(57)【要約】【課題】諸収差を良好に補正しつつ、広角化を達成できるズームレンズを提供する。【解決手段】物体側から順に、変倍時固定で正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、２以上の変倍群からなる第２レンズ群Ｇ２、絞り、および変倍時固定で正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３からズームレンズを構成する。広角端から望遠端に変倍する際に、変倍群のそれぞれが光軸に沿って移動する。第１レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズ面に入射する近軸主光線の傾角をｕ、第１レンズ群Ｇ１の最も像側のレンズ面から射出する近軸主光線の傾角をｕ′としたとき、下記条件式を満足する。    ｕ′／ｕ＜０．５  …  （１）【選択図】図１
2015018155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、変倍時固定で正の屈折力を有する第１レンズ群、２以上の変倍群からなる第２レンズ群、絞り、および変倍時固定で正の屈折力を有する第３レンズ群からなり、
広角端から望遠端に変倍する際に、前記変倍群のそれぞれが光軸に沿って移動し、
前記第１レンズ群の最も物体側のレンズ面に入射する近軸主光線の傾角をｕ、前記第１レンズ群の最も像側のレンズ面から射出する近軸主光線の傾角をｕ′としたとき、下記条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
ｕ′／ｕ＜０．５  …  （１）
【請求項２】
前記第１レンズ群は、物体側から順に、少なくとも像側の面が凹形状の負の屈折力を有する第１１１レンズ、および少なくとも像側の面が凹形状の負の屈折力を有する第１１２レンズから構成され、前記第１１１レンズの物体側の面が非球面である請求項１記載のズームレンズ。
【請求項３】
前記第１レンズ群は、物体側から順に、少なくとも像側の面が凹形状の負の屈折力を有する第１１１レンズ、および少なくとも像側の面が凹形状の負の屈折力を有する第１１２レンズから構成され、前記第１１２レンズの物体側の面が非球面である請求項１または２記載のズームレンズ。
【請求項４】
前記第１レンズ群の最も像側のレンズが、物体側の面が凸形状の正の屈折力を有するレンズからなる請求項１から３のいずれか１項記載のズームレンズ。
【請求項５】
前記第１レンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１１レンズ群、正の屈折力を有する第１２レンズ群、および正の屈折力を有する第１３レンズ群から構成され、無限遠から至近に合焦する際に、前記第１２レンズ群のみが像側に移動する請求項１から４のいずれか１項記載のズームレンズ。
【請求項６】
前記第１１レンズ群は、負の屈折力を有する３枚以上のレンズを含む５枚以上のレンズから構成される請求項１から５のいずれか１項記載のズームレンズ。
【請求項７】
前記第１２レンズ群は、物体側から順に、少なくとも、正の屈折力を有するレンズ、および負の屈折力を有するレンズと正の屈折力を有するレンズとの接合レンズから構成される請求項１から６のいずれか１項記載のズームレンズ。
【請求項８】
前記第１２レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有するレンズ、負の屈折力を有するレンズ、および負の屈折力を有するレンズと正の屈折力を有するレンズとの接合レンズから構成される請求項１から７のいずれか１項記載のズームレンズ。
【請求項９】
前記第１３レンズ群は、物体側から順に、少なくとも正の屈折力を有する２枚のレンズから構成される請求項１から８のいずれか１項記載のズームレンズ。
【請求項１０】
前記第２レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有する第２１レンズ群、正の屈折力を有する第２２レンズ群、および負の屈折力を有する第２３レンズ群から構成され、該第２１レンズ群、該第２２レンズ群および該第２３レンズ群を移動させて変倍を行う請求項１から９のいずれか１項記載のズームレンズ。
【請求項１１】
画角が１１０度を超える請求項１から１０のいずれか１項記載のズームレンズ。
【請求項１２】
前記第１レンズ群の最も物体側のレンズ面に入射する近軸主光線の傾角をｕ、前記第１レンズ群の最も像側のレンズ面から射出する近軸主光線の傾角をｕ′としたとき、下記条件式を満足する請求項１から１１のいずれか１項記載のズームレンズ。
ｕ′／ｕ＜０．４  …  （１−１）
【請求項１３】
前記第１レンズ群の最も物体側のレンズ面に入射する近軸主光線の傾角をｕ、前記第１レンズ群の最も像側のレンズ面から射出する近軸主光線の傾角をｕ′としたとき、下記条件式を満足する請求項１から１２のいずれか１項記載のズームレンズ。
０．１５＜ｕ′／ｕ＜０．５  …  （１−２）
【請求項１４】
前前記第１レンズ群の最も物体側のレンズ面に入射する近軸主光線の傾角をｕ、前記第１レンズ群の最も像側のレンズ面から射出する近軸主光線の傾角をｕ′としたとき、下記条件式を満足する請求項１から１３のいずれか１項記載のズームレンズ。
０．１５＜ｕ′／ｕ＜０．４  …  （１−３）
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか１項記載のズームレンズを搭載した撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラ、ビデオカメラ、放送用カメラ、シネマ用カメラおよび監視用カメラ等の電子カメラに用いられるズームレンズ、およびこのズームレンズを搭載した撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラ、ビデオカメラ、放送用カメラ、シネマ用カメラおよび監視用カメラ等の電子カメラには、ズームレンズが搭載されることが多い。とくに放送用カメラ、シネマ用カメラ等の電子カメラにおいては、超広角のズームレンズが望まれている。このため、第１から第４の４つのレンズ群からなるズームレンズにおいて、諸収差を補正しつつ、広角化を図ったものが提案されている（特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２４２３７８号公報
