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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025143879
(43)【公開日】2025-10-02
(54)【発明の名称】ズームレンズおよび撮像装置
(51)【国際特許分類】
   G02B 15/20 20060101AFI20250925BHJP
   G02B 13/18 20060101ALN20250925BHJP
【FI】
G02B15/20
G02B13/18
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2024043365
(22)【出願日】2024-03-19
(71)【出願人】
【識別番号】000001007
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100110412
【弁理士】
【氏名又は名称】藤元 亮輔
(74)【代理人】
【識別番号】100104628
【弁理士】
【氏名又は名称】水本 敦也
(74)【代理人】
【識別番号】100121614
【弁理士】
【氏名又は名称】平山 倫也
(72)【発明者】
【氏名】黒須 悠輔
(72)【発明者】
【氏名】結城 明彦
(72)【発明者】
【氏名】下村 和也
【テーマコード(参考)】
2H087
【Fターム(参考)】
2H087KA02
2H087KA03
2H087MA12
2H087MA18
2H087PA15
2H087PA16
2H087PB20
2H087QA03
2H087QA07
2H087QA19
2H087QA21
2H087QA25
2H087QA37
2H087QA41
2H087QA45
2H087RA04
2H087RA05
2H087RA12
2H087RA13
2H087RA32
2H087RA44
2H087SA43
2H087SA47
2H087SA49
2H087SA52
2H087SA55
2H087SA56
2H087SA57
2H087SA63
2H087SA64
2H087SA65
2H087SA66
2H087SA71
2H087SA72
2H087SA76
2H087SB07
2H087SB16
2H087SB17
2H087SB22
2H087SB24
2H087SB33
2H087SB34
2H087SB41
2H087SB44
(57)【要約】
【課題】小型かつ高変倍比で高い光学性能を有するズームレンズを提供する。
【解決手段】ズームレンズは、物体側から像側へ順に配置された、ズーミングのためには不動の正の第1レンズ群L1と、ズーミングのために移動する複数の中間レンズ群L2~L4と、ズーミングのためには移動しない最終レンズ群L5とにより構成されている。中間レンズ群は、負の屈折力のレンズ群と正の屈折力のレンズ群とを含む。中間レンズ群の全ての正のレンズ群は、広角端から望遠端へのズーミングに際して物体側へ移動する。中間レンズ群のうち最も負の屈折力が強い第Nレンズ群は、2つの負レンズと1つの正レンズとを含む。-3.1×10-3≦(θgFp-θgFn)/(νdp-νdn)≦-1.0×10-3、3.6≦ft/f1≦7.0および35≦ft/fw≦70を満足する。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
物体側から像側へ順に配置されたレンズ群が、ズーミングのためには移動しない正の屈折力の第1レンズ群と、ズーミングのために移動する複数の中間レンズ群と、ズーミングのためには移動しない最も像側に配置された最終レンズ群とにより構成され、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、
前記中間レンズ群は、少なくとも1つの負の屈折力のレンズ群と少なくとも1つの正の屈折力のレンズ群とを含み、
前記中間レンズ群に含まれる全ての正の屈折力のレンズ群は、広角端から望遠端へのズーミングに際して物体側へ移動し、
前記中間レンズ群において最も負の屈折力が強い第Nレンズ群は、少なくとも2つの負レンズと少なくとも1つの正レンズとを含み、
前記第Nレンズ群において、前記少なくとも1つの正レンズのd線を基準とするアッベ数の平均をνdp、該少なくとも1つの正レンズのg線とF線における部分分散比の平均をθgFp、前記少なくとも2つの負レンズのd線を基準とするアッベ数の平均をνdn、該少なくとも2つの負レンズのg線とF線における部分分散比の平均をθgFn、前記ズームレンズの広角端での焦点距離をfw、前記ズームレンズの望遠端での焦点距離をft、前記第1レンズ群の焦点距離をf1とするとき、
-3.1×10-3≦(θgFp-θgFn)/(νdp-νdn)≦-1.0×10-3
3.6≦ft/f1≦7.0
35≦ft/fw≦70
なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項2】
前記第Nレンズ群の焦点距離をfnとするとき、
5.0≦|f1/fn|≦9.0
なる条件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。
【請求項3】
前記第Nレンズ群の広角端および望遠端での横倍率をそれぞれβNwおよびβNt、前記ズームレンズの変倍比をZwtとするとき、
0.1≦(βNt/βNw)/Zwt≦0.5
なる条件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。
【請求項4】
前記第1レンズ群における最も物体側のレンズは負レンズであり、
該負レンズの焦点距離をf11とするとき、
-1.0≦f11/f1≦-3.0
なる条件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。
【請求項5】
前記第Nレンズ群に含まれる全ての前記正レンズのd線における屈折率の平均をNdnとするとき、
1.83≦Ndn≦2.20
なる条件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。
【請求項6】
前記第Nレンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、1つの負レンズ、1つの正レンズ、2つの負レンズ、1つの正レンズおよび1つの負レンズにより構成されていることを特徴とする請求項1に記載のズームレンズ。
【請求項7】
物体側から像側へ順に配置されたレンズ群が、前記第1レンズ群、ズーミングのために移動する負の屈折力の第2レンズ群、ズーミングのために移動する正の屈折力の第3レンズ群、ズーミングのために移動する正の屈折力の第4レンズ群および正の屈折力の前記最終レンズ群としての第5レンズ群により構成されていることを特徴とする請求項1に記載のズームレンズ。
【請求項8】
