特許 7443046 ズームレンズ及びそれを有する撮像装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-26

(45)【発行日】2024-03-05

(54)【発明の名称】ズームレンズ及びそれを有する撮像装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 15/20 20060101AFI20240227BHJP

【ＦＩ】

G02B15/20

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2019227718

(22)【出願日】2019-12-17

(65)【公開番号】P2020166234

(43)【公開日】2020-10-08

【審査請求日】2022-11-30

(31)【優先権主張番号】P 2019066984

(32)【優先日】2019-03-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110412

【弁理士】

【氏名又は名称】藤元 亮輔

(74)【代理人】

【識別番号】100104628

【弁理士】

【氏名又は名称】水本 敦也

(74)【代理人】

【識別番号】100121614

【弁理士】

【氏名又は名称】平山 倫也

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 慎一郎

【審査官】瀬戸 息吹

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５５－１６３５１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２２９５１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１２６０８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－３２６７６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１５９９１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５５－０３５３３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０９０７４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２４９０８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／００５６５７１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－０２２０１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０９８８１１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ９／００ － １７／０８

Ｇ０２Ｂ ２１／０２ － ２１／０４

Ｇ０２Ｂ ２５／００ － ２５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の第１レンズ群、および、少なくとも一つのレンズ群を含み全体として正の屈折力の後群からなるズームレンズであって、
広角端から望遠端へのズーミングに際し、隣り合うレンズ群同士の間隔は変化し、
望遠端における前記ズームレンズの最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離は、広角端における前記ズームレンズの最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離よりも短く、
前記第１レンズ群は、最も物体側に配置された負レンズＧ１Ｎと、該負レンズＧ１Ｎの像側に隣り合って配置された負レンズＧ２Ｎとを含む、少なくとも３枚の負の屈折力の単レンズを有し、
前記第１レンズ群において、隣り合うレンズ間の光軸上の間隔のうち、前記負レンズＧ１Ｎと前記負レンズＧ２Ｎとの間隔が最も広く、
前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、広角端における前記ズームレンズの焦点距離をｆｗ、前記第１レンズ群のうち最も物体側の負レンズＧ１Ｎの焦点距離をｆＧ１Ｎ、前記負レンズＧ２Ｎの焦点距離をｆＧ２Ｎ、前記後群に含まれる負レンズのうち最も像側に配置された負レンズＬＮの屈折率をｎｄＬＮとするとき、
１．９３＜｜ｆ１｜／ｆｗ＜６．５０
０．１０＜ｆＧ１Ｎ／ｆ１＜２．００
０．５５＜ｆＧ１Ｎ／ｆＧ２Ｎ＜１．０
１．８０＜ｎｄＬＮ＜２．２０
なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。

【請求項2】

１．８３＜ｎｄＬＮ＜２．２０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１にズームレンズ。

【請求項3】

１．８５＜ｎｄＬＮ＜２．２０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１にズームレンズ。

【請求項4】

前記後群は、物体側から像側へ順に配置された、正の屈折力の第２レンズ群および正の屈折力の第３レンズ群からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のズームレンズ。

【請求項5】

前記後群は、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、および、正の屈折力の第４レンズ群からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のズームレンズ。

【請求項6】

物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の第１レンズ群、および、少なくとも一つのレンズ群を含み全体として正の屈折力の後群からなるズームレンズであって、
広角端から望遠端へのズーミングに際し、隣り合うレンズ群同士の間隔は変化し、
前記後群は、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、および、正の屈折力の第４レンズ群からなり、
望遠端における前記ズームレンズの最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離は、広角端における前記ズームレンズの最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離よりも短く、
前記第１レンズ群は、最も物体側に配置された負レンズＧ１Ｎと、該負レンズＧ１Ｎの像側に隣り合って配置された負レンズＧ２Ｎとを含む、少なくとも３枚の負の屈折力の単レンズを有し、
前記第１レンズ群において、隣り合うレンズ間の光軸上の間隔のうち、前記負レンズＧ１Ｎと前記負レンズＧ２Ｎとの間隔が最も広く、
前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、広角端における前記ズームレンズの焦点距離をｆｗ、前記第１レンズ群のうち最も物体側の負レンズＧ１Ｎの焦点距離をｆＧ１Ｎ、前記負レンズＧ２Ｎの焦点距離をｆＧ２Ｎとするとき、
１．９３＜｜ｆ１｜／ｆｗ＜６．５０
０．１０＜ｆＧ１Ｎ／ｆ１＜２．００
０．５５＜ｆＧ１Ｎ／ｆＧ２Ｎ＜１．０
なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。

【請求項7】

前記負レンズＬＮは、前記後群のうち最も像側に配置されたレンズであることを特徴とすることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のズームレンズ。

