JP5063211B2 - ズームレンズおよび撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、ズームレンズと、ズームレンズを用いた撮像装置とに関する。

近年、民生用の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要望されている。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群構成で、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主に変倍（ズーミング）を行い、第４レンズ群を光軸方向に移動させて像位置の変動の補正と合焦を行うようにした、いわゆる４群インナーフォーカスズーム方式が主流となっている。この方式に関するズームレンズの構成には、特許文献１、特許文献２に記載されたものなど種々の種類のものが提案されている。

これらのレンズ構成では、第１レンズ群と第２レンズ群のレンズ構成がよく似たレンズタイプをとるため、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。

十分な広角化を試みた例として、特許文献１をもとにして、第１レンズ群を３枚構成から５枚構成に発展させた特許文献３に記載されたものが知られている。詳細には、特許文献１に示されたレンズタイプを基本にして、その３枚構成の第１レンズ群の物体側に凹レンズと凸レンズを大きな空気間隔を空けて配置することで、ワイドコンバージョンレンズのようなアフォーカル系に近い構成を付加することで、第１レンズ群の第３レンズ以降への主光線の傾きを小さくして、諸収差の補正を可能にしている。

さらに、第１レンズ群を５枚構成としたズームレンズの一つとして特許文献４に記載されたものが提案されている。特許文献４に記載のズームレンズによれば、前玉径の増大を極力抑えて、広角化と小型化の両立を図っている。

特開平３−３３７１０号公報 特開平４−１５３６１５号公報 特開平５−７２４７５号公報 特開２００４−２７２１８７号公報

しかしながら、前記特許文献３、特許文献４に記載のズームレンズでは、第１レンズ群を５枚構成としたために、十分に小型化することはできなかった。最も物体側に位置する第１レンズ群は大きいレンズを必要とすることから、１枚増えることは大型化につながるためである。すなわち、前述した従来の技術のいずれであっても、十分な広角化と十分な小型化を両立させることができないという問題が発生した。

本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、十分な広角化と十分な小型化を両立させることを目的とする。具体的には、広角側の画角８０度を達成し、Ｆナンバーが１．８と明るく、９〜１２倍程度の小型なズームレンズを提案する。

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、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
物体側から順に配列された、
正の屈折力を有し固定された第１レンズ群と、
負の屈折力を有し変倍時に光軸上を移動する第２レンズ群と、
正の屈折力を有し固定された第３レンズ群と、
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レンズ群とにより構成され、
前記第１レンズ群は、
物体側から順に配列された凹レンズ、凸レンズ、凸レンズ、凸レンズの４枚レンズ構成であり、
前記第２レンズ群は、
凹レンズと凸レンズとを含む３枚または４枚のレンズで構成されており、
第３レンズ群は、
１または複数のレンズにより構成され、該第３レンズ群に含まれるレンズのうちの少なくとも１面が非球面形状であり、
第４レンズ群は、
３枚のレンズにより構成され、該第４レンズ群に含まれるレンズのうちの少なくとも１面が非球面形状で、かつ該第４レンズ群のうちの最も像側に設けられた最終レンズの像側の面が凹形状であることを特徴とするズームレンズ。

ここで、第１ないし第４レンズ群のそれぞれにおいて「正の屈折力を有し」または「負の屈折力を有し」と言うのは、該当するレンズ群において全体として正の屈折力または負の屈折力を有することを意味する。

上記のように構成された適用例１に記載のズームレンズでは、第１レンズ群を、物体側から順に配列された凹レンズ、凸レンズ、凸レンズ、凸レンズの４枚レンズ構成とすることにより、凹レンズとその隣に位置する凸レンズとの間の空気レンズを有効に利用して、広角端における歪曲収差、像面湾曲をバランスよく補正することができる。また、第３レンズ群を、正の屈折力を有し少なくとも１面に非球面形状を持つ構成とすることにより、ズーム全域において球面収差を良好に補正することができる。また、その補正が可能になったことで、開放Ｆ値としてＦ１．８程度の明るさを達成することができる。さらに、第４レンズ群を、少なくとも１面に非球面形状を持ち、最終レンズの像側の面（最終面）に凹形状を持つ構成とすることにより、像面湾曲を良好に補正することができることから、広角化に伴う像面湾曲の増大に対する十分な対応が可能となる。

したがって、前記ズームレンズでは、広角端における画角を約８０度に広角化することができる。その上で、球面収差、歪曲収差、像面湾曲などの少ない優れたレンズ性能を得ることができる。さらに、大きいレンズを必要とする第１レンズ群のレンズ枚数を４枚とすることができることから、ズームレンズ全体を小型化することができる。

［適用例２］
適用例１に記載のズームレンズであって、前記第２レンズ群は、物体側から順に配列された、物体側に凸面を向けた負の屈折力をもつメニスカスレンズと、両凹レンズと、凸レンズとにより構成される、ズームレンズ。

適用例２の構成によれば、第２レンズ群は３枚構成となることから、ズームレンズ全体をより小型化することができる。

［適用例３］
適用例１に記載のズームレンズであって、前記第２レンズ群は、物体側から順に配列された、物体側に凸面を向けた負の屈折力をもつメニスカスレンズと、凹レンズと、凹レンズと、凸レンズとにより構成される、ズームレンズ。

適用例３の構成によれば、第２レンズ群を４枚構成とすることで、高倍率化による広角端から望遠端へかけての色収差、像面湾曲、歪曲収差をそれぞれ良好に補正することができる。

［適用例４］
適用例１に記載のズームレンズであって、前記第２レンズ群は、物体側から順に配列された、物体側に凸面を向けた負の屈折力をもつメニスカスレンズと、凹レンズと、凸レンズと、凹レンズとにより構成される、ズームレンズ。

適用例４の構成によれば、第２レンズ群を４枚構成とすることで、高倍率化による広角端から望遠端へかけての色収差、像面湾曲、歪曲収差をそれぞれ良好に補正することができる。

［適用例５］
適用例１ないし４のいずれかに記載のズームレンズであって、前記第３レンズ群は、少なくとも１面が非球面形状である単レンズにより構成される、ズームレンズ。

適用例５の構成によれば、第３レンズ群は１枚構成となることから、ズームレンズ全体をより小型化することができる。

［適用例６］
適用例１ないし５のいずれかに記載のズームレンズであって、前記第４レンズ群は、物体側から順に配列された、物体側に凸面を向けた負の屈折力をもつメニスカスレンズと、両凸レンズと、像側に凹面を向けた凹レンズとにより構成される、ズームレンズ。

適用例６の構成によれば、広角化、歪曲収差や像面湾曲を良好に補正できる。

［適用例７］
適用例６に記載のズームレンズであって、前記第４レンズ群に備えられる前記メニスカスレンズと前記両凸レンズは、両レンズが張り合わされた接合レンズとして構成される、ズームレンズ。

適用例７の構成によれば、ズームレンズ全体をより小型化することができる。

［適用例８］
請求項１ないし７のいずれかに記載のズームレンズであって、
前記第１レンズ群は、
以下の条件式（１）、（２）および（３）のそれぞれを満足する、ズームレンズ。
（１） ８．５＜Ｆ１／ｆｗ＜１１
（２） −１．３＜ｆ１１／Ｆ１＜−１
（３） ０．０６＜ｄ２／Ｆ１＜０．１５
但し、
Ｆ１：第１レンズ群全体の焦点距離
ｆｗ：ズームレンズの広角端での焦点距離
ｆ１１：第１レンズ群の物体からみて第１番目のレンズの焦点距離
ｄ２：物体からみて第２番目のレンズ面から第３番目のレンズ面までの軸上距離

条件式（１）は、第１レンズ群の焦点距離（＝第１レンズ群全体の焦点距離）に関する限定である。下限値（８．５）を下回ると、第１レンズ群のパワーが強くなりすぎ、広角端における像面湾曲や望遠端における球面収差のバランスがくずれ性能が劣化する。一方、上限値（１１）を上回ると、レンズ全長、径の大型化につながる。

