JP7379017B2 - エクステンダレンズ群、ズームレンズ、および撮像装置 - Google Patents

エクステンダレンズ群、ズームレンズ、および撮像装置 Download PDF

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Description

本発明は、エクステンダレンズ群、ズームレンズ、および撮像装置に関するものである。
テレビカメラなどの撮像装置には、高ズーム比および高い光学性能を有したズームレンズが要望されている。高ズーム比を有するズームレンズを実現するために、ズームレンズにエクステンダを内蔵することが知られている。エクステンダを内蔵するズームレンズは、ズーミングのためには不動のリレーレンズ群内に確保された空間にエクステンダレンズ群を挿抜し、ズームレンズの焦点距離範囲をシフトする。
特許文献１、２は、エクステンダレンズ群の倍率が２倍で２／３型の撮像素子を有する放送用テレビカメラに好適なズームレンズを開示している。
特開２０１７－６８０９５号公報 ＷＯ２０１７／１５９３２５
エクステンダレンズ群は、正の屈折力を有する前群で、略アフォーカルで入射する光線を収斂し、高さの低減した光線を、負の屈折力を有する後群で略アフォーカルに変換して射出する。ここで、前群と後群とでは光線の高さに差があるため、後群の負の屈折力を強くする必要があり、エクステンダレンズ群の負のペッツバール和の絶対値が増大してしまう。すると、エクステンダレンズ群の挿入により像面湾曲が増大し、像の周辺の性能が低下してしまう。
本発明は、例えば、小型軽量および高い光学性能の点で有利なエクステンダレンズ群を提供することを目的とする。
本発明のエクステンダレンズ群は、ズーミングのためには光軸に沿って移動しないリレーレンズ群の光路中に挿抜されることによりズームレンズの焦点距離範囲を変化させるエクステンダレンズ群であって、
正の前群と、負の中群と、負の後群とからなり、
前記エクステンダレンズ群は３枚の負レンズを含む、７枚以上のレンズを有し、
前記中群は、負レンズを含み、
前記エクステンダレンズ群に含まれる正レンズの平均屈折率および前記エクステンダレンズ群に含まれる負レンズの平均屈折率をそれぞれＮｐおよびＮｎとし、前記中群に含まれる負レンズの焦点距離をｆｂｎａとし、前記中群の焦点距離をｆｂ、前記エクステンダレンズ群に含まれる正レンズの平均アッベ数および前記エクステンダレンズ群に含まれる負レンズの平均アッベ数をそれぞれνｐおよびνｎとして、
０．２０＜Ｎｎ－Ｎｐ＜０．６０
０．２０＜ｆｂｎａ／ｆｂ＜１．００
１０．０＜νｐ－νｎ＜４０．０
なる条件式を満たすことを特徴とするエクステンダレンズ群。
ここで、ｆｂｎａは、前記中群が複数の負レンズを含む場合は、前記複数の負レンズにおける第ｉ番の負レンズの焦点距離をｆｉとして、
Figure 0007379017000001
 なる式で表されるものとする。
本発明によれば、例えば、小型軽量および高い光学性能の点で有利なエクステンダレンズ群を提供することができる。
本発明の実施例１～７のズームレンズの広角端で無限遠物体に合焦しているときのエクステンダレンズ群挿入前のレンズ断面図。 実施例１～７のエクステンダレンズ群挿入前における無限遠合焦時での（Ａ）広角端、（Ｂ）中間焦点距離、（Ｃ）望遠端における諸収差図。 本発明の実施例１のズームレンズの広角端で無限遠物体に合焦しているときのエクステンダレンズ群挿入時のレンズ断面図。 実施例１のエクステンダレンズ群挿入時における無限遠合焦時での（Ａ）広角端、（Ｂ）中間焦点距離、（Ｃ）望遠端における諸収差図。 本発明の実施例２のズームレンズの広角端で無限遠物体に合焦しているときのエクステンダレンズ群挿入時のレンズ断面図。 実施例２のエクステンダレンズ群挿入時における無限遠合焦時での（Ａ）広角端、（Ｂ）中間焦点距離、（Ｃ）望遠端における諸収差図。 本発明の実施例３のズームレンズの広角端で無限遠物体に合焦しているときのエクステンダレンズ群挿入時のレンズ断面図。 実施例３のエクステンダレンズ群挿入時における無限遠合焦時での（Ａ）広角端、（Ｂ）中間焦点距離、（Ｃ）望遠端における諸収差図。 本発明の実施例４のズームレンズの広角端で無限遠物体に合焦しているときのエクステンダレンズ群挿入時のレンズ断面図。 実施例４のエクステンダレンズ群挿入時における無限遠合焦時での（Ａ）広角端、（Ｂ）中間焦点距離、（Ｃ）望遠端における諸収差図。 本発明の実施例５のズームレンズの広角端で無限遠物体に合焦しているときのエクステンダレンズ群挿入時のレンズ断面図。 実施例５のエクステンダレンズ群挿入時における無限遠合焦時での（Ａ）広角端、（Ｂ）中間焦点距離、（Ｃ）望遠端における諸収差図。 本発明の実施例６のズームレンズの広角端で無限遠物体に合焦しているときのエクステンダレンズ群挿入時のレンズ断面図。 実施例６のエクステンダレンズ群挿入時における無限遠合焦時での（Ａ）広角端、（Ｂ）中間焦点距離、（Ｃ）望遠端における諸収差図。 本発明の実施例７のズームレンズの広角端で無限遠物体に合焦しているときのエクステンダレンズ群挿入時のレンズ断面図。 実施例７のエクステンダレンズ群挿入時における無限遠合焦時での（Ａ）広角端、（Ｂ）中間焦点距離、（Ｃ）望遠端における諸収差図。 本発明の撮像装置の要部概略図である。
以下、添付した図を参照しながら、本発明のズームレンズの特徴について説明する。
本発明の実施例１～７のズームレンズは、物体側から像側へ順に、フォーカス部と、ズーミングに際して移動するレンズ群を含むズーム部と、光量調節用の開口絞りと、ズーミングのためには移動しないリレー部（第５レンズ群）を有する。リレー部は物体側から順に第５１レンズ群、正の屈折力を有する第５３レンズ群から構成される。焦点距離レンジを長焦点側へシフトさせるエクステンダレンズ群（第５２レンズ群）は、第５１レンズ群と第５３レンズ群の間に挿抜される。
図１は本発明の実施例１～７のズームレンズの広角端で無限遠物体に合焦時、かつエクステンダ挿入前のレンズ断面図である。