【請求項8】

広角端および望遠端での前記ズームレンズの最も物体側のレンズ面から前記ズームレンズの最も像側のレンズ面までの光軸上の長さをそれぞれＴＤｗ、ＴＤｔとするとき、
０．５＜ＴＤｔ／ＴＤｗ＜０．９
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のズームレンズ。

【請求項9】

無限遠合焦時における広角端での前記ズームレンズの最も像側のレンズ面から像面までの距離をＳＫｗとするとき、
０．５＜ＳＫｗ／ｆｗ＜２．０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のズームレンズ。

【請求項10】

前記第１レンズ群は、物体側から像側へ順に配置された、前記少なくとも３枚の負レンズが連続して配置されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載のズームレンズ。

【請求項11】

無限遠合焦時の広角端における前記後群の焦点距離をｆＲｗとするとき、
－２．５＜ｆ１／ｆＲｗ＜－０．３
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のズームレンズ。

【請求項12】

無限遠合焦時の広角端における前記後群の横倍率をβＲｗとするとき、
－０．７＜βＲｗ＜－０．１
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のズームレンズ。

【請求項13】

広角端における無限遠合焦時の半画角をωｗ（度）とするとき、
８０＜ωｗ＜１００
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のズームレンズ。

【請求項14】

前記第１レンズ群に含まれる負レンズのうち少なくとも１枚は、両凹形状であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のズームレンズ。

【請求項15】

前記第１レンズ群に含まれる負レンズのうち物体側から数えて２枚目以降の負レンズのうち少なくとも１枚は、両凹形状であることを特徴とする請求項１４に記載のズームレンズ。

【請求項16】

前記負レンズＧ１Ｎは、物体側のレンズ面と像側のレンズ面は共に球面である物体側に凸のメニスカス形状であることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一項に記載のズームレンズ。

【請求項17】

前記第１レンズ群に含まれるレンズは全て、球面レンズであることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか一項に記載のズームレンズ。

【請求項18】

前記第１レンズ群は、前記負レンズＧ１Ｎの像側に隣り合って配置された負レンズＧ２Ｎを有し、
前記負レンズＧ１Ｎの屈折率は、前記負レンズＧ２Ｎの屈折率よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか一項に記載のズームレンズ。

【請求項19】

請求項１乃至１８のいずれか一項に記載のズームレンズと、
前記ズームレンズにより形成された像を受光する撮像素子と、を有することを特徴とする撮像装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ズームレンズ及びそれを有する撮像装置に関し、特にデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、監視用カメラ、車載カメラなどの撮像装置に好適なものである。

【背景技術】

【0002】

近年、デジタルスチルカメラやビデオカメラなどの撮像装置において、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの固体撮像素子の多画素化が進み、撮像装置に用いられるズームレンズは高い光学性能を有することが望まれている。

【0003】

特許文献１には、最短焦点距離状態でバックフォーカスを確保しつつ、所定の変倍比を得た上で、良好な光学性能を得ることが可能な魚眼ズームレンズが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－６８１１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

超広角レンズは、物体側に負の屈折力のレンズ群、像側に正の屈折力のレンズ群を配置した構成を有するレトロフォーカスタイプにすることが有効であるが、この場合、倍率色収差や像面湾曲を良好に補正する必要が生じる。このため、超広角レンズでは物体側に配置された負の屈折力のレンズ群の構成が重要である。さらに、レンズを小型かつ軽量にするには、各レンズ群の光学的配置、屈折力、分散特性等を適切に設定することが重要である。

【0006】

そこで本発明は、広画角かつ小型で、高い光学性能を有するズームレンズおよび撮像装置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】

【0007】

本発明の一側面としてのズームレンズは、物体側から像側へ順に配置された、負の屈折力の第１レンズ群、および、少なくとも一つのレンズ群を含み全体として正の屈折力の後群からなるズームレンズであって、広角端から望遠端へのズーミングに際し、隣り合うレンズ群同士の間隔は変化し、望遠端における前記ズームレンズの最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離は、広角端における前記ズームレンズの最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離よりも短く、前記第１レンズ群は、最も物体側に配置された負レンズＧ１Ｎと、該負レンズＧ１Ｎの像側に隣り合って配置された負レンズＧ２Ｎとを含む、少なくとも３枚の負の屈折力の単レンズを有し、前記第１レンズ群において、隣り合うレンズ間の光軸上の間隔のうち、前記負レンズＧ１Ｎと前記負レンズＧ２Ｎとの間隔が最も広く、前記第１レンズ群の焦点距離ｆ１、広角端における前記ズームレンズの焦点距離ｆｗ、前記第１レンズ群のうち最も物体側の負レンズＧ１Ｎの焦点距離ｆＧ１Ｎ、前記負レンズＧ２Ｎの焦点距離ｆＧ２Ｎ、前記後群に含まれる負レンズのうち最も像側に配置された負レンズＬＮの屈折率ｎｄＬＮは、所定の条件式を満足する。

