JP6423125B2 - ズームレンズおよび撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、映画撮影用カメラ、放送用カメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、および／または監視用カメラ等に好適なズームレンズ、およびこのズームレンズを備えた撮像装置に関するものである。

最近、映画フィルムを用いずに高精細なデジタルビデオカメラを利用してデジタル的に映画撮影を行う映画製作手法が開発され、実際に使用され始めている。このような映画製作手法を用いたシステムは、ｅ−シネマ（エレクトロニクスシネマ）と呼ばれる。ｅ−シネマ用のカメラに用いられる撮影レンズは、ＨＤＴＶ（ｈｉｇｈ ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ）カメラ用の撮影レンズと同等またはそれ以上の性能が要求される。ＨＤＴＶおよび／またはｅ−シネマ用のカメラに用いられる広角系のレンズは、従来、光学性能の点から固定焦点タイプのものが多く、用途に応じて複数本のレンズを付け替えて使用していた。しかし、特に、映画撮影およびコマーシャル撮影の分野においては、使い勝手の点から、使用頻度の高い広角側の固定焦点タイプのレンズ数本分を１本で賄えるような広角系ズームレンズが好まれている。

従来知られている広角系ズームレンズとしては、例えば下記特許文献１〜３に記載のものがある。これらの特許文献１〜３には、物体側から順に、合焦機能を有し変倍の際に固定されている正の屈折力を有するレンズ群と、変倍の際に移動する２つ以上のレンズ群と、変倍の際に固定されている正の屈折力を有するレンズ群とを備えたズームレンズが記載されている。

特開平６−２４２３７８号公報 特開平１０−６２６８６号公報 特開２０１５−９４８６７号公報

上述したように、特に映画撮影およびコマーシャル撮影の分野においては、使い勝手の点から、広角系ズームレンズへの要求がある。そこで、これらの分野での使用に適した、良好な性能を有する広角系ズームレンズの開発が望まれる。しかし、広角系では、特に倍率色収差の補正が困難となる。特許文献１〜３に記載の広角系ズームレンズでは、近年のＨＤＴＶ等の高解像力が要求される用途でのレンズ系としては、特に広角端での倍率色収差の性能が十分とは言えなかった。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、広角でありながら、倍率色収差が抑えられ、良好な光学性能を有するズームレンズ、およびこのズームレンズを備えた撮像装置を提供することを目的とするものである。

本発明のズームレンズは、物体側から順に、変倍の際に像面に対して固定されている正の屈折力を有する第１レンズ群と、変倍の際に光軸方向に移動する負の屈折力を有する第２レンズ群と、変倍の際に光軸方向に移動する負の屈折力を有する第３レンズ群と、絞りと、変倍の際に像面に対して固定されている正の屈折力を有する第４レンズ群と、からなり、第１レンズ群は、物体側から順に、合焦の際に像面に対して固定されている負の屈折力を有する第１レンズ群前群と、遠距離物体から近距離物体への合焦の際に像側へ移動する正の屈折力を有する第１レンズ群中群と、合焦の際に像面に対して固定されている正の屈折力を有する第１レンズ群後群と、を備え、第１レンズ群前群は、物体側から順に、２枚の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、負レンズと、正レンズと、を備え、第１レンズ群前群は、最も物体側から連続して配置された複数枚の負レンズと、最も像側に配置された正レンズとを有し、第１レンズ群後群は、物体側に凹面を向けた１枚以上の負レンズを有し、下記条件式（１−１）を満足することを特徴とする。
７０＜νｎ１Ａ２＜１００ （１−１）
ただし、
νｎ１Ａ２：第１レンズ群前群の物体側から２番目の負レンズのｄ線基準のアッベ数

本発明のズームレンズにおいては、下記条件式（２）を満足することが好ましく、下記条件式（２−１）を満足することがより好ましい。
１８＜νｎ１Ａａ−νｐ１Ａａ＜４０ （２）
２３＜νｎ１Ａａ−νｐ１Ａａ＜３５ （２−１）
ただし、
νｎ１Ａａ：第１レンズ群前群内の負レンズのｄ線基準のアッベ数の平均
νｐ１Ａａ：第１レンズ群前群が複数の正レンズを有する場合は第１レンズ群前群内の正レンズのｄ線基準のアッベ数の平均であり、第１レンズ群前群が１枚のみ正レンズを有する場合はこの正レンズのｄ線基準のアッベ数ことが好ましい。