条件式（２）は、第１レンズ群の凹レンズの焦点距離に関する限定である。上限値（−１）を上回ると、広角端、望遠端において像面湾曲が増大し周辺性能が悪化する。一方、下限値（−１．３）を下回ると、第１番目のレンズに対する第１レンズ群のパワーが相対的に大きくなるため、広角端における像面湾曲や望遠端における球面収差のバランスがくずれ性能が劣化する。

条件式（３）は、第１レンズ群内の空気レンズ（凹レンズとその隣に位置する凸レンズとの間の空気レンズ）に関する限定である。下限値（０．０６）を下回ると、変倍にともなう像面湾曲の変動が増大し望遠側における像面湾曲の増大が見られる。また、物体からみて第２番目の凸レンズの大型化を伴うことにより、第１レンズ群の重量化、コストアップを伴う。一方、上限値（０．１５）を上回ると、レンズ光路長の増大とともに、ズームレンズ全体が大型化する。

したがって、条件式（１）〜（３）の全てを満足する適用例８の構成によれば、球面収差、像面湾曲などがより少なくなるとともに、ズームレンズ全体をより小型化することができる。

［適用例９］
適用例１ないし８のいずれかに記載のズームレンズであって、
前記第２レンズ群は、
以下の条件式（４）を満足する、ズームレンズ。
（４） −２．３＜Ｆ２／ｆｗ＜−１．７
但し、
Ｆ２：第２レンズ群全体の焦点距離
ｆｗ：ズームレンズの広角端での焦点距離

条件式（４）は、第２レンズ群の屈折力に関する限定である。上限値（−１．７）を上回ると、変倍時の収差変動が大きくなり、性能維持が難しい。一方、下限値（−２．３）を下回ると、変倍時の移動量が増え全長が長くなってしまう。したがって、条件式（４）を満足する適用例９の構成によれば、収差変動をより抑えるとともに、ズームレンズ全体をより小型化することができる。

［適用例１０］
適用例１ないし９のいずれかに記載のズームレンズであって、
前記第３レンズ群は、
以下の条件式（５）を満足する、ズームレンズ。
（５） ５．５＜Ｆ３／ｆｗ＜８．２
但し、
Ｆ３：第３レンズ群全体の焦点距離
ｆｗ：ズームレンズの広角端での焦点距離

条件式（５）は、第３レンズ群の屈折力に関する限定である。上限値（８．２）を越えると、バックフォーカスが増大し、全長が長くなる。一方、下限値（５．５）を下回ると、広角側の球面収差が大きくなり、第３レンズ群に非球面レンズを使用したとしても収差補正が難しい。したがって、条件式（５）を満足する適用例１０の構成によれば、球面収差をより少なくすることができるとともに、ズームレンズ全体をより小型化することができる。

［適用例１１］
適用例１ないし１０のいずれかに記載のズームレンズであって、
前記第４レンズ群は、
以下の条件式（６）を満足する、ズームレンズ。
（６） ３．５＜Ｆ４／ｆｗ＜６．０
但し、
Ｆ４：第４レンズ群全体の焦点距離
ｆｗ：ズームレンズの広角端での焦点距離

条件式（６）は、第４レンズ群の屈折力に関する限定である。上限値（６．０）を越えると、フォーカス時の第４レンズ群移動量が大きくなり、全長が伸びるとともに全体に対するバランスが崩れ、像面湾曲が悪化する。一方、下限値（３．５）を下回るとコマ収差が大きくなり性能劣化につながる。したがって、条件式（６）を満足する適用例１１の構成によれば、像面湾曲やコマ収差をより少なくすることができる。

［適用例１２］
適用例１ないし１１のいずれかに記載のズームレンズであって、
以下の条件式（７）および（８）のそれぞれを満足する、ズームレンズ。
（７） １４．８＜ｏａｌ／ＩＭＧ＜１６．５
（８） ６．８＜ｅｆｓ／ＩＭＧ＜７．６
但し、
ｏａｌ：第１レンズ群の物体からみて第１番目のレンズ面の面長点から像面までの距離
ｅｆｓ：第１レンズ群の物体からみて第１番目のレンズ面における有効径
ＩＭＧ：像面サイズ

条件式（７）は、全長に関する限定である。下限値（１４．８）を下回ると、収差補正が困難になる。一方、上限値（１６．５）を上回ると、ズームレンズ全体の大型化につながる。

条件式（８）は、外径に関する限定である。下限値（６．８）を下回ると、広角端における周辺性能について補正不足となる。一方、上限値（７．６）を上回るとレンズ径の大型化につながる。

したがって、条件式（７）および条件式（８）を満足する適用例１２の構成によれば、レンズ性能の低下を引き起こすことなく、ズームレンズ全体をより小型化することができる。

［適用例１３］
撮像装置であって、
適用例１ないし１２のいずれかに記載の前記ズームレンズと、
前記ズームレンズ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撮像素子と
を備えることを特徴とする撮像装置。

適用例１３の構成によれば、本発明のズームレンズを撮像装置の形態で実現することができる。

次に、本発明の実施の形態を実施例に基づき以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ａ−１．ズームレンズの構成：
Ａ−２．ズームレンズの特性：
Ａ−３．実施例効果：
Ｂ．第２実施例：
Ｂ−１．ズームレンズの構成：
Ｂ−２．ズームレンズの特性：
Ｂ−３．実施例効果：
Ｃ．第３実施例：
Ｃ−１．ズームレンズの構成：
Ｃ−２．ズームレンズの特性：
Ｃ−３．実施例効果：
Ｄ．第４実施例：
Ｄ−１．ズームレンズの構成：
Ｄ−２．ズームレンズの特性：
Ｄ−３．実施例効果：
Ｅ．第５実施例：
Ｅ−１．ズームレンズの構成：
Ｅ−２．ズームレンズの特性：
Ｅ−３．実施例効果：
Ｆ．その他の実施形態：

Ａ．第１実施例：
Ａ−１．ズームレンズの構成：
図１は、本発明の第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、いわゆる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。

第１レンズ群１１０は、４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は凹レンズであり、他の第２ないし第４レンズＬ２，Ｌ３，Ｌ４は凸レンズである。物体からみて第２番目の第２レンズＬ２は像側に強い凸面を向けている。物体からみて第３番目の第３レンズＬ３は両凸レンズである。物体からみて４番目の第４レンズＬ４は物体側に強い凸面を向けている。上記構成により、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間には空気レンズが形成される。なお、第２ないし第４レンズＬ２，Ｌ３，Ｌ４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は両凹レンズとなっているが、必ずしも両凹レンズに限る必要はなく、負の屈折力を有するレンズ（凹レンズ）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５レンズＬ５は、物体側に凸面を向け、像側に凹面を向けた凹メニスカスレンズ（負の屈折力を持つメニスカスレンズ）である。第６レンズＬ６は、両凹レンズである。最も像側に配置された第７レンズＬ７は、物体側に凸面を向けた凸レンズである。第６レンズＬ６と第７レンズＬ７とは張り合わされて接合レンズを構成している。具体的には、第６レンズＬ６の像側の面の曲率半径は、第７レンズＬ７の物体側の面の曲率半径と一致しており、両レンズＬ６，Ｌ７は張り合わされている。なお、第６レンズＬ６と第７レンズＬ７との間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。

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８レンズＬ８は、物体側、像側の両面が非球面形状となった凸レンズである。第８レンズＬ８は、物体側に凸面を向けている。なお、第８レンズＬ８は、必ずしも両面とも非球面形状である必要はなく、これに替えて、いずれか一方の面が非球面形状となった凸レンズとしてもよい。

