JP2013228450A - ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 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を得ること。
【解決手段】 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、第３レンズ群、第４レンズ群が移動するズームレンズにおいて、第３レンズ群は、広角端に比べて望遠端において、物体側に位置し、広角端における全系の焦点距離ｆｗ、第２レンズ群の広角端と望遠端の光軸上の位置の差ｍ２、第２レンズ群の焦点距離ｆ２を各々適切に設定すること。
【選択図】 図１

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ビデオカメラ、監視用カメラ、デジタルスチルカメラ等の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４群ズームレンズが開示されている。

特開平８−８２７４３号公報 特開２０１１−１４５５６５号公報

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を得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、ズームタイプ、各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。例えば前述したズームタイプのリヤーフォーカス式の４群ズームレンズでは、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）や結像倍率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、全変倍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した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、前記第３レンズ群、前記第４レンズ群が移動するズームレンズにおいて、前記第３レンズ群は、広角端に比べて望遠端において、物体側に位置し、広角端における全系の焦点距離をｆｗ、前記第２レンズ群の広角端と望遠端の光軸上の位置の差をｍ２、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき、
−３．２＜ｆ２／ｆｗ＜−２．０
３．５＜｜ｍ２／ｆ２｜＜５．１
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。

実施例１のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 実施例１のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図 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 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 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 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 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 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 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 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 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 実施例５のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 実施例５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 実施例６のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 実施例６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 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

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。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。

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。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。

図９は本発明の実施例５のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図１０（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例５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。図１１は本発明の実施例６のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図、図１２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ実施例６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。図１３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３レンズ群Ｌ３の物体側に位置している。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。ＧＢ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。ＩＰ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。

収差図において、球面収差はｄ線及びｇ線について示している。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は物体側に単調移動あるいは物体側に凸状の軌跡で移動している。そして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して変倍を行っている。

実施例１乃至４のズームレンズは、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。実施例５、６のズームレンズは、第４レンズ群Ｌ４を物体側に単調に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、各々無限遠物体と近距離物体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。実施例１乃至４のズームレンズについては、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物体から近距離物体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、第１レンズ群Ｌ１はフォーカスの為には光軸方向に不動であるが、収差補正上必要に応じて移動させてもよい。又、撮影時には、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事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している。

本発明のズームレンズは、広画角、高ズーム比でありながら全系が小型であることを特徴としている。広画角化を達成するのに容易なズームタイプとしては最も物体側に負の屈折力のレンズ群を配置したネガティブリードタイプが有利である。しかしながら、ネガティブリードタイプのズームレンズでは撮影倍率を上げるとＦナンバーの落ちが大きくなり、特に望遠端においてＦナンバーが暗くなってしまう。その影響で、高い撮影倍率を達成することが困難となる傾向がある。

一方、最も物体側に正の屈折力のレンズ群が位置するポジティブリードタイプはズーミングに際してのＦナンバーの落ちは少ない。その為、本発明のズームレンズは物体側から像側へ順に、正、負、正、正の屈折力の第１乃至第４レンズ群よりなるポジティブリードタイプの４群ズームレンズを採用している。高ズーム比を図るには、変倍用のレンズ群の移動量とズーミングに際しての収差変動を抑えつつ全系を小型化する事が重要となる。

前述した４群ズームレンズにおいて、ズーミングに際して第３レンズ群を不動とし、第４レンズ群でフォーカシングを行うリアフォーカスタイプの４群ズームレンズでは第３レンズ群の変倍分担が小さくなる。このため、高ズーム比化を図るには第２、第４レンズ群の変倍分担を大きくする必要がある。そうすると、第２、第４レンズ群のズーミングに際しての移動量（ストローク）が大きくなり、全系が大型化してくる。

そこで本発明では広角端から望遠端へのズーミングに際して第３レンズ群を物体側へ繰り出すことによって、変倍分担を大きくしている。そしてズーミングに際しての第２、第４レンズ群の移動量を少なくし、全系の小型化を図りつつズーミングに際しての収差変動を軽減している。

