JP2009008975A - ズームレンズ - Google Patents

Abstract

【課題】ズームレンズにおける、小型化、広角化および収差の抑制。
【解決手段】ズームレンズ１００は、第２レンズ群１２０に少なくとも非球面を１面含み、変倍時に、第２レンズ群１２０，第３レンズ群１３０、第４レンズ群１４０をそれぞれ独立して可動させ、絞り１５０の位置を、変倍中に像側から物体側へ光軸上で突（凸）の軌跡となるように移動させる。こうすることにより、本発明のズームレンズは、低コストかつ小型化を図ることができ、また、種々の収差を効率的に補正できる。よって、本発明のズームレンズは、５倍以上の高変倍比で、広角端の画角約７８度を超える広画角を実現できると共に、歪曲収差を３％以下に抑制した高性能で小型のズームレンズを提供できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、非球面レンズを用いて構成したズームレンズに関する。

ビデオカメラ等の撮像装置では、広い画角を持つズームレンズが使用されている。従来、この種のズームレンズでは、物体側より順に、正、負、正、正の屈折力配置の４群構成のものが多く使用されている。４群構成のズームレンズにおいて、第１レンズ群と第３レンズ群が固定で、第２レンズ群を光軸方向に移動させて変倍（ズーミング）を行い、変倍に伴う像面の変動を第４レンズ群を移動させて補正を行い、第４レンズ群を光軸方向に移動させて合焦を行うようにした、いわゆる４群フォーカスズーム方式が主流となっている。

このようなズームレンズでは、種々の種類のものが提案されている。例えば、第１レンズ群を４枚構成としたり（特許文献１）、絞りを単独で可動とすることで、広角化および歪曲の抑制が図られている。

特開平６−３２４２６５号公報 特公昭６３−２９７１８号公報 特開２００１−１３３６８７号公報 特開平３−２１５８１０号公報 特開平５−１３４１７８号公報 特公昭６４−６８２号公報 特開昭５７−５０１２号公報 特許第２７３８０９９号 特許第３３９２８８１号

しかしながら、従来のレンズ構成では、広角端における画面対角線の画角はせいぜい６０度程度であり、６０度を上回る程度に広角化することは達成できてない。また、特許文献１では、第１レンズ群は、４枚のレンズを有するため、ズームレンズが大型化するという問題が生じる。

本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、物体側より順に正、負、正、正の屈折力配置の４群構成のズームレンズにおける、小型化、広角化および収差の抑制を目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
適用例１のズームレンズは、最も物体側に配置され、正の屈折力を有する第１レンズ群と、前記第１レンズ群の像側に配置され、少なくとも非球面を１面含み、負の屈折力を有する第２レンズ群と、前記第２のレンズ群の像側に配置された絞りと、前記絞りの像側に配置され、正の屈折力を有する第３レンズ群と、最も像面側に配置され、正の屈折力を有するフォーカシング用の第４レンズ群と、変倍時に、前記第２のレンズ群、前記第３のレンズ群、前記絞り、および、前記第４のレンズ群を、それぞれ独立して可動させる変倍機構と、を備える。

適用例１のズームレンズによれば、変倍時に第３レンズ群も移動させることにより第３レンズ群にも変倍作用を持たせることができる。よって、主として変倍作用を担っている第１レンズ群および第２レンズ群の屈折力を弱めることができる。従って、収差の補正を効率的に行える。また、適用例１のズームレンズによれば、第２レンズ群に非球面が含まれているため、第１レンズ群中に非球面を含むよりも各種収差を抑制できるとともにズームレンズを小型にできる。よって、適用例１のズームレンズによれば、小型化および広角化を図ることができる。

適用例１のズームレンズにおいて、前記変倍機構は、広角側から望遠側への変倍時、前記絞りの軌跡を、前記像面側から前記物体側に移動後、前記物体側から前記像面側に移動させる。

適用例１のズームレンズによれば、広角側から望遠側への変倍時に、絞りを物体側へ突の軌跡で動かすことができる。従って、広角端において、第３レンズ群および前記第４レンズ群の径の増大を抑制でき、ズームレンズの小型化を図ることができる。また、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群の光線高さを抑制でき、高次の正の歪曲収差を抑制できるとともに、第１レンズ群の径の増大を抑制できる。

適用例１のズームレンズにおいて、前記変倍機構は、広角側から望遠側への変倍時、前記第２レンズ群を前記物体側から前記像面側へ移動させ、前記第３レンズ群および前記第４レンズ群を、前記像面側から前記物体側へ移動させる。

適用例１のズームレンズによれば、広角端における画角を約７８度以上の広画角にでき、かつ、歪曲を３％以下に抑制できる。従って、小型で広画角かつ歪曲の抑制されたズームレンズを提供できる。

