JP4677210B2 - ズームレンズおよびそれを用いた撮像装置 - Google Patents

Description

本発明はズームレンズに関し、特にズームレンズを構成する一部のレンズ群を光軸と垂直方向の成分を持つように移動させることにより、画像のぶれを光学的に補正して静止画像を得るようにし、撮影画像の安定化を図ったズームレンズに関するものである。

進行中の車や航空機等移動物体上から撮影しようとすると、撮影系に振動が伝わり手振れとなり撮影画像にぶれが生じる。従来、このときの撮影画像のぶれを、撮影系のレンズ群の一部を平行偏心させることにより防止する機能を有した防振光学系が種々提案されている。

例えば特許文献１では、光学装置に振動状態を検知する検知手段からの出力信号に応じて、一部の光学部材を振動による画像の振動的変位を相殺する方向に移動させることにより画像の安定化を図っている。特許文献２では、最も物体側に可変頂角プリズムを配置した撮影系において、撮影系の振動に対応させて該可変頂角プリズムの頂角を変化させて画像の安定化を図っている。

また、特許文献３や特許文献４では、加速度センサ等を利用して撮影系の振動を検出し、この時得られる信号に応じ、撮影系の一部のレンズ群を光軸と垂直方向に振動されることにより静止画像を得ている。

特許文献５では、物体側より順に変倍及び合焦の際に固定の正の屈折力の第１レンズ群、変倍機能を有する負の屈折力の第２レンズ群、開口絞り、正の屈折力の第３レンズ群、そして変倍により変動する像面を補正する補正機能と合焦機能の双方の機能を有する正の屈折力の第４レンズ群の４つのレンズ群を有した変倍光学系であって、第３レンズ群は負の屈折力の第３１群と正の屈折力の第３２群の２つのレンズ群より成り、第３２群を光軸と垂直方向に移動させて該変倍光学系が振動したときの撮影画像のブレを補正している。

特許文献６では、正、負、正、正の屈折力のレンズ群より成る４群構成の変倍光学系の第３レンズ群全体を振動させて防振を行っている。

一方、特許文献７では正、負、正、正の屈折力のレンズ群よりなる４群構成の第３レンズ群を正レンズとメニスカス状の負レンズのテレフォトタイプとしてレンズ全長の短縮化を図っている。また、本出願人は特許文献８にて正、負、正、正の屈折力のレンズ群よりなる４群構成にて第３群全体を振動させて防振を行うズームレンズを開示している。これは、第１レンズ群を物体側から順に負レンズと正レンズからなる接合レンズと物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズの３枚構成としている。

また、特許文献９では、正、負、正、正の屈折力のレンズ群よりなる４群構成にて第１レンズ群を物体側から順に負レンズと正レンズからなる接合レンズと物体側に凸面を向けたメニスカス状の２枚の正レンズからなる４枚構成とし、第３群全体を振動させて防振を行うズームレンズを開示している。

更に、特許文献１０や特許文献１１では、正、負、正、正の屈折力のレンズ群より成る４群構成の変倍光学系における第３レンズ群の一部を振動させることにより、３−ＣＣＤ対応の光学系の小型化と高画質化とを同時に実現させた変倍光学系提案している。
特開昭５８−２１１３３号公報 特開昭６１−２２３８１９号公報 特開平１−１１６６１９号公報 特開平２−１２４５２１号公報 特開平７−１２８６１９号公報 特開平７−１９９１２４号公報 特開平５−８０９７４号公報 特開２００１−４２２１３号公報 特開２００２−１６９０８７号公報 特開平１１−２３７５５０号公報 特開２００２−２４４０３７号公報

一般に撮影系の一部のレンズを、光軸に対して垂直方向に平行偏心させて防振を行う光学系においては、防振のために特別に余分な光学系を必要としないという利点はあるが、移動させるレンズのための空間を必要とし、また防振時における偏心収差の発生量が多くなってくるという問題点があった。

また、近年、民生用ビデオカメラにおいても高画質化のために、各色毎に３つのＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）を撮像素子として用いた３ＣＣＤ方式が一部のカメラでは採用されている。３ＣＣＤ対応の正、負、正、正の屈折力のレンズ群より成る４群構成の変倍光学系において、変倍光学系の一部を構成する比較的小型軽量のレンズ群を光軸と垂直方向に移動させて、該変倍光学系が振動（傾動）したときの画像のぶれを補正するように構成すれば、装置全体の小型化、機構上の簡素化及び駆動手段の負荷の軽減化を図りつつ、該レンズ群を偏心させた時の偏心収差を良好に補正すると共に、偏心レンズ群の防振のための敏感度を大きくして光学系全体の小型化を図った防振機能を有した変倍光学系の提供が可能である。

一方、ＣＣＤの高密度化とともに撮影系には高い解像周波数が求められている。一般に求められる解像周波数が高くなると、絞り径を小さくしたとき、或いは絞り径が真円形からかけ離れた絞り開口状態になったとき、回折による画像劣化が無視できなくなってくる。

