JP5777655B2 - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents
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Description
本発明はズームレンズに関し、特にビデオカメラ、監視カメラ、デジタルスチルカメラ、放送用カメラ、銀塩写真用カメラ等の撮像装置に用いる撮像光学系として好適なものである。
固体撮像素子を用いた撮像装置に用いる撮影光学系には、全系が小型で広画角、高ズーム比のズームレンズであることが求められている。さらに、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有するズームレンズであることが要望されている。これらの要求を満足するズームレンズとして、物体側より像側へ順に、正、負、正、正の屈折力の第１乃至第４レンズ群を有するポジティブリード型の４群ズームレンズが知られている。
このうち、第２レンズ群と第３レンズ群を移動させて変倍を行い、第４レンズ群を移動させて変倍に伴う像面変動を補正すると共にフォーカシングを行う、所謂リアフォーカスタイプの４群ズームレンズが知られている（特許文献１、２）。特許文献１、２では、高ズーム比で全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有する小型の４群ズームレンズを開示している。
前述した構成のポジティブリード型の４群ズームレンズは全系の小型化及び高ズーム比化を図るのが比較的容易である。しかしながら、広画角化及び高ズーム比化を図りつつ、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得るには、各レンズ群の屈折力、特に第２レンズ群の屈折力、そして各レンズ群のレンズ構成等を適切に設定することが重要になってくる。例えば、変倍用の第２レンズ群の屈折力やズーミングに伴う移動距離（移動量）等を適切に設定することが重要になってくる。
これらの構成を適切に設定しないと、全系の小型化を図りつつ、広画角化及び高ズーム比化を図り、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得るのが困難になってくる。
本発明は全系が小型で広画角かつ高ズーム比で、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有するズームレンズ及びそれを有する撮像装置を提供することを目的とする。
本発明のズームレンズは、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群より構成され、ズーミングに際して、前記第１レンズ群は不動であり、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群、前記第４レンズ群が移動することによって隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第２レンズ群の移動量をｍ２、広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第３レンズ群の移動量をｍ３、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
−４．９＜ｍ２／ｆ２＜−３．７
−２．０＜ｆ２／ｆｗ＜−１．５
−２５．０＜ｍ２／ｍ３＜−５．５
なる条件式を満足することを特徴としている。
この他、本発明のズームレンズは、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群より構成され、ズーミングに際して、前記第１レンズ群は不動であり、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群、前記第４レンズ群が移動することによって隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、
前記第２レンズ群は、物体側から像側へ順に、負レンズ、負レンズ、負レンズ、正レンズから構成され、
広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第２レンズ群の移動量をｍ２、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
−４．９＜ｍ２／ｆ２＜−３．７
−２．０＜ｆ２／ｆｗ＜−１．５
なる条件式を満足することを特徴としている。
−４．９＜ｍ２／ｆ２＜−３．７
−２．０＜ｆ２／ｆｗ＜−１．５
−２５．０＜ｍ２／ｍ３＜−５．５
なる条件式を満足することを特徴としている。
この他、本発明のズームレンズは、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群より構成され、ズーミングに際して、前記第１レンズ群は不動であり、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群、前記第４レンズ群が移動することによって隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、
前記第２レンズ群は、物体側から像側へ順に、負レンズ、負レンズ、負レンズ、正レンズから構成され、
広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第２レンズ群の移動量をｍ２、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
−４．９＜ｍ２／ｆ２＜−３．７
−２．０＜ｆ２／ｆｗ＜−１．５
なる条件式を満足することを特徴としている。
本発明によれば、全系が小型で広画角かつ高ズーム比で、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有したズームレンズが得られる。
以下、図面を用いて本発明のズームレンズ及びそれを有する撮像装置の実施例について説明する。本発明のズームレンズは、物体側より像側へ順に正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群より構成されている。そしてズーミングに際して、第１レンズ群は不動で第２レンズ群、第３レンズ群、第４レンズ群が移動する。