本発明のズームレンズにおいては、第１レンズ群後群は、最も物体側から順に連続して、両凸レンズと、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとを有することが好ましい。

本発明のズームレンズにおいては、第１レンズ群後群は、物体側から順に、両凸レンズと、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、負レンズおよび正レンズが物体側から順に接合された接合レンズと、１枚以上の正レンズと、を備えることが好ましい。その際には、第１レンズ群後群は、６枚のレンズを備えるように構成してもよい。

本発明のズームレンズにおいては、第１レンズ群中群は、１枚の正レンズのみを備えるように構成してもよい。

本発明のズームレンズにおいては、第１レンズ群前群の最も物体側のレンズ面は、光軸近傍で正の屈折力を有し光軸近傍から周辺部へ行くに従い正の屈折力が強くなる非球面形状を有し、第１レンズ群後群に含まれるレンズ面の１つは、光軸近傍で正の屈折力を有し光軸近傍から周辺部へ行くに従い正の屈折力が弱くなる非球面形状を有することが好ましい。

本発明のズームレンズにおいては、第４レンズ群は、第４レンズ群内において最長となる空気間隔より物体側に、光軸近傍で正の屈折力を有し光軸近傍から周辺部へ行くに従い正の屈折力が弱くなる非球面形状を有するレンズ面を含むことが好ましい。

本発明の撮像装置は、本発明のズームレンズを備えたものである。

なお、本明細書の「〜から実質的になり」および「〜から実質的になる」とは、構成要素として挙げたもの以外に、実質的にパワーを有さないレンズ、絞りおよび／またはカバーガラス等のレンズ以外の光学要素、レンズフランジ、レンズバレル、および／または手振れ補正機構等の機構部分等を含んでもよいことを意図するものである。

なお、上記の「正の屈折力を有する〜レンズ群」とは、レンズ群全体として正の屈折力を有することを意味する。上記の「負の屈折力を有する〜レンズ群」についても同様である。上記のレンズ群の屈折力の符号、レンズの屈折力の符号、およびレンズの面形状は、非球面が含まれているものは近軸領域で考えることとする。「レンズ群」とは、必ずしも複数のレンズから構成されるものだけでなく、１枚のレンズのみにより構成されるものも含むものとする。「負メニスカスレンズ」とは、負の屈折力を有するメニスカス形状のレンズを意味する。

本発明によれば、物体側から順に、変倍の際に固定されている正の第１レンズ群と、変倍の際に移動する負の第２レンズ群と、変倍の際に移動する負の第３レンズ群と、絞りと、変倍の際に固定されている正の第４レンズ群とからなるズームレンズにおいて、第１レンズ群の一部を合焦の際に移動させ、第１レンズ群の構成を詳細に設定し、第１レンズ群のレンズのアッベ数に関する条件式を満足するように構成しているため、広角でありながら、倍率色収差が抑えられ、良好な光学性能を有するズームレンズ、およびこのズームレンズを備えた撮像装置を提供することができる。

本発明の実施例１のズームレンズの構成と光路を示す断面図である。 本発明の実施例２のズームレンズの構成と光路を示す断面図である。 本発明の実施例３のズームレンズの構成と光路を示す断面図である。 本発明の実施例１のズームレンズの各収差図であり、左から順に、球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、および倍率色収差図である。 本発明の実施例２のズームレンズの各収差図であり、左から順に、球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、および倍率色収差図である。 本発明の実施例３のズームレンズの各収差図であり、左から順に、球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、および倍率色収差図である。 本発明の一実施形態に係る撮像装置の概略構成図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るズームレンズの構成と光路を示す断面図であり、後述の実施例１に対応している。図１では、無限遠物体に合焦している状態を示し、左側が物体側、右側が像側であり、ＷＩＤＥと付した上段に広角端、ＴＥＬＥと付した下段に望遠端の各状態を示している。図１では光路として、広角端状態において軸上光束Ｂ０ｗと最大画角の軸外光束Ｂ１ｗ、および望遠端状態において軸上光束Ｂ０ｔと最大画角の軸外光束Ｂ１ｔを示している。