Ｕ１はズーミングのためには移動しない正の屈折力の第１レンズ群である。第１レンズ群Ｕ１の一部のレンズ群が無限遠物体から近距離物体にフォーカシングする際に移動する。Ｕ２は広角端（短焦点距離端）から望遠端（長焦点距離端）へのズーミングに際して像側へ移動する変倍用の負の屈折力の第２レンズ群である。Ｕ３は広角端から望遠端へのズーミングに際して光軸上を移動する変倍用の負の屈折力の第３レンズ群である。Ｕ４は、変倍に伴う像面変動を補正する正の屈折力の第４レンズ群である。Ｕ５はズーミングに際して不動の開口絞りＳＰを含み、ズーミングに際して不動の正の屈折力のリレーレンズ群である。リレーレンズ群Ｕ５は第５１レンズ群Ｕ５１、第５３レンズ群Ｕ５３の２つの群に分けることができる。第５２レンズ群Ｕ５２は、第５１レンズ群Ｕ５１と第５３レンズ群Ｕ５３の間の光路内に挿抜自在であり、第５１レンズ群Ｕ５１、第５２レンズ群Ｕ５２、第５３レンズ群Ｕ５３はズーミングのためには不動のレンズ群である。ＩＰは像面であり、固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面に相当している。
次に、実施例１～７のエクステンダレンズ群挿入前における各群のレンズ構成について説明する。以下、各レンズは物体側より像側へ順に配置されているものとする。
第１レンズ群Ｕ１は負レンズ、負レンズ、負レンズ、正レンズ、正レンズ、正レンズ、負レンズ、負レンズと正レンズの接合レンズ、正レンズ、正レンズの１１枚で構成されている。フォーカシングに際して第１レンズ群の物体側から５枚目のレンズが近距離合焦時に像側に移動する。第２レンズ群Ｕ２は負レンズ、負レンズ、正レンズと負レンズの接合レンズ、正レンズで構成されている。第３レンズ群Ｕ３は負レンズと正レンズの接合レンズで構成されている。第４レンズ群Ｕ４は正レンズで構成されている。ズーミングに際して第２レンズ群、第３レンズ群、第４レンズ群が移動する。第５レンズ群Ｕ５は開口絞りと正レンズと負レンズの接合レンズ、正レンズ、負レンズと正レンズの接合レンズ、正レンズと負レンズの接合レンズ、正レンズで構成されている。
エクステンダの全長を維持しつつ高性能なエクステンダとする場合には、球面収差および色収差の補正とペッツバール和の補正を両立させることが必要である。エクステンダに負レンズ成分が２つ以下しかない場合、軸上色収差と倍率色収差の補正を行いつつペッツバール和の補正を行うことは限界があるため、３つ以上の負レンズ成分が必要である。その際、軸上色収差の補正は、軸上光線が最も高い物体側に配置された前群Ｕ５２１が主に担い、倍率色収差の補正は、軸外光線の高い中群Ｕ５２２、後群Ｕ５２３で担うことが適している。よって効果的に収差補正を行うためには、前群Ｕ５２１で軸上色収差を、中群Ｕ５２２、後群Ｕ５２３でペッツバール和と倍率色収差を補正する構成とする必要がある。
ペッツバール和を効果的に補正するためには、エクステンダレンズ群に含まれる負レンズの屈折率を大きくする必要があり、かつ中群Ｕ５２２の負の屈折力に対する中群Ｕ５２２の負レンズの合成屈折力を適切にする必要がある。中群Ｕ５２２全体が強い正の屈折力である場合は後群Ｕ５２３の屈折力が強くなってしまい、中群Ｕ５２２全体が強い負の屈折力である場合は後群Ｕ５２３の屈折力が強くなってしまうため収差補正が困難になる。
本発明の内蔵エクステンダ付ズームレンズは、物体側から像側へ順に、ズーミングのために移動するズーム群と、ズーミングのためには移動しない開口絞りとリレーレンズ群を有する。前記ズームレンズは、リレーレンズ群の光路中に挿抜されることにより該ズームレンズの焦点距離範囲を変化させるエクステンダレンズ群を有する。該エクステンダレンズ群は、物体側から像側へ順に、正の前群Ｕ５２１、負の中群Ｕ５２２および負の後群Ｕ５２３から構成され、該エクステンダレンズ群は少なくとも３枚の負レンズを有している。負の中群Ｕ５２２は少なくとも１枚の負レンズを有する。負の後群Ｕ５２３は１枚の負レンズを有する。また、該エクステンダレンズ群に含まれる前記正レンズおよび前記負レンズの平均屈折率をそれぞれＮｐ、Ｎｎとし、中群Ｕ５２２の焦点距離をｆｂとし、中群Ｕ５２２に含まれる負レンズの合成焦点距離をｆｂｎａとして、
０．２０＜Ｎｎ－Ｎｐ＜０．６０ ・・・（１）
０．２０＜ｆｂｎａ／ｆｂ＜１．０ ・・・（２）
なる条件式を満たすことを特徴とするズームレンズである。ここで、ｆｂｎａは、中群Ｕ５２２が複数の負レンズを含む場合、第ｉ番目の負レンズの焦点距離をｆｉとして、
Figure 0007379017000002
 なる式で表されるものとする。
条件式（１）は、エクステンダレンズ群Ｕ５２内の負レンズの平均屈折率Ｎｎと、正レンズの平均屈折率Ｎｐの差を規定している。条件式（１）を満たすことで、高性能化に必要なペッツバール和の抑制が可能となり、画面全域で高い光学性能を達成することができる。条件式（１）が満たされないと、ペッツバール和が悪化し、画面周辺における性能が悪化する。
条件式（２）は、エクステンダレンズ群Ｕ５２内の中群Ｕ５２２に含まれる負レンズの合成焦点距離ｆｂｎａと、中群Ｕ５２２の焦点距離ｆｂの比を規定している。条件式（２）を満たすことで、中群Ｕ５２２に含まれる負レンズの合成屈折力が中群Ｕ５２２全体の屈折力に対して適切になり、かつ負の後群Ｕ５２３との屈折力の分担が適切になるため、ペッツバール和と倍率色収差の良好な補正が可能となる。条件式（２）の下限を下回ると、中群Ｕ５２２の負の屈折力が弱くなりすぎるため、後群Ｕ５２３の負の屈折力が強くなって収差補正が困難となる。条件式（２）の上限を上回ると、中群Ｕ５２２の屈折力が強くなりすぎるため、後群Ｕ５２３の負の屈折力が弱くなって特に倍率色収差の補正が困難となる。
好ましくは、条件式（１）（２）を次の如く設定するのが良い。
０．２１＜Ｎｎ－Ｎｐ＜０．５０ ・・・（１ａ）
０．２１＜ｆｂｎａ／ｆｂ＜０．９０ ・・・（２ａ）
さらに好ましくは、条件式（１）（２）を次の如く設定するのが良い。
０．２２＜Ｎｎ－Ｎｐ＜０．４０ ・・・（１ｂ）
０．２２＜ｆｂｎａ／ｆｂ＜０．８０ ・・・（２ｂ）
また、本発明に係る内蔵エクステンダ付ズームレンズは、以下の条件式（３）ないし（６）の一つ以上を満足することが好ましい。
０．４０＜ｆｂ／ｆｃ＜８．００ ・・・（３）
－２．５０＜ｆａ／ｆｂｃ＜－１．５０ ・・・（４）
１０．０＜νｐ－νｎ＜４０．０ ・・・（５）
０．５０＜ＴＤｅｘｔ／ｆａ＜１．５０ ・・・（６）
ここで、エクステンダレンズ群内の前群Ｕ５２１、後群Ｕ５２３の焦点距離をそれぞれｆａ、ｆｃとし、中群Ｕ５２２と後群Ｕ５２３の合成焦点距離をｆｂｃとし、エクステンダレンズ群に含まれる正レンズ、負レンズの平均アッベ数をそれぞれνｄｐ、νｄｎとする。エクステンダレンズ群の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上の距離をＴＤｅｘｔとする。
