _４Ｆ−Ｉ ＜０．５ （９）
ただし、Ｌ _４ は、第４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に沿った距離、Ｔ _４Ｆ−Ｉ は、第４レンズ群の最も物体側の面から像面までの光軸に沿った距離であり、第４レンズ群より像側に屈折力を有さない光学素子が含まれる場合、それが存在しないと仮定した空気換算長を表す。
条件式（９）に示されるＬ _４ ／Ｔ _４Ｆ−Ｉ が、０．２以下であると、第４レンズ群の構成に関する自由度が阻害され、各種の収差補正が困難となる場合がある。
一方、Ｌ _４ ／Ｔ _４Ｆ−Ｉ が、０．５以上であると、第４レンズ群と像面との間に十分な空間が確保できず、赤外光カットフィルタ・可視光カットフィルタ等の切替機構を配設するのに支障をきたしたり、第４レンズ群内の各面やフィルタの反射によるゴーストが発生しやすくなったりして好ましくない。また、第４レンズ群の体積や重量が増加し、移動のためのアクチュエータが大型化したり、消費電力が増加したりする点でも望ましくない。
なお、さらに望ましくは、以下の条件式（９）’を満足するのが良い。
０．２＜Ｌ _４ ／Ｔ _４Ｆ−Ｉ ＜０．４ （９）’
本発明のズームレンズは、温度変化に伴うピント位置の変動を、第４レンズ群の全体を移動させて補償すると共に、以下の条件式（２）を満足するように構成することができる（請求項３に対応する）。
０．３＜｜１−Ｍ_４Ｗ ^２｜＜１．５ （２）
ただし、Ｍ_４Ｗは、広角端における第４レンズ群の結像倍率を表す。
温度変化に伴うピント位置の変動を、第４レンズ群の全体を移動させて補償するようにした場合、元々独立したレンズ群として設計された第４レンズ群は、他のレンズ群との軸ずれや傾き等による結像性能への影響が必然的に小さいというメリットを享受できる。つまり、第４レンズ群の移動機構の必要精度が比較的低くなるため、機構の簡略化や低コスト化が可能となりやすい。

このとき、条件式（２）として示された｜１−Ｍ_４Ｗ ^２｜が、下限の０．３以下になると、ピント位置の変動量に対して、それを補償するための第４レンズ群の移動量が大きくなりすぎ、その分の空間をあらかじめ確保しておく必要が生じたり、移動による各種収差の変化が起こりやすくなったりして好ましくない。
一方、条件式（２）として示された｜１−Ｍ_４Ｗ ^２｜が、上限の１．５以上になると、ピント位置の変動量に対して、それを補償するための第４レンズ群の移動量が小さくなりすぎ、移動の精度が過剰に必要となったりして好ましくない。
本発明のズームレンズは、第４レンズ群を物体側から順に、第４レンズ群前群と第４レンズ群後群で構成し、温度変化に伴うピント位置の変動を、第４レンズ群前群を移動させて補償すると共に、以下の条件式（３）を満足するように構成することができる（請求項４に対応する）。
０．３＜｜（１−Ｍ_４ＦＷ ^２）・Ｍ_４ＲＷ ^２｜＜１．５ （３）
ただし、Ｍ_４ＦＷは、広角端における第４レンズ群前群の結像倍率、Ｍ_４ＲＷは、広角端における第４レンズ群後群の結像倍率を表す。

温度変化に伴うピント位置の変動を、第４レンズ群前群を移動させて補償するようにした場合、第４レンズ群の全体を移動させて補償するよりも、移動部の体積・質量が減少し、移動のためのアクチュエータが小型化できたり、低コスト化できたりするメリットがある。
このとき、条件式（３）に示された｜（１−Ｍ_４ＦＷ ^２）・Ｍ_４ＲＷ ^２｜が、下限の０．３以下になると、ピント位置の変動量に対して、それを補償するための第４レンズ群の移動量が大きくなりすぎ、その分の空間をあらかじめ確保しておく必要が生じたり、移動による各種収差の変化が起こりやすくなったりして好ましくない。一方、条件式（３）に示された｜（１−Ｍ_４ＦＷ ^２）・Ｍ_４ＲＷ ^２｜が、上限の１．５以上になると、ピント位置の変動量に対して、それを補償するための第４レンズ群の移動量が小さくなりすぎ、移動の精度が過剰に必要となったりして好ましくない。
本発明のズームレンズは、第４レンズ群を物体側から順に、第４レンズ群前群と第４レンズ群後群とで構成し、温度変化に伴うピント位置の変動を、第４レンズ群後群を移動させて補償すると共に、以下の条件式（４）を満足するように構成することができる（請求項５に対応する）。
０．３＜｜１−Ｍ_４ＲＷ ^２｜＜１．５ （４）
ただし、Ｍ_４ＲＷは、広角端における第４レンズ群後群の結像倍率を表す。

温度変化に伴うピント位置の変動を、第４レンズ群後群を移動させて補償するようにした場合、第４レンズ群の全体を移動させて補償するよりも、移動部の体積・質量が減少し、移動のためのアクチュエータが小型化できたり、低コスト化できたりするメリットがある。また、第４レンズ群前群よりも第４レンズ群後群の方が、周囲に空間を確保しやすく、移動機構を構成しやすい場合も多いこともあり、より好ましい。
このとき、条件式（４）に示される｜１−Ｍ_４ＲＷ ^２｜が、下限の０．３以下になると、ピント位置の変動量に対して、それを補償するための第４レンズ群の移動量が大きくなりすぎ、その分の空間をあらかじめ確保しておく必要が生じたり、移動による各種収差の変化が起こりやすくなったりして好ましくない。
一方、条件式（４）に示される｜１−Ｍ_４ＲＷ ^２｜が、上限の１．５以上になると、ピント位置の変動量に対して、それを補償するための第４レンズ群の移動量が小さくなりすぎ、移動の精度が過剰に必要となったりして好ましくない。
本発明のズームレンズにおいては、第４レンズ群が、以下の条件式（５）、（６）を満足する正レンズを複数枚有するように構成することが望ましい。このように構成することで、色収差の補正自由度を十分に確保することができる（請求項６に対応する）。
α＞１１０×１０^−７／℃ （５）
ｄｎ／ｄｔ＜−４×１０^−６／℃ （６）
ただし、αは、２０℃を含む常温域におけるレンズ材料の線膨張係数、ｄｎ／ｄｔは、２０℃から４０℃の範囲におけるレンズ材料の相対屈折率の温度係数を表す。

特に広角端の色収差補正のためには、第４レンズ群に特殊低分散ガラス等、通常とは異なる分散特性を有する材料からなる正レンズを使用することが必要である。しかしながら、そのような材料は、一般に屈折率の温度係数が負で大きく、 また、線膨張係数が正で大きいため、温度変化によってレンズとしての屈折力が大きく変化し、光学系全体としての結像位置の変動（ピントずれ）を発生しやすい。しかしながら、温度変化に伴うピント位置の変動を、第４レンズ群の全体または一部を移動させて補償するようにズームレンズを構成すれば、上記の特性を気にすることなく、色収差補正を優先して材料を選択できるようになる。
条件式（５）に示されるαが１１０×１０^−７／℃以下であったり、条件式（６）に示されるｄｎ／ｄｔが−４×１０^−６／℃以上であったりする材料からなる正レンズしか第４レンズ群が有さない場合、広角端における色収差補正の自由度が阻害され、可視域から近赤外域までの色収差を十分に補正することが難しくなる。

なお、さらに望ましくは、以下の条件式を満足するのが良い。
１１０×１０^−７／℃＜α＜３００×１０^−７／℃ （５）’
−２０×１０^−６／℃＜ｄｎ／ｄｔ＜−４×１０^−６／℃ （６）’

なお、第４レンズ群が上記した線膨張係数と相対屈折率の温度係数の条件式（５）、（６）を満足する複数枚の正レンズは、アッベ数と部分分散比の条件式（７）、（８）を満足する３枚の正レンズに包含できる（請求項７に対応する）。
つまり、温度変化に伴うピント位置の変動を、第４レンズ群の全体または一部を移動させて補償するようにした場合、第４レンズ群の構成を色収差補正にとって最適なものとすることが、比較的簡単に可能となるのである。

本発明のズームレンズでは、第４レンズ群を物体側から順に、第１正レンズ、第２正レンズ、第３正レンズ、第１負レンズ、第２負レンズ、第４正レンズの６枚で構成することができる（請求項８に対応する）。
第４レンズ群は、通常、その最も物体側近傍に開口絞りを有するため、第４レンズ群の物体側部分では軸上収差を主に補正し、第４レンズ群の像側部分では軸外収差を主に補正するといった役割分担が可能である。上述の構成によれば、軸上収差である球面収差・軸上色収差などと、軸外収差である非点収差・コマ収差・倍率色収差などのバランスを取りながら、それぞれを十分に低減できる。