適用例１のズームレンズにおいて、前記第１レンズ群は、１枚の負レンズと、２枚の正レンズとから構成されている。例えば、前記第３レンズ群は、１枚の負レンズと１枚の正レンズとから構成されており、前記第４レンズ群は、１枚の正レンズで構成されていてもよい。また、例えば、前記第３レンズ群は、１枚の正レンズで構成されており、前記第４レンズ群は、１枚の負レンズと１枚の正レンズで構成されていてもよい。係る場合には、前記第４レンズ群に含まれる前記負レンズは、屈折率が約１．８以上となるように、かつ、アッベ数が約２５以下となるように、構成されていることが好ましい。

適用例１のズームレンズによれば、第３レンズ群および前記第４レンズ群に含まれるレンズのうち、負レンズが１枚であっても、色収差、歪曲収差、コマ収差、非点収差などの各種収差を補正できる。

本発明において、上述した種々の態様は、適宜、組み合わせたり、一部を省略したりして適用することができる。

Ａ．第１実施例：
Ａ−１．ズームレンズの構成：
図１は、第１実施例における撮像装置１０の要部を示す説明図である。図示するように、撮像装置１０は、ズームレンズ１００と、ズームレンズ１００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ＣＣＤ（電荷結合素子）などの固体撮像素子２０と、ズームレンズ１００と固体撮像素子２０との間に設けられた光学要素３０とを備えている。光学要素３０は、例えば、光学フィルタや固体撮像素子のカバーガラスなどを含んでいる。固体撮像素子２０は、像面（撮像面）ＩＳを有している。

ズームレンズ１００は、物体側から順に配列された、全体として正の屈折力を有し固定された第１レンズ群１１０と、全体として負の屈折力を有し変倍時に光軸上を移動する第２レンズ群１２０と、全体として正の屈折力を有し固定された第３レンズ群１３０と、全体として正の屈折力を有し像面位置補正のために光軸上を移動する第４レンズ群１４０とにより構成されている。第２レンズ群１２０と第３レンズ群１３０との間には絞り１５０が設けられている。この構成により、ズームレンズ１００は、４群インナーフォーカスズーム方式のズームレンズとなっている。

図１は、広角端における各レンズ群の位置関係を示しており、望遠端への変倍時には第２レンズ群１２０は光軸に沿って物体側から像側に単調に移動する。第１レンズ群１１０は固定である。第３レンズ群１３０および第４レンズ群１４０は、望遠端への変倍時に、光軸に沿って移動する。第４レンズ群は合焦を行う。

第１レンズ群１１０は、３枚のレンズで構成されている。最も物体側に配置された第１レンズＬ１は負メニスカスレンズ（負の屈折力を持つメニスカスレンズ）であり、他の第２および第３レンズＬ２，Ｌ３は正レンズである。物体側からみて第２番目の第２レンズＬ２および物体側からみて第３番目の第３レンズＬ３は物体側に凸面を向けている。第１レンズＬ１と第２レンズＬ２とは張り合わされ接合レンズを構成している。なお、第２または第３レンズＬ２，Ｌ３の凸面の向く方向は上記に限る必要はなく、強い凸面を上記の向きとは反対側に向ける構成とすることもできる。また、本実施例では、第１レンズＬ１は負メニスカスレンズとなっているが、必ずしも負メニスカスレンズに限る必要はなく、負の屈折力を有するレンズ（負レンズ）であれば他の種類のレンズに替えてもよい。

第２レンズ群１２０は、３枚のレンズで構成されている。最も物体側に配置された第４レンズＬ４は、物体側に凸面を向け、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズである。第５レンズＬ５は、物体側の面が非球面形状に形成された両凹レンズである。最も像側に配置された第６レンズＬ６は両凸レンズである。なお、第５レンズＬ５と第６レンズＬ６は、必ずしも離れて構成されている必要はなく、張り合わされていてもよい。なお、第２レンズ群１２０において、第５レンズＬ５の物体側の面が必ずしも非球面である必要はなく、第２レンズ群１２０に含まれる面内の少なくとも１面が非球面であればよい。

第３レンズ群１３０は、単レンズにより構成されている。単レンズとしての第７レンズＬ７は、物体側、像側の両面が非球面形状に形成された両凸レンズである。第７レンズＬ７は、必ずしも両面が非球面である必要はなく、片面のみを非球面としても良い、

第４レンズ群１４０は、２枚のレンズで構成されている。最も物体側に配置された第８レンズＬ８は、物体側に凸面を向け、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズである。最も像側に配置された最終レンズ（ズームレンズ１００全体の最終レンズ）としての第９レンズＬ９は、両凸レンズで、像側の面が非球面形状に形成されている。第８レンズＬ８と第９レンズＬ９とは張り合わされて接合レンズを構成している。第８レンズＬ８と第９レンズＬ９とは必ずしも張り合わされている必要はなく、両者の間に空隙を有する構成としてもよい。