一方、広画角化に対してはレンズ前玉（第１レンズ群）に入射してくる光線角度が大きくなるため、入射瞳位置が全系の小型化を図る際に重要となる。特に前述したリアフォーカスタイプの４群ズームレンズは広角端から少し望遠寄りのズーム位置で前玉有効径が決まる事が多い。この為、前記ズーム位置において入射瞳位置を第１レンズ群に近づけることが前玉有効径の小型化には必要となる。

本発明では、広角端から望遠端へのズーミングに際して第３レンズ群を物体側に繰り出す事で変倍効果をもたせ、第２レンズ群の変倍分担を減らすことで第２レンズ群のズーミングに際しての移動量を抑制している。これにより同じ焦点距離において入射瞳位置を第１レンズ群に近づけることにより、広画角化を図りつつ前玉有効径の小型化を図っている。

上述の様に、本発明のズームレンズでは広角端から望遠端へのズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３を物体側に移動させる事で変倍分担を大きくし、広画角化及び高ズーム比化そして全系の小型化を容易にしている。

各実施例において、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。広角端における全系の焦点距離をｆｗ、第２レンズ群Ｌ２の広角端と望遠端の光軸上の位置の差をｍ２、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離をｆ２とする。このとき、
−３．２＜ｆ２／ｆｗ＜−２．０ ・・・（１）
３．５＜｜ｍ２／ｆ２｜＜５．１ ・・・（２）
なる条件式を満足している。ここで、位置の差ｍ２の符号は、広角端に比べて望遠端において物体側に位置するときを負、像側に位置するときを正としている。

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第３レンズ群Ｌ３を物体側に繰り出すことで変倍分担を大きくしている。そして第２レンズ群Ｌ２と、第４レンズ群Ｌ４のズーミングに際しての移動量を抑制することでズーミングに際しての収差変動を抑えつつ全系の小型化を図っている。その際、第３レンズ群Ｌ３は物体側へ単調移動、あるいは物体側に凸状の軌跡で移動させても良いが、広角端に比べて望遠端において物体側に位置させることが変倍分担を持たせる上で好ましい。

条件式（１）は、広画角化を図る際に好ましい第２レンズ群Ｌ２の屈折力に関する条件式である。条件式（１）の上限値を上回ると、特に広角側において像面湾曲、コマ収差、倍率色収差の像高に対する変動が増大する。一方、下限値を下回ると、第２レンズ群Ｌ２の屈折力が小さくなり、ズーミングに際して移動量が増え、全系が大型化してくるので良くない。

条件式（２）は、第２レンズ群Ｌ２のズーミングに際しての移動量に関する条件式で、全系の大きさとズーム比に関する。条件式（２）の上限値を上回ると、第２レンズ群Ｌ２のズーミングに際しての移動量が増大し、高ズーム比化が容易となるが、全系が大型化してくる。一方、条件式（２）の下限値を下回ると第２レンズ群Ｌ２のズーミングに際しての移動量が抑制され、全系は小型になるがズーム比が低下してくる。

各実施例では全系を小型化しつつ、広画角化、高ズーム比化を達成するために、主変倍レンズ群である第２レンズ群Ｌ２の屈折力を強めている。その際、広角側において像面湾曲や中間像高のコマ収差が増大し、またズーミングに際して倍率色収差の変動が大きくなる。そこで、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第３レンズ群Ｌ３を物体側へ繰り出し、変倍効果を分担する事で第２レンズ群Ｌ２のズーミングに際しての移動量を少なくして、上記諸収差の発生を抑制し全系の小型化を図っている。