【特許文献２】特開平１０−６２６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、放送用カメラ、シネマ用カメラ等の電子カメラにおいては、上記特許文献１，２に記載されたものよりもさらなる広角化が望まれている。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、さらなる諸収差を良好に補正しつつ、広角化を達成できるズームレンズを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によるズームレンズは、物体側から順に、変倍時固定で正の屈折力を有する第１レンズ群、２以上の変倍群からなる第２レンズ群、絞り、および変倍時固定で正の屈折力を有する第３レンズ群からなり、
広角端から望遠端に変倍する際に、変倍群のそれぞれが光軸に沿って移動し、
第１レンズ群の最も物体側のレンズ面に入射する近軸主光線の傾角をｕ、第１レンズ群の最も像側のレンズ面から射出する近軸主光線の傾角をｕ′としたとき、下記条件式を満足することを特徴とするものである。
【０００７】
ｕ′／ｕ＜０．５  …  （１）
本発明のズームレンズは、第１レンズ群、２以上の変倍群からなる第２レンズ群、絞り、および第３レンズ群からなるものであるが、これらのレンズ群以外に，実質的にパワーを持たないレンズ、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、撮像素子、手ぶれ補正機構等の機構部分等を持つものも含むものであってもよい。
【０００８】
また、本発明においては、凸面、凹面、平面、両凹、メニスカス、両凸、平凸および平凹等といったレンズの面形状、正および負といったレンズの屈折力の符号は、非球面が含まれているものについてはとくに断りのない限り近軸領域で考えるものとする。また、本発明においては、曲率半径の符号は、面形状が物体側に凸面を向けた場合を正、像側に凸面を向けた場合を負とすることにする。
【０００９】
なお、本発明によるズームレンズにおいては、第１レンズ群は、物体側から順に、少なくとも像側の面が凹形状の負の屈折力を有する第１１１レンズ、および少なくとも像側の面が凹形状の負の屈折力を有する第１１２レンズから構成され、第１１１レンズの物体側の面が非球面であることが好ましい。
【００１０】
また、本発明によるズームレンズにおいては、第１レンズ群は、物体側から順に、少なくとも像側の面が凹形状の負の屈折力を有する第１１１レンズ、および少なくとも像側の面が凹形状の負の屈折力を有する第１１２レンズから構成され、第１１２レンズの物体側の面が非球面であることが好ましい。
【００１１】
また、本発明によるズームレンズにおいては、第１レンズ群の最も像側のレンズが、物体側の面が凸形状の正の屈折力を有するレンズからなることが好ましい。
【００１２】
また、本発明によるズームレンズにおいては、第１レンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１１レンズ群、正の屈折力を有する第１２レンズ群、および正の屈折力を有する第１３レンズ群から構成され、無限遠から至近に合焦する際に、第１２レンズ群のみが像側に移動することが好ましい。
【００１３】
また、本発明によるズームレンズにおいては、第１１レンズ群は、負の屈折力を有する３枚以上のレンズを含む５枚以上のレンズから構成されることが好ましい。
【００１４】
また、本発明によるズームレンズにおいては、第１２レンズ群は、物体側から順に、少なくとも、正の屈折力を有するレンズ、および負の屈折力を有するレンズと正の屈折力を有するレンズとの接合レンズから構成されることが好ましい。
【００１５】
また、本発明によるズームレンズにおいては、第１２レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有するレンズ、負の屈折力を有するレンズ、および負の屈折力を有するレンズと正の屈折力を有するレンズとの接合レンズから構成されることが好ましい。
【００１６】
また、本発明によるズームレンズにおいては、第１３レンズ群は、物体側から順に、少なくとも正の屈折力を有する２枚のレンズから構成されることが好ましい。
【００１７】
また、本発明によるズームレンズにおいては、第２レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有する第２１レンズ群、正の屈折力を有する第２２レンズ群、および負の屈折力を有する第２３レンズ群から構成され、第２１レンズ群、第２２レンズ群および第２３レンズ群を移動させて変倍を行うことが好ましい。
【００１８】
また、本発明によるズームレンズにおいては、画角が１１０度を超えることが好ましい。
【００１９】
また、本発明によるズームレンズにおいては、下記条件式（１−１）〜（１−３）を満足することが好ましい。
【００２０】
ｕ′／ｕ＜０．４  …  （１−１）
０．１５＜ｕ′／ｕ＜０．５  …  （１−２）
０．１５＜ｕ′／ｕ＜０．４  …  （１−３）
本発明の撮像装置は、上記記載の本発明のズームレンズを搭載したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、変倍時固定で正の屈折力を有する第１レンズ群、２以上の変倍群からなる第２レンズ群、絞り、および変倍時固定で正の屈折力を有する第３レンズ群からなり、広角端から望遠端に変倍する際に、変倍群のそれぞれが光軸に沿って移動するようにし、条件式（１）を満足するようにしたため、放送用カメラ、およびシネマ用カメラ等の電子カメラにおいて、画角１１０度を超える超広角ズームレンズとすることができる。また、ズーム全域においてレンズ全長およびＦ値を一定とすることができ、かつ合焦時の画角変動を抑制することができ、さらには、入射瞳が前方に移動するため、径方向の小型化および軽量化を図ることができる。とくに条件式（１）を満足することで、超広角ズームレンズであっても、変倍による収差変動を少なくすることができる。
