JPWO2013027516A1 - ズームレンズ及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

変倍比が少なくとも３以上と高く、さらに諸収差が良好に補正されたズームレンズ及び撮像装置を提供する。負の第１レンズ群ＧＲ１と、正の第２レンズ群ＧＲ２と、正の第３レンズ群ＧＲ３とからなる。ズームレンズ１０は、条件式（１）及び（２）２．０＜ｆ２／ｆＷ＜３．０ … （１）０．３＜ｆ２／ｆＴ＜０．６５ … （２）を満足する。ただし、ｆ２は、第２レンズ群ＧＲ２の焦点距離であり、ｆＷは、広角端における全系の焦点距離であり、ｆＴは、望遠端における全系の焦点距離である。

Description

本発明は、被投影面が湾曲してなる撮像素子に対応したズームレンズ及びこれを備える撮像装置に関し、特に、３つのレンズ群からなるズームレンズ及び撮像装置に関する。

従来、被投影面が湾曲してなる撮像素子に対応したズームレンズ及び撮像装置として、下記特許文献１の実施例４に開示されたものが存在する。

しかし、特許文献１に開示のズームレンズは、変倍比が２程度と低く、ズームレンズとして十分な仕様を満たしているとは言い難かった。

特開２００６−１８４７８３号公報

本発明は、変倍比が少なくとも３以上と高く、さらに諸収差が良好に補正されたズームレンズ及び撮像装置を提供することを目的とする。

本発明に係るズームレンズは、撮像装置に設けられた被投影面に被写体像を結像させるためのズームレンズであって、被投影面は、画面周辺部に向かう任意の断面で湾曲しており、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とからなり、広角端から望遠端への変倍に際し、少なくとも一組のレンズ群の間隔を変え、以下の条件式（１）及び（２）を満足する。
２．０＜ｆ２／ｆＷ＜３．０ … （１）
０．３＜ｆ２／ｆＴ＜０．６５ … （２）
ただし、ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
ｆＷ：広角端における全系の焦点距離
ｆＴ：望遠端における全系の焦点距離

撮像素子の撮像面等である被投影面は、凹面又は凸面に湾曲している。このように被投影面が凹面又は凸面に湾曲していることにより、撮像装置の小型化と高性能化とを両立させることができる。より具体的には、被投影面は、周辺で例えばズームレンズ側に（凹面に）湾曲させると、被投影面に入射する光束の主光線入射角が比較的小さくなっていわゆるテレセントリック特性の補正に関して有利になる。被投影面が平面の場合よりも、被投影面が湾曲して周辺でズームレンズ側に近づく場合の方が、被投影面に入射する光束の主光線入射角が小さくなるため、ズームレンズでテレセントリック特性の補正を十分に行わなくても、開口効率が減少せず、シェーディングの発生を抑えることができる。また、歪曲収差やコマ収差の補正が容易になり、撮像装置の小型化も可能になる。さらに、被投影面は、球面状に湾曲させることが好ましい。このように被投影面を球面状に湾曲させると、画面の長辺方向と短辺方向のどちらも同様に湾曲し、ズームレンズの像面湾曲に合わせることができるので、画面全体にわたり性能を向上させることが可能になる。さらに、ズームレンズ側で像面湾曲の補正を十分に行わなくてもよいので、ペッツバール和を小さくする必要がなくなり、硝材選択の自由度が上がるため、色収差を良好に補正することができる。

本発明のズームレンズは、いわゆるレトロフォーカス型に近い構成を持つことで、焦点距離に比し長いバックフォーカスを確保することができ、フィルターやカバーガラス類の配置が容易となる。また負レンズ群が先頭にあることで、広画角時でも前玉径が比較的小さくて済む。条件式（１）及び（２）の下限を上回ることで、第２レンズ群の屈折力が強くなり過ぎず、ここで発生する収差が大きくなり過ぎたり、この群における製造誤差による光学性能変化が大きくなり過ぎたりすることがない。一方、両条件式（１）及び（２）の上限を下回ることで、第２レンズ群の屈折力が弱くなり過ぎず、変倍に必要な移動量を確保するために光学系が大型化してしまうことを防ぐことができる。

本発明の具体的な態様又は側面（aspect）では、上記ズームレンズにおいて、以下の条件式（３）が満足される。
−１２＜ＲＩＴ／Ｌ＜−７ … （３）
ただし、ＲＩＴ：物体距離が無限遠の時の望遠端における被投影面の曲率半径
Ｌ：最大像高
（ただし、ここでの像高とは、湾曲した被投影面に沿った弧の長さとする。）

条件式（３）の値が上限を下回れば、被投影面の湾曲が小さくなり、像面湾曲の補正過剰を防ぐことができる。また、ズームレンズの最終面と被投影面とが近づき過ぎるのを防ぎ、赤外線（ＩＲ）カットフィルター等を挿入するための空気間隔を充分に確保できる。下限を上回ると、被投影面の湾曲が大きくなり、ズームレンズでのテレセントリック特性や像面湾曲の補正負担が増大することを防げる。

本発明の別の側面では、ズームレンズが以下の条件式（４）を満足する。
３．９＜｜Ｐ'Ｗ×ＲＩＷ｜＜７．０ … （４）
ただし、Ｐ'Ｗ＝Σ［（ｈ_ｊｗ／ｈ_１ｗ）×（１／ｒ_ｊ）
×｛（１／ｎ_ｊ）−（１／ｎ_ｊ＋１）｝］ （ｊ＝１，２，３，…）
ｈ_ｊｗ：広角端におけるレンズ第ｊ面での近軸軸上光線高さ
（レンズ第１面においてｈ_ｊｗ＝ｈ_１ｗ）
ｒ_ｊ：レンズ第ｊ面の曲率半径
ｎ_ｊ：レンズ第ｊ面より物体側の媒質の屈折率
ｎ_ｊ＋１：レンズ第ｊ面より像側の媒質の屈折率
ＲＩＷ：物体距離が無限遠の時の広角端における被投影面の曲率半径

上記条件式（４）の範囲内にあれば、広角端での像面湾曲と被投影面の湾曲量との差を小さく抑えられ、良好な光学性能を維持できる。

本発明のさらに別の側面では、ズームレンズが以下の条件式（５）を満足する。
１．０＜｜Ｐ'Ｔ×ＲＩＷ｜＜１．５ … （５）
ただし、Ｐ'Ｔ＝Σ［（ｈ_ｊｔ／ｈ_１ｔ）×（１／ｒ_ｊ）
×｛（１／ｎ_ｊ）−（１／ｎ_ｊ＋１）｝］ （ｊ＝１，２，３，…）
ｈ_ｊｔ：望遠端におけるレンズ第ｊ面での近軸軸上光線高さ
（レンズ第１面においてｈ_ｊｔ＝ｈ_１ｔ）
ｒ_ｊ：レンズ第ｊ面の曲率半径
ｎ_ｊ：レンズ第ｊ面より物体側の媒質の屈折率
ｎ_ｊ＋１：レンズ第ｊ面より像側の媒質の屈折率
ＲＩＷ：物体距離が無限遠の時の広角端における被投影面の曲率半径

上記条件式（５）の範囲内にあれば、望遠端での像面湾曲と被投影面の湾曲量との差を小さく抑えられ、良好な光学性能を維持できる。

本発明のさらに別の側面では、ズームレンズが以下の条件式（６）を満足する。
−０．１５＜Ｌ／ＥＷ＜−０．０７ … （６）
Ｌ：最大像高
ＥＷ：広角端における射出瞳位置（光軸上での被投影面を基準とする。）

条件式（６）の範囲内にあれば、レンズ全長の増加を抑えつつ射出瞳位置を被投影面から適度に離すことによって、被投影面への像光の入射角度を適度に保つことができ、シェーディングや色ずれ等の不具合を抑えることができる。

本発明のさらに別の側面では、第３レンズ群は、正レンズ１枚からなり、第３レンズ群を移動させることで合焦を行う。第３レンズ群は、比較的像面に近い所に位置し、ここを通過する光線束は比較的細く、１枚の正レンズから構成されても良好な光学性能を実現できる。また、第３レンズ群が１枚からなるため軽量であり、ここを合焦時に移動させることで、アクチュエーターへの負荷を最低限に抑えることが可能である。