図２は、第１実施例における広角端から望遠端への変倍時における第２レンズ群、第３レンズ群、前記第４レンズ群および絞りの光軸上での移動の軌跡を例示する説明図である。このようにズームレンズ１００は、レンズ群の位置関係を変えて、広角端から望遠端の間で変倍を行う。

図２において、軌跡Ａは、第２レンズ群の軌跡を表している。軌跡Ｂは、絞りの軌跡を表している。軌跡Ｃは、第３レンズ群の軌跡を表している。軌跡Ｄは、第４レンズ群の軌跡を表している。

絞り１５０は、軌跡Ｂに示すように、像側から物体側へ移動後、物体側から像側へ移動する。すなわち、突（凸）の軌跡で移動する。こうすることにより、広角端において、第３レンズ群および前記第４レンズ群の径の増大を抑制できる。また、広角端から少し望遠側へ変倍した場合の、第１レンズ群の光線高さを抑制できる。このため、高次の正の歪曲を抑制でき、第１レンズ群の径の増大を抑制できる。

以上のように構成された第１実施例のズームレンズ１００では、第２レンズ群１２０に少なくとも非球面を１面含むことにより、第１レンズ群１１０内に非球面を採用する場合に対して、非球面のレンズ径を縮小できる。一般的に、広角端のみの歪曲補正であれば、主光線の高さが最も高い第１レンズ群１１０に非球面を採用するのが効果的である。しかしながら、第１レンズ群１１０は、広角ズームでは、特に径が大きくなり易いため、非球面の製造コストの増大およびズームレンズの大型化を招く。よって、第２レンズ群１２０に非球面を採用することにより、第１レンズ群１１０を３枚のレンズから構成でき、低コストかつ小型化を図ることができる。また、第１レンズ群１１０に非球面を採用すると、望遠端において、マージナル光線の光線高さが第１レンズ群１１０で最も高いため、望遠端の球面収差の補正に影響を与え、非球面の製造誤差が望遠端の性能に大きく影響を与えてしまう。よって、第２レンズ群１２０に非球面を採用することにより、種々のズームにおいて生じうる各種収差を効率的に補正できる。

また、第３レンズ群１３０を独立可動とすることにより、第３レンズ群１３０に変倍作用を持たせることができる。この結果、主として変倍を担う第１レンズ群１１０および第２レンズ群１２０の屈折力（パワー）を弱めることができる。従って、各種収差を容易に補正できる。特に、画角６５度を超えるような広角レンズを実現する場合、変倍に伴う第１レンズ群１１０の光線高さの変動が増加し、これに伴い歪曲収差の変動が増加するという問題がある。広角端での歪曲収差を抑制すると、広角端から少し望遠側へ変倍したときの第１レンズ群１１０の光線高さが高くなり、高次の正の歪曲が大きく発生してしまう。よって、第３レンズ群１３０を独立して可動とすることにより、歪曲収差を効率的に抑制した広角化を容易に行うことができる。

また、絞り１５０の位置を、変倍中に像側から物体側へ光軸上で突（凸）の軌跡となるように移動させることにより、広角端における第３レンズ群１３０および第４レンズ群１４０の径の増大を抑制できる。また、広角端から望遠側への微少変倍時における第１レンズ群１１０の光線高さを抑制できる。よって、高次の正の歪曲収差を抑制できるとともに、第１レンズ群１１０の径の増大を抑制できる。

Ａ２．レンズデータ：
図３は、第１実施例におけるズームレンズ１００を構成する各レンズの面データを示す説明図である。面番号ｉは、ズームレンズ１００を構成する各レンズの面（レンズ面）の番号を示している。ただし、面番号１２は絞り１５０を示し、面番号１８，１９は光学要素３０を示す。曲率半径Ｒｉは、面Ｓｉの曲率半径（ｍｍ）を示している。物体側に凸の面の曲率半径は正の値で表されており、物体側に凹の面の曲率半径は負の値で表されている。

面間隔Ｄｉは、面Ｓｉと面Ｓｉ＋１との間の光軸上の距離（ｍｍ）を示している。すなわち、面番号ｉがレンズの物体側の面を示す場合には、面間隔Ｄｉは、該レンズの光軸上の厚みを表しており、面番号ｉがレンズの像側の面を示す場合には、面間隔Ｄｉは、該レンズの像側の面と後段の光学素子（例えばレンズ）の物体側の面との間の光軸上の距離を表している。

屈折率Ｎｄｉは、面Ｓｉを有するレンズのｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示している。

アッベ数νｄｉは、面Ｓｉを有するレンズのアッベ数を示している。なお、アッベ数νｄｉは、レンズなどの光の分散に関する性質を表す値であり、ｄ線，Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ），Ｆ線（波長４８６．１ｎｍ）に対する屈折率をｎｄ，ｎC，ｎFとすると、（ｎｄ−１）／（ｎF−ｎC）で表される。

