(57)【要約】【課題】小型化と広画角化・高変倍比化に有利であり、撮影画像の画質が良好に維持された電子撮像素子に適したズームレンズ等を提供すること。【解決手段】物体側から像側に順に、負の第１レンズ群と、正の第２レンズ群と、負の第３レンズ群と、正の第４レンズ群と、を有し、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群が少なくとも移動して、各レンズ群の間の間隔が変化し、第２レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１副群、負の屈折力を有する第２副群、正の屈折力を有する第３副群からなり、第１副群、第２副群、第３副群のそれぞれの物体側面と像側面は空気と接し、以下の条件式（１）を満足する。    ３．２＜(β2t／β2w)／(β3t／β3w)＜７      （１）【選択図】図１
2010181787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から像側に順に、
負の屈折力を有する第１レンズ群と、
正の屈折力を有する第２レンズ群と、
負の屈折力を有する第３レンズ群と、
正の屈折力を有する第４レンズ群と、を有し、
広角端から望遠端への変倍に際して、前記第１レンズ群、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群が少なくとも移動して、各レンズ群の間の間隔が変化し、
前記第２レンズ群は、物体側から順に、
正の屈折力を有する第１副群、負の屈折力を有する第２副群、正の屈折力を有する第３副群からなり、
前記第１副群、前記第２副群、前記第３副群のそれぞれの物体側面と像側面は空気と接し、
以下の条件式（１）を満足することを特徴とするズームレンズ。
３．２＜(β2t／β2w)／(β3t／β3w)＜７      （１）
ただし、
β2tは、前記第２レンズ群の望遠端での横倍率、
β2wは、前記第２レンズ群の広角端での横倍率、
β3tは、前記第３レンズ群の望遠端での横倍率、
β3wは、前記第３レンズ群の広角端での横倍率、
である。
【請求項２】
前記第２レンズ群が以下の条件式（２）を満足することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
０．２＜ｆ2／ｆt＜０．７      （２）
ただし、
ｆ2は、前記第２レンズ群の焦点距離、
ｆtは、望遠端での前記ズームレンズ全系の焦点距離、
である。
【請求項３】
前記第２レンズ群が以下の条件式（３）を満足することを特徴とする請求項１または２に記載のズームレンズ。
２＜β2t／β2w＜７      （３）
【請求項４】
前記第２レンズ群が以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のズームレンズ。
１＜ｍｖ2g／ｆ2＜３．５      （４）
ただし、
ｍｖ2gは、前記第２レンズ群の広角端での位置に対する望遠端での位置の差であり、物体側への移動を正符合とし、
ｆ2は、前記第２レンズ群の焦点距離、
である。
【請求項５】
前記第２副群、前記第３副群の合成屈折力が負であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項６】
前記第２副群と前記第３副群が以下の条件式（Ａ）を満足することを特徴とする請求項５に記載のズームレンズ。
−０．７＜ｆ22／ｆ23＜−０．２５      （Ａ）
ただし、
ｆ22は、前記第２レンズ群中の第２副群の焦点距離、
ｆ23は、前記第２レンズ群中の第３副群の焦点距離、
である。
【請求項７】
前記第２副群が負の屈折力を持つ１つの接合レンズ成分からなることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項８】
前記第２副群である前記接合レンズ成分が物体側に凸のメニスカス形状であり以下の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項７に記載のズームレンズ。
３＜(Ｒ2f＋Ｒ2b)／(Ｒ2f−Ｒ2b)＜１０      （５）
ただし、
Ｒ2fは、前記接合レンズ成分の物体側面の近軸曲率半径、
Ｒ2bは、前記接合レンズ成分の像側面の近軸曲率半径、
である。
【請求項９】
前記第２レンズ群中の前記接合レンズ成分が物体側より順に両凸形状の正レンズ、両凹形状の負レンズからなり、以下の条件式（６）を満足することを特徴とする請求項７または８に記載のズームレンズ。
０．１＜Ｎ2n−Ｎ2p＜０．７        （６）
ただし、
Ｎ2nは、該両凹形状の負レンズのｄ線の屈折率、
Ｎ2pは、該両凸形状の正レンズのｄ線の屈折率、
である。
【請求項１０】
広角端から望遠端への変倍に際して前記第２レンズ群と一体で移動する明るさ絞りが前記第１レンズ群と前記第３レンズ群との間に配置されたことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項１１】
前記第３副群が正屈折力の単レンズからなることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項１２】
前記第１副群が２枚の正レンズからなることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項１３】
前記第１副群が１枚の正レンズからなることを特徴とする請求項１から１１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レンズ群は、物体側より順に、負レンズ成分、正レンズ成分の２つのレンズ成分からなることを特徴とする請求項１から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レンズ群中の前記正レンズ成分が非球面を有す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】
前記第１レンズ群中の前記負レンズ成分は、中心が凹面であり周辺が凸面となる非球面の物体側面と、凹面の像側面を有し、
前記第１レンズ群中の前記正レンズ成分は、物体側に凸のメニスカス形状を有することを特徴とする請求項１４または１５に記載のズームレンズ。
【請求項１７】
前記第２レンズ群中のレンズ成分の総数が３または４であることを特徴とする請求項１から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２レンズ群中のレンズの総数が４または５であることを特徴とする請求項１７に記載のズームレンズ。
【請求項１９】
前記第３レンズ群が以下の条件式（７）を満足することを特徴とする請求項１から１８のいずれか一項に記載のズームレンズ。
１＜β3t／β3w＜２．５      （７）
ただし、
β3tは、前記第３レンズ群の望遠端での横倍率、
β3wは、前記第３レンズ群の広角端での横倍率、
である。
【請求項２０】
前記第２レンズ群と前記第３レンズ群は、広角端での位置よりも望遠端にて物体側に位置し、且つ、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間の間隔が広角端よりも望遠端にて広がることを特徴とする請求項１から１９のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項２１】
前記第３レンズ群が以下の条件式（８）を満足することを特徴とする請求項２０に記載のズームレンズ。
１．２＜ｍｖ2g／ｍｖ3g＜５      （８）
ただし、
ｍｖ2gは、前記第２レンズ群の広角端での位置に対する望遠端での位置の差であり、物体側への移動を正符合とし、
ｍｖ3gは、前記第３レンズ群の広角端での位置に対する望遠端での位置の差であり、物体側への移動を正符合、
とする。
【請求項２２】
前記第３レンズ群が１つの負レンズ成分からなることを特徴とする請求項１から２０のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項２３】
前記第３レンズ群が負屈折力の単レンズからなり、該負屈折力の単レンズが以下の条件式（９）を満足することを特徴とする請求項２２に記載のズームレンズ。
ν3GP＞３5      （９）
ただし、
ν3GPは、前記第３レンズ群を構成する前記負屈折力の単レンズのアッベ数である。
【請求項２４】
前記第４レンズ群が前記ズームレンズ中のレンズ群のうちで最も像側に配置されたレンズ群であり、
前記第４レンズ群は１つのレンズ成分からなり、
前記第４レンズ群は、広角端から望遠端への変倍とフォーカシングの際に移動することを特徴とする請求項１から２３のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項２５】
前記ズームレンズが以下の条件式（１０）を満足することを特徴とする請求項１から２４のいずれか一項に記載のズームレンズ。
３．０＜ｆw／ｆt＜１０      （１０）
ただし、
