JP2009217121A - 広角ズームレンズおよび撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】第１群および第２群の大型化を防止しつつ、広角化（例えば広角端での画角が７０度以上）を図ることが可能な広角ズームレンズを提供する。
【解決手段】物体側より順に、正の屈折力を有する第１群１０と、負の屈折力を有する第２群２０と、絞りＳｔと、第３群３０と、正の屈折力を有する第４群４０とを備えている。広角端から望遠端への変倍を行う際には、第１群１０と第３群３０とを固定とし、第２群２０を光軸に沿って像側に動かすことによって変倍を行うと共に、それによる像面の補正および合焦を第４群４０を光軸に沿って移動させることにより行うようになされる。第２群２０は、物体側より順に、物体側よりも像側の面の曲率半径が小さい凹面とされた負の第２１レンズＬ２１と、正の第２２レンズＬ２２とを少なくとも有し、第２１レンズＬ２１の少なくとも１面は非球面で構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、民生用ビデオカメラや監視用ビデオカメラに用いられる小型で高倍率な広角ズームレンズおよび撮像装置に関する。

近年、ビデオカメラ等に用いられるズームレンズにおいて、小型化の要請が高まってきている。一般に、民生用のビデオカメラでは、４群構成において、第１レンズ群と第３レンズ群を固定とし、第２レンズ群を光軸方向に移動させて主に変倍を行い、この変倍に伴う像面の補正および合焦を第４群において行うリアフォーカス型の４群方式のズームレンズが主流となっている。（例えば特許文献１〜４）。

このような４群方式のズームレンズでは、例えば、第１レンズ群の大きさを決定する広角端の焦点距離を可能な限り望遠側によせることで、第１レンズ群の小型化が図られている。また、特許文献１，２では、第２レンズ群の物体側に２枚の負レンズを配置することで第２レンズ群の小型化が図られている。具体的には、特許文献１では、第２レンズ群が、物体側から順に、物体側よりも像側に強い凹面を向けた負レンズ、接合された両凹レンズと正レンズによって構成されている。また、特許文献２では、第２レンズ群が、物体側から順に、像側に強い凹面を向けた負レンズ、負レンズ、正レンズの３枚の単レンズによって構成されている。
特開２００６−２２１２０８号公報 特開平６−３３７３５３号公報 特開平１１−２３９６５号公報 特開平１１−１０１９４１号公報

ところが、上記のような第１レンズ群および第２レンズ群の構成では、広角端における画角はせいぜい６０°程度となり、例えば７０°以上の更なる広角化を図ろうとすると、広角端あるいは広角端寄りの中間ズーム位置において、第１レンズ群への軸外光束の入射高が高くなってしまう。この結果、第１レンズ群のレンズ有効径の増大が避けられなくなる。

このため、第１レンズ群の大型化を防止しつつ、更なる広角化を図るためには、第２レンズ群の物体側に負の屈折力を集中させて、第２レンズ群の物体側主点の位置を物体側に近づけ、第１レンズ群と第２レンズ群の主点間隔を短くし、軸外光束の第１レンズ群を通過する高さを低くすることが必要となる。

そこで、上記特許文献１，２のようなレンズ構成において、第２レンズ群の負の屈折力を強くしようすれば、各レンズが担うパワーが大きくなるため、第２レンズ群で発生する収差が増大し、広角端から望遠端までの全領域において、高解像力を維持することが困難になってしまう。

従って、更なる広角化を図るためには、第２レンズ群に負レンズを追加して各レンズが担うパワーを分割することが必要となる。例えば、特許文献３，４には、第２レンズ群を負レンズ３枚と正レンズ１枚の４枚構成とすることで、各レンズの曲率半径を大きくして、第２レンズ群での収差を補正するズームレンズが提案されている。しかしながら、このようなレンズ構成では、広角化に限界があり、第２レンズ群の厚みが大きくなって系全体も大型化してしまうという問題がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、第１群および第２群の大型化を防止しつつ、広角化（例えば広角端での画角が７０度以上）を図ることが可能な広角ズームレンズを提供することにある。

本発明による広角ズームレンズは、物体側より順に、正の屈折力を有する第１群と、負の屈折力を有する第２群と、絞りと、第３群と、正の屈折力を有する第４群とを備えている。広角端から望遠端への変倍を行う際には、第１群と第３群とを固定とし、第２群を光軸に沿って像側に動かすことによって変倍を行うと共に、それによる像面の補正および合焦を第４群を光軸に沿って移動させることにより行うようになされる。第２群は、物体側より順に、物体側よりも像側の面の曲率半径が小さい凹面とされた負の第２１レンズと、正の第２２レンズとを少なくとも有し、第２１レンズの少なくとも１面は非球面で構成されている。

