JP4016204B2 - ズームレンズ及び撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は新規なズームレンズ及び撮像装置に関する。詳しくは、超広角域から超望遠域までをカバーする広角高倍率のビデオカメラ用として最適なズームレンズ及び該ズームレンズを使用した撮像装置に関する。

民生用のビデオカメラ用のズームレンズの設計において、小型化された撮像素子の利点を生かす方向として、ズーム比（変倍率）が同じでより小型化を目指す方向と、実用的な大きさの中でズーム比のより高倍率化を目指す方向とがある。

後者のより高倍率なズームレンズを実現する技術の一例として、特許文献１に記載されたものがある。このズームレンズは、物体側より順に正、負、正、負、正の屈折力配置の５つのレンズ群から成り、少なくとも第２レンズ群と第４レンズ群を移動させてズーミング（変倍）とフォーカシング（焦点合わせ）を行うことにより、約２０倍のズーム比を得るようにしたものである。

しかしながら、撮像素子のさらなる小型化を生かして、高倍率化をさらに進めて、例えば、４０倍のズーム比を得ようとして、特許文献１の技術をそのまま適用しよとすると、次のような問題が生じていた。すなわち、ズーミングによる収差変動や、望遠端での色収差及び球面収差などを補正することができなかった。そのため、特許文献１の技術では、ズームレンズの実用的な大きさを維持した上での高倍率化は２０倍くらいが限界であった。

そこで、特許文献２に記載された技術にあっては、高倍率化に際しての問題であったズーミングによる収差変動や、望遠端での色収差及び球面収差などを補正するために、第３レンズ群及び第５レンズ群に非球面レンズを導入し、且つ、アッベ数が大きく異常部分分散性を有する材料を多数使用することによって、広角端においては８５度以上の画角と４０倍のズーム比を実現している。

特開平８−５９１３号公報

特開２０００−１０５３３６号公報

しかしながら、上記特許文献２に示された技術にあっては、アッベ数が大きく異常部分分散性を持つ特殊低分散ガラスを３枚使用している。この特殊低分散ガラスは、周知の通り、材質が柔らかく耐潜傷性が低いので、レンズ製造時の超音波洗浄中に潜傷が発生しやすい。また、熱膨張係数が大きく、レンズコーティングをするための蒸着工程時に真空チャンバー内で加熱し、蒸着後直ぐにに真空チャンバー内に空気を流入させて急冷すると、クラックが発生しやすいため、蒸着後に真空チャンバー内に長時間放置して徐冷しなければならず、蒸着サイクルが長くかかって生産性に問題があり、ひいては、コストに影響するという問題がある。

従って、特殊低分散ガラス製のレンズを３枚使用する特許文献２に示されたズームレンズでは大量生産が不可能であり、民生用のズームレンズとしては不向きである。

そこで、本発明は、上記した問題点に鑑み、画角が広角端において６７度以上、望遠端において１．６度以下と超広角域から超望遠域までをカバーできて４０倍程度のズーム比を有しつつ、各種収差が良好に補正されていて、量産性に優れたズームレンズ及び該ズームレンズを使用した撮像装置を提供することを課題とする。

本発明ズームレンズは、上記した課題を解決するために、少なくとも、物体側より順に配列された、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有し主としてズーミング（変倍）を行うために光軸方向に移動可能にされた第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正又は負の屈折力を有しズーミング中における焦点位置の変動を補正すると共に焦点合わせを行うために光軸方向に移動可能とされた第４レンズ群とを備え、４群又は５群のレンズ群から構成されるインナーフォーカスタイプのズームレンズであって、上記第１レンズ群は、少なくとも、最も物体側に配列された凹レンズと物体側から２番目に配列された凸レンズの他に３枚接合レンズを備え、上記３枚接合レンズは特殊低分散ガラスで形成されたレンズの物体側及び像側にそれぞれ別のレンズを接合して成るものである。

また、本発明撮像装置は、上記した課題を解決するために、ズームレンズと、該ズームレンズによって取り込んだ画像を電気的な画像信号に変換する撮像手段と、画像制御手段とを備え、上記画像制御手段は、上記ズームレンズによる変倍率に応じて予め用意されている変換座標係数を参照しながら、上記撮像手段によって形成された画像信号によって規定される画像上の点を移動させて座標変換した新たな画像信号を形成し、該新たな画像信号を出力するように構成され、上記ズームレンズは、少なくとも、物体側より順に配列された、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有し主としてズーミング（変倍）を行うために光軸方向に移動可能にされた第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正又は負の屈折力を有しズーミング中における焦点位置の変動を補正すると共に焦点合わせを行うために光軸方向に移動可能とされた第４レンズ群とを備え、４群又は５群のレンズ群から構成されるインナーフォーカスタイプのズームレンズであって、上記第１レンズ群は、少なくとも、最も物体側に配列された凹レンズと物体側から２番目に配列された凸レンズの他に３枚接合レンズを備え、上記３枚接合レンズは特殊低分散ガラスで形成されたレンズの物体側及び像側にそれぞれ別のレンズを接合して成るものである。

従って、本発明ズームレンズ及び撮像装置にあっては、画角が広角端において６７度以上、望遠端において１．６度以下と超広角域から超望遠域までをカバーできて４０倍程度のズーム比を有しつつ、各種収差が良好に補正されていると共に、特殊低分散ガラス製のレンズは３枚接合レンズの真ん中に位置されるので、レンズコーティングを施さなくても超音波洗浄中に潜傷が生じることがない。

また、レンズ研磨時や超音波洗浄中に発生した潜傷を、接合レンズ間の接着材によって埋めることができ、且つ接合することによってコーティングも必要なくなる。

請求項１、２、５、６、１１及び１２に記載した発明にあっては、上記第１レンズ群内における３枚接合レンズが、物体側より順に配列された第１の凹レンズＡ１と特殊低分散ガラスで形成された凸レンズＡ２と第２の凹レンズＡ３とから成り、上記凸レンズＡ２と第２の凹レンズＡ３とが、Ｃ線、ｄ線、Ｆ線、ｇ線における屈折率をそれぞれｎＣ、ｎｄ、ｎＦ、ｎｇとし、また、ｎｘをレンズＡｘ（３枚接合レンズのうち物体側よりｘ番目のレンズ。以下同じ）のｄ線における屈折率ｎｄ、ｖｘをレンズＡｘのｄ線におけるアッベ数ｖｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）、ＰｘをレンズＡｘの部分分散比Ｐ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）として、（３）｜ｎ２−ｎ３｜＜０．１、（４）ｖ２３＞８０、（５）ΔＰ２３＞０．０３という３つの条件式（３）、（４）、（５）を満足する材料で形成されたので、望遠側における２次の色収差、望遠端における球面収差、コマ収差、軸上色収差を良好に補正することができる。

そして、請求項３、４、１３及び１４に記載した発明にあっては、上記第１レンズ群が、物体側から順に配列された、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第１レンズと、凸レンズの第２レンズと、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第３レンズ、凸レンズの第４レンズ及び物体側に凹面を向けた凹メニスカスレンズの第５レンズから成る３枚接合レンズと、凸レンズの第６レンズとによって構成されたので、像面湾曲、歪曲収差及び球面収差の補正が容易である。

そして、請求項７及び８に記載した発明にあっては、上記第１レンズ群が、物体側から順に配列された、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第１レンズと、凸レンズの第２レンズと、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第３レンズと、凸レンズの第４レンズと、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第５レンズ、凸レンズの第６レンズ及び物体側に凹面を向けた凹メニスカスレンズの第７レンズから成る３枚接合レンズと、凸レンズの第８レンズとによって構成されたので、像面湾曲、歪曲収差及び球面収差の補正が容易である。

そして、請求項９及び１０に記載した発明にあっては、上記第１レンズ群が、物体側から順に配列された、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第１レンズと、凸レンズの第２レンズと、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第３レンズ及び凸レンズの第４レンズの接合レンズと、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第５レンズ、凸レンズの第６レンズ及び物体側に凹面を向けた凹メニスカスレンズの第７レンズから成る３枚接合レンズと、凸レンズの第８レンズとによって構成されたので、像面湾曲、歪曲収差及び球面収差の補正が容易である。