物体側から像側へ順に配置されたレンズ群が、前記第1レンズ群、ズーミングのために移動する負の屈折力の第2レンズ群、ズーミングのために移動する正の屈折力の第3レンズ群、ズーミングのために移動する負の屈折力の第4レンズ群、ズーミングのために移動する正の屈折力の第5レンズ群および負の屈折力の前記最終レンズ群としての第6レンズ群により構成されていることを特徴とする請求項1に記載のズームレンズ。
【請求項9】
物体側から像側へ順に配置されたレンズ群が、前記第1レンズ群、ズーミングのために移動する負の屈折力の第2レンズ群、ズーミングのために移動する正の屈折力の第3レンズ群、ズーミングのために移動する正の屈折力の第4レンズ群および負の屈折力の前記最終レンズ群としての第5レンズ群により構成されていることを特徴とする請求項1に記載のズームレンズ。
【請求項10】
請求項1から9のいずれか一項に記載のズームレンズと、
前記ズームレンズを通して被写体を撮像する撮像素子とを有することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、撮像に好適なズームレンズに関する。
【背景技術】
【0002】
大型のイメージセンサを搭載したカメラに装着するズームレンズとして、小型軽量かつ広画角で、高変倍比と高い光学性能を有するズームレンズとして、最も物体側に正の屈折力のレンズ群を有するポジティブリード型のズームレンズが知られている。特許文献1には、物体側から像側へ順に、ズーミングのためには移動しない正の屈折力の第1レンズ群と、ズーミングのために移動する中間レンズ群と、ズーミングのためには移動しない最終レンズ群とを有するズームレンズが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2017-203916号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ポジティブリード型のズームレンズにおいて、小型軽量かつ広画角で、高変倍比と全ズーム域での高い光学性能を実現するためには、ズーミングのために移動する中間レンズ群の構成が適切であることが必要である。特許文献1のズームレンズでは、広角端での半画角をより大きく設定し、かつ変倍比をさらに増加させると、全ズーム域での色収差が増加する。
【0005】
本発明は、高変倍比と全ズーム域での高い光学性能を有するズームレンズを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
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レンズ群が、ズーミングのためには移動しない正の屈折力の第1レンズ群と、ズーミングのために移動する複数の中間レンズ群と、ズーミングのためには移動しない最も像側に配置された最終レンズ群とにより構成され、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。中間レンズ群は、少なくとも1つの負の屈折力のレンズ群と少なくとも1つの正の屈折力のレンズ群とを含む。該中間レンズ群に含まれる全ての正の屈折力のレンズ群は、広角端から望遠端へのズーミングに際して物体側へ移動する。中間レンズ群における少なくとも1つの負の屈折力のレンズ群のうち最も負の屈折力が強い第Nレンズ群は、少なくとも2つの負レンズと少なくとも1つの正レンズとを含む。
【0007】
第Nレンズ群において、少なくとも1つの正レンズのd線を基準とするアッベ数の平均をνdp、少なくとも1つの正レンズのg線とF線における部分分散比の平均をθgFp、少なくとも2つの負レンズのd線を基準とするアッベ数の平均をνdn、少なくとも2つの負レンズのg線とF線における部分分散比の平均をθgFn、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、第1レンズ群の焦点距離をf1とするとき、
-3.1×10-3≦(θgFp-θgFn)/(νdp-νdn)≦-1.0×10-33.6≦ft/f1≦7.0
35≦ft/fw≦70
なる条件を満足することを特徴とする。なお、上記ズームレンズを備えた撮像装置も、本発明の他の一側面を構成する。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、高変倍比と全ズーム域での高い光学性能を有するズームレンズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1】実施例1のズームレンズの無限遠合焦状態かつ広角端での断面図。
図2】実施例1のズームレンズの無限遠合焦状態かつ(A)広角端および(B)望遠端での収差図。
図3】実施例2のズームレンズの無限遠合焦状態かつ広角端での断面図。
図4】実施例2のズームレンズの無限遠合焦状態かつ(A)広角端および(B)望遠端での収差図。
図5】実施例3のズームレンズの無限遠合焦状態かつ広角端での断面図。
図6】実施例3のズームレンズの無限遠合焦状態かつ(A)広角端および(B)望遠端での収差図。
図7】実施例4のズームレンズの無限遠合焦状態かつ広角端での断面図。
図8】実施例4のズームレンズの無限遠合焦状態かつ(A)広角端および(B)望遠端での収差図。
図9】実施例1~4のズームレンズを備えた撮像装置の概略図。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【0011】
図1図3図5および図7はそれぞれ、実施例1~4のズームレンズの広角端かつ無限遠物体に合焦している状態(以下、無限遠合焦状態という)での断面を示している。まず実施例1~4を具体的に説明する前に各実施例に共通する事項について説明する。
【0012】
各実施例のズームレンズは、放送用カメラ、シネマ用カメラ、汎用ビデオカメラ、監視カメラおよびデジタルスチルカメラ等の撮像装置に撮像光学系として用いられる。各図において、左側が物体側(前側)であり、右側が像側(後側)である。
【0013】
各実施例のズームレンズは、物体側から像側へ順に配置されたレンズ群が、ズーミングのためには移動しない正の屈折力の第1レンズ群L1と、ズーミングのために移動する複数の中間レンズ群(L2~L4またはL5)と、ズーミングのためには移動しない最も像側に配置された最終レンズ群(L5またはL6)とにより構成されている。
【0014】
ズームレンズにおいて、レンズ群は、広角端と望遠端との間でのズーミング(変倍)に際して一体で移動するまたは移動しない1または複数のレンズのまとまりである。すなわち、ズーミングに際して隣り合うレンズ群間の間隔が変化する。レンズ群は、開口絞りを含んでもよい。また、広角端と望遠端はそれぞれ、ズーミングに際して移動するレンズ群が光軸上を機構上または制御上、移動可能な範囲の両端に位置したときの最大画角(最短焦点距離)と最小画角(最大焦点距離)のズーム状態を示す。
【0015】
各図において、SPは開口絞りであり、IPは像面である。像面IPには、CCDセンサやCMOSセンサ等の撮像素子の撮像面(受光面)または銀塩フィルムのフィルム面(感光面)が配置される。
【0016】