本発明のズームレンズにおいて、温度変化に伴うピント位置の変動を、第４レンズ群前群または第４レンズ群後群を移動させて補償するようにした場合、第４レンズ群前群は、上記第１正レンズのみで構成され、第４レンズ群後群は、上記第２正レンズ、第３正レンズ、第１負レンズ、第２負レンズ、第４正レンズの５枚で構成されるようにすることができる（請求項９に対応する）。
第１正レンズと第２正レンズ以降とに第４レンズ群を分割した場合、第１正レンズは、第２正レンズ・第３正レンズと少しずつ収差補正を分担しているため、分割した２つの副群（第４レンズ群前群と第４レンズ群後群）の間に相対的な軸ずれや傾きが生じた場合の結像性能への影響を、比較的小さく抑えることが可能となる。
また、温度変化に伴うピント位置の変動を、第４レンズ群前群を移動させて補償するようにした場合には、移動させるレンズが１枚のみとなり、非常に軽量となるメリットもある。
以上のような構成により、本発明の種々の目的は達せられるが、以下、さらに望ましい実施の形態について図面を参照しつつ述べる。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側に向かって、順に、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズＬ１、物体側に像側よりも曲率半径の絶対値が小さい凸面を向けた正レンズからなる第２レンズＬ２、物体側に像側よりも曲率半径の絶対値が小さい凸面を向けた正レンズからなる第３レンズＬ３の３枚を配設し、回折光学素子を含んだ構成とすることができる。

高変倍化、特に望遠端の焦点距離を長くしようとすると、望遠側における軸上色収差の二次スペクトルの補正が困難となる。可視域のみならず近赤外域までの色収差を補正しようとすると、その難度はさらに高くなる。望遠側で軸上マージナル光線高さが大きくなる第１レンズ群Ｇ１の構成は、望遠域における軸上色収差補正のために重要である。
回折光学素子を含んだ構成とすることで、近赤外域を含む望遠域の色収差補正を十分に行った場合でも、レンズ径の大きな第１レンズ群の構成枚数を３枚に抑えられ、軽量化が可能となる。
第１レンズ群に回折光学素子を設ける場合、以下の条件式（１０）を満足することが望ましい。
０．０１＜ｆ_Ｔ／ｆ_ＤＯＥ＜０．０５ （１０）
ただし、ｆ_Ｔは望遠端における全系の焦点距離、ｆ_ＤＯＥは回折光学素子の回折部の焦点距離を表す。
条件式（１０）に示されるｆ_Ｔ／ｆ_ＤＯＥが、０．０１以下となるほどに回折光学素子の屈折力が弱いと、望遠域における色収差補正を十分に行うことが難しくなる。一方、条件式（１０）に示されるｆ_Ｔ／ｆ_ＤＯＥが、０．０５以上となるほどに回折光学素子の屈折力が強いと、望遠側における色収差が補正過剰となって、これも好ましくない。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、物体側に像側よりも曲率半径の絶対値が小さい凸面を向けた正レンズ、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、物体側に像側よりも曲率半径の絶対値が小さい凸面を向けた正レンズ、物体側に像側よりも曲率半径の絶対値が小さい凸面を向けた正レンズの５枚で構成することもできる。
この場合、第１レンズ群Ｇ１に回折光学素子が不要となり、回折光学素子の波長依存性による不要次回折光や、回折光学素子の構造に起因するフレアなどを考慮する必要がなくなるメリットがある。
変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１は像面に対して固定されていることが望ましい。
テレビカメラ・ビデオカメラ用のズームレンズとしては、全長が一定で変倍に際して重量バランスが変化しないことが望まれており、第１レンズ群Ｇ１を移動させない構成によって、それを具現化することができる。また、移動群が少ないことは、機構面でも有利であり、部品点数の低減や軽量化、信頼性の向上につながる。
本発明のズームレンズにおいて、第１レンズ群Ｇ１に含まれる正レンズは、以下の条件式（１１）を満足することが望ましい。
７５＜ν_１ＧＰ＜９６ （１１）
ただし、ν_１ＧＰは、第１レンズ群Ｇ１に含まれる正レンズの材料のアッベ数の平均値を表す。

上記（１１）式に示されるν_１ＧＰが７５以下であると、望遠域の色収差補正が不十分になりやすい。一方、ν_１ＧＰが９６以上の材料は存在しないか、存在したとしても非常に特殊かつ高価であり、現実的でない。なお、第１レンズ群Ｇ１に回折光学素子を設けるなど、他の色収差補正手段を併用する場合でも、近赤外域までを含む高度な色収差補正が必要な場合には、本条件式（１１）を満足するのが良い。
なお、さらに望ましくは、以下の条件式（１１）’を満足するのが良い。
８０＜ν_１ＧＰ＜９６ （１１）’
第１レンズ群Ｇ１に含まれる正レンズのうち少なくとも１枚は、以下の条件式（７）、（８）を満足することが望ましい。
７５＜ν_ｄ＜９６ （７）
θ_Ｃ，Ａ’＜０．０００６６７・ν_ｄ＋０．３００ （８）
ただし、ν_ｄは、その正レンズを構成する材料のアッベ数、θ_Ｃ，Ａ’は、その正レンズを構成する材料の部分分散比θ_Ｃ，Ａ’を表す。
ここで、θ_Ｃ，Ａ’＝（ｎ_Ｃ−ｎ_Ａ’）／（ｎ_Ｆ−ｎ_Ｃ）であり、ｎ_Ｆ、ｎ_Ｃ、ｎ_Ａ’はそれぞれ、その負レンズを構成する材料の、Ｆ線、Ｃ線、Ａ’線に対する屈折率である。

第１レンズ群Ｇ１に上記条件式を満足するような正レンズを設けることにより、変倍範囲の望遠域において、近赤外域を含む色収差をさらに良好に補正することが可能となる。
各レンズ群の屈折力は、それぞれ以下の条件式（１２）、（１３）、（１４）、（１５）を満足することが望ましい。
６．０＜ｆ_１／ｆ_Ｗ＜１２．０ （１２）
−５．０＜ｆ_２／ｆ_Ｗ＜−２．０ （１３）
−４．５＜ｆ_３／ｆ_Ｗ＜−１．５ （１４）
１．５＜ｆ_４／ｆ_Ｗ＜４．５ （１５）
ただし、ｆ_１は、第１レンズ群の焦点距離、ｆ_２は、第２レンズ群の焦点距離、ｆ_３は、第３レンズ群の焦点距離、ｆ_４は、第４レンズ群の焦点距離、ｆ_ｗは、広角端における全系の焦点距離を表す。
各レンズ群の屈折力を条件式（１２）、（１３）、（１４）、（１５）の範囲に収めることで、２５倍を超える変倍比を有し、望遠端の半画角が０．５度程度となるようなズームレンズに、より適したものとなる。

次に、本発明に係るズームレンズ、撮像装置および監視用ビデオカメラのさらに具体的な実施の形態およびその実施例について説明する。ここでは、本発明に係るズームレンズの具体的な実施の形態としての第１の実施の形態〜第４の実施の形態について、それぞれ具体的な実施例としての実施例１〜実施例４により説明する。
図１〜図４は、本発明の第１の実施の形態としての実施例１に係るズームレンズを説明するためのものである。図５〜図８は、本発明の第２の実施の形態としての実施例２に係るズームレンズを説明するためのものである。図９〜図１２は、本発明の第３の実施の形態としての実施例３に係るズームレンズを説明するためのものである。
図１３〜図１６は、本発明の第４の実施の形態としての実施例４に係るズームレンズを説明するためのものである。
実施例１、実施例２、実施例４のズームレンズは、いずれも、物体側から像側へ、順次、正の屈折力を有し、回折光学素子を備えるフォーカシング機能を持った第１レンズ群、負の屈折力を有し変倍時に移動する第２レンズ群、負の屈折力を有し変倍時に移動する第３レンズ群、そして正の屈折力を有し、変倍時固定の第４レンズ群を配置して、いわゆる正−負−負−正の４群構成のズームレンズを構成する。

なお、それぞれ第１の実施の形態、第２の実施の形態および第３の実施の形態にそれぞれ対応する実施例１、実施例２および実施例３における最大像高は、４．０ｍｍであり、第４の実施の形態に対応する実施例４における最大像高は、４．５ｍｍである。
各実施の形態としての各実施例において、平行平板状の光学要素は、第４レンズ群Ｇ４の像面側の光路上に配設される。この平行平板状の光学要素は、光学ローパスフィルタおよび赤外カットフィルタ等の各種フィルタや、ＣＭＯＳ（相補型金属酸化物半導体）イメージセンサまたはＣＣＤ（電荷結合素子）イメージセンサ等の受光撮像素子のカバーガラス（シールガラス）を想定したものである。ここでは、等価的な透明平行平板として示し、フィルタ等ＦＧと総称することにする。また、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間に配設される平行平板状の光学要素は、光量調整用のＮＤ（中間濃度〜減光）フィルタを想定したものである。ここでは、等価的な透明平行平板として示し、調整フィルタＮＤと総称することにする。
また、レンズの材質は、第１の実施の形態、第２の実施の形態、第４の実施の形態のそれぞれ実施例１、実施例２、実施例４において、第１レンズ群が有する回折部に樹脂材料が使用されているが、その他は、全て光学ガラスを用いている。これら実施例１〜実施例４の各実施例において用いている光学ガラスの硝材は、株式会社オハラ（ＯＨＡＲＡ）の製品の光学硝種名で示している。

