ズームレンズ

【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、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する第４レンズ群１４０とにより構成されている。第１レンズ群１１０は、６枚のレンズで構成されている。第２レンズＬ２は、少なくとも一面が非球面に形成されたメニスカスレンズである。第２レンズＬ２の非球面は、中心部から周辺部まで肉厚変位の少ない形状で形成されている。こうすれば、広角側の歪曲収差および軸外収差を効率的に補正でき、小型で高変倍比を有する高性能なズームレンズを提供できる

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
このようなズームレンズにおいて、例えばズーム比１０倍程度のズームレンズには、第１レンズ群を５枚のレンズで構成することにより、広角化が図られている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３ー１４００４４号公報
【特許文献２】特公昭２０００ー２２７５５２号公報
【特許文献３】特開平５ー７２４７５号公報
【特許文献４】特開２００４ー２７２１８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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６６度程度であり、６６度を上回る程度に広角化することは達成できてない（特許文献１、２）。また、特許文献４のズームレンズは、撮像素子の大型化に伴い、第１レンズ群に含まれるレンズが大型化するため、ズームレンズ自体の大型化および収差の増大という問題が生じる。
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
［適用例１］
適用例１のズームレンズは、ズームレンズであって、最も物体側に配置され、少なくとも非球面を１面含む複数のレンズから構成された、正の屈折力を有する第１レンズ群と、前記第１レンズ群の像面側に配置され、負の屈折力を有する第２レンズ群と、前記第２レンズ群の像面側に配置され、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、を備え、前記第１レンズ群は、前記物体側から前記像面側に対して順に配置された、前記像面側に対して凹面を向けた凹レンズである第１レンズと、少なくとも１面が非球面に形成され、メニスカス状に形成されたメニスカスレンズである第２レンズと、複数のレンズから構成される。
【０００９】
適用例１のズームレンズによれば、第１レンズ群を複数のレンズから構成し、第２レンズを非球面レンズとしているため、１０倍以上の高変倍比で画角８０°と広角化を図ることができると共に、種々の収差を抑制できる。特に、広角端から望遠端までの歪曲収差および望遠端における軸外収差を精度良く抑制できる。また、第２レンズは非球面メニスカスレンズであるため、ズームレンズの小型化を図ることができる。
【００１０】
適用例１のズームレンズは、以下の条件式（１）〜（５）を満足する
（１）０．５５＜ｄ／ｄ０＜１．１
（２）１１＜｜ｆ２／ｆＧ１｜
（３）−１６．８＜ｆ１／ｆｗ＜−１１．５
（４）−２．５＜ｆ１／ｆＧ１＜−１．４５
（５）０．１３＜Ｈ１'／ｆＧ１＜０．２
ここで、ｄ０は、第２レンズの光軸上の厚みであり、ｄは第2レンズの像面側の面の有効半径内における光軸からの任意の高さでの法線方向における第２レンズの厚みであり、ｆｉは、物体側から見て第ｉ番目のレンズの焦点距離であり、ｆｗは、全系の広角端での焦点距離であり、ｆＧ１は第１レンズ群の焦点距離であり、Ｈ１'は、第１レンズ群の最終面の頂点から第１レンズ群の後側主点までの距離である。
【００１１】
適用例１のズームレンズによれば、種々の収差を効率的に抑制できるとともに、第１レンズ群のレンズ径を小型化できる。従って、小型で高性能なズームレンズを提供できる。
【００１２】
適用例１のズームレンズにおいて、前記第１レンズ群は、前記第１レンズと、前記第２レンズと、前記物体側に凸面を向けた凸レンズである第３レンズと、前記像面側に凹面を向けた凹レンズである第４レンズと、前記物体側に凸面を向けた凸レンズである第５レンズと、前記物体側に凸面を向けた凸レンズである第６レンズと、により構成されている。
【００１３】
適用例１のズームレンズによれば、１０倍以上の高変倍比で画角８０°と広角化を図ることができると共に、小型化を図ることができる。
【００１４】
適用例１のズームレンズにおいて、前記第１レンズ群は、前記第４レンズと前記第５レンズとが接合された５群６枚のレンズ構成を有する。
【００１５】
適用例１のズームレンズにおいて、前記第２レンズは、樹脂により形成されている。適用例１のズームレンズによれば、第２レンズをガラスで形成する場合に比べてコストを軽減できる。
【００１６】
適用例１のズームレンズにおいて、前記第３レンズ群は、少なくとも非球面を１面含む。適用例１のズームレンズによれば、種々の収差が補正されたズームレンズを提供できる。
【００１７】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