以下に、本発明ズームレンズの各実施の形態を添付図面を参照して説明する。なお、図１乃至図４は第１の実施の形態を、図５乃至図８は第２の実施の形態を、図９乃至図１２は第３の実施の形態を、図１３乃至図１６は第４の実施の形態を、図１７乃至図２０は第５の実施の形態を、それぞれ示すものである。

以下の説明において、「ｓｉ」は物体側から数えてｉ番目の面を、「ｒｉ」は上記面「ｓｉ」の曲率半径を、「ｄｉ」は物体側からｉ番目の面とｉ＋１番面の面との間の光軸上における面間隔を、「ｎｉ」は物体側からｉ番目のレンズのｄ線（波長５８７．６ｎｍ）における屈折率を、「ｖｉ」は物体側からｉ番目のレンズのｄ線におけるアッベ数を、「ｆ」はレンズ全系の焦点距離を、「Ｆｎｏ」は開放Ｆ値を、「ω」は半画角を、それぞれ示す。

第１及び第２の実施の形態に係るズームレンズ１、２は、図１及び図５に示すように、物体側より順に配列された、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇｒ１と、負の屈折力を有し、主としてズーミング（変倍）を行うために光軸方向に移動可能とされた第２レンズ群Ｇｒ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇｒ３と、負の屈折力を有し、ズーミング中における焦点位置の変動を補正すると共に焦点合わせを行うために光軸方向に移動可能とされた第４レンズ群Ｇｒ４とから成る４群構成のインナーフォーカスタイプのズームレンズである。

また、第３、第４及び第５の実施の形態にかかるズームレンズ３、４、５は、図９、図１３及び図１７に示すように、物体側より順に配列された、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇｒ１と、負の屈折力を有し、主としてズーミング（変倍）を行うために光軸方向に移動可能とされた第２レンズ群Ｇｒ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇｒ３と、負の屈折力を有し、ズーミング中における焦点位置の変動を補正すると共に焦点合わせを行うために光軸方向に移動可能とされた第４レンズ群Ｇｒ４と、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇｒ５とから成る５群構成のインナーフォーカスタイプのズームレンズである。

上記第１レンズ群Ｇｒ１は、物体側から順に配列された、凹レンズと凸レンズと３枚接合レンズを少なくとも１つづつ有する。そして、上記３枚接合レンズは特殊低分散ガラスで形成されたレンズの物体側及び像側にそれぞれ別のレンズを接合して成る。

先ず、第１及び第２の実施の形態にかかるズームレンズ１、２の詳細について説明する。

第１の実施の形態及び第２の実施の形態に係るズームレンズ１及び２にあって、第１レンズ群Ｇｒ１は、物体側から順に配列された、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第１レンズＬ１と、凸レンズの第２レンズＬ２と、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第３レンズＬ３、凸レンズの第４レンズＬ４及び物体側に凹面を向けた凹メニスカスレンズの第５レンズＬ５から成る３枚接合レンズＴ１と、凸レンズの第６レンズＬ６との４群６枚のレンズによって構成される。

第２レンズ群Ｇｒ２は、物体側から順に配列された、凹レンズの第７レンズＬ７と、凹レンズの第８レンズＬ８及び凸レンズの第９レンズＬ９の接合レンズＴ３との２群３枚のレンズによって構成される。

第３レンズ群Ｇｒ３以降のレンズ群の構成は第１の実施の形態にかかるズームレンズ１と第２の実施の形態にかかるズームレンズ２とで異なる。

第１の実施の形態に係るズームレンズ１にあって、第３レンズ群Ｇｒ３は凸レンズの第１０レンズＬ１０によって構成され、第４レンズ群Ｇｒ４は、物体側から順に配列された、凸レンズの第１１レンズＬ１１、凹レンズの第１２レンズＬ１２及び凸レンズの第１３レンズＬ１３の３枚接合レンズＴ７によって構成される。

第２の実施の形態に係るズームレンズ２にあって、第３レンズ群Ｇｒ３は物体側から順に配列された、凸レンズの第１０レンズＬ１０と、凸レンズの第１１レンズＬ１１及び凹レンズの第１２レンズＬ１２の接合レンズＴ８との２群３枚のレンズによって構成され、第４レンズ群Ｇｒ４は凸レンズの第１３レンズＬ１３によって構成される。

第１及び第２の実施の形態にかかるズームレンズ１、２にあって、、第１レンズ群Ｇｒ１は、凹レンズと凸レンズを少なくとも１つずつ有することを特徴とする。広角側では、物体側から順に配列された凹レンズ（第１レンズＬ１）と凸レンズ（第２レンズＬ２）によって、広画角化を達成でき、かつ像面湾曲の補正を容易にすることができる。また、望遠側では、第１レンズ群Ｇｒ１が正の屈折力を持つことからアンダー側の球面収差が発生しやすいが、物体寄りに配置された凹レンズＬ２の作用で、この球面収差の補正を容易にしている。

望遠端における色収差の補正及び２次スペクトルの補正には、レンズ系の前群の凸レンズにアッベ数が大きく、異常部分分散性を持つ材質を用いることが効果的であることが公知である。

しかしながら、ズームレンズ１及び２にあっては、望遠端において、入射光束は３枚接合レンズＴ１でもっとも拡がるようになっている。従って、望遠端における色収差は３枚接合レンズＴ１の構成によって支配されるので、３枚接合レンズＴ１の材質を一般的な望遠レンズにおける２次スペクトルの補正に適した材質とすること、すなわち、
（１）ｎ１−ｎ２＞０．３
（２）│ｖ１−ｖ２│＞４０
（３）｜ｎ２−ｎ３｜＜０．１
（４）ｖ２３＞８０
（５）ΔＰ２３＞０．０３
の各条件式を満足する材質構成を有することが必要である。

但し、 Ｃ線、ｄ線、Ｆ線、ｇ線における屈折率をそれぞれｎＣ、ｎｄ、ｎＦ、ｎｇとして、
ｎｘ：レンズＡｘ（３枚接合レンズのうち物体側よりｘ番目のレンズ。以下同じ）のｄ線における屈折率ｎｄ
ｖｘ：レンズＡｘのｄ線におけるアッベ数ｖｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
Ｐｘ：レンズＡｘの部分分散比Ｐ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）
とする。

また、３枚接合レンズＴ１の凸レンズＡ２（第４レンズＬ４）と第２の凹レンズＡ３（第５レンズＬ５）を薄肉密着系と考えると、凸レンズＡ２と第２の凹レンズＡ３とで１つの仮想の硝材Ａ２３とみなすことができる。

そこで、
ｆｘ：レンズＡｘの焦点距離
として、
上記仮想の硝材Ａ２３の焦点距離は次の（６）式によって、そして、分散値は下記の（７）式によって求められ、
（６）１／ｆ２３＝１／ｆ２＋１／ｆ３
（７）１／ｆ２３・ｖ２３＝１／ｆ２・ｖ２＋１／ｆ３・ｖ３
その値を用いて、部分分散比Ｐ２３は、
（８）Ｐ２３＝（ｆ２・ｖ２・Ｐ３＋ｆ３・ｖ３・Ｐ２）／（ｆ２・ｖ２＋ｆ３・ｖ３）
で求められる。

そこで、図２２においては、横軸にアッベ数ｖを、縦軸に屈折率ｎをとって、また、図２３においては、横軸にアッベ数ｖを、縦軸に部分分散比Ｐをとって、ＨＯＹＡ株式会社の製品である硝材の一部を示したとき、図２３において硝材Ｃ７とＦ２を通る標準線をＰｂａｓｅとすると、
Ｐｂａｓｅ＝−０．００１７４９０６×ｖ２３＋０．６４６６２９０７
となり、
このとき、
ΔＰ２３＝Ｐ２３−Ｐｂａｓｅ
である。

そこで、図２３に示す硝材から凸レンズＡ２（第４レンズＬ４）と第２の凹レンズＡ３（第５レンズＬ５）の硝材を任意に選び、これら２つの硝材を結ぶ直線が標準線Ｐｂａｓｅの傾きに比べてなだらかであれば、標準線Ｐｂａｓｅ上で色消しを行ったときより、２次スペクトルは減少する。

上記条件式（１）と（２）は、１次の色消し条件であり、望遠側における１次の色収差を補正するのに必要な条件である。条件式（１）及び（２）を満たさない場合は、望遠端における色収差が顕著になり、４０倍という高変倍率を実現することができなくなる。

