JP7277288B2 - 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、ズームレンズ及びそれを有する撮像装置に関し、デジタルスチルカメラやビデオカメラ、放送用カメラ、監視カメラ等のような固体撮像素子を用いた撮像装置、或いは銀塩写真フィルムを用いたカメラ等の撮像装置に好適なものである。
近年、撮像装置に用いられるズームレンズは、レンズ全長が小型でありながら高変倍比で全ズーム領域にわたり高い光学性能を有することが求められている。特に焦点距離が長い望遠ズームレンズにおいては、軸上色収差および倍率色収差が大きく発生する傾向にあるため、高画質化のためには色収差の補正が重要となる。
特許文献１には、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、負の屈折力の第４レンズ群、および、複数の後群からなるズームレンズが開示されている。
特許文献１に開示されたポジティブリードのズームレンズでは、第１レンズ群にて発生した収差が後群によって拡大される。望遠端における軸上色収差および倍率色収差を良好に補正するには、第１レンズ群の正レンズに低分散材料を使用することが効果的である。特に、第１レンズ群の正レンズに異常分散性が高い材料を使用することで、望遠端における倍率色収差の二次スペクトルを良好に補正することができる。しかし、望遠端における倍率色収差の二次スペクトル補正を重視すると、軸上色収差の二次スペクトル補正が困難となる。特に高変倍比のズームレンズにおいて、この課題が顕著となる。
そこで本発明は、高変倍比でありながら望遠端における軸上色収差および倍率色収差が良好に補正されたズームレンズおよび撮像装置を提供することを目的とする。
本発明の一側面としてのズームレンズは、物体側から像側へ順に配置された、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、負の屈折力の第４レンズ群、および、３つ以上のレンズ群を有する後群からなり、ズーミングに際し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１レンズ群の少なくとも一つの正レンズ、前記第２レンズ群の少なくとも一つの負レンズ、および、前記第４レンズ群の少なくとも一つの負レンズのそれぞれのアッベ数νｄおよび部分分散比θｇＦは、第一の条件式を満足し、前記第２レンズ群の焦点距離ｆ２および前記第４レンズ群の焦点距離ｆ４は、第二の条件式を満足する。
本発明の他の側面としての撮像装置は、前記ズームレンズと、前記ズームレンズにより形成された像を受光する撮像素子とを有する。
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。
本発明によれば、高変倍比でありながら望遠端における軸上色収差および倍率色収差が良好に補正されたズームレンズおよび撮像装置を提供することができる。
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
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、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、負の屈折力の第４レンズ群、および、複数のレンズ群を有する後群からなる。変倍（ズーミング）の際には、少なくとも第１レンズ群が光軸ＯＡに沿った方向（光軸方向）に移動することにより、隣り合うレンズ群の間隔が変化する。
図１は、実施例１におけるズームレンズ１ａの広角端での断面図である。図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、ズームレンズ１ａの広角端、中間のズーム位置、望遠端での収差図である。図３は、実施例２におけるズームレンズ１ｂの広角端での断面図である。図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、ズームレンズ１ｂ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。図５は、実施例３におけるズームレンズ１ｃの広角端での断面図である。図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、ズームレンズ１ｃの広角端、中間のズーム位置、望遠端での収差図である。図７は、実施例４におけるズームレンズ１ｄの広角端での断面図である。図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、ズームレンズ１ｄの広角端、中間のズーム位置、望遠端での収差図である。
各実施例のズームレンズ１ａ～１ｄは、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ＴＶカメラ、監視用カメラ、および、銀塩フィルムカメラ等の撮像装置に用いられる撮影レンズ系（光学系）である。図１、図３、図５、および図７のそれぞれにおいて、左方が被写体側すなわち物体側（前方）、右方が像側（後方）を示す。
図１（実施例１）および図３（実施例２）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は負の屈折力の第４レンズ群である。Ｌ５は正の屈折力の第５レンズ群、Ｌ６は負の屈折力の第６レンズ群、Ｌ７は正の屈折力の第７レンズ群、Ｌ８は負の屈折力の第８レンズ群である。実施例１、２のズームレンズ１ａ、１ｂはそれぞれ、８群ズームレンズである。第５レンズ群Ｌ５～第８レンズ群Ｌ８（複数のレンズ群）は、後群である。
図５（実施例３）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は負の屈折力の第４レンズ群である。Ｌ５は正の屈折力の第５レンズ群、Ｌ６は負の屈折力の第６レンズ群、Ｌ７は負の屈折力の第７レンズ群である。実施例３のズームレンズ１ｃは、７群ズームレンズである。第５レンズ群Ｌ５～第７レンズ群Ｌ７（複数のレンズ群）は、後群である。
図７（実施例４）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は負の屈折力の第４レンズ群である。Ｌ５は正の屈折力の第５レンズ群、Ｌ６は負の屈折力の第６レンズ群、Ｌ７は正の屈折力の第７レンズ群、Ｌ８は負の屈折力の第８レンズ群、Ｌ９は負の屈折力の第９レンズ群である。実施例４のズームレンズ１ｄは、９群ズームレンズである。第５レンズ群Ｌ５～第９レンズ群Ｌ９（複数のレンズ群）は、後群である。