Ａ．第１実施例：
Ａー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。
【００１９】
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。
【００２０】
図１は、中間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及び第３レンズ群１３０は固定である。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１４０は合焦を行う。
【００２１】
第１レンズ群１１０は、５群６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は像面側に対して凹面を向けた凹レンズである。物体側から像面側に対して２番目に配置された第２レンズＬ２は、物体側および像面側の両面が非球面に形成された凸メニスカスレンズである。第２レンズＬ２の非球面は、中心部から周辺部まで肉厚変位の少ない形状で、かつ、レンズ周辺部の曲率半径をレンズ中心部の曲率半径よりも小さくなるように、すなわち、きつくなるように形成されている。また、第２レンズＬ２は、樹脂で形成されている。第３レンズＬ３は物体側に凸面を向けた凸レンズである。第４レンズＬ４は、像面側に凹面を向けた凹メニスカスレンズであり、第５レンズＬ５は、物体側に凸面を向けた凸レンズである。第４レンズＬ４と第５レンズＬ５とは、張り合わされて接合レンズを構成している。第６レンズＬ６は、物体側に凸面を向けた凸レンズである。なお、第１レンズ群１１０において、第２レンズＬ２の両面が必ずしも非球面である必要はなく、第１レンズ群１１０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。また、第１レンズ群１１０内に少なくとも非球面を１面含めば良く、第１レンズ群１１０の前群に非球面が含まれることが好ましい。
【００２２】
第１レンズ群１１０は、次の条件式（１）〜（５）を満たすように構成されている。なお、ｄ０は、第２レンズＬ２の光軸上の厚みであり、ｄは第２レンズＬ２の像面側の面の有効半径内における光軸からの任意の高さでの法線方向における第２レンズＬ２の厚みであり、ｆｉは、物体側から見て第ｉ番目のレンズの焦点距離であり、ｆｗは、全系の広角端での焦点距離であり、ｆＧ１は第１レンズ群の焦点距離であり、Ｈ１'は、第１レンズ群１１０の最終面の頂点から第１レンズ群１１０の後側主点までの距離である。
【００２３】
（１）０．５５＜ｄ／ｄ０＜１．１
（２）１１＜｜ｆ２／ｆＧ１｜
（３）ー１６．８＜ｆ１／ｆｗ＜ー１１．５
（４）ー２．５＜ｆ１／ｆＧ１＜ー１．４５
（５）０．１３＜Ｈ１'／ｆＧ１＜０．２
【００２４】
条件式（１）および（２）は、第２レンズＬ２の形状を規定している。条件式（１）は、第２レンズＬ２における光軸上での肉厚と、有効半径内の任意の高さでの法線方向における厚みに関するものである。上限の１．１を超えると、レンズ周辺部の厚みが光軸付近に比べ厚くなるため、成形時にヒケの問題が生じ、精度良く製造することが困難となる。
【００２５】
条件式（２）は、第２レンズＬ２と第１レンズ群１１０の焦点距離に関する。下限の１１を超えると、第２レンズＬ２のパワー（屈折力）が増大するため、広角端での歪曲収差と非点収差をバランス良く補正することが困難となる。
【００２６】
条件式（３）および（４）は、第１レンズＬ１の焦点距離に関する。上限（条件式（３）では「ー１１．５」、条件式（４）では「ー１．４５」）を超えると、レンズ全長、径の大型化を招く。下限（条件式（３）では「ー１６．８」、条件式（４）では「ー２．５」を超えると、第１レンズＬ１のパワーが増大するため、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崩れ性能が低下する。
【００２７】
条件式（５）は、第１レンズ群１１０の後ろ側主点位置と第１レンズ群１１０の焦点距離とに関する。各レンズの屈折力配置を規定することにより、ズームレンズ１００の広角化と第１レンズＬ１の径の小型化を両立させることができるとともに、高変倍比を有するレンズ系を提供できる。
【００２８】
第１実施例のズームレンズ１００は、以下に示すように、条件式（１）〜（５）を満たしている。
（１）ｄ／ｄ０＝０．７５８
（２）｜ｆ２／ｆＧ１｜＝１８．６６２０
（３）ｆ１／ｆｗ＝−１５．８３６８
（４）ｆ１／ｆＧ１＝−１．９３７４
（５）Ｈ１'／ｆＧ１＝０．１８６４
【００２９】
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７レンズＬ７は、像側に凹面を向けた凹レンズである。第８レンズＬ８は、物体側および像側の双方に凹面を向けた両凹レンズである。最も像側に配置された第９レンズＬ９は物体側に凸面を向けた凸メニスカスレンズである。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。なお、第８レンズＬ８と第９レンズＬ９は、必ずしも張り合わされている必要はなく、離れて構成されていてもよい。
【００３０】