ズームレンズ１及び２においては、３枚接合レンズＴ１の真ん中のレンズＡ２（第４レンズＬ４）に特殊低分散ガラス、例えば、ＦＣＤ１やＦＣＤ１０を用いることが前提であり、且つ、条件式（１）、（２）を満たすためには、第１の凹レンズＡ１（第３レンズＬ３）には、例えば、フリント系のＦＤＳ６０、ＦＤＳ９０、ＴａＦＤ３０やＦＤＳ１以外の硝材は除外される。

上記条件式（３）、（４）、（５）は、２次の色消し条件であり、望遠側における２次の色収差を補正するのに必要な条件である。条件式（３）を満たさない場合は、望遠側における球面収差、コマ収差、軸上色収差を補正することが困難になる。条件式（４）と（５）を満たすときは凸レンズＡ２（第４レンズＬ４）と第２の凹レンズＡ３（第５レンズＬ５）の硝材を結ぶ直線の傾きが図２３に示す標準線Ｐｂａｓｅの傾きに比べてなだらかになり、２次スペクトルの減少に寄与する。このようにするには、特殊低分散ガラス製の凸レンズＡ２（Ｌ４）と第２の凹レンズＡ３（Ｌ５）の硝材を条件式（３）と｜Ｐ２−Ｐ３｜＜０．０３を満たすように選択することによって、所望の構成を得ることができる。

ズームレンズ１及び２においては、３枚接合レンズＴ１の真ん中のレンズＡ２（Ｌ４）に特殊低分散ガラスであるＦＣＤ１やＦＣＤ１０を用いることが前提であり、且つ、条件式（４）、（５）を満たすためには、条件式（３）と｜Ｐ２−Ｐ３｜＜０．０３を満たすよう硝材を選択することが必要である。そのためには、第２の凹レンズＡ３（Ｌ５）にはクラウン系で、且つ、図２３で標準線Ｐｂａｓｅより上側に位置する硝材を用いることが必要である。なお、条件式（４）、（５）を満たさない場合には、凸レンズＡ２（Ｌ４）の硝材と第２の凹レンズＡ３（Ｌ５）の硝材を結ぶ直線の傾きが図２３に示す標準線Ｐｂａｓｅの傾きと同じようになり、２次スペクトルの補正が困難になる。

以上のことより、３つのレンズを張り合わせて３枚接合レンズＴ１を構成するための各レンズの硝材には以下の組み合わせが考えられる。すなわち、第１の凹レンズＡ１（Ｌ３）にはフリント系のＦＤＳ９０やＦＤＳ１を用い、凸レンズＡ２（Ｌ４）には特殊低分散ガラスのＦＣＤ１やＦＣＤ１０を用い、第２の凹レンズＡ３（Ｌ５）にはクラウン系で、且つ、図２３の標準線Ｐｂａｓｅより上側に位置するＢＳＣ７、Ｃ３やＣＦ６などを用いることが考えられる。

ここで、注目すべき点は、特殊低分散ガラスを３枚接合レンズＴ１の凸レンズＡ２（Ｌ４）に用いている点である。特殊低分散ガラスは材質が柔らかく耐潜傷性が低いので、レンズ製造時に行う超音波洗浄において潜傷が発生しやすいが、両面から一般的なガラスから成るレンズＡ１（Ｌ３）、Ａ３（Ｌ５）で挟み込むことで、多少の欠落が発生したとしても接着剤で埋めることが可能である。また、特殊低分散ガラスは熱膨張係数が大きいので、レンズコーティングのための蒸着工程において真空中でレンズを加熱し、蒸着後直に空気を流入させると、空気によって急冷されてクラックが発生し易いという問題があるが、両面に一般的なガラスから成るレンズを接着することによってコーティング自体が不要になる。これらの理由によって、大量生産には不向きである特殊低分散ガラスではあるが、これを３枚接合レンズＴ１の真ん中に使用することによって、量産性に優れたものとすることができる。

固定群である第３レンズ群Ｇｒ３は、広角端においてはもっとも光束が広がる部分であるので、広角端における球面収差とコマ収差に関して支配的な影響力を有する部分である。従って、ズームレンズ１及び２にあっては、第３レンズ群Ｇｒ３を構成する各面のうち、少なくとも1つの面を非球面によって構成すると共に、該非球面によって構成された面のうち、少なくとも１の面を有効径において近軸球面の深さより浅い非球面形状にした。また、ズームレンズ２においては第３レンズ群Ｇｒ３の正の屈折力を２つのレンズ群に分けて分担させ、さらに、その一方の群に負の屈折力を有する接合面を設けるようにすることが有効である。そこで、ズームレンズ２にあっては、第３レンズ群Ｇｒ３を、凸レンズ（第１０レンズＬ１０）と、凸レンズ（第１１レンズＬ１１）及び凹レンズ（第１２レンズＬ１２）の接合レンズＴ８とによって構成し、球面収差の発生とコマ収差の発生を抑制するようにしている。

広角端における非点収差と歪曲収差の補正に関し、ズームレンズ１及び２にあっては、第４レンズ群Ｇｒ４を構成する各面のうちの少なくとも１の面を非球面によって構成すると共に、該非球面によって構成された面のうちの少なくとも１の面を有効径において近軸球面の深さより浅い非球面形状としている。

次に、第３、第４及び第５の実施の形態にかかるズームレンズ３、４、５の詳細を説明する。

第３の実施の形態及び第４の実施の形態に係るズームレンズ３及び４にあって、第１レンズ群Ｇｒ１は、物体側から順に配列された、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第１レンズＬ１と、凸レンズの第２レンズＬ２と、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第３レンズＬ３と、凸レンズの第４レンズＬ４と、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第５レンズＬ５、凸レンズの第６レンズＬ６及び物体側に凹面を向けた凹メニスカスレンズの第７レンズＬ７から成る３枚接合レンズＴ１と、凸レンズの第８レンズＬ８との６群８枚のレンズによって構成される。

また、第５の実施の形態に係るズームレンズ５にあって、第１レンズ群Ｇｒ１は、物体側から順に配列された、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第１レンズＬ１と、凸レンズの第２レンズＬ２と、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第３レンズＬ３及び凸レンズの第４レンズＬ４の接合レンズＴ２と、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第５レンズＬ５、凸レンズの第６レンズＬ６及び物体側に凹面を向けた凹メニスカスレンズの第７レンズＬ７から成る３枚接合レンズＴ１と、凸レンズの第８レンズＬ８との５群８枚のレンズによって構成される。

ズームレンズ４、５及び６において、第２レンズ群Ｇｒ２は、物体側から順に配列された、凹レンズの第９レンズＬ９と、凹レンズの第１０レンズＬ１０及び凸レンズの第１１レンズＬ１１の接合レンズＴ３との３枚のレンズによって構成される。

第３レンズ群は、物体側から順に配列された、凸レンズの第１２レンズＬ１２と、凹レンズの第１３レンズ及び凸レンズの第１４レンズＬ１４の接合レンズＴ４との３枚のレンズによって構成される。

第４レンズ群Ｇｒ４は、物体側から順に配列された、凹レンズの第１５レンズＬ１５と、凹レンズの第１６レンズＬ１６及び凸レンズの第１７レンズＬ１７の接合レンズＴ５との３枚のレンズによって構成される。

第５レンズ群Ｇｒ５は、物体側より順に配列された、凸レンズの第１８レンズＬ１８と、凸レンズの第１９レンズＬ１９及び凹レンズの第２０レンズＬ２０の接合レンズＴ６との３枚のレンズによって構成される。

そして、第１レンズ群Ｇｒ１は、第１レンズＬ１乃至第３レンズＬ３から成る負の屈折力を有する前群と、第４レンズＬ４乃至第８レンズＬ８から成る正の屈折力を有する後群とに分けることができる。