図１は本発明の実施例１のズームレンズの広角端（短焦点距離端）におけるレンズ断面図、図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例１のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端（長焦点距離端）における収差図である。実施例１はズーム比１９．６９、Ｆナンバー１．８５〜２．８８のズームレンズである。
図３は本発明の実施例２のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例２のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。実施例２はズーム比２９．５９、Ｆナンバー１．８５〜３．３０のズームレンズである。
図５は本発明の実施例３のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図６（Ａ）、
（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例３のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端
における収差図である。実施例３はズーム比２２．２７、Ｆナンバー１．８５〜２．８８のズームレンズである。
（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例３のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端
における収差図である。実施例３はズーム比２２．２７、Ｆナンバー１．８５〜２．８８のズームレンズである。
図７は本発明の実施例４のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例４のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。実施例４はズーム比１９．３４、Ｆナンバー１．８５〜２．８８のズームレンズである。図９は本発明のズームレンズを搭載するビデオカメラ（撮像装置）の要部概略図である。
各実施例のズームレンズは撮像装置に用いられる撮影光学系であり、レンズ断面図において、左方が被写体側（物体側）で、右方が像側である。レンズ断面図において、Ｌ１は正の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は正の屈折力の第３レンズ群、Ｌ４は正の屈折力の第４レンズ群である。ＳＰは開口絞りであり、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間に位置している。矢印は広角端から望遠端へのズーミングに際しての移動軌跡及びフォーカスの際の移動方向を示している。
各実施例のズームレンズは、ズーミングに際して開口絞りＳＰを不動としているが、適切な範囲で可動としても良い。これによればさらなる全系の小型化が容易になる。各実施例では開口絞りＳＰをズーミングに際して不動とし、撮像装置を簡素化している。Ｐは光学フィルター、フェースプレート等に相当する光学ブロックである。Ｉは像面であり、デジタルスチルカメラやビデオカメラの撮影光学系として使用する際にはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子の撮像面が、銀塩フィルム用カメラのときはフィルム面に相当する。
収差図のうち、球面収差においてｄはｄ線、ｇはｇ線である。非点収差図においてΔＭ，ΔＳは各々メリジオナル像面、サジタル像面である。倍率色収差はｇ線によって表している。また、ＦｎｏはＦナンバーである。ωは半画角（度）である。尚、以下の各実施例において広角端と望遠端は変倍レンズ群が機構上光軸方向において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。
各実施例では、広角端から望遠端へのズーミングに際して、矢印のように、第２レンズ群Ｌ２が像側に単調移動している。また、第３レンズ群Ｌ３は広角端に比べて望遠端において物体側に位置する
ように移動して変倍を行っている。
ように移動して変倍を行っている。
また、第４レンズ群Ｌ４を物体側に凸状の軌跡で移動させることで変倍に伴う像面変動を補正している。また、各実施例では、第４レンズ群Ｌ４を光軸上移動させてフォーカシング（フォーカス）を行うリヤーフォーカス式を採用している。第４レンズ群Ｌ４に関する実線の曲線４ａと点線の曲線４ｂは、各々無限遠と近距離にフォーカスしているときのズーミングに伴う像面変動を補正するための移動軌跡である。第４レンズ群Ｌ４を物体側へ凸状の軌跡とすることで第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４間の空間の有効利用を図り、レンズ全長の短縮化を図っている。
又、各実施例では望遠端において無限遠から近距離へフォーカスを行う場合には、矢印４ｃに示すように第４レンズ群Ｌ４を前方に繰り出すことで行っている。尚、各実施例においては撮影時に、第３レンズ群Ｌ３の全体または一部を光軸に対して垂直方向の成分を持つ方向に移動させることによってズームレンズが振動したときに生ずる撮影画像のブレを補正するようにしても良い。即ち像ぶれ補正を行っても良い。
各実施例のズームレンズは、物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｌ４から構成されている。ズーミングに際して、第１レンズ群Ｌ１は不動であり、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４が移動することによって隣り合うレンズ群の間隔が変化する。広角端から望遠端へのズーミングにおける第２レンズ群Ｌ２の移動量をｍ２、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離をｆ２、広角端における全系の焦点距離をｆｗとする。
このとき、
−４．９＜ｍ２／ｆ２＜−３．７ ・・・（１）
−２．０＜ｆ２／ｆｗ＜−１．５ ・・・（２）