各実施例のズームレンズにおいて、中間レンズ群は、少なくとも1つの負の屈折力のレンズ群と少なくとも1つの正の屈折力のレンズ群とを含む。該中間レンズ群に含まれる全ての正の屈折力のレンズ群は、広角端から望遠端へのズーミングに際して物体側へ移動する。また中間レンズ群における少なくとも1つの負の屈折力のレンズ群のうち最も負の屈折力が強い第Nレンズ群は、少なくとも2つの負レンズと少なくとも1つの正レンズとを含む。なお、m個のレンズが接合された接合レンズについては、レンズの数をmとする。
【0017】
第Nレンズ群における少なくとも1つの正レンズのd線を基準とするアッベ数の平均をνdp、該少なくとも1つの正レンズのg線とF線における部分分散比の平均をθgFpとする。また第Nレンズ群における少なくとも2つの負レンズのd線を基準とするアッベ数の平均をνdn、該少なくとも2つの負レンズのg線とF線における部分分散比の平均をθgFnとする。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、第1レンズ群L1の焦点距離をf1とする。このとき、各実施例のズームレンズは、以下の式(1)~(3)の条件を満足する。
【0018】
-3.1×10-3≦(θgFp-θgFn)/(νdp-νdn)≦-1.0×10-3 (1)
3.6≦ft/f1≦7.0 (2)
35≦ft/fw≦70 (3)
式(1)~(3)の条件は、第Nレンズ群の適切な特性を示している。これらの条件を満足することで、小型軽量かつ広画角で、高変倍比と全ズーム域での高い光学性能を有するズームレンズを実現することができる。
【0019】
(θgFp-θgFn)/(νdp-νdn)が式(1)の下限値を下回ると、望遠端において軸上色収差の良好な補正が困難となるため、好ましくない。(θgFp-θgFn)/(νdp-νdn)が式(1)の上限値を上回ると、望遠端において倍率色収差の良好な補正が困難となるため、好ましくない。
【0020】
ft/f1が式(2)の下限値を下回ると、第1レンズ群L1の焦点距離が小さくなり過ぎて所望の変倍比の達成が困難となるため、好ましくない。ft/f1が式(2)の上限値を上回ると、第1レンズ群L1の焦点距離が大きくなり過ぎて、ズームレンズの光学性能に対して第1レンズ群L1が与える敏感度が高くなり過ぎるため、好ましくない。
【0021】
ft/fwが式(3)の下限値を下回ると、所望の変倍比の達成が困難となるため、好ましくない。ft/fwが式(3)の上限値を上回ると、ズームレンズの全長が長くなり、小型化の達成が困難となるため、好ましくない。
【0022】
なお、式(1)~(3)の数値範囲を以下のようにすると、より好ましい。
【0023】
-3.0×10-3≦(θgFp-θgFn)/(νdp-νdn)≦-2.0×10-3 (1a)
3.8≦ft/f1≦6.0 (2a)
40≦ft/fw≦65 (3a)
また、式(1)~(3)の数値範囲を以下のようにすると、さらに好ましい。
【0024】
-2.9×10-3≦(θgFp-θgFn)/(νdp-νdn)≦-2.4×10-3 (1b)
3.9≦ft/f1≦5.1 (2b)
42≦ft/fw≦58 (3b)
以下、各実施例のズームレンズが満足することが好ましい条件および構成について説明する。
【0025】
各実施例のズームレンズは、第Nレンズ群の焦点距離をfnとするとき、以下の式(4)の条件を満足することが好ましい。
【0026】
5.0≦|f1/fn|≦9.0 (4)
|f1/fn|が式(4)の下限値を下回ると、第Nレンズ群の焦点距離が長くなり過ぎてて、所望の変倍比を達成することが困難となるため、好ましくない。|f1/fn|が式(4)の上限値を上回ると、第Nレンズ群の焦点距離が短くなり過ぎて、全ズーム域で高い光学性能を達成することが困難となるため、好ましくない。
【0027】
各実施例のズームレンズは、第Nレンズ群の広角端および望遠端での横倍率をそれぞれβNwおよびβNt、ズームレンズの変倍比をZwtとするとき、以下の式(5)の条件を満足することが好ましい。
【0028】
0.1≦(βNt/βNw)/Zwt≦0.5 (5)
(βNt/βNw)/Zwtが式(5)の下限値を超えると、比較的簡易な構成を有する第Nレンズ群以降のレンズ群の変倍分担比が増加して、高い光学性能を得ることで困難となるため、好ましくない。(βNt/βNw)/Zwtが式(5)の上限値を上回ると、変倍比における第Nレンズ群の分担割合が大きくなり過ぎて、第Nレンズ群の移動による収差変動の抑制が困難となるため、好ましくない。
【0029】
各実施例のズームレンズは、第1レンズ群L1における最も物体側のレンズの焦点距離をf11とするとき、以下の式(6)の条件を満足することが好ましい。
【0030】
-1.0≦f11/f1≦-3.0 (6)
f11/f1が式(6)の下限値を下回ると、所望の変倍比を達成することが困難となるため、好ましくない。f11/f1が式(6)の上限値を上回ると、ズームレンズの広画角および小型化を達成することが困難となるため、好ましくない。
【0031】
各実施例のズームレンズは、第Nレンズ群に含まれる全ての前記正レンズのd線に関する屈折率の平均をNdnとするとき、以下の式(7)の条件を満足することが好ましい。
【0032】
1.83≦Ndn≦2.20 (7)
Ndnが式(7)の下限値を下回ると、第Nレンズ群に含まれる全ての正レンズの平均屈折率が小さくなり過ぎて、所望の変倍比を達成することが困難となるため、好ましくない。Ndnが式(7)の上限値を上回ると、第Nレンズ群に含まれる全ての正レンズの平均屈折率が大きくなり過ぎて、第Nレンズ群の移動のズームレンズの光学性能に対する敏感度が高くなり過ぎるため、好ましくない。
【0033】
なお、式(4)~(7)の数値範囲を以下のようにすると、より好ましい。
【0034】
6.0≦|f1/fn|≦9.0 (4a)
0.15≦(βNt/βNw)/Zwt≦0.35 (5a)
-1.2≦f11/f1≦-2.0 (6a)
1.84≦Ndn≦2.00 (7a)
また、式(4)~(7)の数値範囲を以下のようにすると、さらに好ましい。
【0035】
7.0≦|f1/fn|≦8.9 (4b)
0.20≦(βNt/βNw)/Zwt≦0.25 (5b)
-1.4≦f11/f1≦-1.7 (6b)
1.84≦Ndn≦1.87 (7b)
各条件のズームレンズにおいて、第Nレンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、1つの負レンズ、1つの正レンズ、2つの負レンズ、1つの正レンズおよび1つの負レンズにより構成されることが好ましい。これにより、ズームレンズの全長が長くなることを抑制しつつ、広角端における広画角と高変倍比とを実現することが可能となる。
【0036】
次に実施例1~4のズームレンズを具体的に説明する。
【実施例0037】
図1に示す実施例1のズームレンズは、物体側から像側へ順に配置された、ズーミングのためには移動しない正の屈折力の第1レンズ群L1と、それぞれズーミングのために移動する負の屈折力の第2レンズ群L2、正の屈折力の第3レンズ群L3および正の屈折力の第4レンズ群L4と、開口絞りSPと、ズーミングのためには移動しない結像用の正の屈折力の第5レンズ群(最終レンズ群)L5とにより構成されている。第2、第3および第4レンズ群L2~L4が中間レンズ群に相当する。