【００２２】
本発明の撮像装置によれば、本発明のズームレンズを備えているため、小型で高性能に構成でき、撮像素子を用いて良好な像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係るズームレンズの第１の構成例を示すものであり、実施例１に対応するレンズ断面図である。
【図２】ズームレンズの第２の構成例を示すものであり、実施例２に対応するレンズ断面図である。
【図３】ズームレンズの第３の構成例を示すものであり、実施例３に対応するレンズ断面図である。
【図４】ズームレンズの第４の構成例を示すものであり、実施例４に対応するレンズ断面図である。
【図５】ズームレンズの第５の構成例を示すものであり、実施例５に対応するレンズ断面図である。
【図６】ズームレンズの第６の構成例を示すものであり、実施例６に対応するレンズ断面図である。
【図７】ズームレンズの第７の構成例を示すものであり、実施例７に対応するレンズ断面図である。
【図８】ズームレンズの第８の構成例を示すものであり、実施例８に対応するレンズ断面図である。
【図９】近軸主光線の傾角を説明するための図である。
【図１０】実施例１に係るズームレンズの広角端における諸収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は正弦条件、（Ｃ）は非点収差、（Ｄ）は歪曲収差、（Ｅ）は倍率色収差を示す。
【図１１】実施例１に係るズームレンズの望遠端における諸収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は正弦条件、（Ｃ）は非点収差、（Ｄ）は歪曲収差、（Ｅ）は倍率色収差を示す。
【図１２】実施例２に係るズームレンズの広角端における諸収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は正弦条件、（Ｃ）は非点収差、（Ｄ）は歪曲収差、（Ｅ）は倍率色収差を示す。
【図１３】実施例２に係るズームレンズの望遠端における諸収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は正弦条件、（Ｃ）は非点収差、（Ｄ）は歪曲収差、（Ｅ）は倍率色収差を示す。
【図１４】実施例３に係るズームレンズの広角端における諸収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は正弦条件、（Ｃ）は非点収差、（Ｄ）は歪曲収差、（Ｅ）は倍率色収差を示す。
【図１５】実施例３に係るズームレンズの望遠端における諸収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は正弦条件、（Ｃ）は非点収差、（Ｄ）は歪曲収差、（Ｅ）は倍率色収差を示す。
【図１６】実施例４に係るズームレンズの広角端における諸収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は正弦条件、（Ｃ）は非点収差、（Ｄ）は歪曲収差、（Ｅ）は倍率色収差を示す。
【図１７】実施例４に係るズームレンズの望遠端における諸収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は正弦条件、（Ｃ）は非点収差、（Ｄ）は歪曲収差、（Ｅ）は倍率色収差を示す。
【図１８】実施例５に係るズームレンズの広角端における諸収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は正弦条件、（Ｃ）は非点収差、（Ｄ）は歪曲収差、（Ｅ）は倍率色収差を示す。
【図１９】実施例５に係るズームレンズの望遠端における諸収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は正弦条件、（Ｃ）は非点収差、（Ｄ）は歪曲収差、（Ｅ）は倍率色収差を示す。
【図２０】実施例６に係るズームレンズの広角端における諸収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は正弦条件、（Ｃ）は非点収差、（Ｄ）は歪曲収差、（Ｅ）は倍率色収差を示す。
【図２１】実施例６に係るズームレンズの望遠端における諸収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は正弦条件、（Ｃ）は非点収差、（Ｄ）は歪曲収差、（Ｅ）は倍率色収差を示す。
【図２２】実施例７に係るズームレンズの広角端における諸収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は正弦条件、（Ｃ）は非点収差、（Ｄ）は歪曲収差、（Ｅ）は倍率色収差を示す。
【図２３】実施例７に係るズームレンズの望遠端における諸収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は正弦条件、（Ｃ）は非点収差、（Ｄ）は歪曲収差、（Ｅ）は倍率色収差を示す。
【図２４】実施例８に係るズームレンズの広角端における諸収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は正弦条件、（Ｃ）は非点収差、（Ｄ）は歪曲収差、（Ｅ）は倍率色収差を示す。
【図２５】実施例８に係るズームレンズの望遠端における諸収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は正弦条件、（Ｃ）は非点収差、（Ｄ）は歪曲収差、（Ｅ）は倍率色収差を示す。