ｆwは、広角端における前記ズームレンズ全系の焦点距離、
ｆtは、望遠端における前記ズームレンズ全系の焦点距離、
である。
【請求項２６】
ズームレンズと、
前記ズームレンズの像側に配置された撮像面を有し、且つ、前記ズームレンズにより形成された前記撮像面上の像を電気信号に変換する撮像素子と、
前記ズームレンズによるディストーションを含んだ前記電気信号を、画像処理によりディストーションを補正した画像信号に変換する画像変換部を有し、
前記ズームレンズが請求項１から２５のいずれか一項に記載のズームレンズであ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備える撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年では、フィルムカメラに代わり、ＣＣＤやＣＭＯＳのような撮像素子を用いて被写体を撮影するデジタルカメラが主流となっている。更に、デジタルカメラの分野では、業務用の高機能タイプからコンパクトな普及タイプまで幅広い範囲でいくつものカテゴリーを有するようになってきている。
【０００３】
コンパクトな普及タイプのカテゴリーに属するタイプのデジタルカメラのユーザーは、いつでもどこでも手軽に多様なシーンで撮影を楽しみたいという要望をもっている。
このため、小型な商品、特に服やカバンのポケット等への収納性がよく持ち運びが便利な、厚み方向のサイズが薄型であるタイプのデジタルカメラが好まれるようになっている。したがって、撮影レンズ系にも一層の小型化が要望されている。
【０００４】
一方、撮像素子の画素数が増加の傾向にある。このため、撮像素子の高画素化に対応した高い光学性能が求められている。さらには量産性も確保するために、レンズ加工や組み込み工程での製造誤差に対する光学性能劣化の感度を小さく抑えておく必要がある。
【０００５】
また、撮影領域を広げるという観点から変倍比が５倍や７倍クラスのズームレンズも一般化してきており、更なる高変倍比化も期待されている。その一方で、広画角化への期待もある。こういった要求に応えるべく様々なタイプのズームレンズ系が提案されている。
【０００６】
比較的広画角・高変倍比でコンパクトなズームレンズとして、物体側より順に、負屈折力の第１レンズ群、正屈折力の第２レンズ群、負屈折力の第３レンズ群、正屈折力の第４レンズ群を有するタイプのズームレンズが知られている。例えば特許文献１、２には、このタイプで５倍程度の変倍比をもつズームレンズが開示されている。また、特許文献３、４は２．８〜３倍程度の変倍比もつズームレンズが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２０８８８９号公報
【特許文献２】特開２００８−１８０９０１号公報
【特許文献３】特開２００１−３４３５８７号公報
【特許文献４】特開２００４−１１７８２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１〜４に提案されているレンズは、第２レンズ群に対する第３レンズ群の変倍負担が比較的大きい。このため、変倍比を大きくしていくと、第３レンズ群で球面収差、コマ収差が発生してしまう。特許文献１、２に提案されているレンズは、５倍程度の変倍比を確保している。しかしながら、更なる高変倍比化の要望に応えることが難しい。
【０００９】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、カメラの携帯性を損なうことなく小型化と広画角化・高変倍比化に有利であり、撮影画像の画質が良好に維持された、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の電子撮像素子に適した安価なズームレンズを提供することを目的とする。更には、小型化や低コスト化に有利なズームレンズを提供することを目的とする。
更には、そのような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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のズームレンズは、
物体側から像側に順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群と  を有し、
広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群が少なくとも移動して、各レンズ群の間の間隔が変化し、
第２レンズ群は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１副群、負の屈折力を有する第２副群、正の屈折力を有する第３副群からなり、
第１副群、第２副群、第３副群のそれぞれの物体側面と像側面は空気と接し、
以下の条件式（１）を満足することを特徴とする。
３.２＜(β2t／β2w)／(β3t／β3w)＜7    （１）
ただし、
β2tは、第２レンズ群の望遠端での横倍率、
β2wは、第２レンズ群の広角端での横倍率、
β3tは、第３レンズ群の望遠端での横倍率、
β3wは、第３レンズ群の広角端での横倍率、
である。
【００１１】
このような構成にすることで、広画角化・高変倍比化を行いつつ、小型化も行いやすいレンズ群配置となる。第２レンズ群と第３レンズ群が広角端から望遠端への増倍機能を分担しあい、変倍比の確保と収差バランスの調整に有利となる。
【００１２】
また、第１レンズ群を可動にすることにより、変倍に伴う像面位置の変動を調整している。負屈折力の第３レンズ群、正屈折力の第４レンズ群を配置して両レンズ群間の間隔変更を行うことによって、広角端および望遠端での射出瞳の変動の低減や、像面湾曲の補正、及び、変倍の作用を負担させることができる。
【００１３】
ネガティブリードタイプ（負先行タイプ）のズームレンズにおいて、高変倍比化に伴って望遠端の焦点距離を大きくし、同時にＦナンバーを確保していくと、入射瞳径が大きくなり、特に第２レンズ群での球面収差、コマ収差の発生を抑えるのが難しくなる。
【００１４】
それを解決するため、本発明においては、第２レンズ群の構成を、物体側より順に、正、負、正の屈折力をもつ副群を配置し、各副群の物体側面と像側面が空気と接する構成としている。このため、トリプレット型のパワー配置により球面収差を含む諸収差の補正に有利となる。加えて、第２レンズ群の主点間隔を小さくできるので、第２レンズ群の小型化に有利となる。
【００１５】
条件式（１）は第２レンズ群と第３レンズ群の広角端および望遠端における好ましい横倍率変化の比を特定したものである。
条件式（１）の下限を下回らないようにすることで、第３レンズ群の変倍負担が強くなりすぎることを防止し、第３レンズ群の小型化と諸収差の低減の両立に有利となる。
条件式（１）の上限を上回らないようにすることで、第２レンズ群の変倍負担が強くなりすぎることを防止し、第２レンズ群の小型化と諸収差の低減の両立に有利となる。
【００１６】
負屈折力の第１レンズ群、正屈折力の第２レンズ群、負屈折力の第３レンズ群、正屈折力の第４レンズ群を有するズームレンズにおいて、第２レンズ群の構成を物体側から順に、正、負、正の屈折力の３つの副群を配置して、小型化と諸収差の補正に有利な構成とし、条件式（１）を満足する。これにより、高変倍比化を達成する上で適切な変倍負担となり、各レンズ群の屈折力絶対値、また移動量を低減しやすくなり好ましい。
【００１７】
本発明のズームレンズは、上記構成を基本構成としている。さらに、以下の事項の一つもしくは複数を同時に満足することがより好ましい。
また、ズームレンズがフォーカシング機能を持つ場合は、各発明は、最も遠距離に合焦した状態での構成とする。
【００１８】
また、第２レンズ群が以下の条件式（２）を満足することが好ましい。
０.２＜ｆ2／ｆt＜０．７      （２）
ただし、
ｆ2は、第２レンズ群の焦点距離、
ｆtは、望遠端でのズームレンズ全系の焦点距離、
である。
【００１９】
条件式（２）は第２レンズ群の好ましい屈折力を特定するものである。
条件式（２）の下限を下回らないようにすることで、第２レンズ群で発生する球面収差やコマ収差の補正を行いやすくなる。
条件式（２）の上限を上回らないようにすることで、第２レンズ群の移動量を低減でき、メカ機構も含めた小型化に有利となる。
【００２０】
また、第２レンズ群が以下の条件式（３）を満足することが好ましい。
２＜β2t／β2w＜７      （３）
【００２１】
条件式（３）は、第２レンズ群の望遠端、広角端における横倍率の好ましい比を特定するものである。
条件式（３）の下限を下回らないようにすることで、第２レンズ群以外のレンズ群、特に第３レンズ群の変倍負担の増大を抑えられ、第３レンズ群で発生する諸収差の低減につながる。
条件式（３）の上限を上回らないようにして、第２レンズ群の変倍負担を適度に抑えることで、第２レンズ群の移動量の低減や、第２レンズ群での球面収差やコマ収差の低減の両立に有利となる。
【００２２】
また、第２レンズ群が以下の条件式（４）を満足することが好ましい。