【0038】
広角端から望遠端へのズーミングに際して、バリエーターレンズ群としての第2レンズ群L2は像側へ単調移動し、第3レンズ群L3は物体側、像側および物体側へ順に移動し、第4レンズ群L4は物体側へ移動する。
【0039】
第1レンズ群L1における最も物体側のレンズは、負レンズである。第2レンズ群L2は、第Nレンズ群に相当し、物体側から像側へ順に配置された負レンズ、正レンズと負レンズの接合レンズ、負レンズと正レンズの接合レンズおよび負レンズにより構成されている。
【実施例0040】
図3に示す実施例2のズームレンズは、物体側から像側へ順に配置された、ズーミングのためには移動しない正の屈折力の第1レンズ群L1と、それぞれズーミングのために移動する負の屈折力の第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および正の屈折力の第5レンズ群L5と、開口絞りSPと、ズーミングのためには移動しない正の屈折力の第6レンズ群(最終レンズ群)L6とにより構成されている。第2、第3、第4および第5レンズ群L2~L5が中間レンズ群に相当する。
【0041】
広角端から望遠端へのズーミングに際して、バリエーターレンズ群としての第2レンズ群L2は像側へ単調移動し、第3レンズ群L3および第4レンズ群L4は物体側、像側および物体側へ順に移動し、第5レンズ群L5は物体側へ移動する。
【0042】
第1レンズ群L1における最も物体側のレンズは、負レンズである。第2レンズ群L2は、第Nレンズ群に相当し、物体側から像側へ順に配置された正レンズおよび負レンズにより構成されている。
【実施例0043】
図5に示す実施例3のズームレンズは、物体側から像側へ順に配置された、ズーミングのためには移動しない正の屈折力の第1レンズ群L1と、それぞれズーミングのために移動する負の屈折力の第2レンズ群L2、正の屈折力の第3レンズ群L3および正の屈折力の第4レンズ群L4と、開口絞りSPと、ズーミングのためには移動しない結像用の負の屈折力の第5レンズ群(最終レンズ群)L5とにより構成されている。第2、第3および第4レンズ群L2~L4が中間レンズ群に相当する。
【0044】
広角端から望遠端へのズーミングに際して、バリエーターレンズ群としての第2レンズ群L2は像側へ単調移動し、第3レンズ群L3は物体側、像側および物体側へ順に移動し、第4レンズ群L4は物体側へ移動する。
【0045】
第1レンズ群L1における最も物体側のレンズは、負レンズである。第2レンズ群L2は、第Nレンズ群に相当し、物体側から像側へ順に配置された負レンズ、負レンズと正レンズの接合レンズおよび負レンズと正レンズの接合レンズにより構成されている。
【実施例0046】
図7に示す実施例4のズームレンズは、物体側から像側へ順に配置された、ズーミングのためには移動しない正の屈折力の第1レンズ群L1と、それぞれズーミングのために移動する負の屈折力の第2レンズ群L2、正の屈折力の第3レンズ群L3および正の屈折力の第4レンズ群L4と、開口絞りSPと、ズーミングのためには移動しない結像用の正の屈折力の第5レンズ群(最終レンズ群)L5とにより構成されている。第2、第3および第4レンズ群L2~L4が中間レンズ群に相当する。
【0047】
広角端から望遠端へのズーミングに際して、バリエーターレンズ群としての第2レンズ群L2は像側へ単調移動し、第3レンズ群L3は物体側、像側および物体側へ順に移動し、第4レンズ群L4は物体側へ移動する。
【0048】
第1レンズ群L1における最も物体側のレンズは、負レンズである。第2レンズ群L2は、第Nレンズ群に相当し、物体側から像側へ順に配置された負レンズ、正レンズと負レンズの接合レンズ、負レンズと正レンズの接合レンズおよび負レンズにより構成されている。
【0049】
以下、実施例1~4のそれぞれに対応する数値例1~4を示す。各数値例において、面番号iは物体側から数えたときの面の順番を示す。rは物体側からi番目の面の曲率半径(mm)、dはi番目と(i+1)番目の面間の光軸上のレンズ厚または空気間隔(mm)を示す。ndは第i面と第(i+1)面間の光学材料のd線における屈折率を示す。νdは第i面と第(i+1)面間の光学材料のd線を基準とするアッベ数を示す。d線を基準とするアッベ数νdは、フラウンホーファ線のd線(587.6nm)、F線(486.1nm)、C線(656.3nm)における屈折率をNd、NF、NCとするとき、
νd=(Nd-1)/(NF-NC)
で表される。θgFは第i面と第(i+1)面間の光学材料のg線とF線における部分分散比を示し、g線(波長435.8nm)における屈折率をNgとするとき、
θgF=(Ng-NF)/(NF-NC)
で表される。
【0050】
BFはバックフォーカス(mm)を表す。バックフォーカスは、ズームレンズの最も像側のレンズ面(最終面)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、ズームレンズの最も物体側のレンズ面(最前面)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。
【0051】
面番号に付された「*」は、その面が非球面形状を有する面であることを意味する。非球面形状は、Xを光軸方向での面頂点からの変位量、Hを光軸に直交する方向における光軸からの高さ、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,A14,A16を非球面係数とするとき、以下の式で表される。
【0052】
【数1】
【0053】
円錐定数および非球面係数の「e±x」は×10±xを意味する。
【0054】
また、数値例1~4における前述した式(1)~(7)の条件に対応する値を表1にまとめて示す。各数値例のズームレンズは、式(1)~(7)の条件を全て満足している。
【0055】
また、図2図4図6および図8はそれぞれ、数値例1~4のズームレンズの無限遠合焦状態での(A)広角端および(B)望遠端での縦収差(球面収差、非点収差、歪曲および色収差)を示している。球面収差図において、FnoはFナンバーを示す。実線はd線(波長587.6nm)における球面収差を、二点鎖線はg線(波長435.8nm)における球面収差を、一点鎖線はC線(波長656.3nm)における球面収差を、破線はF線(波長486.1nm)における球面収差をそれぞれ示している。
【0056】
非点収差図において、実線Sはサジタル像面での非点収差を、破線Mはメリディオナル像面での非点収差を示している。歪曲収差図は、d線における歪曲収差を示している。色収差図において、二点鎖線はg線における倍率色収差を、一点鎖線はC線における倍率色収差を、破線はF線における倍率色収差をそれぞれ示している。ωは半画角(°)である。
【0057】
なお、球面収差は0.2mm、非点収差は0.2mm、歪曲は5%、倍率色収差は0.05mmのスケールで描かれている。
[数値例1]
単位mm