第４レンズ群１４０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９レンズＬ９は、物体側に凸面を向け、像側に凹面を向けた凹メニスカスレンズ（負の屈折力を持つメニスカスレンズ）である。第１０レンズＬ１０は、両凸レンズである。第９レンズＬ９と第１０レンズＬ１０とは張り合わされて接合レンズを構成している。具体的には、第９レンズＬ９の像側の面の曲率半径は、第１０レンズＬ１０の物体側の面の曲率半径と一致しており、両レンズＬ９，Ｌ１０は張り合わされている。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１１レンズＬ１１は、像側に凹面を向けた（すなわち、像面ＩＳに凹面を向けた）凹レンズで、物体側、像側の両面が非球面形状となっている。なお、第９レンズＬ９と第１０レンズＬ１０との間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１は、広角端における各レンズ群の位置関係（以下、この位置関係を「Position１」とも呼ぶ）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および第３レンズ群１３０は固定である。なお、第４レンズ群１４０は、光軸に沿って移動することにより像面ＩＳの位置変動の補正と合焦を行う。もちろん変倍時にも第４レンズ群１４０は移動する。図２は、広角端と望遠端との中間における各レンズ群の位置関係（以下、この位置関係を「Position２」とも呼ぶ）を示しており、図３は、望遠端における各レンズ群の位置関係（以下、この位置関係を「Position３」とも呼ぶ）を示している。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４は、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ｉの欄の「ＳＴＯＰ」は絞り１５０を示し、面番号２２，２３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。

図４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８レンズＬ８の物体側の面Ｓ１５および像側の面Ｓ１６と、第１１レンズＬ１１の物体側の面Ｓ２０および像側の面Ｓ２１とが非球面形状を有している。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は円錐係数を表し、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、高次非球面係数を表す。なお、曲率半径Ｒとしては、図４に示す値が利用される。

図５は、面Ｓ１５、面Ｓ１６、面Ｓ２０、面Ｓ２１の非球面係数の各値を示す説明図である。非球面係数としては、Ｙ曲率半径の値、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）Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各値が示されている。

図６は、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８，１３，１６，２１の各面）についての面間隔Ｄ８，Ｄ１３，Ｄ１６，Ｄ２１の各値を示す説明図である。図示するように、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Ｄ８を１．５０１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Ｄ１３を１９．４５８に、第３レンズ群１３０と第４レンズ群１４０との間の光軸上の距離に相当する面間隔Ｄ１６を５．９００に、第４レンズ群１４０と光学要素３０との間の距離を２．４２８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Ｄ８，Ｄ１３，Ｄ１６，Ｄ２１を図示の値にすることで、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４ないし図６に示したデータによって構成される本実施例のズームレンズ１００は、図７に示すような各種の値をとる。各種の値は次の通りのものである。
Ｆｉ：第ｉレンズ群全体の焦点距離
ｆｗ：ズームレンズ１００の広角端での焦点距離
ｆａｂ：第ａレンズ群の物体からみて第ｂ番目のレンズの焦点距離
ｄｉ：物体からみて第ｉ番目のレンズ面からて第ｉ＋１番目のレンズ面までの軸上距離
ｖ２ｎ：第２レンズ群の中で凸レンズの物体側に位置する凹レンズの分散
ｖ２ｐ：第２レンズ群の中の凸レンズの分散
ｖ４ｎ：第４レンズ群の中で凸レンズと接合される凹レンズの分散
ｖ４ｐ：第４レンズ群の中の凹レンズと接合される凸レンズの分散
ｖ４３：第４レンズ群の中で最も像側のレンズの分散
ｏａｌ：第１レンズ群の物体からみて第１番目のレンズ面の面長点から像面までの距離
ｅｆｓ：第１レンズ群の物体からみて第１番目のレンズ面における有効径
ＩＭＧ：像面サイズ
ｎ２ｎ：第２レンズ群の中で凸レンズの物体側に位置する凹レンズの屈折率
ｎ２ｐ：第２レンズ群の中の凸レンズの屈折率

上記ＩＭＧが表す像面サイズは、固体撮像素子の像面の対角を表している。また、本実施例のズームレンズ１００は、図７に示すように、ズーム比＝１０．５倍、Ｆナンバー＝１．８９、画角２ω＝７９．３度をとる。なお、図７においては、上記各値を、この第１実施例だけではなく、後述する第２実施例ないし第５実施例についても示している。

さらに、本実施例のズームレンズ１００では、第１の評価値Ｆ１／ｆｗは８．８７であり、第２の評価値ｆ１１／Ｆ１は−１．１８であり、第３の評価値ｄ２／Ｆ１は０．０９であり、第４の評価値Ｆ２／ｆｗは−１．８２であり、第５の評価値Ｆ３／ｆｗは７．０４であり、第６の評価値Ｆ４／ｆｗは５．０１であり、第７の評価値ｏａｌ／ＩＭＧは１５．４６であり、第８の評価値ｅｆｓ／ＩＭＧは７．２４である。なお、８つの評価値については後述する。

Ａ−２．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８ないし図１０に示した。図８は広角端である前述したPosition１のときの収差特性を示し、図９は広角端と望遠端との中間である前述したPosition２のときの収差特性を示し、図１０は望遠端である前述したPosition３のときの収差特性を示す。図８〜１０において、左側のグラフはＦナンバー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。グラフ中の実線は波長５４６．０７ｎｍの光を用いたときのもので、破線は波長４６０．００ｎｍの光を用いたときのもので、一点鎖線は波長６５６．２７ｎｍの光を用いたときのものである。非点収差を示すグラフにおいて、符号Ｓが付された特性は、サジタル像点を示し、符号Ｔが付された特性は、タンゼンシャル像点を示す。なお、図８ないし図１０は、シミュレーション結果である。

図８ないし図１０に示すように、第１実施例のズームレンズ１００では、Position１ないし３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。そのため、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。

Ａ−３．実施例効果：
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１レンズ群１１０を、物体側から順に配列された第１ないし第４レンズＬ1〜Ｌ４により凹レンズ、凸レンズ、凸レンズ、凸レンズの４枚レンズ構成とすることにより、凹レンズである第１レンズＬ１と凸レンズである第２レンズＬ２との間の空気レンズを有効に利用して、広角端における歪曲収差、像面湾曲をバランスよく補正することができる。また、第３レンズ群１３０を、少なくとも１面が非球面形状となった凸レンズにより構成することにより、ズーム全域において球面収差を良好に補正することができる。また、その補正が可能になったことで、開放Ｆ値としてＦ１．８程度の明るさをもつ構成を達成することができる。さらに、第４レンズ群１４０を、最終レンズである第１１レンズＬ１１により、少なくとも１面が非球面形状で、かつ最終レンズの像側の面（最終面）が凹形状を持つ構成とすることにより、像面湾曲を良好に補正することができることから、広角化に伴う像面湾曲の増大に対する十分な対応が可能となる。

したがって、第１実施例のズームレンズ１００では、広角端における画角を約８０度に広角化することができる。その上で、球面収差、歪曲収差、像面湾曲などの少ない優れたレンズ性能を得ることができる。さらに、大きいレンズを必要とする第１レンズ群１１０のレンズ枚数を４枚とすることができることから、ズームレンズ全体を小型化することができる。

第１実施例のズームレンズ１００では、８つの評価値が用意されていることを先に説明した。第１の評価値Ｆ１／ｆｗは８．８７であり、第２の評価値ｆ１１／Ｆ１は−１．１８であり、第３の評価値ｄ２／Ｆ１は０．０９であり、以下の条件式（１）、（２）および（３）のそれぞれを満足する

（１） ８．５＜Ｆ１／ｆｗ＜１１
（２） −１．３＜ｆ１１／Ｆ１＜−１
（３） ０．０６＜ｄ２／Ｆ１＜０．１５

条件式（１）は、第１レンズ群１１０の焦点距離（＝第１レンズ群全体の焦点距離）に関する限定である。第１の評価値Ｆ１／ｆｗが下限値（８．５）を下回ると、第１レンズ群のパワーが強くなりすぎ、広角端における像面湾曲や望遠端における球面収差のバランスがくずれ性能が劣化する。一方、第１の評価値Ｆ１／ｆｗが上限値（１１）を上回ると、レンズ全長、径の大型化につながる。

