(57)【要約】      （修正有）【課題】高倍率ズーム比及び広視角を実現するとともに優れた結像品質を有するズームレンズシステムを提供する。【解決手段】撮像対象物側から結像側に向かって、正の屈折力を有する第一レンズ群１０、負の屈折力を有する第二レンズ群２０、正の屈折力を有する第三レンズ群３０、正の屈折力を有する第四レンズ群４０が順に配置され、第一レンズ群１０、第二レンズ群２０、第三レンズ群３０及び第四レンズ群４０は、何れも光軸に沿って移動可能に設置され、以下の条件式を満足する。１．６＜ｆ３／ｆｗ＜２．１ただし、ｆ３は、第三レンズ群の有効焦点距離であり、ｆｗは、広角ズームレンズの広角状態での有効焦点距離である。【選択図】図１
2012141590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像対象物側から結像側に向かって、正の屈折力を有する第一レンズ群と、負の屈折力を有する第二レンズ群と、正の屈折力を有する第三レンズ群と、正の屈折力を有する第四レンズ群とが順に配置され、
前記第一レンズ群、前記第二レンズ群、前記第三レンズ群及び前記第四レンズ群は、何れも光軸に沿って移動可能に設置され、以下の条件式を満足することを特徴とする広角ズームレンズ。
１．６＜ｆ３／ｆｗ＜２．１
ただし、ｆ３は、前記第三レンズ群の有効焦点距離であり、ｆｗは、前記広角ズームレンズの広角状態での有効焦点距離である。
【請求項２】
前記第一レンズ群は、撮像対象物側から結像側に向かって負の屈折力を有する第一レンズ及び正の屈折力を有する第二レンズを備ることを特徴とする請求項１に記載の広角ズームレンズ。
【請求項３】
前記広角ズームレンズは、以下の条件式も満たすことを特徴とする請求項２に記載の広角ズームレンズ。
１．５５＜Ｖ２／Ｖ１＜１．９５
ただし、Ｖ１は、前記第一レンズのアッベ数であり、Ｖ２は、前記第二レンズのアッベ数であり、ｄ光線の波長は５８７ｎｍである。
【請求項４】
前記第一レンズ及び前記第二レンズは、前記第一レンズの結像側の表面と前記第二レンズの撮像対象物側の表面とが接着剤によって互いに接合されることで一体になって複合レンズを構成することを特徴とする請求項２に記載の広角ズームレンズ。
【請求項５】
前記第二レンズ群は、撮像対象物側から結像側に向かって負の屈折力を有する第三レンズ、負の屈折力を有する第四レンズ及び正の屈折力を有する第五レンズを備えることを特徴とする請求項１に記載の広角ズームレンズ。
【請求項６】
前記第三レンズ群は、撮像対象物側から結像側に向かって正の屈折力を有する第六レンズ、正の屈折力を有する第七レンズ、負の屈折力を有する第八レンズ及び正の屈折力を有する第九レンズを備えることを特徴とする請求項１に記載の広角ズームレンズ。
【請求項７】
前記広角ズームレンズは、以下の条件式も満たすことを特徴とする請求項６に記載の広角ズームレンズ。
１．００＜Ｖ７／Ｖ８＜２．２
ただし、Ｖ７は、前記第七レンズのアッベ数であり、Ｖ８は、前記第八レンズのアッベ数であり、ｄ光線の波長は５８７ｎｍである。
【請求項８】
前記第七レンズ及び前記第八レンズは、前記第七レンズの結像側の表面と前記第八レンズの撮像対象物側の表面とが接着剤によって互いに接合されることで一体になって複合レンズを構成することを特徴とする請求項６に記載の広角ズームレンズ。
【請求項９】
前記第六レンズは、非球面レンズであることを特徴とする請求項６に記載の広角ズームレンズ。
【請求項１０】
前記広角ズームレンズは、前記第四レンズ群の結像側に位置するイメージセンサーをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の広角ズームレンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広角ズームレンズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高倍率ズーム比は、デジタルカメラにおける発展において重要である。しかし、高倍率ズーム比になると、ズームレンズの望遠状態（telephoto state）での球面収差を十分に補正することができず、広視角になると、広角レンズの広角状態（wide angle state）での球面収差を十分に補正することができない。そのため、高倍率ズーム比及び広視角を実現するとともに、優れた結像品質を有するズームレンズが望まれている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、高倍率ズーム比及び広視角を実現するとともに、優れた結像品質を有する広角ズームレンズを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記目的を達成するため、本発明に係る広角ズームレンズは、撮像対象物側から結像側に向かって、正の屈折力を有する第一レンズ群、負の屈折力を有する第二レンズ群、正の屈折力を有する第三レンズ群、正の屈折力を有する第四レンズ群が順に配置され、前記第一レンズ群、前記第二レンズ群、前記第三レンズ群及び前記第四レンズ群は、何れも光軸に沿って移動可能に設置され、以下の条件式を満足することを特徴とする。