条件式（３）は、エクステンダレンズ群内の負の中群Ｕ５２２と負の後群Ｕ５２３の焦点距離の比を規定したものである。条件式（３）を満たすことで、ペッツバール和と倍率色収差の補正を適切に行うことができる。条件式（３）の下限を超えると、後群Ｕ５２３の焦点距離が弱くなりすぎ、倍率色収差の補正が十分でなくなり好ましくない。条件式（３）の上限を超えると、中群Ｕ５２２の焦点距離が弱くなりすぎ、ペッツバール和の補正が十分でなくなり好ましくない。
条件式（４）は、エクステンダレンズ群内の前群Ｕ５２１の焦点距離と中群Ｕ５２２、後群Ｕ５２３を一体として計算した焦点距離の比を規定したものである。条件式（４）を満たすことで、球面収差補正とペッツバール和、倍率色収差の補正を両立することができる。条件式（４）の下限を超えると、前群Ｕ５２１の焦点距離が弱くなりすぎ、適切なエクステンダ倍率を得るためにはエクステンダレンズ群の全長を長くする必要があるため、小型化が困難となるため好ましくない。条件式（４）の上限を超えると、前群Ｕ５２１の焦点距離が強くなりすぎ、特に球面収差の補正が困難となるため好ましくない。
条件式（５）は、エクステンダレンズ群に含まれる正レンズ、負レンズのそれぞれの平均アッベ数の差を規定したものである。条件式（５）を満たすことで、エクステンダレンズ群内での色収差補正を適切に行うことが可能となり、高性能化を達成できる。条件式（５）の下限を超えると、正レンズと負レンズのアッベ数の差が小さくなりすぎ、色収差補正を適切に行えないため、好ましくない。条件式（５）の上限を超えると、正レンズと負レンズのアッベ数の差が大きくなりすぎ、色消しのために各レンズの焦点距離が大きくなりすぎる。これにより、ペッツバール和の補正やエクステンダ倍率の確保が困難となるため、好ましくない。
条件式（６）は、エクステンダレンズ群の厚みと前群Ｕ５２１の焦点距離の比を規定したものである。条件式（６）を満たすことで、適切なエクステンダ倍率の達成と小型化の両立が可能となる。条件式（６）の下限を超えると、前群Ｕ５２１の焦点距離が小さくなりすぎる。これにより、適切なエクステンダ倍率の確保が困難となるため、好ましくない。条件式（６）の上限を超えると、エクステンダレンズ群の厚みが大きくなりすぎる。これにより、小型化の達成が困難となるため好ましくない。
好ましくは、条件式（３）ないし（６）を次の如く設定するのが良い。
０．５０＜ｆｂ／ｆｃ＜６．００ ・・・（３ａ）
－２．４０＜ｆａ／ｆｂｃ＜－１．７０ ・・・（４ａ）
１２．０＜νｐ－νｎ＜３５．０ ・・・（５ａ）
０．６０＜ＴＤｅｘｔ／ｆａ＜１．４０ ・・・（６ａ）
さらに好ましくは、条件式（３）ないし（６）を次の如く設定するのが良い。
０．６０＜ｆｂ／ｆｃ＜４．００ ・・・（３ｂ）
－２．３０＜ｆａ／ｆｂｃ＜－２．００ ・・・（４ｂ）
１５．０＜νｐ－νｎ＜３０．０ ・・・（５ｂ）
０．７０＜ＴＤｅｘｔ／ｆａ＜１．２０ ・・・（６ｂ）
エクステンダレンズ群は、７枚以上の構成であることが好ましい。７枚以上の構成とすることで、前群Ｕ５２１、中群Ｕ５２２、後群Ｕ５２３それぞれで収差補正を分担することができ、エクステンダレンズ群挿入時の光学性能を良好とすることが可能となる。
エクステンダレンズ群は、２以上の接合レンズを有することが好ましい。２以上の接合レンズを有することで、軸上色収差、倍率色収差の良好な補正の両立が可能となる。
エクステンダレンズ群は、８枚以下の構成であることが好ましい。８枚以下の構成とすることで、エクステンダレンズ群の全厚を抑制することが可能となり、レンズの大型化を抑制することができる。
エクステンダレンズ群は、３面以上の接合面を有することが好ましい。３面以上の接合面を有することで、空気界面では全反射する強い曲率でも光線を通すことができ、色収差補正面である接合面の屈折力を強くすることができるため、色収差の良好な補正が可能となる。
本発明のズームレンズは、物体側から順に、ズーミングのためには移動しない正の屈折力を有する第１レンズ群と、ズーミングのために移動する負の屈折力を有する第２レンズ群と、ズーミングのために移動する第３レンズ群を有している。このような構成のときに、ペッツバール和および倍率色収差の抑制が困難となりやすく、本発明のペッツバール和および倍率色収差の補正が特に有効となる。
図２に、実施例１の無限遠合焦時でエクステンダレンズ群退避時の（Ａ）広角端、（Ｂ）中間焦点距離、（Ｃ）望遠端における諸収差図を示す。但し、焦点距離の値は、後述する数値実施例をｍｍ単位で表したときの値である。
図３に実施例１のズームレンズの広角端で無限遠物体に合焦しているときのエクステンダレンズ群挿入時のレンズ断面図を示す。実施例１のエクステンダレンズ群Ｕ５２は、正の前群Ｕ５２１と、負の中群Ｕ５２２と、負の後群Ｕ５２３とに分けることができる。前群Ｕ５２１は正レンズ、正レンズと負レンズの接合レンズで構成され、中群Ｕ５２２は負レンズと正レンズの接合レンズで構成され、後群Ｕ５２３は正レンズと負レンズの接合レンズで構成されている。
図４に、実施例１の無限遠合焦時でのエクステンダレンズ群が光路に挿入されている時の（Ａ）広角端、（Ｂ）中間焦点距離、（Ｃ）望遠端における縦収差図を示す。エクステンダレンズ群退避時の収差図は、球面収差は０．５ｍｍ、非点収差は０．５ｍｍ、歪曲は１０％、倍率色収差は０．０５ｍｍのスケールで描かれている。エクステンダ挿入時の収差図は、球面収差は１．００ｍｍ、非点収差は１．００ｍｍ、歪曲は１０％、倍率色収差は０．０５ｍｍのスケールで描かれている。ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角である。以下の実施例においても同様である。なお、広角端と望遠端は変倍用の第２レンズ群Ｕ２が機構上光軸上を移動可能な範囲の両端に位置したときのズーム位置をいう。これらは以下の各実施例において、全て同じである。
収差図からもわかるように、良好に各収差が補正されている。実施例１に対応する後述の数値実施例１における条件式（１）～（６）との対応を表１に示す。数値実施例１は条件式（１）～（６）を満足している。
このように、実施例１の構成により、ペッツバール和と倍率色収差の補正を両立することができる。