条件式（２）は、第１レンズ群の凹レンズの焦点距離に関する限定である。第２の評価値ｆ１１／Ｆ１が上限値（−１）を上回ると、広角端、望遠端において像面湾曲が増大し周辺性能が悪化する。一方、第２の評価値ｆ１１／Ｆ１が下限値（−１．３）を下回ると、第１レンズＬ１に対する第１レンズ群１１０のパワーが相対的に大きくなるため、広角端における像面湾曲や望遠端における球面収差のバランスがくずれ性能が劣化する。

条件式（３）は、第１レンズ群１１０内の空気レンズ（第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間の空気レンズ）に関する限定である。第３の評価値ｄ２／Ｆ１が下限値（０．０６）を下回ると、変倍にともなう像面湾曲の変動が増大し望遠側における像面湾曲の増大が見られる。また、物体からみて第２番目の凸レンズの大型化を伴うことにより、第１レンズ群１１０の重量化、コストアップを伴う。一方、第３の評価値ｄ２／Ｆ１が上限値（０．１５）を上回ると、レンズ光路長の増大とともに、ズームレンズ全体が大型化する。

したがって、条件式（１）〜（３）の全てを満足する第１実施例のズームレンズ１００によれば、球面収差、像面湾曲などがより少なくなるとともに、ズームレンズ全体をより小型化することができる。

前述したように第４の評価値Ｆ２／ｆｗは−１．８２であり、以下の条件式（４）を満足する。
（４） −２．３＜Ｆ２／ｆｗ＜−１．７

条件式（４）は、第２レンズ群１２０の屈折力に関する限定である。第４の評価値Ｆ２／ｆｗが上限値（−１．７）を上回ると、変倍時の収差変動が大きくなり、性能維持が難しい。一方、第４の評価値Ｆ２／ｆｗが下限値（−２．３）を下回ると、変倍時の移動量が増え全長が長くなってしまう。したがって、条件式（４）を満足するズームレンズ１００によれば、収差変動をより抑えるとともに、ズームレンズ全体をより小型化することができる。

さらに、本実施例のズームレンズ１００によれば、上述した８つの評価値以外にも次の２つの評価値（以下、「第９の評価値」、「第１０の評価値」と呼ぶ）が所定の条件式を満足している。すなわち、第９の評価値ｖ２ｎ−ｖ２ｐは２２．３４であり、第１０の評価値ｎ２ｐ−ｎ２ｎは０．２２であり、以下の条件式（９）および（１０）のそれぞれを満足する。

（９） １６＜ｖ２ｎ−ｖ２ｐ
（１０） ０．１５＜ｎ２ｐ−ｎ２ｎ

条件式（９）、（１０）は第２レンズ群１２０の接合レンズに関する限定である。接合レンズ間の屈折率差、分散の差を大きくとることで、広角端から望遠端まで良好に収差補正をすることができる。第９の評価値ｖ２ｎ−ｖ２ｐが下限値（１６）を下回ると、広角側倍率色収差と望遠側軸上色収差のバランスがくずれる。第１０の評価値ｎ２ｐ−ｎ２ｎが下限値（０．１５）を下回ると、球面収差や、コマ収差が悪化する。

前述したように第５の評価値Ｆ３／ｆｗは７．０４であり、以下の条件式（５）を満足する。
（５） ５．５＜Ｆ３／ｆｗ＜８．２

条件式（５）は、第３レンズ群１３０の屈折力に関する限定である。第５の評価値Ｆ３／ｆｗが上限値（８．２）を越えると、バックフォーカスが増大し、全長が長くなる。一方、第５の評価値Ｆ３／ｆｗが下限値（５．５）を下回ると、広角側の球面収差が大きくなり、第３レンズ群１３０に非球面レンズを使用したとしても収差補正が難しい。したがって、条件式（５）を満足するズームレンズ１００によれば、球面収差をより少なくすることができるとともに、ズームレンズ全体をより小型化することができる。

前述したように第６の評価値Ｆ４／ｆｗは５．０１であり、以下の条件式（６）を満足する。
（６） ３．５＜Ｆ４／ｆｗ＜６．０

条件式（６）は、第４レンズ群の屈折力に関する限定である。第６の評価値Ｆ４／ｆｗが上限値（６．０）を越えると、フォーカス時の第４レンズ群移動量が大きくなり、全長が伸びるとともに全体に対するバランスが崩れ、像面湾曲が悪化する。一方、第６の評価値Ｆ４／ｆｗが下限値（３．５）を下回るとコマ収差が大きくなり性能劣化につながる。したがって、条件式（６）を満足するズームレンズ１００によれば、像面湾曲やコマ収差をより少なくすることができる。

前述したように第７の評価値ｏａｌ／ＩＭＧは１５．４６であり、第８の評価値ｅｆｓ／ＩＭＧは７．２４であり、以下の条件式（７）および（８）のそれぞれを満足する。

（７） １４．８＜ｏａｌ／ＩＭＧ＜１６．５
（８） ６．８＜ｅｆｓ／ＩＭＧ＜７．６

条件式（７）は、全長に関する限定である。第７の評価値ｏａｌ／ＩＭＧが下限値（１４．８）を下回ると、収差補正が困難になる。一方、第７の評価値ｏａｌ／ＩＭＧが上限値（１６．５）を上回ると、ズームレンズ全体の大型化につながる。条件式（８）は、外径に関する限定である。第８の評価値ｅｆｓ／ＩＭＧが下限値（６．８）を下回ると、広角端における周辺性能について補正不足となる。一方、第８の評価値ｅｆｓ／ＩＭＧが上限値（７．６）を上回るとレンズ径の大型化につながる。したがって、条件式（７）、（８）を満足するズームレンズ１００によれば、レンズ性能の低下を引き起こすことなく、ズームレンズ全体をより小型化することができる。

さらに、本実施例のズームレンズ１００によれば、上述した評価値以外にも次の２つの評価値（以下、「第１１の評価値」、「第１２の評価値」と呼ぶ）が所定の条件式を満足している。すなわち、第１１の評価値ｖ４ｐ−ｖ４ｎは３６．８６であり、第１２の評価値ｖ４３は２７．００であり、以下の条件式（１１）および（１２）のそれぞれを満足する。
（１１） ３５＜ｖ４ｐ−ｖ４ｎ
（１２） ｖ４３＜３５

条件式（１１）、（１２）は第４レンズ群内の接合レンズ、非球面レンズに関するものである。条件式（１１）、（１２）を満足するズームレンズ１００によれば、ズーム全域においての軸上色のバランスを保つことができる。

Ｂ．第２実施例：
Ｂ−１．ズームレンズの構成：
図１１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。図１１は、図１とほぼ同じであるが、ズームレンズ１００Ｂが変更されている。

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固定された第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１１０Ｂとほぼ同じ構成である。すなわち、第１実施例の第１レンズ群１１０Ｂは、４枚のレンズＬ２１，Ｌ２２，Ｌ２３，Ｌ２４により構成されており、各レンズＬ２１，Ｌ２２，Ｌ２３，Ｌ２４は、第１実施例の第１ないし第４レンズＬ２，Ｌ３，Ｌ４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、凸レンズ、凹レンズ、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、第１実施例の第２レンズ群１２０Ｂと相違して、４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５レンズＬ２５は、物体側に凸面を向け、像側に凹面を向けた凹メニスカスレンズ（負の屈折力を持つメニスカスレンズ）である。物体からみて第２番目および第３番目の第６レンズＬ２６および第７レンズＬ２７は、両凹レンズである。最も像側に配置された第８レンズＬ２８は、物体側に凸面を向けた凸レンズである。第７レンズＬ２７と第８レンズＬ２８とは張り合わされて接合レンズを構成している。具体的には、第７レンズＬ２７の像側の面の曲率半径は、第７レンズＬ２７の物体側の面の曲率半径と一致しており、両レンズＬ２７，Ｌ２８は張り合わされている。なお、第７レンズＬ２７と第８レンズＬ２８との間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。