面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 -2949.662 6.00 1.83481 42.7 0.5648
2 357.074 1.50
3 349.213 24.64 1.43387 95.1 0.5373
4 -867.827 0.20
5 539.137 14.30 1.43387 95.1 0.5373
6 -1804.945 25.83
7 454.299 13.59 1.43387 95.1 0.5373
8 -77722.572 0.25
9 376.558 17.19 1.43387 95.1 0.5373
10 -2713.647 1.60
11 173.336 16.38 1.43387 95.1 0.5373
12 375.209 (可変)
13* 1257.361 2.20 1.89190 37.1 0.5780
14 47.781 11.60
15 -103.021 5.90 1.78880 28.4 0.6009
16 -46.226 1.60 1.95375 32.3 0.5905
17 -308.422 3.86
18 -71.439 1.50 1.76385 48.5 0.5589
19 106.851 11.43 1.85478 24.8 0.6122
20 -49.840 1.17
21 -45.134 1.65 1.77250 49.6 0.5520
22 -139.896 (可変)
23 111.685 13.29 1.76385 48.5 0.5589
24* -1005.803 (可変)
25 131.516 15.51 1.43875 94.7 0.5340
26 -164.110 0.49
27 298.353 2.50 1.78880 28.4 0.6009
28 77.164 (可変)
29 79.856 13.41 1.43875 94.7 0.5340
30 -633.825 2.40 1.78880 28.4 0.6009
31 527.937 0.17
32* 174.166 9.51 1.49700 81.5 0.5375
33 -189.536 (可変)
34(絞り) ∞ 5.03
35 -376.035 1.40 1.88300 40.8 0.5667
36 57.889 0.50
37 36.077 3.82 1.89286 20.4 0.6393
38 70.713 4.02
39 -186.251 1.50 1.88300 40.8 0.5667
40 71.853 10.26
41 201.222 1.50 2.00100 29.1 0.5997
42 30.134 6.11 1.77830 23.9 0.6248
43 96.796 0.20
44 35.387 1.50 1.88300 40.8 0.5667
45 26.637 14.36 1.49700 81.5 0.5375
46 -120.806 6.95
47 1717.236 4.81 1.53172 48.8 0.5631
48 -49.890 0.20
49 168.626 1.50 1.89190 37.1 0.5780
50 50.388 0.50
51 36.990 9.25 1.58913 61.1 0.5407
52 43.297 1.24
53 56.586 4.45 1.54814 45.8 0.5686
54 779.358 11.07
55 -32.048 1.20 1.76385 48.5 0.5589
56 47.767 6.88 1.85478 24.8 0.6122
57 -71.150 0.36
58 59.802 8.17 1.56732 42.8 0.5731
59 -39.515 1.20 1.95906 17.5 0.6598
60 -123.388 53.95
像面 ∞

