JP2019078849A - ズームレンズ及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型、広画角、高性能のズームレンズ、及びこのズームレンズを備えた撮像装置を提供する。【解決手段】ズームレンズは、物体側から順に、正の第１レンズ群Ｇ１、負の第２レンズ群Ｇ２、正の第３レンズ群Ｇ３、正の第４レンズ群Ｇ４を備える。変倍時に第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４は不動で、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３が移動する。第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、合焦時不動の負の第１Ａサブレンズ群Ｇ１Ａ、合焦時移動の正の第１Ｂサブレンズ群Ｇ１Ｂ、合焦時不動の正の第１Ｃサブレンズ群Ｇ１Ｃからなる。第１Ａサブレンズ群Ｇ１Ａの焦点距離ｆ１Ａ、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１に関する条件式：−１．４７＜ｆ１Ａ／ｆ１＜−１．０８を満足する。【選択図】図１

Description

本発明は、ズームレンズ、及び撮像装置に関する。

従来、放送用カメラ及び映画撮影用カメラ等に搭載するレンズ系として４群構成のズームレンズが提案されている。例えば、下記特許文献１及び特許文献２には、物体側から像側へ向かって順に、正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、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レンズ群とを配置したズームレンズが記載されている。

特開２０１７−２６９７６号公報 特開２０１４−２３２３１３号公報

従来の放送用カメラは、ＨＤ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｏｎ）のセンサーを搭載したカメラが主流であったが、今後は画素数が４倍の４Ｋ（約８００万画素）のセンサーを搭載したカメラによる撮影が増加することが考えられる。映画撮影用カメラでは、最近は４Ｋ以上の画素数を有するカメラが多く存在し、４Ｋ撮影が増えている。また、４Ｋ以上の画素数を有する８Ｋ（約３３００万画素）のセンサーを搭載したカメラも市場に出回っている。これらの高画素のセンサーを搭載したカメラには、より高性能なレンズを用いることが求められる。特に、ズームレンズの場合は色の滲みが広角端で出やすく、光源及びカメラ等の撮影環境の変化によって目立ちやすくなるため、色の滲みを抑えることが重要となる。

放送用カメラ及び映画撮影用カメラに用いるズームレンズには、使い勝手の点から、広い画角を有することが求められる。またその一方で、上記カメラでは機動性および操作性を重視した撮影形態に対応するため、さらなる小型化が求められており、搭載するズームレンズにも小型化が求められることになる。

しかしながら、特許文献１に記載のズームレンズは、レンズの有効径が大きく、小型化の要求を十分満たしていない。また、特許文献２に記載のズームレンズは、近年の高性能の要求に応えるためにはさらなる収差補正が望まれる。

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、小型かつ広画角であり、高い光学性能を有するズームレンズ、及びこのズームレンズを備えた撮像装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のズームレンズは、物体側から像側へ向かって順に、正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レンズ群とからなる４つのレンズ群のみをレンズ群として備え、第３レンズ群の最も像側の面と像面との間に絞りが配置され、変倍時に、第１レンズ群と第４レンズ群とは像面に対して固定されており、第２レンズ群と第３レンズ群とは光軸方向の相互間隔を変化させてそれぞれ移動し、第１レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、合焦時に像面に対して固定されている負の屈折力を有する第１Ａサブレンズ群と、合焦時に光軸方向に移動する正の屈折力を有する第１Ｂサブレンズ群と、合焦時に像面に対して固定されている正の屈折力を有する第１Ｃサブレンズ群とからなり、第１Ａサブレンズ群の焦点距離をｆ１Ａとし、無限遠物体に合焦時の第１レンズ群の焦点距離をｆ１とした場合、
−１．４７＜ｆ１Ａ／ｆ１＜−１．０８ （１）
で表される条件式（１）を満足し、第１Ａサブレンズ群中の正レンズのｄ線基準のアッベ数をν１Ａｐとし、第１Ａサブレンズ群中の全ての負レンズのｄ線基準のアッベ数の平均値をν１Ａｎａとし、第１Ａサブレンズ群中の正レンズのｇ線とＦ線間の部分分散比をθｇＦ１Ａｐとし、第１Ａサブレンズ群中の全ての負レンズのｇ線とＦ線間の部分分散比の平均値をθｇＦ１Ａｎａとした場合、
１９＜ν１Ａｎａ−ν１Ａｐ＜３１ （２）
０．０４６＜θｇＦ１Ａｐ−θｇＦ１Ａｎａ＜０．０７１ （３）
で表される条件式（２）及び（３）を満足する正レンズを第１Ａサブレンズ群が少なくとも１枚有する。