本発明による広角ズームレンズでは、第１群と第３群とを固定群とし、第２群を光軸に沿って移動することにより変倍が行われ、それによる像面の補正が第４群により行われる。このとき、第２群が、物体側より順に、物体側よりも像側の面の曲率半径が小さい凹面とされた負の第２１レンズと、正の第２２レンズとを有し、第２１レンズの少なくとも１面が非球面で構成されていることにより、第２群のパワーが最適化され、広角化に伴う第１群および第２群の大型化が防止されると共に、収差変動が抑制される。

また、以下の条件式（１）を満足することが好ましい。これにより、第１群の有効径とレンズ径全体との小型化を実現し易くなる。但し、Ｆ２ａを第２群の焦点距離、Ｆ２ｂを第２１レンズと第２２レンズの合成焦点距離とする。
１．３＜Ｆ２ｂ／Ｆ２ａ＜１．８ ………（１）

さらに、以下の条件式（２）を満足することが好ましい。これにより、第２群の各レンズが担うパワーが抑えられ、諸収差の補正に有利となる。但し、Ｆ２１を第２１レンズの焦点距離、Ｆ２２を第２２レンズの焦点距離とする。
２．２＜Ｆ２２／｜Ｆ２１｜＜３．３ ………（２）

また、以下の条件式（３）を満足することが好ましい。これにより、第２群における諸収差の補正に有利となる。但し、ν２１を第２１レンズのアッベ数、ν２２を第２２レンズのアッベ数とする。
２０＜ν２２−ν２１＜６０ ………（３）

さらに、第２１レンズの像側の面と第２２レンズの物体側の面とによって構成された空気レンズが、以下の条件式（４）によって算出されるシェイプファクタにより規定されることが好ましい。これにより、諸収差の補正に有利となる。但し、Ｒａを第２１レンズの像側の面の曲率半径、Ｒｂを第２２レンズの物体側の面の曲率半径とする。
４＜（Ｒｂ＋Ｒａ）／（Ｒｂ−Ｒａ）＜１２ ………（４）

また、第４群の像側に、少なくとも１枚の負レンズを含むと共に、変倍の際に固定の負の第５群を備えることが好ましい。これにより、色収差の補正に有利となり、レンズ鏡銅内にゴミが入ることが防止される。

さらに、第２群が、第２２レンズの像側に、物体側から順に負の第２３レンズと正の第２４レンズとが接合された接合レンズとを有することにより、変倍に伴う収差変動が抑制され易くなる。

本発明の撮像装置は、本発明の広角ズームレンズと、この広角ズームレンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子とを備えたものである。

本発明の広角ズームレンズによれば、第１群と第３群とを固定群とし、第２群を光軸に沿って移動することにより変倍を行い、それによる像面の補正を第４群により行う４群方式のズームレンズにおいて、第２群が、物体側より順に、物体側よりも像側の面の曲率半径が小さい負の第２１レンズと、正の第２２レンズとを有するようにし、第２１レンズの少なくとも１面を非球面で構成するようにしたので、第１群および第２群の大型化を防止しつつ、広角化（例えば広角端での画角が７０度以上）を図ることができる。

本発明の撮像装置によれば、上記本発明の広角ズームレンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力するようにしたので、広角で高画質の画像を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１（Ａ），（Ｂ）は、本発明の一実施の形態に係る広角ズームレンズの第１の構成例を示している。特に、図１（Ａ）は、広角端におけるレンズ配置、図１（Ｂ）は望遠端におけるレンズ配置を示す。この構成例は、後述の第１の数値実施例（図１１，図１２（Ａ），図１２（Ｂ））のレンズ構成に対応している。図２（Ａ），（Ｂ）〜図１０（Ａ），（Ｂ）は、第２〜第１０の構成例を示し、後述の第２〜第１０の数値実施例のレンズ構成に対応している。

図１〜図１０において、符号Ｒｉは、最も物体側の構成要素の面を１番目として、像側（結像側）に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目の面の曲率半径を示す。符号Ｄｉは、ｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ１上の面間隔を示す。なお符号Ｄｉについては、変倍に伴って変化する部分の面間隔のみ符号を付す。なお、各構成例共に基本的な構成は同じなので、以下では図１に示した第１の構成例を基本にして説明する。

この広角ズームレンズは、ビデオカメラ等に用いられるものである。特に監視用ビデオカメラに好適に用いられる。この広角ズームレンズは、光軸Ｚ１に沿って物体側から順に、正の屈折力を有する第１群１０と、負の屈折力を有する第２群２０と、絞りＳｔと、絞りＳｔの直後に配置された第３群３０と、正の屈折力を有する第４群４０とを備えている。また、第４群４０の像側には、さらに負の屈折力を有する第５群５０が設けられている。