本発明に係る撮像装置は、上述のズームレンズを有する。本発明のズームレンズを用いることで、変倍比が大きく諸収差が良好に補正された画像を撮影できる撮像装置を提供することができる。

本発明の具体的な側面では、上記撮像装置において、ズームレンズの焦点距離に応じて、被投影面の湾曲量を変化させる。なお、ズームレンズの場合、厳密には、各焦点距離における像面湾曲の値が異なるため、焦点距離毎に被投影面の湾曲量を変化させれば、より良好な光学性能を得ることができる。

本発明の別の側面では、ズームレンズの合焦距離に応じて、被投影面の湾曲量を変化させる。ズームレンズの場合、厳密には、各合焦距離における像面湾曲の値が異なるため、合焦距離毎に被投影面の湾曲量を変化させれば、より良好な光学性能を得ることができる。

本発明の一実施形態のカメラモジュールを説明する図である。 図１のカメラモジュールを組み込んだ撮像装置を説明するブロック図である。 撮像装置を備える携帯通信端末を説明するブロック図である。 実施例１のズームレンズの断面図である。 図５Ａ、５Ｂ、及び５Ｃは、広角端、中間位置、及び望遠端におけるズームレンズのレンズ配置を説明する図である。 図６Ａ〜６Ｃは、実施例１のズームレンズの広角端での収差図であり、図６Ｄ〜６Ｆは、実施例１のズームレンズの中間位置での収差図であり、図６Ｇ〜６Ｉは、実施例１のズームレンズの望遠端での収差図である。 実施例２のズームレンズの断面図である。 図８Ａ、８Ｂ、及び８Ｃは、広角端、中間位置、及び望遠端におけるズームレンズのレンズ配置を説明する図である。 図９Ａ〜９Ｃは、実施例２のズームレンズの広角端での収差図であり、図９Ｄ〜９Ｆは、実施例２のズームレンズの中間位置での収差図であり、図９Ｇ〜９Ｉは、実施例２のズームレンズの望遠端での収差図である。 実施例３のズームレンズの断面図である。 図１１Ａ〜１１Ｃは、実施例３のズームレンズの広角端での収差図であり、図１１Ｄ〜１１Ｆは、実施例３のズームレンズの中間位置での収差図であり、図１１Ｇ〜１１Ｉは、実施例３のズームレンズの望遠端での収差図である。 実施例４のズームレンズの断面図である。 図１３Ａ〜１３Ｃは、実施例４のズームレンズの広角端での収差図であり、図１３Ｄ〜１３Ｆは、実施例４のズームレンズの中間位置での収差図であり、図１３Ｇ〜１３Ｉは、実施例４のズームレンズの望遠端での収差図である。 実施例５のズームレンズの断面図である。 図１５Ａ〜１５Ｃは、実施例５のズームレンズの広角端での収差図であり、図１５Ｄ〜１５Ｆは、実施例５のズームレンズの中間位置での収差図であり、図１５Ｇ〜１５Ｉは、実施例５のズームレンズの望遠端での収差図である。 図１６Ａ〜１６Ｃは、実施例５のズームレンズの広角端での収差図であり、図１６Ｄ〜１６Ｆは、実施例５のズームレンズの中間位置での収差図であり、図１６Ｇ〜１６Ｉは、実施例５のズームレンズの望遠端での収差図である。

図１は、本発明の一実施形態であるズームレンズを備えるカメラモジュールを説明する断面図である。

カメラモジュール５０は、被写体像を形成するズームレンズ１０と、ズームレンズ１０によって形成された被写体像を検出する撮像素子５１と、この撮像素子５１を湾曲した状態に支持する支持体５２と、この支持体５２を背後から保持するとともに配線等を有する配線基板５４と、ズームレンズ１０を保持するとともに物体側からの光束を入射させる開口部ＯＰを有する鏡筒部５５とを備える。このカメラモジュール５０は、後述する撮像装置に組み込まれて使用されるが、単独でも撮像装置と呼ぶものとする。

ズームレンズ１０は、物体側から順に、第１レンズ群ＧＲ１と、開口絞りＳと、第２レンズ群ＧＲ２と、第３レンズ群ＧＲ３とを備える。各レンズ群ＧＲ１〜ＧＲ３は、単一又は複数のレンズからなるものとすることができる。

撮像素子５１は、固体撮像素子すなわち集積回路からなるセンサーチップである。撮像素子５１は、受光部としての光電変換部５１ａを有し、光電変換部５１ａの周囲には、駆動回路５１ｂが付随的に形成されている。

支持体５２は、撮像素子５１を光軸ＡＸのまわりに対称的に窪んだ凹形状に維持し固定する役割を有する。これにより、撮像素子５１の光電変換部５１ａに設けた被投影面ＩＭは、光軸ＡＸを含む任意の断面で中央の光軸ＡＸに向かうようにズームレンズ１０側に倒れた湾曲状態（具体的には球状の凹面）となる。支持体５２は、例えばピエゾ素子のように駆動信号に応じて伸縮又は変位する機構を組み込んだ湾曲調整アクチュエーター５２ａを内蔵しており、被投影面ＩＭの湾曲量（具体的には曲率）を基準状態から所望の程度に増減させることができる。なお、平坦な撮像面を有する撮像素子５１の光電変換部５１ａ上に、特開２０１０−１０９０９６号公報に記載の像面変換素子を配置してもよい。この場合、ファイバー束等からなる像面変換素子の凹に湾曲した第１面が被投影面ＩＭとなる。

配線基板５４は、支持体５２を介して撮像素子５１を他の部材（例えば鏡筒部５５）に対してアライメントして固定する役割を有する。配線基板５４は、支持体５２を一方の面側に支持する硬質の本体部分５４ａと、本体部分５４ａの他方の面側に一端が接続されたフレキシブルプリント基板５４ｂとで構成されている。本体部分５４ａは、上記一方の面側でボンディングワイヤーＷを介して駆動回路５１ｂと接続され、上記他方の面側でフレキシブルプリント基板５４ｂと接続されている。配線基板５４のズームレンズ１０側には、不図示のホルダー部材によって、平行平板Ｆが撮像素子５１を覆うように配置・固定されている。

なお、フレキシブルプリント基板５４ｂは、本体部分５４ａと不図示の外部回路（例えば、カメラモジュール５０を実装した上位装置が有する制御回路）とを接続し、外部回路から撮像素子５１や湾曲調整アクチュエーター５２ａを駆動するための電圧や信号の供給を受けたり、また、検出信号を上記外部回路へ出力したりすることを可能としている。

鏡筒部５５は、ズームレンズ１０を収納し保持している。鏡筒部５５は、ズームレンズ１０を構成するレンズ群ＧＲ１〜ＧＲ３のうち特定のレンズ群を光軸ＡＸに沿って移動させることにより、ズームレンズ１０の変倍、合焦等の動作を可能にする駆動機構５５ａを有している。

図２を参照して、図１のカメラモジュール５０を組み込んだ撮像装置１００について説明する。

撮像装置１００は、既に説明したカメラモジュール５０のほかに、Ａ／Ｄ変換部１０２、制御部１０３、被投影面駆動部１０４、光学系駆動部１０５、タイミング発生部１０６、撮像素子駆動部１０７、画像メモリー１０８、画像処理部１０９、画像圧縮部１１０、画像記録部１１１、表示部１１２、及び操作部１１３を備える。

カメラモジュール５０は、図１を参照して説明したズームレンズ１０及び撮像素子５１を有している。ズームレンズ１０は、被写体像を撮像素子５１の被投影面に結像させる機能を有する。撮像素子５１は、ＣＣＤ（電荷結合素子）やＣＭＯＳ（相補型金属酸化物半導体）からなる光電変換部５１ａを有しており、入射光をＲＧＢ毎に光電変換し、そのアナログ信号を出力する。

Ａ／Ｄ変換部１０２は、撮像素子５１から出力された検出信号又は光電変換信号としてのアナログ信号をデジタルの画像データに変換する。

制御部１０３は、撮像装置１００の各部を制御する。 制御部１０３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を含み、ＲＯＭから読み出されてＲＡＭに展開された各種プログラムとＣＰＵとの協働で各種処理を実行する。