図１、図３、図５、および図７のそれぞれにおいて、ＳＰは開口絞り（虹彩絞り）であり、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４との間に配置されている。Ｇは、光学フィルター、フェースプレート、水晶ローパスフィルター、赤外カットフィルター等の光学素子である。ＩＰは、像面である。各ズームレンズをビデオカメラやデジタルスチルカメラの撮像光学系として使用する場合、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子（光電変換素子）が像面ＩＰに配置される。各ズームレンズを銀塩フィルム用カメラに使用する場合には、フィルム面に相当する感光面が像面ＩＰに配置される。
図２、図４、図６、および図８のそれぞれの収差図において、球面収差に関する実線および二点鎖線はそれぞれｄ線およびｇ線、非点収差に関するＭ（点線）およびΔＳ（実線）はそれぞれメリディオナル像面および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。ωは撮影画角の半分の値に相当する半画角（度）、ＦｎｏはＦナンバー（絞り値）である。
各実施例では、広角端から望遠端への変倍（ズーミング）に際して、図１、図３、図５、および図７のそれぞれに示される実線の矢印のように各レンズ群を移動させる。
具体的には、実施例１、２では、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｌ１は、物体側へ移動する。第２レンズ群Ｌ２は、変倍の際には像面ＩＰに対して固定されている。第３レンズ群Ｌ３は、物体側へ移動する。開口絞りＳＰは、第３レンズ群Ｌ３と一体で移動する。第４レンズ群Ｌ４は、物体側へ移動する。第５レンズ群Ｌ５は、物体側へ移動する。第６レンズ群Ｌ６は、物体側へ移動する。第７レンズ群Ｌ７は、物体側へ移動する。第８レンズ群Ｌ８は、物体側へ移動する。第３レンズ群Ｌ３、第５レンズ群Ｌ５、および第７レンズ群Ｌ７は、変倍の際には同一軌跡で移動する。
実施例３では、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｌ１は、物体側へ移動する。第２レンズ群Ｌ２は、物体側へ移動する。第３レンズ群Ｌ３は、物体側へ移動する。開口絞りＳＰは、第３レンズ群Ｌ３と一体で移動する。第４レンズ群Ｌ４は、物体側へ移動する。第５レンズ群Ｌ５は、物体側へ移動する。第６レンズ群Ｌ６は、物体側へ移動する。第７レンズ群Ｌ７は、物体側へ移動する。第３レンズ群Ｌ３および第５レンズ群Ｌ５は、変倍の際には同一軌跡で移動する。
実施例４では、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｌ１は、物体側へ移動する。第２レンズ群Ｌ２は、変倍の際には像面ＩＰに対して固定されている。第３レンズ群Ｌ３は、物体側へ移動する。開口絞りＳＰは、第３レンズ群Ｌ３と一体で移動する。第４レンズ群Ｌ４は、物体側へ移動する。第５レンズ群Ｌ５は、物体側へ移動する。第６レンズ群Ｌ６は、物体側へ移動する。第７レンズ群Ｌ７は、物体側へ移動する。第８レンズ群Ｌ８は、物体側へ移動する。第９レンズ群Ｌ９は、物体側へ移動する。第３レンズ群Ｌ３、第５レンズ群Ｌ５、および第７レンズ群Ｌ７は、変倍の際には同一軌跡で移動する。
各実施例では、第４レンズ群Ｌ４および第６レンズ群Ｌ６をそれぞれ別の軌跡で移動させることで、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っている。無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングは、図１、図３、図５、および図７のそれぞれに示される点線の矢印のように、第４レンズ群Ｌ４を前方に繰り出し、第６レンズ群Ｌ６を後方に繰り込むことで行われる。ただし各実施例において、フォーカシングは、第４レンズ群Ｌ４および第６レンズ群Ｌ６を用いて行う構成に限定されるものではなく、その他のレンズ群を単独または複数用いてフォーカシングを行うように構成しても良い。
各実施例では、物体側より像側へ順に配置された正の屈折力の第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、負の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、および、複数のレンズ群を有する後群からなる。ここで、νｄをｄ線におけるアッベ数、θｇＦを部分分散比とする。このとき、第１レンズ群Ｌ１のうち少なくとも一つの正レンズ、第２レンズ群Ｌ２のうち少なくとも一つの負レンズ、および、第４レンズ群Ｌ４のうち少なくとも一つの負レンズは、以下の条件式（１）、（２）、（３）、すなわち第一の条件式を満足する。
６０＜νｄ＜１００ ・・・（１）
－０．０００４７×νｄ＋０．５６６６＜θｇＦ＜－０．０００４７×νｄ＋０．５９６６ ・・・（２）
－０．００２７４×νｄ＋０．７１４４＜θｇＦ ・・・（３）
また各実施例において、ｆ２を第２レンズ群Ｌ２の焦点距離、ｆ４を第４レンズ群Ｌ４の焦点距離とするとき、以下の条件式（４）、すなわち第二の条件式を満足する。
－０．０００４７×νｄ＋０．５６６６＜θｇＦ＜－０．０００４７×νｄ＋０．５９６６ ・・・（２）
－０．００２７４×νｄ＋０．７１４４＜θｇＦ ・・・（３）
また各実施例において、ｆ２を第２レンズ群Ｌ２の焦点距離、ｆ４を第４レンズ群Ｌ４の焦点距離とするとき、以下の条件式（４）、すなわち第二の条件式を満足する。
１．００＜ｆ４／ｆ２＜２．００ ・・・（４）
高変倍比のズームレンズにおいて、望遠端の軸上色収差および倍率色収差を小さく抑えるには、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｌ１の正レンズに低分散材料を使用することが効果的である。また、望遠端における倍率色収差の二次スペクトルを良好に補正するには、第１レンズ群Ｌ１の正レンズに異常分散性が高い材料を使用することが好ましい。しかし、第１レンズ群Ｌ１の正レンズに低分散かつ異常分散性が高い材料を多く使用すると、望遠端におけるＣ線とＦ線の軸上色収差を良好に補正することが可能であるが、軸上色収差の二次スペクトルを補正することが困難となる。その課題を解決するには、望遠端の倍率色収差への影響が比較的小さく、軸上色収差への影響が大きい位置に配置された凹レンズに低分散かつ異常分散性が高い材料を使用すれば良い。すなわち、開口絞りＳＰの近傍で軸上光束と軸外光束との分離が小さい位置にそのようなレンズを配置すればよい。