これを解決する方法として、虹彩絞りの採用やＮＤフィルタを光路内に挿入して、回折による影響を最小限に抑制する方法が採られている。この場合、絞り機構やＮＤフィルターを光路中への挿入に要するための広い軸上間隔が必要であるが、単純に絞り空間を開くと光学系が大型化しやすくなる。また、近年民生用のビデオカメラ等では静止画記録を行うことが可能な撮影装置が増えておりそのためＣＣＤへの光量制御としてレンズに対しメカニカルなシャッター機能を持つレンズが要求されている。

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、ズーミングに際して第２レンズ群と第４レンズ群が移動するズームレンズであって、第１レンズ群が、物体側から像側へ順に、負レンズと正レンズからなる接合レンズと２枚の正レンズからなり、第１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間隔をＤＦ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
４．４７２≦ＤＦ／ｆｗ＜５．０
なる条件式を満足することを特徴としている。

特に第１発明では、第３レンズ群が、物体側から像側へ順に、最も物体側の面が凹形状の負の屈折力の第３ａレンズ群と正の屈折力の第３ｂレンズ群とから成り、第３ｂレンズ群を光軸と垂直方向の成分を持つように移動させて、ズームレンズが形成する像の位置を変化させると共に、第３ａレンズ群より物体側に絞りユニットを有することを特徴としている。

また、第２発明のズームレンズでは、第３レンズ群が、物体側から像側へ順に、負の屈折力の第３ａレンズ群と、正の屈折力の第３ｂレンズ群からなり、第３レンズ群と開口絞りとの光軸上における間隔をＤ、第３レンズ群と第４レンズ群との広角端における合成焦点距離をｆ３４とするとき、
０．１×ｆ３４＜Ｄ＜０．６×ｆ３４
なる条件を満足することを特徴としている。

また、第３発明では、第３レンズ群が、物体側から像側へ順に、最も物体側の面が凹形状の負の屈折力の第３ａレンズ群と正の屈折力の第３ｂレンズ群とから成り、第３ｂレンズ群が、物体側より像側へ順に、１枚の正レンズ、像側が凹面の負の屈折力のメニスカスレンズ、１枚の正レンズからなることを特徴としている。

本発明によれば、光学系全体の小型化を図りながらも高画質を維持することが可能なズームレンズを達成することができる。

図面を用いて本発明のズームレンズと撮像装置の実施形態について説明する。本実施例で開示するズームレンズは、画像のぶれを補正することができる防振機能を有しながらも、光量制御のためのＮＤフィルター、虹彩絞り、メカニカルシャッター等（絞り装置）を光路内に挿入するための空間を確保し、且つ機構上の簡素化を可能とし、適切なパワー配置とすることで適切な射出瞳の長さを確保しながらも色分解用のプリズム等を配置すべき適切な量のバックフォーカスも確保可能とした大口径で高性能なズームレンズを開示する。

図１〜図４は後述する数値実施例１〜４のズームレンズのレンズ断面図である。

図５は数値実施例１のズームレンズの無限遠物体にフォーカスした状態での広角端、中間のズーム位置、望遠端での収差図である。図６は数値実施例２のズームレンズの無限遠物体にフォーカスした状態での広角端、中間のズーム位置、望遠端の収差図である。図７は数値実施例３のズームレンズの無限遠物体にフォーカスした状態での広角端、中間のズーム位置、望遠端での収差図である。図８は数値実施例４のズームレンズの無限遠物体にフォーカスした状態での広角端、中間のズーム位置、望遠端の収差図である。

図１〜４に示す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。第３レンズ群Ｌ３は負の屈折力の第３ａレンズ群Ｌ３ａと正の屈折力の第３ｂレンズ群Ｌ３ｂより構成している。

本実施例では第３ｂレンズ群Ｌ３ｂを光軸に垂直方向の成分を持つように移動させることにより、光学系全体が振動（傾動）したときの撮影画像のぶれを補正している。

ＳＰは開口絞り、ＦＰはフレアカット絞りであり、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間に位置している。Ｇはフェースプレート、フィルター、色分解手段等に対応して設計上設けられたガラスブロックである。ＩＰは像面であり、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面が配置されている。

広角端から望遠端へのズーミングに際して、各レンズ断面図中の矢印で示すように第２レンズ群Ｌ２を像側へ移動させて変倍を行うと共に、変倍に伴う像面変動を第４レンズ群Ｌ４を物体側に凸状の軌跡の一部を有しつつ移動させて補正している。

また、第４レンズ群Ｌ４を光軸上移動させてフォーカスを行うリアフォーカス方式を採用している。レンズ断面図に示す第４レンズ群Ｌ４の実線の曲線４ａと破線の曲線４ｂは、各々無限遠物体と近距離物体にフォーカスしているときの広角端から望遠端へのズーミングの際の像面変動を補正するための移動軌跡である。このように第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との間の空間の有効利用を図り、レンズ全長の短縮化を効果的に達成している。

各実施形態において、例えば望遠端において無限遠物体から近距離物体へのフォーカスは、レンズ断面図の直線４ｃに示すように、第４レンズ群Ｌ４を前方へ繰り出すことにより行う。

本実施例におけるズームレンズは、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の合成系で形成した虚像を、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４で感光面上（撮像手段面上）に結像するズーム方式をとっている。