第３レンズ群１３０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１０レンズＬ１０は、物体側に凸面を向け、両面が非球面に形成された凸レンズである。第１１レンズＬ１１は、像側に凹面を向けた凹メニスカスレンズである。第１０レンズＬ１０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、
【００３１】
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１２レンズＬ１２は、物体側および像面側の双方に凸面を向けた両凸レンズである。第３レンズＬ１３は、物体側に凹面を向けた凹レンズである。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１４レンズＬ１４は、両凸レンズである。第１２レンズＬ１２と第１３レンズＬ１３とは張り合わされて接合レンズを構成している。第１２レンズＬ１２と第１３レンズＬ１３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。
【００３２】
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に少なくとも非球面を１面含むことにより、広角端から望遠端までの歪曲収差を効率的に抑制できる。また、非球面レンズを採用することにより、ズームレンズの小型化を図ることができる。
【００３３】
Ａ２．レンズデータ：
図２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２７，２８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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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ー１）／（ｎＦーｎＣ）で表される。
【００３７】
図２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２レンズＬ２の物体側の面Ｓ３と像側の面Ｓ４と、第１０レンズＬ１０の物体側の面Ｓ１８と像側の面Ｓ１９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。
【００３８】
【数１】

【００３９】
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、Ａ１２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。
【００４０】
図３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３は、各非球面（面Ｓ３、面Ｓ４、面Ｓ１８、面Ｓ１９）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、１２次の非球面係数）Ａ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０、Ａ１２の各値が示されている。
【００４１】
図４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１１，１６，２１，２６の各面であり、図４は、面間隔Ｄ１１，Ｄ１６，Ｄ２１，Ｄ２６の各値を示している。図４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Ｄ１１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Ｄ１６を２６．７１３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Ｄ２１を６．２０３に、第３レンズ群１３０と第４レンズ群１４０との間の距離Ｄ２６を３．３５８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Ｄ１１，Ｄ１６，Ｄ２１，Ｄ２６を図４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。
【００４２】
図５は、第１実施例における光学仕様を示す説明図である。図５に示すように、広角端において、焦点距離＝３．７４、画角２ω＝８３．２０度、Ｆナンバ＝１．８５をとり、中間において、焦点距離１２．２２、画角２ω＝２７．３６度、Ｆナンバ２．３１をとり、望遠端において、焦点距離＝４０．０５、画角２ω＝８．５９度、Ｆナンバ＝２．８０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８３．２０度という広画角を提供できる。
【００４３】