各実施例において、更に好ましくは次の諸条件のうち１以上を満足するのが良い。広角端と望遠端における第２レンズ群Ｌ２の横倍率を各々β２ｗ、β２ｔとする。第３レンズ群Ｌ３の広角端と望遠端の光軸上の位置の差をｍ３とする。広角端と望遠端における第３レンズ群Ｌ３の横倍率を各々β３ｗ、β３ｔ、広角端と望遠端における第４レンズ群Ｌ４の横倍率を各々β４ｗ、β４ｔとする。

このとき、
２．５＜β２ｔ／β２ｗ＜２５．０ ・・・（３）
０．１＜｜ｍ３／ｍ２｜＜０．５ ・・・（４）
１．０＜（β３ｔ／β３ｗ）×（β４ｔ／β４ｗ）＜５．０ ・・・（５）
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。

条件式（３）は、第２レンズ群Ｌ２の変倍分担に関し、主に全系の小型化を図りつつ、像面湾曲、倍率色収差等を良好に補正するためのものである。条件式（３）の上限値を上回ると、第２レンズ群Ｌ２の変倍分担が増えるため、ズーミングに際しての第２レンズ群Ｌ２の移動量が増大し、前玉有効径が大型化してくる。また、第２レンズ群Ｌ２の屈折力が強まるためにズーミングに伴う像面湾曲や倍率色収差の変動も大きくなりこれらの収差補正が困難になる。

一方、条件式（３）の下限値を下回ると、第２レンズ群Ｌ２の変倍分担が減る。このため、広角側において像面湾曲、倍率色収差の補正が容易になるが、所定の変倍比を得るために第３レンズ群Ｌ３の変倍分担が増える。このためズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３の移動量が増大し過ぎ、レンズ全長が大型化してくるため好ましくない。

条件式（４）は、第２レンズ群Ｌ２及び第３レンズ群Ｌ３のズーミングに際しての移動量の配分に関し、主に所定のズーム比を確保しつつ全系の小型化を図るためのものである。各実施例において広角端から望遠端へのズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３は物体側へ単調移動、あるいは物体側に凸状の軌跡で移動させても良い。しかしながら条件式（４）の上限値を上回ると、第３レンズ群Ｌ３の広角端と望遠端における光軸上での位置の差が広がり過ぎ、レンズ全長が増大してくるため好ましくない。

一方、条件式（４）の下限値を下回ると、ズーミングに際しての第２レンズ群Ｌ２の移動量が著しく増大し、レンズ全長が増大してくるため好ましくない。

条件式（５）は、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の変倍比に関し、主に所定のズーム比を確保しつつ全系の小型化を図るためのものである。条件式（５）の上限値を上回ると、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４の少なくとも一方のズーミングに際しての移動量が増大し過ぎ、レンズ全長が増大してくるため好ましくない。一方、条件式（５）の下限値を下回ると、第２レンズ群Ｌ２の変倍分担が増大するため、ズーミングに際しての第２レンズ群Ｌ２の移動量が増大し、レンズ全長が増大してくるため好ましくない。

各実施例においてより好ましくは第２レンズ群Ｌ２に少なくとも１つの非球面を設けるのが良い。各条件式は収差補正に関し、特に広画角化を図った際に広角端からズーム中間領域にかけて増大傾向となる像面湾曲の変動を抑制するのに効果がある。尚、各実施例において、収差補正上更に好ましくは、条件式（１）乃至（５）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

−３．１５＜ｆ２／ｆｗ＜−２．０１ ・・・（１ａ）
３．５５＜｜ｍ２／ｆ２｜＜４．９５ ・・・（２ａ）
２．８＜β２ｔ／β２ｗ＜２３．０ ・・・（３ａ）
０．１５＜｜ｍ３／ｍ２｜＜０．４７ ・・・（４ａ）
１．１＜（β３ｔ／β３ｗ）×（β４ｔ／β４ｗ）＜４．８ ・・・（５ａ）
更に好ましくは、条件式（１ａ）乃至（５ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