被投影面駆動部１０４は、制御部１０３の制御により、光学系駆動部１０５に同期して動作する。具体的には、被投影面駆動部１０４は、制御部１０３からの制御信号を受けて湾曲調整アクチュエーター５２ａを動作させ、ズームレンズ１０の焦点距離すなわち変倍状態に応じて被投影面ＩＭの湾曲量を調整する。また、被投影面駆動部１０４は、制御部１０３からの制御信号を受けて湾曲調整アクチュエーター５２ａを動作させ、ズームレンズ１０の合焦距離すなわち合焦状態に応じて被投影面ＩＭの湾曲量を微調整する。

光学系駆動部１０５は、制御部１０３の制御により、変倍、合焦、露出等を行う際に、ズームレンズ１０の駆動機構５５ａを動作させてズームレンズ１０の状態を制御する。

タイミング発生部１０６は、アナログ信号出力用のタイミング信号を出力する。撮像素子駆動部１０７は、タイミング信号に基づいて撮像素子５１を走査駆動制御する。

画像メモリー１０８は、撮像素子５１によって検出されＡ／Ｄ変換部１０２によってデジタル化された画像データを、読み出し及び書き込み可能に記憶する。

画像処理部１０９は、画像メモリー１０８等に保管された画像データ等に対して、各種画像処理を施す。画像圧縮部１１０は、ＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）等の圧縮方式により、撮像された画像処理前後の画像データを圧縮する。

画像記録部１１１は、図示しないスロットにセットされた、メモリーカード等の記録メディアに画像データを記録する。

表示部１１２は、カラー液晶パネル等であり、撮影後の画像データ、撮影前のスルー画像、及び各種操作画面等を表示する。操作部１１３は、レリーズボタン及び各種モード等を設定するための各種操作キーを含み、ユーザーにより操作入力された情報を制御部１０３に対して出力する。

ここで、撮像装置１００における動作を説明する。撮影時に、被写体のモニタリング（スルー画像表示）と、画像撮影実行とが行われる。モニタリングにおいては、ズームレンズ１０を介して得られた被写体の像が、撮像素子５１の湾曲した被投影面ＩＭ（図１参照）に結像される。撮像素子５１は、タイミング発生部１０６及び撮像素子駆動部１０７によって走査駆動され、一定周期毎に結像した光像に対応する光電変換出力としてのアナログ信号を１画面分出力する。

このアナログ信号は、撮像素子５１に付属する回路においてＲＧＢの各原色成分毎に適宜ゲイン調整された後に、Ａ／Ｄ変換部１０２でデジタルデータに変換される。そのデジタルデータは、画像処理部１０９により、画素補間処理及びＹ補正処理を含むカラープロセス処理が行われて、デジタル値の輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｂ，Ｃｒ（画像データ）が生成されて画像メモリー１０８に格納される。デジタルデータは、その信号が画像処理部１０９から定期的に読み出されてそのビデオ信号が生成されて、表示部１１２に出力される。

この表示部１１２は、モニタリングにおいては電子ファインダーとして機能し、撮像画像をリアルタイムに表示することとなる。この状態で、随時、ユーザーが操作部１１３を介して行う操作入力に基づいて、光学系駆動部１０５の駆動によりズームレンズ１０の変倍、合焦、露出等が設定される。これに付随して被投影面駆動部１０４により被投影面ＩＭの湾曲量が調整される。

このようなモニタリング状態において、ユーザーが操作部１１３のレリーズボタンを操作することにより、静止画像データが撮影される。レリーズボタンの操作に応じて、画像メモリー１０８に格納された１コマの画像データが読み出されて、画像圧縮部１１０により圧縮される。その圧縮された画像データが、画像記録部１１１により記録メディアに記録される。

なお、上述の撮像装置１００は、本発明に好適な撮像装置の一例であり、本発明は、これに限定されるものではない。

すなわち、カメラモジュール５０又はズームレンズ１０を搭載した撮像装置としては、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、撮像機能付の携帯電話機、ＰＨＳ（Personal Handyphone System）、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等であってもよい。

以上の撮像装置１００において、カメラモジュール５０は、コネクター等を介して本体側の制御部１０３等に対して着脱可能にできる。特に撮像装置１００がレンズ交換型のカメラである場合、カメラモジュール５０は交換レンズとして機能し、制御部１０３等を組み込んだカメラボディ等に対して着脱可能に固定される。

次に、図３を参照して、図２に例示される撮像装置１００を搭載した携帯電話機その他の携帯通信端末３００の一例について説明する。

携帯通信端末３００は、各部を統括的に制御するとともに各処理に応じたプログラムを実行する制御部（ＣＰＵ）３１０と、番号等をキーにより操作入力するための操作部３２０と、所定のデータの他に撮像した映像等を表示する表示部３３０と、アンテナ３４１を介して外部サーバー等との間の各種情報通信を実現するための無線通信部３４０と、撮像装置１００と、携帯通信端末３００のシステムプログラムや各種処理プログラム及び端末ＩＤ等の必要な諸データを記憶している記憶部（ＲＯＭ）３６０と、制御部３１０によって実行される各種処理プログラムやデータ、処理データ、若しくは撮像装置１００による撮像データ等を一時的に格納する作業領域として用いられる一時記憶部（ＲＡＭ）３７０とを備えている。

なお、撮像装置１００の制御部１０３（図２参照）と、携帯通信端末３００の制御部３１０とは通信可能に接続されており、かかる場合に図２に示す撮像装置１００側の表示部１１２や操作部１１３等の機能を携帯通信端末３００側に持たせて、これら表示部１１２や操作部１１３等を省略することができるが、撮像装置１００自体の動作は基本的に同様である。より具体的には、撮像装置１００の外部接続端子（不図示）は、携帯通信端末３００の制御部３１０と接続され、携帯通信端末３００側から撮像装置１００側にレリーズ信号が送信され、撮像により得られた輝度信号や色差信号等の画像信号又は画像データは、撮像装置１００側から制御部３１０側に出力される。かかる画像信号は、携帯通信端末３００の制御系により、記憶部３６０に記憶され、或いは表示部３３０で表示され、さらには、無線通信部３４０を介して映像情報として外部に送信可能となっている。

以下、図１に戻って、本発明の一実施形態であるズームレンズ１０について詳細に説明する。図１に示すズームレンズ１０は、撮像素子５１に被写体像を結像させるものである。撮像素子５１の被投影面ＩＭは、浅い凹の球面状に湾曲しており、光軸ＡＸのまわりに対称性を有する回転面となっている。被投影面ＩＭを凹の球面状に湾曲させることにより、撮像装置１００の小型化と高性能化を両立させることができる。つまり、被投影面ＩＭに入射する光束の主光線入射角が比較的小さくなるのでテレセントリック特性の補正に関して有利になり、シェーディングの発生を抑えることができる。また、歪曲収差やコマ収差の補正が容易になり、ズームレンズ１０延いてはカメラモジュール５０又は撮像装置１００の小型化も可能になる。被投影面ＩＭの湾曲量をズームレンズ１０の像面湾曲に合わせることにより、画面全体にわたり性能を向上させることが可能になる。また、ズームレンズ１０で像面湾曲の補正を十分に行わなくてもよくなるので、ペッツバール和を小さくする必要がなくなり、硝材選択の自由度が上がるため、色収差を良好に補正することができる。

実施形態のズームレンズ１０は、負の屈折力を有する第１レンズ群ＧＲ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群ＧＲ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群ＧＲ３とからなる。ズームレンズ１０は、実質的に屈折力を持たない光学素子として、屈折力の弱いレンズや、例えばＩＲカットフィルター等である平行平板Ｆを含む。ズームレンズ１０は、広角端から望遠端への変倍に際し、第１〜第３レンズ群ＧＲ１〜ＧＲ３のうち１組以上のレンズ群の間隔を変える。具体的には、例えば第１〜第３レンズ群ＧＲ１〜ＧＲ３を光軸ＡＸに沿って個別に変位させる。さらに、開口絞りＳは、収差補正の便宜や設置の簡便性等を考慮して、中央の第２レンズ群ＧＲ２の周辺に配置されている。

実施形態のズームレンズ１０は、いわゆるレトロフォーカス型に近い構成を持つことで、焦点距離に比し長いバックフォーカスを確保することができ、フィルターやカバーガラスである平行平板Ｆの配置が容易となる。また、先頭の第１レンズ群ＧＲ１が負のパワーを有することで、広画角に設定しても前玉径が比較的小さくて済む。