図５に実施例２のズームレンズの広角端で無限遠物体に合焦しているときのエクステンダレンズ群挿入時のレンズ断面図を示す。実施例２のエクステンダレンズ群Ｕ５２は実施例１と同様の構成である。すなわち、エクステンダレンズ群Ｕ５２は正の前群Ｕ５２１と、負の中群Ｕ５２２と、負の後群Ｕ５２３とに分けることができる。前群Ｕ５２１は正レンズ、正レンズと負レンズの接合レンズで構成され、中群Ｕ５２２は負レンズと正レンズの接合レンズで構成され、後群Ｕ５２３は正レンズと負レンズの接合レンズで構成されている。
図６に、実施例２の無限遠合焦時でのエクステンダレンズ群が光路に挿入されている時の（Ａ）広角端、（Ｂ）中間焦点距離、（Ｃ）望遠端における縦収差図を示す。収差図からもわかるように、良好に各収差が補正されている。実施例２に対応する後述の数値実施例２における条件式（１）～（６）との対応を表１に示す。数値実施例２は条件式（１）～（６）を満足している。
このように、実施例２の構成により、ペッツバール和と倍率色収差の補正を両立することができる。
図７に実施例３のズームレンズの広角端で無限遠物体に合焦しているときのエクステンダレンズ群挿入時のレンズ断面図を示す。実施例３のエクステンダレンズ群Ｕ５２は実施例１と同様の構成である。
すなわち、エクステンダレンズ群Ｕ５２は正の前群Ｕ５２１と、負の中群Ｕ５２２と、負の後群Ｕ５２３とに分けることができる。前群Ｕ５２１は正レンズ、正レンズと負レンズの接合レンズで構成され、中群Ｕ５２２は負レンズと正レンズの接合レンズで構成され、後群Ｕ５２３は正レンズと負レンズの接合レンズで構成されている。
図８に、実施例３の無限遠合焦時でのエクステンダレンズ群が光路に挿入されている時の（Ａ）広角端、（Ｂ）中間焦点距離、（Ｃ）望遠端における縦収差図を示す。収差図からもわかるように、良好に各収差が補正されている。実施例３に対応する後述の数値実施例３における条件式（１）～（６）との対応を表１に示す。数値実施例３は条件式（１）～（６）を満足している。
このように、実施例３の構成により、ペッツバール和と倍率色収差の補正を両立することができる。
図９に実施例４のズームレンズの広角端で無限遠物体に合焦しているときのエクステンダレンズ群挿入時のレンズ断面図を示す。実施例４のエクステンダレンズ群Ｕ５２は実施例１と同様の構成である。
すなわち、エクステンダレンズ群Ｕ５２は正の前群Ｕ５２１と、負の中群Ｕ５２２と、負の後群Ｕ５２３とに分けることができる。前群Ｕ５２１は正レンズ、正レンズと負レンズの接合レンズで構成され、中群Ｕ５２２は負レンズと正レンズの接合レンズで構成され、後群Ｕ５２３は正レンズと負レンズの接合レンズで構成されている。
図１０に、実施例４の無限遠合焦時でのエクステンダレンズ群が光路に挿入されている時の（Ａ）広角端、（Ｂ）中間焦点距離、（Ｃ）望遠端における縦収差図を示す。収差図からもわかるように、良好に各収差が補正されている。実施例４に対応する後述の数値実施例４における条件式（１）～（６）との対応を表１に示す。数値実施例４は条件式（１）～（６）を満足している。
このように、実施例４の構成により、ペッツバール和と倍率色収差の補正を両立することができる。
図１１に実施例５のズームレンズの広角端で無限遠物体に合焦しているときのエクステンダレンズ群挿入時のレンズ断面図を示す。実施例５のエクステンダレンズ群Ｕ５２は正の前群Ｕ５２１と、負の中群Ｕ５２２と、負の後群Ｕ５２３とに分けることができる。前群Ｕ５２１は正レンズ、正レンズ、正レンズと負レンズの接合レンズで構成され、中群Ｕ５２２は負レンズと正レンズの接合レンズで構成され、後群Ｕ５２３は正レンズと負レンズの接合レンズで構成されている。
図１２に、実施例５の無限遠合焦時でのエクステンダレンズ群が光路に挿入されている時の（Ａ）広角端、（Ｂ）中間焦点距離、（Ｃ）望遠端における縦収差図を示す。収差図からもわかるように、良好に各収差が補正されている。実施例５に対応する後述の数値実施例５における条件式（１）～（６）との対応を表１に示す。数値実施例５は条件式（１）～（６）を満足している。
このように、実施例５の構成により、ペッツバール和と倍率色収差の補正を両立することができる。
図１３に実施例６のズームレンズの広角端で無限遠物体に合焦しているときのエクステンダレンズ群挿入時のレンズ断面図を示す。実施例６のエクステンダレンズ群Ｕ５２は正の前群Ｕ５２１と、負の中群Ｕ５２２と、負の後群Ｕ５２３とに分けることができる。前群Ｕ５２１は正レンズ、正レンズ、正レンズと負レンズと正レンズの３枚接合レンズで構成され、中群Ｕ５２２は負レンズと正レンズの接合レンズで構成され、Ｕ５２３は負レンズで構成されている。
図１４に、実施例６の無限遠合焦時でのエクステンダレンズ群が光路に挿入されている時の（Ａ）広角端、（Ｂ）中間焦点距離、（Ｃ）望遠端における縦収差図を示す。収差図からもわかるように、良好に各収差が補正されている。実施例６に対応する後述の数値実施例６における条件式（１）～（６）との対応を表１に示す。数値実施例６は条件式（１）～（６）を満足している。
このように、実施例６の構成により、ペッツバール和と倍率色収差の補正を両立することができる。
図１５に実施例７のズームレンズの広角端で無限遠物体に合焦しているときのエクステンダレンズ群挿入時のレンズ断面図を示す。実施例７のエクステンダレンズ群Ｕ５２は正の前群Ｕ５２１と、負の中群Ｕ５２２と、負の後群Ｕ５２３とに分けることができる。前群Ｕ５２１は正レンズ、正レンズで構成され、中群Ｕ５２２は正レンズと負レンズと正レンズの３枚接合レンズ、負レンズで構成され、後群Ｕ５２３は負レンズと正レンズの接合レンズで構成されている。実施例７の構成においては、中群Ｕ５２２は２枚の負レンズを含む。
図１６に、実施例７の無限遠合焦時でのエクステンダレンズ群が光路に挿入されている時の（Ａ）広角端、（Ｂ）中間焦点距離、（Ｃ）望遠端における縦収差図を示す。収差図からもわかるように、良好に各収差が補正されている。実施例７に対応する後述の数値実施例７における条件式（１）～（６）との対応を表１に示す。数値実施例７は条件式（１）～（６）を満足している。
このように、実施例７の構成により、ペッツバール和と倍率色収差の補正を両立することができる。
本発明の実施例１～７のいずれかのズームレンズを撮影光学系として用いた撮像装置（テレビカメラシステム）の実施例を、図１７を用いて説明する。