【0008】

本発明の他の側面としての撮像装置は、前記ズームレンズと、前記ズームレンズにより形成された像を受光する撮像素子とを有する。

【0009】

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、広画角かつ小型で、高い光学性能を有するズームレンズおよび撮像装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施例１におけるズームレンズの広角端、中間ズーム位置、望遠端でのレンズ断面図である。

【図2】実施例１におけるズームレンズの広角端、中間ズーム位置、望遠端での収差図である。

【図3】実施例２におけるズームレンズの広角端、中間ズーム位置、望遠端でのレンズ断面図である。

【図4】実施例２におけるズームレンズの広角端、中間ズーム位置、望遠端での収差図である。

【図5】実施例３におけるズームレンズの広角端、中間ズーム位置、望遠端でのレンズ断面図である。

【図6】実施例３におけるズームレンズの広角端、中間ズーム位置、望遠端での収差図である。

【図7】各実施例におけるズームレンズを備えた撮像装置の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
各実施例のズームレンズは、物体側から像側へ順に、負の屈折力（光学的パワー＝焦点距離の逆数）の第１レンズ群Ｌ１、および、少なくとも一つのレンズ群を含み全体として正の屈折力の後群ＬＲからなる。また各実施例のズームレンズは、広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群Ｌ１と後群ＬＲとの間隔（隣り合うレンズ群同士の間隔）は変化する。

【0013】

図１は、本発明の実施例１におけるズームレンズ１ａの広角端（短焦点距離端）、中間ズーム位置、望遠端（長焦点距離端）での無限遠物体合焦時のレンズ断面図である。図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、ズームレンズ１ａの広角端、中間ズーム位置、望遠端での無限遠物体合焦時の収差図である。ズームレンズ１ａは、ズーム比１．８５、開口比４．１～４．１程度のズームレンズである。

【0014】

図３は、本発明の実施例２におけるズームレンズ１ｂの広角端、中間ズーム位置、望遠端での無限遠物体合焦時のレンズ断面図である。図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、ズームレンズ１ｂの広角端、中間ズーム位置、望遠端での無限遠物体合焦時の収差図である。ズームレンズ１ｂは、ズーム比１．８６、開口比４．１～４．１程度のズームレンズである。

【0015】

図５は、本発明の実施例３におけるズームレンズ１ｃの広角端、中間ズーム位置、望遠端での無限遠物体合焦時のレンズ断面図である。図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、ズームレンズ１ｃの広角端、中間ズーム位置、望遠端での無限遠物体合焦時の収差図である。ズームレンズ１ｃは、ズーム比１．８４、開口比４．１～４．１程度のズームレンズである。

【0016】

各実施例のズームレンズ（光学系）１ａ～１ｃは、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、監視用カメラ、車載カメラなどの撮像装置に用いられる撮影レンズ系である。図１、図３、および、図５のレンズ断面図において、左方が物体側（前方）、右方が像側（後方）である。

【0017】

実施例１および実施例３のズームレンズ１ａ、１ｃは、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｌ１は像側に凸状の軌跡で移動している。またズームレンズ１ａ、１ｃは、広角端に比べて望遠端での第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との間隔が狭い。

【0018】

実施例２のズームレンズ１ｂは、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｌ１は像側に凸状の軌跡で移動している。またズームレンズ１ｂは、広角端に比べて望遠端での第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２との間隔が狭く、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間隔が広い。

【0019】

実施例１および実施例３のズームレンズ１ａ、１ｃにおいて、Ｌ１は負の屈折力（光学的パワー＝焦点距離の逆数）の第１レンズ群、Ｌ２は正の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は正の屈折力の第３レンズ群である。後群ＬＲは、物体側から像側へ順に、第２レンズ群Ｌ２および第３レンズ群Ｌ３からなる。また、広角端から望遠端へのズーミングに際し、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３との間隔は変化する。

【0020】

実施例２において、Ｌ１は負の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は正の屈折力の第３レンズ群、Ｌ４は正の屈折力の第４レンズ群である。後群ＬＲは、物体側から像側へ順に、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３、および、第４レンズ群Ｌ４からなる。また、広角端から望遠端へのズーミングに際し、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３との間隔、および、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４との間隔はそれぞれ変化する。