なる条件式を満足する。ここで広角端から望遠端へのズーミングにおけるレンズ群の移動量とは、レンズ群の広角端と望遠端における光軸上の位置の差でありレンズ群の移動量の符号は広角端に比べて望遠端においてレンズ群が像側に位置するときを正とし物体側に位置するときを負とする。
−４．９＜ｍ２／ｆ２＜−３．７ ・・・（１）
−２．０＜ｆ２／ｆｗ＜−１．５ ・・・（２）
なる条件式を満足する。ここで広角端から望遠端へのズーミングにおけるレンズ群の移動量とは、レンズ群の広角端と望遠端における光軸上の位置の差でありレンズ群の移動量の符号は広角端に比べて望遠端においてレンズ群が像側に位置するときを正とし物体側に位置するときを負とする。
本発明のズームレンズは前述の如く構成して全系が小型で高ズーム比化を確保するのに適した構成としている。第１レンズ群Ｌ１は偏芯すると望遠端において像面湾曲が回転対称でなくなり、例えば画面の左右で合焦する被写体距離が異なってしまい好ましくない。その為、第１レンズ群Ｌ１はズーミングに際して不動としている。第２レンズ群Ｌ２及び第３レンズ群Ｌ３を移動させることで変倍を行なっている。
第３レンズ群Ｌ３を移動させて中間のズーム位置において入射瞳位置を短くして前玉有効径の小型化も図っている。第４レンズ群Ｌ４は変倍に伴う像面変動を補正する為に移動させている。そして前述の条件式（１），（２）を満足している。
次に条件式（１），（２）の技術的意味について説明する。条件式（１）は第２レンズ群Ｌ２の広角端から望遠端へのズーミングに際しての位置の差と第２レンズ群Ｌ２の焦点距離の比に関する。条件式（１）の上限値を超えると、所定のズーム比を得る為に第３レンズ群Ｌ３の位置の差を増やすために、広角端において第３レンズ群Ｌ３を像側へ近づける必要がある。そうすると、広角端において第３レンズ群Ｌ３の位置と第４レンズ群Ｌ４の位置が近くなり、この結果、第３レンズ群Ｌ３及び第４レンズ群Ｌ４を駆動させる為のカムやアクチュエーターが接近してきて、双方を精度良く配置するのが困難になる。
逆に下限値を超えると、前玉有効径及びレンズ全長（第１レンズ面から像面までの距離）が増大する、もしくは、第２レンズ群Ｌ２の負の屈折力が強くなりすぎて、ズーミングに際しての像面湾曲の変動が増大し、この変動を補正するのが困難となる。
条件式（２）は第２レンズ群Ｌ２の焦点距離と広角端における焦点距離の比に関する。条件式（２）の上限値を超えると、広角端において所定の画角を保つに、第１レンズ群Ｌ１の屈折力を強くしなければならず、この結果、特に中間のズーム位置から望遠端において球面収差や軸上色収差が増大し、これらの補正が困難となる。逆に下限値を超えると、前玉有効径及びレンズ全長が大きくなってくる。
本発明のズームレンズにおいて更に好ましくは次の条件式のうち１以上を満足するのが良い。広角端から望遠端へのズーミングにおける第３レンズ群Ｌ３の移動量をｍ３とする。第１レンズ群Ｌ１は最も像側に正の屈折力のレンズＧ１ｐｒを有し、レンズＧ１ｐｒの材料の屈折率をＮ１ｐｒ、第１レンズ群Ｌ１に含まれるレンズＧ１ｐｒ以外の正の屈折力のレンズの材料の屈折率の平均値をＮ１ｐｆとする。
第３レンズ群Ｌ３及び第４レンズ群Ｌ４に含まれる負レンズの材料の屈折率の平均値をＮ３４ｎ、第３レンズ群Ｌ３及び第４レンズ群Ｌ４に含まれる正レンズの材料の屈折率の平均値をＮ３４ｐとする。このとき、次の条件式のうち１以上を満足するのが良い。
−２５．０＜ｍ２／ｍ３＜−５．５ ・・・（３）
１．０５＜Ｎ１ｐｒ／Ｎ１ｐｆ＜１．４０ ・・・（４）
１．１＜Ｎ３４ｎ／Ｎ３４ｐ＜１．３ ・・・（５）
次に各条件式の技術的意味について説明する。条件式（３）は広角端から望遠端へのズーミングにおける第２レンズ群Ｌ２の移動量と、広角端から望遠端へのズーミングにおける第３レンズ群Ｌ３の移動量の比に関する。
１．０５＜Ｎ１ｐｒ／Ｎ１ｐｆ＜１．４０ ・・・（４）
１．１＜Ｎ３４ｎ／Ｎ３４ｐ＜１．３ ・・・（５）
次に各条件式の技術的意味について説明する。条件式（３）は広角端から望遠端へのズーミングにおける第２レンズ群Ｌ２の移動量と、広角端から望遠端へのズーミングにおける第３レンズ群Ｌ３の移動量の比に関する。
条件式（３）の上限値を超えて、第２レンズ群Ｌ２の移動量が減少し、第３レンズ群Ｌ３の移動量が増えると第３レンズ群Ｌ３の変倍負担が大きくなるが、第３レンズ群Ｌ３は第２レンズ群Ｌ２より変倍への寄与が小さい。この為、高ズーム比化が困難となる。逆に下限値を超えて、第３レンズ群Ｌ３の移動量が小さくなると、ズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３の移動によって入射瞳の位置の移動量が小さくなり、前玉有効径の小型化と広画角化を図るのが困難となる。
条件式（４）は第１レンズ群Ｌ１の最も像側に位置した正レンズＧ１ｐｒの材料の屈折率と第１レンズ群Ｌ１の最も像側に位置した正レンズＧ１ｐｒ以外の正レンズの材料の屈折率の平均値との比に関する。第１レンズ群Ｌ１において、レンズ内を通る光線と光軸の成す角は、最も像側の正レンズＧ１ｐｒ内で最大となる。その為、第１レンズ群Ｌ１内で最も像側の正レンズＧ１ｐｒを薄くすると物体側のレンズ面と像側のレンズ面の光線有効径差が小さくなり前玉有効径の小型化が容易になる。
但し、第１レンズ群Ｌ１内で最も像側の正レンズＧ１ｐｒの屈折力を弱くしてしまうと、より物体側まで光軸に対して急な角度で光線が通過する様になってしまい、前玉有効径が大きくなってしまう。従って、第１レンズ群Ｌ１内で最も像側の正レンズＧ１ｐｒの材料の屈折率を高くすることでレンズ面の曲率半径を大きくし、屈折力を一定の位置に維持したままレンズを薄くすることが、前玉有効径の小型化には有効である。
条件式（４）の上限値を超えると、前玉有効径の小型化は有利となるが、ペッツバール和が増大し像面湾曲の補正が困難となる。逆に下限値を超えると、前玉有効径が大きくなってくる。
条件式（５）は第３レンズ群Ｌ３及び第４レンズ群Ｌ４の負レンズの材料の屈折率の平均値と、第３レンズ群Ｌ３及び第４レンズ群Ｌ４の正レンズの材料の屈折率の平均値の比を規定している。条件式（５）の上限値を超えて、正レンズの材料の屈折率が低くなるとレンズ面の曲率半径が小さくなり、高次収差が多く発生し、波長毎の球面収差やコマ収差等の補正が困難となる。逆に下限値を超えると、広角端において球面収差が増大し、またズーミングに際して像面湾曲の変動が増大し、これを補正するのが困難となる。なお、条件式（１）〜（５）の数値範囲は以下の如く特定するのが更に望ましい。