この広角ズームレンズの結像面には、図示しないＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子が配置される。第５群５０と撮像素子との間には、例えば３ＣＣＤ方式のビデオカメラに対応して、光路変換用のプリズムＰが配置されている。そのほか、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、撮像面保護用のカバーガラスや、赤外線カットフィルタなどの平板状の光学部材が配置されていても良い。

図５２は、この広角ズームレンズが適用されるカメラの一例を示している。このカメラは、カメラ本体１と、カメラ本体１にマウントされているカメラ用レンズ２とを備えている。カメラ本体１内には、カメラ用レンズ２によって形成された被写体像に応じた撮像信号を出力するＣＣＤ等の撮像素子、その撮像素子から出力された撮像信号を処理して画像を生成する信号処理回路、およびその生成された画像を記録するための記録媒体等が設けられている。このようなカメラにおけるカメラ用レンズ２として、本実施の形態における広角ズームレンズが適用される。

この広角ズームレンズは、広角端から望遠端への変倍を行う際には、第１群１０と第３群３０とを固定とし、第２群２０を光軸に沿って像側に動かすことによって変倍を行うと共に、それによる像面の補正および合焦を第４群４０を光軸に沿って移動させることにより行う４群方式のズームレンズである。なお、第５群５０については、固定となっている。第２群２０と第４群４０は、広角端から望遠端へと変倍させるに従い、図１に実線で示した軌跡を描くように移動する。

第１群１０は、物体側より順に、負の第１１レンズＬ１１と、正の第１２レンズＬ１２と、負の第１３レンズＬ１３および正の第１４レンズＬ１４よりなる接合レンズと、正の第１５レンズＬ１５とからなる４群５枚構成となっている。但し、図５の構成例では、負の第１１レンズＬ１１と、負の第１２レンズＬ１２と、正の第１３レンズＬ１３と、負の第１４レンズＬ１４および正の第１５レンズＬ１５よりなる接合レンズと、正の第１６レンズＬ１６とからなる５群６枚構成となっている。

第２群２０は、物体側より順に、負の第２１レンズＬ２１と、正の第２２レンズＬ２２と、負の第２３レンズＬ２３および正の第２４レンズＬ２４よりなる接合レンズとからなる３群４枚構成となっている。但し、図１０の構成例では、物体側より順に、負の第２１レンズＬ２１と、正の第２２レンズＬ２２と、負の第２３レンズＬ２３および正の第２４レンズＬ２４よりなる接合レンズと、正の第２５レンズＬ２５とからなる４群５枚構成となっている。

第２１レンズＬ２１は、像側の面が凹面となっており、物体側の面よりも像側の面の曲率半径が小さくなっている。具体的には、物体側よりも像側に強い凹面を向けた両凹レンズとなっている。第２２レンズＬ２２は、少なくとも１面、例えば物体側の面が非球面となっている。第２３レンズＬ２３は両凹レンズ、第２４レンズＬ２４は両凸レンズとなっている。但し、図１０の構成例では、第２１レンズＬ２１は、像側に凹面を向けた負のメニスカスレンズとなっている。また、第２５レンズＬ２５は正のメニスカスレンズとなっている。

また、第２群２０については、以下の条件式（１）を満足することが好ましい。但し、Ｆ２ａを第２群２０の焦点距離、Ｆ２ｂを第２１レンズＬ２１と第２２レンズＬ２２の合成焦点距離とする。
１．３＜Ｆ２ｂ／Ｆ２ａ＜１．８ ………（１）

さらに、以下の条件式（２）を満足することが好ましい。但し、Ｆ２１を第２１レンズＬ２１の焦点距離、Ｆ２２を第２２レンズＬ２２の焦点距離とする。
２．２＜Ｆ２２／｜Ｆ２１｜＜３．３ ………（２）

さらに、以下の条件式（３）を満足することが好ましい。但し、ν２１を第２１レンズＬ２１のアッベ数、ν２２を第２２レンズＬ２２のアッベ数とする。
２０＜ν２２−ν２１＜６０ ………（３）

さらに、第２１レンズＬ２１の像側の面と第２２レンズＬ２２の物体側の面とによって構成された空気レンズが、以下の条件式（４）によって算出されるシェイプファクタにより規定されることが好ましい。
４＜（Ｒｂ＋Ｒａ）／（Ｒｂ−Ｒａ）＜１２ ………（４）

第３群３０は、例えば正の屈折力を有している。また、物体側より順に、負の第３１レンズＬ３１および正の第３２レンズＬ３２よりなる接合レンズと、正の第３３レンズＬ３３および負の第３４レンズＬ３４よりなる接合レンズと、負の第３５レンズからなる３群５枚構成となっている。但し、図４および図５の構成例では、第３群の屈折力は負となっている。