１＜ｍｖ2g／ｆ2＜３.５      （４）
ただし、
ｍｖ2gは、第２レンズ群の広角端での位置に対する望遠端での位置の差であり、物体側への移動を正符合とし、
ｆ2は、前記第２レンズ群の焦点距離、
である。
【００２３】
条件式（４）は、第２レンズ群の好ましい移動量を規定するものである。
条件式（４）の下限を下回らないようにすることで第２レンズ群による増倍機能を確保でき高変倍比化につながる。
条件式（４）の上限を上回らないようにすることで変倍時に第２レンズ群で発生する諸収差の変動を低減しやすくなる。
【００２４】
また、第２副群、第３副群の合成屈折力が負であることが好ましい。
これにより、第２レンズ群の物体側主点位置が物体側へ移動し、第１レンズ群と第２レンズ群間隔の変化量を確保しやすくなり高変倍比化に有利となる。
【００２５】
更には、第２副群と第３副群が以下の条件式（Ａ）を満足することが好ましい。
−０．７＜ｆ22／ｆ23＜−０.２５      （Ａ）
ただし、
ｆ22は、第２レンズ群中の第２副群の焦点距離、
ｆ23は、第２レンズ群中の第３副群の焦点距離、
である。
【００２６】
条件式（Ａ）は第２副群と第３副群との好ましい屈折力の比を特定するものである。
条件式（Ａ）の下限を下回らないようにして第２副群の負屈折力を確保し第３副群の正屈折力を適度に抑えることで、第２レンズ群の物体側主点を物体側よりにしやすくなり、変倍比の確保に有利となる。
条件式（Ａ）の上限を上回らないようにすることで、第３レンズ群の正の屈折力確保し、第１副群への正屈折力の負担を軽減できる。そして、広画角化や高変倍比化にともなう球面収差、コマ収差などの収差の抑制に有利となる。
【００２７】
また、第２副群が負の屈折力をもつ１つの接合レンズ成分からなることが好ましい。第２副群を負の屈折力をもつ接合レンズで構成することで、第２レンズ群で発生する諸収差と共に色収差の低減も効果的に行うことができる。
【００２８】
更には、第２副群である接合レンズ成分が物体側に凸のメニスカス形状であり以下の条件式（５）を満足することが好ましい。
３＜(Ｒ2f＋Ｒ2b)／(Ｒ2f−Ｒ2b)＜１０    （５）
ただし、
Ｒ2fは、接合レンズ成分の物体側面の近軸曲率半径、
Ｒ2bは、接合レンズ成分の像側面の近軸曲率半径、
である。
【００２９】
条件式（５）は接合レンズ成分の好ましい形状を特定するものである。
条件式（５）の下限を下回らないようにすることで、第２副群の負屈折力を抑えやすくなり、第２レンズ群の正の屈折力の確保を行いやすくなる。また、第２レンズ群の主点を物体側よりにしやすくなり、高変倍比化に有利となる。
条件式（５）の上限を上回らないようにすることで、第２副群の負屈折力を確保しやすくなり、第１副群及び第３副群で発生する収差を補正する機能を確保しやすくなる。
【００３０】
また、第２レンズ群中の接合レンズ成分が物体側より順に両凸形状の正レンズ、両凹形状の負レンズからなり、以下の条件式（６）を満足することが好ましい。
０.１＜Ｎ2n−Ｎ2p＜０．７            （６）
ただし、
Ｎ2nは、両凹形状の負レンズのｄ線の屈折率、
Ｎ2pは、両凸形状の正レンズのｄ線の屈折率、
である。
【００３１】
第２副群となる接合レンズの像側の面を凹面とすることで、可動正レンズ群中の正レンズによる球面収差などをキャンセルするとともに、軸外光線を光軸から離れる方向に屈折させやすくなる。これにより、可動正レンズ群の径方向の小型化に有利となる。一方、この凹面の屈折力が強くなりすぎると、高次の軸外収差の補正が難しくなってくる。そこで、この接合レンズを両凸レンズと両凹レンズで構成することが好ましい。これにより、両凹負レンズの物体側面と像側面の両面で負屈折力を分担し高次の軸外収差の低減に有利となる。
【００３２】
条件式（６）は両凸正レンズと両凹負レンズの好ましい屈折率差を特定するものである。
条件式（６）の下限を下回らないようにすることで、接合面の負の屈折力を確保でき高次の軸外収差の補正に有利となる。
条件式（６）の上限を上回らないようにすることで、両凸正レンズの屈折率確保による正屈折力を適度に確保でき、第２レンズ群の正屈折力の確保に有利となる。
【００３３】
また、広角端から望遠端への変倍に際して第２レンズ群と一体で移動する明るさ絞りが第１レンズ群と第３レンズ群との間に配置されることが好ましい。
これにより、テレセントリック性の確保や、第１レンズ群の径方向のサイズの小型化、諸収差の補正に有利となる。また、機械的な機構も簡略化できる。
【００３４】
更には、明るさ絞りが第２レンズ群の直前に配置されると、テレセントリック性の確保や、第１レンズ群の径方向のサイズの小型化にいっそう有利となる。
【００３５】
また、第３副群が正屈折力の単レンズからなることが好ましい。第３副群を単レンズにすることで、第２レンズ群全体の厚さを小さくし、ズームレンズ全体の小型化に有利となる。
【００３６】
また、第１副群が２枚の正レンズからなることが好ましい。
第１副群は第２レンズ群の正屈折力を確保し、かつ第２レンズ群の物体側主点位置を物体側へ移動させる作用がある。このため、屈折力を大きくすることが好ましい。このときに、第１副群を２枚の正レンズで構成することで、第１副群で発生する軸上収差の低減に有利となる。
【００３７】
もしくは、第１副群が１枚の正レンズからなることが好ましい。
第２レンズ群全体の厚さを小さくし、ズームレンズ全体の小型化に有利となる。
【００３８】
また、第１レンズ群が、物体側より順に、負レンズ成分、正レンズ成分の２つのレンズ成分からなることが好ましい。
負レンズ成分を物体側に配置することで、入射瞳位置をより物体側へ移動させ、広角側での有効径を小さくし、第１レンズ群の径方向の小型化に有利となる。また同時に第１レンズ群の厚さの小型化にも有利となる。
【００３９】
また、第１レンズ群中の正レンズ成分が非球面を有することが好ましい。
第１レンズ群を、物体側から順に、負レンズ成分、正レンズ成分とした際、正レンズ成分での軸上光束径が大きくなる。そこで、非球面を有する正レンズ成分を用いることで、この正レンズ成分での軸上収差の低減に有利となる。
【００４０】
また、第１レンズ群中の負レンズ成分は、中心が凹面であり周辺が凸面となる非球面の物体側面と、凹面の像側面を有し、第１レンズ群中の正レンズ成分は、物体側に凸のメニスカス形状を有することが好ましい。
【００４１】
これにより、２つのレンズ成分にて第１レンズ群での軸上収差、軸外収差の補正を良好にできる。加えて、第１レンズ群の厚さ方向の薄型化に有利となる。
つまり、負レンズ成分の中心部分が両凹形状となるので、負の屈折力の分担により、特に望遠端での球面収差の補正に有利となる。また、広角側では各レンズ成分への軸外光束の入射角と射出角を小さくできる。このため、過剰な歪曲収差の低減などに有利となる。
【００４２】
また、第２レンズ群中のレンズ成分の総数が３または４であることが好ましい。
これにより、第２レンズ群の薄型化と収差補正機能の確保の両立に有利となる。
【００４３】
更には、第２レンズ群中のレンズの総数が４または５であることが好ましい。
レンズの総数を低減することで、小型化と性能確保の両立に有利となる。
【００４４】
また、第３レンズ群が以下の条件式（７）を満足することが好ましい。
１＜β3t／β3w＜２．５        （７）
ただし、
β3tは、第３レンズ群の望遠端での横倍率、
β3wは、第３レンズ群の広角端での横倍率、
である。
【００４５】
条件式（７）は第３レンズ群の望遠端、広角端における横倍率の好ましい比を特定するものである。
条件式（７）の下限を下回らないようにすることで、第３レンズ群以外のレンズ群、特に第２レンズ群の変倍負担を抑えやすくなり、第２レンズ群での諸収差の低減に有利となる。
条件式（７）の上限を上回らないようにすることで、第３レンズ群の変倍負担を抑えられ、第３レンズ群の移動量の低減や、第３レンズ群での球面収差やコマ収差の低減に有利となる。
【００４６】
また、第２レンズ群と第３レンズ群は、広角端での位置よりも望遠端にて物体側に位置し、且つ、第２レンズ群と第３レンズ群との間の間隔が広角端よりも望遠端にて広がることが好ましい。
【００４７】
これにより、第２レンズと第３レンズ群の双方の増倍作用を確保しやすくなる。そして、第３レンズ群の移動量を適度に抑えることで、第３レンズ群よりも像側のレンズ群の有効径を抑えやすくなり、小型化や軸外諸収差の補正、テレセントリック性の確保に有利となる。
【００４８】
更には、第３レンズ群が以下の条件式（８）を満足することが好ましい。
１.２＜ｍｖ2g／ｍｖ3g＜５      （８）
ただし、
ｍｖ2gは、第２レンズ群の広角端での位置に対する望遠端での位置の差であり、物体側への移動を正符合とし、
ｍｖ3gは、第３レンズ群の広角端での位置に対する望遠端での位置の差であり、物体側への移動を正符合、
とする。
【００４９】
条件式（６）は、第２レンズ群と第３レンズ群の移動量の好ましい比を特定するものである。
条件式（６）の下限を下回らないようにして、第３レンズ群の移動量を適度に抑えることで、第３レンズ群よりも像側のレンズ群の有効径を小さくでき、小型化や望遠側での画質確保に有利となる。