本実施例では従来の所謂４群ズームレンズにおいて第１レンズ群Ｌ１を繰り出してフォーカスを行う場合に比べて、前述のようなリアフォーカス方式を採ることにより、第１レンズ群Ｌ１のレンズ有効径の増大化を効果的に防止している。

また開口絞りＳＰを第３レンズ群Ｌ３の物体側へ配置することにより、入射瞳位置を短く設定することができ、前玉レンズ径（第１レンズ群の有効系）の縮小化を容易に達成している。

本発明のズームレンズの数値実施例においては第３レンズ群Ｌ３を負の屈折力の第３ａレンズ群Ｌ３ａと正の屈折力の第３ｂレンズ群Ｌ３ｂにより構成し、このうち第３ｂレンズ群Ｌ３ｂを、防振のために光軸と垂直方向の成分を持つように移動させて光学系全体が振動したときの像ぶれを補正している。これにより可変頂角プリズム等の光学部材や防振のためのレンズ群を新たに付加することなく防振を行っている。

特に３ＣＣＤ対応のビデオカメラ用の撮影レンズでは像面側に色分解のための色分解プリズムを配置するための空間が必要であるため通常の単板式の撮影レンズよりも長いバックフォーカスが必要となる。このため第３レンズ群Ｌ３の屈折力が第４レンズ群Ｌ４に対して弱くなり、第３レンズ群Ｌ３の光軸に垂直方向の偏心敏感度が小さくなる。従って第３レンズ群Ｌ３全体を光軸方向に対して垂直方向に移動させることで防振を行おうとすると第３レンズ群Ｌ３の移動量が大きくなり、有効径の大きなレンズが必要となる。

そこで本発明では、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３を負の屈折力の第３ａレンズ群Ｌ３ａと正の屈折力の第３ｂレンズ群Ｌ３ｂに分割し、負の屈折力のレンズ群を用いた分だけ、シフトレンズ群（第３ｂレンズ群Ｌ３ｂ）の正の屈折力を大きくし、その偏心敏感度を大きくすることによって防振のための光軸と垂直な方向への移動量を小さくし、それにより第３レンズ群Ｌ３を含む光学系全体のコンパクト化を達成している。

本発明のズームタイプのように高画質を目的とした撮影系では、多数枚の絞り羽根を有する虹彩絞りを採用することで、ボケ味の改善が可能となる。またＣＣＤ等の固体撮像素子への入射光量を一時的にカットするためのシャッター機構なども静止画像を取り込む時には必要とされる。従って本発明では第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間をそのためのの空間として利用し、開口絞り、シャッター、ＮＤ挿脱機構等の絞り装置を第３レンズ群Ｌ３前に配置することにした。

そのため、第３レンズ群Ｌ３と開口絞りＳＰとの光軸上における間隔をＤ、第３レンズ群と第４レンズ群の広角端における合成焦点距離をｆ３４とするとき、
０．１×ｆ３４ ＜ Ｄ ＜ ０．６×ｆ３４ （１）
なる条件を満足することが肝要である。

上式は、ズーミングに際し第４レンズ群Ｌ４の移動に伴って変動する射出瞳位置を遠くに保ちつつ、レンズ全長の最適化を維持するための条件である。

上限値を超えて開口絞りＳＰまでの空間を広げすぎると、入射瞳位置がレンズ内部に入り込むため前玉レンズ径が増大しコンパクト化が達成できず、また下限値を超えて開口絞りＳＰまでの間隔が短くなると射出瞳位置がプラスで短くなり、そのため３ＣＣＤ用色分解ダイクロイックミラーへの軸外光線の入射角変動が大きくなり画面全体の色むらが大きくなり好ましくない。更に、虹彩絞り、メカニカルシャッター、光量調節のためのＮＤフィルターの挿脱機構等の絞り装置を配置する空間が確保できなくなるなどの問題が発生する。

更には、
０．２×ｆ３４ ＜ Ｄ ＜ ０．４７×ｆ３４ （１ａ）
の範囲にあることが好ましい。

本発明において開口絞りＳＰ前後の間隔を十分確保した上で、高い光学性能を実現する為には、第３ａレンズ群Ｌ３ａが、物体側に凹面を向けた凹レンズと正レンズとで構成することである。

これによれば第２レンズ群Ｌ２からの発散光束を略アフォーカルとする際、高次の球面収差を発生させること無く良好な光学性能を保つことができ、防振時の偏心収差の変動も良好に補正することが可能となる。

更には第３ａレンズ群Ｌ３ａと第３ｂレンズ群Ｌ３ｂの各々少なくとも１面に非球面レンズを設けることである。

これによれば各レンズ群内で発生する諸収差を小さくし、防振時の光学性能の劣化を抑制するのが容易となる。

特に第３ａレンズ群Ｌ３ａの最も像面側のレンズ面、第３ｂレンズ群Ｌ３ｂの凸形状のレンズ面に非球面を導入するのが良く、これによれば各レンズ群内で発生する球面収差、コマ収差を小さくし、防振時に発生する偏心収差、特に偏心コマ収差を良好に補正するのが容易となる。