このズームレンズは、光軸Ｚに沿って物体側から像側へ向かって順に、変倍の際に像面Ｓｉｍに対して固定されている正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、変倍の際に光軸方向に移動する負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、変倍の際に光軸方向に移動する負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、開口絞りＳｔと、変倍の際に像面Ｓｉｍに対して固定されている正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とから実質的になる。なお、図１に示す開口絞りＳｔは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸Ｚ上の位置を示すものである。

このズームレンズを撮像装置に適用する際には、撮像装置の仕様に応じた各種フィルタ、プリズム、および／または保護用のカバーガラスを備えることが好ましいため、図１では、これらを想定した平行平面板状の光学部材Ｐ１〜Ｐ３をレンズ系と像面Ｓｉｍとの間に配置した例を示している。しかし、光学部材Ｐ１〜Ｐ３の位置は図１に示すものに限定されないし、光学部材Ｐ１〜Ｐ３の少なくとも１つを省略した構成も可能である。

このズームレンズでは、第２レンズ群Ｇ２が主な変倍作用を担い、第３レンズ群Ｇ３が変倍に伴う焦点移動の補正を行う。広角端から望遠端へ変倍する際、第２レンズ群Ｇ２は像側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３は物体側へ移動した後に像側へ移動する。図１の上段の第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３の下の矢印は、広角端から望遠端へ変倍する際のこれらレンズ群の模式的な移動軌跡を示すものである。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、合焦の際に像面Ｓｉｍに対して固定されている負の屈折力を有する第１レンズ群前群Ｇ１Ａと、遠距離物体から近距離物体への合焦の際に像側へ移動する正の屈折力を有する第１レンズ群中群Ｇ１Ｂと、合焦の際に像面Ｓｉｍに対して固定されている正の屈折力を有する第１レンズ群後群Ｇ１Ｃとから実質的になる。このような構成とすることによって、合焦の際の画角の変化（ブリージング）を良好に抑えつつ、広角化することができる。図１の上段の第１レンズ群中群Ｇ１Ｂの下の矢印は、遠距離物体から近距離物体へ合焦する際のこのレンズ群の移動方向を示すものである。

図１に示す例では、第１レンズ群前群Ｇ１Ａは物体側から順にレンズＬＡ１〜ＬＡ４の４枚のレンズからなり、第１レンズ群中群Ｇ１ＢはレンズＬＢ１の１枚のレンズのみからなり、第１レンズ群後群Ｇ１Ｃは物体側から順にレンズＬＣ１〜ＬＣ６の６枚のレンズからなる。

第１レンズ群前群Ｇ１Ａは、最も物体側から連続して配置された複数枚の負レンズと、最も像側に配置された正レンズとを有するように構成される。最も物体側に負の屈折力を配置することで広角化に有利となる。そしてこの物体側の負の屈折力を複数枚の負レンズに分担させることで球面収差、および広角化に伴う軸外収差の良好な補正に有利となる。また、第１レンズ群前群Ｇ１Ａが負レンズだけでなく正レンズも含むことで、色収差のバランスがとりやすくなる。

第１レンズ群前群Ｇ１Ａは、物体側から順に、２枚の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、負レンズと、正レンズとから実質的になるように構成することができる。このようにした場合は、変倍に伴う軸外収差の変動の抑制、特に歪曲収差の変動の抑制および／または像面湾曲の変動の抑制を行いながら、望遠側の球面収差を補正することができる。

第１レンズ群中群Ｇ１Ｂは、１枚の正レンズのみから実質的になるように構成することができる。このようにした場合は、合焦の際に移動するレンズの移動量を確保することができるため、合焦による球面収差の変動を抑えることが容易となる。また、合焦の際に移動するレンズ群を軽量化することができる。

第１レンズ群後群Ｇ１Ｃは、物体側に凹面を向けた１枚以上の負レンズを有するように構成される。この構成により、望遠側で発生する球面収差を効果的に補正することができる。

第１レンズ群後群Ｇ１Ｃは、最も物体側から順に連続して、両凸レンズと、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとを有することが好ましい。このようにした場合は、望遠側での球面収差を補正しつつ、広角側での像面湾曲を効果的に補正することができる。