条件式（６）の上限を上回らないようにして、第３レンズ群の移動量を確保することで、第２レンズ群の変倍負担を軽減でき、光学性能の確保や変倍比の確保に有利となる。
【００５０】
また、第３レンズ群が１つの負レンズ成分からなることが好ましい。
これにより、第３レンズ群の厚さを小さくすることができ、ズームレンズ全体の小型化に有利となる。
【００５１】
更には、第３レンズ群が負屈折力の単レンズからなり、その負屈折力の単レンズが以下の条件式（９）を満足することが好ましい。
ν3GP＞３５      （９）
ただし、
ν3GPは、第３レンズ群を構成する負屈折力の単レンズのアッベ数である。
【００５２】
条件式（９）は第３レンズ群を構成する負屈折力の単レンズの好ましいアッベ数を特定するものである。
条件式（９）の下限を下回らないようにすることで、変倍時の第３レンズ群による色収差変動の低減に有利となる。
【００５３】
また、第４レンズ群がズームレンズ中のレンズ群のうちで最も像側に配置されたレンズ群であり、第４レンズ群は１つのレンズ成分からなり、第４レンズ群は、広角端から望遠端への変倍とフォーカシングの際に移動することが好ましい。
【００５４】
第４レンズ群を移動させることで変倍時の収差補正や射出瞳位置の調整に有利となる。そして、この第４レンズ群を１つのレンズ成分で構成し且つフォーカシングレンズ群とすることで、フォーカシング時の倍率変化を抑えつつ、機械的な構成も簡略にできる。
なお、第３レンズ群をフォーカシングレンズ群とすることもできるが、ピント感度が大きくなりやすいので駆動機構の精度が求められる。
【００５５】
また、ズームレンズが以下の条件式（１０）を満足することが好ましい。
３.０＜ｆw／ｆt＜１０      （１０）
ただし、
ｆwは、広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離、
ｆtは、望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離、
である。
【００５６】
条件式（１０）は、ズームレンズの好ましい変倍比を特定するものである。
条件式（１０）の下限を下回らないようにすることで、種々撮影シーンに対応できるズームレンズとなる。
条件式（１０）の上限を上回らないようにすることで、各レンズ群の移動量の増大を抑えやすくなり、ズームレンズ全系の薄型化に有利となる。
【００５７】
また、本発明の撮像装置は、
ズームレンズと、
そのズームレンズの像側に配置された撮像面を有し、且つ、ズームレンズにより形成された撮像面上の像を電気信号に変換する撮像素子と、
そのズームレンズによるディストーションを含んだ電気信号を、画像処理によりディストーションを補正した画像信号に変換する画像変換部を有し、
ズームレンズが上述のいずれかに記載のズームレンズであることを特徴としている。
【００５８】
ディストーションと非点収差はトレードオフの関係になりやすいが、上述の画像変換部を有することによりズームレンズ自体のディストーションを許容できる。そのため、ズームレンズによる非点収差の軽減や小型化に有利となる。
【００５９】
更には、色信号ごとにディストーション補正を行えば、倍率の色収差を電気的に補正できる。周辺光量の補正や、ブレの補正、諸収差の補正などを画像処理により行ってもよい。
【００６０】
また、上述の各発明の複数を任意に同時に満足することが好ましい。
また、各条件式について、更に以下のようにすることでその機能が確実となり好ましい。
【００６１】
条件式（１）の下限値を３．３、更には３．４とすることがより好ましい。
条件式（１）の上限値を６、更には５．５とすることがより好ましい。
条件式（２）の下限値を０．２５、更には０．３とすることがより好ましい。
条件式（２）の上限値を０．６、更には０．５とすることがより好ましい。
条件式（３）の下限値を２．５、更には３とすることがより好ましい。
条件式（３）の上限値を６．５、更には６とすることがより好ましい。
条件式（４）の下限値を１．２、更には１．４とすることがより好ましい。
条件式（４）の上限値を３、更には２．７とすることがより好ましい。
条件式（５）の下限値を２．５、更には３とすることがより好ましい。
条件式（５）の上限値を８．５、更には７とすることがより好ましい。
条件式（６）の下限値を０．１２、更には０．１４とすることがより好ましい。
条件式（６）の上限値を０．５、更には０．４とすることがより好ましい。
条件式（７）の下限値を１．１、更には１．１５とすることがより好ましい。
条件式（７）の上限値を２．７、更には２．５とすることがより好ましい。
条件式（８）の下限値を１．４、更には１．６とすることがより好ましい。
条件式（８）の上限値を３．５、更には２．５とすることがより好ましい。
条件式（９）の下限値を４５、更には５５とすることがより好ましい。
材料の入手容易性を考慮し、条件式（９）に上限値１００を設け、これを上回らないようにすることがより好ましい。
条件式（１０）の下限値を３．７、更には４．６とすることがより好ましい。
条件式（１０）の上限値を８．７、更には７．６とすることがより好ましい。
条件式（Ａ）の下限値を−０．６、更には−０．５とすることがより好ましい。
条件式（Ａ）の上限値を−０．３０、更には−０．３５とすることがより好ましい。
【発明の効果】
【００６２】
本発明によれば、広画角化・高変倍比化に有利であり、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の電子撮像素子に適したズームレンズを提供することができる。
更には、小型化や低コスト化に有利なズームレンズを提供することができる。
更には、そのような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。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明のズームレンズの実施例１の無限遠物点合焦時の広角端（ａ）、中間状態（ｂ）、望遠端（ｃ）でのレンズ断面図である。
【図２】本発明のズームレンズの実施例２の図１と同様の図である。
【図３】本発明のズームレンズの実施例３の図１と同様の図である。
【図４】本発明のズームレンズの実施例４の図１と同様の図である。
【図５】実施例１の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図６】実施例２の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図７】実施例３の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図８】実施例４の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図９】歪曲収差の補正を説明する図である。
【図１０】本発明によるズームレンズを組み込んだデジタルカメラの外観を示す前方斜視図である。
【図１１】上記デジタルカメラの後方斜視図である。
【図１２】上記デジタルカメラの断面図である。
【図１３】デジタルカメラの主要部の内部回路の構成ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００６４】
以下に、本発明に係るズームレンズ、撮像装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【００６５】
以下に示す各実施例のズームレンズによれば、カメラの携帯性を損なうことなく従来よりも撮影領域を広げたいというユーザーの要望を満たせるような、カメラの小型化と高変倍比化・広角化を同時に満たしており、鏡筒の沈胴時の薄型化に適していて、撮影画像の画質が良好に維持された、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の電子撮像素子に適している安価なズームレンズ光学系となっている。
【００６６】
以下、本発明のズームレンズの実施例１〜４について説明する。実施例１〜４の無限遠物点合焦時の広角端（ａ）、中間焦点距離状態（ｂ）、望遠端（ｃ）のレンズ断面図をそれぞれ図１〜図４に示す。図１〜図４中、第１レンズ群はＧ１、第２レンズ群はＧ２、明るさ（開口）絞りはＳ、第３レンズ群はＧ３、第４レンズ群はＧ４、赤外光を制限する波長域制限コートを施したローパスフィルタを構成する平行平板はＦ、電子撮像素子のカバーガラスの平行平板はＣ、像面はＩで示してある。なお、カバーガラスＣの表面に波長域制限用の多層膜を施してもよい。また、そのカバーガラスＣにローパスフィルタ作用を持たせるようにしてもよい。
【００６７】
また、各実施例において、明るさ絞りＳは第２レンズ群Ｇ２と一体で移動する。数値データはいずれも無限遠の被写体に合焦した状態でのデータである。各数値の長さの単位はｍｍ、角度の単位は°（度）である。フォーカシングはいずれの実施例も最も像側のレンズ群の移動により行う。さらに、ズームデータは広角端（ＷＥ）、中間焦点距離状態（ＳＴ）、望遠端（ＴＥ）での値である。