１．６＜ｆ３／ｆｗ＜２．１
ただし、ｆ３は、前記第三レンズ群の有効焦点距離であり、ｆｗは、前記広角ズームレンズの広角状態での有効焦点距離である。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の広角ズームレンズは、高倍率ズーム比及び広視角を実現するとともに優れた結像品質を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の第一実施形態に係る広角ズームレンズの構造を示す図である。
【図２】図１に示す広角ズームレンズの広角状態での球面収差図である。
【図３】図１に示す広角ズームレンズの広角状態での像面湾曲図である。
【図４】図１に示す広角ズームレンズの広角状態での歪曲収差図である。
【図５】図１に示す広角ズームレンズの望遠状態での球面収差図である。
【図６】図１に示す広角ズームレンズの望遠状態での像面湾曲図である。
【図７】図１に示す広角ズームレンズの望遠状態での歪曲収差図である。
【図８】本発明の第二実施形態に係る広角ズームレンズの構造を示す図である。
【図９】図８に示す広角ズームレンズの広角状態での球面収差を示す図である。
【図１０】図８に示す広角ズームレンズの広角状態での像面湾曲図である。
【図１１】図８に示す広角ズームレンズの広角状態での歪曲収差図である。
【図１２】図８に示す広角ズームレンズの望遠状態での球面収差図である。
【図１３】図８に示す広角ズームレンズの望遠状態での像面湾曲図である。
【図１４】図８に示す広角ズームレンズの望遠状態での歪曲収差図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【０００８】
図１は、本発明の第一実施形態に係る広角ズームレンズ１００の構造を示す図である。前記広角ズームレンズ１００の光軸に沿って、撮像対象物側から結像側に向かって、正の屈折力を有する第一レンズ群１０、負の屈折力を有する第二レンズ群２０、正の屈折力を有する第三レンズ群３０、正の屈折力を有する第四レンズ群４０が順番に配置されている。また、広角ズームレンズ１００は、前記第二レンズ群２０と前記第三レンズ群３０との間に位置する絞り５０と、前記第四レンズ群４０の結像側に位置するイメージセンサー６０と、前記第四レンズ群４０と前記イメージセンサー６０との間に位置するフィルター７０とを有する。前記フィルター７０は、前記イメージセンサー６０の表面に貼り合わせている。前記第一レンズ群１０、前記第二レンズ群２０、前記第三レンズ群３０及び前記第四レンズ群４０は、何れもが前記広角ズームレンズ１００の光軸に沿って移動可能に設置されて、ズーム機能を実現することができる。
【０００９】
前記第一レンズ群１０は、撮像対象物側から結像側に向かって負の屈折力を有する第一レンズ１１及び正の屈折力を有する第二レンズ１２を備える。前記第一レンズ１１及び前記第二レンズ１２は、何れも球面レンズである。前記第一レンズ１１は、新月状であり、撮像対象物側に向かって突出する第一表面及び結像側に向かって凹む第二表面を備える。前記第二レンズ１２は、新月状であり、撮像対象物側に向かって突出する第三表面及び結像側に向かって凹む第四表面を備える。前記第一レンズ１１及び前記第二レンズ１２は、前記第一レンズ１１の第二表面と前記第二レンズ１２の第三表面とが接着剤によって互いに接合されることで一体になって複合レンズを構成する。
【００１０】
前記第二レンズ群２０は、撮像対象物側から結像側に向かって負の屈折力を有する第三レンズ２１、負の屈折力を有する第四レンズ２２及び正の屈折力を有する第五レンズ２３を備える。前記第三レンズ２１、前記第四レンズ２２及び前記第五レンズ２３は、何れも球面レンズである。前記第三レンズ２１は、新月状であり、撮像対象物側に向かって突出する第五表面及び結像側に向かって凹む第六表面を備える。前記第四レンズ２２は、凹レンズであり、撮像対象物側に向かって凹む第七表面及び結像側に向かって凹む第八表面を備える。前記第五レンズ２３は、凸レンズであり、撮像対象物側に向かって突出する第九表面及び結像側に向かって突出する第十表面を備える。