図１７において１０１は実施例１～７のいずれかのズームレンズである。１２４はカメラである。ズームレンズ１０１はカメラ１２４に対して着脱可能となっている。１２５はカメラ１２４にズームレンズ１０１を装着することで構成される撮像装置である、ズームレンズ１０１は第１レンズ群Ｆ、変倍部ＬＺ、結像用のＲレンズ群Ｒを有している。第１レンズ群Ｆはフォーカシングに際して移動するレンズ群が含まれている。
変倍部ＬＺはズーミングに際して移動する少なくとも２群以上のレンズ群が含まれている。変倍部ＬＺより像側には開口絞りＳＰ、Ｒ１レンズ群Ｒ１、Ｒ２レンズ群Ｒ２が配置され、光路中より挿抜可能なレンズユニットＩＥを有している。Ｒ１レンズ群とＲ２レンズ群Ｒ２との間にレンズユニットＩＥを挿入されることで、ズームレンズ１０１の全系の焦点距離範囲を変位している。１１４、１１５は各々第１レンズ群Ｆ、変倍部ＬＺを光軸方向に駆動するヘリコイドやカム等の駆動機構である。１１６～１１８は駆動機構１１４、１１５および開口絞りＳＰを電気駆動するモータ（駆動手段）である。
１１９～１２１は、第１レンズ群Ｆや変倍部ＬＺの光軸上の位置や、開口絞りＳＰの絞り径を検出するためのエンコーダやポテンショメータ、あるいはフォトセンサなどの検出器である。カメラ１２４において、１０９はカメラ１２４内の光学フィルタや色分解光学系に相当するガラスブロック、１１０はズームレンズ１０１によって形成された被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの固体撮像素子（光電変換素子）である。また、１１１、１２２はカメラ１２４およびズームレンズ１０１の各種の駆動を制御するＣＰＵである。
このように本発明のズームレンズをテレビカメラに適用することにより、高い光学性能を有する撮像装置を実現している。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
次に本発明のズームレンズに関して、エクステンダレンズ群退避時の数値実施例およびエクステンダレンズ群挿入時の実施例１～７にそれぞれ対応する数値実施例を示す。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す。
ｒｉは物体側から第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、ｎｄｉ、νｄｉはそれぞれｄ線に対する第ｉ面と第ｉ＋１面との間の光学部材の材料の屈折率、アッベ数を示す。ＢＦ（バックフォーカス）はフィルタを除いたレンズ最終面から近軸像面までの距離を空気換算長により表したものである。面番号の横に付した＊はその面が非球面であることを示す。
ここで、本発明の各請求項や各実施例で用いている光学材料のアッベ数は次の通りである。
フラウンフォーファ線のＦ線（４８６．１ｎｍ）、ｄ線（５８７．６ｎｍ）、Ｃ線（６５６．３ｎｍ）に対する屈折率をそれぞれｎＦ、ｎｄ、ｎＣとして、アッベ数νｄは、以下の式の通りに与えられる。
νｄ＝（ｎｄ－１）／（ｎＦ－ｎＣ）
またｋを離心率、Ａｎを非球面係数、面頂点を基準にして光軸からの高さｈの位置における光軸方向の変位をｘとするとき、非球面形状は、
ｘ＝（ｈ2／Ｒ）／［１＋｛１－（１＋ｋ）（ｈ／Ｒ）2｝1/2］＋ΣＡｎｈｎ
で表される。但しｎは３以上の自然数であり、Ｒは近軸曲率半径である。
数値実施例１～７それぞれにおける上述した条件式（１）～（６）との対応を以下の表１に示す。
Figure 0007379017000003
＜エクステンダ退避時＞
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd
1* 1918.222 2.50 1.83481 42.7
2 30.936 17.09
3* 159.855 2.00 1.83481 42.7
4 86.331 10.04
5 -94.827 1.80 1.83481 42.7
6 -527.011 0.15
7 94.270 4.26 1.92286 18.9
8 347.768 1.67
9 164.790 8.26 1.60300 65.4
10* -99.054 4.41
11 -604.301 8.00 1.43387 95.1
12 -55.085 0.30
13 -53.196 1.70 1.80000 29.8
14 -110.385 0.18
15 169.977 1.70 1.91650 31.6
16 53.615 13.56 1.43875 94.7
17 -122.220 0.40
18 861.296 9.06 1.43387 95.1
19 -67.470 0.40
20 111.203 8.23 1.76385 48.5
21 -166.639 (可変)
22 96.566 0.70 2.00100 29.1
23 17.507 4.07
24 -61.457 0.70 1.43875 94.7
25 70.548 2.33
26 -109.228 5.39 1.85478 24.8
27 -14.852 0.70 1.88300 40.8
28 171.286 0.21
29 40.389 3.04 1.64769 33.8
30 -122.593 (可変)
31 -32.417 0.80 1.72916 54.7
32 45.308 2.57 1.84666 23.8
33 1466.077 (可変)
34* 66.039 6.29 1.58913 61.1
35 -54.493 (可変)
36(絞り) ∞ 1.84
37 122.970 5.35 1.51742 52.4
38 -46.108 1.00 1.83481 42.7
39 -164.538 35.50
40 61.903 5.47 1.63980 34.5
41 -51.062 1.55
42 -91.972 0.90 1.88300 40.8
43 27.882 5.27 1.48749 70.2
44 -141.929 0.20
45 61.770 7.82 1.43875 94.7
46 -21.051 0.90 2.00100 29.1
47 -54.423 0.13
48 141.825 5.35 1.48749 70.2
49 -31.912 4.00
50 ∞ 33.00 1.60859 46.4
51 ∞ 13.20 1.51680 64.2
52 ∞ 7.45
像面 ∞