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６ないし図８に示した。図６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７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８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９は、第１実施例における広角端のときの横収差を示す説明図である。図１０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横収差を示す説明図である。図１１は、第１実施例における望遠端のときの横収差を示す説明図である。横収差は、像面状の収差であり、コマ収差、倍率色収差などを含む。
【００４４】
図６〜８において、左側のグラフは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６の球面収差を表すグラフにおける符号Ｃ，ｄ，Ｆ，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６５６．２７ｎｍ，ｄ線：５８７．５６ｎｍ，Ｆ線：４８６．１３ｎｍ，ｇ線：４３５．８４ｎｍ）を示しており、図６の非点収差を表すグラフにおける符号Ｔ（二点鎖線）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（実線）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７および図８についても同様である。なお、図６ないし図１１は、シミュレーション結果である。
【００４５】
図６ないし図８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、１０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、歪曲収差が改善されている。特に、望遠端での軸外収差を補正できズーム全域に亘って各種収差を抑制できる。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。
【００４６】
図９（Ａ）〜（Ｅ）は、それぞれズームレンズ１００に入射する光の入射角が４１．６０°、３９．６５°、３５．５３°、２１．１２°、０．００°のときの横収差を表す。図９（Ａ）〜（Ｅ）において、破線のグラフは、Ｃ線を用いたときの横収差を示している。実線のグラフは、ｄ線を用いたときの横収差を示している。一点鎖線のグラフは、Ｆ線を用いたときの横収差を示している。長破線のグラフは、ｇ線を用いたときの横収差を示している。図９（Ａ）〜（Ｅ）の左側の図は、タンゼンシャル平面における横収差を示しており、右側の図は、サジタル平面における横収差を示している。なお、サジタル平面における横収差は、縦軸に対して対象であるため、図示が簡略化されている。
【００４７】
横軸は、光線束を構成する各光線の絞り面上における位置を示している。例えば、原点は主光線を表しており、原点から最も離れた点は、絞り面上における光線束の最も外側の光線を示している。縦軸は、像面ＩＳ状の基準点と、光線束を構成する各光線と像面ＩＳとが交わる交点と、の間の距離（ｍｍ）を示している。ここで、基準点は、波長５８７．５６ｎｍの主光線が像面ＩＳと交わる点である。
【００４８】
図１０（Ａ）〜（Ｅ）は、それぞれズームレンズ１００に入射する光の入射角が１３．６８°、１２．９１°、１１．４０°、６．５２９°、０．００°のときの横収差を表す。図１０（Ａ）〜（Ｅ）において、破線のグラフは、Ｃ線を用いたときの横収差を示している。実線のグラフは、ｄ線を用いたときの横収差を示している。一点鎖線のグラフは、Ｆ線を用いたときの横収差を示している。長破線のグラフは、ｇ線を用いたときの横収差を示している。
【００４９】
図１１（Ａ）〜（Ｅ）は、それぞれズームレンズ１００に入射する光の入射角が４．２９６°、４．０４２°、３．５３３°、２．００２°、０．００°のときの横収差を表す。図１１（Ａ）〜（Ｅ）において、破線のグラフは、Ｃ線を用いたときの横収差を示している。実線のグラフは、ｄ線を用いたときの横収差を示している。一点鎖線のグラフは、Ｆ線を用いたときの横収差を示している。長破線のグラフは、ｇ線を用いたときの横収差を示している。
【００５０】
上記のように、波長５８７．５６ｎｍの主光線が像面ＩＳと交わる点が基準点に設定されているため、広角端から望遠端までのそれぞれの状態において、実線のグラフは、原点を通っている。各波長の光を用いたときの基準点からのずれ量は、ｄ線を基準として、広角端において、図９に示すように、Ｃ線は約０．００３９ｍｍ以下、Ｆ線は約０．００２９ｍｍ以下、ｇ線は約０．００２３ｍｍ以下であり、中間において、図１０に示すように、Ｃ線は約０．０００３ｍｍ以下、Ｆ線は約０．００３０ｍｍ以下、ｇ線は約０．００７５ｍｍ以下であり、望遠端において、図１１に示すように、Ｃ線は約０．００８６ｍｍ以下、Ｆ線は約０．００１４ｍｍ以下、ｇ線は約０．０２１４ｍｍ以下である。
【００５１】
以上説明した第１実施例のズームレンズ１００によれば、１０倍以上の高変倍比で、広角端の画角約８０度を超える広画角を実現できる。また、第１レンズ群１１０に含まれる非球面レンズを樹脂で形成することにより、ガラスで形成する場合に比べてコストを抑制できる。また、非球面レンズのレンズ形状を、中心部から周辺部まで肉厚変位の少ない形状で、かつ、レンズ周辺部の曲率半径をレンズ中心部の曲率半径よりもきつくなるような形状に形成することにより、広角側の歪曲収差および軸外収差を効率的に補正できる。従って、第１実施例によれば、小型で高変倍比を有する高性能なズームレンズを提供できる。