【００６８】
実施例１のズームレンズは、図１に示すように、物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、明るさ絞りＳと、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力の第４レンズ群Ｇ４とを配置している。
【００６９】
広角端から望遠端にかけての変倍時、第１レンズ群Ｇ１は像面側へ移動した後、物体側へ移動する。第２レンズ群Ｇ２は物体側に移動する。第３レンズ群Ｇ３は物体側へ移動する。第４レンズ群Ｇ４は物体側に移動した後、像側へ移動する。
【００７０】
物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は、両凹負レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとからなる。第２レンズ群Ｇ２は、両凸正レンズと、両凸正レンズと、両凸正レンズと両凹負レンズとの接合レンズと、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズとからなる。第３レンズ群Ｇ３は、両凹負レンズからなる。第４レンズ群Ｇ４は、両凸正レンズからなる。
【００７１】
非球面は、第１レンズ群Ｇ１の両凹負レンズの両面と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの両面と、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の両凸正レンズの両面と、第４レンズ群Ｇ４の両凸正レンズの両面との８面に用いている。
【００７２】
実施例２のズームレンズは、図２に示すように、物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、明るさ絞りＳと、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力の第４レンズ群Ｇ４とを配置している。
【００７３】
広角端から望遠端にかけての変倍時、第１レンズ群Ｇ１は像面側へ移動した後、物体側へ移動する。第２レンズ群Ｇ２は物体側に移動する。第３レンズ群Ｇ３は物体側へ移動する。第４レンズ群Ｇ４は物体側に移動した後、像側へ移動する。
【００７４】
物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は、両凹負レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとからなる。
第２レンズ群Ｇ２は、両凸正レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズとの接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとからなる。第３レンズ群Ｇ３は、像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる。第４レンズ群Ｇ４は、両凸正レンズからなる。
【００７５】
非球面は、第１レンズ群Ｇ１の両凹負レンズの両面と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの両面と、第２レンズ群Ｇ２の両凸正レンズの両面と、第４レンズ群Ｇ４の両凸正レンズの両面との８面に用いている。
【００７６】
実施例３のズームレンズは、図３に示すように、物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、明るさ絞りＳと、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力の第４レンズ群Ｇ４とを配置している。
【００７７】
広角端から望遠端にかけての変倍時、第１レンズ群Ｇ１は像面側へ移動した後、物体側へ移動する。第２レンズ群Ｇ２は物体側に移動する。第３レンズ群Ｇ３は物体側へ移動する。第４レンズ群Ｇ４は物体側に移動した後、像側へ移動する。
【００７８】
物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は、両凹負レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとからなる。
第２レンズ群Ｇ２は、両凸正レンズと、両凸正レンズと、両凸正レンズと両凹負レンズとの接合レンズと、両凸正レンズとからなる。第３レンズ群Ｇ３は、像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる。第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる。
【００７９】
非球面は、第１レンズ群Ｇ１の両凹負レンズの両面と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの両面と、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の両凸正レンズの両面と、第４レンズ群Ｇ４の物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの両面との８面に用いている。
【００８０】
実施例４のズームレンズは、図４に示すように、物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、明るさ絞りＳと、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力の第４レンズ群Ｇ４とを配置している。
【００８１】
広角端から望遠端にかけての変倍時、第１レンズ群Ｇ１は像面側へ移動した後、物体側へ移動する。第２レンズ群Ｇ２は物体側に移動する。第３レンズ群Ｇ３は物体側へ移動する。第４レンズ群Ｇ４は物体側に移動した後、像側へ移動する。
【００８２】
物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は、両凹負レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとからなる。第２レンズ群Ｇ２は、両凸正レンズと、両凸正レンズと、両凸正レンズと両凹負レンズとの接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとからなる。第３レンズ群Ｇ３は、像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる。第４レンズ群Ｇ４は、両凸正レンズからなる。
【００８３】
非球面は、第１レンズ群Ｇ１の両凹負レンズの両面と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの両面と、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の両凸正レンズの両面と、第４レンズ群Ｇ４の両凸正レンズの両面との８面に用いている。
【００８４】
以下に、上記各実施例の数値データを示す。記号は上記の外、ｆは全系焦点距離、ＢＦはバックフォーカス、ｆ１、ｆ２…は各レンズ群の焦点距離、ＩＨは像高、ＦNOはＦナンバー、ωは半画角、ＷＥは広角端、ＳＴは中間焦点距離状態、ＴＥは望遠端、ｒは各レンズ面の曲率半径、ｄは各レンズ面間の間隔、ｎｄは各レンズのｄ線の屈折率、νｄは各レンズのアッベ数である。後述するレンズ全長は、レンズ最前面からレンズ最終面までの距離にバックフォーカスを加えたものである。ＢＦ（バックフォーカス）は、レンズ最終面から近軸像面までの距離を空気換算して表したものである。
【００８５】
なお、非球面形状は、ｘを光の進行方向を正とした光軸とし、ｙを光軸と直交する方向にとると、下記の式にて表される。
【００８６】
ｘ＝（ｙ2 ／ｒ）／［１＋｛１−（Ｋ＋１）（ｙ／ｒ）2 ｝1/2 ］
＋Ａ4 ｙ4 ＋Ａ6 ｙ6 ＋Ａ8 ｙ8 ＋Ａ10ｙ10＋Ａ12ｙ12
ただし、ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐係数、Ａ4 、Ａ6 、Ａ8 、Ａ10、Ａ12はそれぞれ４次、６次、８次、１０次、１２次の非球面係数である。また、非球面係数において、「ｅ−ｎ」（ｎは整数）は、「１０−ｎ」を示している。
【００８７】
数値実施例１
単位：ｍｍ
面データ
面番号        r            d           nd          υd
物面         ∞           ∞
1*         -86.803        0.69       1.76802      49.24
2*           7.298        3.10
3*           8.646        2.00       2.00179      19.31