実施例１〜実施例４の各実施例の収差は、充分に補正されており、２００万画素以上の解像度の撮像素子への対応が可能となっている。本発明のようにズームレンズを構成することによって、２５倍を超える変倍比を達成しながら、可視光から近赤外の領域まで色収差が補正され、非常に良好な像性能を確保し得ることは、実施例１〜実施例４の各実施例より明らかである。
実施例１〜実施例４の各実施例に共通な記号の意味は、次の通りである。
ｆ：全系の焦点距離
Ｆ：Ｆ値（Ｆナンバ）
ω：半画角
ｒ：曲率半径
ｄ：面間隔
ｎｄ：屈折率
ν_ｄ：アッベ数
θ_Ｃ，Ａ’：部分分散比＝（ｎ_Ｃ−ｎ_Ａ’）／（ｎ_Ｆ−ｎ_Ｃ）
Ｃ_２：位相関数の２次係数
Ｃ_４：位相関数の４次係数
ただし、ここで用いられる回折面は、基準波長をλ、光軸からの高さをｈとして、次の位相関数の式（１６）で定義される。なお、結像光には、１次回折光を使用し、回折部の屈折力は、−２・Ｃ_２となる。

なお、各実施例に対して、２０℃から７０℃への温度変化に伴う、広角端におけるピント位置の変動の計算結果を示すが、これは以下の前提に基づくものである。
・レンズの屈折率は、材料のカタログ値の温度係数で変化する
・レンズの形状は、材料のカタログ値の線膨張係数で相似変形する
・保持枠は、全てアルミ合金（線膨張係数２３６×１０^−７／℃）であり、レンズは、有効径端で保持される
次に、上述した本発明に基づく、具体的な実施の形態および実施例を詳細に説明する。
〔第１の実施の形態〕
まず、上述した本発明の第１の実施の形態としての具体的な実施例１に係るズームレンズを詳細に説明する。

実施例１は、本発明の第１の実施の形態に係るズームレンズの具体的な構成の実施例（数値実施例）である。
図１〜図４は、本発明の第１の実施の形態としての実施例１（数値実施例１）に係るズームレンズを説明するためのものである。
すなわち、図１は、本発明の第１の実施の形態に係る実施例１のズームレンズの光学系におけるレンズ構成および短焦点端、つまり広角端から所定の中間焦点距離を経て長焦点端、つまり望遠端へのズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示している。図１の（ａ）は短焦点端、すなわち広角端における光軸に沿った断面図、（ｂ）は所定の中間焦点距離における光軸に沿った断面図、そして（ｃ）は長焦点端、すなわち望遠端における光軸に沿った断面図である。
図１に示すズームレンズは、物体側から像側へ向かって、順次、正の屈折力を有し、フォーカシング機能を持った第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有し、変倍時に移動する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有し、変倍時に移動する第３レンズ群Ｇ３と、そして正の屈折力を有し、変倍時に固定の第４レンズ群Ｇ４とを配置している。第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間には、調整フィルタＮＤおよび開口絞りＡＤを配している。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へ向かって、順次、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２および第３レンズＬ３を配置してなる。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へ向かって、順次、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５および第６レンズＬ６を配置してなる。第３レンズ群Ｇ３は、物体側から像側へ向かって、順次、第７レンズＬ７および第８レンズＬ８を配置してなる。第４レンズ群Ｇ４は、物体側から像側へ向かって、順次、第９レンズＬ９、第１０レンズＬ１０、第１１レンズＬ１１、第１２レンズＬ１２、第１３レンズＬ１３および第１４レンズＬ１４を配置してなる。さらに、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間に物体側から像側へ向かって、順次、調整フィルタＮＤおよび開口絞りＡＤを配置して介挿し、第４レンズ群Ｇ４と像面との間に、フィルタ等ＦＧを介挿している。
第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４は、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持されている。開口絞りＡＤは、第４レンズ群Ｇ４と一体的に動作する。図１には、各光学面の面番号も示している。
なお、図１における各参照符号は、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、各実施例毎に独立に用いており、そのため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かならずしも共通の構成ではない。

広角端（短焦点端）から望遠端（長焦点端）への変倍に際しては、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４は、移動せずに固定的に位置しており、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３が移動する。
このような図１に示す実施例１に係るズームレンズのさらに詳細なレンズ構成について説明する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側に向かって、順次、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズＬ１と、薄い樹脂材料からなる樹脂層をもって構成される回折光学素子と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第２レンズＬ２と、そして物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第３レンズＬ３とを配している。第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の２枚のレンズは、樹脂層を挟んで互いに密接して貼り合わされて一体に接合され、接合レンズを形成している。ここで、樹脂層の境界面に回折面を形成しており、一体に結合された第１レンズＬ１と樹脂層と第２レンズＬ２とで、回折光学素子としての接合レンズを構成している。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側に向かって、順次、像側に物体側の面より曲率半径の絶対値が小さい凹面を向けた両凹レンズからなる第４レンズＬ４と、物体側に像面側より曲率半径の絶対値の小さい凸面を向けた両凸レンズからなる第５レンズＬ５と、そして像側に物体側の面より曲率半径の絶対値が小さい凹面を向けた両凹レンズからなる第６レンズＬ６とを配している。第５レンズＬ５と第６レンズＬ６の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わされて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から像側に向かって、順次、像側に物体側の面より曲率半径の絶対値が小さい凹面を向けた両凹レンズからなる第７レンズＬ７と、そして物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第８レンズＬ８とを配している。第７レンズＬ７と第８レンズＬ８の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わされて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
平行平板状のＮＤ（中間濃度）減光フィルタ等の光量調整用のフィルタからなる調整フィルタＮＤは、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間に介挿配置されており、さらに開口絞りＡＤは、調整フィルタＮＤと第４レンズ群Ｇ４との間に介挿配置されている。

第４レンズ群Ｇ４は、物体側から像側に向かって、順次、像側に物体側の面より曲率半径の絶対値が小さい凸面を向けた両凸レンズからなる第９レンズＬ９と、物体側に像側の面より曲率半径の絶対値が小さい凸面を向けた両凸レンズからなる第１０レンズＬ１０と、物体側に像側の面より曲率半径の絶対値が小さい凸面を向けた両凸レンズからなる第１１レンズＬ１１と、像側に物体側の面より曲率半径の絶対値が小さい凹面を向けた両凹レンズからなる第１２レンズＬ１２と、像側に物体側の面より曲率半径の絶対値が小さい凹面を向けた両凹レンズからなる第１３レンズＬ１３と、そして物体側に像側の面より曲率半径の絶対値が小さい凸面を向けた両凸レンズからなる第１４レンズＬ１４とを配している。
第１１レンズＬ１１と第１２レンズＬ１２の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わされて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。第１３レンズＬ１３と第１４レンズＬ１４の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わされて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
平行平板状の光学的な各種フィルタや、受光撮像素子のカバーガラス等のフィルタ等ＦＧは、第４レンズ群Ｇ４の像面側の光路上に第４レンズ群Ｇ４の像面側に配置されている。

尚、第４レンズ群Ｇ４は、第４レンズ群前群Ｇ４Ｆと、第４レンズ群後群Ｇ４Ｒとで構成される。第４レンズ群前群Ｇ４Ｆは、第９レンズＬ９より構成される。第４レンズ群後群Ｇ４Ｒは、第１０レンズＬ１０〜第１４レンズＬ１４より構成される。
この場合、図１に示すように、広角端（短焦点端）から望遠端（長焦点端）への変倍に伴って、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４は、移動せずに固定的に位置している。第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３は、広角端から中間焦点距離を経て、望遠端まで図示のような軌跡を描いて移動する。
まず、実施例１において、全光学系の焦点距離ｆ、ＦナンバＦおよび半画角ωが、ズーミングによって、それぞれｆ＝１７．０７〜４８７．３、Ｆ＝４．０１〜６．９６およびω＝１４．１〜０．４７０の範囲で変化する。各光学要素の光学特性は、次表１の通りである。