第１レンズ群後群Ｇ１Ｃは、物体側から順に、両凸レンズと、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、負レンズおよび正レンズが物体側から順に接合された接合レンズと、１枚以上の正レンズとから実質的になるように構成することができる。このようにした場合は、第１レンズ群前群Ｇ１Ａの負の屈折力により発生したプラスの球面収差を第１レンズ群後群Ｇ１Ｃ内の正レンズによって補正し、補正過剰となったマイナスの球面収差を第１レンズ群後群Ｇ１Ｃ内の接合レンズの接合面により補正することができる。また、第１レンズ群後群Ｇ１Ｃが、物体側から順に、両凸レンズと、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとを有することによって、球面収差を補正しつつ、広角側での像面湾曲を効果的に補正することができる。

第１レンズ群後群Ｇ１Ｃが、物体側から順に、両凸レンズと、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、負レンズおよび正レンズが物体側から順に接合された接合レンズと、１枚以上の正レンズとから実質的になる場合、第１レンズ群後群Ｇ１Ｃは６枚のレンズから実質的になるように構成してもよい。すなわち、第１レンズ群後群Ｇ１Ｃは、物体側から順に、両凸レンズと、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、負レンズおよび正レンズが物体側から順に接合された接合レンズと、２枚の正レンズとから実質的になるように構成してもよい。このようにした場合は、第１レンズ群後群Ｇ１Ｃが上記接合レンズより像側に有する正レンズが１枚のみの場合に比べ球面収差の良好な補正に有利となり、また、第１レンズ群後群Ｇ１Ｃが上記接合レンズより像側に有する正レンズが３枚以上の場合に比べレンズ系の小型化および低コスト化に有利となる。

そして、このズームレンズは下記条件式（１）を満足するように構成される。
６５＜νｎ１Ａ２＜１１０ （１）
ただし、
νｎ１Ａ２：第１レンズ群前群の物体側から２番目の負レンズのｄ線基準のアッベ数

条件式（１）を満足することによって、全変倍域において、特に結像領域の周辺部において発生する倍率色収差を少なく抑えることができる。条件式（１）の下限以下とならないようにすることによって、全変倍域において、特に結像領域の周辺部で発生する倍率色収差の補正が容易となる。条件式（１）の上限以上とならないようにすることによって、物体側から２番目の負レンズの材料として比較的高い屈折率の材料を選択することが容易となり、その結果、歪曲収差や像面湾曲の抑制が容易となる。

条件式（１）に関する効果を高めるためには、下記条件式（１−１）を満足することが好ましい。
７０＜νｎ１Ａ２＜１００ （１−１）

さらに、下記条件式（２）を満足することが好ましい。
１８＜νｎ１Ａａ−νｐ１Ａａ＜４０ （２）
ただし、
νｎ１Ａａ：第１レンズ群前群内の負レンズのｄ線基準のアッベ数の平均
νｐ１Ａａ：第１レンズ群前群が複数の正レンズを有する場合は第１レンズ群前群内の正レンズのｄ線基準のアッベ数の平均であり、第１レンズ群前群が１枚のみ正レンズを有する場合はこの正レンズのｄ線基準のアッベ数

条件式（２）の下限以下とならないようにすることによって、広角側での倍率色収差の抑制が容易となる。仮に、広角側での倍率色収差を無理に補正しようとすると、第１レンズ群前群Ｇ１Ａを構成する各レンズの曲率半径の絶対値が小さくなり、その結果、高次収差、特に高次の球面収差の補正が困難となり、全変倍域で高い光学性能を達成することが困難となる。なお、ここでいう高次とは５次以上を意味する。条件式（２）の上限以上とならないようにすることによって、望遠側での軸上色収差の抑制が容易となる。また、条件式（２）の上限以上とならないようにすることによって、第１レンズ群前群Ｇ１Ａを構成する負レンズのアッベ数が大きくなるのを防ぎ、これら負レンズの屈折率が低くなるのを防ぐことができ、その結果、変倍に伴う軸外収差の変動の抑制、特に歪曲収差の変動の抑制および／または像面湾曲の変動の抑制が容易となる。