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９レンズＬ２９は、像側が非球面形状となった凸レンズで、物体側に凸面を向けている。第１実施例の第３レンズ群１３０Ｂを構成する第８レンズＬ８は両面とも非球面形状であったが、上記第９レンズＬ２９は、像側だけが非球面形状となっている。なお、この構成に替えて、物体側だけが非球面形状としてもよい。

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１実施例の第４レンズ群１４０Ｂは、３枚のレンズＬ３０，Ｌ３１，Ｌ３２により構成されており、各レンズＬ３０，Ｌ３１，Ｌ３２は、第１実施例の第９ないし第１１レンズＬ９，Ｌ１０，Ｌ１１とそれぞれほぼ同じ構成で、同じ方向を向いている。

なお、図１１は広角端における各レンズ群の位置関係（Position１）を示しており、図１２は広角端と望遠端との中間における各レンズ群の位置関係（Position２）を示しており、図１３は望遠端における各レンズ群の位置関係（Position３）を示している。

図１４は、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１４は、図４に対応する。本実施例では、第９レンズＬ２９の像側の面Ｓ１８と、第１２レンズＬ３２の物体側の面Ｓ２２および像側の面Ｓ２３とが非球面形状を有している。図１５は、図５と同様に、面Ｓ１８、Ｓ２２、Ｓ２３の非球面係数を示している。図１６は、図６と同様に、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８，１５，１８，２３の各面）についての面間隔Ｄ８，Ｄ１５，Ｄ１８，Ｄ２３の各値を示す説明図である。

本実施例のズームレンズ１００Ｂは、図７の第２実施例の欄に示すように、Ｆ１，Ｆ２，…，ＩＭＧについて各値をとる。また、ズーム比＝１１．５倍、Ｆナンバー＝１．８１、画角２ω＝８０．３度をとる。

さらに、本実施例のズームレンズ１００Ｂでは、第１の評価値Ｆ１／ｆｗは８．６９であり、第２の評価値ｆ１１／Ｆ１は−１．２１であり、第３の評価値ｄ２／Ｆ１は０．１０であり、第４の評価値Ｆ２／ｆｗは−１．８３であり、第５の評価値Ｆ３／ｆｗは６．４０であり、第６の評価値Ｆ４／ｆｗは５．５１であり、第７の評価値ｏａｌ／ＩＭＧは１６．４６であり、第８の評価値ｅｆｓ／ＩＭＧは７．５７である。これら第１ないし第８の評価値は、前述した条件式（１）ないし（８）のそれぞれを満足する。

また、本実施例のズームレンズ１００Ｂでは、第９の評価値ｖ２ｎ−ｖ２ｐは１７．３６であり、第１０の評価値ｎ２ｐ−ｎ２ｎは０．３０であり、第１１の評価値ｖ４ｐ−ｖ４ｎは３７．３６であり、第１２の評価値ｖ４３は２７．００である。これら第９ないし第１２の評価値は、前述した条件式（９）ないし（１２）のそれぞれを満足する。

Ｂ−２．ズームレンズの特性：
図１７ないし図１９は、ズームレンズ１００Ｂの収差特性を示す説明図である。図１７は広角端である前述したPosition１のときの収差特性を示し、図１８は広角端と望遠端との中間である前述したPosition２のときの収差特性を示し、図１９は望遠端である前述したPosition３のときの収差特性を示す。図１７、図１８、図１９は、それぞれ図８、図９、図１０に対応する。

図１７ないし図１９に示すように、第２実施例のズームレンズ１００Ｂでは、Position１ないし３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。そのため、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。

Ｂ−３．実施例効果：
以上のように構成された第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１００と同様に、諸収差や像面湾曲などの少ない優れたレンズ性能を得ることができるとともに、十分な広角化とズームレンズ全体の十分な小型化とを両立させることができる。特に、本実施例では、第２レンズ群１２０Ｂを４枚構成とすることで、ズーム比を１１．５倍というようにより高倍率を実現している。

Ｃ．第３実施例：
Ｃ−１．ズームレンズの構成：
図２０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。図２０は、図１とほぼ同じであるが、ズームレンズ１００Ｃが変更されている。

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固定された第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とにより構成されている。

第１レンズ群１１０Ｃ、第３レンズ群１３０Ｃおよび第４レンズ群１４０Ｃは、第１実施例の第１レンズ群１１０、第３レンズ群１３０および第４レンズ群１４０とそれぞれほぼ同じ構成である。相違するのはレンズの数値データが相違するだけである。

第２レンズ群１２０Ｂも第１実施例の第２レンズ群１２０とほぼ同じ構成であり、レンズの数値データが相違する。特に、本実施例では、第２レンズ群１２０に含まれる凸レンズＬ４７の材料（硝材）は、屈折率１．８以上、分散２５以下のものを用いる構成としている。具体的には、屈折率１．８４７、分散２３．８である硝材を用いた構成とした。分散が２５を上回ると、第２レンズ群１２０の凹レンズと凸レンズによる倍率色収差補正のバランスが悪化し、広角側での倍率色収差が増加する。屈折率が１．８を下回ると、広角側での像面湾曲が大きくなる。

なお、図２０は広角端における各レンズ群の位置関係（Position１）を示しており、図２１は広角端と望遠端との中間における各レンズ群の位置関係（Position２）を示しており、図２２は望遠端における各レンズ群の位置関係（Position３）を示している。

図２３は、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２３は、図４に対応する。本実施例では、第８レンズＬ４８の物体側の面Ｓ１５および像側の面Ｓ１６と、第１１レンズＬ５１の物体側の面Ｓ２０および像側の面Ｓ２１が非球面形状を有している。図２４は、図５と同様に、面Ｓ１５、Ｓ１６、Ｓ２０、Ｓ２１の非球面係数を示している。図２５は、図６と同様に、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８，１３，１６，２１の各面）についての面間隔Ｄ８，Ｄ１３，Ｄ１６，Ｄ２１の各値を示す説明図である。

本実施例のズームレンズ１００Ｃは、図７の第３実施例の欄に示すように、Ｆ１，Ｆ２，…，ＩＭＧについて各値をとる。また、ズーム比＝１０．５倍、Ｆナンバー＝１．７８、画角２ω＝８１．１度をとる。

さらに、本実施例のズームレンズ１００Ｃでは、第１の評価値Ｆ１／ｆｗは９．９６であり、第２の評価値ｆ１１／Ｆ１は−１．１５であり、第３の評価値ｄ２／Ｆ１は０．１０であり、第４の評価値Ｆ２／ｆｗは−２．１５であり、第５の評価値Ｆ３／ｆｗは６．８１であり、第６の評価値Ｆ４／ｆｗは５．４２であり、第７の評価値ｏａｌ／ＩＭＧは１５．８６であり、第８の評価値ｅｆｓ／ＩＭＧは７．３１である。これら第１ないし第８の評価値は、前述した条件式（１）ないし（８）のそれぞれを満足する。

また、本実施例のズームレンズ１００Ｃでは、第９の評価値ｖ２ｎ−ｖ２ｐは３６．８６であり、第１０の評価値ｎ２ｐ−ｎ２ｎは０．２４であり、第１１の評価値ｖ４ｐ−ｖ４ｎは３６．８９であり、第１２の評価値ｖ４３は２７．００である。これら第９ないし第１２の評価値は、前述した条件式（９）ないし（１２）のそれぞれを満足する。