高変倍比のズームレンズにおいて、望遠端の軸上色収差および倍率色収差を小さく抑えるには、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｌ１の正レンズに低分散材料を使用することが効果的である。また、望遠端における倍率色収差の二次スペクトルを良好に補正するには、第１レンズ群Ｌ１の正レンズに異常分散性が高い材料を使用することが好ましい。しかし、第１レンズ群Ｌ１の正レンズに低分散かつ異常分散性が高い材料を多く使用すると、望遠端におけるＣ線とＦ線の軸上色収差を良好に補正することが可能であるが、軸上色収差の二次スペクトルを補正することが困難となる。その課題を解決するには、望遠端の倍率色収差への影響が比較的小さく、軸上色収差への影響が大きい位置に配置された凹レンズに低分散かつ異常分散性が高い材料を使用すれば良い。すなわち、開口絞りＳＰの近傍で軸上光束と軸外光束との分離が小さい位置にそのようなレンズを配置すればよい。
このため、各実施例では、第２レンズ群Ｌ２および第４レンズ群Ｌ４の凹レンズに上述したようなレンズを配置している。第１レンズ群Ｌ１の正レンズ、第２レンズ群Ｌ２の負レンズ、および第４レンズ群Ｌ４の負レンズが条件式（１）、（２）、（３）、すなわち第一の条件式を満足することにより、望遠端における軸上色収差および倍率色収差を良好に補正することができる。このような作用による本発明を効果を得るに際し、後群の構成は特に限定されない。
好ましくは、第１レンズ群Ｌ１の少なくとも二つの正レンズは、第一の条件式を満足する。また好ましくは、第３レンズ群Ｌ３の少なくとも一つの正レンズは、第一の条件式を満足する。
条件式（４）は、望遠端における軸上色収差を良好に補正するために第２レンズ群Ｌ２の焦点距離ｆ２および第４レンズ群Ｌ４の焦点距離ｆ４を適切に定めた条件式である。条件式（４）の上限を超えて第４レンズ群Ｌ４の焦点距離が長くなると、望遠端における軸上色収差の補正効果が小さくなり過ぎるため、好ましくない。一方、条件式（４）の下限を超えて第４レンズ群Ｌ４の焦点距離が短くなると、望遠端における球面収差などの補正が困難となるため、好ましくない。
より好ましくは、条件式（４）の数値範囲を以下の条件式（４ａ）を満足するように設定する。
１．２０＜ｆ４／ｆ２＜１．９０ ・・・（４ａ）
更に好ましくは、条件式（４ａ）の数値範囲を以下の条件式（４ｂ）を満足するように設定する。
更に好ましくは、条件式（４ａ）の数値範囲を以下の条件式（４ｂ）を満足するように設定する。
１．４０＜ｆ４／ｆ２＜１．８０ ・・・（４ｂ）
以上の構成により、高変倍比でありながら望遠端における軸上色収差および倍率色収差が良好に補正されたズームレンズを実現することができる。
以上の構成により、高変倍比でありながら望遠端における軸上色収差および倍率色収差が良好に補正されたズームレンズを実現することができる。
各実施例において、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離をｆ１、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離をｆ３とする。また、ズームレンズの広角端での焦点距離をｆｗ、ズームレンズの望遠端での焦点距離をｆｔとする。また、第２レンズ群Ｌ２のうち条件式（１）、（２）、（３）を満足する負レンズＬｎ２の少なくとも一つの焦点距離をｆｎ２、第３レンズ群Ｌ３のうち条件式（１）、（２）、（３）を満足する正レンズＬｐ３の少なくとも一つの焦点距離をｆｐ３とする。このとき、好ましくは、以下の条件式（５）～（８）のうち少なくとも一つを満足する。
０．３０＜ｆ１／ｆｔ＜０．７０ ・・・（５）
０．８０＜ｆｎ２／ｆ２＜１．５０ ・・・（６）
０．５０＜ｆｐ３／ｆ３＜１．１０ ・・・（７）
３．５＜ｆｔ／ｆｗ＜７．０ ・・・（８）
条件式（５）は望遠端における倍率色収差を良好に補正しつつ、望遠端のレンズ全長を短縮するために、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１およびズームレンズの望遠端での焦点距離ｆｔを適切に定めた条件式である。条件式（５）の上限を超えて第１レンズ群Ｌ１の焦点距離が長くなると、広角端から望遠端へ変倍する際の第１レンズ群Ｌ１の移動量が大きくなり過ぎるため、望遠端でのレンズ全長が長くなり、小型化が困難となる。一方、条件式（５）の下限を超えて第１レンズ群Ｌ１の焦点距離が短くなると、第１レンズ群Ｌ１で発生する軸上色収差および倍率色収差が大きくなるため、望遠端における軸上色収差および倍率色収差の補正が困難となる。
０．８０＜ｆｎ２／ｆ２＜１．５０ ・・・（６）
０．５０＜ｆｐ３／ｆ３＜１．１０ ・・・（７）
３．５＜ｆｔ／ｆｗ＜７．０ ・・・（８）
条件式（５）は望遠端における倍率色収差を良好に補正しつつ、望遠端のレンズ全長を短縮するために、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１およびズームレンズの望遠端での焦点距離ｆｔを適切に定めた条件式である。条件式（５）の上限を超えて第１レンズ群Ｌ１の焦点距離が長くなると、広角端から望遠端へ変倍する際の第１レンズ群Ｌ１の移動量が大きくなり過ぎるため、望遠端でのレンズ全長が長くなり、小型化が困難となる。一方、条件式（５）の下限を超えて第１レンズ群Ｌ１の焦点距離が短くなると、第１レンズ群Ｌ１で発生する軸上色収差および倍率色収差が大きくなるため、望遠端における軸上色収差および倍率色収差の補正が困難となる。
条件式（６）は、負レンズＬｎ２の焦点距離ｆｎ２および第２レンズ群Ｌ２の焦点距離ｆ２を適切に定めた条件式である。条件式（６）の上限を超えて負レンズＬｎ２の焦点距離が長くなると、望遠端の軸上色収差の補正効果が小さくなり過ぎるため、好ましくない。一方、条件式（６）の下限を超えて負レンズＬｎ２の焦点距離ｆｎ２が短くなると、広角端における像面湾曲などの諸収差を良好に補正することが困難となる。
条件式（７）は、正レンズＬｐ３の焦点距離ｆｐ３および第３レンズ群Ｌ３の焦点距離ｆ３を適切に定めた条件式である。条件式（７）の上限を超えて正レンズＬｐ３の焦点距離が長くなると、望遠端の軸上色収差の補正効果が小さくなり過ぎるため、好ましくない。一方、条件式（７）の下限を超えて正レンズＬｐ３の焦点距離ｆｐ３が短くなると、望遠端における球面収差を良好に補正することが困難となる。
条件式（８）は、ズームレンズの変倍比を規定する条件式である。条件式（８）の上限値を上回らないようにすることで、全ズーム領域に渡り高い光学性能を有しつつ、小型化を達成することができる。条件式（８）の下限値を下回らないようにすることで、様々な撮影場面において適切な撮影画角を得ることができる。
各実施例において、好ましくは、条件式（５）～（８）の数値範囲を以下の式（５ａ）～（８ａ）のように設定する。