非球面データ
第1面
K = 0.00000e+000 A 4= 3.89922e-006 A 6= 1.07694e-008 A 8= 7.79026e-012
A10= 9.49367e-014 A12= 1.11174e-016 A14= 1.85192e-020 A16=-6.14971e-026
A 3= 1.60188e-005 A 5=-1.68458e-007 A 7=-3.06230e-010
A 9=-1.17457e-012 A11=-4.11466e-015 A13=-1.90016e-018 A15=-7.32479e-023

第3面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.18327e-006 A 6=-7.46601e-008 A 8=-7.11385e-010
A10=-3.23420e-013 A12= 1.59786e-015 A14=-6.51605e-019 A16=-2.04040e-022
A 3=-1.28010e-005 A 5= 4.37046e-007 A 7= 9.13598e-009
A 9= 3.03267e-011 A11=-3.27268e-014 A13=-1.78219e-017 A15= 2.23023e-020

第10面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.08070e-006 A 6= 1.37549e-008 A 8= 2.71473e-010
A10= 2.08368e-013 A12=-7.68841e-016 A14= 1.05285e-018 A16= 2.18705e-022
A 3=-3.60136e-006 A 5=-1.77292e-008 A 7=-2.66936e-009 A 9=-1.44188e-011
A11= 1.68104e-014 A13=-4.82004e-018 A15=-2.64010e-020

第34面
K =-1.32879e+001 A 4= 1.73777e-006 A 6=-4.65336e-009 A 8= 2.82343e-012

各種データ
ズーム比 13.60
広角 中間 望遠
焦点距離 4.43 16.45 60.25
Fナンバー 1.86 1.86 2.78
半画角 53.1 17.7 5.1
像高 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 315.65 315.65 315.65
BF 40.62 40.62 40.62

d21 0.65 37.09 52.71
d30 40.88 4.91 4.40
d33 14.36 17.47 2.11
d35 8.35 4.77 5.02

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 29.69
2 22 -20.23
3 31 -48.88
4 34 51.48
5 36 53.03
＜エクステンダ挿入時＞
＜数値実施例１＞
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd
39 -164.538 1.40
40 31.869 6.79 1.49700 81.5
41 -95.324 0.19
42 25.331 6.68 1.51633 64.1
43 -70.223 1.00 1.84666 23.8
44 332.692 2.85
45 213.731 0.80 1.95375 32.3
46 15.756 3.40 1.54814 45.8
47 40.483 2.39
48 87.522 2.76 1.80810 22.8
49 -22.980 0.80 1.88300 40.8
50 24.197 6.43