第１実施例では、第３レンズ群１３０と第４レンズ群１４０とは、１枚の負レンズ（第４レンズ群１４０に含まれる第８レンズＬ８）と２枚の正レンズを含む計３枚のレンズから構成されている。第３レンズ群１３０と第４レンズ群１４０に含まれる負レンズＬ８は、図３に示すように、屈折率Ｎｄ１５＝１．８０８０９かつアッベ数νｄ１５＝２２．８である。第４レンズ群１４０に負レンズが含まれる場合、係る負レンズは、屈折率ｎｄ＝１．８以上かつアッベ数νｄ＝２５以下となるように構成されることが好ましく、屈折率ｎｄ＝１．９以上かつアッベ数νｄ＝２０以下であることがより好ましい。

図３において、面番号ｉに「＊」が付された面は、非球面形状を有する。前述したように、本実施例では、第５レンズＬ５の像側の面Ｓ８と、第７レンズＬ７の物体側の面Ｓ１３，および像側の面Ｓ１４と、第９レンズＬ９の像側の面１７とが非球面形状に形成されている。非球面形状は、次式によって表される。

ここで、Ｈは、非球面と光軸との交点を原点とすると、原点からの光軸と垂直な方向への距離（光軸からの高さ）を表す。Ｘは、該原点からの光軸上の距離を表す。Ｒは、曲率半径を表し、Ｋは円錐係数（コーニック定数）を表し、Ａ４，Ａ６，Ａ８、Ａ１０は、高次非球面係数を表す。なお、曲率半径Ｒは適宜設定される。

図４は、第１実施例における非球面係数の各値を示す説明図である。図４は、各非球面（面Ｓ８、面Ｓ１３、面Ｓ１４、面Ｓ１７）の非球面係数を示している。非球面係数としては、コーニック定数Ｋの値および高次非球面係数（４次、６次、８次、１０次の非球面係数）Ａ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０の各値が示されている。

図５は、第１実施例における広角端から望遠端までの変倍時の移動面についての面間隔の各値を示す説明図である。第１実施例では、移動面は、面番号５，１１，１２，１４の各面であり、図５は、面間隔Ｄ５，Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ１４の各値を示している。図５に示すように、第１レンズ群１１０と第２レンズ群１２０との間の光軸上の距離に相当する面間隔Ｄ５を０．７００に、第２レンズ群１２０と絞り１５０との間の光軸上の距離に相当する面間隔Ｄ１１を９．６８８に、絞りと第３レンズ群１３０との間の光軸上の距離に相当する面間隔Ｄ１２を１２．４５５に、第３レンズ群１３０と第４レンズ群１４０との間の距離を４．０４６とすることにより、ズームレンズ１００を広角端の状態とすることができる。同様に、面間隔Ｄ５，Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ１４を図５に示す値にすることで、ズームレンズ１００を広角端と望遠端との中間の状態、あるいは望遠端の状態とすることができる。

図６は、第１実施例における光学仕様を示す説明図である。図６に示すように、広角端において、焦点距離＝４．００、画角２ω＝７８．０度、Ｆナンバ＝２．８１をとり、中間において、焦点距離８．８２、画角２ω＝３９．６度、Ｆナンバ３．００をとり、望遠端において、焦点距離＝２０．３９、画角２ω＝１７．６度、Ｆナンバ＝３．２０をとる。このように、第１実施例のズームレンズ１００は、広角端において、画角７８．０度という広画角を提供できる。

Ａ３．ズームレンズの特性：
以上のように構成された第１実施例のズームレンズ１００の収差特性を図７ないし図９に示した。図７は、第１実施例における広角端のときの収差特性を示す。図８は、第１実施例における広角端と望遠端との中間のときの収差特性を示す。図９は、第１実施例における望遠端のときの収差特性を示す。図７〜９において、左側のグラフはＦナンバに対する球面収差の大きさを示し、中央のグラフは結像面の高さ方向に対する非点収差の大きさを示し、右側のグラフは結像面の高さ方向に対する歪曲収差の大きさを示している。図７の球面収差を表すグラフにおける符号Ｃ，ｄ，ｇはそれぞれ収差を求めるのに用いた光線の波長の違い（Ｃ線：波長６５６．３ｎｍ，ｄ線：５８７．６ｎｍ，ｇ線：４３５．８ｎｍ）を示しており、図７の非点収差を表すグラフにおける符号Ｔは、その特性がタンゼンシャル光線に対するものであることを、Ｓはサジタル光線に対するものであることを、それぞれ示している。以下、図８および図９についても同様である。なお、図７ないし図９は、シミュレーション結果である。

図７ないし図９に示すように、第１実施例のズームレンズ１００では、従来のズームレンズの収差特性に比べ、５倍以上の高変倍比でありながら、広角端から望遠端のそれぞれにおいて、球面収差、非点収差、歪曲収差が大きく改善されている。特に、歪曲収差については、約３％以下と、利用者にほぼ歪曲収差を感じさせない状態まで抑制されている。従って、全画角に亘って高品質な像を撮影することが可能になる。