本発明のズームレンズにおいては、条件式（２）及び（３）を満足する第１Ａサブレンズ群の正レンズの少なくとも１枚は下記条件式（２−１）及び／又は（３−１）を満足することが好ましい。
２１＜ν１Ａｎａ−ν１Ａｐ＜３０ （２−１）
０．０５１＜θｇＦ１Ａｐ−θｇＦ１Ａｎａ＜０．０６８ （３−１）

本発明のズームレンズにおいては、広角端における第３レンズ群の位置と望遠端における第３レンズ群の位置との光軸方向の距離の差をＺ３とし、第３レンズ群の焦点距離をｆ３とした場合、下記条件式（４）を満足することが好ましく、下記条件式（４−１）を満足することがより好ましい。
１＜Ｚ３／ｆ３＜１．４ （４）
１．０５＜Ｚ３／ｆ３＜１．２２ （４−１）

本発明のズームレンズにおいては、第１Ｃサブレンズ群中の正レンズのうち最も焦点距離が短い正レンズの焦点距離をｆ１Ｃｐとし、第１Ｃサブレンズ群の焦点距離をｆ１Ｃとした場合、下記条件式（５）を満足することが好ましい。
１．９＜ｆ１Ｃｐ／ｆ１Ｃ＜２．２５ （５）

本発明のズームレンズにおいては、第２レンズ群の焦点距離をｆ２とし、第３レンズ群の焦点距離をｆ３とした場合、下記条件式（６）を満足することが好ましく、下記条件式（６−１）を満足することがより好ましい。
−０．５８＜ｆ２／ｆ３＜−０．３８ （６）
−０．５＜ｆ２／ｆ３＜−０．３８ （６−１）

本発明のズームレンズにおいては、広角端から望遠端への変倍時に、第２レンズ群と第３レンズ群とはそれぞれの結像倍率が−１倍の点を同時に通ることが好ましい。

本発明の撮像装置は、本発明のズームレンズを備えている。

なお、本明細書の「〜からなり」、「〜からなる」は、構成要素として挙げたもの以外に、実質的に屈折力を有さないレンズ、並びに、絞り、フィルタ、及びカバーガラス等のレンズ以外の光学要素、並びに、レンズフランジ、レンズバレル、撮像素子、及び手振れ補正機構等の機構部分、等が含まれていてもよいことを意図する。

なお、本明細書の「正の屈折力を有する〜群」は、群全体として正の屈折力を有することを意味する。同様に「負の屈折力を有する〜群」は、群全体として負の屈折力を有することを意味する。「レンズ群」及び「サブレンズ群」は、必ずしも複数のレンズから構成されるものだけでなく、１枚のレンズのみで構成されるものも含む。屈折力の符号は、非球面が含まれているものは近軸領域で考えることとする。条件式は、特に断りが無い限り、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ（ナノメートル））を基準とする。

なお、あるレンズのｇ線とＦ線間の部分分散比θｇＦとは、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ（ナノメートル））、Ｆ線（波長４８６．１ｎｍ（ナノメートル））、及びＣ線（波長６５６．３ｎｍ（ナノメートル））に対するそのレンズの屈折率をそれぞれＮｇ、ＮＦ、及びＮＣとしたとき、θｇＦ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）で定義される。