非球面データ
第13面
K = 2.00000e+00 A 4= 4.15986e-07 A 6= 2.31467e-11 A 8=-1.81134e-13
A10=-3.95949e-17 A12= 7.76617e-19 A14=-9.79554e-22 A16= 3.96698e-25
第24面
K = 2.00000e+00 A 4= 3.10238e-07 A 6=-3.61734e-12 A 8= 4.99908e-15
A10=-5.55220e-19 A12=-6.72946e-23
第32面
K = 1.22230e+00 A 4=-3.49489e-07 A 6=-4.65996e-11 A 8=-1.61820e-14
A10= 2.69342e-17 A12=-9.10437e-21

各種データ
ズーム比 47.94

焦点距離 23.89 149.47 1145.35
Fナンバー 2.90 2.90 5.98
半画角(°) 31.78 5.65 0.74
像高 14.80 14.80 14.80
レンズ全長 673.99 673.99 673.99
BF 53.95 53.95 53.95

d12 3.16 134.35 182.87
d22 250.96 102.23 2.00
d28 29.03 14.27 11.31
d33 2.89 35.20 89.87
d60 53.95 53.95 53.95

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 256.04
2 13 -31.12
3 23 143.61
4 29 116.09
5 34 1382.82

[数値例2]
単位mm

面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 -2949.791 4.50 1.83481 42.7 0.5648
2 352.957 1.30
3 347.294 24.35 1.43387 95.1 0.5373
4 -897.579 0.20
5 571.959 13.48 1.43387 95.1 0.5373
6 -2023.134 23.09
7 407.594 14.59 1.43387 95.1 0.5373
8 25837.750 0.25
9 384.716 17.03 1.43387 95.1 0.5373
10 -2508.051 1.60
11 178.124 15.97 1.43387 95.1 0.5373
12 379.711 (可変)
13* 877.444 2.00 1.88300 40.8 0.5667
14 45.513 11.57
15 -106.695 3.27 1.85478 24.8 0.6122
16 -73.368 1.60 2.00100 29.1 0.5997
17 -273.528 4.30
18 -61.583 1.50 1.76385 48.5 0.5589
19 96.635 11.32 1.85478 24.8 0.6122
20 -49.408 1.35
21 -43.793 1.65 1.75500 52.3 0.5474
22 -161.420 (可変)
23 112.270 12.47 1.76385 48.5 0.5589
24* -4681.476 (可変)
25 116.048 16.47 1.43875 94.7 0.5340
26 -171.368 0.50
27 222.294 2.50 1.78880 28.4 0.6009
28 71.781 (可変)
29 70.420 14.82 1.43875 94.7 0.5340
30 -819.275 2.30 1.78880 28.4 0.6009
31 453.819 0.20
32* 160.030 9.39 1.49700 81.5 0.5375
33 -187.647 (可変)
34(絞り) ∞ 5.70
35 1703.727 1.40 1.88300 40.8 0.5667
36 52.137 0.96
37 35.787 3.68 1.89286 20.4 0.6393
38 67.046 3.94
39 -217.530 1.50 1.88300 40.8 0.5667
40 72.829 10.12
41 200.183 1.50 2.00100 29.1 0.5997
42 29.918 5.55 1.77830 23.9 0.6248
43 87.244 0.68
44 36.113 1.50 1.88300 40.8 0.5667
45 27.938 14.44 1.49700 81.5 0.5375
46 -139.041 6.95
47 223.491 5.71 1.53172 48.8 0.5631
48 -50.188 0.20
49 392.667 1.50 1.89190 37.1 0.5780
50 41.568 0.20
51 34.900 11.51 1.58913 61.1 0.5407
52 44.105 1.24
53 53.802 4.45 1.54814 45.8 0.5686
54 24161.728 4.03
55 -29.985 1.20 1.76385 48.5 0.5589
56 50.220 7.13 1.85478 24.8 0.6122
57 -57.929 4.34
58 70.502 8.53 1.56732 42.8 0.5731
59 -35.342 1.20 1.95906 17.5 0.6598
60 -83.794 51.96
像面 ∞

非球面データ
第13面
K = 2.00000e+00 A 4= 4.02568e-07 A 6= 2.18372e-11 A 8=-1.59954e-13
A10= 2.16400e-17 A12= 5.42209e-19 A14=-7.27782e-22 A16= 3.11984e-25
第24面
K = 2.00000e+00 A 4= 2.74196e-07 A 6= 3.26329e-12 A 8= 2.84445e-15
A10= 3.97003e-20 A12=-1.26556e-22
第32面
K =-2.30668e-01 A 4=-4.68840e-07 A 6=-6.54710e-11 A 8= 1.04820e-14
A10= 3.74249e-18 A12=-2.10842e-21

各種データ
ズーム比 57.54

焦点距離 22.88 156.83 1316.54
Fナンバー 2.90 2.90 6.86
半画角(°) 32.90 5.39 0.64
像高 14.80 14.80 14.80
レンズ全長 666.58 666.58 666.58
BF 51.96 51.96 51.96

d12 3.05 140.44 191.25
d22 253.16 96.22 2.00
d24 8.14 7.12 6.40
d28 25.36 12.62 2.70
d33 2.20 35.51 89.56
d60 51.96 51.96 51.96

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 261.40
2 13 -29.50
3 23 143.70
4 25 -1393.58
5 29 105.98
6 34 585.55

[数値例3]
単位mm

面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 -62638.944 6.00 1.80610 40.9 0.5701
2 344.092 1.50
3 334.151 22.66 1.43387 95.1 0.5373
4 -1787.131 0.20
5 532.116 16.28 1.43387 95.1 0.5373
6 -1217.565 27.34
7 431.474 12.48 1.43387 95.1 0.5373
8 2804.559 0.25
9 338.404 15.72 1.43387 95.1 0.5373
10 3719.344 1.60
11 182.427 17.90 1.43387 95.1 0.5373
12 468.476 (可変)
13* 17876.618 2.20 1.95375 32.3 0.5905
14 45.568 14.28
15 -60.138 1.60 1.83481 42.7 0.5642
16 72.462 10.07 1.85896 22.7 0.6284
17 -69.693 3.86
18 -48.207 1.50 1.77250 49.6 0.5520
19 -381.106 3.97 1.85478 24.8 0.6122
20 -126.570 (可変)
21 114.071 11.45 1.65160 58.5 0.5390
22* -7159.613 (可変)
23 106.817 19.38 1.49700 81.5 0.5375
24 -198.198 0.49
25 184.625 2.50 1.80440 39.6 0.5762
26 69.690 (可変)
27 75.019 17.84 1.49700 81.5 0.5375
28 -270.765 2.40 1.96300 24.1 0.6212
29 1410.187 1.19
30* 282.109 9.11 1.48749 70.2 0.5300
31 -139.643 (可変)
32(絞り) ∞ 5.03
33 -376.035 1.40 1.88300 40.8 0.5667
34 57.889 0.50
35 36.077 3.82 1.89286 20.4 0.6393
36 70.713 4.02
37 -186.251 1.50 1.88300 40.8 0.5667
38 71.853 10.26
39 201.222 1.50 2.00100 29.1 0.5997
40 30.134 6.11 1.77830 23.9 0.6248
41 96.796 0.20
42 35.387 1.50 1.88300 40.8 0.5667
43 26.637 14.36 1.49700 81.5 0.5375
44 -120.806 6.95
45 1717.236 4.81 1.53172 48.8 0.5631
46 -49.890 0.20
47 63.436 1.50 1.85026 32.3 0.5929
48 38.224 2.01
49 30.920 3.52 1.55200 70.7 0.5421
50 46.394 1.99
51 106.568 3.17 1.51823 58.9 0.5457
52 1158.905 8.73
53 -42.136 1.20 1.83481 42.7 0.5648
54 95.752 6.75 1.85478 24.8 0.6122
55 -94.636 0.30
56 97.836 10.17 1.72151 29.2 0.6053
57 -30.989 1.20 1.96300 24.1 0.6212
58 -253.983 53.96
像面 ∞