尚、非球面の位置は、各レンズ群の異なるレンズ面でもよい。

防振レンズ群である正屈折力の第３ｂレンズ群Ｌ３ｂは１以上の負レンズを有することである。

第３ｂレンズ群Ｌ３ｂを防振のために偏心させたときの倍率色収差や、偏心させたことによる像面湾曲を補正するためには、防振レンズ群単独で出来るだけ色収差が補正されており、かつペッツバール和が小さくなっていることが望ましい。したがって、防振レンズ群（第３ｂレンズ群Ｌ３ｂ）には少なくとも１枚の負レンズを含むように構成するのが、色収差の補正やペッツバール和を小さくするのに効果的である。

さらにペッツバール和を良好に小さくするためには第３ｂレンズ群Ｌ３ｂに含まれる負レンズの屈折率をＮ３ｂとしたとき、Ｎ３ｂは１．８以上とすることが好ましい。

また、全系の色収差を良好に保つためには、第３ａレンズ群Ｌ３ａ内に少なくとも１枚の正レンズを有するようにするのが良い。

また、第３ａレンズ群Ｌ３ａ、第３ｂレンズ群Ｌ３ｂの焦点距離を各々ｆ３ａ、ｆ３ｂとするとき、
１．０ ＜ ｜ｆ３ａ／ｆ３ｂ｜ ＜ ２．０ （２）
なる条件式を満足することが好ましい。

上式の上限値を越えた場合、第３ｂレンズ群Ｌ３ｂの屈折力が強くなり過ぎることになり、第３レンズ群Ｌ３の屈折力が相対的に強くなり適切なバックフォーカスを確保することが困難となる。下限値を超えた場合は、防振レンズ群としての第３ｂレンズ群Ｌ３ｂの防振敏感度が小さくなり、手振れなどを補正するための移動量が増大し好ましくない。

更には、上記条件式は、
１．２５ ＜ ｜ｆ３ａ／ｆ３ｂ｜ ＜ １．８ （２ａ）
の範囲にあることが好ましい。

第２レンズ群Ｌ２は、物体側から順に、像側が凹面の負メニスカスレンズ、物体側が凹面である負レンズ、両レンズ面が凸形状の正レンズ、両レンズ面が凹形状の負レンズで構成するのが良い。これによれば全ズーム範囲にわたり、倍率色収差を良好に補正するのが容易となる。

また第１レンズ群Ｌ１を構成する正レンズと負レンズの平均屈折率を各々Ｎｐ、Ｎｎ、平均アッベ数を各々νｐ、νｎ、第１レンズ群Ｌ１を構成する正レンズのうち最も屈折率が低いレンズの屈折率をＮｐ１とするとき、
１．７ ＜ Ｎｐ ＜ １．８ （３）
０．１ ＜ Ｎｎ−Ｎｐ ＜ ０．２ （４）
νＰ−νｎ ＞ ２８ （５）
Ｎｎ−Ｎｐ１ ＞ ０．３ （６）
なる条件式を満足することが好ましい。

（３）式を満足するように、正レンズの平均屈折率を１．７以上とすることで曲率を小さくすることが可能になり、正レンズを薄くし、前玉レンズ径の小型化に寄与する。且つ（４）式を満足するように、負レンズとの屈折率差を０．１以上確保し、（５）式を満足するように、アッベ数差を２８以上とし、（６）式を満足するように、少なくとも一つの正レンズとの屈折率差を０．３以上確保することにより、第１レンズ群Ｌ１で発生する色収差を効果的に消すことが可能となる。

これらの限界値はどちらに超えても色収差の補正過剰か、補正不足となり望遠端での軸上色収差、広角端での倍率色収差の残留収差を残すこととなる。

また、各数値実施例のズームレンズは、第１レンズ群Ｌ１の厚さ（第１レンズ群Ｌ１の最も物体側の面から最も像側の面までの光軸上の間隔）をＤＦ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
３．０ ＜ ＤＦ／ｆｗ ＜ ５．０ （７）
なる条件式を満足している。

この条件式は第１レンズ群Ｌ１の合成厚であるＤＦを全体焦点距離に対して正規化したものである。（７）式の上限値を超えて、第１レンズ群Ｌ１が厚くなると前玉レンズ径の増大を招き、特にレンズ全体に対する重量比率の最も大きい前玉重量が増大するため好ましくない。また下限値を超えて第１レンズ群Ｌ１を薄くしようとすると、正レンズの外周厚が小さくなり加工が困難となるため好ましくない。

第４レンズ群Ｌ４は少なくとも１枚の負レンズと２枚の正レンズで構成し、かつ少なくとも１つ非球面を有するようにするのが望ましい。

これによれば３ＣＣＤ対応のカメラに適用し、バックフォーカスを伸ばしたとき第４レンズ群Ｌ４の屈折力が強くなると共に、軸上光線が第４レンズ群Ｌ４を通る高さが高くなって球面収差が発生するのを良好に補正することが容易となる。