本発明によれば、小型かつ広画角であり、高い光学性能を有するズームレンズ、及びこのズームレンズを備えた撮像装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るズームレンズ（本発明の実施例１のズームレンズ）の広角端におけるレンズ構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本発明の実施例１のズームレンズの広角端、中間焦点距離状態、及び望遠端におけるレンズ構成と光路を示す断面図である。 本発明の実施例２のズームレンズの広角端におけるレンズ構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本発明の実施例３のズームレンズの広角端におけるレンズ構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本発明の実施例４のズームレンズの広角端におけるレンズ構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本発明の実施例５のズームレンズの広角端におけるレンズ構成の断面図と移動軌跡を示す図である。 本発明の実施例１のズームレンズの各収差図である。 本発明の実施例２のズームレンズの各収差図である。 本発明の実施例３のズームレンズの各収差図である。 本発明の実施例４のズームレンズの各収差図である。 本発明の実施例５のズームレンズの各収差図である。 本発明の一実施形態に係る撮像装置の概略的な構成図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１に本発明の一実施形態に係るズームレンズの広角端における断面図を示し、図２にこのズームレンズの各状態における断面図と光路を示す。図１及び図２に示す例は後述の実施例１のズームレンズに対応している。図１及び図２では、紙面左側が物体側、紙面右側が像側であり、無限遠物体に合焦した状態を示している。図２では、「ＷＩＤＥ」と付した上段に広角端状態を示し、「ＭＩＤＤＬＥ」と付した中段に中間焦点距離状態を示し、「ＴＥＬＥ」と付した下段に望遠端状態を示している。図２では光束として、広角端状態における軸上光束ｗａ及び最大画角の光束ｗｂ、中間焦点距離状態における軸上光束ｍａ及び最大画角の光束ｍｂ、望遠端状態における軸上光束ｔａ及び最大画角の光束ｔｂを示している。以下では主に図１を参照しながら説明する。

本実施形態のズームレンズは、光軸Ｚに沿って物体側から像側へ向かって順に、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４つのレンズ群のみをレンズ群として備える。第３レンズ群Ｇ３の最も像側の面と像面Ｓｉｍとの間に開口絞りＳｔが配置される。最も物体側のレンズ群を正の屈折力を有するレンズ群とすることによって、レンズ系全長の短縮が可能となり、小型化に有利となる。

図１の例では、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へ向かって順に、レンズＬ１ａ〜Ｌ１ｌの１２枚のレンズからなり、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へ向かって順に、レンズＬ２ａ〜Ｌ２ｅの５枚のレンズからなり、第３レンズ群Ｇ３は、物体側から像側へ向かって順に、レンズＬ３ａ〜Ｌ３ｅの５枚のレンズからなり、第４レンズ群Ｇ４は、物体側から像側へ向かって順に、レンズＬ４ａ〜Ｌ４ｋの１１枚のレンズからなる。

なお、図１ではズームレンズと像面Ｓｉｍとの間に、入射面と出射面が平行の光学部材ＰＰが配置された例を示している。光学部材ＰＰは、各種フィルタ、プリズム、及び／又はカバーガラス等を想定した部材である。各種フィルタとは例えばローパスフィルタ、赤外線カットフィルタ、及び／又は特定の波長域をカットするフィルタ等である。図１の光学部材ＰＰは２つの部材からなるが、光学部材ＰＰを構成する部材の数は任意に選択可能であり、光学部材ＰＰを省略した構成も可能である。

本実施形態のズームレンズは、変倍時に、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４とは像面Ｓｉｍに対して固定されており、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３とは光軸方向の相互間隔を変化させてそれぞれ移動する。すなわち、変倍時に、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３とはそれぞれ互いに異なる軌跡で光軸方向に移動し、隣接するレンズ群の光軸方向の間隔が変化する。図１では、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３の下に広角端から望遠端へ変倍する際の各レンズ群の概略的な移動軌跡を矢印で示している。なお、図１の例では開口絞りＳｔは変倍時に像面Ｓｉｍに対して固定されているが、開口絞りＳｔが変倍時に光軸方向に移動する構成にすることも可能である。本実施形態のズームレンズでは、最も物体側のレンズ群と最も像側のレンズ群が変倍時に固定されているため、変倍時にレンズ系全長を一定に保つことができる。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へ向かって順に、合焦時に像面Ｓｉｍに対して固定されている負の屈折力を有する第１Ａサブレンズ群Ｇ１Ａと、合焦時に光軸方向に移動する正の屈折力を有する第１Ｂサブレンズ群Ｇ１Ｂと、合焦時に像面Ｓｉｍに対して固定されている正の屈折力を有する第１Ｃサブレンズ群Ｇ１Ｃとからなる。この構成をとることによって、合焦時の画角変化を抑え、被写体距離が変化した際の合焦時の収差の変化を抑えることができる。なお、図１の第１Ｂサブレンズ群Ｇ１Ｂの下の水平方向の矢印は、第１Ｂサブレンズ群Ｇ１Ｂが無限遠物体から近距離物体への合焦時に光軸方向に移動することを意味する。