【0021】

ＳＰは、開放Ｆナンバー（Ｆｎｏ）の光束を決定（制限）する絞り（開口絞り）である。ＦＰは、フレアカット絞りであり、不要光をカットしている。像面ＩＰは、デジタルスチルカメラやビデオカメラの撮像光学系としてズームレンズを使用する際には、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面に相当する。また像面ＩＰは、銀塩フィルムカメラの撮像光学系としてズームレンズを使用する際には、フィルム面に相当する。図１、図３、および、図５中の矢印は、広角端から望遠端へのズーミング（変倍）に際して、各レンズ群の移動軌跡を示している。

【0022】

実施例１および実施例３のズームレンズ１ａ、１ｃは、第２レンズ群Ｌ２の最も像側の接合レンズＬＦを光軸ＯＡに沿って移動させてフォーカシングを行う。ズームレンズ１ａ、１ｃは、無限遠物体から近距離物体へのフォーカスを行う場合、後方（像側）に繰り込む。実施例２のズームレンズ１ｂは、第２レンズ群Ｌ２を光軸ＯＡに沿って移動させてフォーカシングを行う。ズームレンズ１ｂは、無限遠物体から近距離物体へフォーカスを行う場合、前方（物体側）に繰り出す。

【0023】

各収差図において、ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角（度）であり、光線追跡値による画角である。球面収差図において、実線はｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）、２点鎖線はｇ線（波長４３５．８ｎｍ）である。非点収差図において、実線と点線はｄ線におけるサジタル像面とメリディオナル像面である。歪曲収差は、ｄ線について示している。倍率色収差図において、２点鎖線はｇ線である。なお各実施例において、広角端と望遠端は、変倍用のレンズ群が機構上、光軸上を移動可能な範囲の両端に位置したときのズーム位置をいう。

【0024】

各実施例のズームレンズにおいて、実施例１～３の射影方式は等立体角射影方式（Ｙ＝２・ｆ・ｓｉｎ（θ／２））を採用している。なお各実施例の魚眼レンズにおいて、射影方式を等立体角射影に限定されるものではなく、他の射影方式であっても構わない。

【0025】

各実施例のズームレンズ１ａ～１ｃは、物体側から像側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、および、少なくとも一つのレンズ群を含み全体として正の屈折力の後群ＬＲからなる。また、広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群Ｌ１と後群ＬＲとの間隔（隣り合うレンズ群同士の間隔）は変化する。また、望遠端における光学全長（各実施例のズームレンズ１ａ～１ｃにおける最も物体側のレンズ面から像面までの長さ）は、広角端における光学全長よりも短い。すなわち望遠端におけるズームレンズの最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離は、広角端におけるズームレンズの最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離よりも短い。また、第１レンズ群Ｌ１は、少なくとも３枚の負レンズを有する（好ましくは、少なくとも３枚の負レンズが連続して配置されている）。また、第１レンズ群の焦点距離をｆ１、広角端におけるズームレンズの焦点距離をｆｗ、第１レンズ群のうち最も物体側の負レンズＧ１Ｎの焦点距離をｆＧ１Ｎとするとき、以下の条件式（１）、（２）を満足する。

【0026】

１．９３＜｜ｆ１｜／ｆｗ＜６．５０ ・・・（１）
０．１０＜ｆＧ１Ｎ／ｆ１＜２．００ ・・・（２）
レンズ全長を短縮し、光学系全体の小型化を図るほど、諸収差、特に倍率色収差などの色収差の発生が多くなり、光学性能が低下する傾向にある。特に、レンズ全長の短縮化を図ったレトロフォーカス型の光学系では、負の屈折力の前群（第１レンズ群Ｌ１）が大型化しやすく、前群の構成や屈折力配置を適切にすることが重要となる。

【0027】

条件式（１）は、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１を広角端のズームレンズの焦点距離ｆｗで規定した条件式であり、歪曲収差を抑制しつつ、倍率色収差と像面湾曲を補正するためのものである。条件式（１）の上限を超えた場合、収差補正は有利だが、広角化と小型化の両立が難しくなり、前玉径の増大を招きやすく、光学系の大型化を招くため、好ましくない。一方、条件式（１）の下限を超えた場合、第１レンズ群Ｌ１の屈折力が強くなり、軸外のコマ収差の像高変化が大きくなり、像面湾曲や非点収差の補正が難しくなるため、好ましくない。

【0028】

条件式（２）は、第１レンズ群Ｌ１における最も物体側の負レンズＧ１Ｎの焦点距離ｆＧ１Ｎを第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１で規定した条件式であり、ズームレンズの小型化と広角化を図るためのものである。条件式（２）の上限を超えた場合、倍率色収差の補正には有利だが前玉径の大型化を招く。一方、条件式（２）の下限を超えた場合、像面湾曲や歪曲収差の補正が難しくなり、レンズ枚数の増加を招き、レンズ全長の増大を招く。