【図２６】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。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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（Ａ），（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係るズームレンズの第１の構成例を示している。この構成例は、後述の実施例１のレンズ構成に対応している。なお、図１（Ａ）は広角端（最短焦点距離状態）での光学系配置、図１（Ｂ）は望遠端（最長焦点距離状態）での光学系配置に対応している。同様にして、後述の実施例２〜８のレンズ構成に対応する第２から第８の構成例を、図２（Ａ），（Ｂ）〜図８（Ａ），（Ｂ）に示す。図１（Ａ），（Ｂ）〜図８（Ａ），（Ｂ）において、符号Ｄｉ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。なお符号Ｄｉについては、撮影倍率の変化に伴って変化する部分の面間隔（図１においてはＤ２２，Ｄ２６，Ｄ２８，Ｄ３１）のみ符号を付す。
【００２５】
このズームレンズは、光軸Ｚに沿って物体側から順に、変倍時固定で正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、２以上の変倍群からなる第２レンズ群Ｇ２、および変倍時固定で正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３から構成される。光学的な開口絞りＳｔは、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間で、第３レンズ群Ｇ３の物体側近傍に配設されていることが好ましい。
【００２６】
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１１レンズ群Ｇ１１、正の屈折力を有する第１２レンズ群Ｇ１２、および正の屈折力を有する第１３レンズ群Ｇ１２から構成され、無限遠物体から有限距離物体への合焦の際に、第１２レンズ群Ｇ１２が光軸に沿って移動してフォーカシングを行う。
【００２７】
第１１レンズ群Ｇ１１は、負の屈折力を有する３枚以上のレンズを含む５枚以上のレンズから構成される。また、本実施形態においては、第１１レンズ群Ｇ１１は、物体側から順に、少なくとも像側の面が凹形状の負の屈折力を有する第１１１レンズ、および少なくとも像側の面が凹形状の負の屈折力を有する第１１２レンズから構成され、第１レンズ群Ｇ１の最も像側のレンズは、物体側の面が凸形状の正の屈折力を有するレンズとなっている。本実施形態においては、第１１レンズ群Ｇ１１は、物体側から順に、両凹形状を有する第１１１レンズＬ１１１、像側の面が凹面の負のメニスカス形状を有する第１１２レンズＬ１１２、両凹レンズＬ１１３と物体側に凸面を向けた正のメニスカス形状を有するレンズＬ１１４との接合レンズ、物体側に凸面を向けた負のメニスカス形状を有するレンズＬ１１５、および両凸レンズＬ１１６から構成される。なお、第１１１レンズＬ１１１および第１１２レンズＬ１１２の物体側の面は非球面とされている。
【００２８】
第１２レンズ群Ｇ１２は、少なくとも、正の屈折力を有するレンズ、および負の屈折力を有するレンズと正の屈折力を有するレンズとの接合レンズから構成される。なお、第１２レンズ群Ｇ１２は、正の屈折力を有するレンズ、負の屈折力を有するレンズ、および負の屈折力を有するレンズと正の屈折力を有するレンズとの接合レンズから構成されることが好ましい。本実施形態においては、第１２レンズ群Ｇ１２は、物体側から順に、両凸レンズＬ１２１、像側に凸面を向けた負のメニスカス形状を有するレンズＬ１２２、および物体側に凸面を向けた負のメニスカス形状を有するレンズＬ１２３と両凸レンズＬ１２４との接合レンズから構成される。
【００２９】
第１３レンズ群Ｇ１３は、物体側から順に、少なくとも正の屈折力を有する２枚のレンズから構成される。本実施形態においては、第１３レンズ群Ｇ１３は、物体側から順に、像側に凸面を向けた正のメニスカス形状を有するレンズＬ１３１、および両凸レンズＬ１３２から構成される。
【００３０】
第２レンズ群Ｇ２群は、物体側から順に、負の屈折力を有する第２１レンズ群Ｇ２１、正の屈折力を有する第２２レンズ群Ｇ２２、および負の屈折力を有する第２３レンズ群Ｇ２３の３つの変倍群から構成される。
【００３１】
第２１レンズ群Ｇ２１は、物体側に凸面を向けた負のメニスカス形状を有するレンズＬ２１１、および両凹レンズＬ２１２から構成される。なお、レンズＬ２１１の物体側の面は非球面とされている。
【００３２】
第２２レンズ群Ｇ２２は、１枚の両凸レンズＬ２２１から構成される。
【００３３】
第２３レンズ群Ｇ２３は、両凹レンズＬ２３１と、両凸レンズＬ２３２との接合レンズから構成される。
【００３４】
第３レンズ群Ｇ３は、両凸レンズＬ３１、物体側に凸面を向けた正のメニスカス形状を有するレンズＬ３２、両凸レンズＬ３３と像側に凸面を向けた負のメニスカス形状を有するレンズＬ３４との接合レンズ、両凸レンズＬ３５、両凸レンズＬ３６と両凹レンズＬ３７との接合レンズ、両凸レンズＬ３８と両凹レンズＬ３９との接合レンズ、および両凸レンズＬ４０から構成される。
【００３５】
本実施形態のズームレンズは、例えばシネマ用カメラ、ミラーレス一眼カメラ等の撮影機器に装着可能である。このズームレンズを搭載したカメラの結像面（撮像面）には、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子１００が配置される。撮像素子１００は、本実施形態の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ものである。少なくとも、このズームレンズと撮像素子１００とで、本実施形態における撮像装置が構成される。第３レンズ群Ｇ３と撮像素子１００との間には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、種々の光学部材ＧＣが配置されていてもよい。例えば撮像面保護用のカバーガラスや赤外線カットフィルタ等の平板状の光学部材が配置されていてもよい。なお、図１（Ａ），（Ｂ）〜図８（Ａ），（Ｂ）には、撮像素子１００および光学部材ＧＣも併せて示している。
【００３６】