【００１１】
前記第三レンズ群３０は、撮像対象物側から結像側に向かって正の屈折力を有する第六レンズ３１、正の屈折力を有する第七レンズ３２、負の屈折力を有する第八レンズ３３及び正の屈折力を有する第九レンズ３４を備える。前記第六レンズ３１は、非球面レンズであり、前記第七レンズ３２、前記第八レンズ３３及び前記第九レンズ３４は、球面レンズである。前記第六レンズ３１は、凸レンズであり、撮像対象物側に向かって突出する第十一表面及び結像側に向かって突出する第十二表面を備える。前記第七レンズ３２は、新月状であり、撮像対象物側に向かって突出する第十三表面及び結像側に向かって凹む第十四表面を備える。前記第八レンズ３３は、新月状であり、撮像対象物側に向かって突出する第十五表面及び結像側に向かって凹む第十六表面を備える。前記第九レンズ３４は、新月状であり、撮像対象物側に向かって凹む第十七表面及び結像側に向かって突出する第十八表面を備える。前記第七レンズ３２及び前記第八レンズ３３は、前記第七レンズ３２の第十四表面と前記第八レンズ３３の第十五表面とが接着剤によって互いに接合されることで一体になって複合レンズを構成する。
【００１２】
前記第四レンズ群４０は、正の屈折力を有する第十レンズを備える。前記第十レンズは、球面レンズである。前記第十レンズは、凸レンズであり、撮像対象物側に向かって突出する第十九表面及び結像側に向かって突出する第二十表面を備える。
【００１３】
前記フィルター７０は、平板状であり、撮像対象物側に向かう第二十一表面及び結像側に向かう第二十二表面を備える。
【００１４】
前記広角ズームレンズ１００は、以下の条件式を満たしている。
【００１５】
１．６＜ｆ３／ｆｗ＜２．１……（１）
【００１６】
ｆ３は、前記第三レンズ群３０の有効焦点距離であり、ｆｗは、前記広角ズームレンズ１００の広角状態での有効焦点距離である。前記条件式（１）は、前記広角ズームレンズ１００の中間焦点距離状態（middle state）の光線の屈折角を減少させ、軸から離れた光線が生成させるコマ収差を抑制することによって、外周（circumference）での解像度を高め、且つ望遠状態の非点収差（astigmatism）及び軸色収差（axial chromatic aberration）を減少させる。
【００１７】
前記ズームレンズシステム１００は、以下の条件式も満たしている。
【００１８】
１．５５＜Ｖ２／Ｖ１＜１．９５……（２）
【００１９】
Ｖ１は、前記第一レンズ１１のアッベ数(Abbe's number)であり、Ｖ２は、前記第二レンズ１２のアッベ数である。前記条件式（２）を用いて、前記広角ズームレンズ１００の広角状態の軸色収差及び望遠状態の横色収差を補正することができる。
【００２０】
前記ズームレンズシステム１００は、以下の条件式も満たしている。
【００２１】
１．００＜Ｖ７／Ｖ８＜２．２……（３）
【００２２】
Ｖ７は、前記第七レンズ３２のアッベ数であり、Ｖ８は、前記第八レンズ３３のアッベ数である。前記条件式（３）を用いて、前記広角ズームレンズ１００の広角状態の横色収差と望遠状態の横色収差とを釣り合わせることができる。
【００２３】
前記広角ズームレンズ１００の各々の光学素子は、以下の表１〜表３の条件を満たす。ｆ３＝８．８ｍｍ；ｆｗ＝４．５８９ｍｍ；ｆ３/ｆｗ＝１．９１８；Ｖ１＝２９．１；Ｖ２＝４７．５；Ｖ２/Ｖ１＝１．６３２；Ｖ７＝２５．５；Ｖ８＝２１．２；Ｖ２/Ｖ１＝１．２０３である。Ｒは、各々のレンズの光学表面の曲率半径であり、Ｄは、光軸に沿った隣り合う２つのレンズ表面間の距離であり、Ｎｄは、対応するレンズのｄ光線に対する屈折率であり、Ｖｄは、対応するレンズのｄ光線に対するアッベ数であり、ｆは、前記広角ズームレンズ１００の有効焦点距離であり、Ｄ３は、前記広角ズームレンズ１００の光軸に沿った前記第四表面から前記第五表面までの距離であり、Ｄ９は、前記広角ズームレンズ１００の光軸に沿った前記第十表面から前記第十一表面までの距離であり、Ｄ１７は、前記広角ズームレンズ１００の光軸に沿った前記第十八表面から前記第十九表面までの距離であり、Ｄ１９は、前記広角ズームレンズ１００の光軸に沿った、前記第二十表面から前記第二十一表面までの距離である。
【００２４】
【表１】
2012141590.tif 000003
【００２５】
【表２】
2012141590.tif 000004
【００２６】
【表３】
2012141590.tif 000005
【００２７】
レンズ表面の中心を原点とし、光軸がｘ軸とした場合、レンズ表面の非球面形状は以下の数式によって規定される。
【００２８】
【数１】
2012141590.tif 000006
【００２９】