第１レンズ群Ｇｒ１の上記前群は、凹レンズと凸レンズを少なくとも１つずつ有することを特徴とする。物体側から順に配列された凹レンズ（第１レンズＬ１）と凸レンズ（第２レンズＬ２）によって、広角域においては、凹レンズによって主光線の傾きを緩くすることで、像面湾曲の補正を容易にすると共に、凸レンズＬ２の作用で歪曲収差の補正が容易になる。また、望遠側では、第１レンズ群Ｇｒ１が正の屈折力を持つことからアンダー側の球面収差が発生しやすいが、物体寄りに配置された凹レンズの作用で、この球面収差の補正を容易にしている。 また、第１レンズ群Ｇｒ１の前群は、強い負の屈折力を有するにもかかわらず、樽側の歪曲収差の発生を極力抑制するために、第１レンズＬ１と第３レンズＬ３が物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズとされており、さらに、広角端における歪曲収差を正の屈折力で補正する必要があるため、凸レンズである第２レンズＬ２によってこれを補正している。

望遠端における色収差の補正及び２次スペクトルの補正には、レンズ系の前群の凸レンズにアッベ数が大きく、異常部分分散性を持つ材質を用いることが効果的であることが公知である。

しかしながら、ズームレンズ３、４及び５にあっては、望遠端において、入射光束は３枚接合レンズＴ１でもっとも拡がるようになっている。従って、望遠端における色収差は３枚接合レンズＴ１の構成によって支配されるので、３枚接合レンズＴ１の材質を一般的な望遠レンズにおける２次スペクトルの補正に適した材質とすること、すなわち、上記した条件式（１）、（２）、（３）、（４）及び（５）を満足する材質構成を有することが必要である。

また、３枚接合レンズＴ１の凸レンズＡ２（第６レンズＬ６）と第２の凹レンズＡ３（第７レンズＬ７）を薄肉密着系と考えると、凸レンズＡ２と第２の凹レンズＡ３とで１つの仮想の硝材Ａ２３とみなすことができる。

そこで、上記仮想の硝材Ａ２３の焦点距離は上記（６）式によって、そして、分散値は上記（７）式によって求められ、その値を用いて、部分分散比Ｐ２３は上記（８）式で求められる。

そこで、上記したように、図２２においては、横軸にアッベ数ｖを、縦軸に屈折率ｎをとって、また、図２３においては、横軸にアッベ数ｖを、縦軸に部分分散比Ｐをとって、ＨＯＹＡ株式会社の製品である硝材の一部を示したとき、図１４において硝材Ｃ７とＦ２を通る標準線をＰｂａｓｅとすると、
Ｐｂａｓｅ＝−０．００１７４９０６×ｖ２３＋０．６４６６２９０７
となり、
このとき、
ΔＰ２３＝Ｐ２３−Ｐｂａｓｅ
である。

そこで、図２３に示す硝材から凸レンズＡ２（第６レンズＬ６）と第２の凹レンズＡ３（第７レンズＬ７）の硝材を任意に選び、これら２つの硝材を結ぶ直線が標準線Ｐｂａｓｅの傾きに比べてなだらかであれば、標準線Ｐｂａｓｅ上で色消しを行ったときより、２次スペクトルは減少する。

上記条件式（１）と（２）は、上記したように、１次の色消し条件であり、望遠側における１次の色収差を補正するのに必要な条件である。条件式（１）及び（２）を満たさない場合は、望遠端における色収差が顕著になり、４０倍という高変倍率を実現することができなくなる。

ズームレンズ３、４及び５においては、３枚接合レンズＴ１の真ん中のレンズＡ２（第６レンズＬ６）に特殊低分散ガラス、例えば、ＦＣＤ１やＦＣＤ１０を用いることが前提であり、且つ、条件式（１）、（２）を満たすためには、第１の凹レンズＡ１（第５レンズＬ５）には、例えば、フリント系のＦＤＳ６０、ＦＤＳ９０、ＴａＦＤ３０やＦＤＳ１以外の硝材は除外される。

上記条件式（３）、（４）、（５）は、上記したように、２次の色消し条件であり、望遠側における２次の色収差を補正するのに必要な条件である。条件式（３）を満たさない場合は、望遠側における球面収差、コマ収差、軸上色収差を補正することが困難になる。条件式（４）と（５）を満たすときは凸レンズＡ２（第６レンズＬ６）と第２の凹レンズＡ３（第７レンズＬ７）の硝材を結ぶ直線の傾きが図２３に示す標準線Ｐｂａｓｅの傾きに比べてなだらかになり、２次スペクトルの減少に寄与する。このようにするには、特殊低分散ガラス製の凸レンズＡ２（Ｌ６）と第２の凹レンズＡ３（Ｌ７）の硝材を条件式（３）と｜Ｐ２−Ｐ３｜＜０．０３を満たすように選択することによって、所望の構成を得ることができる。

ズームレンズ３、４及び５においては、３枚接合レンズＴ１の真ん中のレンズＡ２（Ｌ６）に特殊低分散ガラスであるＦＣＤ１やＦＣＤ１０を用いることが前提であり、且つ、条件式（４）、（５）を満たすためには、条件式（３）と｜Ｐ２−Ｐ３｜＜０．０３を満たすよう硝材を選択することが必要である。そのためには、第２の凹レンズＡ３（Ｌ７）にはクラウン系で、且つ、図２３で標準線Ｐｂａｓｅより上側に位置する硝材を用いることが必要である。なお、条件式（４）、（５）を満たさない場合には、凸レンズＡ２（Ｌ６）の硝材と第２の凹レンズＡ３（Ｌ７）の硝材を結ぶ直線の傾きが図２３に示す標準線Ｐｂａｓｅの傾きと同じようになり、２次スペクトルの補正が困難になる。

以上のことより、３つのレンズを張り合わせて３枚接合レンズＴ１を構成するための各レンズの硝材には以下の組み合わせが考えられる。すなわち、第１の凹レンズＡ１（Ｌ５）にはフリント系のＦＤＳ９０やＦＤＳ１を用い、凸レンズＡ２（Ｌ６）には特殊低分散ガラスのＦＣＤ１やＦＣＤ１０を用い、第２の凹レンズＡ３（Ｌ７）にはクラウン系で、且つ、図２３の標準線Ｐｂａｓｅより上側に位置するＢＳＣ７、Ｃ３やＣＦ６などを用いることが考えられる。

ここで、注目すべき点は、特殊低分散ガラスを３枚接合レンズＴ１の凸レンズＡ２（Ｌ６）に用いている点である。特殊低分散ガラスは材質が柔らかく耐潜傷性が低いので、レンズ製造時に行う超音波洗浄において潜傷が発生しやすいが、両面から一般的なガラスから成るレンズＡ１（Ｌ５）、Ａ３（Ｌ７）で挟み込むことで、多少の欠落が発生したとしても接着剤で埋めることが可能である。また、特殊低分散ガラスは熱膨張係数が大きいので、レンズコーティングのための蒸着工程において真空中でレンズを加熱し、蒸着後直に空気を流入させると、空気によって急冷されてクラックが発生し易いという問題があるが、両面に一般的なガラスから成るレンズを接着することによってコーティング自体が不要になる。これらの理由によって、大量生産には不向きである特殊低分散ガラスではあるが、これを３枚接合レンズＴ１の真ん中に使用することによって、量産性に優れたものとすることができる。

広角側における球面収差とコマ収差の補正に関し、ズームレンズ３、４及び５にあっては、第３レンズ群Ｇｒ３を構成する第１２レンズＬ１２乃至第１４レンズＬ１４の各面のうち、少なくとも１の面を非球面によって構成すると共に、該非球面によって構成された面のうち、少なくとも１の面を有効径において近軸球面の深さより浅い非球面形状にした。

第２レンズ群Ｇｒ２を出た発散光束を収斂光束に転じて第４レンズ群Ｇｒ４に送る働きをする第３レンズ群Ｇｒ３は、強い正の屈折力を有し、また、広角端においてはもっとも光束が広がる部分であるので、広角端における球面収差とコマ収差に関して支配的な影響力を有する部分である。従って、発散光束を収斂光束に緩やかに転じさせるためには、第３レンズ群Ｇｒ３の正の屈折力を２つのレンズ群に分けて分担させ、さらに、その一方の群に負の屈折力を有する接合面を設けるようにすることが有効である。そこで、ズームレンズ３、４及び５にあっては、第３レンズ群Ｇｒ３を、凸レンズ（第１２レンズＬ１２）と、凹レンズ（第１３レンズＬ１３）及び凸レンズ（第１４レンズＬ１４）の接合レンズＴ４とによって構成し、球面収差の発生とコマ収差の発生を抑制するようにしている。