Ｃ−２．ズームレンズの特性：
図２６ないし図２８は、ズームレンズ１００Ｃの収差特性を示す説明図である。図２６は広角端である前述したPosition１のときの収差特性を示し、図２７は広角端と望遠端との中間である前述したPosition２のときの収差特性を示し、図２８は望遠端である前述したPosition３のときの収差特性を示す。図２６、図２７、図２８は、それぞれ図８、図９、図１０に対応する。

図２６ないし図２８に示すように、第３実施例のズームレンズ１００Ｃでは、Position１ないし３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。そのため、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。

Ｃ−３．実施例効果：
以上のように構成された第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、諸収差や像面湾曲などの少ない優れたレンズ性能を得ることができるとともに、十分な広角化とズームレンズ全体の十分な小型化とを両立させることができる。特に、本実施例では、第２レンズ群１２０Ｃに含まれる凸レンズＬ４７を、屈折率１．８以上、分散２５以下をとる硝材を用いる構成としていることから、広角側での倍率色収差や像面湾曲をより少なくすることができる。

Ｄ．第４実施例：
Ｄ−１．ズームレンズの構成：
図２９は、第４実施例における撮像装置１０Ｄの要部を示す説明図である。図２９は、図１とほぼ同じであるが、ズームレンズ１００Ｄが変更されている。

ズームレンズ１００Ｄ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１１０Ｄ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１２０Ｄ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１３０Ｄ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１４０Ｄとにより構成されている。

第１レンズ群１１０Ｄ、第２レンズ群１２０Ｄおよび第３レンズ群１３０Ｄは、第１実施例の第１レンズ群１１０、第２レンズ群１２０および第３レンズ群１３０とそれぞれほぼ同じ構成である。相違するのはレンズの数値データが相違するだけである。本実施例では、第４レンズ群１４０Ｄが変更されている。

第４レンズ群１４０Ｄ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９レンズＬ６９は、両凸レンズであり、像側に強い凸面を向けている。第１０レンズＬ７０は凹レンズであり、物体側に凹面を向けている。第９レンズＬ６９と第１０レンズＬ７０とは張り合わされて接合レンズを構成している。具体的には、第９レンズＬ６９の像側の面の曲率半径は、第１０レンズＬ７０の物体側の面の曲率半径と一致しており、両レンズＬ６９，Ｌ７０は張り合わされている。最も像側に配置された最終レンズ（ズームレンズ１００Ｄ全体の最終レンズ）としての第１１レンズＬ７１は、凹レンズであり、像側に凹面を向けている。第１１レンズＬ７１は、物体側、像側の両面が非球面形状となっている。

なお、図２９は広角端における各レンズ群の位置関係（Position１）を示しており、図３０は広角端と望遠端との中間における各レンズ群の位置関係（Position２）を示しており、図３１は望遠端における各レンズ群の位置関係（Position３）を示している。

図３２は、ズームレンズ１００Ｄを構成する各レンズの面データを示す説明図である。図３２は、図４に対応する。本実施例では、第８レンズＬ６８の物体側の面Ｓ１５および像側の面Ｓ１６と、第１１レンズＬ７１の物体側の面Ｓ２０および像側の面Ｓ２１が非球面形状を有している。図３３は、図５と同様に、面Ｓ１５、Ｓ１６、Ｓ２０、Ｓ２１の非球面係数を示している。図３４は、図６と同様に、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８，１３，１６，２１の各面）についての面間隔Ｄ８，Ｄ１３，Ｄ１６，Ｄ２１の各値を示す説明図である。

本実施例のズームレンズ１００Ｄは、図７の第４実施例の欄に示すように、Ｆ１，Ｆ２，…，ＩＭＧについて各値をとる。また、ズーム比＝１０．５倍、Ｆナンバー＝１．８０、画角２ω＝８２．８度をとる。

さらに、本実施例のズームレンズ１００Ｄでは、第１の評価値Ｆ１／ｆｗは９．９３であり、第２の評価値ｆ１１／Ｆ１は−１．１４であり、第３の評価値ｄ２／Ｆ１は０．１０であり、第４の評価値Ｆ２／ｆｗは−２．０６であり、第５の評価値Ｆ３／ｆｗは６．７５であり、第６の評価値Ｆ４／ｆｗは５．２７であり、第７の評価値ｏａｌ／ＩＭＧは１５．５８であり、第８の評価値ｅｆｓ／ＩＭＧは７．４２である。これら第１ないし第８の評価値は、前述した条件式（１）ないし（８）のそれぞれを満足する。

また、本実施例のズームレンズ１００Ｄでは、第９の評価値ｖ２ｎ−ｖ２ｐは２４．８１であり、第１０の評価値ｎ２ｐ−ｎ２ｎは０．３２であり、第１１の評価値ｖ４ｐ−ｖ４ｎは３６．５１であり、第１２の評価値ｖ４３は２３．７８である。これら第９ないし第１２の評価値は、前述した条件式（９）、（１０）、（１１）、（１２）のそれぞれを満足する。

Ｄ−２．ズームレンズの特性：
図３５ないし図３７は、ズームレンズ１００Ｄの収差特性を示す説明図である。図３５は広角端である前述したPosition１のときの収差特性を示し、図３６は広角端と望遠端との中間である前述したPosition２のときの収差特性を示し、図３７は望遠端である前述したPosition３のときの収差特性を示す。図３５、図３６、図３７は、それぞれ図８、図９、図１０に対応する。

図３５ないし図３７に示すように、第４実施例のズームレンズ１００Ｄでは、Position１ないし３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。そのため、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。

Ｄ−３．実施例効果：
以上のように構成された第４実施例のズームレンズ１００Ｄでは、第１実施例のズームレンズ１００と同様に、諸収差や像面湾曲などの少ない優れたレンズ性能を得ることができるとともに、十分な広角化とズームレンズ全体の十分な小型化とを両立させることができる。

Ｅ．第５実施例：
Ｅ−１．ズームレンズの構成：
図３８は、第５実施例における撮像装置１０Ｅの要部を示す説明図である。図３８は、図１とほぼ同じであるが、ズームレンズ１００Ｅが変更されている。

本実施例のズームレンズ１００Ｅは、第４実施例のズームレンズ１００Ｄと比較して、第１レンズ群１１０Ｅ、第２レンズ群１２０Ｅおよび第３レンズ群１３０Ｅについてはほぼ同じ構成である。相違するのはレンズの数値データが相違するだけである。本実施例では、第４レンズ群１４０Ｅが変更されている。

第４レンズ群１４０Ｅ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９レンズＬ８９は、両凸レンズであり、物体側に強い凸面を向けている。第１０レンズＬ９０は両凸レンズであり、像側に強い凸面を向けている。最も像側に配置された最終レンズとしての第１１レンズＬ９１は、両凹レンズである。第１０レンズＬ９０と第１１レンズＬ９１とは張り合わされて接合レンズを構成している。具体的には、第１０レンズＬ９０の像側の面の曲率半径は、第１１レンズＬ９１の物体側の面の曲率半径と一致しており、両レンズＬ９０，Ｌ９１は張り合わされている。第１１レンズＬ９１の像側の面は非球面形状となっている。

なお、図３８は広角端における各レンズ群の位置関係（Position１）を示しており、図３９は広角端と望遠端との中間における各レンズ群の位置関係（Position２）を示しており、図４０は望遠端における各レンズ群の位置関係（Position３）を示している。

図４１は、ズームレンズ１００Ｅを構成する各レンズの面データを示す説明図である。図４１は、図４に対応する。本実施例では、第８レンズＬ８８の物体側の面Ｓ１５および像側の面Ｓ１６と、第１１レンズＬ９１の像側の面Ｓ２１が非球面形状を有している。図４２は、図５と同様に、面Ｓ１５、Ｓ１６、Ｓ２１の非球面係数を示している。図４３は、図６と同様に、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８，１３，１６，２１の各面）についての面間隔Ｄ８，Ｄ１３，Ｄ１６，Ｄ２１の各値を示す説明図である。