4*          10.745        可変
5(絞り)       ∞          0.00
6*           9.134        1.80       1.51633      64.14
7*        -100.000        0.05
8           29.474        2.17       1.49700      81.54
9          -15.791        0.05
10           8.353        2.29       1.85135      40.10
11         -83.213        0.50       2.00330      28.27
12           5.290        1.10
13        -253.210        1.30       1.49700      81.54
14         -17.719        可変 
15         -11.458        0.74       1.49700      81.54
16         111.808        可変
17*         18.823        2.80       1.63854      55.38
18*        -16.695        可変
19            ∞          0.50       1.53996      59.45
20            ∞          0.50
21            ∞          0.49       1.51633      64.14
22            ∞          0.36
像面(撮像面) ∞
非球面データ
第１面
k=0.000
A4=4.87289e-04,A6=-5.00851e-06,A8=2.00000e-08
第２面
k=0.000
A4=-5.45180e-06,A6=1.16965e-05,A8=-8.44512e-08,A10=-1.88012e-09
第３面番
k=0.000
A4=-5.92470e-04,A6=4.38677e-06,A8=1.33432e-10
第４面
k=0.000
A4=-5.24331e-04,A6=5.02508e-06
第６面
k=0.000
A4=-4.17350e-04,A6=-5.33984e-07,A8=-4.56526e-07
第７面
k=0.000
A4=-2.48178e-05,A6=-1.79353e-06,A8=-3.90550e-07
第１７面
k=0.000
A4=-9.71161e-05,A6=-1.76591e-06,A8=-4.40666e-08,A10=-4.00000e-09
第１８面
k=0.000
A4=2.02297e-05,A6=-1.06127e-06,A8=-1.47493e-07,A10=-8.32940e-10
ズームデータ
広角      中間      望遠
像高           3.84      3.84      3.84
焦点距離       4.53     14.89     30.44
ＦＮＯ．       2.90      4.92      6.00
画角２ω      89.53     28.99     14.28
D4            26.79      5.67      1.75  
D14            1.45      5.28     12.48  
D16            2.10      7.57     14.34  
D18            1.73      4.48      3.50  
fb (in air)    3.24      5.99      5.00
全長 (in air) 52.16     43.10     52.16
群焦点距離
f1=-12.55    f2=10.83    f3=-20.87    f4=14.30
【００８８】
数値実施例２
単位：ｍｍ
面データ
面番号        r            d           nd          υd
物面         ∞           ∞
1*         -74.085        0.70       1.85135      40.10
2*           7.515        2.60
3*           8.681        2.00       2.00179      19.31
4*          12.705        可変
5(絞り)      ∞           0.00
6*           6.637        2.50       1.49700      81.54
7*         -17.171        0.05
8            6.183        2.25       1.85135      40.10
9           42.241        0.50       2.00330      28.27
10           3.861        1.20
11           8.970        1.00       1.49700      81.54
12          21.203        可変
13          -7.462        0.70       1.49700      81.54
14         -18.924        可変
15*         15.416        3.17       1.51633      64.14
16*        -12.516        可変
17           ∞           0.50       1.53996      59.45
18           ∞           0.50
19           ∞           0.49       1.51633      64.14
20           ∞           0.36
像面(撮像面) ∞
非球面データ
第１面
k=0.000
A4=4.29137e-04,A6=-4.50999e-06,A8=1.99488e-08
第２面
k=0.000
A4=-2.03591e-04,A6=1.79654e-05,A8=-3.02319e-07,A10=-1.66204e-10
第３面
k=0.000
A4=-5.89201e-04,A6=1.10287e-05,A8=2.25865e-09
第４面
k=0.000
A4=-3.39499e-04,A6=8.85413e-06,A8=1.07611e-07
第６面
k=0.000
A4=-3.60000e-04,A6=-5.82345e-06,A8=-1.09751e-08
第７面
k=0.000
A4=1.52781e-04,A6=-3.97734e-06,A8=1.74356e-07
第１５面
k=0.000
A4=-4.96638e-05,A6=6.61631e-07,A8=-1.17857e-07,A10=-4.89841e-10
第１６面
k=0.000
A4=2.37635e-04,A6=-3.15619e-06,A8=-3.45943e-08,A10=-1.43870e-09
ズームデータ
像高           3.84      3.84      3.84
焦点距離       4.53     14.89     30.44
ＦＮＯ．       2.90      4.81      6.00
画角２ω      88.26     28.98     14.35
D4            27.10      4.85      1.75
D12            1.20      4.94     11.00
D14            2.10      6.00     13.96
D16            1.08      4.38      2.50
fb (in air)        2.58      5.88      4.01
全長 (in air)     49.66     38.35     47.39
群焦点距離
f1=-13.44   f2=10.41  f3=-25.30   f4=13.92
【００８９】
数値実施例３
単位：ｍｍ
面データ
面番号       r            d         nd        υd
物面         ∞           ∞
1*        -58.252        0.69     1.76802    49.24
2*          7.349        3.10
3*          9.916        2.00     2.00179    19.31