条件式（２）に関する効果を高めるためには、下記条件式（２−１）を満足することがより好ましい。
２３＜νｎ１Ａａ−νｐ１Ａａ＜３５ （２−１）

第１レンズ群前群Ｇ１Ａの最も物体側のレンズ面は、光軸近傍で正の屈折力を有し光軸近傍から周辺部へ行くに従い正の屈折力が強くなる非球面形状を有することが好ましい。また、第１レンズ群後群Ｇ１Ｃに含まれるレンズ面の１つは、光軸近傍で正の屈折力を有し光軸近傍から周辺部へ行くに従い正の屈折力が弱くなる非球面形状を有することが好ましい。上記構成の非球面を第１レンズ群前群Ｇ１Ａおよび第１レンズ群後群Ｇ１Ｃそれぞれに持たせることによって、広角化により増大しやすい広角側の歪曲収差を効果的に補正しつつ、望遠側の球面収差を効果的に補正することができる。

また、第４レンズ群Ｇ４は、第４レンズ群Ｇ４内で最長となる空気間隔より物体側に、光軸近傍で正の屈折力を有し光軸近傍から周辺部へ行くに従い正の屈折力が弱くなる非球面形状を有するレンズ面を含むことが好ましい。このズームレンズは、第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３がともに負の屈折力を有するため、第３レンズ群Ｇ３から第４レンズ群Ｇ４へ入射する光束は発散光束となる。この発散光束を第４レンズ群Ｇ４で像面Ｓｉｍへ向けて集光するには第４レンズ群Ｇ４に比較的に強い収束作用を持たせる必要があるため、球面収差が発生しやすい。そこで、この第４レンズ群Ｇ４に上記非球面を持たせることによって、全変倍域の球面収差を効果的に補正することができる。

図１の例では、第４レンズ群Ｇ４は第４レンズ群Ｇ４内で最長となる空気間隔より物体側の第４レンズ群前群Ｇ４Ａと、この空気間隔より像側の第４レンズ群後群Ｇ４Ｂとからなり、第４レンズ群前群Ｇ４Ａの最も物体側のレンズ面が上記非球面形状を有する。なお、第４レンズ群前群Ｇ４Ａと第４レンズ群後群Ｇ４Ｂの間には、例えば、全系の焦点距離を長焦点側にシフトさせるエクステンダー光学系等を挿入することができる。第４レンズ群前群Ｇ４Ａに上記非球面を持たせることによって、エクステンダー光学系に入射する前の光束の球面収差を抑えることができるため、エクステンダー光学系挿入後の球面収差を効果的に補正することができる。

なお、上述した好ましい構成および／または可能な構成は、任意の組合せが可能であり、要求される仕様に応じて適宜選択的に採用されることが好ましい。本実施形態によれば、広角でありながら、倍率色収差が抑えられ、良好な光学性能を有するズームレンズを実現することが可能である。なお、ここでいう「広角」とは全画角が９０°以上であることを意味する。

次に、本発明のズームレンズの数値実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１のズームレンズの構成と光路は図１に示したものであり、その構成および図示方法は上述したとおりであるので、ここでは重複説明を一部省略する。実施例１のズームレンズは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３と、開口絞りＳｔと、第４レンズ群Ｇ４とからなる。変倍の際には、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４は像面Ｓｉｍに対して固定され、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３が移動する。第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、第１レンズ群前群Ｇ１Ａと、第１レンズ群中群Ｇ１Ｂと、第１レンズ群後群Ｇ１Ｃとからなる。合焦の際には、第１レンズ群中群Ｇ１Ｂのみが移動する。なお、ここで述べた、群構成、変倍の際の挙動、および合焦の際の挙動は後述の実施例のズームレンズについても同様である。

第１レンズ群前群Ｇ１Ａは、物体側から順に、近軸領域で物体側に凸面を向けた負メニスカス形状のレンズＬＡ１と、近軸領域で物体側に凸面を向けた負メニスカス形状のレンズＬＡ２と、物体側に凹面を向けた負メニスカス形状のレンズＬＡ３と、両凸形状のレンズＬＡ４とからなる。第１レンズ群中群Ｇ１Ｂは、像側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬＢ１からなる。第１レンズ群後群Ｇ１Ｃは、物体側から順に、両凸形状のレンズＬＣ１と、物体側に凹面を向けた負メニスカス形状のレンズＬＣ２と、像側に凹面を向けた負メニスカス形状のレンズＬＣ３および両凸形状のレンズＬＣ４が物体側から順に接合された接合レンズと、両凸形状のレンズＬＣ５と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬＣ６とからなる。