０．３５＜ｆ１／ｆｔ＜０．６０ ・・・（５ａ）
０．９０＜ｆｎ２／ｆ２＜１．３０ ・・・（６ａ）
０．６０＜ｆｐ３／ｆ３＜１．００ ・・・（７ａ）
３．８＜ｆｔ／ｆｗ＜６．０ ・・・（８ａ）
より好ましくは、条件式（５ａ）～（８ａ）の数値範囲を以下の条件式（５ｂ）～（８ｂ）のように設定する。これにより、各条件式が意味する効果を最大限に得ることができる。
０．９０＜ｆｎ２／ｆ２＜１．３０ ・・・（６ａ）
０．６０＜ｆｐ３／ｆ３＜１．００ ・・・（７ａ）
３．８＜ｆｔ／ｆｗ＜６．０ ・・・（８ａ）
より好ましくは、条件式（５ａ）～（８ａ）の数値範囲を以下の条件式（５ｂ）～（８ｂ）のように設定する。これにより、各条件式が意味する効果を最大限に得ることができる。
０．４０＜ｆ１／ｆｔ＜０．５５ ・・・（５ｂ）
１．００＜ｆｎ２／ｆ２＜１．２０ ・・・（６ｂ）
０．７０＜ｆｐ３／ｆ３＜０．９０ ・・・（７ｂ）
４．０＜ｆｔ／ｆｗ＜５．０ ・・・（８ｂ）
各実施例によれば、高変倍比でありながら望遠端における軸上色収差および倍率色収差が良好に補正されたズームレンズを得ることができる。各実施例において、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２を光軸ＯＡに対して垂直方向の成分を持つように移動させて、光軸ＯＡに対し垂直方向に像を変移させる。これにより、光学系（ズームレンズ）の全体が振動（傾動）したときの撮影画像のぶれを補正している（防振を行っている）。
１．００＜ｆｎ２／ｆ２＜１．２０ ・・・（６ｂ）
０．７０＜ｆｐ３／ｆ３＜０．９０ ・・・（７ｂ）
４．０＜ｆｔ／ｆｗ＜５．０ ・・・（８ｂ）
各実施例によれば、高変倍比でありながら望遠端における軸上色収差および倍率色収差が良好に補正されたズームレンズを得ることができる。各実施例において、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２を光軸ＯＡに対して垂直方向の成分を持つように移動させて、光軸ＯＡに対し垂直方向に像を変移させる。これにより、光学系（ズームレンズ）の全体が振動（傾動）したときの撮影画像のぶれを補正している（防振を行っている）。
なお各実施例では、第２レンズ群Ｌ２を光軸ＯＡに対して垂直方向に移動させて防振を行っているが、移動方式は第２レンズ群Ｌ２またはその一部を光軸ＯＡに対して垂直方向の成分を持つように移動させれば、画像のぶれを補正することができる。例えば、鏡筒構造の複雑化を許容すれば、光軸上に回転中心を持つように第２レンズ群Ｌ２またはその一部を回動させて防振を行っても良い。また、第３レンズ群Ｌ３で防振を行ってもよい。また、複数のレンズ群、またはレンズ群の一部を同時に動かすことで防振を行ってもよい。
各実施例のような高変倍比でありながら望遠端における軸上色収差および倍率色収差を良好に補正するには、第１レンズ群Ｌ１は、物体側から順に、正レンズ１１と、負レンズ１２と正レンズ１３との接合レンズとからなることが好ましい。また、正レンズ１１、１３のそれぞれに低分散かつ高い異常分散性を持つ材料を使用することで、望遠端における倍率色収差の二次スペクトルを良好に補正することができる。
各実施例において、第２レンズ群Ｌ２は、物体側から順に、負レンズ２１と、負レンズ２２と正レンズ２３との接合レンズから構成することが好ましい。このような構成により、広角端における像面湾曲および倍率色収差を良好に補正することができる。また、負レンズ２２に低分散かつ高い異常分散性を持つ材料を使用することで、望遠端における軸上色収差の二次スペクトルを良好に補正することができる。
各実施例において、第３レンズ群Ｌ３は、物体側から順に、正レンズ３１と、正レンズ３２と負レンズ３３との接合レンズからなることが好ましい。このような構成により、全ズーム領域において球面収差や軸上色収差を良好に補正することができる。また、正レンズ３１に低分散かつ高い異常分散性を持つ材料を使用することで、望遠端における軸上色収差を良好に補正することができる。
各実施例において、第４レンズ群Ｌ４は、負レンズ４１から構成されることが好ましい。また、負レンズ４１は物体側に凹面を向けた形状であることが好ましい。このような構成により、最小レンズ枚数で全ズーム領域において球面収差を良好に補正することができるため、光学系（ズームレンズ）の小型化に有利となる。また、負レンズ４１に低分散かつ高い異常分散性を持つ材料を使用することで、望遠端における軸上色収差の二次スペクトルを良好に補正することができる。
各実施例において、第５レンズ群Ｌ５は、物体側から順に、正レンズ５１、正レンズ５２と負レンズ５３との接合レンズ、および、正レンズ５４から構成されることが好ましい。このような構成により、全ズーム領域において球面収差やコマ収差、軸上色収差を良好に補正することができる。また、正レンズ５４に低分散かつ高い異常分散性を持つ材料を使用することで、広角端における倍率色収差の二次スペクトルを良好に補正することができる。好ましくは、第５レンズ群Ｌ５の少なくとも一つの正レンズは、第一の条件式を満足する。
各実施例において、第６レンズ群Ｌ６は、物体側から順に、正レンズ６１と負レンズ６２との接合レンズから構成されることが好ましい。また、負レンズ６２は、像側に凹面を向けた形状であることが好ましい。このような構成により、全ズーム領域においてコマ収差や像面湾曲を良好に補正することができる。
実施例１において、第７レンズ群Ｌ７は、物体側から順に、正レンズ７１と負レンズ７２との接合レンズから構成されることが好ましい。実施例２、４において、第７レンズ群Ｌ７は、正レンズ７１から構成されることが好ましい。このような構成により、広角端から望遠端まで全ズーム領域に渡りコマ収差などの軸外収差を良好に補正することができる。実施例３において、第７レンズ群Ｌ７は、正レンズ７１、負レンズ７２、および、負レンズ７３と正レンズ７４との接合レンズから構成されることが好ましい。負レンズ７２、７３のそれぞれに低分散かつ高い異常分散性を持つ材料を使用することで、望遠端における倍率色収差の二次スペクトルを良好に補正することができる。
実施例１、２、４において、第８レンズ群Ｌ８は、物体側から順に、負レンズ８１と、負レンズ８２と正レンズ８３との接合レンズから構成されることが好ましい。負レンズ８１、８２のそれぞれに低分散かつ高い異常分散性を持つ材料を使用することで、望遠端における倍率色収差の二次スペクトルを良好に補正することができる。
実施例４において、第９レンズ群Ｌ９は、負レンズ９１から構成されることが好ましい。負レンズ９１に低分散かつ高い異常分散性を持つ材料を使用することで、望遠端における倍率色収差の二次スペクトルを良好に補正することができる。