【0029】

各実施例のズームレンズ１ａ～１ｃでは、条件式（１）、（２）を満足するように各要素を適切に設定している。これにより、小型で色収差等の収差が良好に補正されたズームレンズ（光学系）を得ることができる。

【0030】

各実施例において、条件式（１）、（２）の数値範囲を以下の条件式（１ａ）、（２ａ）のようにそれぞれ設定することが好ましい。

【0031】

１．９４＜｜ｆ１｜／ｆｗ＜６．００ ・・・（１ａ）
０．５０＜ｆＧ１Ｎ／ｆ１＜１．８０ ・・・（２ａ）
条件式（１ａ）を満たすことにより、広角化に伴う緒収差の補正がしやすい。条件式（２ａ）を満たすことにより、倍率色収差と歪曲の補正が両立しやすい。

【0032】

各実施例において、条件式（１ａ）、（２ａ）の数値範囲を以下の条件式（１ｂ）、（２ｂ）のようにそれぞれ設定することがより好ましい。

【0033】

１．９５＜｜ｆ１｜／ｆｗ＜５．４０ ・・・（１ｂ）
０．５５＜ｆＧ１Ｎ／ｆ１＜１．７０ ・・・（２ｂ）
以上のように群構成を適切に設定し、条件式（１）、（２）を同時に満たすことにより、広角端から望遠端に至る全ズーム範囲にわたり良好なる光学性能を有し、広角端における画角が１００度を超える超広角域を含むズームレンズを実現することができる。

【0034】

各実施例において、更に好ましくは、以下の条件式（３）～（８）の少なくとも一つを満足する。ここで、後群ＬＲに含まれる負レンズのうち最も像側に配置された負レンズＬＮの屈折率をｎｄＬＮとする。なお、より好ましくは、負レンズＬＮは、後群ＬＲのうち最も像側のレンズである。また、広角端および望遠端でのズームレンズの最も物体側のレンズ面（レンズ面頂点）からズームレンズの最も像側のレンズ面までの光軸上の長さ（レンズ全長）をそれぞれＴＤｗ、ＴＤｔとする。また、無限遠合焦時（物体距離無限遠に合焦した状態）における広角端でのズームレンズの最も像側のレンズ面から像面までの距離（空気換算でのバックフォーカス）をＳＫｗとする。また、第１レンズ群Ｌ１は、負レンズＧ１Ｎの像側に隣接して配置された負レンズＧ２Ｎを有し、負レンズＧ２Ｎの焦点距離をｆＧ２Ｎとする。また、無限遠合焦時の広角端における後群ＬＲの焦点距離をｆＲｗとする。また、無限遠合焦時の広角端における後群ＬＲの横倍率をβＲｗとする。

【0035】

１．８０＜ｎｄＬＮ＜２．２０ ・・・（３）
０．５＜ＴＤｔ／ＴＤｗ＜０．９ ・・・（４）
０．５＜ＳＫｗ／ｆｗ＜２．０ ・・・（５）
０．５＜ｆＧ１Ｎ／ｆＧ２Ｎ＜１．０ ・・・（６）
－２．５＜ｆ１／ｆＲｗ＜－０．３ ・・・（７）
－０．７＜βＲｗ＜－０．１ ・・・（８）
条件式（３）は、後群ＬＲの負レンズのうち最も像側に配置された負レンズＬＮの屈折率を規定したものである。ガラスの特性上、屈折率が大きくなるにつれて、アッベ数が小さくなり、倍率色収差の補正不足を招くため、所望の色収差に抑えようとすると屈折力を弱くせざるを得ず、レンズ全長の大型化を招く。また、レトロフォーカス型のレンズにおいて、構成枚数を少なくし小型化を図った場合、ペッツバール和が負の値となりやすく、像面のオーバー側への倒れ、非点隔差が大きくなってしまう。そのため、負レンズの屈折率を適性化し、像面湾曲や非点隔差を良好に補正することが重要となる。

【0036】

条件式（３）の上限を超えると、像面補正には有利であるが、歪曲収差と倍率色収差の補正を両立させることが難しくなる。一方、条件式（３）の下限を超えると、像面湾曲を補正するために負レンズの屈折力を弱める必要があり、その結果バックフォーカスが増大を招くため、好ましくない。

【0037】

条件式（４）は、望遠端のレンズ全長ＴＤｔを広角端のレンズ全長ＴＤｗで規定した条件式であり、ズームレンズの大きさ、変倍分担を適性化し、像面湾曲のズーム変動を良好に補正するための条件である。条件式（４）の上限を超えた場合、光学系の全体が大型化し、軸外収差の補正、サジタル方向のコマフレアーが適切にならず、好ましくない。一方、条件式（４）の下限を超えた場合、広角端におけるレンズ全長が大きくなり、前玉径の増大を招くため、好ましくない。