【００５２】
Ｂ．第２実施例：
Ｂ１．ズームレンズの構成：
図１２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。
【００５３】
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、絞り１５０と、により構成されている。
【００５４】
第１レンズ群１１０Ｂは、５群６枚のレンズ構成を有する。最も物体側に配置された第１レンズＬ２１は像面側に対して凹面を向けた凹レンズである。物体側から像面側に対して２番目に配置された第２レンズＬ２２は、物体側に非球面に形成された凸面を向けた凸メニスカスレンズである。第３レンズＬ２３は物体側および像面側の双方に凸面を向けた両凸レンズである。第４レンズＬ２４は、像面側に凹面を向けた凹メニスカスレンズであり、第５レンズＬ２５は、物体側に凸面を向けた凸レンズである。第４レンズＬ２４と第５レンズＬ２５とは、張り合わされて接合レンズを構成している。第６レンズＬ２６は、物体側に凸面を向けた凸レンズである。なお、第１レンズ群１１０Ｂにおいて、第２レンズＬ２２の両面が必ずしも非球面である必要はなく、第１レンズ群１１０Ｂ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。
【００５５】
第２レンズＬ２２は、第１実施例と同様に、中心部から周辺部まで肉厚変位の少ない形状で、かつ、レンズ周辺部の曲率半径をレンズ中心部の曲率半径よりも物体側の面がきつく像面側の面はゆるい非球面形状に形成されており、樹脂で形成されている。
【００５６】
第１レンズ群１１０Ｂは、第１実施例において説明した条件式（１）〜（５）について、以下に示すように各条件式を満たしている。
（１）ｄ／ｄ０＝０．７６５
（２）｜ｆ２／ｆＧ１｜＝−４０．４１６８
（３）ｆ１／ｆｗ１＝−１２．１７９５
（４）ｆ１／ｆＧ１＝−１．４８３７
（５）Ｈ１'／ｆＧ１＝０．１９２３
【００５７】
第２レンズ群１２０Ｂ、第３レンズ群１３０Ｂおよび第４レンズ群１４０Ｂは、第１実施例と同様に構成されている。
【００５８】
Ｂ２．レンズデータ：
図１３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１３は、第１実施例において説明した図２に対応する。第２実施例では、第１実施例と同様に、第２レンズＬ２の物体側の面Ｓ３と像側の面Ｓ４と、第１０レンズＬ１０の物体側の面Ｓ１８と像側の面Ｓ１９とが非球面形状に形成されている。図１４は、第２実施例における面Ｓ３，Ｓ４、Ｓ１８、Ｓ１９の非球面係数を示している。図１４は、第１実施例において説明した図３に対応している。図１５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１１，１６，２１，２６の各面）についての面間隔Ｄ１１，Ｄ１６，Ｄ２１，Ｄ２６の各値を示す説明図である。図１５は、第１実施例において説明した図４に対応している。
【００５９】
図１５に示すように、第１レンズ群１１０Ｂと第２レンズ群１２０Ｂとの間の光軸上の距離に相当する面間隔Ｄ１１、第２レンズ群１２０Ｂと絞り１５０との間の光軸上の距離に相当する面間隔Ｄ１６、絞り１５０と第３レンズ群１３０Ｂとの間の光軸上の距離に相当する面間隔Ｄ２１、第３レンズ群１３０Ｂと第４レンズ群１４０Ｂとの間の距離Ｄ２６は、広角端から望遠端のそれぞれの状態において、第１実施例と同一である。このように構成することにより、ズームレンズ１００Ｂを広角端の状態、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。
【００６０】
図１６は、第２実施例における光学仕様を示す説明図である。図１６に示すように、広角端において、焦点距離＝３．７０、画角２ω＝８１．１８度、Ｆナンバ＝１．８５をとり、中間において、焦点距離１２．１２、画角２ω＝２７．１４度、Ｆナンバ２．３１をとり、望遠端において、焦点距離＝３９．９５、画角２ω＝８．６０度、Ｆナンバ＝２．８０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８１．１８度という広画角を提供できる。
【００６１】
Ｂ３．ズームレンズの特性：
図１７ないし図２２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、第２実施例における広角端のときの収差特性を示す。図１８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１９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２０は、第２実施例における広角端のときの横収差を示す説明図である。図２１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横収差を示す説明図である。図２２は、第２実施例における望遠端のときの横収差を示す説明図である。図１７〜図２２は、それぞれ第１実施例において説明した図６〜図１１に対応する。（ここに第１実施例を第２実施例に、との修正ご指示がありましたが、図６〜図１１は第１実施例の図面ですので、このままでよろしいかと思います）