このズームレンズは、第１レンズ群Ｇ１および第３レンズ群Ｇ３は変倍時において固定されており、第２１レンズ群Ｇ２１、第２２レンズ群Ｇ２２および第２３レンズ群Ｇ２３を光軸Ｚに沿って移動させて、各群間隔を変化させることにより変倍を行うように構成されている。すなわち、広角端から望遠端へと変倍させるに従い、第２１レンズ群Ｇ２１、第２２レンズ群Ｇ２２および第２３レンズ群Ｇ２３は、例えば図１（Ａ）の状態から図１（Ｂ）の状態へと、図に実線で示した軌跡を描くように移動する。
【００３７】
より詳しくは、広角端状態から望遠端状態への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１と第２１レンズ群Ｇ２１との間隔が増大し、第２１レンズ群Ｇ２１と第２２レンズ群Ｇ２２との間隔が減少し、第２２レンズ群Ｇ２２と第２３レンズ群Ｇ２３との間隔が減少し、第２３レンズ群Ｌ２３と第３レンズ群Ｇ３との間隔が減少するように移動する。このように各レンズ群を移動することで、各レンズ群で効果的に変倍を行うことができる。
【００３８】
本実施形態のズームレンズは、第１レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズ面に入射する近軸主光線の傾角をｕ、第１レンズ群Ｇ１の最も像側のレンズ面から射出する近軸主光線の傾角をｕ′としたとき、下記条件式を満足する。
【００３９】
ｕ′／ｕ＜０．５  …  （１）
ここで、近軸領域について説明する。近軸領域とはレンズ面に入射する光線の入射角が十分小さい領域である。説明のために、レンズの屈折面の頂点から光線に下した垂線の長さをＭ、光線が光軸となす角度をＵとした場合、光軸上または光軸にきわめて近い物点から発した子午光線が、レンズの最終面ｋを通過した後、光軸と交わる位置ｓｋ′は、ｓｋ′＝Ｍｋ′／ｓｉｎＵ′で表される。なお、「′」は屈折後のものであることを示す。レンズへの入射高Ｙが小さくなれば、Ｍｋ′／ｓｉｎＵ′は０／０となるが、交点はその極限値として存在する。このような領域を近軸領域という（「レンズ設計光学、中川治平、東海大学出版会、pp.8〜pp.15、１９８６年８月３１日」）。なお、近軸追跡式は同文献による。
【００４０】
図９は近軸領域におけるレンズの主光線の光路を示す図である。図９に示すように、近軸主光線２０は、近軸領域を通過する光束の主光線である。本実施形態においては、第１レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズはレンズＬ１１１、最も像側のレンズはレンズＬ１３２である。図９に示すように、傾角ｕはレンズＬ１１１に入射する近軸主光線２０が光軸Ｚとなす角度であり、傾角ｕ′はレンズＬ１３２から射出した近軸主光線２０が光軸Ｚとなす角度である。
【００４１】
本実施形態のズームレンズではこのような構成を採用することにより、放送用カメラ、およびデジタルシネマカメラ等の電子カメラにおいて、画角１１０度を超える超広角ズームレンズとすることができる。また、ズーム全域においてレンズ全長およびＦ値を一定とすることができ、かつ合焦時の画角変動を抑制することができ、さらには、入射瞳が前方に移動するため、径方向の小型化および軽量化を図ることができる。
【００４２】
また、条件式（１）を満足することで、超広角ズームレンズであっても、変倍による収差変動を少なくすることができる。
【００４３】
また、第１レンズ群Ｇ１を、物体側から順に、少なくとも像側の面が凹形状の負の屈折力を有する第１１１レンズＬ１１１、および少なくとも像側の面が凹形状の負の屈折力を有する第１１２レンズＬ１１２から構成し、第１１１レンズＬ１１１の物体側の面を非球面形状とすることで、画角１１０度を超える超広角ズームレンズで発生するコマ収差、像面湾曲、および歪曲収差を低減することができる。
【００４４】
また、第１レンズ群Ｇ１を、物体側から順に、少なくとも像側の面が凹形状の負の屈折力を有する第１１１レンズＬ１１１、および少なくとも像側の面が凹形状の負の屈折力を有する第１１２レンズＬ１１２から構成し、第１１２レンズＬ１１２の物体側の面を非球面形状とすることで、画角１１０度を超える超広角ズームレンズで発生するコマ収差、像面湾曲、および歪曲収差を低減することができる。
【００４５】
また、第１レンズ群Ｇ１の最も像側のレンズＬ１１６を、物体側の面が凸形状の正の屈折力を有するレンズとすることにより、コマ収差、像面湾曲、および球面収差を低減することができる。
【００４６】
また、第１レンズ群Ｇ１を、物体側から順に、負の屈折力を有する第１１レンズ群Ｇ１１、正の屈折力を有する第１２レンズ群Ｇ１２、および正の屈折力を有する第１３レンズ群Ｇ１３から構成し、無限遠から至近に合焦する際に、第１２レンズ群Ｇ１２のみが像側に移動するものとすることにより、放送用カメラおよびデジタルシネマカメラ等で求められる、合焦時の画角変動を抑制することができる。
【００４７】
また、第１１レンズ群Ｇ１１を、負の屈折力を有する３枚以上のレンズを含む５枚以上のレンズから構成することにより、画角１１０度を超える超広角ズームレンズで発生するコマ収差、像面湾曲および歪曲収差を低減することができる。
【００４８】
また、第１２レンズ群Ｇ１２を、少なくとも、正の屈折力を有するレンズ、および負の屈折力を有するレンズと正の屈折力を有するレンズとの接合レンズから構成することにより、合焦時の像面湾曲および倍率色収差の変動を低減することができる。
【００４９】
また、第１３レンズ群Ｇ１３を、物体側から順に、少なくとも正の屈折力を有する２枚のレンズから構成することにより、球面収差を低減することができる。
【００５０】
また、第２レンズ群Ｇ２を、物体側から順に、負の屈折力を有する第２１レンズ群Ｇ２１、正の屈折力を有する第２２レンズ群Ｇ２２、および負の屈折力を有する第２３レンズ群Ｇ２３から構成し、第２１レンズ群Ｇ２１、第２２レンズ群Ｇ２２および第２３レンズ群Ｇ２３を移動させて変倍を行うことにより、変倍時のコマ収差および像面湾曲を低減することができる。
【００５１】
なお、条件式（１）に関し、変倍による収差変動をさらに少なくするためには、下記条件式（１−１）を満足することが好ましい。また、条件式（１）に下限を設けることが好ましく、下限は０．１５とすることが好ましい。下限を満足することにより、第１レンズ群Ｇ１のレンズ構成が複雑となることを防止し、径方向の小型化が容易となる。この場合、下記条件式（１−２）を満足することがより好ましく、下記条件式（１−３）を満足することがさらに好ましい。