各実施例において、好ましくは、後群のうち最も像側に配置されるレンズ群は、負の屈折力を有し、負の屈折力を持つレンズ群の少なくとも一つの負レンズは、第一の条件式を満足する。
各実施例によれば、高変倍比でありながら望遠端における軸上色収差および倍率色収差が良好に補正されたズームレンズを得ることができる。
次に、実施例１～４にそれぞれ対応する数値実施例１～４を示す。各数値実施例の面データにおいて、ｒは各光学面の曲率半径、ｄ（ｍｍ）は第ｍ面と第（ｍ＋１）面との間の軸上間隔（光軸上の距離）を表わしている。ただし、ｍは光入射側（物体側）から数えた面の番号である。各数値実施例において、最後の２つの面は、フィルター、フェースプレート等の光学ブロックの面である。また、ｎｄは各光学部材のｄ線に対する屈折率、νｄは光学部材のｄ線を基準としたアッベ数、θｇＦは部分分散比を表している。なお、ある材料のアッベ数νｄおよび部分分散比θｇＦは、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ）、Ｆ線（４８６．１ｎｍ）、Ｃ線（６５６．３ｎｍ）、ｄ線（５８７．６ｎｍ）に対する材料の屈折率をそれぞれＮｇ、ＮＦ、ＮＣ、Ｎｄとするとき、以下の式で表される。
νｄ＝（Ｎｄ－１）／（ＮＦ－ＮＣ） ・・・（９）
θｇＦ＝（Ｎｇ－ＮＦ）／（ＮＦ－ＮＣ） ・・・（１０）
なお、各数値実施例において、ｄ、焦点距離ｆ（ｍｍ）、ＦナンバーＦｎｏ、半画角（度）は全て各実施例のズームレンズが無限遠物体に焦点を合わせた時の値である。「バックフォーカス」は、レンズ最終面（最も像側のレンズ面）から近軸像面までの光軸上の距離を空気換算長により表記したものである。「レンズ全長」は、ズームレンズの最前面（最も物体側のレンズ面）から最終面までの光軸上の距離にバックフォーカスを加えた長さである。「レンズ群」は、複数のレンズから構成される場合に限らず、１枚のレンズから構成される場合も含むものとする。前述の各条件式と数値実施例における諸数値との関係を表１に示す。
θｇＦ＝（Ｎｇ－ＮＦ）／（ＮＦ－ＮＣ） ・・・（１０）
なお、各数値実施例において、ｄ、焦点距離ｆ（ｍｍ）、ＦナンバーＦｎｏ、半画角（度）は全て各実施例のズームレンズが無限遠物体に焦点を合わせた時の値である。「バックフォーカス」は、レンズ最終面（最も像側のレンズ面）から近軸像面までの光軸上の距離を空気換算長により表記したものである。「レンズ全長」は、ズームレンズの最前面（最も物体側のレンズ面）から最終面までの光軸上の距離にバックフォーカスを加えた長さである。「レンズ群」は、複数のレンズから構成される場合に限らず、１枚のレンズから構成される場合も含むものとする。前述の各条件式と数値実施例における諸数値との関係を表１に示す。
（数値実施例１）
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 108.439 7.60 1.49700 81.54 0.5375
2 541.742 0.20
3 124.674 2.70 1.83481 42.74 0.5648
4 66.426 11.37 1.49700 81.54 0.5375
5 1553.873 (可変)
6 502.135 1.50 1.72916 54.68 0.5444
7 56.262 4.52
8 -51.317 1.50 1.49700 81.54 0.5375
9 71.789 3.60 1.76182 26.52 0.6136
10 -2285.939 (可変)
11 50.664 6.74 1.43875 94.66 0.5340
12 -88.025 0.20
13 48.786 6.10 1.62004 36.26 0.5879
14 -95.684 1.60 1.95375 32.32 0.5898
15 75.879 5.00
16(絞り) ∞ (可変)
17 -36.113 1.20 1.59410 60.47 0.5550
18 -89.480 (可変)
19 -213.979 4.00 1.69895 30.13 0.6030
20 -39.128 0.20
21 116.172 5.50 1.48749 70.23 0.5300
22 -35.878 1.20 2.05090 26.94 0.6054
23 -131.552 0.20
24 45.954 3.28 1.49700 81.54 0.5375
25 277.018 (可変)
26 135.907 3.21 1.64769 33.79 0.5938
27 -62.136 1.20 1.77250 49.60 0.5520
28 38.802 (可変)
29 55.780 7.37 1.53172 48.84 0.5631
30 -40.294 1.40 1.76182 26.52 0.6136
31 -55.752 (可変)
32 -80.130 1.50 1.59282 68.63 0.5446
33 50.828 4.46
34 -62.892 1.50 1.49700 81.54 0.5375
35 66.944 4.21 1.72047 34.71 0.5834
36 -350.979 (可変)
37 ∞ 1.00 1.51633 64.14 0.5353
38 ∞ 1.00
像面 ∞
各種データ
ズーム比 4.81
広角 中間 望遠
焦点距離 103.00 225.00 495.00
Fナンバー 4.60 5.20 7.20
半画角（度） 11.86 5.49 2.50
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 223.66 284.93 313.67
BF 21.17 31.39 56.97
d 5 7.25 68.53 97.26
d10 26.00 19.30 2.50
d16 13.34 20.69 27.55
d18 16.21 8.86 2.00
d25 20.42 11.95 2.02
d28 11.67 20.15 30.07
d31 14.53 11.01 2.24
d36 19.51 29.73 55.31
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 198.37
2 6 -57.66
3 11 83.19
4 17 -102.78
5 19 49.52
6 26 -59.13
7 29 58.56
8 32 -46.26
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 271.21
2 3 -173.98
3 4 139.27
4 6 -87.02
5 8 -59.97
6 9 91.42
7 11 74.39
8 13 52.97
9 14 -44.17