【0038】

条件式（５）は、広角端において、バックフォーカスＳＫｗをズームレンズの焦点距離ｆｗで規定した式であり、所謂レトロ比を定義したものである。条件式（５）の上限を超えた場合、バックフォーカスが長くなり、歪曲収差や像面湾曲の補正が難しくなり、レンズ枚数の増加を招くため、好ましくない。一方、条件式（５）の下限を超えた場合、バックフォーカスが短くなり、シャッター部材等の配置が難しくなる。

【0039】

条件式（６）は、負レンズＧ１Ｎと負レンズＧ２Ｎの屈折力分担を規定した条件式である。ズームレンズの小型化を図りつつ、広角化を図るために物体側から順に２枚の負レンズを配置し、その屈折力分担を規定している。条件式（６）の上限を超えた場合、最も物体側の負レンズＧ１Ｎの屈折力が弱く、前玉径の増加を招く。一方、条件式（６）の下限を超えた場合、最も物体側の負レンズＧ１Ｎの屈折力が強くなり、小型化には有利だが、像面湾曲や非点収差の補正が難しくなる。

【0040】

条件式（７）は、広角端において、負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１の焦点距離ｆ１を正の屈折力の後群ＬＲの焦点距離ｆＲｗで規定した条件式である。条件式（７）の上限を超えた場合、第１レンズ群Ｌ１の負の屈折力が強く、マージナル光線の発散作用が大きくなり、後群ＬＲでの球面収差やコマ収差の補正が難しくなる。一方、条件式（７）の下限を超えた場合、後群ＬＲの正の屈折力が強く、後群の収斂作用が大きくなり、倍率色収差と軸上色収差の二次スペクトルの抑制を両立することが難しくなり、好ましくない。

【0041】

条件式（８）は、広角端における後群の横倍率を規定した式である。ズーミング時の像面湾曲変動を抑えるための条件を規定している。条件式（８）の上限を超えた場合、歪曲収差や倍率色収差の補正には有利だが、広角端におけるレンズ全長の短縮が難しくなり、第１レンズ群Ｌ１を絞りＳＰよりも離れて配置せざるを得ず、第１レンズ群Ｌ１の光線高さが大きくなり、径増大を招く。一方、条件式（８）の下限を超えた場合、後群ＬＲの正の屈折力が強くなり、後群の収斂作用が大きくなり、倍率色収差と軸上色収差の二次スペクトルのズーム変動の抑制を両立することが難しくなり、好ましくない。

【0042】

撮像装置１０は、後述のように、広角端において各実施例のズームレンズ１ａ～１ｃによって形成された像を受光する撮像素子１２を有する。ここで、広角端における無限遠合焦時の半画角（度）をωｗとするとき、以下の条件式（９）を満たすことが好ましい。なお、式（９）における半画角は、イメージサークルの最外周を最大像高とした際の半画角である。イメージサークルの最外周とは、各実施例のズームレンズを介して一様光源を像面に投影した際に、像面の中心位置に対して光量が１０％となる位置とする。

【0043】

８０＜ωｗ＜１００ ・・・（９）
条件式（９）の上限を超え、最大半画角が大きくなると、各画角の像圧縮が高くなり、十分な解像力を得ることが難しくなる。一方、条件式（９）の下限を超えると、魚眼ズームレンズまたは超広角ズームレンズとして必要な画角を得ることができず、好ましくない。

【0044】

各実施例において、条件式（３）～（９）の数値範囲を以下の条件式（３ａ）～（９ａ）のようにそれぞれ設定することがより好ましい。

【0045】

１．８３＜ｎｄＬＮ＜２．１５ ・・・（３ａ）
０．７０＜ＴＤｔ／ＴＤｗ＜０．８５ ・・・（４ａ）
０．８＜ＳＫｗ／ｆｗ＜１．７ ・・・（５ａ）
０．５５＜ｆＧ１Ｎ／ｆＧ２Ｎ＜０．８０ ・・・（６ａ）
－２．３＜ｆ１／ｆＲｗ＜－０．４ ・・・（７ａ）
－０．６０＜βＲｗ＜－０．１２ ・・・（８ａ）
８５＜ωｗ＜９５ ・・・（９ａ）
また各実施例において、条件式（３ａ）～（９ａ）の数値範囲を以下の条件式（３ｂ）～（９ｂ）のようにそれぞれ設定することが更に好ましい。