【００５２】
ｕ′／ｕ＜０．４  …  （１−１）
０．１５＜ｕ′／ｕ＜０．５  …  （１−２）
０．１５＜ｕ′／ｕ＜０．４  …  （１−３）
［撮像装置への適用例］
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２６に、本発明の実施形態の撮像装置の一例として、本発明の実施形態のズームレンズを用いた撮像装置の概略構成図を示す。撮像装置としては、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を用いたデジタルカメラ、ビデオカメラ、放送用カメラ、シネマ用カメラおよび監視用カメラ等を挙げることができる。
【００５３】
図２６に示す撮像装置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、ズームレンズ１によって結像される被写体の像を撮像する撮像素子３と、撮像素子３からの出力信号を演算処理する信号処理部４と、ズームレンズ１の変倍とその変倍によるフォーカス調整を行うためのズーム制御部５とを備える。
【００５４】
ズームレンズ１は、変倍時に固定されている正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、２以上の変倍群からなる第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳｔと、変倍時に固定されている正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とを有するものである。図２６では各レンズ群を概略的に示している。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、その撮像面はズームレンズ１の像面に一致するように配置される。撮像素子３としては例えばＣＣＤやＣＭＯＳ等を用いることができる。
【００５５】
このような撮像装置におけるズームレンズ１として、本実施形態によるズームレンズを用いることで、高解像の撮像信号が得られる。
【実施例】
【００５６】
次に、本発明のズームレンズの実施例について、とくに数値実施例を主に詳しく説明する。
【００５７】
＜実施例１＞
実施例１のズームレンズのレンズ群の配置を図１に示す。なお、図１の構成におけるレンズ群および各レンズの詳細な説明は上述した通りであるので、以下ではとくに必要のない限り重複した説明は省略する。
【００５８】
表１、表２および表３は、図１（Ａ），（Ｂ）に示したズームレンズの構成に対応する具体的なレンズデータを示している。表１にはその基本的なレンズデータを示し、表２にはその他のデータを示し、表３には非球面データを示す。表１に示したレンズデータにおける面番号Ｓｉの欄には、実施例１に係るズームレンズについて、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＝１〜５１）の面の番号を示している。なお、ここでは、光学部材ＧＣも含めて示している。曲率半径Ｒｉの欄には、物体側からｉ番目の面の曲率半径の値（ｍｍ）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（ｍｍ）を示す。ｎｄｊの欄には、最も物体側のレンズを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、…）の光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄｊの欄には、ｊ番目の光学要素のｄ線に対するアッベ数を示す。また、この基本レンズデータには、開口絞りＳｔも含めて示しており、開口絞りＳｔに相当する面の曲率半径の欄には、∞と記載している。
【００５９】
表２には、その他のデータとして、広角端および望遠端での無限遠合焦状態における全系のズーム倍率、近軸焦点距離ｆ′（ｍｍ）、バックフォーカスＢｆ′、Ｆ値（ＦＮｏ．）および画角（２ω）の値についても示す。
【００６０】
実施例１に係るズームレンズは、変倍に伴って第１レンズ群Ｇ１と第２１レンズ群Ｇ２１との間隔Ｄ２２、第２１レンズ群Ｇ２１と第２２レンズ群Ｇ２２との間隔Ｄ２６、第２２レンズ群Ｇ２２と第２３レンズ群Ｇ２３との間隔Ｄ２８、および第２３レンズ群Ｌ２３と第３レンズ群Ｇ３との間隔Ｄ３１が変化するため、これらの間隔Ｄ２２，Ｄ２６，Ｄ２８，Ｄ３１は可変となっている。また、無限遠物体から有限距離物体への合焦の際に、第１２レンズ群Ｇ１２が光軸に沿って移動してフォーカシングを行うため、第１１レンズ群Ｇ１１と第１２レンズ群Ｇ１２との間隔Ｄ１１、および第１２レンズ群Ｇ１２と第１３レンズ群Ｇ１３との間隔Ｄ１８との間隔は可変となっている。表２には、面間隔Ｄ１１，Ｄ１８，Ｄ２２，Ｄ２６，Ｄ２８，Ｄ３１の変倍時のデータとして、広角端および望遠端での無限遠合焦状態におけるズーム間隔（ｍｍ）を示す。なお、面間隔Ｄ１１，Ｄ１８は変倍時には変化しない。
【００６１】
表１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。表１の基本レンズデータには、これらの非球面の曲率半径として、近軸の曲率半径の数値を示している。
【００６２】
表３には実施例１に係るズームレンズにおける非球面データを示す。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。
【００６３】
また表３には、実施例１に係るズームレンズの非球面データを示す。ここでは、非球面の面番号と、その非球面に関する非球面係数を示す。ここで非球面係数の数値の「Ｅ−ｎ」（ｎ：整数）は、「×１０-n」を意味する。なお非球面係数は、下記非球面式における各係数ＫＡ、Ａｍの値である。
【００６４】
Ｚｄ＝Ｃ・ｈ2／｛１＋（１−ＫＡ・Ｃ2・ｈ2）1/2｝＋ΣＡｍ・ｈm
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（光軸からのレンズ面までの距離）