以上説明した第１実施例のズームレンズ１００によれば、５倍以上の高変倍比で、広角端の画角約７８度を超える広画角を実現できると共に、歪曲収差を３％以下に抑制した高性能で小型のズームレンズを提供できる。

Ｂ．第２実施例：
Ｂ１．ズームレンズの構成：
図１０は、第２実施例における撮像装置１０Ｂの要部を示す説明図である。撮像装置１０Ｂは、ズームレンズ１００Ｂの構成以外は、第１実施例の撮像装置１０とほぼ同一の構成を有する。

ズームレンズ１００Ｂは、物体側から順に配列された、全体として正の屈折力を有し固定された第１レンズ群１１０Ｂと、全体として負の屈折力を有し変倍時に光軸上を移動する第２レンズ群１２０Ｂと、全体として正の屈折力を有し変倍時に光軸上を移動する第３レンズ群１３０Ｂと、全体として正の屈折力を有し像面位置補正のために光軸上を移動する第４レンズ群１４０Ｂと、変倍時に光軸上を突（凸）の軌道で移動する絞りとにより構成されている。

第１レンズ群１１０Ｂは、第１実施例の第１レンズ群１１０とほぼ同じ構成である。すなわち、第２実施例の第１レンズ群１１０Ｂは、３枚のレンズＬ２１，Ｌ２２，Ｌ２３により構成されており、各レンズＬ２１，Ｌ２２，Ｌ２３は、第１実施例の第１ないし第３レンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３とそれぞれほぼ同じ構成で、同じ方向を向いている。ここで、ほぼ同じ構成というのは、正レンズ、負レンズ、メニスカスレンズ等のレンズの種類については同一であり、レンズの厚さ等を示す数値データ（レンズデータ）だけが相違するという意味である（以下の記載においても同じ）。

第２レンズ群１２０Ｂは、３枚のレンズで構成されている。最も物体側に配置された第４レンズＬ２４は、像側に凹面を向けた負レンズである。物体側からみて第２番目の第５レンズＬ２５は、両面が非球面形状に形成され、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズである。最も像側に配置された第６レンズＬ２６は、両凸レンズである。

第３レンズ群１３０Ｂは、単レンズにより構成されている。単レンズとしての第７レンズＬ２７は、両面が非球面形状に形成された両凸レンズである。

第４レンズ群１４０Ｂは、第１実施例の第４レンズ群１４０Ｂとほぼ同じ構成である。すなわち、第４レンズ群１４０Ｂは、２枚のレンズで構成されている。最も物体側に配置された第８レンズＬ２８は、物体側に凸面を向け、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズである。最も像側に配置された最終レンズ（ズームレンズ１００Ｂ全体の最終レンズ）としての第９レンズＬ２９は、両凸レンズで、像側の面が非球面形状に形成されている。第８レンズＬ２８と第９レンズＬ２９とは張り合わされて接合レンズを構成している。

第２レンズ群１２０Ｂ、絞り１５０，第３レンズ群１３０Ｂおよび第４レンズ群１４０Ｂの変倍時における移動軌跡を、それぞれ、図１０に軌跡Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄで示す。軌跡Ｂに示すように、絞り１５０は、像側から物体側へ移動後、物体側から像側へ移動する。なお、実線で示す軌跡Ｄは、無限遠にフォーカス時の軌跡を表しており、破線で示す軌跡Ｄは、近距離の物体にフォーカス時の軌跡を表している。以下、同様である。

また、第３レンズ群１３０Ｂは、軌跡Ｃに示すように、変倍時に独立して光軸上を移動する。

Ｂ２．レンズデータ：
図１１は、第２実施例におけるズームレンズ１００Ｂを構成する各レンズの面データを示す説明図である。図１１は、第１実施例において説明した図３に対応する。本実施例では、第５レンズＬ２５の両面Ｓ９およびＳ１０と、第７レンズＬ２７の両面Ｓ１４およびＳ１５と、第９レンズＬ２９の像側の面Ｓ１８が非球面形状に形成されている。図１２は、第２実施例における面Ｓ９，Ｓ１０、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ１８の非球面係数を示している。図１２は、第１実施例において説明した図４に対応している。図１３は、第２実施例における広角端から望遠端まで変倍をおこなったときの移動する面（面番号６，１２，１３，１５の各面）についての面間隔Ｄ６，Ｄ１２，Ｄ１３，Ｄ１５の各値を示す説明図である。図１３は、第１実施例において説明した図５に対応している。