本実施例のズームレンズ１００Ｅは、図７の第５実施例の欄に示すように、Ｆ１，Ｆ２，…，ＩＭＧについて各値をとる。また、ズーム比＝１０．５倍、Ｆナンバー＝１．８３、画角２ω＝８２．６度をとる。

さらに、本実施例のズームレンズ１００Ｅでは、第１の評価値Ｆ１／ｆｗは９．５０であり、第２の評価値ｆ１１／Ｆ１は−１．１３であり、第３の評価値ｄ２／Ｆ１は０．０９であり、第４の評価値Ｆ２／ｆｗは−１．９３であり、第５の評価値Ｆ３／ｆｗは７．４２であり、第６の評価値Ｆ４／ｆｗは４．９３であり、第７の評価値ｏａｌ／ＩＭＧは１５．４８であり、第８の評価値ｅｆｓ／ＩＭＧは７．３４である。これら第１ないし第８の評価値は、前述した条件式（１）ないし（８）のそれぞれを満足する。

また、本実施例のズームレンズ１００Ｅでは、第９の評価値ｖ２ｎ−ｖ２ｐは２４．７９であり、第１０の評価値ｎ２ｐ−ｎ２ｎは０．２０であり、第１２の評価値ｖ４３は２７．５１である。これら第９、第１０、第１２の評価値は、前述した条件式（９）、（１０）、（１２）のそれぞれを満足する。

Ｅ−２．ズームレンズの特性：
図４４ないし図４６は、ズームレンズ１００Ｅの収差特性を示す説明図である。図４４は広角端である前述したPosition１のときの収差特性を示し、図４５は広角端と望遠端との中間である前述したPosition２のときの収差特性を示し、図４６は望遠端である前述したPosition３のときの収差特性を示す。図４４、図４５、図４６は、それぞれ図８、図９、図１０に対応する。

図４５ないし図４６に示すように、第５実施例のズームレンズ１００Ｅでは、Position１ないし３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。そのため、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。

Ｅ−３．実施例効果：
以上のように構成された第５実施例のズームレンズ１００Ｅでは、第４実施例のズームレンズ１００Ｄと同様に、諸収差や像面湾曲などの少ない優れたレンズ性能を得ることができるとともに、十分な広角化とズームレンズ全体の十分な小型化とを両立させることができる。

Ｆ．その他の実施形態：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

（Ｉ）前記第１ないし第５実施例では、第３レンズ群１３０〜１３０Ｄを、正の屈折力を有する単レンズにより構成していたが、これに替えて、凸レンズと凸レンズを用いた構成、凸レンズと凹レンズを用いた構成、あるいは凸レンズと凹レンズを貼り合わせた接合レンズによる構成等としてもよい。この場合には、いずれかのレンズの少なくとも１面が非球面形状となるように構成する。

（II）前記第２実施例では、第２レンズ群１２０Ｂを４枚レンズ構成として、物体側から、凹メニスカスレンズ、両凹レンズ、両凹レンズ、凸レンズと構成していたが、これに替えて、物体側から、凹メニスカスレンズ、両凹レンズ、凸レンズと、両凹レンズと構成してもよい。さらに、この構成において、両凹レンズを、平凹レンズもしくは凹メニスカスレンズに替えてもよい。また、前記第２実施例で第２レンズ群１２０Ｂに使用する両凹レンズを、平凹レンズもしくは凹メニスカスレンズに替えてもよい。要は、第２レンズ群は、凹レンズと凸レンズとを含む３枚または４枚のレンズ構成であれば、いずれの構成とすることもできる。

（III）前記第１ないし第３実施例では、第４レンズ群１４０，１４０Ｂ，１４０Ｃを、物体側から凹メニスカスレンズ、両凸レンズ、凹レンズにより構成し、最終レンズの両面を非球面形状としていた。前記第４実施例では、第４レンズ群１４０Ｄを、物体側から凸レンズ、凹レンズ、凹レンズにより構成し、最終レンズの両面を非球面形状としていた。前記第５実施例では、第４レンズ群１４０Ｅを、物体側から凸レンズ、凸レンズ、凹レンズにより構成し、最終レンズの像側の面を非球面形状としていた。本発明においては、第４レンズ群はこれらの構成に限る必要はなく、３枚のレンズの組み合わせにより様々な構成に替えることができる。要は、３枚のレンズにより構成され、該第４レンズ群に含まれるレンズのうちの少なくとも１面が非球面形状で、かつ最終レンズの像側の面が凹形状であれば、いずれの構成としてもよい。

（IV）前記第１ないし第３実施例では、前述した第１ないし第１２の評価値が、前記条件式（１）ないし（１２）を全て満足するように構成していたが、必ずしもこれら条件を全て満足する必要はなく、この構成に替えて、第１レンズ群において条件式（１）ないし（３）を全て満足する第１の構成、第２レンズ群において条件式（４）を満足する構成、第３レンズ群において条件式（５）を満足する第２の構成、第４レンズ群において条件式（６）を満足する第３構成、条件式（７）および（８）を満足する第４の構成のいずれか１つを採用するものとしてもよい。また、これら第１ないし第４の構成のうちの２以上を採用する構成としてもよい。また、第１ないし第４の構成のうちのいずれも採用しない構成としてもよい。

（V）上記実施例では、ズームレンズは、民生用のビデオカメラ、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。

本発明の第１実施例における撮像装置１０の要部と、ズームレンズ１００の広角端（Position１）における各レンズ群の位置関係を示す説明図である。 ズームレンズ１００の広角端と望遠端との中間（Position２）における各レンズ群の位置関係を示す説明図である。 ズームレンズ１００の望遠端（Position３）における各レンズ群の位置関係を説明図である。 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。 非球面係数の各値を示す説明図である。 可変レンズ間隔の各値を示す説明図である。 ズームレンズの取り得る種々の値を示す説明図である。 Position１のときの収差特性を示す説明図である。 Position２のときの収差特性を示す説明図である。 Position３のときの収差特性を示す説明図である。 第２実施例における撮像装置１０Ｂの要部と、ズームレンズ１００Ｂの広角端（Position１）における各レンズ群の位置関係を示す説明図である。 ズームレンズ１００Ｂの広角端と望遠端との中間（Position２）における各レンズ群の位置関係を示す説明図である。 ズームレンズ１００Ｂの望遠端（Position３）における各レンズ群の位置関係を説明図である。 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。 非球面係数の各値を示す説明図である。 可変レンズ間隔の各値を示す説明図である。 Position１のときの収差特性を示す説明図である。 Position２のときの収差特性を示す説明図である。 Position３のときの収差特性を示す説明図である。 第３実施例における撮像装置１０Ｃの要部と、ズームレンズ１００Ｃの広角端（Position１）における各レンズ群の位置関係を示す説明図である。 ズームレンズ１００Ｃの広角端と望遠端との中間（Position２）における各レンズ群の位置関係を示す説明図である。 ズームレンズ１００Ｃの望遠端（Position３）における各レンズ群の位置関係を説明図である。 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。 非球面係数の各値を示す説明図である。 可変レンズ間隔の各値を示す説明図である。 Position１のときの収差特性を示す説明図である。 Position２のときの収差特性を示す説明図である。 Position３のときの収差特性を示す説明図である。 第４実施例における撮像装置１０Ｄの要部と、ズームレンズ１００Ｄの広角端（Position１）における各レンズ群の位置関係を示す説明図である。 ズームレンズ１００Ｄの広角端と望遠端との中間（Position２）における各レンズ群の位置関係を示す説明図である。 ズームレンズ１００Ｄの望遠端（Position３）における各レンズ群の位置関係を説明図である。 ズームレンズ１００Ｄを構成する各レンズの面データを示す説明図である。 非球面係数の各値を示す説明図である。 可変レンズ間隔の各値を示す説明図である。 Position１のときの収差特性を示す説明図である。 Position２のときの収差特性を示す説明図である。 Position３のときの収差特性を示す説明図である。 第５実施例における撮像装置１０Ｅの要部と、ズームレンズ１００Ｅの広角端（Position１）における各レンズ群の位置関係を示す説明図である。 ズームレンズ１００Ｅの広角端と望遠端との中間（Position２）における各レンズ群の位置関係を示す説明図である。 ズームレンズ１００Ｅの望遠端（Position３）における各レンズ群の位置関係を説明図である。 ズームレンズ１００Ｅを構成する各レンズの面データを示す説明図である。 非球面係数の各値を示す説明図である。 可変レンズ間隔の各値を示す説明図である。 Position１のときの収差特性を示す説明図である。 Position２のときの収差特性を示す説明図である。 Position３のときの収差特性を示す説明図である。