表１において、面番号に「＊（アスタリスク）」を付して示した光学面は、回折面である。また、表１には、各レンズの材質も示している。
すなわち、表１においては、「＊」が付された第３面が回折面であり、式（１８）における回折面のパラメータは、次の通りである。
ここで、Ｃ_２は、回折面の位相関数の２次項の係数であり、Ｃ_４は、位相関数の４次項の係数である。
回折面：第３面
λ ＝ ５８７．５６ （ｎｍ）
Ｃ_２＝−１．８０５９４×１０^−５
Ｃ_４＝１．０２９９４×１０^−９
この実施例１の状態においては、広角端（短焦点端）、中間焦点距離および望遠端（長焦点端）における全光学系の焦点距離ｆ、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の可変間隔ＤＡ、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間の可変間隔ＤＢ、そして第３レンズ群Ｇ３と調整フィルタＮＤとの間の可変間隔ＤＣは、ズーミングに伴って次表２のように変化する。

そして、この実施例１の状態においては、広角端（短焦点端）、中間焦点距離および望遠端（長焦点端）における全光学系の焦点距離ｆ、第２レンズ群Ｇ２の倍率、第３レンズ群Ｇ３の倍率、そして第４レンズ群Ｇ４の倍率は、ズーミングに伴って次表３のように変化する。

この場合、条件式（１）、条件式（２）、条件式（５）〜条件式（１５）に対応する値は、次の通りとなり、それぞれ条件式（１）、条件式（２）、条件式（５）〜条件式（１５）の各条件式を満足している。
条件式数値
（１） ： ｜Ｍ_２Ｗ・Ｍ_３Ｗ・Ｍ_４Ｗ｜＝０．１１５
（２） ： ｜１−Ｍ_４Ｗ ^２｜＝０．５３６
（５） ： α＝１３１×１０^−７／℃（ＯＨＡＲＡ Ｓ−ＦＰＬ５１）
（６） ： ｄｎ／ｄｔ＝−６．２×１０^−６／℃（ＯＨＡＲＡ Ｓ−ＦＰＬ５１）
（７） ： ν_ｄ ＝８１．５１（Ｌ９〜Ｌ１１）
（８） ： θ_Ｃ，Ａ’−０．０００６６７・ν_ｄ＝０．２９５７（Ｌ９〜Ｌ１１）
（９） ： Ｌ_４／Ｔ_４Ｆ−Ｉ＝０．２８４
（１０）： ｆ_Ｔ／ｆ_ＤＯＥ＝０．０１７６
（１１）： ν_１ＧＰ＝８２．６
（１２）： ｆ_１／ｆ_Ｗ＝８．６８
（１３）： ｆ_２／ｆ_Ｗ＝−３．３０
（１４）： ｆ_３／ｆ_Ｗ＝−２．６０
（１５）： ｆ_４／ｆ_Ｗ＝２．７５
また、ズームレンズの２０℃から７０℃への温度変化に伴う広角端におけるピント位置の変動は、＋０．２８８ｍｍであり、ピント位置の変動を補償するために必要な第４レンズ群の移動量は、物体側へ０．５３７ｍｍとなる。

また、図２、図３および図４に、それぞれ、実施例１の広角端（短焦点端）、中間焦点距離および望遠端（長焦点端）における球面収差、非点収差、歪曲収差、並びに横収差の各収差図を示している。なお、これらの収差図において、球面収差図における破線は正弦条件を表し、非点収差図における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれ表している。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。
〔第２の実施の形態〕
次に、上述した本発明の第２の実施の形態としての具体的な実施例２に係るズームレンズを詳細に説明する。

実施例２は、本発明の第２の実施の形態に係るズームレンズの具体的な構成の実施例（数値実施例）である。
図５〜図８は、本発明の第２の実施の形態としての実施例２（数値実施例２）に係るズームレンズを説明するためのものである。
すなわち、図５は、本発明の第２の実施の形態に係る実施例２のズームレンズの光学系におけるレンズ構成および短焦点端、つまり広角端から所定の中間焦点距離を経て長焦点端、つまり望遠端へのズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示している。図５の（ａ）は短焦点端、すなわち広角端における光軸に沿った断面図、（ｂ）は所定の中間焦点距離における光軸に沿った断面図、そして（ｃ）は長焦点端、すなわち望遠端における光軸に沿った断面図である。
図５に示すズームレンズは、物体側から像側へ向かって、順次、正の屈折力を有し、フォーカシング機能を持った第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有し、変倍時に移動する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有し、変倍時に移動する第３レンズ群Ｇ３と、そして正の屈折力を有し、変倍時に固定の第４レンズ群Ｇ４とを配置している。第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間には、調整フィルタＮＤおよび開口絞りＡＤを配している。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へ向かって、順次、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２および第３レンズＬ３を配置してなる。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へ向かって、順次、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５および第６レンズＬ６を配置してなる。第３レンズ群Ｇ３は、物体側から像側へ向かって、順次、第７レンズＬ７および第８レンズＬ８を配置してなる。第４レンズ群Ｇ４は、物体側から像側へ向かって、順次、第９レンズＬ９、第１０レンズＬ１０、第１１レンズＬ１１、第１２レンズＬ１２、第１３レンズＬ１３および第１４レンズＬ１４を配置してなる。さらに、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間に物体側から像側へ向かって、順次、調整フィルタＮＤおよび開口絞りＡＤを配置して介挿し、第４レンズ群Ｇ４と像面との間に、フィルタ等ＦＧを介挿している。
第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４は、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持されている。開口絞りＡＤは、第４レンズ群Ｇ４と一体的に動作する。図１には、各光学面の面番号も示している。

広角端（短焦点端）から望遠端（長焦点端）への変倍に際しては、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４は、移動せずに固定的に位置しており、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３が移動する。
このような図５に示す実施例２に係るズームレンズのさらに詳細なレンズ構成について説明する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側に向かって、順次、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズＬ１と、薄い樹脂材料からなる樹脂層をもって構成される回折光学素子と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第２レンズＬ２と、そして物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第３レンズＬ３とを配している。第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の２枚のレンズは、樹脂層を挟んで互いに密接して貼り合わされて一体に接合され、接合レンズを形成している。ここで、樹脂層の境界面に回折面を形成しており、一体に結合された第１レンズＬ１と樹脂層と第２レンズＬ２とで、回折光学素子としての接合レンズを構成している。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側に向かって、順次、像側に物体側の面より曲率半径の絶対値が小さい凹面を向けた両凹レンズからなる第４レンズＬ４と、物体側に像面側より曲率半径の絶対値が小さい凸面を向けた両凸レンズからなる第５レンズＬ５と、そして像側に物体側の面より曲率半径の絶対値が小さい凹面を向けた両凹レンズからなる第６レンズＬ６とを配している。第５レンズＬ５と第６レンズＬ６の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わされて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から像側に向かって、順次、像側に物体側の面より曲率半径の絶対値が小さい凹面を向けた両凹レンズからなる第７レンズＬ７と、そして物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第８レンズＬ８とを配している。第７レンズＬ７と第８レンズＬ８の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わされて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
平行平板状のＮＤ（中間濃度）減光フィルタ等の光量調整用のフィルタからなる調整フィルタＮＤは、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間に介挿配置されており、さらに開口絞りＡＤは、調整フィルタＮＤと第４レンズ群Ｇ４との間に介挿配置されている。

第４レンズ群Ｇ４は、物体側から像側に向かって、順次、像側に物体側の面より曲率半径の絶対値が小さい凸面を向けた両凸レンズからなる第９レンズＬ９と、物体側に像側の面より曲率半径の絶対値が小さい凸面を向けた両凸レンズからなる第１０レンズＬ１０と、物体側に像側の面より曲率半径の絶対値が小さい凸面を向けた両凸レンズからなる第１１レンズＬ１１と、像側に物体側の面より曲率半径の絶対値が小さい凹面を向けた両凹レンズからなる第１２レンズＬ１２と、像側に物体側の面より曲率半径の絶対値が小さい凹面を向けた両凹レンズからなる第１３レンズＬ１３と、そして物体側に像側の面より曲率半径の絶対値が小さい凸面を向けた両凸レンズからなる第１４レンズＬ１４とを配している。
第１１レンズＬ１１と第１２レンズＬ１２の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わされて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。第１３レンズＬ１３と第１４レンズＬ１４の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わされて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
平行平板状の光学的な各種フィルタや、受光撮像素子のカバーガラス等のフィルタ等ＦＧは、第４レンズ群Ｇ４の像面側の光路上に第４レンズ群Ｇ４の像面側に配置されている。