以上のズームレンズ１０は、既に説明した条件式（１）及び（２）
２．０＜ｆ２／ｆＷ＜３．０ … （１）
０．３＜ｆ２／ｆＴ＜０．６５ … （２）
を満足する。ただし、ｆ２は、第２レンズ群ＧＲ２の焦点距離であり、ｆＷは、広角端における全系の焦点距離であり、ｆＴは、望遠端における全系の焦点距離である。

条件式（１）及び（２）の値ｆ２／ｆＷやｆ２／ｆＴが下限を上回ることで、第２レンズ群ＧＲ２の屈折力が強くなり過ぎず、ここで発生する収差が大きくなり過ぎたり、この第２レンズ群ＧＲ２における製造誤差による光学性能変化が大きくなり過ぎたりすることがない。一方、条件式（１）及び（２）の値ｆ２／ｆＷやｆ２／ｆＴが上限を下回ることで、第２レンズ群ＧＲ２の屈折力が弱くなり過ぎないため、変倍に必要な第２レンズ群ＧＲ２等の移動量を確保するためにズームレンズ１０が過度に大型化してしまうことを防ぐことができる。

実施形態のズームレンズ１０は、上記条件式（１）及び（２）に加えて、既に説明した条件式（３）
−１２＜ＲＩＴ／Ｌ＜−７ … （３）
を満足する。ただし、ＲＩＴは、物体距離が無限遠の時の望遠端における被投影面ＩＭの曲率半径であり、Ｌは、最大像高（ただし、ここでの像高とは、湾曲した被投影面ＩＭに沿った弧の長さとする。）である。

条件式（３）の値ＲＩＴ／Ｌが下限を上回れば、被投影面ＩＭの湾曲が大きくなり、ズームレンズ１０でのテレセントリック特性や像面湾曲の補正負担が増大することを防げる。一方、値ＲＩＴ／Ｌが上限を下回ると、被投影面ＩＭの湾曲が小さくなり、像面湾曲の補正負担が増加することを防ぐことができる。また、ズームレンズ１０の最終面と被投影面ＩＭとが近づき過ぎるのを防ぎ、平行平板Ｆを挿入するための空気間隔を充分に確保できる。

実施形態のズームレンズ１０は、上記条件式（１）及び（２）に加えて、既に説明した条件式（４）
３．９＜｜Ｐ'Ｗ×ＲＩＷ｜＜７．０ … （４）
を満足する。ただし、Ｐ'Ｗ＝Σ［（ｈ_ｊｗ／ｈ_１ｗ）×（１／ｒ_ｊ）×｛（１／ｎ_ｊ）−（１／ｎ_ｊ＋１）｝］であり、ｈ_ｊｗは広角端におけるレンズ第ｊ面での近軸軸上光線高さであり、ｈ_１ｗは、広角端におけるレンズ第１面Ｓ１での近軸軸上光線高さであり、ｒ_ｊはレンズ第ｊ面の曲率半径であり、ｎ_ｊはレンズ第ｊ面より物体側の媒質の屈折率であり、ｎ_ｊ＋１はレンズ第ｊ面より像側の媒質の屈折率である。ＲＩＷは、物体距離が無限遠の時の広角端における被投射面の曲率半径である。

上記条件式（４）の値｜Ｐ'Ｗ×ＲＩＷ｜が下限及び上限の範囲内にあれば、広角端での像面湾曲と被投影面ＩＭの湾曲量との差を小さく抑えられ、良好な光学性能を維持できる。

実施形態のズームレンズ１０は、上記条件式（１）及び（２）に加えて、既に説明した条件式（５）
１．０＜｜Ｐ'Ｔ×ＲＩＷ｜＜１．５ … （５）
を満足する。ただし、Ｐ'Ｔ＝Σ［（ｈ_ｊｔ／ｈ_１ｔ）×（１／ｒ_ｊ）×｛（１／ｎ_ｊ）−（１／ｎ_ｊ＋１）｝］であり、ｈ_ｊｔは望遠端におけるレンズ第ｊ面での近軸軸上光線高さであり、ｈ_１ｔは、望遠端におけるレンズ第１面Ｓ１での近軸軸上光線高さである。ｒ_ｊ、ｎ_ｊ、ｎ_ｊ＋１、ＲＩＷ等の定義は、上記条件式（４）と同様である。

上記条件式（５）の値｜Ｐ'Ｔ×ＲＩＷ｜が下限及び上限の範囲内にあれば、望遠端での像面湾曲と被投影面ＩＭの湾曲量との差を小さく抑えられ、良好な光学性能を維持できる。

実施形態のズームレンズ１０は、上記条件式（１）及び（２）に加えて、既に説明した条件式（６）
−０．１５＜Ｌ／ＥＷ＜−０．０７ … （６）
を満足する。ただし、Ｌは最大像高であり、ＥＷは、広角端における射出瞳位置である。

条件式（６）の値Ｌ／ＥＷが下限及び上限の範囲内にあれば、レンズ全長の増加を抑えつつ射出瞳位置を被投影面ＩＭから適度に離すことによって、被投影面ＩＭへの像光の入射角度を適度に保つことができ、シェーディングや色ずれ等の不具合を抑えることができる。

〔実施例〕
以下、本発明のズームレンズの具体的な実施例を説明する。

〔実施例１〕
実施例１のレンズ概要を以下に示す。
広角端焦点距離＝５．０５
中間位置焦点距離＝１０．２１
望遠端焦点距離＝２０．２１
広角端Ｆナンバー＝２．４
中間位置Ｆナンバー＝３．１７
望遠端Ｆナンバー＝４．８
ズーム比＝４．０

実施例１のレンズ面のデータを以下の表１に示す。表１中で、「Ｒ」は曲率半径を意味し、「Ｄ」は軸上面間隔を意味し、「Ｎｄ」はｄ線に関する屈折率を意味し、「νd」はｄ線に関するアッベ数を意味する。また、「撮像面」は被投影面ＩＭに相当する。

〔表１〕
面番号 R(mm) D(mm) Nd νd 有効半径(mm)
0(物体) ∞
1* -42.729 1.00 1.75500 51.2 7.53
2* 10.038 2.44 6.20
3* 15.384 1.62 1.92290 20.9 6.20
4* 29.218 d1 6.20
5(絞り) ∞ 0.00 2.71
6* 6.121 2.26 1.49710 81.6 2.87
7* -21.136 0.15 2.81
8 9.010 1.63 1.69680 55.5 2.76
9 -14.934 0.40 1.62000 36.3 2.59
10 4.680 d2 2.35
11* 21.912 1.80 1.55330 71.7 4.45
12* -12.303 d3 4.46
13 ∞ 0.40 1.51680 64.2 4.24
14 ∞ 1.00 4.21
撮像面 -31.711 4.12

以上の表１において、「ｄ１」、「ｄ２」、「ｄ３」は間隔が可変であることを示す。また、特定の面番号の後に記号「＊」が記載されているが、これは、この面が非球面形状を有することを意味している。なお、この実施例１及び以下の実施例において、非球面の形状は、面の頂点を原点とし、光軸ＡＸ方向にＸ軸をとり、光軸ＡＸと垂直方向の高さをｈとして以下の「数１」で表す。
〔数１〕

ただし、
Ａｉ：ｉ次の非球面係数
Ｒ ：曲率半径
Ｋ ：円錐定数

実施例１のズームレンズのレンズ面の非球面係数を以下の表２に示す。

〔表２〕
第1面
K=0.00000E+00, A4=0.11075E-03, A6=-0.11187E-05, A8=0.69151E-07,
A10=-0.12910E-08, A12=0.73609E-11
第2面
K=0.00000E+00, A4=-0.21631E-03, A6=0.17564E-04, A8=-0.41942E-06,
A10=0.76857E-08, A12=-0.74344E-10
第3面
K=0.00000E+00, A4=-0.43875E-03, A6=0.23060E-04, A8=-0.62343E-06,
A10=0.38848E-08, A12=-0.72233E-11
第4面
K=0.00000E+00, A4=-0.36042E-03, A6=0.18852E-04, A8=-0.63985E-06,
A10=0.52915E-08, A12=-0.54674E-11
第6面
K=0.00000E+00, A4=-0.23013E-03, A6=0.18755E-04, A8=-0.67857E-06,
A10=0.20980E-06
第7面
K=0.00000E+00, A4=0.68046E-03, A6=0.29619E-04, A8=-0.12579E-05,
A10=0.34337E-06
第11面
K=0.00000E+00, A4=0.11250E-02, A6=-0.91769E-04, A8=0.11420E-05,
A10=0.10130E-06, A12=-0.31219E-08
第12面
K=0.00000E+00, A4=0.28344E-02, A6=-0.21118E-03, A8=0.69824E-05,
A10=-0.54926E-07, A12=-0.12981E-08