−４．８５＜ｍ２／ｆ２＜−３．８０ ・・・（１ａ）
−２．００＜ｆ２／ｆｗ＜−１．５５ ・・・（２ａ）
−２３．５＜ｍ２／ｍ３＜−５．５ ・・・（３ａ）
１．０８＜Ｎ１ｐｒ／Ｎ１ｐｆ＜１．３５ ・・・（４ａ）
１．１５＜Ｎ３４ｎ／Ｎ３４ｐ＜１．２５ ・・・（５ａ）
本発明のズームレンズは、第１レンズ群Ｌ１を１枚の負レンズと３枚以下の正レンズで構成するのが望ましい。
−２．００＜ｆ２／ｆｗ＜−１．５５ ・・・（２ａ）
−２３．５＜ｍ２／ｍ３＜−５．５ ・・・（３ａ）
１．０８＜Ｎ１ｐｒ／Ｎ１ｐｆ＜１．３５ ・・・（４ａ）
１．１５＜Ｎ３４ｎ／Ｎ３４ｐ＜１．２５ ・・・（５ａ）
本発明のズームレンズは、第１レンズ群Ｌ１を１枚の負レンズと３枚以下の正レンズで構成するのが望ましい。
広画角で高ズーム比のズームレンズにおいて前玉有効径を小さくする際に、第２レンズ群Ｌ２以降の各レンズ群の合成焦点距離が長くなるズームタイプでは、物体側にワイドコンバーター同様の構成を持つ第１レンズ群Ｌ１を配する方法がある。しかしながら、この方法は、レンズ全長が増加し、また第１レンズ群Ｌ１の重量が増加してくる。
そこで本発明のズームレンズでは第１レンズ群Ｌ１を前述の如く構成してレンズ全長や第１レンズ群Ｌ１の重量の増加を最小限に抑えながら前玉有効径の小型化を図っている。特に、色消しのために１つの負レンズと、主に望遠端において球面収差、コマ収差、軸上色収差等を補正するために３以下の正レンズで構成するのが望ましい。また、本発明のズームレンズは、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間に開口絞りＳＰを有し、開口絞りＳＰはズーミングに際して不動である。
本発明の４群構成のズームレンズでは、開口絞りＳＰの開口径を小さく絞った際にも軸外光線を開口径内を通過させる為に、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間、もしくは第３レンズ群Ｌ３内に開口絞りＳＰを配するのが良い。しかしながら、ズーミングに際して開口絞りＳＰを移動させるとアクチュエーターの増加やレンズ鏡筒が大型化してくる。
そこで、本発明のズームレンズでは、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間に開口絞りを配置し、ズーミングに際して開口絞りＳＰを不動としている。
以上説明した様に、各実施例によれば、少ないレンズ枚数で製造誤差を考慮しても良好な光学性能を有する高ズーム比のズームレンズを実現することが容易である。
次に各レンズ群のレンズ構成について説明する。第１レンズ群Ｌ１は負レンズ（負の屈折力のレンズ）と正レンズ（正の屈折力のレンズ）とを接合した接合レンズ、物体側の面が凸でメニスカス形状の１以上の正レンズで構成している。各実施例のズームレンズでは全系を小型にするために第１レンズ群Ｌ１の屈折力を強めている。屈折力を強めた際、第１レンズ群Ｌ１において諸収差が多く発生する。特に望遠側において球面収差が多く発生してくる。そこで第１レンズ群Ｌ１の正の屈折力を接合レンズと１以上の正レンズで分担しこれらの諸収差の発生を低減している。
第２レンズ群Ｌ２は屈折力の絶対値が物体側に比べて像側に強く、像側のレンズ面が凹形状の負レンズ、２つの負レンズ、正レンズの４つの互いに独立したレンズで構成している。各実施例のズームレンズでは広角端において広い画角を得ながら第１レンズ群Ｌ１の有効径を小型にするために第２レンズ群Ｌ２の屈折力を強めている。
第２レンズ群Ｌ２の屈折力を強めた際、第２レンズ群Ｌ２において諸収差が多く発生してくる。特に広角側において像面湾曲、倍率色収差が多く発生してくる。各実施例では第２レンズ群Ｌ２の負の屈折力を３つの負レンズで分担している。また、正レンズにて倍率色収差の発生を低減している。このようなレンズ構成により広画角化を図りながら前玉有効径の小型化と高い光学性能を得ている。
第３レンズ群Ｌ３は物体側のレンズ面が凸形状の正レンズ、負レンズ、正レンズより構成している。各実施例のズームレンズでは広角端においてレンズ全長を短縮しつつ、ズーミングに際しての移動量（位置の差）を短くするために第３レンズ群Ｌ３の屈折力を強めている。屈折力を強めた際、第３レンズ群Ｌ３において諸収差が多く発生してくる。特に軸上色収差やコマ収差が多く発生してくる。
そこで第３レンズ群Ｌ３を２枚の正レンズと負レンズでパワーを分担し、さらには物体側から数えて１枚目の正レンズの１つのレンズ面を非球面形状とすることによりコマ収差を低減している。また物体側から数えて、２枚目の正レンズの材料に低分散材料（アッベ数７０以上）を用いることで軸上色収差を低減している。
第４レンズ群Ｌ４は正レンズと負レンズとを接合した接合レンズより構成している。各実施例では第４レンズ群Ｌ４を接合レンズの構成とすることでズーミングに際しての倍率色収差や像面湾曲の変動を低減している。
各実施例では以上のように各レンズ群を構成することによって、広角端における撮影画角が６５〜７２°と広画角であり、また、ズーム比１９〜３０程度の高ズーム比に対応した、全系が小型なズームレンズを得ている。尚、各実施例のズームレンズは、撮像装置に用いたとき諸収差のうち歪曲収差の補正を電気的な画像処理によって補正しても良い。特に広角側は最大撮影範囲に対して小さい撮像範囲とし、上記歪曲収差の補正を行うことによって、前玉有効径の小型化が容易になる。
また本発明のズームレンズは、広角側での有効像円径が望遠端での有効像円径よりも小さくなるように構成しても良い。
以下に、実施例１〜４に各々対応する数値実施例１〜４を示す。各数値実施例において、ｉは物体側からの面の順番を示し、ｒｉは第ｉ番目（第ｉ面）の曲率半径、ｄｉは第ｉ＋１面との間の間隔、ｎｄｉ、νｄｉはそれぞれｄ線を基準とした第ｉ番目の光学部材の材料の屈折率、アッベ数を示す。
また、数値実施例１〜４では最も像側の２つの面は光学ブロックに相当する平面である。ＢＦはバックフォーカスであり最終レンズ面から像面までの空気換算したときの距離である。非球面形状は光軸からの高さＨの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にしてＸとする。光の進行方向を正としＲを近軸曲率半径、ｋを円錐定数、Ａ４、Ａ６を各々非球面係数とする。このとき