第４レンズ群Ｌ４は少なくとも非球面１面を有する両レンズ面が凸面の正レンズ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、両レンズ面が凸面の正レンズより構成することである。本提案に従って長いバックフォーカスを得るために第３レンズ群Ｌ３から射出してくる軸上光線は高い位置で第４レンズ群Ｌ４に入射してくる。そのため第４レンズ群Ｌ４の最初に非球面を有する正レンズを配置することにより球面収差の補正をより有効に行うことができる。第４レンズ群Ｌ４中に負レンズを配置することによって光軸方向に移動する際の色収差の変動を小さくし高い光学性能を維持することを可能ならしめている。

また第４レンズ群Ｌ４の焦点距離をｆ４とするとき、
４．５ ＜ ｆ４／ｆｗ ＜ ８．０ （８）
なる条件式を満足することでバックフォーカスの確保は更に容易になる。

（８）式の下限値を超えて第４レンズ群Ｌ４の焦点距離が小さくすると、超広角ズームレンズを設計する際に適切なバックフォーカスを得ることが難しくなる。（８）式の上限値を超えて第４レンズ群Ｌ４の焦点距離を長くすると、色分解用プリズム等を確保するのに必要以上の空間を維持させることとなり大口径化することが困難となる。

更に（８）式は、
５．０ ＜ ｆ４／ｆｗ ＜ ６． （８ａ）
の範囲にあることが好ましい。

次に数値実施例１〜４の数値データを示す。数値実施例において、ｆは焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角である。ｉは物体側より数えた順序を示し、ｒｉは第ｉ番目の面の曲率半径、ｄｉは第ｉ番目の面と第（ｉ＋１）番目の面との軸上間隔、ｎｉとνｉは各々第ｉ番目の材料のｄ線を基準とした屈折率とアッベ数である。

数値実施例１におけるＲ３１からＲ３７、数値実施例２におけるＲ２８からＲ３２、数値実施例３におけるＲ３１からＲ３６、数値実施例４におけるＲ３１からＲ３６、数値実施例５におけるＲ２９からＲ３５は、各々ローパスフィルター、赤外カットフィルター、三色分解プリズム、ＣＣＤカバーガラス等に相当する。

非球面形状は、光の進行方向を正とし、Ｘを光軸方向の面頂点からの変位量、ｈを光軸と垂直な方向の光軸からの高さ、Ｒを近軸曲率半径、Ｋを円錐定数、Ｂ〜Ｅを各々非球面係数とするとき、

なる式で表している。なお「ｅ±Ｚ」は「×１０^±Ｚ」を意味する。

又前述の各条件式と数値実施例の関係を表１に示す。

（数値実施例１）
ｆ＝10〜 116.6 Ｆｎｏ＝ 1.66 〜 1.95 ２ω＝58.5゜ 〜 5.5゜
R 1 = 2432.438 D 1 = 5.83 N 1 = 1.84666 ν 1 = 23.8
R 2 = 121.734 D 2 = 17.07 N 2 = 1.48749 ν 2 = 70.2
R 3 = -818.931 D 3 = 0.54
R 4 = 167.005 D 4 = 10.15 N 3 = 1.83480 ν 3 = 42.7
R 5 = 2351.013 D 5 = 0.54
R 6 = 92.340 D 6 = 10.59 N 4 = 1.80400 ν 4 = 46.6
R 7 = 261.296 D 7 = 可変
R 8 = 161.055 D 8 = 2.27 N 5 = 1.80609 ν 5 = 40.9
R 9 = 19.845 D 9 = 10.31
R10 = -89.388 D10 = 2.38 N 6 = 1.77249 ν 6 = 49.6
R11 = 68.384 D11 = 2.92
R12 = 39.816 D12 = 9.72 N 7 = 1.84666 ν 7 = 23.8
R13 = -53.929 D13 = 1.94 N 8 = 1.83400 ν 8 = 37.2
R14 = 86.612 D14 = 可変
R15 = フレアー絞り D15 = 6.48
R16 = 虹彩絞り D16 = 12.96
r17 = -55.284 D17 = 1.94 N 9 = 1.69680 ν 9 = 55.5
R18 = 35.267 D18 = 6.91 N10 = 1.68329 ν10 = 31.4
R19*= -131.198 D19 = 1.94
R20*= 44.978 D20 = 4.75 N11 = 1.58913 ν11 = 61.3
R21 = 132.008 D21 = 2.16 N12 = 1.80518 ν12 = 25.4
R22 = 57.994 D22 = 1.78
R23 = 174.373 D23 = 5.83 N13 = 1.48749 ν13 = 70.2
R24 = -75.386 D24 = 可変
R25*= 53.816 D25 = 7.13 N14 = 1.583130 ν14 = 59.4
R26 = -236.538 D26 = 0.43
R27 = 64.274 D27 = 1.94 N15 = 1.846660 ν15 = 23.8
R28 = 29.798 D28 = 10.59 N16 = 1.487490 ν16 = 70.2
R29 = -86.155 D29 = 可変
R30 = ∞ D30 = 3.89 N17 = 1.516330 ν17 = 64.1
R31 = ∞ D31 = 2.16
R32 = ∞ D32 = 46.98 N18 = 1.516330 ν18 = 64.1
R33 = ∞ D33 = 6.30
R34 = ∞