−３．０５＜ｆ２／ｆｗ＜−２．０２ ・・・（１ｂ）
３．６０＜｜ｍ２／ｆ２｜＜４．８０ ・・・（２ｂ）
３．１＜β２ｔ／β２ｗ＜２１．０ ・・・（３ｂ）
０．２０＜｜ｍ３／ｍ２｜＜０．４４ ・・・（４ｂ）
１．２＜（β３ｔ／β３ｗ）×（β４ｔ／β４ｗ）＜４．６ ・・・（５ｂ）
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枚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、負レンズ、正レンズの３枚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２枚の負レンズで分担し、さらには、物体側から数えて２枚目の負レンズの片面ないしは両面を非球面形状とすることにより像面湾曲の発生を低減している。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。

なお、正レンズの材料にアッベ数が２０より小さい高分散材料を用いることで、色消しのために必要なレンズの屈折力がなるべく小さくなるようにしている。これにより像面湾曲や倍率色収差の発生を抑えつつ全系の小型化を図っている。

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、両凸形状の正レンズ、像側のレンズ面が凹形状の負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枚目の正レンズの両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９０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事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、撮影画角が７５°以上の広画角であり、また、ズーム比も１４以上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を撮像装置に用いたときには、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画像処理を行うようにしても良い。

以下に、実施例１〜６に各々対応する数値実施例１〜６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１〜６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、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２を各々非球面係数とする。このとき

なる式で表している。＊は非球面形状を有する面を意味している。「ｅ−ｘ」は１０−ｘを意味している。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
1 54.780 1.00 1.85478 24.8
2 21.684 3.88 1.59522 67.7
3 -673.059 0.13
4 23.115 2.30 1.88300 40.8
5 79.559 (可変)
6 596.811 0.45 2.00100 29.1
7 4.641 2.92
8* -9.580 0.60 1.85135 40.1
9* -876.262 0.24
10 109.709 1.65 1.95906 17.5
11 -12.462 (可変)
12(絞り) ∞ (可変)
13* 11.067 1.88 1.76802 49.2
14* -551.571 0.14
15 9.804 3.78 1.43875 94.9
16 -9.740 0.13
17 23.507 0.42 2.00100 29.1
18 5.410 (可変)
19 9.177 3.66 1.48749 70.2
20 -13.006 0.42 2.00069 25.5
21 -19.696 (可変)
22 ∞ 1.78 1.51633 64.1
23 ∞ 1.34
像面 ∞

非球面データ
第8面
K =-8.17469e+000 A 4=-9.69765e-004 A 6= 6.39740e-006 A 8=-1.97567e-006

第9面
K = 4.64241e+004 A 4=-2.70529e-004 A 6=-3.02651e-005 A 8=-1.02953e-007

第13面
K =-1.08675e+000 A 4= 5.93204e-005 A 6=-6.20605e-006 A 8= 2.62107e-007 A10=-3.38035e-008 A12= 7.22418e-010

第14面
K =-6.57481e+004 A 4= 3.22971e-004 A 6= 1.14963e-006 A 8= 3.75177e-009 A10=-2.56536e-008 A12= 8.07604e-010

各種データ
ズーム比 24.59
広角 中間 望遠
焦点距離 2.57 12.72 63.23
Fナンバー 1.85 2.84 3.50
画角 38.22 10.03 2.04
レンズ全長 65.34 65.34 65.34
BF 6.36 10.85 7.15

d 5 0.72 13.85 22.60
d11 23.21 10.08 1.33
d12 8.64 1.45 1.45
d18 2.80 5.50 9.20
d21 3.84 8.33 4.63

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 31.46
2 6 -5.62
3 13 16.64
4 19 15.93