本実施形態のズームレンズは、第１Ａサブレンズ群Ｇ１Ａの焦点距離をｆ１Ａとし、無限遠物体に合焦時の第１レンズ群Ｇ１の焦点距離をｆ１とした場合、下記条件式（１）を満足する。条件式（１）の下限以下とならないようにすることによって、第１レンズ群Ｇ１の屈折力の強さに対して第１Ａサブレンズ群Ｇ１Ａの屈折力が弱くなりすぎないため、正レンズ群である第１レンズ群Ｇ１内における第１Ａサブレンズ群Ｇ１Ａの負の屈折力を確保することができ、広角端での倍率色収差及び望遠端での球面収差の補正が容易となり、また、合焦時の画角変動を抑制することに有利となる。条件式（１）の上限以上とならないようにすることによって、第１レンズ群Ｇ１の屈折力の強さに対して第１Ａサブレンズ群Ｇ１Ａの屈折力が強くなりすぎないため、第１レンズ群Ｇ１の正の屈折力を確保することができる。これによって、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４間の距離の伸長化を抑制でき、第１レンズ群Ｇ１から開口絞りＳｔまでの距離の短縮化に寄与できるため、広画角のレンズ系では大径化しやすい第１レンズ群Ｇ１のレンズの有効径を抑えることができ、小型化に有利となる。
−１．４７＜ｆ１Ａ／ｆ１＜−１．０８ （１）

また、本実施形態のズームレンズは、第１Ａサブレンズ群Ｇ１Ａ中の正レンズのｄ線基準のアッベ数をν１Ａｐとし、第１Ａサブレンズ群Ｇ１Ａ中の全ての負レンズのｄ線基準のアッベ数の平均値をν１Ａｎａとし、第１Ａサブレンズ群Ｇ１Ａ中の正レンズのｇ線とＦ線間の部分分散比をθｇＦ１Ａｐとし、第１Ａサブレンズ群Ｇ１Ａ中の全ての負レンズのｇ線とＦ線間の部分分散比の平均値をθｇＦ１Ａｎａとした場合、第１Ａサブレンズ群Ｇ１Ａは下記条件式（２）及び（３）を満足する正レンズを少なくとも１枚有する。
１９＜ν１Ａｎａ−ν１Ａｐ＜３１ （２）
０．０４６＜θｇＦ１Ａｐ−θｇＦ１Ａｎａ＜０．０７１ （３）

条件式（２）の下限以下とならないようにすることによって、広角端での倍率色収差及び望遠端での軸上色収差の補正が容易となる。条件式（２）の上限以上とならないようにすることによって、第１Ａサブレンズ群Ｇ１Ａ中の負レンズの屈折率が低くなりすぎないため、屈折力を確保するために曲率半径の絶対値を小さくする必要が無くなり第１Ａサブレンズ群Ｇ１Ａの伸長化を抑制できる。なお、条件式（２）及び（３）を満足する正レンズの少なくとも１枚が下記条件式（２−１）を満足する場合には、より良好な特性とすることができる。
２１＜ν１Ａｎａ−ν１Ａｐ＜３０ （２−１）

条件式（２）と合わせて条件式（３）を満足することによって、二次スペクトルの補正に有利となる。なお、条件式（２）及び（３）を満足する正レンズの少なくとも１枚が下記条件式（３−１）を満足する場合には、より良好な特性とすることができる。
０．０５１＜θｇＦ１Ａｐ−θｇＦ１Ａｎａ＜０．０６８ （３−１）

また、本実施形態のズームレンズにおいては、広角端における第３レンズ群Ｇ３の位置と望遠端における第３レンズ群Ｇ３の位置との光軸方向の距離の差をＺ３とし、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離をｆ３とした場合、下記条件式（４）を満足することが好ましい。条件式（４）の下限以下とならないようにすることによって、第３レンズ群Ｇ３の屈折力が弱くなりすぎないためバックフォーカスが長くなりすぎず、小型化に有利となる。条件式（４）の上限以上とならないようにすることによって、Ｚ３が大きくなりすぎないため、小型化に有利となる。また、条件式（４）の上限以上とならないようにすることによって、第３レンズ群Ｇ３の屈折力が強くなりすぎないため望遠側の球面収差及び軸上色収差の補正が容易となる。なお、下記条件式（４−１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
１＜Ｚ３／ｆ３＜１．４ （４）
１．０５＜Ｚ３／ｆ３＜１．２２ （４−１）