そして、さらに、万全を期するために、上記したように、第１２レンズＬ１２乃至第１４レンズＬ１４の各面ｓ２１乃至ｓ２５のうちの少なくとも１の面を非球面とすると共に、該非球面とされた面のうちの少なくとも１の面を有効径において近軸球面の深さより浅い非球面形状にしている。

広角端における非点収差と歪曲収差の補正に関し、ズームレンズ３、４及び５にあっては、第５レンズ群Ｇｒ５を構成する第１８レンズＬ１８乃至第２０レンズＬ２０の各面のうちの少なくとも１の面を非球面によって構成すると共に、該非球面によって構成された面のうちの少なくとも１の面を有効径において近軸球面の深さより浅い非球面形状としている。

第４レンズ群Ｇｒ４で外側に跳ね上げられた主光線は、第５レンズ群Ｇｒ５において、最大像高より光線高が高くなり、射出瞳が像面より後側になるように第５レンズ群Ｇｒ５で折り曲げる必要がある。従って、主光線が緩やかに折れ曲がるようにするために、第５レンズ群Ｇｒ５においては、正の屈折力を２つのレンズ群に分けて分担させ、その一方のレンズ群に負の屈折力を有する接合面を設けるようにする。そこで、第５レンズ群Ｇｒ５を凸レンズ（第１８レンズＬ１８）と、凸レンズ（第１９レンズＬ１９）及び凹レンズ（第２０レンズＬ２０）の接合レンズＴ６とによって構成し、非点収差及び歪曲収差の発生を抑制するようにしている。

そして、さらに万全を期すために、上記したように、第１８レンズＬ１８乃至第２０レンズＬ２０の各面ｓ３２乃至ｓ３５のうちの少なくとも１の面を非球面とすると共に、該非球面とされた面のうちの少なくとも１の面を有効径において近軸球面の深さより浅い非球面形状とした。

図２１は本発明にかかる撮像装置１００の構成例を示すブロック図である。図２１において、１０１はフォーカスレンズ１０１ａやバリエータレンズ１０１ｂを備えたズーミング可能な撮影レンズ、１０２はＣＣＤなどの撮像素子、１０３は画像の補正をするなど各種動作の制御を行う画像制御回路、１０４は撮像素子１０２から得られる画像データを記憶する第１の画像メモリ、１０５は歪曲を補正した画像データを記憶する第２の画像メモリである。１０６は撮影レンズ１０１の歪曲収差情報を記憶するデータテーブル、１０７は撮影者のズーミングの指示を電気信号に変換するズームスイッチである。

なお、上記撮影レンズ１０１に、例えば、上記各実施の形態にかかるズームレンズ１、２、３、４又は５を適用することができ、その場合、フォーカスレンズ１０１ａは第４レンズ群Ｇｒ４に相当し、バリエータレンズ１０１ｂは第２レンズ群Ｇｒ２に相当する。

ズームレンズ１０１の歪曲収差に関し、図２乃至図４、図６乃至図８、図１０乃至図１２、図１４乃至図１６及び図１８乃至図２０に示すとおり、ズーミングによって歪曲収差曲線が変化する。従って、歪曲収差の変化はバリエータレンズ１０１ｂの位置に依存する。そこで、データテーブル１０６には、バリエータレンズ１０１ｂのある位置における第１の画像メモリ１０４と第２の画像メモリ１０５の二次元的な位置情報を関連づける変換座標係数が記憶されており、また、バリエータレンズ１０１ｂの位置は広角端から望遠端まで多くの位置に区切られて、各々の位置に対応した変換座標係数がデータテーブル１０６に記憶されている。

撮影者がズームスイッチ１０７を操作して、バリエータレンズ１０１ｂの位置を移動させると、画像制御回路１０３は、フォーカスレンズ１０１ａを移動させてフォーカスがボケないように制御すると共に、バリエータレンズ１０１ｂの位置に対応する変換座標係数をデータテーブル１０６から受け取る。なお、バリエータレンズ１０１ｂ位置が予め区切られたいずれかの位置に一致していないときは、その近傍の位置の変換座標係数から補間などの処理により、適切な変換座標係数を得る。変換座標係数は二次元的に離散的に配置された画像上の点の位置を移動させるための係数であるが、離散的に配置された点と点との間の画像に関しては、補間などの処理によって移動するべき位置を求める。画像制御回路１０３は、撮像素子１０２から得られた第１の画像メモリ１０４の情報を、この変換座標係数に基づいて垂直及び水平の画像移動処理を行うことによって歪曲を補正し、該歪曲を補正した画像情報を第２の画像メモリ１０５に作成し、該第２の画像メモリ１０５に作成された画像情報に基づく信号を映像信号として出力する。

次に、各実施の形態にかかるズームレンズ１、２、３、４及び５の数値実施例について説明する。なお、図１、図５、図９、図１３及び図１７において、ＩＲは第３レンズ群Ｇｒ３の直前に固定された絞り、ＦＬは像面ＩＭＧの前に介挿されたフィルタである。

各実施の形態において用いられるレンズには、レンズ面が非球面によって構成されるものも含まれる。そこで、非球面形状は、非球面の深さを「ｘ」、光軸からの高さを「Ｈ」とすると、
ｘ＝Ｈ２／ｒｉ・｛１＋（１−Ｈ２／ｒｉ２）１／２｝＋Ａ４・Ｈ４＋Ａ６・Ｈ６＋Ａ８・Ｈ８＋Ａ１０・Ｈ１０
によって定義されるものとする。なお、Ａ４、Ａ６、Ａ８及びＡ１０は、それぞれ４次、６次、８次及び１０次の非球面係数である。

表１に第１の実施の形態にかかるズームレンズ１の数値実施例における各値を示す。

上記表１に示すように、ズームレンズ１のズーミング及びフォーカシングに伴う動作によって面間隔ｄ１０、ｄ１５、ｄ１８及びｄ２２は可変（ｖａｒｉａｂｌｅ）となる。そこで、表２に広角端（ｆ＝１．００）、望遠端（ｆ＝３９．００）及び広角端と望遠端との中間焦点位置（ｆ＝１９．５）における各値を示す。

また、第１レンズ群Ｇｒ１、第３レンズ群Ｇｒ３及び第４レンズ群Ｇｒ４おいて第６ンズＬ６面ｓ９、第１０レンズＬ１０の面ｓ１７、ｓ１８及び第１１レンズＬ１１の面ｓ１９は非球面に形成されている。表３に上記面ｓ９、ｓ１７、ｓ１８及びｓ１９の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を示す。

なお、上記表３中の「Ｅ」は、１０を底とする指数表現を意味するものとする（後述する表７、表１１、表１５及び表１９においても同様である）。

表４にズームレンズ１の上記条件式（１）乃至（５）の値と、ｆ、Ｆｎｏ及び２ωの値を示す。

図２乃至図４にズームレンズ１の広角端、広角端と望遠端との中間焦点位置及び望遠端における球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図をそれぞれ示す。なお、球面収差図において、実線はｅ線、破線はＣ線（波長６５６．３ｎｍ）、一点鎖線はｇ線（波長４３５．８ｎｍ）における値を示すものであり、非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面における値を示すものである。

表５に第２の実施の形態にかかるズームレンズ２の数値実施例における各値を示す。

上記表５に示すように、ズームレンズ２のズーミング及びフォーカシングに伴う動作によって面間隔ｄ１０、ｄ１５、ｄ２１及びｄ２３は可変（ｖａｒｉａｂｌｅ）となる。そこで、表６に広角端（ｆ＝１．００）、望遠端（ｆ＝４０．００）及び広角端と望遠端との中間焦点位置（ｆ＝２０．００）におけるｄ１０、ｄ１５、ｄ２１及びｄ２３の各値を示す。

また、第１レンズ群Ｇｒ1、第３レンズ群Ｇｒ３及び第４レンズ群Ｇｒ４において、第６レンズＬ６の面ｓ１０、第１０レンズＬ１０の面ｓ１７、ｓ１８及び第１３レンズＬ１３の面ｓ２１、ｓ２３は非球面に形成されている。表７に上記面ｓ１０、ｓ１７、ｓ１８、ｓ２１及びｓ２３の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を示す。