［数値実施例１］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 78.363 1.55 1.85478 24.8
2 30.860 6.28 1.59282 68.6
3 -308.803 0.20
4 30.208 3.59 1.83481 42.7
5 100.485 (可変)
6 248.972 0.80 1.91082 35.3
7 7.731 3.28
8 -42.970 0.65 1.83481 42.7
9 30.582 1.39
10 -21.227 0.60 1.83481 42.7
11 -394.864 0.17
12 29.903 2.14 1.95906 17.5
13 -40.022 (可変)
14(絞り) ∞ (可変)
15* 9.641 3.17 1.58313 59.4
16 -195.002 4.23
17 33.596 0.60 2.00100 29.1
18 8.880 0.44
19* 12.155 2.19 1.55332 71.7
20 -164.942 (可変)
21 13.336 3.19 1.63854 55.4
22 -17.040 0.60 1.84666 23.9
23 -55.163 (可変)
24 ∞ 1.97 1.51633 64.1
25 ∞ 1.00
像面 ∞
非球面データ
第15面
K =-1.03637e+000 A 4= 5.15644e-005 A 6= 8.02003e-008
第19面
K =-7.32904e-001 A 4=-2.11685e-005 A 6= 5.90416e-007
各種データ
ズーム比 19.69
広角 中間 望遠
焦点距離 3.78 28.09 74.43
Fナンバー 1.85 2.68 2.88
半画角（度） 36.07 5.60 2.12
像高 2.75 2.75 2.75
レンズ全長 87.68 87.68 87.68
BF 9.33 14.84 9.68
d 5 0.94 23.29 28.88
d13 29.83 7.48 1.90
d14 7.64 2.85 2.85
d20 4.84 4.12 9.28
d23 7.04 12.55 7.39
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 41.95
2 6 -7.34
3 14 ∞
4 15 23.08
5 21 19.79
6 24 ∞
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 78.363 1.55 1.85478 24.8
2 30.860 6.28 1.59282 68.6
3 -308.803 0.20
4 30.208 3.59 1.83481 42.7
5 100.485 (可変)
6 248.972 0.80 1.91082 35.3
7 7.731 3.28
8 -42.970 0.65 1.83481 42.7
9 30.582 1.39
10 -21.227 0.60 1.83481 42.7
11 -394.864 0.17
12 29.903 2.14 1.95906 17.5
13 -40.022 (可変)
14(絞り) ∞ (可変)
15* 9.641 3.17 1.58313 59.4
16 -195.002 4.23
17 33.596 0.60 2.00100 29.1
18 8.880 0.44
19* 12.155 2.19 1.55332 71.7
20 -164.942 (可変)
21 13.336 3.19 1.63854 55.4
22 -17.040 0.60 1.84666 23.9
23 -55.163 (可変)
24 ∞ 1.97 1.51633 64.1
25 ∞ 1.00
像面 ∞
非球面データ
第15面
K =-1.03637e+000 A 4= 5.15644e-005 A 6= 8.02003e-008
第19面
K =-7.32904e-001 A 4=-2.11685e-005 A 6= 5.90416e-007
各種データ
ズーム比 19.69
広角 中間 望遠
焦点距離 3.78 28.09 74.43
Fナンバー 1.85 2.68 2.88
半画角（度） 36.07 5.60 2.12
像高 2.75 2.75 2.75
レンズ全長 87.68 87.68 87.68
BF 9.33 14.84 9.68
d 5 0.94 23.29 28.88
d13 29.83 7.48 1.90
d14 7.64 2.85 2.85
d20 4.84 4.12 9.28
d23 7.04 12.55 7.39
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 41.95
2 6 -7.34
3 14 ∞
4 15 23.08
5 21 19.79
6 24 ∞
［数値実施例２］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 156.468 1.65 1.80610 33.3
2 48.625 5.92 1.43700 95.1
3 -179.010 0.17
4 65.127 2.83 1.49700 81.5
5 432.018 0.17
6 35.270 4.29 1.59522 67.7
7 139.631 (可変)
8 220.919 0.66 1.88300 40.8
9 7.915 3.10
10 487.280 0.60 2.00069 25.5
11 50.122 1.30
12 -21.009 0.60 1.91082 35.3
13 42.671 0.17
14 23.455 2.02 2.10205 16.8
15 -73.508 (可変)
16(絞り) ∞ (可変)
17* 11.018 3.24 1.58313 59.4
18 -217.714 3.64
19 -97.507 0.60 1.80610 33.3
20 12.376 0.52
21* 18.354 2.21 1.55332 71.7
22 -29.919 (可変)