【0046】

１．８５＜ｎｄＬＮ＜２．１０ ・・・（３ｂ）
０．７３＜ＴＤｔ／ＴＤｗ＜０．８０ ・・・（４ｂ）
１．２＜ＳＫｗ／ｆｗ＜１．７ ・・・（５ｂ）
０．６＜ｆＧ１Ｎ／ｆＧ２Ｎ＜０．７ ・・・（６ｂ）
－２．１＜ｆ１／ｆＲｗ＜－０．５ ・・・（７ｂ）
－０．４０＜βＲｗ＜－０．１５ ・・・（８ｂ）
８８＜ωｗ＜９２ ・・・（９ｂ）
また、各実施例のズームレンズにおいて、第１レンズ群Ｌ１に含まれる負レンズのうち少なくとも１枚は両凹形状であることが好ましい。所定の屈折力の確保する際、メニスカス形状のレンズでは単レンズとして実現できる屈折力に限界があり、形状を保つことが難しくなる。そのため、両凹形状とすることで屈折力を強めることができる。上記のような構成とすることにより、第１レンズ群Ｌ１を構成するレンズ枚数の削減あるいは第１レンズ群Ｌ１厚み（光軸上あるいは有効径周辺部）を抑えることができる。なお、前玉径（最も物体側に配置されるレンズの径）を小さくしつつズームレンズを広画角にするために、この両凹形状の負レンズは物体側から数えて２枚目以降の負レンズであることが好ましい。

【0047】

また、各実施例のズームレンズにおいて、第１レンズ群Ｌ１内の隣り合うレンズ間の間隔のうち、負レンズＧ１Ｎ（最も物体側に配置された負レンズ）と負レンズＧ２Ｎ（負レンズＧ１Ｎの像側に隣接して配置された負レンズ）の間隔が最も広いことが好ましい。これにより、ズームレンズを広画角としつつ小型に構成することができる。

【0048】

また、各実施例のズームレンズにおいて、負レンズＧ１Ｎのレンズ面（物体側のレンズ面と像側のレンズ面）は球面である物体側に凸面を有するメニスカス形状であることが好ましい。これにより、必要な光学性能を得ながらズームレンズの製造を容易にすることができる。なお、より製造を容易とするため、第１レンズ群Ｌ１に含まれるレンズを全て球面レンズで構成することがより好ましい。

【0049】

また、各実施例のズームレンズにおいて、負レンズＧ１Ｎ（最も物体側に配置された負レンズ）のｄ線に対する屈折率は、負レンズＧ２Ｎ（負レンズＧ１Ｎの像側に隣接して配置された負レンズ）のｄ線に対する屈折率よりも大きいことが好ましい。広角系のレンズでは絞りより物体側へ向かって軸外光線が拡がるため、所定の画角を確保しつつレンズ径の小型化を図るには、最も物体側の負レンズの屈折力を大きくすることが有効である。そのため、負レンズＧ１Ｎの屈折力を大きくすると、広画角化と全系の小型化とを両立させることができる。上記のような構成とすることにより、広画角化を図った際、レンズＧ１Ｎで発生する像面湾曲や非点隔差といった諸収差を抑制しつつ、全系の小型化をすることができる。

【0050】

以下、実施例１～３にそれぞれ対応する数値実施例１～３を示す。各実施例によれば、各レンズ群の構成、材料選択、屈折力配置を適切に設定することにより、高い結像性能を有すズームレンズを得ることができる。各数値実施例においてｒｉは物体側より順に第ｉ番目の面の曲率半径、ｄｉは物体側より順に第ｉ番目と第ｉ＋１番目間のレンズ厚及び空気間隔、ｎｄｉとνｄｉ、θｇＦｉは各々物体側より順に第ｉ番目の光学部材の材質の屈折率とアッベ数、部分分散比である。表１は、前述の各条件式と実施例１～３との関係を示す。ｆは焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角（度）であり、光線追跡による画角を示す。

【0051】

（数値実施例１）
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 69.116 2.50 1.76385 48.5
2 14.876 16.64
3 -92.951 1.35 1.53775 74.7
4 25.720 5.46
5 -62.493 1.20 1.88300 40.8
6 49.394 0.24
7 32.654 5.53 1.85025 30.1
8 -67.052 (可変)
9 ∞ 1.00
10 60.170 2.10 1.48749 70.2
11 -179.760 0.20
12 18.726 1.00 1.95375 32.3
13 12.140 4.15 1.51742 52.4
14 112.245 2.50
15(絞り) ∞ 7.69
16 202.105 0.90 1.67300 38.3
17 13.616 5.39 1.76385 48.5
18 -483.548 (可変)
19 40.721 5.20 1.43700 95.1
20 -55.177 0.30
21 104.194 7.53 1.43700 95.1
22 -17.208 1.20 1.88300 40.8
23 -33.706 2.13
24 -19.687 1.40 2.00100 29.1
25 -27.835 (可変)
像面 ∞