第４群４０は、物体側より順に、負の第４１レンズＬ４１および正の第４２レンズＬ４２よりなる接合レンズと、正の第４３レンズＬ４３とからなる２群３枚構成となっている。第５群５０は、負の第５１レンズＬ５１により構成されている。

次に、以上のように構成された広角ズームレンズの作用および効果を説明する。

この広角ズームレンズでは、第１群１０と第３群３０とを固定群とし、第２群２０を光軸に沿って移動することにより変倍が行われ、それによる像面の補正が第４群４０により行われる。このとき、変倍群である第２群２０において、最も物体側に配置された負の第２１レンズＬ２１の像面側に、正の第２２レンズＬ２２が配置されていることにより、負の第２１レンズＬ２１に集中的に強い負のパワーが与えられる。これにより、第２群２０の物体側主点の位置がより物体側に近づけられ、広角化に伴う第１群１０の大型化が防止される。

このとき、第２群２０の第２１レンズＬ２１の負のパワーを大きくしすぎると、ペッツバール和が負の方向に大きくなり、像面が倒れてくる。また、変倍のための第２群２０の移動により、コマ収差や非点収差が大きく変動し、それらの変動収差を補正するのが困難となる。更に広角化を図ろうとすると、第２群２０を構成する各レンズが担うパワーが大きくなり過ぎて、収差補正が困難になってしまう。そこで、第２群２０の第２１レンズＬ２１の少なくとも１面を非球面とすることにより、良好な像面湾曲特性が得られると共に、広角化に伴う収差変動が抑制される。また、球面の場合と比べて収差補正に際して大きな負担を掛けることができるので、第２群２０のレンズ枚数を増やす必要がない。よって、変倍に伴う第２群２０の大型化が防止される。さらに、第２群２０において、第２２レンズＬ２２の像側に、負の第２３レンズＬ２３と正の第２４レンズＬ２４よりなる接合レンズを配置することにより、変倍に伴う収差変動を効果的に抑えることができ、収差補正に有利となる。

条件式（１）は、変倍群である第２群２０の全体の焦点距離と物体側に配置された第２１レンズＬ２１および第２２レンズＬ２２の合成焦点距離との適切な関係を規定している。この条件式（１）を満足することによって、諸収差の補正を良好に行いつつ、広角化に伴う第１群１０の径およびレンズ径全長の増大を抑えることができる。一般に、第１群１０における有効径は、第２１レンズＬ２１と第２２レンズＬ２２の合成焦点距離が小さいほど小さくなる。ところが、本実施の形態では、第２１レンズＬ２１と第２２レンズＬ２２の合成焦点距離を小さくすると、第２群２０全体の焦点距離は大きくなる傾向にある。このため、条件式（１）の下限を下回って、第２１レンズＬ２１と第２２レンズＬ２２との合成焦点距離を小さくし過ぎると、ストロークが長くなって、全長が大きくなってしまうため好ましくない。逆に、条件式（１）の上限を上回ると、第１群１０の径が大きくなるため好ましくない。

条件式（２）は、第２１レンズＬ２１および第２２レンズＬ２２のそれぞれの焦点距離の適切な関係を規定している。この条件式（２）を満足することにより、各レンズが担うパワーが抑えられ、第２群２０で発生する諸収差の発生や、変倍の際のコマ収差や非点収差の変動が抑制される。上述したように、第１群１０の径を小さくするためには第２群２０の物体側に強い負のパワーを配置する必要があるが、負の第２１レンズＬ２１の像側に正の第２２レンズＬ２２を配置することで、第２２レンズＬ２２のパワーを弱くすることによって相対的に第２１レンズＬ２１の負のパワーを強くすることができる。従って、条件式（２）の下限を上回ると、第２１レンズＬ２１と第２２レンズＬ２２からなる合成レンズでは、強い負のパワーが得られる。ところが、条件式（２）の上限を超えて、第２２レンズＬ２２のパワーを弱くしすぎると、第２１レンズＬ２１と第２２レンズＬ２２からなる合成レンズの負のパワーが大きくなりすぎ、第２２レンズＬ２２よりも後のレンズが担うパワーが大きくなり、収差補正が困難になるため好ましくない。逆に、条件式（２）の下限を下回ると、第２２レンズＬ２２が担うパワーが大きくなってしまい、変倍に伴う収差の変動が大きくなるだけでなく、第１群１０の径の拡大にも繋がるため好ましくない。

条件式（３）は、第２１レンズＬ２１および第２２レンズＬ２２のそれぞれのアッベ数の適切な関係を規定している。条件式（３）の下限を上回ることで、第２群２０で発生する倍率色収差を抑えることができる。この倍率色収差の補正には、条件式（３）の値が大きい方が有利であり、第２２レンズＬ２２は、より低分散側のガラスを用いることが望ましい。なお、低分散ガラスは、屈折率が低く、凸レンズを形成して同じパワーを得ようとした場合、曲率半径が小さくなってしまうので、コバを確保するためにレンズの中心厚を大きくすることが好ましい。