実施例１のズームレンズの基本レンズデータを表１に、諸元と変倍の際の可変面間隔を表２に、非球面係数を表３に示す。表１のＳｉの欄には最も物体側の構成要素の物体側の面を１番目として像側に向かうに従い順次増加するように構成要素の面に面番号を付した場合のｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）の面番号を示し、Ｒｉの欄にはｉ番目の面の曲率半径を示し、Ｄｉの欄にはｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ上の面間隔を示す。表１のＮｄｊの欄には最も物体側の構成要素を１番目として像側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１、２、３、…）の構成要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ、ｎｍ：ナノメートル）に関する屈折率を示し、νｄｊの欄にはｊ番目の構成要素のｄ線基準のアッベ数を示す。

ここで、曲率半径の符号は、物体側に凸面を向けた面形状のものを正とし、像側に凸面を向けた面形状のものを負としている。表１には開口絞りＳｔおよび光学部材Ｐ１〜Ｐ３も含めて示している。表１では、開口絞りＳｔに相当する面の面番号の欄には面番号と（Ｓｔ）という語句を記載している。Ｄｉの最下欄の値は表中の最も像側の面と像面Ｓｉｍとの間隔である。表１では変倍の際に変化する可変面間隔については、ＤＤ［ ］という記号を用い、［ ］の中にこの間隔の物体側の面番号を付してＤｉの欄に記入している。また、表１では合焦の際に変化する可変面間隔については、（ＩＮＦ）という語句と無限遠物体に合焦した状態において面間隔を記載している。

表２に、ズーム比Ｚｒ、全系の焦点距離ｆ、空気換算距離でのバックフォーカスＢｆ、ＦナンバーＦＮｏ．、最大全画角２ω、および可変面間隔の値をｄ線基準で示す。２ωの欄の（°）は単位が度であることを意味する。表２では、広角端状態の各値をＷＩＤＥと表記した欄に示し、望遠端状態の各値をＴＥＬＥと表記した欄に示している。表１と表２の値は無限遠物体に合焦した状態のものである。

表１では、非球面の面番号には＊印を付しており、非球面の曲率半径の欄には近軸の曲率半径の数値を記載している。表３に、実施例１の非球面の非球面係数を示す。表３の非球面係数の数値の「Ｅ−ｎ」（ｎ：整数）は「×１０^−ｎ」を意味する。非球面係数は、下式で表される非球面式における各係数ＫＡ、Ａｍ（ｍ＝４、６、８、…）の値である。

ただし、
Ｚｄ：非球面深さ（高さｈの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に下ろした垂線の長さ）
ｈ：高さ（非球面頂点が接する光軸に垂直な平面において、非球面上の点から光軸に下ろした垂線の長さ）
Ｃ：近軸曲率
ＫＡ、Ａｍ：非球面係数

各表のデータにおいて、角度の単位としては度を用い、長さの単位としてはｍｍ（ミリメートル）を用いているが、光学系は比例拡大または比例縮小しても使用可能なため他の適当な単位を用いることもできる。また、以下に示す各表では所定の桁でまるめた数値を記載している。

図４に実施例１のズームレンズの無限遠物体に合焦した状態において各収差図を示す。図４のＷＩＤＥと付した上段に左から順に広角端での球面収差、非点収差、歪曲収差（ディストーション）、および倍率色収差（倍率の色収差）を示し、ＴＥＬＥと付した下段に左から順に望遠端での球面収差、非点収差、歪曲収差、および倍率色収差を示す。球面収差図では、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）、およびＦ線（波長４８６．１ｎｍ）に関する収差をそれぞれ実線、長破線、および短破線で示す。非点収差図では、サジタル方向のｄ線に関する収差を実線で示し、タンジェンシャル方向のｄ線に関する収差を短破線で示す。歪曲収差図ではｄ線に関する収差を実線で示す。倍率色収差図では、Ｃ線、およびＦ線に関する収差をそれぞれ長破線、および短破線で示す。球面収差図のＦＮｏ．はＦナンバーを意味し、その他の収差図のωは半画角を意味する。