＼焦点距離 10.0 30.2 116.6
可変間隔＼
D 7 2.118 45.738 74.818
D14 78.713 35.093 6.013
D24 21.593 16.133 18.979
D29 6.162 11.621 8.776

*印は非球面を表し、非球面係数は
R19 ｋ=-124.820 Ｂ=-6.42746e-06 Ｃ=1.99763e-08 Ｄ=-2.97435e-11 Ｅ=0.0
R20 ｋ=-0.19830 Ｂ=-1.63530e-06 Ｃ=3.01342e-09 Ｄ=-6.90812e-12 Ｅ=0.0
R25 ｋ=-0.68858 Ｂ=-8.53526e-07 Ｃ=5.45737e-10 Ｄ=-1.72620e-13 Ｅ=0.0

（数値実施例２）
ｆ＝10〜 116.8 Ｆｎｏ＝ 1.66 〜 1.95 ２ω＝58.5゜ 〜 5.5゜
R 1 = 697.890 D 1 = 5.44 N 1 = 1.846660 ν 1 = 23.8
R 2 = 107.693 D 2 = 16.71 N 2 = 1.496999 ν 2 = 81.5
R 3 = 1560.073 D 3 = 0.37
R 4 = 154.122 D 4 = 10.77 N 3 = 1.804000 ν 3 = 46.6
R 5 = -254618.720 D 5 = 0.48
R 6 = 95.557 D 6 = 11.46 N 4 = 1.834000 ν 4 = 37.2
R 7 = 260.308 D 7 = 可変
R 8 = 177.036 D 8 = 2.16 N 5 = 1.806098 ν 5 = 40.9
R 9 = 21.017 D 9 = 10.96
R10 = -61.404 D10 = 2.91 N 6 = 1.772499 ν 6 = 49.6
R11 = 56.089 D11 = 2.92
R12 = 46.422 D12 = 7.76 N 7 = 1.846660 ν 7 = 23.8
R13 = -82.547 D13 = 2.14 N 8 = 1.834000 ν 8 = 37.2
R14 = 280.162 D14 = 可変
R15 = 絞り D15 = 19.43
R16 = -51.178 D16 = 1.94 N 9 = 1.696797 ν 9 = 55.5
R17 = 41.435 D17 = 6.69 N10 = 1.688931 ν10 = 31.1
R18*= -105.058 D18 = 1.94
R19*= 36.414 D19 = 6.91 N11 = 1.589130 ν11 = 61.3
R20 = 189.839 D20 = 2.16 N12 = 1.805181 ν12 = 25.4
R21 = 54.043 D21 = 2.66
R22 = 1625.338 D22 = 6.91 N13 = 1.487490 ν13 = 70.2
R23 = -64.107 D23 = 可変
R24*= 58.424 D24 = 7.56 N14 = 1.583126 ν14 = 59.4
R25 = -196.169 D25 = 0.43
R26 = 59.587 D26 = 1.94 N15 = 1.846660 ν15 = 23.9
R27 = 30.636 D27 = 10.15 N16 = 1.487490 ν16 = 70.2
R28 = -116.012 D28 = 可変
R29 = ∞ D29 = 3.89 N17 = 1.516330 ν17 = 64.1
R30 = ∞ D30 = 2.16
R31 = ∞ D31 = 46.84 N18 = 1.516330 ν18 = 64.2
R32 = ∞

＼焦点距離 10.0 29.6 116.8
可変間隔＼
D 7 2.116 45.106 73.766
D14 78.660 35.670 7.010
D23 23.207 18.281 21.502
D28 6.158 11.083 7.863

*印は非球面を表し、非球面係数は
R18 ｋ=-96.7046 Ｂ=-1.04102e-05 Ｃ=3.06287e-08 Ｄ=-4.39663e-11 Ｅ=0.0
R19 ｋ=-1.09924 Ｂ=-1.25161e-06 Ｃ=6.10487e-09 Ｄ=-9.86198e-12 Ｅ=0.0
R24 ｋ= 1.31001 Ｂ=-2.05391e-06 Ｃ=-1.11659e-09 Ｄ=2.05162e-12 Ｅ=-2.01940e-15