なお、これ以降（表２のレンズデータを含む）において、１０のべき乗数（たとえば２．５×１０^−０２）をＥ（たとえば２．５Ｅ−０２）を用いて表すものとする。

実施例１のズームレンズの広角端、中間位置、望遠端における諸元を以下の表３に示す。表３おいて、「焦点距離ｆ」はズームレンズの焦点距離を意味し、「Ｆｎｏ」はズームレンズのＦナンバーを意味し、「画角」はズームレンズの画角を意味し、「２Ｙ」は被投影面ＩＭ又は撮像面の対角線長を意味し、「レンズ全長」はズームレンズの全長を意味する。「ｄ１」、「ｄ２」、「ｄ３」は群間すなわち表１の可変間隔を意味する。

〔表３〕
広角端 中間位置 望遠端
焦点距離f 5.05 10.21 20.21
Fno 2.40 3.17 4.80
画角 75.4 41.9 21.9
2Y 6.767 7.981 8.252
レンズ全長 43.76 33.39 35.25
d1 22.30 7.15 0.44
d2 6.89 11.55 20.88
d3 1.88 1.99 1.23

実施例１のズームレンズのレンズ群データを以下の表４に示す。

〔表４〕
レンズ群 始面 焦点距離(mm)
GR1 1 -16.96
GR2 5 11.76
GR3 11 14.51

図４は、実施例１のズームレンズ１１又は撮像ユニット５０の断面図である。ズームレンズ１１を構成する第１〜第３レンズ群ＧＲ１〜ＧＲ３のうち、全体として負の第１レンズ群ＧＲ１は、負の屈折力を有し両凹の第１レンズＬ１１と、正の屈折力を有し物体側に凸でメニスカスの第２レンズＬ１２とを有する。全体として正の第２レンズ群ＧＲ２は、正の屈折力を有し両凸の第１レンズＬ２１と、正の屈折力を有し両凸の第２レンズＬ２２と、負の屈折力を有し両凹の第３レンズＬ２３とを有する。ここで、第２レンズＬ２２と第３レンズＬ２３とは接合レンズとなっている。全体として正の第３レンズ群ＧＲ３は、正の屈折力を有し両凸の第１レンズＬ３１を有する。ズームレンズ１１を構成する全てのレンズＬ１１〜Ｌ３１は、例えばガラス材料から形成されている。第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２との間には、第２レンズ群ＧＲ２に近接して開口絞りＳが配置されている。本実施例において、被投影面ＩＭは球面形状を有している。なお、第３レンズ群ＧＲ３の第１レンズＬ３１の光射出面と凹の被投影面ＩＭとの間には、平行平板Ｆを配置することができる。

図５Ａは広角端のズームレンズ１１を示し、図５Ｂは中間位置のズームレンズ１１を示し、図５Ｃは望遠端のズームレンズ１１を示す。図からも明らかなように、変倍時には、第１レンズ群ＧＲ１から第３レンズ群ＧＲ３までが光軸ＡＸに沿って個別に移動する。

図６Ａ〜６Ｃは、実施例１のズームレンズ１１の広角端での無限遠における収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示している。

図６Ｄ〜６Ｆは、実施例１のズームレンズ１１の中間位置での無限遠における収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示している。

図６Ｇ〜６Ｉは、実施例１のズームレンズ１１の望遠端での無限遠における収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示している。

〔実施例２〕
実施例２のレンズ概要を以下に示す。
広角端焦点距離＝４．６
中間位置焦点距離＝１２．０９
望遠端焦点距離＝３２．２１
広角端Ｆナンバー＝２．４２
中間位置Ｆナンバー＝３．８９
望遠端Ｆナンバー＝６．０８
ズーム比＝７．０

実施例２のレンズ面のデータを以下の表５に示す。なお、表５中の諸元の意義は、実施例１の表１中の諸元の意義と同様である。

〔表５〕
面番号 R(mm) D(mm) Nd νd 有効半径(mm)
0(物体) ∞
1* -93.067 1.00 1.75500 51.2 8.30
2* 8.429 2.30 6.66
3* 11.062 1.81 2.00180 19.3 6.68
4* 16.653 d1 6.60
5(絞り) ∞ 0.00 可変
6* 7.096 2.01 1.49710 81.6 3.50
7* -16.475 0.37 3.44
8 9.738 2.04 1.69680 55.5 3.21
9 -26.635 1.29 1.67270 32.2 2.88
10 4.737 d2 2.35
11* 26.678 1.80 1.85130 40.1 4.85
12* -16.027 d3 4.83
13 ∞ 0.40 1.51680 64.2 4.39
14 ∞ 1.00 4.32
撮像面 -46.497 4.10

実施例２のズームレンズのレンズ面の非球面係数を以下の表６に示す。

〔表６〕
第1面
K=0.00000E+00, A4=0.13165E-03, A6=-0.40795E-05, A8=0.96804E-07,
A10=-0.10775E-08, A12=0.43258E-11
第2面
K=0.00000E+00, A4=-0.32307E-03, A6=0.13155E-04, A8=-0.39247E-06,
A10=0.71247E-08, A12=-0.65518E-10
第3面
K=0.00000E+00, A4=-0.60480E-03, A6=0.21841E-04, A8=-0.45543E-06,
A10=0.23544E-08, A12=-0.51489E-11
第4面
K=0.00000E+00, A4=-0.52490E-03, A6=0.22100E-04, A8=-0.59436E-06,
A10=0.49518E-08, A12=-0.12007E-10
第6面
K=0.00000E+00, A4=-0.38937E-03, A6=0.61091E-05, A8=-0.12886E-05,
A10=0.73588E-07
第7面
K=0.00000E+00, A4=0.24578E-03, A6=0.45790E-05, A8=-0.11214E-05,
A10=0.78574E-07
第11面
K=0.00000E+00, A4=0.93080E-03, A6=-0.53705E-04, A8=0.27577E-06,
A10=0.49136E-07, A12=-0.11531E-08
第12面
K=0.00000E+00, A4=0.17046E-02, A6=-0.84433E-04, A8=0.70498E-06,
A10=0.56858E-07, A12=-0.13353E-08

実施例２のズームレンズの広角端、中間位置、望遠端における諸元を以下の表７に示す。なお、表７中の諸元の意義は、実施例１の表３中の諸元の意義と同様である。なお、「絞り径」はズームレンズ中の絞りＳの開口径を意味する。

〔表７〕
広角端 中間位置 望遠端
焦点距離f 4.60 12.09 32.21
Fno 2.42 3.89 6.08
画角 80.6 35.8 13.8
2Y 6.768 8.181 8.194
レンズ全長 46.37 37.14 49.23
絞り径 5.15 5.15 6.72
d1 24.84 7.25 0.65
d2 5.02 13.62 33.46
d3 2.50 2.25 1.11