10 17 -102.78
11 19 67.87
12 21 56.91
13 22 -47.25
14 24 110.33
15 26 66.26
16 27 -30.76
17 29 45.20
18 30 -198.54
19 32 -52.24
20 34 -65.00
21 35 78.36
（数値実施例２）
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 119.358 7.73 1.49700 81.54 0.5375
2 1275.564 0.20
3 135.831 2.70 1.61340 44.27 0.5633
4 64.613 10.40 1.43875 94.66 0.5340
5 613.372 (可変)
6 677.114 1.50 1.69680 55.53 0.5434
7 59.396 4.31
8 -57.692 1.50 1.49700 81.54 0.5375
9 72.706 3.01 1.76182 26.52 0.6136
10 663.179 (可変)
11 51.886 6.54 1.49700 81.54 0.5375
12 -93.065 0.20
13 55.544 5.65 1.59270 35.31 0.5933
14 -76.962 1.80 1.95375 32.32 0.5898
15 93.608 5.00
16(絞り) ∞ (可変)
17 -38.443 1.10 1.49700 81.54 0.5375
18 -176.882 (可変)
19 -332.898 4.01 1.68893 31.07 0.6004
20 -39.041 0.20
21 109.930 4.88 1.51823 58.90 0.5457
22 -35.252 1.30 2.05090 26.94 0.6054
23 -212.824 0.20
24 46.370 3.41 1.49700 81.54 0.5375
25 ∞ (可変)
26 119.406 2.86 1.64769 33.79 0.5938
27 -76.832 1.20 1.77250 49.60 0.5520
28 38.643 (可変)
29 57.241 5.79 1.48749 70.23 0.5300
30 -74.354 (可変)
31 -92.834 1.40 1.59282 68.63 0.5446
32 46.355 4.59
33 -64.622 1.40 1.49700 81.54 0.5375
34 61.474 4.87 1.72047 34.71 0.5834
35 -208.837 (可変)
36 ∞ 1.00 1.51633 64.14 0.5353
37 ∞ 1.00
像面 ∞
各種データ
ズーム比 4.76
広角 中間 望遠
焦点距離 103.00 225.00 490.00
Fナンバー 4.60 5.16 7.20
半画角（度） 11.86 5.49 2.53
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 221.52 284.18 311.52
BF 21.14 32.09 63.57
d 5 7.56 70.22 97.56
d10 27.18 20.78 1.30
d16 12.74 21.19 26.16
d18 15.60 7.14 2.17
d25 15.53 7.98 2.30
d28 14.98 22.53 28.21
d30 19.04 14.49 2.50
d35 19.48 30.43 61.91
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 202.77
2 6 -58.58
3 11 82.07
4 17 -99.09
5 19 48.05
6 26 -62.75
7 29 67.32
8 31 -51.29
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 264.36
2 3 -203.84
3 4 163.66
4 6 -93.53
5 8 -64.48
6 9 106.95
7 11 68.05
8 13 55.31
9 14 -44.06
10 17 -99.09
11 19 63.84
12 21 52.11
13 22 -40.36
14 24 93.30
15 26 72.60
16 27 -33.13
17 29 67.32
18 31 -51.96
19 33 -63.16
20 34 66.42
（数値実施例３）
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 140.436 6.50 1.49700 81.54 0.5375
2 2367.137 0.20
3 152.737 2.70 1.61340 44.27 0.5633
4 71.935 9.40 1.43875 94.66 0.5340
5 1232.271 (可変)
6 809.007 1.50 1.69680 55.53 0.5434
7 62.205 3.70
8 -58.277 1.50 1.49700 81.54 0.5375
9 78.375 2.80 1.76182 26.52 0.6136
10 685.735 (可変)
11 49.577 6.00 1.49700 81.54 0.5375
12 -72.478 0.20
13 62.006 6.00 1.59270 35.31 0.5933
14 -55.369 1.50 1.95375 32.32 0.5898
15 113.703 5.00
16(絞り) ∞ (可変)
17 -35.535 1.10 1.43875 94.93 0.5340
18 -149.322 (可変)
19 -504.865 3.50 1.69895 30.13 0.6030
20 -39.275 0.20
21 144.914 5.20 1.51742 52.43 0.5564
22 -32.976 1.10 2.05090 26.94 0.6054
23 -281.312 0.20
24 51.291 3.50 1.49700 81.54 0.5375
25 -180.611 (可変)
26 63.009 3.20 1.64769 33.79 0.5938
27 -154.556 1.20 1.77250 49.60 0.5520
28 36.508 (可変)
29 123.984 4.00 1.48749 70.23 0.5300
30 -67.413 2.07
31 -93.888 1.40 1.59282 68.63 0.5446
32 81.759 3.81