（数値実施例３）
ｆ＝10〜 117.2 Ｆｎｏ＝ 1.66 〜 1.95 ２ω＝58.5゜ 〜 5.5゜
R 1 = 1718.915 D 1 = 5.39 N 1 = 1.846660 ν 1 = 23.8
R 2 = 111.669 D 2 = 16.60 N 2 = 1.496999 ν 2 = 81.5
R 3 = -6364.569 D 3 = 0.54
R 4 = 157.475 D 4 = 11.64 N 3 = 1.804000 ν 3 = 46.6
R 5 = -2753.019 D 5 = 0.54
R 6 = 93.097 D 6 = 10.57 N 4 = 1.834000 ν 4 = 37.2
R 7 = 237.557 D 7 = 可変
R 8 = 147.493 D 8 = 2.16 N 5 = 1.806098 ν 5 = 40.9
R 9 = 19.642 D 9 = 10.33
R10 = -75.204 D10 = 2.91 N 6 = 1.772499 ν 6 = 49.6
R11 = 87.050 D11 = 2.92
R12 = 41.118 D12 = 8.30 N 7 = 1.846660 ν 7 = 23.8
R13 = -54.014 D13 = 1.94 N 8 = 1.834000 ν 8 = 37.2
R14 = 83.927 D14 = 可変
R15 = 虹彩絞り D15 = 4.31
R16 = フレアー絞り D16 = 15.09
R17 = -59.736 D17 = 1.94 N 9 = 1.696797 ν 9 = 55.5
R18 = 36.801 D18 = 7.98 N10 = 1.688931 ν10 = 31.1
R19*= -124.316 D19 = 1.94
R20*= 41.822 D20 = 6.90 N11 = 1.589130 ν11 = 61.3
R21 = 149.700 D21 = 2.16 N12 = 1.805181 ν12 = 25.4
R22 = 55.160 D22 = 2.66
R23 = 257.115 D23 = 6.90 N13 = 1.487490 ν13 = 70.2
R24 = -68.575 D24 = 可変
R25*= 52.975 D25 = 7.55 N14 = 1.583126 ν14 = 59.4
R26 = -285.863 D26 = 0.43
R27 = 60.981 D27 = 1.94 N15 = 1.846660 ν15 = 23.9
R28 = 29.058 D28 = 10.57 N16 = 1.487490 ν16 = 70.2
R29 = -100.378 D29 = 可変
R30 = ∞ D30 = 3.88 N17 = 1.516330 ν17 = 64.1
R31 = ∞ D31 = 2.16
R32 = ∞ D32 = 46.79 N18 = 1.516330 ν18 = 64.1
R33 = ∞

＼焦点距離 10.00 30.0 117.2
可変間隔＼
D 7 2.114 45.554 74.514
D14 78.575 35.135 6.175
D24 19.973 14.705 17.678
D29 6.151 11.420 8.447

*印は非球面を表し、非球面係数は
R19 ｋ=-102.330 Ｂ=-6.40087e-06 Ｃ=2.01455e-08 Ｄ=-3.13331e-11 Ｅ=0.00
R20 ｋ=-0.69845 Ｂ=-1.22524e-06 Ｃ=4.96336e-09 Ｄ=-9.93644e-12 Ｅ=0.00
R25 ｋ=-0.03891 Ｂ=-9.17462e-07 Ｃ=-5.10062e-10 Ｄ=1.79248e-12 Ｅ=-1.69755e-15

（数値実施例４）
ｆ＝10〜 116.1 Ｆｎｏ＝ 1.66 〜 1.95 ２ω＝58.5゜ 〜 5.5゜
R 1 = 10584.097 D 1 = 5.82 N 1 = 1.846660 ν 1 = 23.9
R 2 = 124.113 D 2 = 17.25 N 2 = 1.487490 ν 2 = 70.2
R 3 = -632.187 D 3 = 0.54
R 4 = 163.602 D 4 = 10.13 N 3 = 1.834807 ν 3 = 42.7
R 5 = 2439.838 D 5 = 0.54
R 6 = 91.838 D 6 = 10.56 N 4 = 1.804000 ν 4 = 46.6
R 7 = 249.308 D 7 = 可変
R 8 = 153.472 D 8 = 2.26 N 5 = 1.806098 ν 5 = 40.9
R 9 = 19.556 D 9 = 10.29
R10 = -93.040 D10 = 2.37 N 6 = 1.772499 ν 6 = 49.6
R11 = 65.428 D11 = 2.91
R12 = 38.665 D12 = 9.70 N 7 = 1.846660 ν 7 = 23.8
R13 = -57.519 D13 = 1.94 N 8 = 1.834000 ν 8 = 37.2
R14 = 84.333 D14 = 可変
R15 = フレアー絞り D15 = 4.31
R16 = 虹彩絞り D16 = 15.09
R17 = -53.227 D17 = 1.94 N 9 = 1.696797 ν 9 = 55.5
R18 = 35.905 D18 = 7.65 N10 = 1.683290 ν10 = 31.4
R19*= -128.190 D19 = 1.94
R20*= 45.679 D20 = 6.47 N11 = 1.589130 ν11 = 61.3
R21 = 121.490 D21 = 2.16 N12 = 1.805181 ν12 = 25.4
R22 = 57.309 D22 = 1.75
R23 = 153.556 D23 = 5.82 N13 = 1.487490 ν13 = 70.2
R24 = -77.312 D24 = 可変
R25*= 52.359 D25 = 7.11 N14 = 1.583126 ν14 = 59.4
R26 = -229.097 D26 = 0.43
R27 = 70.837 D27 = 1.94 N15 = 1.846660 ν15 = 23.9
R28 = 31.363 D28 = 10.76 N16 = 1.487490 ν16 = 70.2
R29 = -84.181 D29 = 可変
R30 = ∞ D30 = 3.88 N17 = 1.516330 ν17 = 64.1
R31 = ∞ D31 = 2.16
R32 = ∞ D32 = 46.89 N18 = 1.516330 ν18 = 64.2
R33 = ∞

＼焦点距 10.000 30.2 116.1
可変間隔＼
D 7 2.114 45.626 74.634
D14 78.555 35.043 6.035
D24 20.462 14.961 17.779
D29 10.366 15.867 13.049