各種データ
ズーム比 1.85
広角 中間 望遠
焦点距離 8.10 12.51 15.01
Fナンバー 4.10 4.10 4.10
半画角 90.14 90.45 90.39
像高 11.50 18.00 21.60
レンズ全長 123.74 111.21 109.67
BF 11.78 20.27 24.66

d 8 30.21 10.77 4.99
d18 6.14 4.56 4.41
d25 11.78 20.27 24.66

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -15.81
2 9 33.42
3 19 88.81

（数値実施例２）
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 69.371 2.50 1.76385 48.5
2 14.745 14.38
3 263.184 1.35 1.53775 74.7
4 20.476 5.83
5 -39.045 1.20 1.59282 68.6
6 33.526 0.24
7 26.797 6.12 1.85025 30.1
8 -37.028 (可変)
9 -25.901 1.30 1.91082 35.3
10 -122.028 (可変)
11 ∞ 1.00
12 24.286 2.50 1.48749 70.2
13 -95.780 0.20
14 20.038 1.00 1.95375 32.3
15 11.039 3.62 1.51742 52.4
16 231.303 2.50
17(絞り) ∞ 6.09
18 1764.677 0.90 1.67300 38.3
19 15.325 3.96 1.76385 48.5
20 -112.119 (可変)
21 53.370 3.77 1.43700 95.1
22 -76.916 0.30
23 -276.683 6.34 1.43700 95.1
24 -16.095 1.20 1.88300 40.8
25 -21.730 0.94
26 -17.489 1.40 1.88300 40.8
27 -24.438 (可変)
像面 ∞

各種データ
ズーム比 1.86
広角 中間 望遠
焦点距離 8.10 11.97 15.07
Fナンバー 4.10 4.10 4.10
半画角 91.51 90.00 90.32
像高 11.50 17.00 21.50
レンズ全長 111.33 107.33 108.91
BF 13.13 24.44 31.63

d 8 3.88 3.84 3.41
d10 17.92 6.25 1.70
d20 7.77 4.16 3.54
d27 13.13 24.44 31.63

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -43.70
2 9 -36.33
3 11 25.67
4 21 83.24

（数値実施例３）
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 83.873 2.50 1.76385 48.5
2 14.974 13.68
3 -230.641 1.35 1.53775 74.7
4 22.011 4.85
5 -68.215 1.20 1.88300 40.8
6 67.659 0.24
7 32.480 4.86 1.78880 28.4
8 -72.841 (可変)
9 ∞ 1.00
10 18.484 1.00 1.95375 32.3
11 10.327 4.70 1.61772 49.8
12 -156.686 2.50
13(絞り) ∞ 6.15
14 194.627 0.90 1.67300 38.1
15 11.192 4.23 1.76385 48.5
16 -209.302 (可変)
17 49.010 4.20 1.43875 94.7
18 -31.263 0.80
19 306.566 3.91 1.43875 94.7
20 -26.719 2.06
21 -14.575 1.40 2.00100 29.1
22 -30.176 (可変)
像面 ∞

各種データ
ズーム比 1.84
広角 中間 望遠
焦点距離 8.10 11.12 14.90
Fナンバー 4.10 4.10 4.10
半画角 91.88 90.77 90.31
像高 11.50 16.00 21.60
レンズ全長 105.16 96.32 92.68
BF 13.32 17.61 23.08

d 8 25.51 12.33 3.31
d16 4.80 4.85 4.77
d22 13.32 17.61 23.08

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -16.58
2 9 29.47
3 17 97.97

【0052】

【表1】

【0053】

次に、図７を参照して、各実施例のズームレンズを撮像光学系として用いたデジタルスチルカメラ（撮像装置１０）の一例を説明する。図７は、各実施例のズームレンズを備えた撮像装置１０の概略図である。

【0054】

図７において、１３はカメラ本体、１１は実施例１～３で説明したズームレンズ１ａ～１ｃのいずれかによって構成された撮像光学系である。１２はカメラ本体１３に内蔵され、撮影光学系１１によって形成された光学像を受光して光電変換するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）である。カメラ本体１３はクイックターンミラーを有する所謂一眼レフカメラでも良いし、クイックターンミラーを有さない所謂ミラーレスカメラでも良い。なお、各実施例のズームレンズ１ａ～１ｃは、投射装置（プロジェクタ）用の投射光学系として用いることもできる。

【0055】

各実施例において、広画角かつレンズ系全体が小型で、球面収差、コマ収差、像面湾曲などの諸収差を良好に補正した高い光学性能が得られるズームレンズが実現可能である。このため各実施例によれば、広画角かつ小型で、高い光学性能を有するズームレンズおよび撮像装置を提供することができる。

【0056】

以上、本発明の好ましい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、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

【符号の説明】

【0057】

Ｌ１ 第１レンズ群
ＬＲ 後群

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】