条件式（４）は、第２１レンズＬ２１および第２２レンズＬ２２のそれぞれの曲率半径の適切な関係を規定している。条件式（４）を満足することで、全変倍域で球面収差を良好に補正することができる。条件式（４）の下限を下回ると、第２１レンズＬ２１の曲率半径が小さくなり、望遠端での球面収差の補正が困難になるため好ましくない。条件式（４）の上限を上回ると、像面湾曲を補正するのが困難になるため好ましくない。さらに、以下の条件式（５）を満足することにより、球面収差をより良好に補正することができる。
８＜（Ｒｂ＋Ｒａ）／（Ｒｂ−Ｒａ）＜１２ ………（５）

また、第４群４０の像側に、負の第５１レンズＬ５１を有する第５群５０を配置することにより、色収差の補正に有利となり、また、レンズ鏡胴内にゴミが入ることを防止することができる。

以上説明したように、本実施の形態に係る広角ズームレンズによれば、４群方式のズームレンズにおいて、変倍群である第２群２０の屈折力やレンズ形状などを適切に設定するようにしたので、広角化に伴う第１群および第２群の大型化を防止すると共に諸収差を良好に補正することができる。よって、ビデオカメラに用いられ、第１群および第２群の大型化を防止しつつ広角化（例えば広角端での画角が７０度以上）を図ることが可能なレンズ系を実現できる。

次に、本実施の形態に係る広角ズームレンズの具体的な数値実施例について説明する。以下では、第１〜第１０の数値実施例をまとめて説明する。

図１１，図１２（Ａ），（Ｂ）は、図１（Ａ），（Ｂ）に示した広角ズームレンズの構成に対応する具体的なレンズデータ（実施例１）を示している。特に図１１にはその基本的なレンズデータを示し、図１２（Ａ）には非球面に関するデータを示し、図１２（Ｂ）にはズームに関するデータ（変倍に伴って変動するデータ）を示す。

図１１に示したレンズデータにおける面番号Ｓｉの欄には、最も物体側の構成要素の面を１番目として、像側に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目（ｉ＝１〜３４）の面の番号を示している。曲率半径Ｒｉの欄には、図１において付した符号Ｒｉに対応させて、物体側からｉ番目の面の曲率半径の値を示す。面間隔Ｄｉの欄についても、同様に物体側からｉ番目の面Ｓｉとｉ＋１番目の面Ｓｉ＋１との光軸上の間隔を示す。曲率半径Ｒｉおよび面間隔Ｄｉの値の単位はミリメートル（ｍｍ）である。Ｎｅｊの欄には、物体側からｊ番目（ｊ＝１〜１５）の光学要素のｅ線（波長５４６．１ｎｍ）に対する屈折率、νｄｊの欄には、物体側からｊ番目（ｊ＝１〜１５）の光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数の値を示す。

実施例１に係る広角ズームレンズは、変倍に伴って第２群２０および第４群４０が光軸上を移動するため、これらの各群の前後の面間隔Ｄ９，Ｄ１６，Ｄ２５，Ｄ３０の値は可変となっている。図１２（Ｂ）には、これらの面間隔Ｄ９，Ｄ１６，Ｄ２５，Ｄ３０の変倍時のデータとして、広角端および望遠端における値を示す。また、広角端および望遠端における全系の近軸焦点距離ｆ（ｍｍ）、Ｆナンバー（ＦＮＯ．）、および画角２ω（ω：半画角）の値についても示す。なお、これらの値としてはｅ線に対するものを示す。

図１１のレンズデータにおいて、面番号の左側に付された記号「＊」は、そのレンズ面が非球面形状であることを示す。実施例１に係る広角ズームレンズは、第２群２０における第２１レンズＬ２１の物体側の面Ｓ１０と、第４群４０における第４３レンズＬ４３の両面Ｓ２９，Ｓ３０とが非球面となっている。なお、これら非球面の曲率半径としては、光軸近傍の曲率半径の数値を示している。

図１２（Ａ）に非球面データとして示した数値において、記号“Ｅ”は、その次に続く数値が１０を底とした“べき指数”であることを示し、その１０を底とした指数関数で表される数値が“Ｅ”の前の数値に乗算されることを示す。例えば、「１．０Ｅ−０２」であれば、「１．０×１０^-2」であることを示す。