【００６２】
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、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、１０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、歪曲収差が改善されている。
【００６３】
図２０（Ａ）〜（Ｅ）は、それぞれズームレンズ１００に入射する光の入射角が４０．５９°、３８．７１°、３４．７６°、２１．０９°、０．００°のときの横収差を表す。図２１（Ａ）〜（Ｅ）は、それぞれズームレンズ１００に入射する光の入射角が１３．５８°、１３．００°、１１．３２°、６．５５７°、０．００°のときの横収差を表す。図２２（Ａ）〜（Ｅ）は、それぞれズームレンズ１００に入射する光の入射角が４．２９９°、４．０４５°、３．５３７°、２．００６°、０．００°のときの横収差を表す。
【００６４】
また、広角端から望遠端までのそれぞれの状態において、各波長の光を用いたときの基準点からのずれ量は、ｄ線を基準として、広角端において、図２０に示すようにＣ線は約０．００５０ｍｍ以下、Ｆ線は約０．００４７ｍｍ以下、ｇ線は約０．００２６ｍｍ以下であり、中間において、図２１に示すように、Ｃ線は約０．００１７ｍｍ以下、Ｆ線は約０．００５６ｍｍ以下、ｇ線は約０．０１４３ｍｍ以下であり、望遠端において、図２２に示すように、Ｃ線は約０．００８８ｍｍ以下、Ｆ線は約０．００２６ｍｍ以下、ｇ線は約０．０２１１ｍｍ以下である。
【００６５】
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、１０倍以上の高変倍比で、広角端の画角約８０度を超える広画角を実現できると共に、広角端から望遠端のそれぞれの状態において、種々の収差が抑制された高性能で小型のズームレンズを提供できる。
【００６６】
Ｃ．第３実施例：
Ｃ１．ズームレンズの構成：
図２３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。
【００６７】
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、絞り１５０とにより構成されている。
【００６８】
第１レンズ群１１０Ｃは、第１実施例および第２実施例の５群６枚のレンズ構成とは異なり、６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は像面側に対して凹面を向けた凹レンズである。物体側から像面側に対して２番目に配置された第２レンズＬ３２は、像面側に非球面に形成された凸面を向けた凸メニスカスレンズである。第３レンズＬ３３は物体側および像面側の双方に凸面を向けた両凸レンズである。第４レンズＬ３４は、像面側に凹面を向けた凹メニスカスレンズである。第５レンズＬ３５は、物体側および像面側の双方に凸面を向けた両凸レンズである。第４レンズＬ３４と第５レンズＬ３５とは、接合されていない。第６レンズＬ３６は、物体側に凸面を向けた凸レンズである。なお、第１レンズ群１１０Ｃにおいて、第２レンズＬ３２の両面が必ずしも非球面である必要はなく、第１レンズ群１１０Ｃ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。
【００６９】
第２レンズＬ３２は、第１実施例および第２実施例と同様に、中心部から周辺部まで肉厚変位の少ない形状で、かつ、レンズ周辺部の曲率半径をレンズ中心部の曲率半径よりもきつい非球面形状に形成されており、樹脂で形成されている。
【００７０】
第１レンズ群１１０Ｃは、第１実施例において説明した条件式（１）〜（５）について、以下に示すように各条件式を満たしている。
（１）ｄ／ｄ０＝０．８３５
（２）｜ｆ２／ｆＧ１｜＝３５．９６１１
（３）ｆ１／ｆｗ＝−１５．８３３６
（４）ｆ１／ｆＧ１＝−１．９４９３
（５）Ｈ１'／ｆＧ１＝０．１７８７
【００７１】
第２レンズ群１２０Ｃ、第３レンズ群１３０Ｃおよび第４レンズ群１４０Ｃは、第１実施例と同様に構成されている。
【００７２】
Ｃ２．レンズデータ：
図２４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２４は、第１実施例において説明した図２に対応する。第３実施例では、第２レンズＬ３２の物体側の面Ｓ３と像側の面Ｓ４と、第１０レンズＬ１０の物体側の面Ｓ１９と像側の面Ｓ２０とが非球面形状に形成されている。図２５は、第３実施例における面Ｓ３，Ｓ４、Ｓ１９、Ｓ２０の非球面係数を示している。図２５は、第１実施例において説明した図３に対応している。図２６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１２，１７，２２，２７の各面）についての面間隔Ｄ１２，Ｄ１７，Ｄ２２，Ｄ２７の各値を示す説明図である。図２６は、第１実施例において説明した図４に対応している。
【００７３】