*印は非球面を表し、非球面係数は
R19 ｋ=-102.123 Ｂ=-5.87959e-06 Ｃ=1.84834e-08 Ｄ=-3.36183e-11 Ｅ=1.81092e-14
R20 ｋ=-0.13863 Ｂ=-1.50799e-06 Ｃ=2.90309e-09 Ｄ=-9.46585e-12 Ｅ=7.48131e-15
R25 ｋ=-1.03360 Ｂ=-8.21071e-07 Ｃ=9.59867e-10 Ｄ=-1.14958e-12 Ｅ=9.35384e-16

次に数値実施例１〜４のズームレンズを撮影光学系として用いた光学機器の実施例を、図９を用いて説明する。

図９は、本発明のズームレンズをビデオカメラに用いた例である。図９において、１０はカメラ本体、１１は数値実施例１〜４のズームレンズによって構成された撮影光学系、１２は撮影光学系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（光電変換素子）、１３は固体撮像素子１２が受光した被写体像を記録するメモリ、１４は被写体像を観察するためのファインダーである。ファインダー１４としては、光学ファインダーや液晶パネル等の表示素子に表示された被写体像を観察するタイプのファインダーが考えられる。

このように本発明のズームレンズをビデオカメラ等の撮像装置に適用することにより、小型で高い光学性能を有する撮像装置が実現できる。

数値実施例１のズームレンズのレンズ断面図である。 数値実施例２のズームレンズのレンズ断面図である。 数値実施例３のズームレンズのレンズ断面図である。 数値実施例４のズームレンズのレンズ断面図である。 数値実施例１のズームレンズの収差図である。 数値実施例２のズームレンズの収差図である。 数値実施例３のズームレンズの収差図である。 数値実施例４のズームレンズの収差図である。 ビデオカメラの要部概略図である。

符号の説明

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
ＳＰ 開口絞り
ＩＰ 像面
Ｇ ガラスブロック
Ｌ３ａ 第３ａレンズ群
Ｌ３ｂ 第３ｂレンズ群

Claims (8)

1. 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、ズーミングに際して前記第２レンズ群と前記第４レンズ群が移動するズームレンズであって、前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に、負レンズと正レンズからなる接合レンズと２枚の正レンズからなり、前記第３レンズ群は、物体側から像側へ順に、最も物体側の面が凹形状で負の屈折力の第３ａレンズ群と、正の屈折力の第３ｂレンズ群から成り、該第３ｂレンズ群を光軸と垂直方向の成分を持つように移動させて、前記ズームレンズが形成する像の位置を変化させると共に、前記第３ａレンズ群より物体側に絞りユニットを有し、前記第１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間隔をＤＦ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
   ４．４７２≦ＤＦ／ｆｗ＜５．０
   なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
2. 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、ズーミングに際して前記第２レンズ群と前記第４レンズ群が移動するズームレンズであって、前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に、負レンズと正レンズからなる接合レンズと２枚の正レンズからなり、前記第３レンズ群は、物体側から像側へ順に、負の屈折力の第３ａレンズ群と、正の屈折力の第３ｂレンズ群からなり、前記第３レンズ群と開口絞りとの光軸上における間隔をＤ、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の広角端における合成焦点距離をｆ３４、前記第１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間隔をＤＦ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
   ０．１×ｆ３４＜Ｄ＜０．６×ｆ３４
   ４．４７２≦ＤＦ／ｆｗ＜５．０
   なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
3. 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、ズーミングに際して前記第２レンズ群と前記第４レンズ群が移動するズームレンズであって、前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に、負レンズと正レンズからなる接合レンズと２枚の正レンズからなり、前記第３レンズ群は、物体側から像側へ順に、最も物体側の面が凹形状の負の屈折力の第３ａレンズ群と正の屈折力の第３ｂレンズ群から成り、前記第３ｂレンズ群は、物体側より像側へ順に、１枚の正レンズ、像側が凹面の負の屈折力のメニスカスレンズ、１枚の正レンズからなり、前記第１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間隔をＤＦ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
   ４．４７２≦ＤＦ／ｆｗ＜５．０
   なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
4. 前記第３ａレンズ群と前記第３ｂレンズ群の焦点距離を各々ｆ３ａ、ｆ３ｂとするとき、
   １．０＜｜ｆ３ａ／ｆ３ｂ｜＜２．０
   なる条件式を満足す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。
5. 前記第１レンズ群を構成する正レンズと負レンズの平均屈折率を各々Ｎｐ、Ｎｎ、平均アッベ数を各々νｐ、νｎ、前記第１レンズ群を構成する正レンズのうち最も屈折率が低いレンズの屈折率をＮｐ１とするとき、
   １．７＜Ｎｐ＜１．８
   ０．１＜Ｎｎ−Ｎｐ＜０．２
   νＰ−νｎ＞２８
   Ｎｎ−Ｎｐ１＞０．３
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
6. 前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４とするとき、
   ４．５＜ｆ４／ｆｗ＜８．０
   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。
7. 光電変換素子上に像を形成することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
8. 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光電変換素子とを備えることを特徴とする撮像装置。

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