各種データ
ズーム比 13.60
広角 中間 望遠
焦点距離 8.86 32.89 120.49
Fナンバー 3.72 3.72 5.56
半画角 32.8 9.4 2.6
像高 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 315.65 315.65 315.65
BF 40.62 40.62 40.62
＜数値実施例２＞
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd
39 -164.538 1.40
40 30.081 7.02 1.53775 74.7
41 -100.108 0.20
42 30.420 6.30 1.48749 70.2
43 -55.400 0.85 1.84666 23.8
44 189.285 3.12
45 129.019 0.75 1.89190 37.1
46 16.735 4.00 1.54814 45.8
47 109.304 2.17
48 302.348 2.65 1.80810 22.8
49 -21.039 0.60 1.88300 40.8
50 22.848 6.44

各種データ
ズーム比 13.60
広角 中間 望遠
焦点距離 8.86 32.89 120.49
Fナンバー 3.72 3.72 5.56
半画角 32.8 9.4 2.6
像高 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 315.65 315.65 315.65
BF 40.62 40.62 40.62
＜数値実施例３＞
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd
39 -164.538 1.40
40 29.474 7.15 1.53775 74.7
41 -98.230 0.20
42 32.077 6.24 1.48749 70.2
43 -51.759 0.85 1.84666 23.8
44 250.347 3.21
45 262.818 0.75 1.89190 37.1
46 18.544 3.98 1.54814 45.8
47 337.832 2.01
48 452.616 2.67 1.80810 22.8
49 -20.689 0.60 1.88300 40.8
50 22.181 6.45

各種データ
ズーム比 13.60
広角 中間 望遠
焦点距離 8.86 32.89 120.49
Fナンバー 3.72 3.72 5.56
半画角 32.8 9.4 2.6
像高 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 315.65 315.65 315.65
BF 40.62 40.62 40.62
＜数値実施例４＞
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd
39 -164.538 1.40
40 29.755 7.02 1.53775 74.7
41 -106.794 0.13
42 31.280 6.21 1.51633 64.1
43 -57.352 0.85 1.84666 23.8
44 117.680 4.17
45 81.091 0.75 1.89190 37.1
46 14.534 4.36 1.54814 45.8
47 133.246 0.70
48 3419.191 2.78 1.80810 22.8
49 -19.035 0.65 1.88300 40.8
50 24.184 6.48

各種データ
ズーム比 13.60
広角 中間 望遠
焦点距離 8.86 32.89 120.49
Fナンバー 3.72 3.72 5.56
半画角 32.8 9.4 2.6
像高 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 315.65 315.65 315.65
BF 40.62 40.62 40.62
＜数値実施例５＞
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd
39 -164.538 1.40
40 28.136 3.26 1.59282 68.6
41 43.197 0.12
42 26.349 4.76 1.49700 81.5
43 83.715 0.50
44 37.613 3.97 1.75500 52.3
45 915.897 1.00 2.00100 29.1
46 169.029 2.55
47 116.650 1.00 2.00100 29.1
48 11.986 7.26 1.53172 48.8
49 -47.038 2.77
50 -39.578 1.00 1.91082 35.3
51 14.238 2.37 1.92286 18.9
52 41.696 3.53

各種データ
ズーム比 13.60
広角 中間 望遠
焦点距離 8.86 32.89 120.49
Fナンバー 3.72 3.72 5.56
半画角 32.8 9.4 2.6
像高 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 315.65 315.65 315.65
BF 40.62 40.62 40.62
＜数値実施例６＞
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd
39 -164.538 1.40
40 28.006 5.10 1.59282 68.6
41 109.423 0.12
42 27.224 4.08 1.49700 81.5
43 69.498 0.50
44 36.767 1.83 1.71300 53.9
45 42.378 0.91 2.00100 29.1
46 13.232 7.79 1.53172 48.8
47 -106.740 2.66
48 -110.881 0.99 2.00100 29.1
49 18.796 3.18 1.92286 18.9
50 89.210 2.35
51 -550.302 1.00 1.69680 55.5
52 27.097 3.58

各種データ
ズーム比 13.60
広角 中間 望遠
焦点距離 8.86 32.89 120.49
Fナンバー 3.72 3.72 5.56
半画角 32.8 9.4 2.6
像高 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 315.65 315.65 315.65
BF 40.62 40.62 40.62
＜数値実施例７＞
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd
39 -164.538 1.40
40 28.306 4.82 1.59282 68.6
41 93.025 0.12
42 26.266 4.62 1.49700 81.5
43 89.999 0.50
44 43.681 1.99 1.74100 52.6
45 57.983 0.91 2.00100 29.1
46 13.518 8.07 1.54814 45.8
47 -57.692 2.52
48 -47.921 1.00 1.72916 54.7
49 106.452 2.18
50 372.780 0.99 1.95375 32.3
51 14.036 2.83 1.92286 18.9
52 29.049 3.54

各種データ
ズーム比 13.60
広角 中間 望遠
焦点距離 8.86 32.89 120.49
Fナンバー 3.72 3.72 5.56
半画角 32.8 9.4 2.6
像高 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 315.65 315.65 315.65
BF 40.62 40.62 40.62
１０１ ：ズームレンズ
Ｕ２ ：第２レンズ群（ズーム群）
Ｕ３ ：第３レンズ群（ズーム群）
Ｕ４ ：第４レンズ群（ズーム群）
Ｕ５ ：第５レンズ群（リレーレンズ群）
Ｕ５１ ：第５１レンズ群（リレーレンズ群）
Ｕ５２ ：エクステンダレンズ群
Ｕ５２１ ：前群
Ｕ５２２ ：中群
Ｕ５２３ ：後群
Ｕ５３ ：第５３レンズ群（リレーレンズ群）