図２６に示すように、第１レンズ群１１０Ｃと第２レンズ群１２０Ｃとの間の光軸上の距離に相当する面間隔Ｄ１１、第２レンズ群１２０Ｃと絞り１５０との間の光軸上の距離に相当する面間隔Ｄ１６、絞り１５０と第３レンズ群１３０Ｃとの間の光軸上の距離に相当する面間隔Ｄ２１、第３レンズ群１３０Ｃと第４レンズ群１４０Ｃとの間の距離Ｄ２６は、広角端から望遠端のそれぞれの状態での間隔を表す。このように構成することにより、ズームレンズ１００Ｃを広角端の状態、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。
【００７４】
図２７は、第３実施例における光学仕様を示す説明図である。図２７に示すように、広角端において、焦点距離＝３．８０、画角２ω＝７９．６４度、Ｆナンバ＝１．８５をとり、中間において、焦点距離１２．３４、画角２ω＝２６．８４度、Ｆナンバ２．３１をとり、望遠端において、焦点距離＝４０．００、画角２ω＝８．５９度、Ｆナンバ＝２．８１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７９．６４度という広画角を提供できる。
【００７５】
Ｃ３．ズームレンズの特性：
図２８ないし図３３は、ズームレンズ１００Ｃの収差特性を示す説明図である。図２８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２９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３０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３１は、第３実施例における広角端のときの横収差を示す説明図である。図３２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横収差を示す説明図である。図３３は、第３実施例における望遠端のときの横収差を示す説明図である。図２８〜図３３は、それぞれ第１実施例において説明した図６〜図１１に対応する。
【００７６】
図２８ないし図３０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、１０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、歪曲収差が改善されている。
【００７７】
図３１（Ａ）〜（Ｅ）は、それぞれズームレンズ１００Ｃに入射する光の入射角が３９．８２°、３７．９８°、３４．２６°、２０．６９°、０．００°のときの横収差を表す。図３２（Ａ）〜（Ｅ）は、それぞれズームレンズ１００Ｃに入射する光の入射角が１３．４２°、１２．６８°、１１．１８°、６．４４９°、０．００°のときの横収差を表す。図３３（Ａ）〜（Ｅ）は、それぞれズームレンズ１００Ｃに入射する光の入射角が４．２９４°、４．０３９°、３．５３１°、２．００２°、０．００°のときの横収差を表す。
【００７８】
また、広角端から望遠端までのそれぞれの状態において、各波長の光を用いたときの基準点からのずれ量は、ｄ線を基準として、図３１に示すように、広角端において、Ｃ線は約０．００３９ｍｍ以下、Ｆ線は約０．００３７ｍｍ以下、ｇ線は約０．００３０ｍｍ以下であり、中間において、図３２に示すように、Ｃ線は約０．００１５ｍｍ以下、Ｆ線は約０．００６１ｍｍ以下、ｇ線は約０．０１２４ｍｍ以下であり、望遠端において、図３３に示すように、Ｃ線は約０．００７９ｍｍ以下、Ｆ線は約０．００１４ｍｍ以下、ｇ線は約０．０１９７ｍｍ以下である。
【００７９】
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、１０倍以上の高変倍比で、広角端の画角約８０程度の広画角を実現できると共に、広角端から望遠端のそれぞれの状態において、種々の収差が抑制された高性能で小型のズームレンズを提供できる。また、第３実施例のズームレンズ１００Ｃによれば、第１レンズ群を単なる６枚構成としているため、第１実施例および第２実施例のズームレンズに比べてより小型化を図ることができる。
【００８０】
Ｄ．変形例
（１）上記各実施例では、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。
【００８１】
（２）上記各実施例では、ズームレンズの第１レンズ群は、６枚のレンズから構成されているが、例えば、５枚以下もしくは７枚以上のレンズ構成としてもよい。
【００８２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】第１実施例における撮像装置１０の要部を示す説明図。
【図２】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。
【図３】第１実施例における非球面係数の各値を示す説明図。
【図４】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。
【図５】第１実施例における光学仕様を示す説明図。
【図６】第１実施例における広角端のときの収差特性を示す説明図。
【図７】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説明図。
【図８】第１実施例における望遠端のときの収差特性を示す説明図。