数値実施例2
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 64.949 1.10 1.85478 24.8
2 23.385 4.01 1.59522 67.7
3 -309.884 0.13
4 24.302 2.34 1.88300 40.8
5 85.758 (可変)
6 843.739 0.45 2.00100 29.1
7 5.509 2.80
8 -9.280 0.60 1.85135 40.1
9* 35.265 0.32
10 27.948 1.79 1.95906 17.5
11 -15.904 (可変)
12(絞り) ∞ (可変)
13* 14.883 1.79 1.69350 53.2
14* -7872.868 1.70
15 17.400 3.73 1.43875 94.9
16 -12.100 0.12
17 18.586 0.60 2.00100 29.1
18 8.307 (可変)
19 11.724 5.05 1.49700 81.5
20 -10.828 0.60 1.85478 24.8
21 -19.206 (可変)
22 ∞ 1.78 1.51633 64.1
23 ∞ 1.33
像面 ∞

非球面データ
第9面
K = 1.52152e+001 A 4=-2.63889e-004 A 6= 2.74803e-006 A 8= 5.16564e-008 A10=-4.81128e-009

第13面
K = 1.07717e+000 A 4= 3.01455e-005 A 6=-1.12904e-006 A 8=-1.89900e-008

第14面
K =-9.21904e+007 A 4= 3.04795e-004

各種データ
ズーム比 24.61
広角 中間 望遠
焦点距離 2.57 12.89 63.23
Fナンバー 1.85 2.84 3.50
画角 37.62 9.90 2.04
レンズ全長 74.45 74.45 74.45
BF 6.95 12.18 9.33

d 5 0.72 14.50 23.69
d11 24.30 10.52 1.33
d12 11.06 1.70 2.35
d18 4.27 8.41 10.61
d21 4.45 9.67 6.83

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 33.08
2 6 -5.62
3 13 18.84
4 19 19.23

数値実施例3
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 50.425 1.00 1.85478 24.8
2 19.813 3.79 1.69680 55.5
3 241.024 0.13
4 23.813 2.17 1.88300 40.8
5 76.542 (可変)
6 304.789 0.45 2.00100 29.1
7 4.951 2.91
8* -9.062 0.60 1.85135 40.1
9* -1258.293 0.51
10 84.514 1.59 1.95906 17.5
11 -13.554 (可変)
12(絞り) ∞ (可変)
13* 12.172 1.62 1.76802 49.2
14* -676.959 0.32
15 10.328 3.80 1.43875 94.9
16 -8.662 0.20
17 20.744 0.42 2.00100 29.1
18 5.503 (可変)
19 9.336 3.93 1.48749 70.2
20 -13.060 0.42 2.00069 25.5
21 -18.897 (可変)
22 ∞ 1.78 1.51633 64.1
23 ∞ 1.34
像面 ∞

非球面データ
第8面
K =-5.46613e+000 A 4=-5.23156e-004 A 6=-8.59247e-006 A 8=-8.33187e-007

第9面
K = 9.54097e+004 A 4=-5.19517e-007 A 6=-2.90776e-005 A 8= 2.12957e-007

第13面
K =-1.14852e+000 A 4= 5.13310e-005 A 6=-8.94412e-006 A 8= 2.58607e-007 A10=-3.41631e-008 A12= 4.86441e-010

第14面
K =-1.98954e+005 A 4= 3.61152e-004 A 6= 1.49974e-006 A 8= 3.75177e-009 A10=-2.86495e-008 A12= 7.61602e-010

各種データ
ズーム比 20.02
広角 中間 望遠
焦点距離 2.57 12.22 51.45
Fナンバー 1.85 2.42 3.20
画角 38.23 10.43 2.50
レンズ全長 64.83 64.83 64.83
BF 6.33 10.34 8.72

d 5 0.72 13.31 21.70
d11 22.31 9.72 1.33
d12 9.20 1.45 1.45
d18 2.40 6.14 7.76
d21 3.82 7.82 6.21

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 31.67
2 6 -5.75
3 13 16.82
4 19 15.68