第２実施例では、第１実施例と同様に、第３レンズ群１３０Ｂと第４レンズ群１４０Ｂとは、１枚の負レンズ（第４レンズ群１４０Ｂに含まれる第８レンズＬ２８）と２枚の正レンズを含む計３枚のレンズから構成されている。第３レンズ群１３０Ｂと第４レンズ群１４０Ｂに含まれる負レンズＬ２８は、図１１に示すように、屈折率Ｎｄ１６＝１．９２２８６かつアッベ数νｄ１６＝１８．９である。第４レンズ群１４０Ｂに負レンズが含まれる場合、係る負レンズは、屈折率ｎｄ＝１．８以上かつアッベ数νｄ＝２５以下となるように構成されることが好ましく、屈折率ｎｄ＝１．９以上かつアッベ数νｄ＝２０以下であることがより好ましい。

図１４は、第２実施例における光学仕様を示す説明図である。図１４に示すように、広角端において、焦点距離＝３．９０、画角２ω＝８０．６度、Ｆナンバ＝２．８１をとり、中間において、焦点距離＝８．７８、画角２ω＝３９．８度、Ｆナンバ３．０２をとり、望遠端において、焦点距離＝２０．０７、画角２ω＝１８．０度、Ｆナンバ＝３．１９をとる。このように、第２実施例のズームレンズ１００Ｂは、広角端において、画角８０．６度という広画角を提供できる。

Ｂ３．ズームレンズの特性：
図１５ないし図１７は、ズームレンズ１００Ｂの収差特性を示す説明図である。図１５は、第２実施例における広角端のときの収差特性を示す。図１６は、第２実施例における広角端と望遠端との中間のときの収差特性を示す。図１７は、第２実施例における望遠端のときの収差特性を示す。図１５、図１６、図１７は、それぞれ第１実施例において説明した図７、図８、図９に対応する。

図１５ないし図１７に示すように、第２実施例のズームレンズ１００Ｂでは、第１実施例のズームレンズ１００Ｂと同様に、従来のズームレンズの収差特性に比べ、５倍以上の高変倍比でありながら、広角端〜望遠端において、球面収差、非点収差、歪曲収差が大きく改善されている。特に、歪曲収差については、約３％以下と、利用者にほぼ歪曲収差を感じさせない状態まで抑制されている。従って、全画角に亘って高品質な像を撮影することが可能になる。

以上のような特徴的な構成を備えることにより、第２実施例のズームレンズ１００Ｂは、５倍以上の高変倍比で、広角端の画角約７８度を超える広画角を実現できると共に、歪曲収差を３％以下に抑制した高性能で小型のズームレンズを提供できる。

Ｃ．第３実施例：
Ｃ１．ズームレンズの構成：
図１８は、第３実施例における撮像装置１０Ｃの要部を示す説明図である。撮像装置１０Ｃは、ズームレンズ１００Ｃの構成以外、第１実施例の撮像装置１０とほぼ同一の構成を有する。

ズームレンズ１００Ｃは、物体側から順に配列された、全体として正の屈折力を有し固定された第１レンズ群１１０Ｃと、全体として負の屈折力を有し変倍時に光軸上を移動する第２レンズ群１２０Ｃと、全体として正の屈折力を有し変倍時に光軸上を移動する第３レンズ群１３０Ｃと、全体として正の屈折力を有し像面位置補正のために光軸上を移動する第４レンズ群１４０Ｃと、変倍時に光軸上を突（凸）の軌道で移動する絞りとにより構成されている。

第１レンズ群１１０Ｃは、３枚のレンズで構成されている。最も物体側に配置された第１レンズＬ３１は、両凸レンズである。物体側からみて第２番目の第２レンズＬ３２は、物体側に凹面を向けた負レンズである。第３レンズＬ３３は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズである。図１８に示すように、第３実施例の第１レンズ群１１０Ｃは、第１実施例の第１レンズ群１１０および第２実施例の第１レンズ群１１０Ｂと異なり、物体側から正レンズ、負レンズ、正レンズの順で配置されている。

第２レンズ群１２０Ｃは、３枚のレンズで構成されている。最も物体側に配置された第４レンズＬ３４は、像側に非球面の凹面を向けた負メニスカスレンズである。物体側からみて第２番目の第５レンズＬ３５は、両凹レンズである。最も像側に配置された第６レンズＬ３６は、両凸レンズである。

第３レンズ群１３０Ｃは、単レンズにより構成されている。単レンズとしての第７レンズＬ３７は、物体側、像側の両面が非球面形状に形成された両凸レンズである。

第４レンズ群１４０Ｃは、２枚のレンズで構成されている。最も物体側に配置された第８レンズＬ３８は、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズである。最も像側に配置された最終レンズ（ズームレンズ１００Ｃ全体の最終レンズ）としての第９レンズＬ３９は、両凸レンズで、像側の面が非球面形状に形成されている。第８レンズＬ８と第９レンズＬ９とは張り合わされて接合レンズを構成している。

第２レンズ群１２０Ｃ、絞り１５０，第３レンズ群１３０Ｃおよび第４レンズ群１４０Ｃの変倍時における光軸上での移動軌跡を、それぞれ、図１８に軌跡Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄで示す。軌跡Ｃに示すように、絞り１５０は、像側から物体側へ移動後、物体側から像側へ移動する。