また、本実施形態のズームレンズにおいては、第１Ｃサブレンズ群Ｇ１Ｃ中の正レンズのうち最も焦点距離が短い正レンズの焦点距離をｆ１Ｃｐとし、第１Ｃサブレンズ群Ｇ１Ｃの焦点距離をｆ１Ｃとした場合、下記条件式（５）を満足することが好ましい。条件式（５）は、第１Ｃサブレンズ群Ｇ１Ｃの中で最も屈折力の強い正レンズ、すなわち、第１Ｃサブレンズ群Ｇ１Ｃの中で影響力の大きい正レンズの屈折力に関する式である。条件式（５）を満足することによって、低次の球面収差と高次の球面収差とのバランスを良好に保ちながら収差補正することに有利となる。なお、ここで、高次とは５次以上を意味し、低次とは３次以下を意味する。
１．９＜ｆ１Ｃｐ／ｆ１Ｃ＜２．２５ （５）

また、本実施形態のズームレンズにおいては、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離をｆ２とし、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離をｆ３とした場合、下記条件式（６）を満足することが好ましい。条件式（６）を満足することによって、負レンズ群である第２レンズ群Ｇ２と正レンズ群である第３レンズ群Ｇ３との屈折力の比を好適な範囲に保つことができ、変倍時の倍率色収差の変動、変倍時の軸上色収差の変動、及び変倍時の球面収差の変動を抑えるのに有利となる。なお、下記条件式（６−１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
−０．５８＜ｆ２／ｆ３＜−０．３８ （６）
−０．５＜ｆ２／ｆ３＜−０．３８ （６−１）

また、本実施形態のズームレンズにおいては、広角端から望遠端への変倍時に、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３とはそれぞれの結像倍率が−１倍の点を同時に通ることが好ましい。このようにした場合は、高い変倍比の確保に有利となる。図１では第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３それぞれの結像倍率が−１倍となる移動軌跡中の位置を水平方向の破線で示している。

なお、図１に示す例では、レンズ系と像面Ｓｉｍとの間に光学部材ＰＰを配置した例を示したが、ローパスフィルタ及び／又は特定の波長域の光を遮光する各種フィルタをレンズ系と像面Ｓｉｍとの間に配置する代わりに、各レンズの間にこれらの各種フィルタを配置してもよく、あるいは、いずれかのレンズのレンズ面に、各種フィルタと同様の作用を有するコートを施してもよい。

上述した好ましい構成及び可能な構成は、任意の組合せが可能であり、要求される仕様に応じて適宜選択的に採用されることが好ましい。本実施形態によれば、小型かつ広画角であり、高い光学性能を有するズームレンズを実現することが可能である。なお、ここでいう「広画角」とは広角端での全画角が８０度以上を意味する。

次に、本発明のズームレンズの数値実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１のズームレンズの断面図は図１及び図２に示したものであり、その図示方法は上述したとおりであるので、ここでは重複説明を一部省略する。実施例１のズームレンズは、物体側から像側へ向かって順に、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、開口絞りＳｔと、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とからなる。変倍時に、第１レンズ群Ｇ１と開口絞りＳｔと第４レンズ群Ｇ４とは像面Ｓｉｍに対して固定されており、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３とは互いに異なる軌跡で光軸方向に移動する。第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像側へ向かって順に、合焦時に像面Ｓｉｍに対して固定されている第１Ａサブレンズ群Ｇ１Ａと、無限遠物体から近距離物体への合焦時に移動する正の屈折力を有する第１Ｂサブレンズ群Ｇ１Ｂと、合焦時に像面Ｓｉｍに対して固定されている正の屈折力を有する第１Ｃサブレンズ群Ｇ１Ｃとからなる。第１Ａサブレンズ群Ｇ１Ａは、物体側から像側へ向かって順に、レンズＬ１ａ〜Ｌ１ｄの４枚のレンズからなる。第１Ｂサブレンズ群Ｇ１Ｂは、物体側から像側へ向かって順に、レンズＬ１ｅ〜Ｌ１ｇの３枚のレンズからなる。第１Ｃサブレンズ群Ｇ１Ｃは、物体側から像側へ向かって順に、レンズＬ１ｈ〜Ｌ１ｌの５枚のレンズからなる。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側へ向かって順に、レンズＬ２ａ〜Ｌ２ｅの５枚のレンズからなる。第３レンズ群Ｇ３は、物体側から像側へ向かって順に、レンズＬ３ａ〜Ｌ３ｅの５枚のレンズからなる。第４レンズ群Ｇ４は、物体側から像側へ向かって順に、レンズＬ４ａ〜Ｌ４ｋの１１枚のレンズからなる。以上が実施例１のズームレンズの概要である。