数値実施例4
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 62.047 1.10 1.85478 24.8
2 23.495 3.92 1.59522 67.7
3 -553.960 0.13
4 25.026 2.30 1.88300 40.8
5 87.199 (可変)
6 402.012 0.45 2.00100 29.1
7 5.166 2.85
8 -9.280 0.60 1.85135 40.1
9* 34.473 0.12
10 23.900 1.88 1.95906 17.5
11 -15.756 (可変)
12(絞り) ∞ (可変)
13* 18.235 1.75 1.69350 53.2
14* 811.352 0.37
15 11.492 4.60 1.43875 94.9
16 -10.290 0.34
17 28.318 0.60 1.91082 35.3
18 7.835 (可変)
19 11.999 4.97 1.49700 81.5
20 -11.462 0.60 1.85478 24.8
21 -20.034 (可変)
22 ∞ 1.78 1.51633 64.1
23 ∞ 1.28
像面 ∞

非球面データ
第9面
K = 1.30811e+001 A 4=-2.87533e-004 A 6= 2.81606e-006 A 8=-1.78421e-008 A10=-4.34438e-009

第13面
K = 1.12830e+000 A 4= 1.11109e-004 A 6=-1.78002e-006 A 8=-6.37095e-008

第14面
K = 2.25675e+004 A 4= 4.20650e-004

各種データ
ズーム比 30.34
広角 中間 望遠
焦点距離 2.54 13.61 77.10
Fナンバー 1.85 3.26 4.20
画角 37.93 9.39 1.67
レンズ全長 77.18 77.18 77.18
BF 7.23 13.94 10.21

d 5 0.72 15.48 25.31
d11 25.92 11.17 1.33
d12 11.61 1.70 2.28
d18 5.10 8.31 11.46
d21 4.77 11.48 7.75

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 34.34
2 6 -5.43
3 13 19.46
4 19 19.57

数値実施例５
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 84.735 1.00 1.85478 24.8
2 25.832 4.71 1.69680 55.5
3 -496.829 0.13
4 25.491 2.47 1.88300 40.8
5 64.574 (可変)
6 156.973 0.45 2.00100 29.1
7 4.975 3.24
8* -9.339 0.60 1.85135 40.1
9* -875.305 0.79
10 65.981 1.73 1.95906 17.5
11 -15.324 (可変)
12(絞り) ∞ (可変)
13* 12.919 1.64 1.76802 49.2
14* -585.964 0.13
15 11.066 4.18 1.43875 94.9
16 -8.948 0.74
17 25.279 0.45 2.00100 29.1
18 5.516 (可変)
19 8.920 3.69 1.48749 70.2
20 -13.122 1.20 1.95906 17.5
21 -18.401 (可変)
22 ∞ 1.78 1.51633 64.1
23 ∞ 1.33
像面 ∞

非球面データ
第8面
K =-4.69634e+000 A 4= 1.79239e-004 A 6=-1.09322e-005 A 8=-4.34941e-007

第9面
K = 3.93088e+004 A 4= 4.84303e-004 A 6=-2.94207e-005 A 8=-2.81379e-008

第13面
K =-5.08216e-001 A 4= 5.36237e-005 A 6=-6.90697e-006 A 8= 2.94664e-007 A10=-4.00303e-008 A12= 7.33723e-010

第14面
K =-1.09100e+005 A 4= 3.61449e-004 A 6= 1.79980e-006 A 8= 3.75177e-009 A10=-3.05411e-008 A12= 7.95611e-010

各種データ
ズーム比 20.03
広角 中間 望遠
焦点距離 2.35 11.05 47.10
Fナンバー 1.85 2.42 2.80
画角 40.74 11.51 2.74
レンズ全長 71.71 71.71 71.71
BF 5.90 10.23 12.10

d 5 0.72 15.73 25.73
d11 26.34 11.34 1.33
d12 9.62 1.45 1.45
d18 1.98 5.81 3.95
d21 3.40 7.73 9.59

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 37.46
2 6 -5.92
3 13 17.55
4 19 14.73