23 15.788 3.01 1.59522 67.7
24 -14.064 0.60 1.90366 31.3
25 -29.892 (可変)
26 ∞ 1.97 1.51633 64.1
27 ∞ 1.00
像面 ∞
非球面データ
第17面
K =-2.48235e-001 A 4=-1.62827e-005 A 6=-1.20469e-007
第21面
K =-5.88650e+000 A 4= 3.74746e-005 A 6=-5.23611e-007
各種データ
ズーム比 29.59
広角 中間 望遠
焦点距離 3.90 42.44 115.42
Fナンバー 1.85 2.94 3.30
半画角（度） 35.23 3.71 1.37
像高 2.75 2.75 2.75
レンズ全長 105.99 105.99 105.99
BF 10.22 17.44 9.45
d 7 0.83 33.21 38.15
d15 38.98 6.60 1.66
d16 6.55 3.86 3.09
d22 12.11 7.59 16.35
d25 7.93 15.15 7.15
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 51.74
2 8 -7.76
3 16 ∞
4 17 26.55
5 23 22.10
6 26 ∞
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 156.468 1.65 1.80610 33.3
2 48.625 5.92 1.43700 95.1
3 -179.010 0.17
4 65.127 2.83 1.49700 81.5
5 432.018 0.17
6 35.270 4.29 1.59522 67.7
7 139.631 (可変)
8 220.919 0.66 1.88300 40.8
9 7.915 3.10
10 487.280 0.60 2.00069 25.5
11 50.122 1.30
12 -21.009 0.60 1.91082 35.3
13 42.671 0.17
14 23.455 2.02 2.10205 16.8
15 -73.508 (可変)
16(絞り) ∞ (可変)
17* 11.018 3.24 1.58313 59.4
18 -217.714 3.64
19 -97.507 0.60 1.80610 33.3
20 12.376 0.52
21* 18.354 2.21 1.55332 71.7
22 -29.919 (可変)
23 15.788 3.01 1.59522 67.7
24 -14.064 0.60 1.90366 31.3
25 -29.892 (可変)
26 ∞ 1.97 1.51633 64.1
27 ∞ 1.00
像面 ∞
非球面データ
第17面
K =-2.48235e-001 A 4=-1.62827e-005 A 6=-1.20469e-007
第21面
K =-5.88650e+000 A 4= 3.74746e-005 A 6=-5.23611e-007
各種データ
ズーム比 29.59
広角 中間 望遠
焦点距離 3.90 42.44 115.42
Fナンバー 1.85 2.94 3.30
半画角（度） 35.23 3.71 1.37
像高 2.75 2.75 2.75
レンズ全長 105.99 105.99 105.99
BF 10.22 17.44 9.45
d 7 0.83 33.21 38.15
d15 38.98 6.60 1.66
d16 6.55 3.86 3.09
d22 12.11 7.59 16.35
d25 7.93 15.15 7.15
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 51.74
2 8 -7.76
3 16 ∞
4 17 26.55
5 23 22.10
6 26 ∞
［数値実施例３］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 80.533 1.63 1.80610 33.3
2 35.312 6.55 1.43700 95.1
3 -731.128 0.16
4 66.197 2.31 1.49700 81.5
5 239.131 0.17
6 31.288 4.12 1.59522 67.7
7 188.277 (可変)
8 117.072 0.62 1.88300 40.8
9 7.241 3.20
10 -348.351 0.60 2.00069 25.5
11 78.155 1.12
12 -18.328 0.60 1.91082 35.3
13 35.258 0.17
14 22.320 1.92 2.10205 16.8
15 -63.226 (可変)
16(絞り) ∞ (可変)
17* 9.731 3.37 1.58313 59.4
18 -72.681 2.96
19 526.078 0.60 1.80610 33.3
20 8.789 0.85
21* 11.845 2.14 1.55332 71.7
22 -62.598 (可変)
23 15.631 3.15 1.59522 67.7
24 -12.878 0.60 1.90366 31.3
25 -27.059 (可変)
26 ∞ 1.97 1.51633 64.1
27 ∞ 1.00
像面 ∞
非球面データ
第17面
K =-4.50803e-001 A 4=-1.33946e-005 A 6=-2.84777e-007
第21面
K =-1.31826e+000 A 4= 2.06647e-005 A 6= 1.32008e-006
各種データ
ズーム比 22.27
広角 中間 望遠
焦点距離 3.94 38.76 87.68
Fナンバー 1.85 2.68 2.88
半画角（度） 34.97 4.06 1.80
像高 2.75 2.75 2.75
レンズ全長 95.72 95.72 95.72
BF 8.94 16.20 10.62
d 7 0.66 28.95 33.27
d15 34.24 5.95 1.64
d16 4.56 3.17 3.11
d22 10.48 4.62 10.25
d25 6.64 13.90 8.33