4*         13.854        可変
5(絞り)      ∞          0.00
6*          9.029        1.80     1.51633    64.14
7*        -93.008        0.05
8          30.000        2.17     1.49700    81.54
9         -16.435        0.05
10          9.171        2.29     1.85135    40.10
11        -73.870        0.50     2.00330    28.27
12          5.453        1.10
13         70.957        1.30     1.49700    81.54
14        -25.063        可変
15        -14.958        0.74     1.49700    81.54
16        -31.945        可変
17*        13.560        2.78     1.77377    47.17
18*       112.969        可変
19           ∞          0.50     1.53996    59.45
20           ∞          0.50
21           ∞          0.49     1.51633    64.14
22           ∞          0.36
像面(撮像面) ∞
非球面データ
第１面
k=0.000
A4=5.49792e-04,A6=-6.00000e-06,A8=1.95148e-08
第２面
k=0.000
A4=4.83437e-05,A6=1.20289e-05,A8=6.18006e-08,A10=-7.30695e-09
第３面
k=0.000
A4=-5.00420e-04,A6=4.82138e-06,A8=-1.97022e-08
第４面
k=0.000
A4=-4.09429e-04,A6=2.54425e-06
第６面
k=0.000
A4=-5.03622e-04,A6=-9.27314e-06,A8=-6.04749e-07
第７面
k=0.000
A4=-1.37694e-04,A6=-9.18372e-06,A8=-5.22518e-07
第１７面
k=0.000
A4=2.86793e-04,A6=5.56408e-06,A8=4.77748e-08,A10=1.25740e-09
第１８面
k=0.000
A4=4.30000e-04,A6=7.00000e-06,A8=2.00000e-07,A10=1.00000e-09
ズームデータ
像高           3.84      3.84      3.84
焦点距離       4.52     11.53     23.60
ＦＮＯ．       2.90      4.28      6.00
画角２ω      91.70     37.43     18.51
D4            24.51      6.73      1.83
D14            1.45      2.71     10.02
D16            2.10      6.97     13.76
D18            1.73      4.08      3.50
fb (in air)        3.24      5.59      5.00
全長 (in air)     49.86     40.56     49.18
群焦点距離
f1=-12.93    f2=11.51    f3=-57.43   f4=19.68
【００９０】
数値実施例４
単位：ｍｍ
面データ
面番号       r            d         nd        υd
物面         ∞           ∞
1*       -133.360        0.69     1.76802    49.24
2*          7.192        3.10
3*          8.307        2.00     2.00179    19.31
4*         10.180        可変
5(絞り)      ∞          0.00
6*          8.477        1.80     1.51633    64.14
7*        -86.437        0.05
8          30.000        2.17     1.49700    81.54
9         -18.060        0.05
10          8.910        2.29     1.85135    40.10
11       -372.951        0.50     2.00330    28.27
12          5.200        1.00
13         19.292        1.30     1.49700    81.54
14       3373.312        可変
15        -11.798        0.74     1.49700    81.54
16        -22.991        可変
17*        80.176        2.80     1.78590    44.20
18*       -17.341        可変
19           ∞          0.50     1.53996    59.45
20           ∞          0.50
21           ∞          0.49     1.51633    64.14
22           ∞          0.36
像面(撮像面) ∞
非球面データ
第１面
k=0.000
A4=4.12592e-04,A6=-4.30282e-06,A8=1.89043e-08
第２面
k=0.000
A4=-1.37497e-04,A6=1.32943e-05,A8=-2.00135e-07,A10=-4.97722e-10
第３面
k=0.000
A4=-6.91922e-04,A6=5.32327e-06,A8=-1.52923e-08
第４面
k=0.000
A4=-6.31360e-04,A6=6.46909e-06
第６面
k=0.000
A4=-4.21342e-04,A6=-2.71867e-06,A8=-1.11765e-07
第７面
k=0.000
A4=-2.53614e-05,A6=-2.86488e-06,A8=-6.13338e-08
第１７面
k=0.000
A4=-1.74846e-04,A6=-9.02334e-07,A8=6.10496e-08,A10=-1.95371e-09
第１８面
k=0.000
A4=-1.01840e-04,A6=-1.75332e-06,A8=8.58073e-08,A10=-1.87037e-09
ズームデータ
像高           3.84      3.84      3.84
焦点距離       4.53     14.96     30.44
ＦＮＯ．       2.90      4.91      5.91
画角２ω      84.19     26.67     13.25
D4            27.24      5.62      1.75  
D14            1.45      5.24     16.31  
D16            2.10      7.14     11.17  
D18            1.73      4.74      3.50  
fb (in air)        3.24      6.24      5.01
全長 (in air)     52.52     42.73     52.73
群焦点距離
f1=-12.85     f2=11.22    f3=-49.85   f4=18.37
【００９１】
以上の実施例１〜４の無限遠物点合焦時の収差図をそれぞれ図５〜図８に示す。これらの収差図において、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端における球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）を示す。各図中、“ＦＩＹ”は最大像高を示す。
【００９２】
次に、各実施例における条件式の値を掲げる。
実施例１   実施例２   実施例３   実施例４
(1)(β2t／β2w)／(β3t／β3w)
3.4        3.8        3.9        5.2