Ｃ：近軸曲率半径の逆数
ＫＡ、Ａｍ：非球面係数
実施例１に係るズームレンズの非球面は、上記非球面式に基づき、非球面係数ＡｍについてはＡ３〜Ａ２０までの次数を有効に用いて表している。
【００６５】
以上述べた表１〜表３の記載の仕方は、後述する表４〜２４においても同様である。
【００６６】
以下に記載する表では全て、上述したように長さの単位としてｍｍを用い、角度の単位として度（°）を用いているが、光学系は比例拡大または比例縮小して使用することが可能であるため、他の適当な単位を用いることもできる。
【表１】
2015018155.tif 000003
【表２】
2015018155.tif 000004
【表３】
2015018155.tif 000005
【００６７】
［実施例２］
図２（Ａ），（Ｂ）は、本発明の実施例２に係るズームレンズの構成を示す図である。実施例２に係るズームレンズは、実施例１に係るズームレンズと略同様の構成とされているが、第１１レンズ群Ｇ１１の第１１１レンズＬ１１１が、物体側に凸面を向けた負のメニスカス形状を有する点において相違している。表４に実施例２のズームレンズの基本レンズデータを、表５に実施例２のズームレンズのその他のデータを、表６に実施例２のズームレンズの非球面データを示す。
【表４】
2015018155.tif 000006
【表５】
2015018155.tif 000007
【表６】
2015018155.tif 000008
【００６８】
［実施例３］
図３（Ａ），（Ｂ）は、本発明の実施例３に係るズームレンズの構成を示す図である。実施例３に係るズームレンズは、実施例１に係るズームレンズと略同様の構成とされているが、第１２レンズ群Ｇ１２の両凸レンズＬ１２１、および像側に凸面を向けた負のメニスカス形状を有するレンズＬ１２２に代えて、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負のメニスカス形状を有するレンズＬ１２１、および両凸レンズＬ１２２から構成されている点において相違している。
【００６９】
表７に実施例３のズームレンズの基本レンズデータを、表８に実施例３のズームレンズのその他のデータを、表９に実施例３のズームレンズの非球面データを示す。
【表７】
2015018155.tif 000009
【表８】
2015018155.tif 000010
【表９】
2015018155.tif 000011
【００７０】
［実施例４］
図４（Ａ），（Ｂ）は、本発明の実施例４に係るズームレンズの構成を示す図である。実施例４に係るズームレンズは、実施例１に係るズームレンズと略同様の構成とされているが、第１１レンズ群Ｇ１１が、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負のメニスカス形状を有する第１１１レンズＬ１１１、像側の面が凹面の負のメニスカス形状を有する第１１２レンズＬ１１２、両凹レンズＬ１１３、像側に凸面を向けた負のメニスカス形状を有するレンズＬ１１４、および両凸レンズＬ１１５から構成され、第１３レンズ群Ｇ１３の、像側に凸面を向けた正のメニスカス形状を有するレンズＬ１３１および両凸レンズＬ１３２に代えて、物体側から順に、両凸レンズＬ１３１および物体側に凸面を向けた正のメニスカス形状を有するレンズＬ１３２から構成され、第２２レンズ群Ｇ２２の両凸レンズＬ２２１に代えて、物体側に凸面を向けた正のメニスカス形状を有するレンズＬ２２１から構成され、これに伴い、レンズＬ１１３より像側にあるレンズの面番号が実施例１とは１ずれ、撮影倍率の変化に伴って変化する部分の面間隔がＤ２１，Ｄ２５，Ｄ２７，Ｄ３０となる点において相違している。
【００７１】
表１０に実施例４のズームレンズの基本レンズデータを、表１１に実施例４のズームレンズのその他のデータを、表１２に実施例４のズームレンズの非球面データを示す。
【表１０】
2015018155.tif 000012
【表１１】
2015018155.tif 000013
【表１２】
2015018155.tif 000014
【００７２】
［実施例５］
図５（Ａ），（Ｂ）は、本発明の実施例５に係るズームレンズの構成を示す図である。実施例５に係るズームレンズは、実施例１に係るズームレンズと略同様の構成とされているが、第１１レンズ群Ｇ１１の第１１１レンズＬ１１１が、物体側に凸面を向けた負のメニスカス形状を有し、第１１レンズ群Ｇ１１の物体側に凸面を向けた負のメニスカス形状を有するレンズＬ１１５に代えて、両凹レンズＬ１１５から構成され、第１２レンズ群Ｇ１２の両凸レンズＬ１２４に代えて、物体側に凸面を向けた正のメニスカス形状を有するレンズＬ１２４から構成され、第２２レンズ群Ｇ２２の両凸レンズＬ２２１に代えて、物体側に凸面を向けた正のメニスカス形状を有するレンズＬ２２１から構成されている点において相違している。
【００７３】
表１３に実施例５のズームレンズの基本レンズデータを、表１４に実施例５のズームレンズのその他のデータを、表１５に実施例５のズームレンズの非球面データを示す。
【表１３】
2015018155.tif 000015
【表１４】
2015018155.tif 000016
【表１５】
2015018155.tif 000017
【００７４】
［実施例６］
図６（Ａ），（Ｂ）は、本発明の実施例６に係るズームレンズの構成を示す図である。実施例６に係るズームレンズは、実施例１に係るズームレンズと略同様の構成とされている。表１６に実施例６のズームレンズの基本レンズデータを、表１７に実施例６のズームレンズのその他のデータを、表１８に実施例６のズームレンズの非球面データを示す。
【表１６】
2015018155.tif 000018
【表１７】
2015018155.tif 000019
【表１８】
2015018155.tif 000020
【００７５】
［実施例７］