上記の実施例１の説明で述べた各データの記号、意味、および記載方法は、特に断りがない限り以下の実施例のものについても同様であるため、以下では重複説明を省略する。

［実施例２］
実施例２のズームレンズのレンズ構成と光路を図２に示す。実施例２の第１レンズ群前群Ｇ１Ａは物体側から順にレンズＬＡ１〜ＬＡ４からなり、第１レンズ群中群Ｇ１ＢはレンズＬＢ１からなり、第１レンズ群後群Ｇ１Ｃは物体側から順にレンズＬＣ１〜ＬＣ６からなる。実施例２のレンズＬＡ１〜ＬＡ４、レンズＬＢ１、およびレンズＬＣ１〜ＬＣ６の形状は実施例１のものと同様である。実施例２のズームレンズの基本レンズデータを表４に、諸元と変倍の際の可変面間隔を表５に、非球面係数を表６に、各収差図を図５に示す。

［実施例３］
実施例３のズームレンズのレンズ構成と光路を図３に示す。実施例３の第１レンズ群前群Ｇ１Ａは物体側から順にレンズＬＡ１〜ＬＡ４からなり、第１レンズ群中群Ｇ１Ｂは両凸形状のレンズＬＢ１からなり、第１レンズ群後群Ｇ１Ｃは物体側から順にレンズＬＣ１〜ＬＣ６からなる。実施例３のレンズＬＡ１〜ＬＡ４およびレンズＬＣ１〜ＬＣ６の形状は実施例１のものと同様である。実施例３のズームレンズの基本レンズデータを表７に、諸元と変倍の際の可変面間隔を表８に、非球面係数を表９に、各収差図を図６に示す。

表１０に、実施例１〜３のズームレンズの条件式（１）および（２）の対応値を示す。

以上のデータからわかるように、実施例１〜３のズームレンズは、広角端での全画角が１０５°以上あり広角化を達成しながら、倍率色収差を含む各収差が良好に補正されて高い光学性能を実現している。

次に、本発明の実施形態に係る撮像装置について説明する。図７に、本発明の実施形態の撮像装置の一例として、本発明の実施形態に係るズームレンズ１を用いた撮像装置１０の概略構成図を示す。撮像装置１０としては、例えば、映画撮影用カメラ、放送用カメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、または監視用カメラ等を挙げることができる。

撮像装置１０は、ズームレンズ１と、ズームレンズ１の像側に配置されたフィルタ２と、フィルタ２の像側に配置された撮像素子３とを備えている。なお、図７では、ズームレンズ１が備える第１レンズ群前群Ｇ１Ａ、第１レンズ群中群Ｇ１Ｂ、第１レンズ群後群Ｇ１Ｃ、第２レンズ群Ｇ２〜第４レンズ群Ｇ４、および開口絞りＳｔを概略的に図示している。撮像素子３はズームレンズ１により形成される光学像を電気信号に変換するものであり、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等を用いることができる。撮像素子３は、その撮像面がズームレンズ１の像面に一致するように配置される。

撮像装置１０はまた、撮像素子３からの出力信号を演算処理する信号処理部５と、信号処理部５により形成された像を表示する表示部６と、ズームレンズ１の変倍を制御するズーム制御部７と、ズームレンズ１の合焦を制御するフォーカス制御部８とを備えている。なお、図７では１つの撮像素子３のみ図示しているが、本発明の撮像装置はこれに限定されず、３つの撮像素子を有するいわゆる３板方式の撮像装置であってもよい。

以上、実施形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各レンズ群が有するレンズの枚数、各レンズの曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数、および非球面係数等は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得るものである。

１ ズームレンズ
２ フィルタ
３ 撮像素子
５ 信号処理部
６ 表示部
７ ズーム制御部
８ フォーカス制御部
１０ 撮像装置
Ｂ０ｔ、Ｂ０ｗ 軸上光束
Ｂ１ｔ、Ｂ１ｗ 軸外光束
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ１Ａ 第１レンズ群前群
Ｇ１Ｂ 第１レンズ群中群
Ｇ１Ｃ 第１レンズ群後群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｇ４ 第４レンズ群
Ｇ４Ａ 第４レンズ群前群
Ｇ４Ｂ 第４レンズ群後群
ＬＡ１〜ＬＡ４、ＬＢ１、ＬＣ１〜ＬＣ６ レンズ
Ｐ１〜Ｐ３ 光学部材
Ｓｉｍ 像面
Ｓｔ 開口絞り
Ｚ 光軸