尚、第４レンズ群Ｇ４は、第４レンズ群前群Ｇ４Ｆと、第４レンズ群後群Ｇ４Ｒとで構成される。第４レンズ群前群Ｇ４Ｆは、第９レンズＬ９より構成される。第４レンズ群後群Ｇ４Ｒは、第１０レンズＬ１０〜第１４レンズＬ１４より構成される。
この場合、図５に示すように、広角端（短焦点端）から望遠端（長焦点端）への変倍に伴って、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４は、移動せずに固定的に位置している。第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３は、広角端から中間焦点距離を経て、望遠端までは図示のような軌跡を描いて移動する。
まず、実施例２において、全光学系の焦点距離ｆ、ＦナンバＦおよび半画角ωが、ズーミングによって、それぞれｆ＝１７．１〜４８６、Ｆ＝４．００〜６．９５およびω＝１４．２〜０．４７１の範囲で変化する。各光学要素の光学特性は、次表４の通りである。

表４において、面番号に「＊（アスタリスク）」を付して示した光学面は、回折面である。また、表４には、各レンズの材質も示している。
すなわち、表４においては、「＊」が付された第３面が回折面であり、式（１６）における回折面のパラメータは、次の通りである。
ここで、Ｃ_２は、回折面の位相関数の２次項の係数であり、Ｃ_４は、位相関数の４次項の係数である。
回折面：第３面
λ＝５８７．５６ （ｎｍ）
Ｃ_２＝−２．０５５２３×１０^−５
Ｃ_４＝８．８８６７６×１０^−１０
この実施例２の状態においては、広角端（短焦点端）、中間焦点距離および望遠端（長焦点端）における全光学系の焦点距離ｆ、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の可変間隔ＤＡ、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間の可変間隔ＤＢ、そして第３レンズ群Ｇ３と調整フィルタＮＤとの間の可変間隔ＤＣは、ズーミングに伴って次表５のように変化する。

そして、この実施例２の状態においては、広角端（短焦点端）、中間焦点距離および望遠端（長焦点端）における全光学系の焦点距離ｆ、第２レンズ群Ｇ２の倍率、第３レンズ群Ｇ３の倍率、そして第４レンズ群Ｇ４の倍率は、ズーミングに伴って次表６のように変化する。

この場合、条件式（１）、条件式（２）、条件式（５）〜条件式（１５）に対応する値は、次の通りとなり、それぞれ条件式（１）、条件式（２）、条件式（５）〜条件式（１５）の各条件式を満足している。
条件式数値
（１） ： ｜Ｍ_２Ｗ・Ｍ_３Ｗ・Ｍ_４Ｗ｜＝０．１１８
（２） ： ｜１−Ｍ_４Ｗ ^２｜＝０．３９７
（５） ： α＝１４５×１０^−７／℃（ＯＨＡＲＡ Ｓ−ＦＰＬ５３）
（６） ： ｄｎ／ｄｔ＝−６．７×１０^−６／℃（ＯＨＡＲＡ Ｓ−ＦＰＬ５３）
（５） ： α＝１３１×１０^−７／℃（ＯＨＡＲＡ Ｓ−ＦＰＬ５１）
（６） ： ｄｎ／ｄｔ＝−６．２×１０^−６／℃（ＯＨＡＲＡ Ｓ−ＦＰＬ５１）
（７） ： ν_ｄ＝９４．９４（Ｌ９），８１．５１（Ｌ１０・Ｌ１１）
（８） ： θ_Ｃ，Ａ’−０．０００６６７・ν_ｄ＝０．２８９６（Ｌ９），０．２９５７（Ｌ１０・Ｌ１１）
（９） ： Ｌ_４／Ｔ_４Ｆ−Ｉ＝０．３２２
（１０）： ｆ_Ｔ／ｆ_ＤＯＥ＝０．０２００
（１１）： ν_１ＧＰ＝８２．６
（１２）： ｆ_１／ｆ_Ｗ＝８．４５
（１３）： ｆ_２／ｆ_Ｗ＝−３．０４
（１４）： ｆ_３／ｆ_Ｗ＝−２．２５
（１５）： ｆ_４／ｆ_Ｗ＝２．４８
また、ズームレンズの２０℃から７０℃への温度変化に伴う広角端におけるピント位置の変動は、＋０．３０４ｍｍであり、ピント位置の変動を補償するために必要な第４レンズ群の移動量は、物体側へ０．７６６ｍｍとなる。

また、図６、図７および図８に、それぞれ、実施例２の広角端（短焦点端）、中間焦点距離および望遠端（長焦点端）における球面収差、非点収差、歪曲収差、並びに横収差の各収差図を示している。なお、これらの収差図において、球面収差図における破線は正弦条件を表し、非点収差図における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれ表している。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。
〔第３の実施の形態〕
次に、上述した本発明の第２の実施の形態としての具体的な実施例３に係るズームレンズを詳細に説明する。

実施例３は、本発明の第３の実施の形態に係るズームレンズの具体的な構成の実施例（数値実施例）である。
図９〜図１２は、本発明の第３の実施の形態としての実施例３（数値実施例３）に係るズームレンズを説明するためのものである。
すなわち、図９は、本発明の第３の実施の形態に係る実施例３のズームレンズの光学系におけるレンズ構成および短焦点端、つまり広角端から所定の中間焦点距離を経て長焦点端、つまり望遠端へのズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示している。図９の（ａ）は短焦点端、すなわち広角端における光軸に沿った断面図、（ｂ）は所定の中間焦点距離における光軸に沿った断面図、そして（ｃ）は長焦点端、すなわち望遠端における光軸に沿った断面図である。
図９に示すズームレンズは、物体側から像側へ向かって、順次、正の屈折力を有し、フォーカシング機能を持った第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有し、変倍時に移動する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有し、変倍時に移動する第３レンズ群Ｇ３と、そして正の屈折力を有し、変倍時に固定の第４レンズ群Ｇ４とを配置している。第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間には、調整フィルタＮＤおよび開口絞りＡＤを配している。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へ向かって、順次、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４および第５レンズＬ５を配置してなる。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へ向かって、順次、第６レンズＬ６、第７レンズＬ７および第８レンズＬ８を配置してなる。第３レンズ群Ｇ３は、物体側から像側へ向かって、順次、第９レンズＬ９および第１０レンズＬ１０を配置してなる。第４レンズ群Ｇ４は、物体側から像側へ向かって、順次、第１１レンズＬ１１、第１２レンズＬ１２、第１３レンズＬ１３、第１４レンズＬ１４、第１５レンズＬ１５および第１６レンズＬ１６を配置してなる。さらに、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間に物体側から像側へ向かって、順次、調整フィルタＮＤおよび開口絞りＡＤを配置して介挿し、第４レンズ群Ｇ４と像面との間に、フィルタ等ＦＧを介挿している。
第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４は、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持されている。開口絞りＡＤは、第４レンズ群Ｇ４と一体的に動作する。図９には、各光学面の面番号も示している。
なお、図９における各参照符号は、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、各実施例毎に独立に用いており、そのため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かならずしも共通の構成ではない。

広角端（短焦点端）から望遠端（長焦点端）への変倍に際しては、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４は、移動せずに固定的に位置しており、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３が移動する。
このような図９に示す実施例３に係るズームレンズのさらに詳細なレンズ構成について説明する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側に向かって、順次、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズＬ１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第２レンズＬ２と、そして物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第３レンズＬ３と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第４レンズＬ４と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第５レンズＬ５とを配している。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側に向かって、順次、物体側に像側の面より曲率半径の絶対値が小さい凹面を向けた両凹レンズからなる第６レンズＬ６と、像側に物体側より曲率半径の絶対値が小さい凸面を向けた両凸レンズからなる第７レンズＬ７と、そして物体側に像側の面より曲率半径の絶対値が小さい凹面を向けた両凹レンズからなる第８レンズＬ８とを配している。第７レンズＬ７と第８レンズＬ８の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わされて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。

第３レンズ群Ｇ３は、物体側から像側に向かって、順次、像側に物体側の面より曲率半径の絶対値が小さい凹面を向けた両凹レンズからなる第９レンズＬ９と、そして物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第１０レンズＬ１０とを配している。第９レンズＬ９と第１０レンズＬ１０の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わされて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
平行平板状のＮＤ（中間濃度）減光フィルタ等の光量調整用のフィルタからなる調整フィルタＮＤは、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間に介挿配置されており、さらに開口絞りＡＤは、調整フィルタＮＤと第４レンズ群Ｇ４との間に介挿配置されている。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側から像側に向かって、順次、物体側に像側の面より曲率半径の絶対値が小さい凸面を向けた両凸レンズからなる第１１レンズＬ１１と、物体側に像側の面より曲率半径の絶対値が小さい凸面を向けた両凸レンズからなる第１２レンズＬ１２と、物体側に像側の面より曲率半径の絶対値が小さい凸面を向けた両凸レンズからなる第１３レンズＬ１３と、物体側に像側の面より曲率半径の絶対値が小さい凹面を向けた両凹レンズからなる第１４レンズＬ１４と、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第１５レンズＬ１５と、そして物体側に像側の面より曲率半径の絶対値が小さい凸面を向けた両凸レンズからなる第１６レンズＬ１６とを配している。