実施例１のズームレンズの基本レンズデータを表１に、諸元と可変面間隔を表２に、非球面係数を表３に示す。表１において、面番号の欄には最も物体側の面を第１面とし像側に向かうに従い１つずつ番号を増加させた場合の面番号を示し、Ｒの欄には各面の曲率半径を示し、Ｄの欄には各面とその像側に隣接する面との光軸上の面間隔を示す。また、Ｎｄの欄には各構成要素のｄ線に対する屈折率を示し、νｄの欄には各構成要素のｄ線基準のアッベ数を示し、θｇＦの欄には各構成要素のｇ線とＦ線間の部分分散比を示す。

表１では、物体側に凸面を向けた形状の面の曲率半径の符号を正、像側に凸面を向けた形状の面の曲率半径の符号を負としている。表１には開口絞りＳｔ及び光学部材ＰＰも合わせて示している。表１では、開口絞りＳｔに相当する面の面番号の欄には面番号と（Ｓｔ）という語句を記載している。表１のＤの最下欄の値は表中の最も像側の面と像面Ｓｉｍとの間隔である。表１では変倍時の可変面間隔については、ＤＤ［ ］という記号を用い、［ ］の中にこの間隔の物体側の面番号を付してＤの欄に記入している。

表２に、変倍比Ｚｒ、焦点距離ｆ、ＦナンバーＦＮｏ．、最大全画角２ω、及び可変面間隔の値をｄ線基準で示す。２ωの欄の（°）は単位が度であることを意味する。表２では、広角端状態、中間焦点距離状態、及び望遠端状態の各値をそれぞれＷＩＤＥ、ＭＩＤＤＬＥ、及びＴＥＬＥと表記した欄に示している。表１と表２には無限遠物体に合焦した状態の各値を示す。

表１では、非球面の面番号には＊印を付しており、非球面の曲率半径の欄には近軸の曲率半径の数値を記載している。表３に、非球面の面番号と各非球面に関する非球面係数を示す。表３の非球面係数の数値の「Ｅ±ｎ」（ｎ：整数）は「×１０^±ｎ」を意味する。非球面係数は、下式で表される非球面式における各係数ＫＡ、Ａｍ（ｍ＝４、６、８、…）の値である。
Ｚｄ＝Ｃ×ｈ^２／｛１＋（１−ＫＡ×Ｃ^２×ｈ^２）^１/２｝＋ΣＡｍ×ｈ^ｍ
ただし、
Ｚｄ：非球面深さ（高さｈの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に
下ろした垂線の長さ）
ｈ：高さ（光軸からのレンズ面までの距離）
Ｃ：近軸曲率
ＫＡ、Ａｍ：非球面係数
であり、非球面式のΣはｍに関する総和を意味する。

各表のデータにおいて、角度の単位としては度を用い、長さの単位としてはｍｍ（ミリメートル）を用いているが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても使用可能なため他の適当な単位を用いることもできる。また、以下に示す各表では所定の桁でまるめた数値を記載している。

図７に左から順に、実施例１のズームレンズの無限遠物体に合焦した状態での各収差図を示す。図７では左から順に、球面収差、非点収差、歪曲収差、及び倍率色収差を示す。図７ではＷＩＤＥと付した上段に広角端状態の収差図を示し、ＭＩＤＤＬＥと付した中段に中間焦点距離状態の収差図を示し、ＴＥＬＥと付した下段に望遠端状態の収差図を示す。球面収差図では、ｄ線、Ｃ線、及びＦ線における収差をそれぞれ黒の実線、長破線、及び短破線で示す。非点収差図では、サジタル方向のｄ線における収差を実線で示し、タンジェンシャル方向のｄ線における収差を短破線で示す。歪曲収差図ではｄ線における収差を実線で示す。倍率色収差図では、Ｃ線、Ｆ線、及びｇ線における収差をそれぞれ長破線、短破線、及び二点鎖線で示す。球面収差図のＦＮｏ．はＦナンバーを意味し、その他の収差図のωは半画角を意味する。