図７（Ａ），（Ｂ）は、本発明の実施例７に係るズームレンズの構成を示す図である。実施例７に係るズームレンズは、実施例１に係るズームレンズと略同様の構成とされているが、第１１レンズ群Ｇ１１が、物体側から順に、少なくとも像側の面が凹形状の負の屈折力を有する第１１１レンズＬ１１１、少なくとも像側の面が凹形状の負の屈折力を有する第１１２レンズＬ１１２、両凹レンズＬ１１３と物体側に凸面を向けた正のメニスカス形状を有するレンズＬ１１４との接合レンズ、および両凸レンズＬ１１５から構成され、第１２レンズ群Ｇ１２が、物体側から順に、両凸レンズＬ１２１、および物体側に凸面を向けた負のメニスカス形状を有するレンズＬ１２２と物体側に凸面を向けた正のメニスカス形状を有するレンズＬ１２３との接合レンズから構成され、第１３レンズ群Ｇ１３が、物体側から順に、２枚の両凸レンズＬ１３１，Ｌ１３２から構成され、これに伴い、レンズＬ１１５より像側にあるレンズの面番号が実施例１とは２ずれ、レンズＬ１２３より像側にあるレンズの面番号が実施例１とは４ずれ、撮影倍率の変化に伴って変化する部分の面間隔がＤ１８，Ｄ２２，Ｄ２４，Ｄ２７となる点において相違している。
【００７６】
表１９に実施例７のズームレンズの基本レンズデータを、表２０に実施例７のズームレンズのその他のデータを、表２１に実施例７のズームレンズの非球面データを示す。
【表１９】
2015018155.tif 000021
【表２０】
2015018155.tif 000022
【表２１】
2015018155.tif 000023
【００７７】
［実施例８］
図８（Ａ），（Ｂ）は、本発明の実施例８に係るズームレンズの構成を示す図である。実施例８に係るズームレンズは、実施例１に係るズームレンズと略同様の構成とされているが、第１１レンズ群Ｇ１１が、物体側から順に、少なくとも像側の面が凹形状の負の屈折力を有する第１１１レンズＬ１１１、少なくとも像側の面が凹形状の負の屈折力を有する第１１２レンズＬ１１２、両凹レンズＬ１１３と物体側に凸面を向けた正のメニスカス形状を有するレンズＬ１１４との接合レンズ、および両凸レンズＬ１１５から構成され、第１２レンズ群Ｇ１２の両凸レンズＬ１２１、および像側に凸面を向けた負のメニスカス形状を有するレンズＬ１２２が接合レンズとされ、これに伴い、レンズＬ１１５より像側にあるレンズの面番号が実施例１とは２ずれ、レンズＬ１２２より像側にあるレンズの面番号が実施例１とは３ずれ、撮影倍率の変化に伴って変化する部分の面間隔がＤ１９，Ｄ２３，Ｄ２５，Ｄ２８となる点において相違している。
【００７８】
表２２に実施例８のズームレンズの基本レンズデータを、表２３に実施例８のズームレンズのその他のデータを、表２４に実施例８のズームレンズの非球面データを示す。
【表２２】
2015018155.tif 000024
【表２３】
2015018155.tif 000025
【表２４】
2015018155.tif 000026
【００７９】
また、表２５に実施例１〜８の条件式（１）の対応値を示す。表２５から分かるように、条件式（１）について、各実施例の値がその数値範囲内となっている。
【表２５】
2015018155.tif 000027
【００８０】
［収差性能］
図１０（Ａ）〜（Ｅ）はそれぞれ、実施例１に係るズームレンズにおける広角端での球面収差、正弦条件、非点収差、歪曲収差および倍率色収差を示している。図１１（Ａ）〜（Ｅ）は望遠端における同様の各収差を示している。各収差図には、ｄ線（５８７．６ｎｍ）を基準波長とした収差を示す。球面収差図および倍率色収差図には、波長６５６．３ｎｍ（Ｃ線）および波長４８６．１ｎｍ（Ｆ線）についての収差も示す。非点収差図において、実線はサジタル方向、２点鎖線はタンジェンシャル方向の収差を示す。ＦＮｏ．はＦ値、ωは半画角を示す。
【００８１】
同様に、実施例２〜８に係るズームレンズについての諸収差を図１２〜図２５の（Ａ）〜（Ｅ）に示す。
【００８２】
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、広角端において１１５．６〜１１６．０度という，１１０度を超える超広角が達成され、かつ諸収差が良好に補正され、全体的に小型化の図られたズームレンズが実現できている。
【００８３】
なお、本発明は、上記実施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。
【符号の説明】
【００８４】
ＧＣ    光学部材
Ｇ１    第１レンズ群
Ｇ２    第２レンズ群
Ｇ３    第３レンズ群
Ｓｔ    開口絞り
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
Ｚ    光軸
１００    撮像素子
【図１】
2015018155.tif 000028
【図２】
2015018155.tif 000029
【図３】
2015018155.tif 000030
【図４】
2015018155.tif 000031
【図５】
2015018155.tif 000032
【図６】
2015018155.tif 000033
【図７】
2015018155.tif 000034
【図８】
2015018155.tif 000035
【図９】
2015018155.tif 000036
【図１０】
2015018155.tif 000037
【図１１】
2015018155.tif 000038
【図１２】
2015018155.tif 000039
【図１３】
2015018155.tif 000040
【図１４】
2015018155.tif 000041
【図１５】
2015018155.tif 000042
【図１６】
2015018155.tif 000043
【図１７】
2015018155.tif 000044
【図１８】
2015018155.tif 000045
【図１９】
2015018155.tif 000046
【図２０】
2015018155.tif 000047
【図２１】
2015018155.tif 000048
【図２２】
2015018155.tif 000049
【図２３】
2015018155.tif 000050
【図２４】
2015018155.tif 000051
【図２５】
2015018155.tif 000052
【図２６】
2015018155.tif 000053