また、第３レンズ群１３０Ｃは、軌跡Ｃに示すように、変倍時に独立して光軸上を移動する。

Ｃ２．レンズデータ：
図１９は、第３実施例におけるズームレンズ１００Ｃを構成する各レンズの面データを示す説明図である。図１９は、第１実施例において説明した図３に対応する。本実施例では、第４レンズＬ３４の像側の面Ｓ７と、第７レンズＬ３７の両面Ｓ１３およびＳ１４と、第９レンズＬ３９の像側の面Ｓ１７が非球面形状に形成されている。図２０は、第３実施例における面Ｓ７，Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１７の非球面係数を示している。図２０は、第１実施例において説明した図４に対応する。図２１は、第３実施例における広角端から望遠端まで変倍をおこなったときの移動する面（面番号５，１１，１２，１４の各面）についての面間隔Ｄ５，Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ１４の各値を示す説明図である。図２１は、第１実施例において説明した図５に対応する。

第３実施例では、第１実施例と同様に、第３レンズ群１３０Ｃと第４レンズ群１４０Ｃとは、１枚の負レンズ（第４レンズ群１４０Ｃに含まれる第８レンズＬ８）と２枚の正レンズを含む計３枚のレンズから構成されている。第３レンズ群１３０Ｃと第４レンズ群１４０Ｃに含まれる負レンズＬ３８は、図１９に示すように、屈折率Ｎｄ１５＝１．８４６６６かつアッベ数νｄ１５＝２３．８である。第４レンズ群１４０Ｃに負レンズが含まれる場合、係る負レンズは、屈折率ｎｄ＝１．８以上かつアッベ数νｄ＝２５以下となるように構成されることが好ましく、屈折率ｎｄ＝１．９以上かつアッベ数νｄ＝２０以下であることがより好ましい。

図２２は、第３実施例における光学仕様を示す説明図である。図２２に示すように、広角端において、焦点距離＝４．０１、画角２ω＝７８．４度、Ｆナンバ＝２．８２をとり、中間において、焦点距離９．０１、画角２ω＝３８．２度、Ｆナンバ３．０３をとり、望遠端において、焦点距離＝２０．５３、画角２ω＝１７．２度、Ｆナンバ＝３．２１をとる。このように、第３実施例のズームレンズ１００Ｃは、広角端において、画角７８．４度という広画角を提供できる。

Ｃ３．ズームレンズの特性：
図２３ないし図２５は、第３実施例におけるズームレンズ１００Ｃの収差特性を示す説明図である。図２３は第３実施例における広角端のときの収差特性を示す。図２４は、第３実施例における広角端と望遠端との中間のときの収差特性を示す。図２５は、第３実施例における望遠端のときの収差特性を示す。図２３、図２４、図２５は、それぞれ第１実施例において説明した図７、図８、図９に対応する。

図２３ないし図２５に示すように、第３実施例のズームレンズ１００Ｃでは、第１実施例のズームレンズ１００と同様に、従来のズームレンズの収差特性に比べ、５倍以上の高変倍比でありながら、広角端〜望遠端において、球面収差、非点収差、歪曲収差が大きく改善されている。特に、歪曲収差については、約３％以下と、利用者にほぼ歪曲収差を感じさせない状態まで抑制されている。従って、全画角に亘って高品質な像を撮影することが可能になる。

以上のような特徴的な構成を備えることにより、第３実施例のズームレンズ１００Ｃは、５倍以上の高変倍比で、広角端の画角約７８度を超える広画角を実現できると共に、歪曲収差を３％以下に抑制した高性能で小型のズームレンズを提供できる。

Ｄ.変形例：
（１）上記第１実施例〜第３実施例では、第３レンズ群を単レンズで構成し、第４レンズ群を２枚のレンズで構成して、第３レンズ群と第４レンズ群とを合わせて３枚のレンズで構成しているが、例えば、第３レンズ群を２枚のレンズで構成し、第４レンズ群を単レンズで構成しても良い。係る場合には、例えば、第３レンズ群を、１枚の正レンズと１枚の負レンズで構成し、第４レンズ群を１枚の正レンズで構成してもよい。第３レンズ群に含まれる負レンズは、屈折率Ｎｄ＝１．８以上かつアッベ数νｄ＝２５以下、より好ましくは、屈折率Ｎｄ＝１．９以上かつアッベ数νｄ＝２０以下となるように構成することが好ましい。

（２）上記実施例では、ズームレンズは、書画カメラ、監視カメラ、デジタルスチルカメラ等の撮像装置に適用されているが、これに代えて、プロジェクタなどの投影装置に適用されてもよい。

以上、本発明の種々の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、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成をとることができる。