上記の実施例１の説明で述べた各データの記号、意味、及び記載方法は、特に断りがない限り以下の実施例のものについても同様であるので、以下では重複説明を省略する。

［実施例２］
実施例２のズームレンズの断面図を図３に示す。実施例２のズームレンズは実施例１のズームレンズの概要と同様の構成を有する。実施例２のズームレンズの基本レンズデータを表４に、諸元と可変面間隔を表５に、非球面係数を表６に、無限遠物体に合焦した状態での各収差図を図８に示す。

［実施例３］
実施例３のズームレンズの断面図を図４に示す。実施例３のズームレンズは実施例１のズームレンズの概要と同様の構成を有する。実施例３のズームレンズの基本レンズデータを表７に、諸元と可変面間隔を表８に、無限遠物体に合焦した状態での各収差図を図９に示す。

［実施例４］
実施例４のズームレンズの断面図を図５に示す。実施例４のズームレンズは実施例１のズームレンズの概要と同様の構成を有する。実施例４のズームレンズの基本レンズデータを表９に、諸元と可変面間隔を表１０に、無限遠物体に合焦した状態での各収差図を図１０に示す。

［実施例５］
実施例５のズームレンズの断面図を図６に示す。実施例５のズームレンズは実施例１のズームレンズの概要と同様の構成を有する。実施例５のズームレンズの基本レンズデータを表１１に、諸元と可変面間隔を表１２に、非球面係数を表１３に、無限遠物体に合焦した状態での各収差図を図１１に示す。

表１４に実施例１〜５のズームレンズの条件式（１）〜（６）の対応値を示す。実施例１〜５はｄ線を基準波長としている。表１４にはｄ線基準での値を示す。

以上のデータからわかるように、実施例１〜５のズームレンズは、変倍比が２５以上あり高変倍比が確保され、広角端での全画角が８０度以上あり広画角に構成され、小型化が達成され、色収差を含む諸収差が良好に補正されて高い光学性能を実現している。

次に、本発明の実施形態に係る撮像装置について説明する。図１２に、本発明の実施形態の撮像装置の一例として、本発明の実施形態に係るズームレンズ１を用いた撮像装置１０の概略構成図を示す。撮像装置１０としては、例えば、放送用カメラ、映画撮影用カメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、及び監視用カメラ等を挙げることができる。

撮像装置１０は、ズームレンズ１と、ズームレンズ１の像側に配置されたフィルタ７と、フィルタ７の像側に配置された撮像素子８と、撮像素子８からの出力信号を演算処理する信号処理部４と、ズームレンズ１の変倍を行うための変倍制御部５と、ズームレンズ１の合焦を行うためのフォーカス制御部６とを備える。なお、図１２では、ズームレンズ１が備える第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、開口絞りＳｔ、及び第４レンズ群Ｇ４を概略的に図示している。

撮像素子８はズームレンズ１により形成される光学像を電気信号に変換する素子であり、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）又はＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等を用いることができる。撮像素子８は、その撮像面がズームレンズ１の像面に一致するように配置される。なお、図１２では１つの撮像素子８のみ図示しているが、本発明の撮像装置はこれに限定されず、３つの撮像素子を有するいわゆる３板方式の撮像装置であってもよい。

以上、実施形態及び実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態及び実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各レンズの曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数、及び非球面係数等は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得る。

１ ズームレンズ
４ 信号処理部
５ 変倍制御部
６ フォーカス制御部
７ フィルタ
８ 撮像素子
１０ 撮像装置
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ１Ａ 第１Ａサブレンズ群
Ｇ１Ｂ 第１Ｂサブレンズ群
Ｇ１Ｃ 第１Ｃサブレンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｇ４ 第４レンズ群
Ｌ１ａ〜Ｌ１ｌ、Ｌ２ａ〜Ｌ２ｅ、Ｌ３ａ〜Ｌ３ｅ、Ｌ４ａ〜Ｌ４ｋ レンズ
ｍａ、ｔａ、ｗａ 軸上光速
ｍｂ、ｔｂ、ｗｂ 最大画角の光束
ＰＰ 光学部材
Ｓｉｍ 像面
Ｓｔ 開口絞り
Ｚ 光軸