Claims (10)

1. 物体側から順に、変倍の際に像面に対して固定されている正の屈折力を有する第１レンズ群と、変倍の際に光軸方向に移動する負の屈折力を有する第２レンズ群と、変倍の際に光軸方向に移動する負の屈折力を有する第３レンズ群と、絞りと、変倍の際に像面に対して固定されている正の屈折力を有する第４レンズ群と、からなり、
   前記第１レンズ群は、物体側から順に、合焦の際に像面に対して固定されている負の屈折力を有する第１レンズ群前群と、遠距離物体から近距離物体への合焦の際に像側へ移動する正の屈折力を有する第１レンズ群中群と、合焦の際に像面に対して固定されている正の屈折力を有する第１レンズ群後群と、を備え、
   前記第１レンズ群前群は、物体側から順に、２枚の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、負レンズと、正レンズと、を備え、
   前記第１レンズ群前群は、最も物体側から連続して配置された複数枚の負レンズと、最も像側に配置された正レンズとを有し、
   前記第１レンズ群後群は、物体側に凹面を向けた１枚以上の負レンズを有し、
   下記条件式（１−１）を満足することを特徴とするズームレンズ。
   ７０＜νｎ１Ａ２＜１００ （１−１）
   ただし、
   νｎ１Ａ２：前記第１レンズ群前群の物体側から２番目の負レンズのｄ線基準のアッベ数
2. 下記条件式（２）を満足する請求項１記載のズームレンズ。
   １８＜νｎ１Ａａ−νｐ１Ａａ＜４０ （２）
   ただし、
   νｎ１Ａａ：前記第１レンズ群前群内の負レンズのｄ線基準のアッベ数の平均
   νｐ１Ａａ：前記第１レンズ群前群が複数の正レンズを有する場合は前記第１レンズ群前群内の正レンズのｄ線基準のアッベ数の平均であり、前記第１レンズ群前群が１枚のみ正レンズを有する場合は該正レンズのｄ線基準のアッベ数
3. 前記第１レンズ群後群は、最も物体側から順に連続して、両凸レンズと、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとを有する請求項１または２記載のズームレンズ。
4. 前記第１レンズ群後群は、物体側から順に、両凸レンズと、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、負レンズおよび正レンズが物体側から順に接合された接合レンズと、１枚以上の正レンズと、を備える請求項１から３のいずれか１項記載のズームレンズ。
5. 前記第１レンズ群後群は、６枚のレンズを備える請求項４記載のズームレンズ。
6. 前記第１レンズ群中群は、１枚の正レンズのみを備える請求項１から５のいずれか１項記載のズームレンズ。
7. 前記第１レンズ群前群の最も物体側のレンズ面は、光軸近傍で正の屈折力を有し光軸近傍から周辺部へ行くに従い正の屈折力が強くなる非球面形状を有し、
   前記第１レンズ群後群に含まれるレンズ面の１つは、光軸近傍で正の屈折力を有し光軸近傍から周辺部へ行くに従い正の屈折力が弱くなる非球面形状を有する請求項１から６のいずれか１項記載のズームレンズ。
8. 前記第４レンズ群は、該第４レンズ群内において最長となる空気間隔より物体側に、光軸近傍で正の屈折力を有し光軸近傍から周辺部へ行くに従い正の屈折力が弱くなる非球面形状を有するレンズ面を含む請求項１から７のいずれか１項記載のズームレンズ。
9. 下記条件式（２−１）を満足する請求項１から８のいずれか１項記載のズームレンズ。
   ２３＜νｎ１Ａａ−νｐ１Ａａ＜３５ （２−１）
   ただし、
   νｎ１Ａａ：前記第１レンズ群前群内の負レンズのｄ線基準のアッベ数の平均
   νｐ１Ａａ：前記第１レンズ群前群が複数の正レンズを有する場合は前記第１レンズ群前群内の正レンズのｄ線基準のアッベ数の平均であり、前記第１レンズ群前群が１枚のみ正レンズを有する場合は該正レンズのｄ線基準のアッベ数
10. 請求項１から９のいずれか１項記載のズームレンズを備えた撮像装置。