表８にズームレンズ２の上記条件式（１）乃至（５）の値と、ｆ、Ｆｎｏ及び２ωの値を示す。

図６乃至図８にズームレンズ２の広角端、広角端と望遠端との中間焦点位置及び望遠端における球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図をそれぞれ示す。なお、球面収差図において、実線はｅ線、破線はＣ線（波長６５６．３ｎｍ）、一点鎖線はｇ線（波長４３５．８ｎｍ）における値を示すものであり、非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面における値を示すものである。

表９に第３の実施の形態にかかるズームレンズ３の数値実施例における各値を示す。

上記表９に示すように、ズームレンズ３のズーミング及びフォーカシングに伴う動作によって、面間隔ｄ１４、ｄ１９、ｄ２５及びｄ３０は可変（ｖａｒｉａｂｌｅ）となる。そこで、表１０に広角端（ｆ＝１．００）、望遠端（ｆ＝３９．０２）及び広角端と望遠端との中間焦点位置（ｆ＝１７．４５）におけるｄ１４、ｄ１９、ｄ２５及びｄ３０の各値を示す。

また、第３レンズ群Ｇｒ３及び第５レンズ群Ｇｒ５において第１３レンズＬ１３の面ｓ２１及び第１９レンズＬ１９の面ｓ３３は非球面に形成されている。表１１に上記面ｓ２１及びｓ３３の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を示す。

表１２にズームレンズ１の上記条件式（１）乃至（５）の値と、ｆ、Ｆｎｏ及び２ωの値を示す。

図１０乃至図１２にズームレンズ１の広角端、広角端と望遠端との中間焦点位置及び望遠端における球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図をそれぞれ示す。なお、球面収差図において、実線はｅ線、破線はＣ線（波長６５６．３ｎｍ）、一点鎖線はｇ線（波長４３５．８ｎｍ）における値を示すものであり、非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面における値を示すものである。

表１３に第４の実施の形態にかかるズームレンズ４の数値実施例における各値を示す。

上記表１３に示すように、ズームレンズ４のズーミング及びフォーカシングに伴う動作によって面間隔ｄ１４、ｄ１９、ｄ２５及びｄ３０は可変（ｖａｒｉａｂｌｅ）となる。そこで、表１４に広角端（ｆ＝１．００）、望遠端（ｆ＝３９．１３）及び広角端と望遠端との中間焦点位置（ｆ＝１９．５６）におけるｄ１４、ｄ１９、ｄ２５及びｄ３０の各値を示す。

また、第３レンズ群Ｇｒ３及び第５レンズ群Ｇｒ５において、第１３レンズＬ１３の面ｓ２１及び第１９レンズＬ１９の面ｓ３３は非球面に形成されている。表１５に上記面ｓ２１及びｓ３３の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を示す。

表１６にズームレンズ４の上記条件式（１）乃至（５）の値と、ｆ、Ｆｎｏ及び２ωの値を示す。

図１４乃至図１６にズームレンズ４の広角端、広角端と望遠端との中間焦点位置及び望遠端における球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図をそれぞれ示す。なお、球面収差図において、実線はｅ線、破線はＣ線（波長６５６．３ｎｍ）、一点鎖線はｇ線（波長４３５．８ｎｍ）における値を示すものであり、非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面における値を示すものである。

表１７に第５の実施の形態にかかるズームレンズ５の数値実施例における各値を示す。

上記表１７に示すように、ズームレンズ５のズーミング及びフォーカシングに伴う動作によって面間隔ｄ１３、ｄ１８、ｄ２４及びｄ２９は可変（ｖａｒｉａｂｌｅ）となる。そこで、表１８に広角端（ｆ＝１．００）、望遠端（ｆ＝４０．０８）及び広角端と望遠端との中間焦点位置（ｆ＝２０．０１）におけるｄ１３、ｄ１８、ｄ２４及びｄ２９の各値を示す。

また、第３レンズ群Ｇｒ３及び第５レンズ群Ｇｒ５において、第１３レンズＬ１３の面ｓ２０及び第１９レンズＬ１９の面ｓ３２は非球面に形成されている。表１９に上記面ｓ２０及びｓ３２の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を示す。

表２０にズームレンズ５の上記条件式（１）乃至（５）の値と、ｆ、Ｆｎｏ及び２ωの値を示す。

図１８乃至図２０にズームレンズ５の広角端、広角端と望遠端との中間焦点位置及び望遠端における球面収差図、非点収差図及び歪曲収差図をそれぞれ示す。なお、球面収差図において、実線はｅ線、破線はＣ線（波長６５６．３ｎｍ）、一点鎖線はｇ線（波長４３５．８ｎｍ）における値を示すものであり、非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面における値を示すものである。

以上に記載したように、本発明は、４０倍程度のズーム比を備え、画角は広角端においては６７度以上、望遠端においては１．６度以下と超広角域から超望遠域までをカバーしつつ、各種収差の補正が良好に為され、さらに、量産性に優れたズームレンズ、特に、民生用のビデオカメラ用として好適なズームレンズ及び撮像装置を提供することができる。

なお、上記した各実施の形態において示した各部の形状や数値は、何れも本発明を実施するに際して行う具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって、本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。

超広角から超望遠までをカバーしつつ各種収差が良好に補正され、さらに量産性に優れ、特に民生用のビデオカメラ用ズームレンズ及びビデオカメラに使用するのに好適である。

図２乃至図４と共に本発明ズームレンズの第１の実施の形態を示すものであり、本図はレンズ構成を示す概略図である。 広角端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 広角端と望遠端との中間焦点位置における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 望遠端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 図６乃至図８と共に本発明ズームレンズの第２の実施の形態を示すものであり、本図はレンズ構成を示す概略図である。 広角端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 広角端と望遠端との中間焦点位置における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 望遠端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 図１０乃至図１２と共に本発明ズームレンズの第３の実施の形態を示すものであり、本図はレンズ構成を示す概略図である。 広角端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 広角端と望遠端との中間焦点位置における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 望遠端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 図１４乃至図１６と共に本発明ズームレンズの第４の実施の形態を示すものであり、本図はレンズ構成を示す概略図である。 広角端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 広角端と望遠端との中間焦点位置における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 望遠端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 図１８乃至図２０と共に本発明ズームレンズの第５の実施の形態を示すものであり、本図はレンズ構成を示す概略図である。 広角端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 広角端と望遠端との中間焦点位置における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 望遠端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 本発明撮像装置の実施の形態を示す要部のブロック図である。 市販されている硝材の幾つかを縦軸に屈折率を、横軸にアッベ数を取って分布させた図である。 市販されている硝材の幾つかを縦軸に部分分散比を、横軸にアッベ数を取って分布させ、且つ、標準線を表示した図である。

符号の説明

１…ズームレンズ、２…ズームレンズ、Ｇｒ１…第１レンズ群、Ｇｒ２…第２レンズ群、Ｇｒ３…第３レンズ群、Ｇｒ４…第４レンズ群、Ｌ１…第１レンズ、Ｌ２…第２レンズ、Ｌ３…第３レンズ（第１の凹レンズＡ１）、Ｌ４…第４レンズ（凸レンズＡ２）、Ｌ５…第５レンズ（第２の凹レンズＡ３）、Ｌ６…第６レンズ、Ｔ１…３枚接合レンズ、３…ズームレンズ、４…ズームレンズ、５…ズームレンズ、Ｇｒ１…第１レンズ群、Ｇｒ２…第２レンズ群、Ｇｒ３…第３レンズ群、Ｇｒ４…第４レンズ群、Ｇｒ５…第５レンズ群、Ｌ１…第１レンズ、Ｌ２…第２レンズ、Ｌ３…第３レンズ、Ｌ４…第４レンズ、Ｌ５…第５レンズ（第１の凹レンズＡ１）、Ｌ６…第６レンズ（凸レンズＡ２）、Ｌ７…第７レンズ（第２の凹レンズＡ３）、Ｌ８…第８レンズ、Ｔ１…３枚接合レンズ、１００…撮像装置、１０１…撮影レンズ（ズームレンズ）、１０２…撮像素子（撮像手段）、１０３…画像制御回路（画像制御手段）

Claims (14)