Claims (11)

  1. ズーミングのためには光軸に沿って移動しないリレーレンズ群の光路中に挿抜されることによりズームレンズの焦点距離範囲を変化させるエクステンダレンズ群であって、
    正の前群と、負の中群と、負の後群とからなり、
    前記エクステンダレンズ群は３枚の負レンズを含む、７枚以上のレンズを有し、
    前記中群は、負レンズを含み、
    前記エクステンダレンズ群に含まれる正レンズの平均屈折率および前記エクステンダレンズ群に含まれる負レンズの平均屈折率をそれぞれＮｐおよびＮｎとし、前記中群に含まれる負レンズの焦点距離をｆｂｎａとし、前記中群の焦点距離をｆｂ、前記エクステンダレンズ群に含まれる正レンズの平均アッベ数および前記エクステンダレンズ群に含まれる負レンズの平均アッベ数をそれぞれνｐおよびνｎとして、
    ０．２０＜Ｎｎ－Ｎｐ＜０．６０
    ０．２０＜ｆｂｎａ／ｆｂ＜１．００
    １０．０＜νｐ－νｎ＜４０．０
    なる条件式を満たすことを特徴とするエクステンダレンズ群。
    ここで、ｆｂｎａは、前記中群が複数の負レンズを含む場合は、前記複数の負レンズにおける第ｉ番の負レンズの焦点距離をｆｉとして、
    Figure 0007379017000004
     なる式で表されるものとする。
  2. ズーミングのためには光軸に沿って移動しないリレーレンズ群の光路中に挿抜されることによりズームレンズの焦点距離範囲を変化させるエクステンダレンズ群であって、
    正の前群と、負の中群と、負の後群とからなり、
    ３枚の負レンズを含み、
    前記前群と、前記中群と、前記後群とのそれぞれは、負レンズを含み、
    前記エクステンダレンズ群に含まれる正レンズの平均屈折率および前記エクステンダレンズ群に含まれる負レンズの平均屈折率をそれぞれＮｐおよびＮｎとし、前記中群に含まれる負レンズの焦点距離をｆｂｎａとし、前記中群の焦点距離をｆｂとして、
    ０．２０＜Ｎｎ－Ｎｐ＜０．６０
    ０．２０＜ｆｂｎａ／ｆｂ＜１．００
    なる条件式を満たすことを特徴とするエクステンダレンズ群。
    ここで、ｆｂｎａは、前記中群が複数の負レンズを含む場合は、前記複数の負レンズにおける第ｉ番の負レンズの焦点距離をｆｉとして、
    Figure 0007379017000005
     なる式で表されるものとする。
  3. ズーミングのためには光軸に沿って移動しないリレーレンズ群の光路中に挿抜されることによりズームレンズの焦点距離範囲を変化させるエクステンダレンズ群であって、
    正の前群と、負の中群と、負の後群とからなり、
    ３枚の負レンズを含み、
    前記中群は、２枚の負レンズを含み、
    前記後群は、負レンズを含み、
    前記エクステンダレンズ群に含まれる正レンズの平均屈折率および前記エクステンダレンズ群に含まれる負レンズの平均屈折率をそれぞれＮｐおよびＮｎとし、前記中群に含まれる負レンズの焦点距離をｆｂｎａとし、前記中群の焦点距離をｆｂとして、
    ０．２０＜Ｎｎ－Ｎｐ＜０．６０
    ０．２０＜ｆｂｎａ／ｆｂ＜１．００
    なる条件式を満たすことを特徴とするエクステンダレンズ群。
    ここで、ｆｂｎａは、前記中群が複数の負レンズを含む場合は、前記複数の負レンズにおける第ｉ番の負レンズの焦点距離をｆｉとして、
    Figure 0007379017000006
     なる式で表されるものとする。
  4. 前記後群の焦点距離をｆｃとして、
    ０．４０＜ｆｂ／ｆｃ＜８．００
    なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれか１項に記載のエクステンダレンズ群。
  5. 前記前群の焦点距離をｆａとし、前記中群と前記後群との合成焦点距離をｆｂｃとして、
    －２．５０＜ｆａ／ｆｂｃ＜－１．５０
    なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちいずれか１項に記載のエクステンダレンズ群。
  6. 前記前群の焦点距離をｆａとし、前記エクステンダレンズ群の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上の距離をＴＤｅｘｔとして、
    ０．５０＜ＴＤｅｘｔ／ｆａ＜１．５０
    なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１ないし請求項５のうちいずれか１項に記載のエクステンダレンズ群。
  7. 前記エクステンダレンズ群は、２以上の接合レンズを含むことを特徴とする請求項１ないし請求項６のうちいずれか１項に記載のエクステンダレンズ群。
  8. 前記エクステンダレンズ群は、３以上の接合面を含むことを特徴とする請求項１ないし請求項７のうちいずれか１項に記載のエクステンダレンズ群。
  9. 前記エクステンダレンズ群は、８枚以下のレンズからなることを特徴とする請求項１ないし請求項８のうちいずれか１項に記載のエクステンダレンズ群。
  10. 物体側から像側へ順に配置された、ズーミングのためには移動しない正の屈折力を有する第１レンズ群と、ズーミングのために光軸に沿って移動する負の屈折力を有する第２レンズ群と、ズーミングのために光軸に沿って移動する負の屈折力を有する第３レンズ群と、変倍に伴う像面変動を補正する正の屈折力の第４レンズ群と、ズーミングのためには光軸に沿って移動しない正の屈折力のリレーレンズ群からなるズームレンズであって、
    前記リレーレンズ群は、その光路中に挿抜されることにより前記ズームレンズの焦点距離範囲を変化させる請求項１ないし請求項９のうちいずれか１項に記載のエクステンダレンズ群を含む、ことを特徴とするズームレンズ。
  11. 請求項１０に記載のズームレンズと、
    前記ズームレンズによって形成された像を受ける撮像素子と、
    を有することを特徴とする撮像装置。
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