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 46.74
2 8 -7.09
3 16 ∞
4 17 22.97
5 23 21.44
6 26 ∞
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 80.533 1.63 1.80610 33.3
2 35.312 6.55 1.43700 95.1
3 -731.128 0.16
4 66.197 2.31 1.49700 81.5
5 239.131 0.17
6 31.288 4.12 1.59522 67.7
7 188.277 (可変)
8 117.072 0.62 1.88300 40.8
9 7.241 3.20
10 -348.351 0.60 2.00069 25.5
11 78.155 1.12
12 -18.328 0.60 1.91082 35.3
13 35.258 0.17
14 22.320 1.92 2.10205 16.8
15 -63.226 (可変)
16(絞り) ∞ (可変)
17* 9.731 3.37 1.58313 59.4
18 -72.681 2.96
19 526.078 0.60 1.80610 33.3
20 8.789 0.85
21* 11.845 2.14 1.55332 71.7
22 -62.598 (可変)
23 15.631 3.15 1.59522 67.7
24 -12.878 0.60 1.90366 31.3
25 -27.059 (可変)
26 ∞ 1.97 1.51633 64.1
27 ∞ 1.00
像面 ∞
非球面データ
第17面
K =-4.50803e-001 A 4=-1.33946e-005 A 6=-2.84777e-007
第21面
K =-1.31826e+000 A 4= 2.06647e-005 A 6= 1.32008e-006
各種データ
ズーム比 22.27
広角 中間 望遠
焦点距離 3.94 38.76 87.68
Fナンバー 1.85 2.68 2.88
半画角（度） 34.97 4.06 1.80
像高 2.75 2.75 2.75
レンズ全長 95.72 95.72 95.72
BF 8.94 16.20 10.62
d 7 0.66 28.95 33.27
d15 34.24 5.95 1.64
d16 4.56 3.17 3.11
d22 10.48 4.62 10.25
d25 6.64 13.90 8.33
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 46.74
2 8 -7.09
3 16 ∞
4 17 22.97
5 23 21.44
6 26 ∞
［数値実施例４］
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 53.156 1.29 2.00069 25.5
2 34.139 4.62 1.43700 95.1
3 -804.569 0.17
4 32.500 3.35 1.43875 94.9
5 116.329 0.17
6 44.909 1.82 1.88300 40.8
7 89.988 (可変)
8 120.894 0.60 1.95375 32.3
9 7.651 2.84
10 63.868 0.60 1.83481 42.7
11 26.578 1.60
12 -16.232 0.60 1.71300 53.9
13 25.881 0.17
14 20.245 1.79 2.10300 18.1
15 -100.309 (可変)
16(絞り) ∞ (可変)
17* 10.374 3.64 1.58313 59.4
18 -73.078 3.49
19 -77.487 0.60 1.91082 35.3
20 10.233 0.46
21* 11.144 2.64 1.55332 71.7
22 -25.870 (可変)
23 16.078 2.92 1.59522 67.7
24 -14.750 0.60 2.00100 29.1
25 -28.599 (可変)
26 ∞ 1.97 1.51633 64.1
27 ∞ 1.00
像面 ∞
非球面データ
第17面
K =-3.95101e-001 A 4=-7.22781e-006 A 6=-1.67185e-007
第21面
K =-1.49619e+000 A 4=-5.51867e-007 A 6= 7.68037e-007
各種データ
ズーム比 19.34
広角 中間 望遠
焦点距離 4.33 37.32 83.84
Fナンバー 1.85 2.68 2.88
半画角（度） 32.43 4.22 1.88
像高 2.75 2.75 2.75
レンズ全長 94.99 94.99 94.99
BF 8.94 16.59 12.16
d 7 1.24 27.12 31.07
d15 32.11 6.23 2.28
d16 6.21 4.09 3.10
d22 12.52 6.98 12.41
d25 6.64 14.30 9.86
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 44.92
2 8 -6.94
3 16 ∞
4 17 23.22
5 23 22.79
6 26 ∞
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 53.156 1.29 2.00069 25.5
2 34.139 4.62 1.43700 95.1
3 -804.569 0.17
4 32.500 3.35 1.43875 94.9
5 116.329 0.17
6 44.909 1.82 1.88300 40.8
7 89.988 (可変)
8 120.894 0.60 1.95375 32.3
9 7.651 2.84
10 63.868 0.60 1.83481 42.7
11 26.578 1.60
12 -16.232 0.60 1.71300 53.9
13 25.881 0.17
14 20.245 1.79 2.10300 18.1
15 -100.309 (可変)
16(絞り) ∞ (可変)
17* 10.374 3.64 1.58313 59.4