【数２】
2012141590.tif 000007
は、光軸から非球面までの高さであり、ｋは、二次曲面係数であり、Ａｉは、非球面のｉ番目のオーダー（ｏｒｄｅｒ）補正係数であり、ｃは、頂点曲率である。
【００３０】
上記の表１〜表３の条件を満たす前記広角ズームレンズ１００は、表４の条件を満たす。表４において、ＦＮｏは、Ｆ値（F number）であり、２ωは、前記広角ズームレンズ１００の視野角である。
【００３１】
【表４】
2012141590.tif 000008
【００３２】
図２〜図４はそれぞれ、前記広角ズームレンズ１００の広角状態での球面収差、像面湾曲、及び歪曲収差を示す図である。図２に示したように、球面収差値は−０．２０ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲である。図３に示したように、球欠的像面湾曲（Ｓ：Ｓａｇｉｔｔａｌ  ｆｉｅｌｄ  ｃｕｒｖａｔｕｒｅ  ｃｕｒｖｅ）及び子午的像面湾曲（Ｔ：Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ  ｆｉｅｌｄ  ｃｕｒｖａｔｕｒｅ  ｃｕｒｖｅ）は、何れも−０．２０ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲内で制御される。図４に示したように、歪曲収差は、−２０％〜０の範囲内で制御される。前記広角ズームレンズ１００の広角状態での球面収差、像面湾曲及び歪曲収差は、何れもより小さい範囲内に制御（修正）される。
【００３３】
図５〜図７はそれぞれ、前記広角ズームレンズ１００の望遠状態での球面収差、像面湾曲、及び歪曲収差を示す図である。図５に示したように、球面収差値は−０．２０ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲である。図６に示したように、球欠的像面湾曲（Ｓ：Ｓａｇｉｔｔａｌ  ｆｉｅｌｄ  ｃｕｒｖａｔｕｒｅ  ｃｕｒｖｅ）及び子午的像面湾曲（Ｔ：Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ  ｆｉｅｌｄ  ｃｕｒｖａｔｕｒｅ  ｃｕｒｖｅ）は、何れも−０．２０ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲内で制御される。図７に示したように、歪曲収差は、０〜５％の範囲内で制御される。前記広角ズームレンズ１００の望遠状態での球面収差、像面湾曲及び歪曲収差は、何れもより小さい範囲内に制御（修正）される。
【００３４】
図８は、本発明の第二実施形態に係る広角ズームレンズ１００ａの構造を示す図である。前記第一実施形態に係る広角ズームレンズ１００に比べて、本実施形態に係る広角ズームレンズ１００ａにおいて、第五レンズ２３ａは、新月状であり、撮像対象物側に向かって突出する第九表面及び結像側に向かって凹む第十表面を備える。第七レンズ３２ａは、凸レンズであり、撮像対象物側に向かって突出する第十三表面及び結像側に向かって突出する第十四表面を備える。第八レンズ３３ａは、凹レンズであり、撮像対象物側に向かって凹む第十五表面及び結像側に向かって凹む第十六表面を備える。
【００３５】
前記広角ズームレンズ１００ａの各々の光学素子は、以下の表５〜表７の条件を満たす。ｆ３＝７．９９ｍｍ；ｆｗ＝４．５９ｍｍ；ｆ３/ｆｗ＝１．７４１；Ｖ１＝２５．５；Ｖ２＝４７．５；Ｖ２/Ｖ１＝１．８６３；Ｖ７＝４２．７；Ｖ８＝２１．２；Ｖ２/Ｖ１＝２．０１４である。Ｒは、各々のレンズの光学表面の曲率半径であり、Ｄは、光軸に沿った隣り合う２つのレンズ表面間の距離であり、Ｎｄは、対応するレンズのｄ光線に対する屈折率であり、Ｖｄは、対応するレンズのｄ光線に対するアッベ数であり、ｆは、前記広角ズームレンズ１００ａの有効焦点距離であり、Ｄ３は、前記広角ズームレンズ１００ａの光軸に沿った前記第四表面から前記第五表面までの距離であり、Ｄ９は、前記広角ズームレンズ１００ａの光軸に沿った前記第十表面から前記第十一表面までの距離であり、Ｄ１７は、前記広角ズームレンズ１００ａの光軸に沿った前記第十八表面から前記第十九表面までの距離であり、Ｄ１９は、前記広角ズームレンズ１００ａの光軸に沿った前記第二十表面から前記第二十一表面までの距離である。
【００３６】
【表５】
2012141590.tif 000009
【００３７】
【表６】
2012141590.tif 000010
【００３８】
【表７】
2012141590.tif 000011
【００３９】
レンズ表面の中心を原点とし、光軸をｘ軸とした場合、レンズ表面の非球面形状は以下の数式によって規定される。