非球面データ
第13面
K =-1.30998e+06 A 4= 8.24555e-07 A 6=-1.99590e-10 A 8=-3.39131e-14
A10=-2.57862e-16 A12= 1.00254e-18 A14=-1.05371e-21 A16= 3.68636e-25
第22面
K =-1.90943e+04 A 4= 2.98500e-07 A 6= 9.98231e-12 A 8= 2.16198e-15
A10=-1.75329e-19 A12= 1.02455e-23
第30面
K =-1.08530e+01 A 4=-4.32548e-07 A 6=-2.48004e-11 A 8=-1.52486e-14
A10= 1.92128e-17 A12=-5.56616e-21

各種データ
ズーム比 54.32

焦点距離 23.89 152.90 1297.69
Fナンバー 2.90 2.90 6.57
半画角(°) 31.78 5.53 0.65
像高 14.80 14.80 14.80
レンズ全長 667.54 667.54 667.54
BF 53.96 53.96 53.96

d12 3.31 134.50 183.02
d20 253.78 105.04 4.82
d26 25.54 12.46 4.98
d31 2.50 33.13 92.31
d58 53.96 53.96 53.96

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 258.23
2 13 -29.51
3 21 149.48
4 27 110.69
5 32 -280.78

[数値例4]
単位mm

面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 -1652.488 6.00 1.83481 42.7 0.5648
2 409.439 1.50
3 398.411 29.03 1.43387 95.1 0.5373
4 -453.106 0.20
5 853.366 8.69 1.43387 95.1 0.5373
6 -5767.646 26.10
7 377.178 11.05 1.43387 95.1 0.5373
8 1351.608 0.25
9 332.399 17.12 1.43387 95.1 0.5373
10 -2708.385 1.60
11 179.758 14.59 1.43387 95.1 0.5373
12 399.463 (可変)
13* -2063.243 2.20 1.95375 32.3 0.5905
14 51.250 11.00
15 -123.149 9.61 1.78880 28.4 0.6009
16 -35.469 1.60 1.95375 32.3 0.5905
17 -198.669 3.86
18 -67.376 1.50 1.76385 48.5 0.5589
19 265.868 8.32 1.89286 20.4 0.6393
20 -68.974 1.17
21 -60.192 1.65 1.77250 49.6 0.5520
22 -103.942 (可変)
23 87.661 16.51 1.83400 37.2 0.5776
24* -885.373 2.17
25 125.357 14.56 1.49700 81.5 0.5375
26 -161.835 0.49
27 -2498.577 2.50 1.80518 25.4 0.6161
28 64.516 (可変)
29 102.843 10.68 1.49700 81.5 0.5375
30 -284.330 2.40 1.84666 23.8 0.6205
31 133.012 0.17
32* 85.877 11.38 1.73800 32.3 0.5900
33 -191.192 (可変)
34(絞り) ∞ 5.03
35 -376.035 1.40 1.88300 40.8 0.5667
36 57.889 0.50
37 36.077 3.82 1.89286 20.4 0.6393
38 70.713 4.02
39 -186.251 1.50 1.88300 40.8 0.5667
40 71.853 10.26
41 201.222 1.50 2.00100 29.1 0.5997
42 30.134 6.11 1.77830 23.9 0.6248
43 96.796 0.20
44 35.387 1.50 1.88300 40.8 0.5667
45 26.637 14.36 1.49700 81.5 0.5375
46 -120.806 6.95
47 -197.791 4.19 1.53172 48.8 0.5631
48 -47.189 0.20
49 172.215 1.50 1.88300 40.8 0.5667
50 65.484 1.14
51 70.469 7.88 1.43875 94.7 0.5340
52 50.144 1.24
53 41.628 6.42 1.63930 44.9 0.5683
54 -262.016 11.07
55 -39.176 1.20 1.81600 46.6 0.5568
56 262.557 3.25 1.85478 24.8 0.6122
57 -181.046 0.36
58 96.608 5.36 1.65160 58.5 0.5390
59 -66.597 1.20 1.96300 24.1 0.6212
60 -155.607 53.90
像面 ∞

非球面データ
第13面
K = 4.30239e+03 A 4= 6.20793e-07 A 6=-9.40835e-11 A 8= 7.03740e-13
A10=-3.02315e-15 A12= 6.32142e-18 A14=-6.18214e-21 A16= 2.36462e-24
第24面
K =-3.28257e+02 A 4= 3.82357e-07 A 6= 2.97637e-12 A 8= 8.37892e-15
A10=-5.08823e-19 A12=-1.36837e-22
第32面
K = 5.40392e-01 A 4=-4.07004e-07 A 6=-1.02411e-10 A 8= 7.92656e-15
A10= 2.22076e-17 A12=-1.06401e-20

各種データ
ズーム比 42.62

焦点距離 23.89 144.27 1018.31
Fナンバー 2.90 2.90 5.68
半画角(°) 31.78 5.86 0.83
像高 14.80 14.80 14.80
レンズ全長 656.36 656.36 656.36
BF 53.90 53.90 53.90

d12 5.55 136.74 185.27
d22 252.09 103.36 3.13
d28 22.26 9.99 5.03
d33 2.50 32.32 88.98
d60 53.90 53.90 53.90