【図９】第１実施例における広角端のときの横収差を示す説明図。
【図１０】第１実施例における広角端と望遠端との中間のときの横収差を示す説明図。
【図１１】第１実施例における望遠端のときの横収差を示す説明図。
【図１２】第２実施例における撮像装置１０Ｂの要部を示す説明図。
【図１３】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。
【図１４】第２実施例における非球面係数の各値を示す説明図。
【図１５】第２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。
【図１６】第２実施例における光学仕様を示す説明図。
【図１７】第２実施例における広角端のときの収差特性を示す説明図。
【図１８】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説明図。
【図１９】第２実施例における望遠端のときの収差特性を示す説明図。
【図２０】第２実施例における広角端のときの横収差を示す説明図。
【図２１】第２実施例における広角端と望遠端との中間のときの横収差を示す説明図である。
【図２２】第２実施例における望遠端のときの横収差を示す説明図。
【図２３】第３実施例における撮像装置１０Ｃの要部を示す説明図。
【図２４】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。
【図２５】第３実施例における非球面係数の各値を示す説明図。
【図２６】第３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。
【図２７】第３実施例における光学仕様を示す説明図。
【図２８】第３実施例における広角端のときの収差特性を示す説明図。
【図２９】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説明図。
【図３０】第３実施例における望遠端のときの収差特性を示す説明図。
【図３１】第３実施例における広角端のときの横収差を示す説明図。
【図３２】第３実施例における広角端と望遠端との中間のときの横収差を示す説明図。
【図３３】第３実施例における望遠端のときの横収差を示す説明図。
【符号の説明】
【００８４】
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
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
１５０...絞り

【特許請求の範囲】
【請求項１】
ズームレンズであって、
最も物体側に配置され、少なくとも非球面を１面含む複数のレンズから構成された、正の屈折力を有する第１レンズ群と、
前記第１レンズ群の像面側に配置され、負の屈折力を有する第２レンズ群と、
前記第２レンズ群の像面側に配置され、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、を備え、
前記第１レンズ群は、前記物体側から前記像面側に対して順に配置された、前記像面側に対して凹面を向けた凹レンズである第１レンズと、少なくとも１面が非球面に形成され、メニスカス状に形成されたメニスカスレンズである第２レンズと、複数のレンズから構成された、ズームレンズ。
【請求項２】
請求項１記載のズームレンズであって、
０．５５＜ｄ／ｄ０＜１．１
１１＜｜ｆ２／ｆＧ１｜
−１６．８＜ｆ１／ｆｗ＜−１１．５
−２．５＜ｆ１／ｆＧ１＜−１．４５
０．１３＜Ｈ１'／ｆＧ１＜０．２
を満足する、ズームレンズ。
ここで、ｄ０は、第２レンズの光軸上の厚みであり、ｄは第２レンズの像面側の面の有効半径内における光軸からの任意の高さでの法線方向における第２レンズの厚みであり、ｆｉは、物体側から見て第ｉ番目のレンズの焦点距離であり、ｆｗは、全系の広角端での焦点距離であり、ｆＧ１は第１レンズ群の焦点距離であり、Ｈ１'は、第１レンズ群の最終面の頂点から第１レンズ群の後側主点までの距離である。
【請求項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、
前記第１レンズ群は、
前記第１レンズと、
前記第２レンズと、
前記物体側に凸面を向けた凸レンズである第３レンズと、
前記像面側に凹面を向けた凹レンズである第４レンズと、
前記物体側に凸面を向けた凸レンズである第５レンズと、
前記物体側に凸面を向けた凸レンズである第６レンズと、により構成されている、ズームレンズ。
【請求項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、前記第４レンズと前記第５レンズとが接合された５群６枚のレンズ構成を有する、ズームレンズ。
【請求項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２レンズは、樹脂材料により形成されている、ズームレンズ。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５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、少なくとも非球面を１面含む、ズームレンズ。

【図１】