実施例２のズームレンズのその他の諸元を以下の表８に示す。なお、表８中の諸元の意義は、実施例１の表４中の諸元の意義と同様である。

〔表８〕
レンズ群 始面 焦点距離(mm)
GR1 1 -16.68
GR2 5 12.27
GR3 11 11.99

図７は、実施例２のズームレンズ１２又は撮像ユニット５０の断面図である。ズームレンズ１２を構成する第１〜第３レンズ群ＧＲ１〜ＧＲ３のうち、全体として負の第１レンズ群ＧＲ１は、負の屈折力を有し両凹の第１レンズＬ１１と、正の屈折力を有し物体側に凸でメニスカスの第２レンズＬ１２とを有する。全体として正の第２レンズ群ＧＲ２は、正の屈折力を有し両凸の第１レンズＬ２１と、正の屈折力を有し両凸の第２レンズＬ２２と、負の屈折力を有し両凹の第３レンズＬ２３とを有する。ここで、第２レンズＬ２２と第３レンズＬ２３とは接合レンズとなっている。全体として正の第３レンズ群ＧＲ３は、正の屈折力を有し両凸の第１レンズＬ３１を有する。ズームレンズ１１を構成する全てのレンズＬ１１〜Ｌ３１は、例えばガラス材料から形成されている。第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２との間には、第２レンズ群ＧＲ２に近接して開口絞りＳが配置されている。本実施例において、被投影面ＩＭは球面形状を有している。なお、第３レンズ群ＧＲ３の第１レンズＬ３１の光射出面と凹の被投影面ＩＭとの間には、平行平板Ｆを配置することができる。

図８Ａは広角端のズームレンズ１２を示し、図８Ｂは中間位置のズームレンズ１２を示し、図８Ｃは望遠端のズームレンズ１２を示す。図からも明らかなように、変倍時には、第１レンズ群ＧＲ１から第３レンズ群ＧＲ３までが光軸ＡＸに沿って個別に移動する。

図９Ａ〜９Ｃは、実施例２のズームレンズ１２の広角端での収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示している。

図９Ｄ〜９Ｆは、実施例２のズームレンズ１２の中間位置での収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示している。

図９Ｇ〜９Ｉは、実施例２のズームレンズ１２の望遠端での収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示している。

〔実施例３〕
実施例３のレンズ概要を以下に示す。
広角端焦点距離＝４．４
中間位置焦点距離＝１０．１８
望遠端焦点距離＝２３．９３
広角端Ｆナンバー＝２．４２
中間位置Ｆナンバー＝３．８９
望遠端Ｆナンバー＝６．０８
ズーム比＝５．４

実施例３のレンズ面のデータを以下の表９に示す。なお、表９中の諸元の意義は、実施例１の表１中の諸元の意義と同様である。

〔表９〕
面番号 R(mm) D(mm) Nd νd 有効半径(mm)
0(物体) ∞
1* -107.383 1.00 1.75500 51.2 8.73
2* 8.366 2.93 7.21
3* 13.415 1.81 2.00180 19.3 7.18
4* 22.423 d1 7.25
5(絞り) ∞ 0.00 2.74
6* 7.158 2.79 1.49710 81.6 2.92
7* -17.466 0.31 3.00
8 9.608 1.89 1.69680 55.5 2.99
9 -36.557 1.11 1.67270 32.2 2.81
10 4.825 d2 2.54
11* 16.803 2.24 1.85130 40.1 4.82
12* -26.057 d3 4.72
13 ∞ 0.40 1.51680 64.2 4.39
14 ∞ 1.00 4.32
撮像面 -46.500

実施例３のズームレンズのレンズ面の非球面係数を以下の表１０に示す。

〔表１０〕
第1面
K=0.00000E+00, A4=0.80666E-04, A6=-0.40094E-05, A8=0.97831E-07,
A10=-0.10618E-08, A12=0.40023E-11
第2面
K=0.00000E+00, A4=-0.40074E-03, A6=0.12510E-04, A8=-0.40591E-06,
A10=0.70806E-08, A12=-0.66987E-10
第3面
K=0.00000E+00, A4=-0.59789E-03, A6=0.22540E-04, A8=-0.46175E-06,
A10=0.23242E-08, A12=-0.13666E-11
第4面
K=0.00000E+00, A4=-0.52704E-03, A6=0.22205E-04, A8=-0.58016E-06,
A10=0.50432E-08, A12=-0.13162E-10
第6面
K=0.00000E+00, A4=-0.34764E-03, A6=0.43347E-05, A8=-0.10751E-05,
A10=0.53614E-07
第7面
K=0.00000E+00, A4=0.25687E-03, A6=0.79588E-06, A8=-0.76753E-06,
A10=0.52706E-07
第11面
K=0.00000E+00, A4=0.70383E-03, A6=-0.32969E-04, A8=-0.10512E-06,
A10=0.56334E-07, A12=-0.14258E-08
第12面
K=0.00000E+00, A4=0.17295E-02, A6=-0.92650E-04, A8=0.13722E-05,
A10=0.50612E-07, A12=-0.17434E-08

実施例３のズームレンズの広角端、中間位置、望遠端における諸元を以下の表１１に示す。なお、表１１中の諸元の意義は、実施例１の表３中の諸元の意義と同様である。なお、「絞り径」はズームレンズ中の絞りＳの開口径を意味する。

〔表１１〕
広角端 中間位置 望遠端
焦点距離f 4.41 10.18 23.93
Fno 2.42 3.89 6.08
画角 83.0 42.0 18.5
2Y 6.626 8.011 8.206
レンズ全長 52.20 39.80 45.51
絞り径 5.48 5.48 5.48
d1 28.75 9.83 1.80
d2 6.04 12.70 27.24
d3 1.94 1.81 1.00

実施例３のズームレンズのその他の諸元を以下の表１２に示す。なお、表１２中の諸元の意義は、実施例１の表４中の諸元の意義と同様である。

〔表１２〕
レンズ群 始面 焦点距離(mm)
GR1 1 -16.95
GR2 5 13.02
GR3 11 12.29

図１０は、実施例３のズームレンズ１３又は撮像ユニット５０の断面図である。ズームレンズ１３を構成する第１〜第３レンズ群ＧＲ１〜ＧＲ３のうち、全体として負の第１レンズ群ＧＲ１は、負の屈折力を有し両凹の第１レンズＬ１１と、正の屈折力を有し物体側に凸でメニスカスの第２レンズＬ１２とを有する。全体として正の第２レンズ群ＧＲ２は、正の屈折力を有し両凸の第１レンズＬ２１と、正の屈折力を有し両凸の第２レンズＬ２２と、負の屈折力を有し両凹の第３レンズＬ２３とを有する。ここで、第２レンズＬ２２と第３レンズＬ２３とは接合レンズとなっている。全体として正の第３レンズ群ＧＲ３は、正の屈折力を有し両凸の第１レンズＬ３１を有する。ズームレンズ１１を構成する全てのレンズＬ１１〜Ｌ３１は、例えばガラス材料から形成されている。第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２との間には、第２レンズ群ＧＲ２に近接して開口絞りＳが配置されている。本実施例において、被投影面ＩＭは球面形状を有している。なお、第３レンズ群ＧＲ３の第１レンズＬ３１の光射出面と凹の被投影面ＩＭとの間には、平行平板Ｆを配置することができる。

図１０は広角端のズームレンズ１３を示す。中間位置及び望遠端のズームレンズ１３では、実施例１の図５Ｂ及び５Ｃと同様に、第１レンズ群ＧＲ１から第３レンズ群ＧＲ３までが光軸ＡＸに沿って個別に移動する。

図１１Ａ〜１１Ｃは、実施例３のズームレンズ１３の広角端での収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示している。

図１１Ｄ〜１１Ｆは、実施例３のズームレンズ１３の中間位置での収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示している。

図１１Ｇ〜１１Ｉは、実施例３のズームレンズ１３の望遠端での収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示している。

〔実施例４〕
実施例４のレンズ概要を以下に示す。
広角端焦点距離＝５．８
中間位置焦点距離＝１１．５５
望遠端焦点距離＝２３．３０
広角端Ｆナンバー＝２．４２
中間位置Ｆナンバー＝３．８９
望遠端Ｆナンバー＝６．０９
ズーム比＝４．０

実施例４のレンズ面のデータを以下の表１３に示す。なお、表１３中の諸元の意義は、実施例１の表１中の諸元の意義と同様である。

〔表１３〕
面番号 R(mm) D(mm) Nd νd 有効半径(mm)
0(物体) ∞
1* -46.360 1.00 1.75500 51.2 6.48
2* 10.055 2.17 5.75
3* 18.755 1.65 2.00180 19.3 5.74
4* 42.701 d1 5.75
5(絞り) ∞ 0.00 可変
6* 7.523 2.85 1.49710 81.6 3.11
7* -14.489 0.20 3.21
8 8.614 2.03 1.69680 55.5 3.17
9 -42.919 0.98 1.67270 32.2 2.93
10 4.598 d2 2.59
11* 31.692 1.94 1.85130 40.1 4.50
12* -17.735 d3 4.45
13 ∞ 0.40 1.51680 64.2 4.18
14 ∞ 1.00 4.12
撮像面 -46.133