第１３レンズＬ１３と第１４レンズＬ１４の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わされて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。第１５レンズＬ１５と第１６レンズＬ１６の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わされて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
平行平板状の光学的な各種フィルタや、受光撮像素子のカバーガラス等のフィルタ等ＦＧは、第４レンズ群Ｇ４の像面側の光路上に第４レンズ群Ｇ４の像面側に配置されている。
尚、第４レンズ群Ｇ４は、第４レンズ群前群Ｇ４Ｆと、第４レンズ群後群Ｇ４Ｒとで構成される。第４レンズ群前群Ｇ４Ｆは、第１１レンズＬ１１より構成される。第４レンズ群後群Ｇ４Ｒは、第１２レンズＬ１２〜第１６レンズＬ１６より構成される。
この場合、図９に示すように、広角端（短焦点端）から望遠端（長焦点端）への変倍に伴って、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４は、移動せずに固定的に位置している。第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３は、広角端から中間焦点距離を経て、望遠端までは図示のような軌跡を描いて移動する。
まず、実施例３において、全光学系の焦点距離ｆ、ＦナンバＦおよび半画角ωが、ズーミングによって、それぞれｆ＝１７．１〜４８７、Ｆ＝４．００〜６．９６およびω＝１４．１〜０．４７０の範囲で変化する。各光学要素の光学特性は、次表７の通りである。

この実施例３の状態においては、広角端（短焦点端）、中間焦点距離および望遠端（長焦点端）における全光学系の焦点距離ｆ、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の可変間隔ＤＡ、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間の可変間隔ＤＢ、そして第３レンズ群Ｇ３と調整フィルタＮＤとの間の可変間隔ＤＣは、ズーミングに伴って次表８のように変化する。

そして、この実施例３の状態においては、広角端（短焦点端）、中間焦点距離および望遠端（長焦点端）における全光学系の焦点距離ｆ、第２レンズ群Ｇ２の倍率、第３レンズ群Ｇ３の倍率、そして第４レンズ群Ｇ４の倍率は、ズーミングに伴って次表９のように変化する。

この場合、条件式（１）〜条件式（９）、条件式（１１）〜条件式（１５）に対応する値は、次の通りとなり、それぞれ条件式（１）〜条件式（９）、条件式（１１）〜条件式（１５）の各条件式を満足している。
条件式数値
（１） ： ｜Ｍ_２Ｗ・Ｍ_３Ｗ・Ｍ_４Ｗ｜＝０．１２６
（２） ： ｜１−Ｍ_４Ｗ ^２｜＝０．３５８
（３） ： ｜（１−Ｍ_４ＦＷ ^２）・Ｍ_４ＲＷ ^２｜＝０．６０９（第４レンズ群前群；面番号２２〜２３）
（４） ： ｜１−Ｍ_４ＲＷ ^２｜＝０．９６８（第４レンズ群後群；面番号２４〜３１）
（５） ： α＝１３１×１０^−７／℃（ＯＨＡＲＡ Ｓ−ＦＰＬ５１）
（６） ： ｄｎ／ｄｔ＝−６．２×１０^−６／℃（ＯＨＡＲＡ Ｓ−ＦＰＬ５１）
（７） ： ν_ｄ＝８１．５１（Ｌ１１〜Ｌ１３）
（８） ： θ_Ｃ，Ａ’−０．０００６６７・ν_ｄ＝０．２９５７（Ｌ１１〜Ｌ１３）
（９） ： Ｌ_４／Ｔ_４Ｆ−Ｉ＝０．２５６
（１０）： ｆ_Ｔ／ｆ_ＤＯＥ＝該当せず
（１１）： ν_１ＧＰ＝９４．９
（１２）： ｆ_１／ｆ_Ｗ＝７．９４
（１３）： ｆ_２／ｆ_Ｗ＝−２．８４
（１４）： ｆ_３／ｆ_Ｗ＝−２．２４
（１５）： ｆ_４／ｆ_Ｗ＝２．６６
また、ズームレンズの２０℃から７０℃への温度変化に伴う広角端におけるピント位置の変動は、＋０．２１０ｍｍであり、ピント位置の変動を補償するために必要な第４レンズ群の移動量は、物体側へ０．５８７ｍｍとなり、第４レンズ群前群の移動量は、像側へ０．３４５ｍｍとなり、第４レンズ群後群の移動量は、物体側へ０．２１７ｍｍとなる。

また、図１０、図１１および図１２に、それぞれ、実施例３の広角端（短焦点端）、中間焦点距離および望遠端（長焦点端）における球面収差、非点収差、歪曲収差、並びに横収差の各収差図を示している。なお、これらの収差図において、球面収差図における破線は正弦条件を表し、非点収差図における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれ表している。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。
〔第４の実施の形態〕
次に、上述した本発明の第４の実施の形態としての具体的な実施例４に係るズームレンズを詳細に説明する。

実施例４は、本発明の第４の実施の形態に係るズームレンズの具体的な構成の実施例（数値実施例）である。
図１３〜図１６は、本発明の第４の実施の形態としての実施例４（数値実施例４）に係るズームレンズを説明するためのものである。
すなわち、図１３は、本発明の第４の実施の形態に係る実施例４のズームレンズの光学系におけるレンズ構成および短焦点端、つまり広角端から所定の中間焦点距離を経て長焦点端、つまり望遠端へのズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示している。図１３の（ａ）は短焦点端、すなわち広角端における光軸に沿った断面図、（ｂ）は所定の中間焦点距離における光軸に沿った断面図、そして（ｃ）は長焦点端、すなわち望遠端における光軸に沿った断面図である。
図１３に示すズームレンズは、物体側から像側へ向かって、順次、正の屈折力を有し、フォーカシング機能を持った第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有し、変倍時に移動する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有し、変倍時に移動する第３レンズ群Ｇ３と、そして正の屈折力を有し、変倍時に固定の第４レンズ群Ｇ４とを配置している。第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間には、調整フィルタＮＤおよび開口絞りＡＤを配している。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へ向かって、順次、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２および第３レンズＬ３を配置してなる。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へ向かって、順次、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５および第６レンズＬ６を配置してなる。第３レンズ群Ｇ３は、物体側から像側へ向かって、順次、第７レンズＬ７および第８レンズＬ８を配置してなる。第４レンズ群Ｇ４は、物体側から像側へ向かって、順次、第９レンズＬ９、第１０レンズＬ１０、第１１レンズＬ１１、第１２レンズＬ１２、第１３レンズＬ１３および第１４レンズＬ１４を配置してなる。さらに、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間に物体側から像側へ向かって、順次、調整フィルタＮＤおよび開口絞りＡＤを配置して介挿し、第４レンズ群Ｇ４と像面との間に、フィルタ等ＦＧを介挿している。
第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４は、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持されている。開口絞りＡＤは、第４レンズ群Ｇ４と一体的に動作する。図１３には、各光学面の面番号も示している。

広角端（短焦点端）から望遠端（長焦点端）への変倍に際しては、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４は、移動せずに固定的に位置しており、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３が移動する。
このような図１３に示す実施例４に係るズームレンズのさらに詳細なレンズ構成について説明する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側に向かって、順次、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズＬ１と、薄い樹脂材料からなる樹脂層をもって構成される回折光学素子と、物体側に像側の面より曲率半径の絶対値が小さい凸面を向けた両凸レンズからなる第２レンズＬ２と、そして物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第３レンズＬ３とを配している。第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の２枚のレンズは、樹脂層を挟んで互いに密接して貼り合わされて一体に接合され、接合レンズを形成している。ここで、樹脂層の境界面に回折面を形成しており、一体に結合された第１レンズＬ１と樹脂層と第２レンズＬ２とで、回折光学素子としての接合レンズを構成している。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側に向かって、順次、像側に物体側の面より曲率半径の絶対値が小さい凹面を向けた両凹レンズからなる第４レンズＬ４と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第５レンズＬ５と、そして像側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第６レンズＬ６とを配している。第５レンズＬ５と第６レンズＬ６の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わされて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から像側に向かって、順次、像側に物体側の面より曲率半径の絶対値が小さい凹面を向けた両凹レンズからなる第７レンズＬ７と、そして物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第８レンズＬ８とを配している。第７レンズＬ７と第８レンズＬ８の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わされて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
平行平板状のＮＤ（中間濃度）減光フィルタ等の光量調整用のフィルタからなる調整フィルタＮＤは、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間に介挿配置されており、さらに開口絞りＡＤは、調整フィルタＮＤと第４レンズ群Ｇ４との間に介挿配置されている。