第１実施例における撮像装置１０の要部を示す説明図。 第１実施例における広角端から望遠端への変倍時における第２レンズ群、第３レンズ群、第４レンズ群および絞りの光軸上での移動の軌跡を例示する説明図。 第１実施例におけるズームレンズ１００を構成する各レンズの面データを示す説明図。 第１実施例における非球面係数の各値を示す説明図。 第１実施例における広角端から望遠端までの変倍時の移動面についての面間隔の各値を示す説明図。 第１実施例における光学仕様を示す説明図。 第１実施例における広角端のときの収差特性を示す。 第１実施例における広角端と望遠端との中間のときの収差特性を示す。 第１実施例における望遠端のときの収差特性を示す。 第２実施例における撮像装置１０Ｂの要部を示す説明図。 第２実施例におけるズームレンズ１００Ｂを構成する各レンズの面データを示す説明図。 第２実施例における非球面の非球面係数を示している。 第２実施例における広角端から望遠端まで変倍をおこなったときの移動する面についての面間隔を示す説明図。 第２実施例における光学仕様を示す説明図。 第２実施例における広角端のときの収差特性を示す。 第２実施例における広角端と望遠端との中間のときの収差特性を示す。 第２実施例における望遠端のときの収差特性を示す。 第３実施例における撮像装置１０Ｃの要部を示す説明図。 第３実施例におけるズームレンズ１００Ｃを構成する各レンズの面データを示す説明図。 第３実施例における非球面の非球面係数を示している。 第３実施例における広角端から望遠端まで変倍をおこなったときの移動する面についての面間隔を示す説明図である。 第３実施例における光学仕様を示す説明図である。 第３実施例における広角端のときの収差特性を示す。 第３実施例における広角端と望遠端との中間のときの収差特性を示す。 第３実施例における望遠端のときの収差特性を示す。

符号の説明

１０…撮像装置
１０Ｂ…撮像装置
１０Ｃ…撮像装置
２０…固体撮像素子
３０…光学要素
１００…ズームレンズ
１００Ｂ…ズームレンズ
１００Ｃ…ズームレンズ
１１０…第１レンズ群
１１０Ｂ…第１レンズ群
１１０Ｃ…第１レンズ群
１２０…第２レンズ群
１２０Ｂ…第２レンズ群
１２０Ｃ…第２レンズ群
１３０…第３レンズ群
１３０Ｂ…第３レンズ群
１３０Ｃ…第３レンズ群
１４０…第４レンズ群
１４０Ｂ…第４レンズ群
１４０Ｃ…第４レンズ群

Claims (8)

1. ズームレンズであって、
   最も物体側に配置され、正の屈折力を有する第１レンズ群と、
   前記第１レンズ群の像側に配置され、少なくとも非球面を１面含み、負の屈折力を有する第２レンズ群と、
   前記第２のレンズ群の像側に配置された絞りと、
   前記絞りの像側に配置され、正の屈折力を有する第３レンズ群と、
   最も像面側に配置され、正の屈折力を有するフォーカシング用の第４レンズ群と、
   変倍時に、前記第２のレンズ群、前記第３のレンズ群、前記絞り、および、前記第４のレンズ群を、それぞれ独立して可動させる変倍機構と、を備えるズームレンズ。
2. 請求項１記載のズームレンズであって、
   前記変倍機構は、広角側から望遠側への変倍時、前記絞りの軌跡を、前記像面側から前記物体側に移動後、前記物体側から前記像面側に移動させる、ズームレンズ。
3. 請求項１または請求項２記載のズームレンズであって、
   前記変倍機構は、広角側から望遠側への変倍時、前記第２レンズ群を前記物体側から前記像面側へ移動させ、前記第３レンズ群および前記第４レンズ群を、前記像面側から前記物体側へ移動させる、ズームレンズ。
4. 請求項１ないし請求項３いずれか記載のズームレンズであって、
   前記第１レンズ群は、１枚の負レンズと、２枚の正レンズとから構成されている、ズームレンズ。
5. 請求項１ないし請求項４いずれか記載のズームレンズであって、
   前記第３レンズ群は、１枚の正レンズで構成されており、
   前記第４レンズ群は、１枚の負レンズと１枚の正レンズとから構成されている、ズームレンズ。
6. 請求項５記載のズームレンズであって、
   前記第４レンズ群に含まれる前記負レンズは、屈折率が約１．８以上となるように、かつ、アッベ数が約２５以下となるように、構成されている、ズームレンズ。
7. 請求項１ないし請求項４いずれか記載のズームレンズであって、
   前記第３レンズ群は、１枚の負レンズと１枚の正レンズとから構成されており、
   前記第４レンズ群は、１枚の正レンズで構成されている、ズームレンズ。
8. 請求項７記載のズームレンズであって、
   前記第３レンズ群に含まれる前記負レンズは、屈折率が約１．８以上となるように、かつ、アッベ数が約２５以下となるように、構成されている、ズームレンズ。

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