非球面データとしては、以下の式（Ａ）によって表される非球面形状の式における各係数ＲＡ_i，ＫＡの値を記す。Ｚは、より詳しくは、光軸から高さｈの位置にある非球面上の点から、非球面の頂点の接平面（光軸に垂直な平面）に下ろした垂線の長さ（ｍｍ）を示す。各非球面が非球面係数ＲＡ_iとして第３次〜第１０次の係数ＲＡ₃〜ＲＡ₁₀を有効に用いて表されている。
Ｚ＝Ｃ・ｈ²／｛１＋（１−ＫＡ・Ｃ²・ｈ²）^1/2｝＋ΣＲＡ_i・ｈⁱ ……（Ａ）
（ｉ＝３〜ｎ，ｎ：３以上の整数）
ただし、
Ｚ：非球面の深さ（ｍｍ）
ｈ：光軸からレンズ面までの距離（高さ）（ｍｍ）
ＫＡ：円錐定数
Ｃ：近軸曲率＝１／Ｒ
（Ｒ：近軸曲率半径）
ＲＡ_i：第ｉ次の非球面係数

以上の実施例１に係る広角ズームレンズと同様にして、実施例２に係る広角ズームレンズのレンズデータを図１３，図１４（Ａ），（Ｂ）に示す。同様にして、実施例３に係る広角ズームレンズのレンズデータを図１５，図１６（Ａ），（Ｂ）に示す。同様にして、実施例４に係る広角ズームレンズのレンズデータを図１７，図１８（Ａ），（Ｂ）に示す。同様にして、実施例５に係る広角ズームレンズのレンズデータを図１９，図２０（Ａ），（Ｂ）に示す。同様にして、実施例６に係る広角ズームレンズのレンズデータを図２１，図２２（Ａ），（Ｂ）に示す。同様にして、実施例７に係る広角ズームレンズのレンズデータを図２３，図２４（Ａ），（Ｂ）に示す。同様にして、実施例８に係る広角ズームレンズのレンズデータを図２５，図２６（Ａ），（Ｂ）に示す。同様にして、実施例９に係る広角ズームレンズのレンズデータを図２７，図２８（Ａ），（Ｂ）に示す。同様にして、実施例１０に係る広角ズームレンズのレンズデータを図２９，図３０（Ａ），（Ｂ）に示す。但し、図２０（Ｂ）の実施例５のレンズデータでは、可変の面間隔Ｄ１１，Ｄ１８，Ｄ２７，Ｄ３２について示し、図３０（Ｂ）の実施例１０のレンズデータでは、可変の面間隔Ｄ９，Ｄ１８，Ｄ２７，Ｄ３２について示す。

図３１には、上述の条件式（１）〜（４）に関する値を、各実施例についてまとめたものを示す。図３１から分かるように、各実施例に係る広角ズームレンズに関して、各条件式の数値範囲内となっている。

図３２（Ａ）〜図３２（Ｄ）はそれぞれ、実施例１に係る広角ズームレンズにおける広角端での球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）および倍率色収差を示している。図３３（Ａ）〜図３３（Ｄ）は、望遠端における同様の各収差を示している。なお、球面収差、非点収差、ディストーションとしては、５４６．１ｎｍ（ｅ線）を基準波長とした収差を示す。但し、球面収差図には、波長４６０．０ｎｍ（一点鎖線）および波長６１５．０ｎｍ（点線）についての収差も示す。非点収差図には、サジタル方向（実線）およびタンジェンシャル方向（破線）の収差を示す。また、倍率色収差図には、波長４６０．０ｎｍ（一点鎖線）および波長６１５．０ｎｍ（点線）についての収差を示す。ＦＮＯ．はＦ値、ωは半画角を示す。

同様に、実施例２に係る広角ズームレンズについての諸収差を図３４（Ａ）〜図３４（Ｄ）（広角端）、および図３５（Ａ）〜図３５（Ｄ）（望遠端）に示す。同様に、実施例３についての諸収差を図３６（Ａ）〜図３６（Ｄ）（広角端）、および図３７（Ａ）〜図３７（Ｄ）（望遠端）に示す。同様に、実施例４についての諸収差を図３８（Ａ）〜図３８（Ｄ）（広角端）、および図３９（Ａ）〜図３９（Ｄ）（望遠端）に示す。同様に、実施例５についての諸収差を図４０（Ａ）〜図４０（Ｄ）（広角端）、および図４１（Ａ）〜図４１（Ｄ）（望遠端）に示す。同様に、実施例６についての諸収差を図４２（Ａ）〜図４２（Ｄ）（広角端）、および図４３（Ａ）〜図４３（Ｄ）（望遠端）に示す。同様に、実施例７についての諸収差を図４４（Ａ）〜図４４（Ｄ）（広角端）、および図４５（Ａ）〜図４５（Ｄ）（望遠端）に示す。同様に、実施例８についての諸収差を図４６（Ａ）〜図４６（Ｄ）（広角端）、および図４７（Ａ）〜図４７（Ｄ）（望遠端）に示す。同様に、実施例９についての諸収差を図４８（Ａ）〜図４８（Ｄ）（広角端）、および図４９（Ａ）〜図４９（Ｄ）（望遠端）に示す。同様に、実施例１０についての諸収差を図５０（Ａ）〜図５０（Ｄ）（広角端）、および図５１（Ａ）〜図５１（Ｄ）（望遠端）に示す。