【００４０】
【数３】
2012141590.tif 000012
【００４１】
【数４】
2012141590.tif 000013
は、光軸から非球面までの高さであり、ｋは、二次曲面係数であり、Ａｉは、非球面のｉ番目のオーダー（ｏｒｄｅｒ）補正係数であり、ｃは、頂点曲率である。
【００４２】
上記の表５〜表７の条件を満たす前記広角ズームレンズ１００ａは、表８の条件を満たす。表８において、ＦＮｏは、Ｆ値であり、２ωは、前記広角ズームレンズ１００ａの視野角である。
【００４３】
【表８】
2012141590.tif 000014
【００４４】
図９〜図１１はそれぞれ、前記広角ズームレンズ１００ａの広角状態での球面収差、像面湾曲、及び歪曲収差を示す図である。図９に示したように、球面収差値は−０．２０ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲である。図１０に示したように、球欠的像面湾曲（Ｓ：Ｓａｇｉｔｔａｌ  ｆｉｅｌｄ  ｃｕｒｖａｔｕｒｅ  ｃｕｒｖｅ）及び子午的像面湾曲（Ｔ：Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ  ｆｉｅｌｄ  ｃｕｒｖａｔｕｒｅ  ｃｕｒｖｅ）は、何れも−０．２０ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲内で制御される。図１１に示したように、歪曲収差は、−２０％〜０の範囲内で制御される。前記広角ズームレンズ１００ａの広角状態での球面収差、像面湾曲及び歪曲収差は、何れもより小さい範囲内に制御（修正）される。
【００４５】
図１２〜図１４はそれぞれ、前記広角ズームレンズ１００ａの望遠状態での球面収差、像面湾曲、及び歪曲収差を示す図である。図１２に示したように、球面収差値は−０．２０ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲である。図１３に示したように、球欠的像面湾曲（Ｓ：Ｓａｇｉｔｔａｌ  ｆｉｅｌｄ  ｃｕｒｖａｔｕｒｅ  ｃｕｒｖｅ）及び子午的像面湾曲（Ｔ：Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ  ｆｉｅｌｄ  ｃｕｒｖａｔｕｒｅ  ｃｕｒｖｅ）は、何れも−０．２０ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲内で制御される。図１４に示したように、歪曲収差は、０〜５％の範囲内で制御される。前記広角ズームレンズ１００ａの望遠状態での球面収差、像面湾曲及び歪曲収差は、何れもより小さい範囲内に制御（修正）される。
【００４６】
図２〜図７及び図９〜図１４において、Ｆ光線の波長は４８６ｎｍであり、ｄ光線の波長は５８７ｎｍであり、Ｃ光線の波長は６５６ｎｍである。
【００４７】
本発明の広角ズームレンズは、高倍率ズーム比及び広視角を実現するとともに優れた結像品質を有する。
【００４８】
以上、本発明を実施例に基づいて具体的に説明したが、本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能であることは勿論であって、本発明の保護範囲は、以下の特許請求の範囲から決まる。
【符号の説明】
【００４９】
１０  第一レンズ群
１１  第一レンズ
１２  第二レンズ
２０  第二レンズ群
２１  第三レンズ
２２  第四レンズ
２３，２３ａ  第五レンズ
３０  第三レンズ群
３１  第六レンズ
３２，３２ａ  第七レンズ
３３，３３ａ  第八レンズ
３４  第九レンズ
４０  第四レンズ群
５０  絞り
６０  イメージセンサー
７０  フィルター
１００，１００ａ  広角ズームレンズ
【図１】
2012141590.tif 000015
【図２】
2012141590.tif 000016
【図３】
2012141590.tif 000017
【図４】
2012141590.tif 000018
【図５】
2012141590.tif 000019
【図６】
2012141590.tif 000020
【図７】
2012141590.tif 000021
【図８】
2012141590.tif 000022
【図９】
2012141590.tif 000023
【図１０】
2012141590.tif 000024
【図１１】
2012141590.tif 000025
【図１２】
2012141590.tif 000026
【図１３】
2012141590.tif 000027
【図１４】
2012141590.tif 000028