33 -48.665 1.40 1.49700 81.54 0.5375
34 45.429 4.20 1.72047 34.71 0.5834
35 309.933 (可変)
36 ∞ 1.00 1.51633 64.14 0.5353
37 ∞ 1.00
像面 ∞
各種データ
ズーム比 4.08
広角 中間 望遠
焦点距離 103.00 200.00 420.00
Fナンバー 4.60 5.20 7.20
半画角（度） 11.86 6.17 2.95
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 220.96 276.04 310.96
BF 20.26 33.96 61.19
d 5 13.70 68.29 98.51
d10 26.57 19.68 2.49
d16 13.53 18.59 24.22
d18 23.32 18.27 12.63
d25 20.76 12.22 1.50
d28 19.73 21.94 27.34
d35 18.60 32.31 59.53
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 217.86
2 6 -59.49
3 11 76.54
4 17 -106.60
5 19 50.37
6 26 -89.98
7 29 -106.51
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 300.10
2 3 -224.53
3 4 173.69
4 6 -96.79
5 8 -67.01
6 9 115.92
7 11 60.22
8 13 50.31
9 14 -38.87
10 17 -106.60
11 19 60.74
12 21 52.44
13 22 -35.63
14 24 80.78
15 26 69.51
16 27 -38.12
17 29 90.20
18 31 -73.50
19 33 -47.04
20 34 73.40
（数値実施例４）
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 125.303 7.20 1.49700 81.54 0.5375
2 1349.970 0.20
3 143.597 2.70 1.61340 44.27 0.5633
4 67.440 10.20 1.43875 94.66 0.5340
5 869.861 (可変)
6 556.896 1.50 1.69680 55.53 0.5434
7 62.809 4.60
8 -60.154 1.50 1.49700 81.54 0.5375
9 75.026 3.70 1.76182 26.52 0.6136
10 458.373 (可変)
11 53.374 7.00 1.49700 81.54 0.5375
12 -98.961 0.20
13 51.693 6.80 1.59270 35.31 0.5933
14 -86.480 1.80 1.95375 32.32 0.5898
15 82.971 5.00
16(絞り) ∞ (可変)
17 -38.202 1.10 1.49700 81.54 0.5375
18 -265.191 (可変)
19 -442.988 3.90 1.68893 31.07 0.6004
20 -39.189 0.20
21 100.464 4.92 1.51823 58.90 0.5457
22 -35.777 1.30 2.05090 26.94 0.6054
23 -270.993 0.20
24 43.733 3.55 1.49700 81.54 0.5375
25 ∞ (可変)
26 151.038 2.80 1.64769 33.79 0.5938
27 -75.263 1.20 1.77250 49.60 0.5520
28 40.103 (可変)
29 55.823 5.70 1.48749 70.23 0.5300
30 -80.392 (可変)
31 -181.512 1.40 1.59282 68.63 0.5446
32 51.923 4.00
33 -110.252 1.40 1.49700 81.54 0.5375
34 57.588 5.08 1.72047 34.71 0.5834
35 -202.772 (可変)
36 -52.955 1.80 1.53775 74.70 0.5392
37 -160.679 (可変)
38 ∞ 1.00 1.51633 64.14 0.5353
39 ∞ 1.00
像面 ∞
各種データ
ズーム比 4.76
広角 中間 望遠
焦点距離 103.00 225.00 490.00
Fナンバー 4.60 5.19 7.20
半画角（度） 11.86 5.49 2.53
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 230.09 290.79 320.09
BF 16.66 28.33 59.19
d 5 7.20 67.90 97.20
d10 29.58 21.54 1.47
d16 16.91 24.64 29.58
d18 15.72 7.99 3.05
d25 15.04 8.88 2.30
d28 12.92 19.08 25.66
d30 17.10 11.90 2.50
d35 8.00 9.57 8.18
d37 15.00 26.67 57.53
ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 207.52
2 6 -60.52
3 11 83.27
4 17 -89.95
5 19 46.55
6 26 -60.81
7 29 68.52
8 31 -88.39
9 36 -147.75
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 277.37
2 3 -210.14
3 4 165.99
4 6 -101.73
5 8 -66.93
6 9 117.27
7 11 70.85
8 13 55.61
9 14 -44.17
10 17 -89.95
11 19 62.16
12 21 51.54
13 22 -39.33
14 24 87.99
15 26 77.94
16 27 -33.71
17 29 68.52
18 31 -67.95
19 33 -75.90
20 34 62.76
21 36 -147.75
次に、図９を参照して、各実施例のズームレンズを撮像光学系として用いたデジタルスチルカメラ（撮像装置１０）の一例を説明する。図９は、各実施例のズームレンズを備えた撮像装置１０の概略図である。