第４レンズ群Ｇ４は、物体側から像側に向かって、順次、像側と物体側の面の曲率半径の絶対値が等しい凸面を有する両凸レンズからなる第９レンズＬ９と、物体側に像側の面より曲率半径の絶対値が小さい凸面を向けた両凸レンズからなる第１０レンズＬ１０と、物体側と像側の面の曲率半径の絶対値が等しい凸面を有する両凸レンズからなる第１１レンズＬ１１と、像側と物体側の面の曲率半径の絶対値が等しい凹面を有する両凹レンズからなる第１２レンズＬ１２と、像側に物体側の面より曲率半径の絶対値が小さい凹面を向けた両凹レンズからなる第１３レンズＬ１３と、そして物体側に像側の面より曲率半径の絶対値が小さい凸面を向けた両凸レンズからなる第１４レンズＬ１４とを配している。
第１１レンズＬ１１と第１２レンズＬ１２の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わされて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。第１３レンズＬ１３と第１４レンズＬ１４の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わされて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
平行平板状の光学的な各種フィルタや、受光撮像素子のカバーガラス等のフィルタ等ＦＧは、第４レンズ群Ｇ４の像面側の光路上に第４レンズ群Ｇ４の像面側に配置されている。

尚、第４レンズ群Ｇ４は、第４レンズ群前群Ｇ４Ｆと、第４レンズ群後群Ｇ４Ｒとで構成される。第４レンズ群前群Ｇ４Ｆは、第９レンズＬ９より構成される。第４レンズ群後群Ｇ４Ｒは、第１０レンズＬ１０〜第１４レンズＬ１４より構成される。
この場合、図１３に示すように、広角端（短焦点端）から望遠端（長焦点端）への変倍に伴って、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４は、移動せずに固定的に位置している。第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３は、広角端から中間焦点距離を経て、望遠端までは図示のような軌跡を描いて移動する。
まず、実施例４において、全光学系の焦点距離ｆ、ＦナンバＦおよび半画角ωが、ズーミングによって、それぞれｆ＝１７．１〜４８８、Ｆ＝４．０３〜６．９６およびω＝１５．９〜０．５２９の範囲で変化する。各光学要素の光学特性は、次表１０の通りである。

表１０において、面番号に「＊（アスタリスク）」を付して示した光学面は、回折面である。また、表１０には、各レンズの材質も示している。
すなわち、表４においては、「＊」が付された第３面が回折面であり、式（１６）における回折面のパラメータは、次の通りである。
ここで、Ｃ_２は、回折面の位相関数の２次項の係数であり、Ｃ_４は、位相関数の４次項の係数である。
回折面：第３面
λ＝５８７．５６ （ｎｍ）
Ｃ_２＝−２．１４３９５×１０^−５
Ｃ_４＝１．３０２０９×１０^−９
この実施例４の状態においては、広角端（短焦点端）、中間焦点距離および望遠端（長焦点端）における全光学系の焦点距離ｆ、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の可変間隔ＤＡ、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間の可変間隔ＤＢ、そして第３レンズ群Ｇ３と調整フィルタＮＤとの間の可変間隔ＤＣは、ズーミングに伴って次表１１のように変化する。

そして、この実施例４の状態においては、広角端（短焦点端）、中間焦点距離および望遠端（長焦点端）における全光学系の焦点距離ｆ、第２レンズ群Ｇ２の倍率、第３レンズ群Ｇ３の倍率、そして第４レンズ群Ｇ４の倍率は、ズーミングに伴って次表１２のように変化する。

この場合、条件式（１）〜条件式（１５）に対応する値は、次の通りとなり、それぞれ条件式（１）〜条件式（１５）の各条件式を満足している。
条件式数値
（１） ： ｜Ｍ_２Ｗ・Ｍ_３Ｗ・Ｍ_４Ｗ｜＝０．１１８
（２） ： ｜１−Ｍ_４Ｗ ^２｜＝０．４１２
（３） ： ｜（１−Ｍ_４ＦＷ ^２）・Ｍ_４ＲＷ ^２｜＝０．４８８（第４レンズ群前群；面番号１９〜２０）
（４） ： ｜１−Ｍ_４ＲＷ ^２｜＝０．９００（第４レンズ群後群；面番号２１〜２８）
（５） ： α＝１３１×１０^−７／℃（ＯＨＡＲＡ Ｓ−ＦＰＬ５１）
（６） ： ｄｎ／ｄｔ＝−６．２×１０^−６／℃（ＯＨＡＲＡ Ｓ−ＦＰＬ５１）
（７） ： ν_ｄ＝８１．５１（Ｌ９〜Ｌ１１）
（８） ： θ_Ｃ，Ａ’−０．０００６６７・ν_ｄ＝０．２９５７（Ｌ９〜Ｌ１１）
（９） ： Ｌ_４／Ｔ_４Ｆ−Ｉ＝０．２６８
（１０）： ｆ_Ｔ／ｆ_ＤＯＥ＝０．０２０９
（１１）： ν_１ＧＰ＝８２．６
（１２）： ｆ_１／ｆ_Ｗ＝８．４６
（１３）： ｆ_２／ｆ_Ｗ＝−３．０４
（１４）： ｆ_３／ｆ_Ｗ＝−２．４８
（１５）： ｆ_４／ｆ_Ｗ＝２．７８
また、ズームレンズの２０℃から７０℃への温度偏光に伴う広角端におけるピント位置の変動は、＋０．２７７ｍｍであり、ピント位置の変動を補償するために必要な第４レンズ群の移動量は、物体側へ０．６７２ｍｍとなり、また、第４レンズ群前群の移動量は、像側へ０．５６８ｍｍ、第４レンズ群後群の移動量は、物体側へ０．３０８ｍｍ移動する。

また、図１４、図１５および図１６に、それぞれ、実施例４の広角端（短焦点端）、中間焦点距離および望遠端（長焦点端）における球面収差、非点収差、歪曲収差、並びに横収差の各収差図を示している。なお、これらの収差図において、球面収差図における破線は、正弦条件を表し、非点収差図における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれ表している。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。

〔第５の実施の形態〕
最後に、本発明の第５の実施の形態に係る撮像装置について、図１７を参照して、説明する。
図１７に示す撮像装置は、撮影レンズ１０１と撮像素子（一般にはエリアセンサ）１０２を有し、撮影レンズ１０１によって撮像素子１０２上に形成された撮影対象物の像を光電変換して画像信号として読み取るように構成されている。この撮影レンズ１０１としては，請求項１〜請求項９に記載のズームレンズを用いる。
撮像素子１０２から出力される画像信号は、信号処理部１０３で処理され、デジタル情報に変換される。信号処理部１０３によってデジタル化された画像情報は、図示しない画像処理部において所定の画像処理を受けたり、図示しない半導体メモリ等に記録さたり、図示しない通信手段によって外部へ伝送されたりする。また、図示しないモニタに撮影中の画像を表示することもできるし、半導体メモリ等に記録されている画像を表示することもできる。
ズームレンズは、ズーム制御部１０４によって変倍動作がなされ、フォーカス制御部１０６によって合焦動作がなされる。また、絞り制御部１０７によって開口絞りＡＤの径を変えてＦナンバをコントロールすることもできるし、フィルタ制御部１０８によって赤外光カットフィルタ・可視光カットフィルタ等を切替操作することもできる。

さらに、温度センサを有する温度補償制御部１０５によって、第４レンズ群Ｇ４の全体または一部の移動による温度補償動作がなされる。温度による移動位置（単位温度変化に応じた移動量）は、あらかじめ計算または計測によって求められ、温度補償制御部１０５に記録しておくことができる。
なお、第４レンズ群Ｇ４の全体または一部の移動による温度補償の結果として、ある程度の誤差が残存することは許容される。なぜなら、広角端においても、微少量のピント位置ずれは、第１レンズ群Ｇ１のフォーカシング機能によってリカバリ可能だからである。
撮影用光学系としての撮影レンズ１０１を、上述した本発明に係るズームレンズに用いて、撮像装置または監視ビデオカメラを実現することができる（請求項１０または請求項１１に対応する）。
よって、２５倍を超える変倍比を有し、２００万画素以上の撮像素子を使用した、小型で高画質の撮像装置または監視カメラを実現することができる。

以上、図示し且つ実施の形態に係る発明によれば、２５倍を超える変倍比を有し、可視域から近赤外域までの色収差が良好に補正され、２００万画素以上の撮像素子に対応した解像力を有すると共に、温度変化に伴うピント位置の変動を特に広角域で効率良く簡便に補正可能なズームレンズを提供することができるため、高変倍でありながら、可視域から近赤外域に至るまでの合焦位置の差が少なく高画質が維持された上に、温度変化によるピントのずれも生じることのない撮像装置または監視用ビデオカメラを実現することができる。
また、請求項３ないし請求項５のいずれか１項に記載の発明によれば、温度変化に伴うピント位置の変動を特に広角端で効率良く簡便に補正可能なズームレンズを実現する、より具体的な手段を提供することができるため、高変倍でありながら、可視域から近赤外域に至るまでの合焦位置の差が少なく高画質が維持された上に、温度変化によるピントのずれも生じることのない撮像装置をより確実に実現することができる。
また、請求項６に記載の発明によれば、本発明の構成が一層効果的に働く第４レンズ群の構成を示し、色収差補正の自由度を広く確保して、可視域から近赤外域までの高度な色収差補正を可能としたズームレンズを提供することができるため、可視域から近赤外域に至るまでの合焦位置の差がさらに少ない、高画質な撮像装置または監視用ビデオカメラを実現することができる。