数値実施例6
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 45.920 1.00 1.94595 18.0
2 30.447 4.51 1.69680 55.5
3 153.225 0.13
4 25.373 2.20 1.88300 40.8
5 41.761 (可変)
6 54.134 0.45 2.00100 29.1
7 5.090 3.85
8* -8.840 0.60 1.85135 40.1
9* -927.182 1.49
10 70.033 1.73 1.95906 17.5
11 -18.023 (可変)
12(絞り) ∞ (可変)
13* 13.544 1.61 1.76802 49.2
14* -961.111 0.13
15 11.172 4.16 1.43875 94.9
16 -8.922 0.39
17 21.598 0.43 2.00100 29.1
18 5.949 (可変)
19 9.367 3.66 1.48749 70.2
20 -12.603 1.20 1.95906 17.5
21 -19.215 (可変)
22 ∞ 1.78 1.51633 64.1
23 ∞ 1.29
像面 ∞

非球面データ
第8面
K =-3.35427e+000 A 4= 1.04366e-003 A 6=-9.80272e-006 A 8=-6.41855e-007

第9面
K = 3.46720e+004 A 4= 1.19208e-003 A 6=-3.06970e-005 A 8=-2.94570e-007

第13面
K =-1.70635e-001 A 4= 3.51156e-005 A 6=-6.27968e-006 A 8= 3.56525e-007 A10=-4.34213e-008 A12= 8.40952e-010

第14面
K =-3.72107e+005 A 4= 3.85696e-004 A 6= 2.33089e-006 A 8= 3.75177e-009 A10=-3.00326e-008 A12= 8.24579e-010

各種データ
ズーム比 14.97
広角 中間 望遠
焦点距離 2.04 8.99 30.51
Fナンバー 1.85 2.42 2.80
画角 44.82 14.05 4.22
レンズ全長 74.53 74.53 74.53
BF 5.94 9.22 14.19

d 5 0.72 16.53 27.07
d11 27.68 11.87 1.33
d12 10.75 1.47 1.45
d18 1.90 7.89 2.95
d21 3.47 6.76 11.72

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 45.00
2 6 -5.89
3 13 17.40
4 19 16.04

次に本発明のズームレンズを撮影光学系として用いた撮像装置（ビデオカメラ）の実施例を図１３を用いて説明する。

図１３において、１０はビデオカメラ本体、１１は実施例１乃至６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によって形成された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 ＳＰ ： 開口絞り ＧＢ ： ガラスブロック

Claims (9)

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、前記第３レンズ群、前記第４レンズ群が移動するズームレンズにおいて、
   前記第３レンズ群は、広角端に比べて望遠端において、物体側に位置し、
   広角端における全系の焦点距離をｆｗ、前記第２レンズ群の広角端と望遠端の光軸上の位置の差をｍ２、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき、
   −３．２＜ｆ２／ｆｗ＜−２．０
   ３．５＜｜ｍ２／ｆ２｜＜５．１
   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. 広角端と望遠端における前記第２レンズ群の横倍率を各々β２ｗ、β２ｔとするとき、
   ２．５＜β２ｔ／β２ｗ＜２５．０
   なる条件式を満足する事を特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
3. 前記第３レンズ群の広角端と望遠端の光軸上の位置の差をｍ３とするとき、
   ０．１＜｜ｍ３／ｍ２｜＜０．５
   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。
4. 広角端と望遠端における前記第３レンズ群の横倍率を各々β３ｗ、β３ｔ、広角端と望遠端における前記第４レンズ群の横倍率を各々β４ｗ、β４ｔとするとき、
   １．０＜（β３ｔ／β３ｗ）×（β４ｔ／β４ｗ）＜５．０
   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３レンズ群の全体あるい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て、撮影画像を光軸に対し垂直方向に移動させ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２レンズ群は、物体側より像側へ順に、負レンズ、負レンズ、正レンズより成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. 前記第３レンズ群は、物体側より像側へ順に、正レンズ、正レンズ、負レンズより成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た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。
9. 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画像処理を行うことを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。