1. 少なくとも、物体側より順に配列された、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有し主としてズーミング（変倍）を行うために光軸方向に移動可能にされた第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正又は負の屈折力を有しズーミング中における焦点位置の変動を補正すると共に焦点合わせを行うために光軸方向に移動可能とされた第４レンズ群とを備え、４群又は５群のレンズ群から構成されるインナーフォーカスタイプのズームレンズであって、
   上記第１レンズ群は、少なくとも、最も物体側に配列された凹レンズと物体側から２番目に配列された凸レンズの他に３枚接合レンズを備え、上記３枚接合レンズは特殊低分散ガラスで形成されたレンズの物体側及び像側にそれぞれ別のレンズを接合して成り、
   上記第１レンズ群内における３枚接合レンズが、物体側より順に配列された第１の凹レンズＡ１と特殊低分散ガラスで形成された凸レンズＡ２と第２の凹レンズＡ３とから成り、上記凸レンズＡ２と第２の凹レンズＡ３とが以下の条件式（３）、（４）、（５）を満足する材料で形成された
   ことを特徴とするズームレンズ。
   （３）｜ｎ２−ｎ３｜＜０．１
   （４）ｖ２３＞８０
   （５）ΔＰ２３＞０．０３
   但し、Ｃ線、ｄ線、Ｆ線、ｇ線における屈折率をそれぞれｎＣ、ｎｄ、ｎＦ、ｎｇとして、
   ｎｘ：レンズＡｘ（３枚接合レンズのうち物体側よりｘ番目のレンズ。以下同じ）のｄ線における屈折率ｎｄ
   ｖｘ：レンズＡｘのｄ線におけるアッベ数ｖｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
   Ｐｘ：レンズＡｘの部分分散比Ｐ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）
2. 少なくとも、物体側より順に配列された、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有し主としてズーミング（変倍）を行うために光軸方向に移動可能にされた第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正又は負の屈折力を有しズーミング中における焦点位置の変動を補正すると共に焦点合わせを行うために光軸方向に移動可能とされた第４レンズ群とを備え、４群又は５群のレンズ群から構成されるインナーフォーカスタイプのズームレンズであって、
   上記第１レンズ群は、少なくとも、最も物体側に配列された凹レンズと物体側から２番目に配列された凸レンズの他に３枚接合レンズを備え、上記３枚接合レンズは特殊低分散ガラスで形成されたレンズの物体側及び像側にそれぞれ別のレンズを接合して成り、
   上記第１レンズ群内における３枚接合レンズが、物体側より順に配列された第１の凹レンズＡ１と特殊低分散ガラスで形成された凸レンズＡ２と第２の凹レンズＡ３とを有し、上記第１の凹レンズＡ１と凸レンズＡ２が以下の条件式（１）、（２）を満足する材料で形成され、
   （１）ｎ１−ｎ２＞０．３
   （２）｜ｖ１−ｖ２｜＞４０
   但し、Ｃ線、ｄ線、Ｆ線、ｇ線における屈折率をそれぞれｎＣ、ｎｄ、ｎＦ、ｎｇとして、
   ｎｘ：レンズＡｘ（３枚接合レンズのうち物体側よりｘ番目のレンズ。以下同じ）のｄ線における屈折率ｎｄ
   ｖｘ：レンズＡｘのｄ線におけるアッベ数ｖｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
   上記第１レンズ群内における３枚接合レンズが、物体側より順に配列された第１の凹レンズＡ１と特殊低分散ガラスで形成された凸レンズＡ２と第２の凹レンズＡ３とから成り、上記凸レンズＡ２と第２の凹レンズＡ３とが以下の条件式（３）、（４）、（５）を満足する材料で形成された
   ことを特徴とするズームレンズ。
   （３）｜ｎ２−ｎ３｜＜０．１
   （４）ｖ２３＞８０
   （５）ΔＰ２３＞０．０３
   但し、Ｃ線、ｄ線、Ｆ線、ｇ線における屈折率をそれぞれｎＣ、ｎｄ、ｎＦ、ｎｇとして、
   ｎｘ：レンズＡｘ（３枚接合レンズのうち物体側よりｘ番目のレンズ。以下同じ）のｄ線における屈折率ｎｄ
   ｖｘ：レンズＡｘのｄ線におけるアッベ数ｖｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
   Ｐｘ：レンズＡｘの部分分散比Ｐ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）
3. 上記第１レンズ群が、物体側から順に配列された、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第１レンズと、凸レンズの第２レンズと、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第３レンズ、凸レンズの第４レンズ及び物体側に凹面を向けた凹メニスカスレンズの第５レンズから成る３枚接合レンズと、凸レンズの第６レンズとによって構成された
   ことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
4. 上記第１レンズ群が、物体側から順に配列された、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第１レンズと、凸レンズの第２レンズと、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第３レンズ、凸レンズの第４レンズ及び物体側に凹面を向けた凹メニスカスレンズの第５レンズから成る３枚接合レンズと、凸レンズの第６レンズとによって構成された
   ことを特徴とする請求項２に記載のズームレンズ。
5. 物体側より順に配列された、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有し、主としてズーミング（変倍）を行うために光軸方向に移動可能とされた第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、負の屈折力を有し、ズーミング中における焦点位置の変動を補正すると共に焦点合わせを行うために光軸方向に移動可能とされた第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群とから成るインナーフォーカスタイプのズームレンズであって、
   上記第１レンズ群は、少なくとも、最も物体側に配列された凹レンズと物体側から２番目に配列された凸レンズの他に３枚接合レンズを備え、上記３枚接合レンズは特殊低分散ガラスで形成されたレンズの物体側及び像側にそれぞれ別のレンズを接合して成り、
   上記第１レンズ群内における３枚接合レンズが、
   物体側より順に配列された第１の凹レンズＡ１と特殊低分散ガラスで形成された凸レンズＡ２と第２の凹レンズＡ３とから成り、
   上記凸レンズＡ２と第２の凹レンズＡ３とが以下の条件式（３）、（４）、（５）を満足する材料で形成された
   ことを特徴とするズームレンズ。
   （３）｜ｎ２−ｎ３｜＜０．１
   （４）ｖ２３＞８０
   （５）ΔＰ２３＞０．０３
   但し、Ｃ線、ｄ線、Ｆ線、ｇ線における屈折率をそれぞれｎＣ、ｎｄ、ｎＦ、ｎｇとして、
   ｎｘ：レンズＡｘ（３枚接合レンズのうち物体側よりｘ番目のレンズ。以下同じ）のｄ線における屈折率ｎｄ
   ｖｘ：レンズＡｘのｄ線におけるアッベ数ｖｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
   Ｐｘ：レンズＡｘの部分分散比Ｐ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）
6. 物体側より順に配列された、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有し、主としてズーミング（変倍）を行うために光軸方向に移動可能とされた第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、負の屈折力を有し、ズーミング中における焦点位置の変動を補正すると共に焦点合わせを行うために光軸方向に移動可能とされた第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群とから成るインナーフォーカスタイプのズームレンズであって、
   上記第１レンズ群は、少なくとも、最も物体側に配列された凹レンズと物体側から２番目に配列された凸レンズの他に３枚接合レンズを備え、上記３枚接合レンズは特殊低分散ガラスで形成されたレンズの物体側及び像側にそれぞれ別のレンズを接合して成り、
   上記第１レンズ群内における３枚接合レンズが、
   物体側より順に配列された第１の凹レンズＡ１と特殊低分散ガラスで形成された凸レンズＡ２と第２の凹レンズＡ３とを有し、
   上記第１の凹レンズＡ１と凸レンズＡ２が以下の条件式（１）、（２）を満足する材料で形成され、
   （１）ｎ１−ｎ２＞０．３
   （２）｜ｖ１−ｖ２｜＞４０
   但し、Ｃ線、ｄ線、Ｆ線、ｇ線における屈折率をそれぞれｎＣ、ｎｄ、ｎＦ、ｎｇとして、
   ｎｘ：レンズＡｘ（３枚接合レンズのうち物体側よりｘ番目のレンズ。以下同じ）のｄ線における屈折率ｎｄ
   ｖｘ：レンズＡｘのｄ線におけるアッベ数ｖｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
   上記第１レンズ群内における３枚接合レンズが、
   物体側より順に配列された第１の凹レンズＡ１と特殊低分散ガラスで形成された凸レンズＡ２と第２の凹レンズＡ３とから成り、
   上記凸レンズＡ２と第２の凹レンズＡ３とが以下の条件式（３）、（４）、（５）を満足する材料で形成された
   ことを特徴とするズームレンズ。
   （３）｜ｎ２−ｎ３｜＜０．１
   （４）ｖ２３＞８０
   （５）ΔＰ２３＞０．０３
   但し、Ｃ線、ｄ線、Ｆ線、ｇ線における屈折率をそれぞれｎＣ、ｎｄ、ｎＦ、ｎｇとして、
   ｎｘ：レンズＡｘ（３枚接合レンズのうち物体側よりｘ番目のレンズ。以下同じ）のｄ線における屈折率ｎｄ