実施例４のズームレンズのレンズ面の非球面係数を以下の表１４に示す。

〔表１４〕
第1面
K=0.00000E+00, A4=0.61620E-05, A6=-0.34965E-05, A8=0.11169E-06,
A10=-0.15888E-08, A12=0.90602E-11
第2面
K=0.00000E+00, A4=-0.33255E-03, A6=0.13395E-04, A8=-0.44867E-06,
A10=0.60414E-08, A12=-0.21775E-10
第3面
K=0.00000E+00, A4=-0.67425E-03, A6=0.19497E-04, A8=-0.56031E-06,
A10=0.22343E-08, A12=0.74779E-10
第4面
K=0.00000E+00, A4=-0.59368E-03, A6=0.15536E-04, A8=-0.54982E-06,
A10=0.69270E-08, A12=-0.67109E-11
第6面
K=0.00000E+00, A4=-0.38647E-03, A6=-0.64151E-05, A8=0.46617E-07,
A10=-0.18124E-07
第7面
K=0.00000E+00, A4=0.20527E-03, A6=-0.88285E-05, A8=0.22609E-06,
A10=-0.21048E-07
第11面
K=0.00000E+00, A4=0.87532E-03, A6=-0.43258E-04, A8=0.18956E-06,
A10=0.90036E-07, A12=-0.27203E-08
第12面
K=0.00000E+00, A4=0.18785E-02, A6=-0.12028E-03, A8=0.31607E-05,
A10=0.43083E-07, A12=-0.28136E-08

実施例４のズームレンズの広角端、中間位置、望遠端における諸元を以下の表１５に示す。なお、表１５中の諸元の意義は、実施例１の表３中の諸元の意義と同様である。なお、「絞り径」はズームレンズ中の絞りＳの開口径を意味する。

〔表１５〕
広角端 中間位置 望遠端
焦点距離f 5.83 11.55 23.30
Fno 2.42 3.89 6.09
画角 67.7 37.4 19.0
2Y 6.627 8.011 8.207
レンズ全長 43.90 35.06 38.10
絞り径 5.84 4.88 4.88
d1 21.17 7.25 0.65
d2 6.97 11.94 22.23
d3 1.54 1.65 1.00

実施例４のズームレンズのその他の諸元を以下の表１６に示す。なお、表１６中の諸元の意義は、実施例１の表４中の諸元の意義と同様である。

〔表１６〕
レンズ群 始面 焦点距離(mm)
GR1 1 -17.73
GR2 5 11.95
GR3 11 13.60

図１２は、実施例４のズームレンズ１４又は撮像ユニット５０の断面図である。ズームレンズ１４を構成する第１〜第３レンズ群ＧＲ１〜ＧＲ３のうち、全体として負の第１レンズ群ＧＲ１は、負の屈折力を有し両凹の第１レンズＬ１１と、正の屈折力を有し物体側に凸でメニスカスの第２レンズＬ１２とを有する。全体として正の第２レンズ群ＧＲ２は、正の屈折力を有し両凸の第１レンズＬ２１と、正の屈折力を有し両凸の第２レンズＬ２２と、負の屈折力を有し両凹の第３レンズＬ２３とを有する。ここで、第２レンズＬ２２と第３レンズＬ２３とは接合レンズとなっている。全体として正の第３レンズ群ＧＲ３は、正の屈折力を有し両凸の第１レンズＬ３１を有する。ズームレンズ１１を構成する全てのレンズＬ１１〜Ｌ３１は、例えばガラス材料から形成されている。第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２との間には、第２レンズ群ＧＲ２に近接して開口絞りＳが配置されている。本実施例において、被投影面ＩＭは球面形状を有している。なお、第３レンズ群ＧＲ３の第１レンズＬ３１の光射出面と凹の被投影面ＩＭとの間には、平行平板Ｆを配置することができる。

図１２は広角端のズームレンズ１４を示す。中間位置及び望遠端のズームレンズ１４では、実施例１の図５Ｂ及び５Ｃと同様に、第１レンズ群ＧＲ１から第３レンズ群ＧＲ３までが光軸ＡＸに沿って個別に移動する。

図１３Ａ〜１３Ｃは、実施例４のズームレンズ１４の広角端での収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示している。

図１３Ｄ〜１３Ｆは、実施例４のズームレンズ１４の中間位置での収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示している。

図１３Ｇ〜１３Ｉは、実施例４のズームレンズ１４の望遠端での収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示している。

〔実施例５〕
実施例５のレンズ概要を以下に示す。
広角端焦点距離＝４．９
中間位置焦点距離＝９．６９
望遠端焦点距離＝１９．５８
広角端Ｆナンバー＝２．４１
中間位置Ｆナンバー＝３．１３
望遠端Ｆナンバー＝４．８２
ズーム比＝４．０

実施例５のレンズ面のデータを以下の表１７に示す。なお、表１７中の諸元の意義は、実施例１の表１中の諸元の意義と同様である。

〔表１７〕
面番号 R(mm) D(mm) Nd νd 有効半径(mm)
0(物体) d0
1* -41.849 1.00 1.75500 51.2 7.88
2* 10.035 2.59 6.48
3* 15.996 1.66 2.00180 19.3 6.44
4* 32.335 d1 6.49
5(絞り) ∞ 0.00 2.67
6* 6.076 2.28 1.49710 81.6 2.91
7* -21.143 0.20 2.91
8 9.341 1.58 1.69680 55.5 2.91
9 -13.917 0.50 1.67270 32.2 2.80
10 4.647 d2 2.57
11* 14.670 2.05 1.85130 40.1 4.82
12* -17.039 d3 4.82
13 ∞ 0.40 1.51680 64.2 4.26
14 ∞ 1.00 4.21
撮像面 可変

実施例５のズームレンズのレンズ面の非球面係数を以下の表１８に示す。

〔表１８〕
第1面
K=0.00000E+00, A4=0.11366E-03, A6=-0.12518E-05, A8=0.69818E-07,
A10=-0.12902E-08, A12=0.70658E-11
第2面
K=0.00000E+00, A4=-0.22337E-03, A6=0.16935E-04, A8=-0.40488E-06,
A10=0.75238E-08, A12=-0.85834E-10
第3面
K=0.00000E+00, A4=-0.43783E-03, A6=0.22806E-04, A8=-0.61957E-06,
A10=0.39087E-08, A12=-0.12484E-10
第4面
K=0.00000E+00, A4=-0.36042E-03, A6=0.18852E-04, A8=-0.63985E-06,
A10=0.52915E-08, A12=-0.54674E-11
第6面
K=0.00000E+00, A4=-0.26285E-03, A6=0.17888E-04, A8=-0.86765E-06,
A10=0.21140E-06
第7面
K=0.00000E+00, A4=0.67617E-03, A6=0.25600E-04, A8=-0.11943E-05,
A10=0.33611E-06
第11面
K=0.00000E+00, A4=0.10236E-02, A6=-0.69325E-04, A8=0.75715E-06,
A10=0.88377E-07, A12=-0.28582E-08
第12面
K=0.00000E+00, A4=0.25183E-02, A6=-0.19730E-03, A8=0.70141E-05,
A10=-0.80414E-07, A12=-0.89769E-09

実施例５のズームレンズの広角端、中間位置、望遠端における諸元を以下の表１９に示す。なお、表１９中の諸元の意義は、実施例１の表３中の諸元の意義と同様である。なお、「絞り径」はズームレンズ中の絞りＳの開口径を意味する。

〔表１９〕
広角端１ 中間位置１ 望遠端１
焦点距離f 4.90 9.69 19.58
Fno 2.41 3.13 4.82
画角 77.2 43.9 22.6
2Y 6.599 7.722 8.065
レンズ全長 44.91 33.89 35.39
d0 ∞ ∞ ∞
d1 23.30 7.73 0.65
d2 6.51 10.87 20.46
d3 1.85 2.02 1.02
像面R -29.653 -28.757 -28.997