Claims (10)

1. 物体側から像側へ向かって順に、正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レンズ群とからなる４つのレンズ群のみをレンズ群として備え、
   前記第３レンズ群の最も像側の面と像面との間に絞りが配置され、
   変倍時に、前記第１レンズ群と前記第４レンズ群とは像面に対して固定されており、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群とは光軸方向の相互間隔を変化させてそれぞれ移動し、
   前記第１レンズ群は、物体側から像側へ向かって順に、合焦時に像面に対して固定されている負の屈折力を有する第１Ａサブレンズ群と、合焦時に光軸方向に移動する正の屈折力を有する第１Ｂサブレンズ群と、合焦時に像面に対して固定されている正の屈折力を有する第１Ｃサブレンズ群とからなり、
   前記第１Ａサブレンズ群の焦点距離をｆ１Ａとし、無限遠物体に合焦時の前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とした場合、
   −１．４７＜ｆ１Ａ／ｆ１＜−１．０８ （１）
   で表される条件式（１）を満足し、
   前記第１Ａサブレンズ群中の正レンズのｄ線基準のアッベ数をν１Ａｐとし、前記第１Ａサブレンズ群中の全ての負レンズのｄ線基準のアッベ数の平均値をν１Ａｎａとし、前記第１Ａサブレンズ群中の正レンズのｇ線とＦ線間の部分分散比をθｇＦ１Ａｐとし、前記第１Ａサブレンズ群中の全ての負レンズのｇ線とＦ線間の部分分散比の平均値をθｇＦ１Ａｎａとした場合、
   １９＜ν１Ａｎａ−ν１Ａｐ＜３１ （２）
   ０．０４６＜θｇＦ１Ａｐ−θｇＦ１Ａｎａ＜０．０７１ （３）
   で表される条件式（２）及び（３）を満足する正レンズを前記第１Ａサブレンズ群が少なくとも１枚有するズームレンズ。
2. 広角端における前記第３レンズ群の位置と望遠端における前記第３レンズ群の位置との光軸方向の距離の差をＺ３とし、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３とした場合、
   １＜Ｚ３／ｆ３＜１．４ （４）
   で表される条件式（４）を満足する請求項１記載のズームレンズ。
3. 前記第１Ｃサブレンズ群中の正レンズのうち最も焦点距離が短い正レンズの焦点距離をｆ１Ｃｐとし、前記第１Ｃサブレンズ群の焦点距離をｆ１Ｃとした場合、
   １．９＜ｆ１Ｃｐ／ｆ１Ｃ＜２．２５ （５）
   で表される条件式（５）を満足する請求項１又は２記載のズームレンズ。
4. 前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とし、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３とした場合、
   −０．５８＜ｆ２／ｆ３＜−０．３８ （６）
   で表される条件式（６）を満足する請求項１から３のいずれか１項記載のズームレンズ。
5. 広角端から望遠端への変倍時に、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群とはそれぞれの結像倍率が−１倍の点を同時に通る請求項１から４のいずれか１項記載のズームレンズ。
6. 前記条件式（２）及び（３）を満足する前記正レンズの少なくとも１枚は
   ２１＜ν１Ａｎａ−ν１Ａｐ＜３０ （２−１）
   で表される条件式（２−１）を満足する請求項１記載のズームレンズ。
7. 前記条件式（２）及び（３）を満足する前記正レンズの少なくとも１枚は
   ０．０５１＜θｇＦ１Ａｐ−θｇＦ１Ａｎａ＜０．０６８ （３−１）
   で表される条件式（３−１）を満足する請求項１記載のズームレンズ。
8. １．０５＜Ｚ３／ｆ３＜１．２２ （４−１）
   で表される条件式（４−１）を満足する請求項２記載のズームレンズ。
9. −０．５＜ｆ２／ｆ３＜−０．３８ （６−１）
   で表される条件式（６−１）を満足する請求項４記載のズームレンズ。
10. 請求項１から９のいずれか１項記載のズームレンズを備えた撮像装置。