符号の説明

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

Claims (9)

1. 物体側から順に配列された、
   正の屈折力を有し固定された第１レンズ群と、
   負の屈折力を有し変倍時に光軸上を移動する第２レンズ群と、
   正の屈折力を有し固定された第３レンズ群と、
   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レンズ群とにより構成され、
   前記第１レンズ群は、
   物体側から順に配列された凹レンズ、凸レンズ、凸レンズ、凸レンズの４枚レンズ構成であり、
   前記第２レンズ群は、
   凹レンズと凸レンズとを含む３枚または４枚のレンズで構成されており、
   第３レンズ群は、
   １または複数のレンズにより構成され、該第３レンズ群に含まれるレンズのうちの少なくとも１面が非球面形状であり、
   第４レンズ群は、
   ３枚のレンズにより構成され、該第４レンズ群に含まれるレンズのうちの少なくとも１面が非球面形状で、かつ該第４レンズ群のうちの最も像側に設けられた最終レンズの像側の面が凹形状であり、
   前記第３レンズ群は、
   少なくとも１面が非球面形状である単レンズにより構成されることを特徴とするズームレンズ。
2. 物体側から順に配列された、
   正の屈折力を有し固定された第１レンズ群と、
   負の屈折力を有し変倍時に光軸上を移動する第２レンズ群と、
   正の屈折力を有し固定された第３レンズ群と、
   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レンズ群とにより構成され、
   前記第１レンズ群は、
   物体側から順に配列された凹レンズ、凸レンズ、凸レンズ、凸レンズの４枚レンズ構成であり、
   前記第２レンズ群は、
   凹レンズと凸レンズとを含む３枚または４枚のレンズで構成されており、
   第３レンズ群は、
   １または複数のレンズにより構成され、該第３レンズ群に含まれるレンズのうちの少なくとも１面が非球面形状であり、
   第４レンズ群は、
   ３枚のレンズにより構成され、該第４レンズ群に含まれるレンズのうちの少なくとも１面が非球面形状で、かつ該第４レンズ群のうちの最も像側に設けられた最終レンズの像側の面が凹形状であり、
   前記第４レンズ群は、さらに、
   物体側から順に配列された、物体側に凸面を向けた負の屈折力をもつメニスカスレンズと、両凸レンズと、像側に凹面を向けた凹レンズとにより構成される、ズームレンズ。
3. 請求項２に記載のズームレンズであって、
   前記第４レンズ群に備えられる前記メニスカスレンズと前記両凸レンズは、両レンズが張り合わされた接合レンズとして構成される、ズームレンズ。
4. 物体側から順に配列された、
   正の屈折力を有し固定された第１レンズ群と、
   負の屈折力を有し変倍時に光軸上を移動する第２レンズ群と、
   正の屈折力を有し固定された第３レンズ群と、
   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レンズ群とにより構成され、
   前記第１レンズ群は、
   物体側から順に配列された凹レンズ、凸レンズ、凸レンズ、凸レンズの４枚レンズ構成であり、
   前記第２レンズ群は、
   凹レンズと凸レンズとを含む３枚または４枚のレンズで構成されており、
   第３レンズ群は、
   １または複数のレンズにより構成され、該第３レンズ群に含まれるレンズのうちの少なくとも１面が非球面形状であり、
   第４レンズ群は、
   ３枚のレンズにより構成され、該第４レンズ群に含まれるレンズのうちの少なくとも１面が非球面形状で、かつ該第４レンズ群のうちの最も像側に設けられた最終レンズの像側の面が凹形状であり、
   前記第１レンズ群は、
   以下の条件式（１）、（２）および（３）のそれぞれを満足する、ズームレンズ。
   （１） ８．５＜Ｆ１／ｆｗ＜１１
   （２） −１．３＜ｆ１１／Ｆ１＜−１
   （３） ０．０６＜ｄ２／Ｆ１＜０．１５
   但し、
   Ｆ１：第１レンズ群全体の焦点距離
   ｆｗ：ズームレンズの広角端での焦点距離
   ｆ１１：第１レンズ群の物体からみて第１番目のレンズの焦点距離
   ｄ２：物体からみて第２番目のレンズ面から第３番目のレンズ面までの軸上距離
5. 請求項４に記載のズームレンズであって、
   前記第２レンズ群は、
   以下の条件式（４）を満足する、ズームレンズ。
   （４） −２．３＜Ｆ２／ｆｗ＜−１．７
   但し、
   Ｆ２：第２レンズ群全体の焦点距離
   ｆｗ：ズームレンズの広角端での焦点距離
6. 請求項４または５に記載のズームレンズであって、
   前記第３レンズ群は、
   以下の条件式（５）を満足する、ズームレンズ。
   （５） ５．５＜Ｆ３／ｆｗ＜８．２
   但し、
   Ｆ３：第３レンズ群全体の焦点距離
   ｆｗ：ズームレンズの広角端での焦点距離
7. 請求項４ないし６のいずれかに記載のズームレンズであって、
   前記第４レンズ群は、
   以下の条件式（６）を満足する、ズームレンズ。
   （６） ３．５＜Ｆ４／ｆｗ＜６．０
   但し、
   Ｆ４：第４レンズ群全体の焦点距離
   ｆｗ：ズームレンズの広角端での焦点距離
8. 物体側から順に配列された、
   正の屈折力を有し固定された第１レンズ群と、
   負の屈折力を有し変倍時に光軸上を移動する第２レンズ群と、
   正の屈折力を有し固定された第３レンズ群と、
   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レンズ群とにより構成され、
   前記第１レンズ群は、
   物体側から順に配列された凹レンズ、凸レンズ、凸レンズ、凸レンズの４枚レンズ構成であり、
   前記第２レンズ群は、
   凹レンズと凸レンズとを含む３枚または４枚のレンズで構成されており、
   第３レンズ群は、
   １または複数のレンズにより構成され、該第３レンズ群に含まれるレンズのうちの少なくとも１面が非球面形状であり、
   第４レンズ群は、
   ３枚のレンズにより構成され、該第４レンズ群に含まれるレンズのうちの少なくとも１面が非球面形状で、かつ該第４レンズ群のうちの最も像側に設けられた最終レンズの像側の面が凹形状であり、
   以下の条件式（７）および（８）のそれぞれを満足する、ズームレンズ。
   （７） １４．８＜ｏａｌ／ＩＭＧ＜１６．５
   （８） ６．８＜ｅｆｓ／ＩＭＧ＜７．６
   但し、
   ｏａｌ：第１レンズ群の物体からみて第１番目のレンズ面の面長点から像面までの距離
   ｅｆｓ：第１レンズ群の物体からみて第１番目のレンズ面における有効径
   ＩＭＧ：像面サイズ
9. 撮像装置であって、
   請求項１ないし８のいずれかに記載の前記ズームレンズと、
   前記ズームレンズ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撮像素子と
   を備えることを特徴とする撮像装置。

Images