請求項７に記載の発明によれば、可視域から近赤外域までの色収差をより良好に補正した、高性能なズームレンズを提供することができるため、可視域から近赤外域に至るまでの合焦位置の差がより一層少ない、高画質な撮像装置または監視用ビデオカメラを実現することができる。
請求項８に記載の発明によれば，特に望遠域の色収差をより良好に補正するための適切な構成例を示し，本発明のズームレンズをより具現化することができる。
請求項９に記載の発明によれば、特に、望遠域の色収差をより良好に補正するための第４レンズ群のより適切な構成例を示し、さらに高性能なズームレンズを提供することができる。
請求項１０または請求項１１に記載の発明によれば、２５倍を超える変倍比を有し、可視域から近赤外域までの色収差が良好に補正され、２００万画素以上の撮像素子に対応した解像力を有すると共に、温度変化に伴うピント位置の変動を特に広角域で効率良く簡便に補正可能なズームレンズを撮像用光学系として使用した、温度補償された撮像装置または監視用ビデオカメラを提供することができるため、ユーザは可視域から近赤外域までの撮像をストレスなく行うことができる。

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
Ｇ４Ｆ 第４レンズ群前群
Ｇ４Ｒ 第４レンズ群後群
ＮＤ 調整フィルタ
ＡＤ 開口絞り
Ｌ１〜Ｌ１６ レンズ
ＦＧ フィルタ等
１０１ 撮影レンズ
１０２ 撮像素子
１０３ 信号処理部
１０４ ズーム制御部
１０５ 温度補償制御部
１０６ フォーカス制御部
１０７ 絞り制御部
１０８ フィルタ制御部

特開平０８−２９７２４４号公報 特開２０１３−０３３２４２号公報 特開２００８−２４１８８４号公報

Claims (11)

1. 物体側から像側へ向かって順次、正の屈折力を有し、フォーカシング機能を持った第１レンズ群と、負の屈折力を有し、変倍時に移動する第２レンズ群と、変倍時に移動する第３レンズ群と、正の屈折力を有し、変倍時固定の第４レンズ群とを配設してなり、以下の条件式（１）を満足するズームレンズであって、少なくとも広角端において、温度変化に伴うピント位置の変動を、前記第４レンズ群の全体または一部を移動させて補償すると共に、
   前記第４レンズ群が物体側から順に３枚の正レンズを有し、その３枚が全て、以下の条件式（７）、（８）を満足することを特徴とするズームレンズ。
   ｜Ｍ_２Ｗ・Ｍ_３Ｗ・Ｍ_４Ｗ｜＜０．１４ （１）
   ７５＜ν_ｄ＜９６ （７）
   θ_Ｃ，Ａ’＜０．０００６６７・ν_ｄ＋０．３００ （８）
   ただし、Ｍ_２Ｗは広角端における前記第２レンズ群の結像倍率、Ｍ_３Ｗは広角端における前記第３レンズ群の結像倍率、Ｍ_４Ｗは広角端における前記第４レンズ群の結像倍率、ν_ｄはレンズ材料のアッベ数、θ_Ｃ，Ａ’はレンズ材料の部分分散比を表す。
   ここで、θ_Ｃ，Ａ’＝（ｎ_Ｃ−ｎ_Ａ’）／（ｎ_Ｆ−ｎ_Ｃ）であり、ｎ_Ｆ，ｎ_Ｃ，ｎ_Ａ’はそれぞれ、レンズ材料のＦ線、Ｃ線、Ａ’線に対する屈折率である。
2. 物体側から像側へ向かって順次、正の屈折力を有し、フォーカシング機能を持った第１レンズ群と、負の屈折力を有し、変倍時に移動する第２レンズ群と、変倍時に移動する第３レンズ群と、正の屈折力を有し、変倍時固定の第４レンズ群とを配設してなり、以下の条件式（１）、（９）を満足するズームレンズであって、少なくとも広角端において、温度変化に伴うピント位置の変動を、前記第４レンズ群の全体または一部を移動させて補償することを特徴とするズームレンズ。
   ｜Ｍ_２Ｗ・Ｍ_３Ｗ・Ｍ_４Ｗ｜＜０．１４ （１）
   ０．２＜Ｌ_４／Ｔ_４Ｆ−Ｉ＜０．５ （９）
   ただし、Ｍ_２Ｗは広角端における前記第２レンズ群の結像倍率、Ｍ_３Ｗは広角端における前記第３レンズ群の結像倍率、Ｍ_４Ｗは広角端における前記第４レンズ群の結像倍率、Ｌ_４は前記第４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に沿った距離、Ｔ_４Ｆ−Ｉは前記第４レンズ群の最も物体側の面から像面までの光軸に沿った距離であり、前記第４レンズ群より像側に屈折力を有さない光学素子が含まれる場合、それが存在しないと仮定した空気換算長を表す。
3. 請求項１または請求項２に記載のズームレンズにおいて、温度変化に伴うピント位置の変動を、前記第４レンズ群の全体を移動させて補償すると共に、以下の条件式（２）を満足することを特徴とするズームレンズ。
   ０．３＜｜１−Ｍ_４Ｗ ^２｜＜１．５ （２）
   ただし、Ｍ_４Ｗは広角端における前記第４レンズ群の結像倍率を表す。
4. 請求項１または請求項２に記載のズームレンズにおいて、前記第４レンズ群が物体側から順に、第４レンズ群前群と第４レンズ群後群で構成され、温度変化に伴うピント位置の変動を、第４レンズ群前群を移動させて補償すると共に、以下の条件式（３）を満足することを特徴とするズームレンズ。
   ０．３＜｜（１−Ｍ_４ＦＷ ^２）・Ｍ_４ＲＷ ^２｜＜１．５ （３）
   ただし、Ｍ_４ＦＷは広角端における前記第４レンズ群前群の結像倍率、Ｍ_４ＲＷは広角端における前記第４レンズ群後群の結像倍率を表す。
5. 請求項１または請求項２に記載のズームレンズにおいて、前記第４レンズ群が物体側から順に、第４レンズ群前群・第４レンズ群後群で構成され、温度変化に伴うピント位置の変動を、第４レンズ群後群を移動させて補償すると共に、以下の条件式（４）を満足することを特徴とするズームレンズ。
   ０．３＜｜１−Ｍ_４ＲＷ ^２｜＜１．５ （４）
   ただし、Ｍ_４ＲＷは広角端における前記第４レンズ群後群の結像倍率を表す。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のズームレンズにおいて、前記第４レンズ群が以下の条件式（５）、（６）を満足する正レンズを複数枚有することを特徴とするズームレンズ。
   α＞１１０×１０^−７／℃ （５）
   ｄｎ／ｄｔ＜−４×１０^−６／℃ （６）
   ただし、αは２０℃を含む常温域におけるレンズ材料の線膨張係数、ｄｎ／ｄｔは２０℃から４０℃の範囲におけるレンズ材料の相対屈折率の温度係数を表す。
7. 請求項１に記載のズームレンズにおいて、前記第４レンズ群が以下の条件式（５）、（６）を満足する正レンズを複数枚有し、前記複数枚の正レンズは、前記３枚の正レンズに包含されることを特徴とするズームレンズ。
   α＞１１０×１０^−７／℃ （５）
   ｄｎ／ｄｔ＜−４×１０^−６／℃ （６）
   ただし、αは２０℃を含む常温域におけるレンズ材料の線膨張係数、ｄｎ／ｄｔは２０℃から４０℃の範囲におけるレンズ材料の相対屈折率の温度係数を表す。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のズームレンズにおいて、前記第４レンズ群が物体側から順に、第１正レンズ、第２正レンズ、第３正レンズ、第１負レンズ、第２負レンズ、第４正レンズの６枚で構成されることを特徴とするズームレンズ。
9. 請求項４または請求項５に記載のズームレンズにおいて、前記第４レンズ群が物体側から順に、第１正レンズ、第２正レンズ、第３正レンズ、第１負レンズ、第２負レンズ、第４正レンズの６枚で構成され、前記第４レンズ群前群は前記第１正レンズのみで構成され、前記第４レンズ群後群は前記第２正レンズ、前記第３正レンズ、前記第１負レンズ、前記第２負レンズ、前記第４正レンズの５枚のレンズで構成されることを特徴とするズームレンズ。
10. 請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載のズームレンズを、撮影用光学系として有することを特徴とする撮像装置。
11. 撮像用光学系として請求項１〜請求項９のいずれか１項のズームレンズを具備することを特徴とする監視用ビデオカメラ。

Images