図９において、１１３はカメラ本体、１１１は実施例１～４で説明したズームレンズ１ａ～１ｄのいずれかによって構成された撮像光学系である。１１２は、カメラ本体１１３に内蔵され、撮像光学系１１１によって形成された光学像を受光して光電変換するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子（光電変換素子）である。カメラ本体１１３は、クイックターンミラーを有する所謂一眼レフカメラでも良いし、クイックターンミラーを有さない所謂ミラーレスカメラでも良い。
各実施例によれば、高変倍比でありながら望遠端における軸上色収差および倍率色収差が良好に補正されたズームレンズおよび撮像装置を提供することができる。
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
１ａ～１ｄ ズームレンズ
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
Ｌ５ 第５レンズ群（後群）
Ｌ６ 第６レンズ群（後群）
Ｌ７ 第７レンズ群（後群）
Ｌ８ 第８レンズ群（後群）
Ｌ９ 第９レンズ群（後群）
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
Ｌ５ 第５レンズ群（後群）
Ｌ６ 第６レンズ群（後群）
Ｌ７ 第７レンズ群（後群）
Ｌ８ 第８レンズ群（後群）
Ｌ９ 第９レンズ群（後群）
Claims (13)
- 物体側から像側へ順に配置された、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、負の屈折力の第４レンズ群、および、３つ以上のレンズ群を有する後群からなり、ズーミングに際し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、
νｄをアッベ数、θｇＦを部分分散比とするとき、前記第１レンズ群の少なくとも一つの正レンズ、前記第２レンズ群の少なくとも一つの負レンズ、および、前記第４レンズ群の少なくとも一つの負レンズは、
６０＜νｄ＜１００
－０．０００４７×νｄ＋０．５６６６＜θｇＦ＜－０．０００４７×νｄ＋０．５９６６
－０．００２７４×νｄ＋０．７１４４＜θｇＦ
なる第一の条件式を満足し、
前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４とするとき、
１．００＜ｆ４／ｆ２＜２．００
なる第二の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レンズ群の少なくとも二つの正レンズは、前記第一の条件式を満足す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１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記ズームレンズの望遠端での焦点距離をｆｔとするとき、
０．３０＜ｆ１／ｆｔ＜０．７０
なる条件式を満足す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レンズ群における前記第一の条件式を満足する負レンズの少なくとも一つの焦点距離をｆｎ２、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき、
０．８０＜ｆｎ２／ｆ２＜１．５０
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のいずれか一項に記載のズームレンズ。 - 前記第３レンズ群の少なくとも一つの正レンズは、前記第一の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のズームレンズ。
- 前記第３レンズ群における前記第一の条件式を満足する正レンズの少なくとも一つの焦点距離をｆｐ３、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき、
０．５０＜ｆｐ３／ｆ３＜１．１０
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のいずれか一項に記載のズームレンズ。 - 前記後群のうち最も物体側に配置される第５レンズ群は、正の屈折力を有し、
前記第５レンズ群の少なくとも一つの正レンズは、前記第一の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のズームレンズ。 - 前記後群のうち最も像側に配置されるレンズ群は、負の屈折力を有し、
前記負の屈折力を持つレンズ群の少なくとも一つの負レンズは、前記第一の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のズームレンズ。 - 前記ズームレンズの広角端での焦点距離をｆｗ、望遠端での焦点距離をｆｔとするとき、
３．５＜ｆｔ／ｆｗ＜７．０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のズームレンズ。 - 前記後群は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第５レンズ群、負の屈折力の第６レンズ群、正の屈折力の第７レンズ群、および、負の屈折力の第８レンズ群からなることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載のズームレンズ。
- 前記後群は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第５レンズ群、負の屈折力の第６レンズ群、および、負の屈折力の第７レンズ群からなることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載のズームレンズ。
- 前記後群は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第５レンズ群、負の屈折力の第６レンズ群、正の屈折力の第７レンズ群、負の屈折力の第８レンズ群、および、負の屈折力の第９レンズ群からなることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載のズームレンズ。
- 請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のズームレンズと、
前記ズームレンズにより形成された像を受光する撮像素子と、を有することを特徴とする撮像装置。
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