以上の各数値データおよび各収差図から分かるように、各実施例について、諸収差が良好に補正され、７０°以上の広角化が実現できている。よって、監視用ビデオカメラ等に好適に用いられる小型で広画角、高解像度のズームレンズが実現できている。

なお、本発明は、上記実施の形態および各実施例に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔および屈折率の値などは、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。

本発明の一実施の形態に係る広角ズームレンズの第１の構成例（実施例１）を示すレンズ断面図であり、（Ａ）は広角端、（Ｂ）は望遠端についてのレンズ位置を示す。 本発明の一実施の形態に係る広角ズームレンズの第２の構成例（実施例２）を示すレンズ断面図であり、（Ａ）は広角端、（Ｂ）は望遠端についてのレンズ位置を示す。 本発明の一実施の形態に係る広角ズームレンズの第３の構成例（実施例３）を示すレンズ断面図であり、（Ａ）は広角端、（Ｂ）は望遠端についてのレンズ位置を示す。 本発明の一実施の形態に係る広角ズームレンズの第４の構成例（実施例４）を示すレンズ断面図であり、（Ａ）は広角端、（Ｂ）は望遠端についてのレンズ位置を示す。 本発明の一実施の形態に係る広角ズームレンズの第５の構成例（実施例５）を示すレンズ断面図であり、（Ａ）は広角端、（Ｂ）は望遠端についてのレンズ位置を示す。 本発明の一実施の形態に係る広角ズームレンズの第６の構成例（実施例６）を示すレンズ断面図であり、（Ａ）は広角端、（Ｂ）は望遠端についてのレンズ位置を示す。 本発明の一実施の形態に係る広角ズームレンズの第７の構成例（実施例７）を示すレンズ断面図であり、（Ａ）は広角端、（Ｂ）は望遠端についてのレンズ位置を示す。 本発明の一実施の形態に係る広角ズームレンズの第８の構成例（実施例８）を示すレンズ断面図であり、（Ａ）は広角端、（Ｂ）は望遠端についてのレンズ位置を示す。 本発明の一実施の形態に係る広角ズームレンズの第９の構成例（実施例９）を示すレンズ断面図であり、（Ａ）は広角端、（Ｂ）は望遠端についてのレンズ位置を示す。 本発明の一実施の形態に係る広角ズームレンズの第１０の構成例（実施例１０）を示すレンズ断面図であり、（Ａ）は広角端、（Ｂ）は望遠端についてのレンズ位置を示す。 実施例１に係る広角ズームレンズの基本的なレンズデータを示す図である。 実施例１に係る広角ズームレンズのその他のレンズデータを示す図であり、（Ａ）は非球面に関するデータ、（Ｂ）はズームに関するデータを示す。 実施例２に係る広角ズームレンズの基本的なレンズデータを示す図である。 実施例２に係る広角ズームレンズのその他のレンズデータを示す図であり、（Ａ）は非球面に関するデータ、（Ｂ）はズームに関するデータを示す。 実施例３に係る広角ズームレンズの基本的なレンズデータを示す図である。 実施例３に係る広角ズームレンズのその他のレンズデータを示す図であり、（Ａ）は非球面に関するデータ、（Ｂ）はズームに関するデータを示す。 実施例４に係る広角ズームレンズの基本的なレンズデータを示す図である。 実施例４に係る広角ズームレンズのその他のレンズデータを示す図であり、（Ａ）は非球面に関するデータ、（Ｂ）はズームに関するデータを示す。 実施例５に係る広角ズームレンズの基本的なレンズデータを示す図である。 実施例５に係る広角ズームレンズのその他のレンズデータを示す図であり、（Ａ）は非球面に関するデータ、（Ｂ）はズームに関するデータを示す。 実施例６に係る広角ズームレンズの基本的なレンズデータを示す図である。 実施例６に係る広角ズームレンズのその他のレンズデータを示す図であり、（Ａ）は非球面に関するデータ、（Ｂ）はズームに関するデータを示す。 実施例７に係る広角ズームレンズの基本的なレンズデータを示す図である。 実施例７に係る広角ズームレンズのその他のレンズデータを示す図であり、（Ａ）は非球面に関するデータ、（Ｂ）はズームに関するデータを示す。 実施例８に係る広角ズームレンズの基本的なレンズデータを示す図である。 実施例８に係る広角ズームレンズのその他のレンズデータを示す図であり、（Ａ）は非球面に関するデータ、（Ｂ）はズームに関するデータを示す。 実施例９に係るズームレンズの基本的なレンズデータを示す図である。 実施例９に係るズームレンズのその他のレンズデータを示す図であり、（Ａ）は非球面に関するデータ、（Ｂ）はズームに関するデータを示す。 実施例１０に係る広角ズームレンズの基本的なレンズデータを示す図である。 実施例１０に係る広角ズームレンズのその他のレンズデータを示す図であり、（Ａ）は非球面に関するデータ、（Ｂ）はズームに関するデータを示す。 条件式に関する値を各実施例についてまとめて示した図である。 実施例１に係る広角ズームレンズの広角端での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 実施例１に係る広角ズームレンズの望遠端での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 実施例２に係る広角ズームレンズの広角端での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 実施例２に係る広角ズームレンズの望遠端での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 実施例３に係る広角ズームレンズの広角端での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 実施例３に係る広角ズームレンズの望遠端での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 実施例４に係る広角ズームレンズの広角端での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 実施例４に係る広角ズームレンズの望遠端での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 実施例５に係る広角ズームレンズの広角端での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 実施例５に係る広角ズームレンズの望遠端での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 実施例６に係る広角ズームレンズの広角端での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 実施例６に係る広角ズームレンズの望遠端での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 実施例７に係るズームレンズの広角端での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 実施例７に係る広角ズームレンズの望遠端での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 実施例８に係る広角ズームレンズの広角端での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 実施例８に係る広角ズームレンズの望遠端での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 実施例９に係る広角ズームレンズの広角端での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 実施例９に係る広角ズームレンズの望遠端での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 実施例１０に係るズームレンズの広角端での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 実施例１０に係る広角ズームレンズの望遠端での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。 本発明の一実施の形態に係る広角ズームレンズの一適用例を示す図である。