18 -73.078 3.49
19 -77.487 0.60 1.91082 35.3
20 10.233 0.46
21* 11.144 2.64 1.55332 71.7
22 -25.870 (可変)
23 16.078 2.92 1.59522 67.7
24 -14.750 0.60 2.00100 29.1
25 -28.599 (可変)
26 ∞ 1.97 1.51633 64.1
27 ∞ 1.00
像面 ∞
非球面データ
第17面
K =-3.95101e-001 A 4=-7.22781e-006 A 6=-1.67185e-007
第21面
K =-1.49619e+000 A 4=-5.51867e-007 A 6= 7.68037e-007
各種データ
ズーム比 19.34
広角 中間 望遠
焦点距離 4.33 37.32 83.84
Fナンバー 1.85 2.68 2.88
半画角（度） 32.43 4.22 1.88
像高 2.75 2.75 2.75
レンズ全長 94.99 94.99 94.99
BF 8.94 16.59 12.16
d 7 1.24 27.12 31.07
d15 32.11 6.23 2.28
d16 6.21 4.09 3.10
d22 12.52 6.98 12.41
d25 6.64 14.30 9.86
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 44.92
2 8 -6.94
3 16 ∞
4 17 23.22
5 23 22.79
6 26 ∞
図９において、１０はビデオカメラ本体、１１は実施例１乃至４で説明したいずれかのズームレンズによって構成された撮影光学系である。１２はカメラ本体に内蔵され、撮影光学系１１によって形成される被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子である。１３は固体撮像素子１２によって光電変換された被写体像に対応する情報を記録するメモリである。１４は撮影した１２によって光電変換された被写体像を観察するための電子ビューファインダーである。
Ｌ１ ： 第１レンズ群 Ｌ２ ： 第２レンズ群 Ｌ３ ： 第３レンズ群
Ｌ４ ： 第４レンズ群
Ｌ４ ： 第４レンズ群
Claims (8)
- 物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群より構成され、ズーミングに際して、前記第１レンズ群は不動であり、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群、前記第４レンズ群が移動することによって隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第２レンズ群の移動量をｍ２、広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第３レンズ群の移動量をｍ３、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
−４．９＜ｍ２／ｆ２＜−３．７
−２．０＜ｆ２／ｆｗ＜−１．５
−２５．０＜ｍ２／ｍ３＜−５．５
なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 前記第１レンズ群は、１枚の負レンズと３枚以下の正レンズから構成されることを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
- 前記第２レンズ群は、物体側から像側へ順に、負レンズ、負レンズ、負レンズ、正レンズから構成されることを特徴とする請求項１または２に記載のズームレンズ。
- 前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間に開口絞りを有し、前記開口絞りはズーミングに際して不動であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
- 前記第１レンズ群は最も像側に正の屈折力のレンズＧ１ｐｒを有し、該レンズＧ１ｐｒの材料の屈折率をＮ１ｐｒ、前記第１レンズ群に含まれる前記レンズＧ１ｐｒ以外の正の屈折力のレンズの材料の屈折率の平均値をＮ１ｐｆとするとき、
１．０５＜Ｎ１ｐｒ／Ｎ１ｐｆ＜１．４０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のズームレンズ。 - 前記第３レンズ群及び前記第４レンズ群に含まれる負レンズの材料の屈折率の平均値をＮ３４ｎ、前記第３レンズ群及び前記第４レンズ群に含まれる正レンズの材料の屈折率の平均値をＮ３４ｐとするとき、
１．１＜Ｎ３４ｎ／Ｎ３４ｐ＜１．３
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のズームレンズ。 - 物体側から像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群より構成され、ズーミングに際して、前記第１レンズ群は不動であり、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群、前記第４レンズ群が移動することによって隣り合うレンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、
前記第２レンズ群は、物体側から像側へ順に、負レンズ、負レンズ、負レンズ、正レンズから構成され、
広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第２レンズ群の移動量をｍ２、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
−４．９＜ｍ２／ｆ２＜−３．７
−２．０＜ｆ２／ｆｗ＜−１．５
なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。 - 請求項１乃至７のいずれか１項に記載のズームレンズと、該ズームレンズによって形成される像を受光する撮像素子を有することを特徴とする撮像装置。
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