広角端２ 中間位置２ 望遠端２
焦点距離f 4.79 9.41 18.05
Fno 2.35 3.04 4.45
画角 78.8 45.1 24.8
2Y 6.627 7.712 8.061
レンズ全長 44.91 33.89 35.39
d0 100 300 500
d1 23.30 7.73 0.65
d2 6.07 10.27 18.90
d3 2.29 2.63 2.58
像面R -28.307 -40.972 -154.132

実施例５のズームレンズのその他の諸元を以下の表２０に示す。なお、表２０中の諸元の意義は、実施例１の表４中の諸元の意義と同様である。

〔表２０〕
レンズ群 始面 焦点距離(mm)
GR1 1 -17.23
GR2 5 11.96
GR3 11 14.58

図１４は、実施例５のズームレンズ１５又は撮像ユニット５０の断面図である。ズームレンズ１５を構成する第１〜第３レンズ群ＧＲ１〜ＧＲ３のうち、全体として負の第１レンズ群ＧＲ１は、負の屈折力を有し両凹の第１レンズＬ１１と、正の屈折力を有し物体側に凸でメニスカスの第２レンズＬ１２とを有する。全体として正の第２レンズ群ＧＲ２は、正の屈折力を有し両凸の第１レンズＬ２１と、正の屈折力を有し両凸の第２レンズＬ２２と、負の屈折力を有し両凹の第３レンズＬ２３とを有する。ここで、第２レンズＬ２２と第３レンズＬ２３とは接合レンズとなっている。全体として正の第３レンズ群ＧＲ３は、正の屈折力を有し両凸の第１レンズＬ３１を有する。ズームレンズ１１を構成する全てのレンズＬ１１〜Ｌ３１は、例えばガラス材料から形成されている。第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２との間には、第２レンズ群ＧＲ２に近接して開口絞りＳが配置されている。本実施例において、被投影面ＩＭは球面形状を有している。なお、第３レンズ群ＧＲ３の第１レンズＬ３１の光射出面と凹の被投影面ＩＭとの間には、平行平板Ｆを配置することができる。

本実施例では、焦点距離ｆ及び物体距離に応じて変化する像面湾曲に応じて、被投影面ＩＭの曲率半径Ｒを変化させることにより、被投影面ＩＭの曲率半径Ｒが固定されているときよりも、良好な光学性能を得ている。

図１４は広角端のズームレンズ１５を示す。中間位置及び望遠端のズームレンズ１５では、実施例１の図５Ｂ及び５Ｃと同様に、第１レンズ群ＧＲ１から第３レンズ群ＧＲ３までが光軸ＡＸに沿って個別に移動する。

図１５Ａ〜１５Ｃは、実施例５のズームレンズ１５の広角端での無限遠における収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示している。

図１５Ｄ〜１５Ｆは、実施例５のズームレンズ１５の中間位置での無限遠における収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示している。

図１５Ｇ〜１５Ｉは、実施例５のズームレンズ１５の望遠端での無限遠における収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示している。

図１６Ａ〜１６Ｃは、実施例５のズームレンズ１５の広角端での物体側からの距離１００ｍｍにおける収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示している。

図１６Ｄ〜１６Ｆは、実施例５のズームレンズ１５の中間位置での物体側からの距離３００ｍｍにおける収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示している。

図１６Ｇ〜１６Ｉは、実施例５のズームレンズ１５の望遠端での物体側からの距離５００ｍｍにおける収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示している。

以下の表２１は、参考のため、各条件式（１）〜（６）に対応する各実施例１〜５の値ｆ２／ｆＷ、ｆ２／ｆＴ、ＲＩＴ／Ｌ、｜Ｐ'Ｗ×ＲＩＷ｜、｜Ｐ'Ｔ×ＲＩＷ｜、Ｌ／ＥＷをまとめたものである。

〔表２１〕

以上では、実施形態や実施例に即して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態等に限定されるものではない。

例えば、上記実施形態において、上記実施例のズームレンズ１１，１２，１３，１４，１５は、第１〜第３レンズ群ＧＲ１〜ＧＲ３の３群で構成されているが、レンズ群ＧＲ１〜ＧＲ３の前後又は間に１つ以上の実質的にパワーを持たないレンズを追加することができる。

なお、特許請求の範囲、実施例等に記載のレンズ面が非球面である場合の近軸曲率半径の意味合いについて、実際のレンズ測定の場面においては、レンズ中央近傍（具体的には、レンズ外径に対して１０％以内の中央領域）での形状測定値を最小自乗法でフィッティングした際の近似曲率半径を近軸曲率半径であるとみなすことができる。

また、例えば２次の非球面係数を使用した場合には、非球面定義式の基準曲率半径に２次の非球面係数も勘案した曲率半径を近軸曲率半径とみなすことができる（例えば参考文献として、松居吉哉著「レンズ設計法」（共立出版株式会社）のＰ４１〜４２を参照のこと）。

Claims (10)

1. 撮像装置に設けられた被投影面に被写体像を結像させるためのズームレンズであって、
   前記被投影面は、画面周辺部に向かう任意の断面で湾曲しており、
   物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とからなり、
   広角端から望遠端への変倍に際し、少なくとも一組のレンズ群の間隔を変え、
   以下の条件式を満足するズームレンズ。
   ２．０＜ｆ２／ｆＷ＜３．０ … （１）
   ０．３＜ｆ２／ｆＴ＜０．６５ … （２）
   ただし、ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
   ｆＷ：広角端における全系の焦点距離
   ｆＴ：望遠端における全系の焦点距離
2. 以下の条件式を満足する、請求項１に記載のズームレンズ。
   −１２＜ＲＩＴ／Ｌ＜−７ … （３）
   ただし、ＲＩＴ：物体距離が無限遠の時の望遠端における前記被投影面の曲率半径
   Ｌ：最大像高
3. 以下の条件式を満足する、請求項１及び２のいずれか一項に記載のズームレンズ。
   ３．９＜｜Ｐ'Ｗ×ＲＩＷ｜＜７．０ … （４）
   ただし、Ｐ'Ｗ＝Σ［（ｈ_ｊｗ／ｈ_１ｗ）×（１／ｒ_ｊ）×｛（１／ｎ_ｊ）−（１／ｎ_ｊ＋１）｝］
   ｈ_ｊｗ：広角端におけるレンズ第ｊ面での近軸軸上光線高さ
   ｒ_ｊ：レンズ第ｊ面の曲率半径
   ｎ_ｊ：レンズ第ｊ面より物体側の媒質の屈折率
   ｎ_ｊ＋１：レンズ第ｊ面より像側の媒質の屈折率
   ＲＩＷ：物体距離が無限遠の時の広角端における前記被投影面の曲率半径
4. 以下の条件式を満足する、請求項１に記載のズームレンズ。
   １．０＜｜Ｐ'Ｔ×ＲＩＷ｜＜１．５ … （５）
   ただし、Ｐ'Ｔ＝Σ［（ｈ_ｊｔ／ｈ_１ｔ）×（１／ｒ_ｊ）×｛（１／ｎ_ｊ）−（１／ｎ_ｊ＋１）｝］
   ｈ_ｊｔ：望遠端におけるレンズ第ｊ面での近軸軸上光線高さ
   ｒ_ｊ：レンズ第ｊ面の曲率半径
   ｎ_ｊ：レンズ第ｊ面より物体側の媒質の屈折率
   ｎ_ｊ＋１：レンズ第ｊ面より像側の媒質の屈折率
   ＲＩＷ：物体距離が無限遠の時の広角端における前記被投影面の曲率半径
5. 以下の条件式を満足する、請求項１に記載のズームレンズ。
   −０．１５＜Ｌ／ＥＷ＜−０．０７ … （６）
   Ｌ：最大像高
   ＥＷ：広角端における射出瞳位置
6. 前記第３レンズ群は、正レンズ１枚からなり、前記第３レンズ群を移動させることで合焦を行う、請求項１に記載のズームレンズ。
7. 実質的にパワーを持たないレンズをさらに有する、請求項１に記載のズームレンズ。
8. 請求項１に記載のズームレンズを有する撮像装置。
9. 前記ズームレンズの焦点距離に応じて、前記被投影面の湾曲量を変化させる、請求項８に記載の撮像装置。
10. 前記ズームレンズの合焦距離に応じて、前記被投影面の湾曲量を変化させる、請求項８及び９のいずれか一項に記載の撮像装置。

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