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 259.22
2 13 -33.86
3 23 144.36
4 29 106.91
5 34 3230.64
【0058】
【表1】
【0059】
[撮像装置]
図9は、各実施例のズームレンズを撮像光学系として用いた撮像装置(テレビカメラシステム)の構成を示している。図9において、101は実施例1~4のいずれかのズームレンズとしての撮像光学系である。124はカメラ本体である。撮像光学系101は、カメラ本体124に対して着脱可能となっている。ただし、撮像光学系101をカメラ本体124と一体に設けてもよい。
【0060】
撮像光学系101は、第1レンズ群F、ズーム部LZ、結像用の最終レンズ群Rとを有する。第1レンズ群Fは、フォーカシングに際して移動するサブレンズ群を含む。
【0061】
ズーム部LZは、ズーミングに際して移動する複数のレンズ群を含む。SPは開口絞りである。114、115はそれぞれ、第1レンズ群Fおよびズーム部LZを構成するレンズ群を光軸方向に駆動するヘリコイドやカム等の駆動機構である。116~118は、駆動機構114、115および開口絞りSPを駆動するモータである。119~121は、第1レンズ群Fやズーム部LZを構成するレンズ群の光軸方向での位置や、開口絞りSPの絞り径を検出するためのエンコーダ、ポテンショメータまたはフォトセンサ等の検出器である。
【0062】
カメラ本体124には、光学フィルタや色分解光学系に相当するガラスブロック109と、撮像光学系101により形成された被写体像を光電変換する(撮像光学系101を通して被写体を撮像する)CCDセンサやCMOSセンサ等の撮像素子110である。
【0063】
111、122は、カメラ本体124および撮像光学系101の駆動を制御するCPU等の制御部である。
【0064】
このように各実施例のズームレンズを撮像光学系として用いることにより、高い光学性能を有する撮像装置を実現することができる。
【0065】
以上の実施の形態は、以下の構成を含む。
【0066】
(構成1)
物体側から像側へ順に配置されたレンズ群が、ズーミングのためには移動しない正の屈折力の第1レンズ群と、ズーミングのために移動する複数の中間レンズ群と、ズーミングのためには移動しない最も像側に配置された最終レンズ群とにより構成され、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、
前記中間レンズ群は、少なくとも1つの負の屈折力のレンズ群と少なくとも1つの正の屈折力のレンズ群とを含み、
前記中間レンズ群に含まれる全ての正の屈折力のレンズ群は、広角端から望遠端へのズーミングに際して物体側へ移動し、
前記中間レンズ群において最も負の屈折力が強い第Nレンズ群は、少なくとも2つの負レンズと少なくとも1つの正レンズとを含み、
前記第Nレンズ群において、前記少なくとも1つの正レンズのd線を基準とするアッベ数の平均をνdp、該少なくとも1つの正レンズのg線とF線における部分分散比の平均をθgFp、前記少なくとも2つの負レンズのd線を基準とするアッベ数の平均をνdn、該少なくとも2つの負レンズのg線とF線における部分分散比の平均をθgFn、前記ズームレンズの広角端での焦点距離をfw、前記ズームレンズの望遠端での焦点距離をft、前記第1レンズ群の焦点距離をf1とするとき、
-3.1×10-3≦(θgFp-θgFn)/(νdp-νdn)≦-1.0×10-3
3.6≦ft/f1≦7.0
35≦ft/fw≦70
なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
(構成2)
前記第Nレンズ群の焦点距離をfnとするとき、
5.0≦|f1/fn|≦9.0
なる条件を満足することを特徴とする構成1に記載のズームレンズ。
(構成3)
前記第Nレンズ群の広角端および望遠端での横倍率をそれぞれβNwおよびβNt、前記ズームレンズの変倍比をZwtとするとき、
0.1≦(βNt/βNw)/Zwt≦0.5
なる条件を満足することを特徴とする構成1または2に記載のズームレンズ。
(構成4)
前記第1レンズ群における最も物体側のレンズは負レンズであり、
該負レンズの焦点距離をf11とするとき、
-1.0≦f11/f1≦-3.0
なる条件を満足することを特徴とする構成1から3のいずれか1つに記載のズームレンズ。
(構成5)
前記第Nレンズ群に含まれる全ての前記正レンズのd線における屈折率の平均をNdnとするとき、
1.83≦Ndn≦2.20
なる条件を満足することを特徴とする構成1から4のいずれか1つに記載のズームレンズ。
(構成6)
前記第Nレンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、1つの負レンズ、1つの正レンズ、2つの負レンズ、1つの正レンズおよび1つの負レンズにより構成されていることを特徴とする構成1から5のいずれか1つに記載のズームレンズ。
(構成7)
物体側から像側へ順に配置されたレンズ群が、前記第1レンズ群、ズーミングのために移動する負の屈折力の第2レンズ群、ズーミングのために移動する正の屈折力の第3レンズ群、ズーミングのために移動する正の屈折力の第4レンズ群および正の屈折力の前記最終レンズ群としての第5レンズ群により構成されていることを特徴とする構成1から6のいずれか1つに記載のズームレンズ。
(構成8)
物体側から像側へ順に配置されたレンズ群が、前記第1レンズ群、ズーミングのために移動する負の屈折力の第2レンズ群、ズーミングのために移動する正の屈折力の第3レンズ群、ズーミングのために移動する負の屈折力の第4レンズ群、ズーミングのために移動する正の屈折力の第5レンズ群および負の屈折力の前記最終レンズ群としての第6レンズ群により構成されていることを特徴とする構成1から6のいずれか1つに記載のズームレンズ。
(構成9)
物体側から像側へ順に配置されたレンズ群が、前記第1レンズ群、ズーミングのために移動する負の屈折力の第2レンズ群、ズーミングのために移動する正の屈折力の第3レンズ群、ズーミングのために移動する正の屈折力の第4レンズ群および負の屈折力の前記最終レンズ群としての第5レンズ群により構成されていることを特徴とする構成1から6のいずれか1つに記載のズームレンズ。
(構成10)
構成1から9のいずれか一項に記載のズームレンズと、
前記ズームレンズを通して被写体を撮像する撮像素子とを有することを特徴とする撮像装置。
【0067】
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【0068】
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
L6 第6レンズ群
SP 開口絞り
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9