符号の説明

１０…第１群、２０…第２群、３０…第３群、４０…第４群、５０…第５群、Ｐ…プリズム、Ｓｔ…絞り、Ｒｉ…物体側から第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、Ｄｉ…物体側から第ｉ番目と第ｉ＋１番目のレンズ面との面間隔、Ｚ１…光軸。

Claims (8)

1. 物体側より順に、正の屈折力を有する第１群と、負の屈折力を有する第２群と、絞りと、第３群と、正の屈折力を有する第４群とを備え、
   広角端から望遠端への変倍を行う際には前記第１群と前記第３群とを固定とし、前記第２群を光軸に沿って像側に動かすことによって変倍を行うと共に、それによる像面の補正および合焦を前記第４群を光軸に沿って移動させることにより行うようになされ、
   前記第２群が、物体側より順に、物体側よりも像側の面の曲率半径が小さい凹面とされた負の第２１レンズと、正の第２２レンズとを少なくとも有し、
   前記第２群の第２１レンズの少なくとも１面が非球面で構成されている
   ことを特徴とする広角ズームレンズ。
2. さらに、以下の条件式を満足する
   ことを特徴とする請求項１記載の広角ズームレンズ。
   １．３＜Ｆ２ｂ／Ｆ２ａ＜１．８ ………（１）
   但し、
   Ｆ２ａ：第２群の焦点距離
   Ｆ２ｂ：第２１レンズと第２２レンズの合成焦点距離
   とする。
3. さらに、以下の条件式を満足する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の広角ズームレンズ。
   ２．２＜Ｆ２２／｜Ｆ２１｜＜３．３ ………（２）
   但し、
   Ｆ２１：第２１レンズの焦点距離
   Ｆ２２：第２２レンズの焦点距離
   とする。
4. さらに、以下の条件式を満足する
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の広角ズームレンズ。
   ２０＜ν２２−ν２１＜６０ ………（３）
   但し、
   ν２１：第２１レンズのアッベ数
   ν２２：第２２レンズのアッベ数
   とする。
5. 第２１レンズの像側の面と第２２レンズの物体側の面とによって構成された空気レンズが、以下の条件式によって算出されるシェイプファクタにより規定される
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の広角ズームレンズ。
   ４＜（Ｒｂ＋Ｒａ）／（Ｒｂ−Ｒａ）＜１２ ………（４）
   但し、
   Ｒａ：第２１レンズの像側の面の曲率半径
   Ｒｂ：第２２レンズの物体側の面の曲率半径
   とする。
6. 前記第４群の像側に、少なくとも１枚の負レンズを含むと共に、変倍の際に固定の負の第５群を備えた
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の広角ズームレンズ。
7. 前記第２群は、前記第２２レンズの像側に、物体側から順に負の第２３レンズと正の第２４レンズとが接合された接合レンズとを有する
   ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の広角ズームレンズ。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の広角ズームレンズと、
   前記広角ズームレンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子と
   を備えたことを特徴とする撮像装置。

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