   ｖｘ：レンズＡｘのｄ線におけるアッベ数ｖｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
   Ｐｘ：レンズＡｘの部分分散比Ｐ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）
7. 上記第１レンズ群が、物体側から順に配列された、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第１レンズと、凸レンズの第２レンズと、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第３レンズと、凸レンズの第４レンズと、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第５レンズ、凸レンズの第６レンズ及び物体側に凹面を向けた凹メニスカスレンズの第７レンズから成る３枚接合レンズと、凸レンズの第８レンズとによって構成された
   ことを特徴とする請求項５に記載のズームレンズ。
8. 上記第１レンズ群が、物体側から順に配列された、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第１レンズと、凸レンズの第２レンズと、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第３レンズと、凸レンズの第４レンズと、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第５レンズ、凸レンズの第６レンズ及び物体側に凹面を向けた凹メニスカスレンズの第７レンズから成る３枚接合レンズと、凸レンズの第８レンズとによって構成された
   ことを特徴とする請求項６に記載のズームレンズ。
9. 上記第１レンズ群が、物体側から順に配列された、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第１レンズと、凸レンズの第２レンズと、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第３レンズ及び凸レンズの第４レンズの接合レンズと、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第５レンズ、凸レンズの第６レンズ及び物体側に凹面を向けた凹メニスカスレンズの第７レンズから成る３枚接合レンズと、凸レンズの第８レンズとによって構成された
   ことを特徴とする請求項５に記載のズームレンズ。
10. 上記第１レンズ群が、物体側から順に配列された、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第１レンズと、凸レンズの第２レンズと、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第３レンズ及び凸レンズの第４レンズの接合レンズと、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第５レンズ、凸レンズの第６レンズ及び物体側に凹面を向けた凹メニスカスレンズの第７レンズから成る３枚接合レンズと、凸レンズの第８レンズとによって構成された
    ことを特徴とする請求項６に記載のズームレンズ。
11. ズームレンズと、該ズームレンズによって取り込んだ画像を電気的な画像信号に変換する撮像手段と、画像制御手段とを備え、
    上記画像制御手段は、上記ズームレンズによる変倍率に応じて予め用意されている変換座標係数を参照しながら、上記撮像手段によって形成された画像信号によって規定される画像上の点を移動させて座標変換した新たな画像信号を形成し、該新たな画像信号を出力するように構成され、
    上記ズームレンズは、少なくとも、物体側より順に配列された、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有し主としてズーミング（変倍）を行うために光軸方向に移動可能にされた第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正又は負の屈折力を有しズーミング中における焦点位置の変動を補正すると共に焦点合わせを行うために光軸方向に移動可能とされた第４レンズ群とを備え、４群又は５群のレンズ群から構成されるインナーフォーカスタイプのズームレンズであって、
    上記第１レンズ群は、少なくとも、最も物体側に配列された凹レンズと物体側から２番目に配列された凸レンズの他に３枚接合レンズを備え、上記３枚接合レンズは特殊低分散ガラスで形成されたレンズの物体側及び像側にそれぞれ別のレンズを接合して成り、
    上記第１レンズ群内における３枚接合レンズが、物体側より順に配列された第１の凹レンズＡ１と特殊低分散ガラスで形成された凸レンズＡ２と第２の凹レンズＡ３とから成り、上記凸レンズＡ２と第２の凹レンズＡ３とが以下の条件式（３）、（４）、（５）を満足する材料で形成された
    ことを特徴とする撮像装置。
    （３）｜ｎ２−ｎ３｜＜０．１
    （４）ｖ２３＞８０
    （５）ΔＰ２３＞０．０３
    但し、Ｃ線、ｄ線、Ｆ線、ｇ線における屈折率をそれぞれｎＣ、ｎｄ、ｎＦ、ｎｇとして、
    ｎｘ：レンズＡｘ（３枚接合レンズのうち物体側よりｘ番目のレンズ。以下同じ）のｄ線における屈折率ｎｄ
    ｖｘ：レンズＡｘのｄ線におけるアッベ数ｖｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
    Ｐｘ：レンズＡｘの部分分散比Ｐ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）
12. ズームレンズと、該ズームレンズによって取り込んだ画像を電気的な画像信号に変換する撮像手段と、画像制御手段とを備え、
    上記画像制御手段は、上記ズームレンズによる変倍率に応じて予め用意されている変換座標係数を参照しながら、上記撮像手段によって形成された画像信号によって規定される画像上の点を移動させて座標変換した新たな画像信号を形成し、該新たな画像信号を出力するように構成され、
    上記ズームレンズは、少なくとも、物体側より順に配列された、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有し主としてズーミング（変倍）を行うために光軸方向に移動可能にされた第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正又は負の屈折力を有しズーミング中における焦点位置の変動を補正すると共に焦点合わせを行うために光軸方向に移動可能とされた第４レンズ群とを備え、４群又は５群のレンズ群から構成されるインナーフォーカスタイプのズームレンズであって、
    上記第１レンズ群は、少なくとも、最も物体側に配列された凹レンズと物体側から２番目に配列された凸レンズの他に３枚接合レンズを備え、上記３枚接合レンズは特殊低分散ガラスで形成されたレンズの物体側及び像側にそれぞれ別のレンズを接合して成り、
    上記第１レンズ群内における３枚接合レンズが、物体側より順に配列された第１の凹レンズＡ１と特殊低分散ガラスで形成された凸レンズＡ２と第２の凹レンズＡ３とを有し、上記第１の凹レンズＡ１と凸レンズＡ２が以下の条件式（１）、（２）を満足する材料で形成され、
    （１）ｎ１−ｎ２＞０．３
    （２）｜ｖ１−ｖ２｜＞４０
    但し、Ｃ線、ｄ線、Ｆ線、ｇ線における屈折率をそれぞれｎＣ、ｎｄ、ｎＦ、ｎｇとして、
    ｎｘ：レンズＡｘ（３枚接合レンズのうち物体側よりｘ番目のレンズ。以下同じ）のｄ線における屈折率ｎｄ
    ｖｘ：レンズＡｘのｄ線におけるアッベ数ｖｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
    上記第１レンズ群内における３枚接合レンズが、物体側より順に配列された第１の凹レンズＡ１と特殊低分散ガラスで形成された凸レンズＡ２と第２の凹レンズＡ３とを有し、上記第１の凸レンズＡ２と第２の凹レンズＡ３とが以下の条件式（３）、（４）、（５）を満足する材料で形成された
    ことを特徴とする撮像装置。
    （３）｜ｎ２−ｎ３｜＜０．１
    （４）ｖ２３＞８０
    （５）ΔＰ２３＞０．０３
    但し、Ｃ線、ｄ線、Ｆ線、ｇ線における屈折率をそれぞれｎＣ、ｎｄ、ｎＦ、ｎｇとして、
    ｎｘ：レンズＡｘ（３枚接合レンズのうち物体側よりｘ番目のレンズ。以下同じ）のｄ線における屈折率ｎｄ
    ｖｘ：レンズＡｘのｄ線におけるアッベ数ｖｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
    Ｐｘ：レンズＡｘの部分分散比Ｐ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）
13. 上記第１レンズ群が、物体側から順に配列された、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第１レンズと、凸レンズの第２レンズと、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第３レンズ、凸レンズの第４レンズ及び物体側に凹面を向けた凹メニスカスレンズの第５レンズから成る３枚接合レンズと、凸レンズの第６レンズとによって構成された
    ことを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置。
14. 上記第１レンズ群が、物体側から順に配列された、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第１レンズと、凸レンズの第２レンズと、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第３レンズ、凸レンズの第４レンズ及び物体側に凹面を向けた凹メニスカスレンズの第５レンズから成る３枚接合レンズと、凸レンズの第６レンズとによって構成された
    ことを特徴とする請求項１２に記載の撮像装置。

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