(2)f2/ft                   0.36       0.34       0.49       0.37
(3)β2t/β2w               5.26       5.44       4.83       6.30
(4)mv2g/f2                 2.31       2.22       1.91       2.28
(5)(Ｒ2f＋Ｒ2b)／(Ｒ2f−Ｒ2b)
4.46       4.33       3.93       3.80
(6)N2n-N2p                 0.15       0.15       0.15       0.15 
(7)β3t/β3w               1.55       1.43       1.23       1.21 
(8)mv2g/mv3g               1.79       1.74       1.64       2.38 
(9)ν3GP                  81.54      81.54      81.54      81.54
(10)fw/ft                  6.73       6.73       5.22       6.73
(A)f22/f23                -0.43      -0.49      -0.39      -0.36
歪曲収差の電気的な補正時行う場合のデータ
広角端ディストーション残り量
-3.00      -3.00      -3.00      -3.00 
広角端半画角             42.739     42.836     42.837     42.67
広角端画角               85.478     85.672     85.674     85.34
広角端像高                3.595      3.624      3.569      3.604
【００９３】
（歪曲収差の補正）
ところで、本発明のズームレンズを用いたときに、像の歪曲は電気的にデジタル補正する。以下に、像の歪曲をデジタル補正するための基本的概念について説明する。
【００９４】
例えば、図９に示すように、光軸と撮像面との交点を中心として有効撮像面の長辺に内接する半径Ｒの円周上（像高）での倍率を固定し、この円周を補正の基準とする。そして、それ以外の任意の半径ｒ（ω）の円周上（像高）の各点を略放射方向に移動させて、半径ｒ'（ω）となるように同心円状に移動させることで補正する。
【００９５】
例えば、図９において、半径Ｒの円の内側に位置する任意の半径ｒ1（ω）の円周上の点Ｐ1は、円の中心に向けて補正すべき半径ｒ1'（ω）円周上の点Ｐ2に移動させる。また、半径Ｒの円の外側に位置する任意の半径ｒ2（ω）の円周上の点Ｑ1は、円の中心から離れる方向に向けて補正すべき半径ｒ2'（ω）円周上の点Ｑ2に移動させる。
【００９６】
ここで、ｒ'（ω）は次のように表すことができる。
ｒ'（ω）＝α・ｆ・ｔａｎω    （０≦α≦１）
ただし、
ωは被写体半画角、
ｆは結像光学系（本発明では、ズームレンズ）の焦点距離、
αは０以上１以下、
である。
【００９７】
ここで、前記半径Ｒの円上（像高）に対応する理想像高をＹとすると、
α＝Ｒ／Ｙ＝Ｒ／（ｆ・ｔａｎω）
となる。
【００９８】
光学系は、理想的には、光軸に対して回転対称であり、すなわち歪曲収差も光軸に対して回転対称に発生する。したがって、上述のように、光学的に発生した歪曲収差を電気的に補正する場合には、再現画像上で光軸と撮像面との交点を中心とした有効撮像面の長辺に内接する半径Ｒの円の円周上（像高）の倍率を固定して、それ以外の半径ｒ（ω）の円周上（像高）の各点を略放射方向に移動させて、半径ｒ'（ω）となるように同心円状に移動させることで補正することができれば、データ量や演算量の点で有利と考えられる。
【００９９】
ところが、光学像は、電子撮像素子で撮像された時点で（サンプリングのため）連続量ではなくなる。したがって、厳密には光学像上に描かれる上記半径Ｒの円も、電子撮像素子上の画素が放射状に配列されていない限り正確な円ではなくなる。
【０１００】
つまり、離散的座標点毎に表される画像データの形状補正においては、上記倍率を固定できる円は存在しない。そこで、各画素（Ｘi，Ｙj）毎に、移動先の座標（Ｘi'，Ｙj' ）を決める方法を用いるのがよい。なお、座標（Ｘi'，Ｙj'）に（Ｘi，Ｙj）の２点以上が移動してきた場合には、各画素が有する値の平均値をとる。また、移動してくる点がない場合には、周囲のいくつかの画素の座標（Ｘi'，Ｙj'）の値を用いて補間すればよい。
【０１０１】
このような方法は、特にズームレンズを有する電子撮像装置において光学系や電子撮像素子の製造誤差等のために光軸に対して歪みが著しく、前記光学像上に描かれる上記半径Ｒの円が非対称になった場合の補正に有効である。また、撮像素子あるいは各種出力装置において信号を画像に再現する際に幾何学的歪み等が発生する場合等の補正に有効である。
【０１０２】
本発明の電子撮像装置では、補正量ｒ’（ω）−ｒ（ω）を計算するために、ｒ（ω）すなわち半画角と像高との関係、あるいは、実像高ｒと理想像高ｒ’／αとの関係が、電子撮像装置に内蔵された記録媒体に記録されている構成としてもよい。
【０１０３】
なお、歪曲補正後の画像が短辺方向の両端において光量が極端に不足することのないようにするには、前記半径Ｒが、次の条件式を満足するのがよい。
【０１０４】
０≦Ｒ≦０．６Ｌs 
ただし、Ｌsは有効撮像面の短辺の長さである。
【０１０５】
好ましくは、前記半径Ｒは、次の条件式を満足するのがよい。
０．３Ｌs≦Ｒ≦０．６Ｌs
さらには、半径Ｒは、略有効撮像面の短辺方向の内接円の半径に一致させるのが最も有利である。なお、半径Ｒ＝０の近傍、すなわち、軸上近傍において倍率を固定した補正の場合は、画質の面で若干の不利があるが、広画角化しても小型化にするための効果は確保できる。
【０１０６】
なお、補正が必要な焦点距離区間については、いくつかの焦点ゾーンに分割する。そして、該分割された焦点ゾーン内の望遠端近傍で略、
ｒ’（ω）＝α・ｆ・ｔａｎω
を満足する補正結果が得られる場合と同じ補正量で補正してもよい。
【０１０７】
ただし、その場合、分割された焦点ゾーン内の広角端において樽型歪曲量がある程度残存してしまう。また、分割ゾーン数を増加させてしまうと、補正のために必要な固有データを記録媒体に余計に保有する必要が生じあまり好ましくない。そこで、分割された焦点ゾーン内の各焦点距離に関連した１つ又は数個の係数を予め算出しておく。この係数は、シミュレーションや実機による測定に基づいて決定しておけばよい。
【０１０８】
そして、前記分割されたゾーン内の望遠端近傍で略、
ｒ’（ω）＝α・ｆ・ｔａｎω
を満足する補正結果が得られる場合の補正量を算出し、この補正量に対して焦点距離毎に前記係数を一律に掛けて最終的な補正量にしてもよい。
【０１０９】
ところで、無限遠物体を結像させて得られた像に歪曲がない場合は、
ｆ＝ｙ／ｔａｎω
が成立する。
ただし、ｙは像点の光軸からの高さ（像高）、ｆは結像系（本発明ではズームレンズ）の焦点距離、ωは撮像面上の中心からｙの位置に結ぶ像点に対応する物点方向の光軸に対する角度（被写体半画角）である。
【０１１０】
結像系に樽型の歪曲収差がある場合は、
ｆ＞ｙ／ｔａｎω
となる。つまり、結像系の焦点距離ｆと、像高ｙとを一定とすると、ωの値は大きくなる。
【０１１１】
（デジタルカメラ）
図１０〜図１２は、以上のようなズームレンズを撮影光学系１４１に組み込んだ本発明によるデジタルカメラの構成の概念図を示す。図１０はデジタルカメラ１４０の外観を示す前方斜視図、図１１は同後方正面図、図１２はデジタルカメラ１４０の構成を示す模式的な断面図である。ただし、図１０と図１２においては、撮影光学系１４１の非沈胴時を示している。デジタルカメラ１４０は、この例の場合、撮影用光路１４２を有する撮影光学系１４１、ファインダー用光路１４４を有するファインダー光学系１４３、シャッターボタン１４５、フラッシュ１４６、液晶表示モニター１４７、焦点距離変更ボタン１６１、設定変更スイッチ１６２等を含み、撮影光学系１４１の沈胴時には、カバー１６０をスライドすることにより、撮影光学系１４１とファインダー光学系１４３とフラッシュ１４６はそのカバー１６０で覆われる。そして、カバー１６０を開いてカメラ１４０を撮影状態に設定すると、撮影光学系１４１は図１２の非沈胴状態になり、カメラ１４０の上部に配置されたシャッターボタン１４５を押圧すると、それに連動して撮影光学系１４１、例えば実施例１のズームレンズを通して撮影が行われる。撮影光学系１４１によって形成された物体像が、波長域制限コートを施したローパスフィルタＦとカバーガラスＣを介してＣＣＤ１４９の撮像面上に形成される。このＣＣＤ１４９で受光された物体像は、処理手段１５１を介し、電子画像としてカメラ背面に設けられた液晶表示モニター１４７に表示される。また、この処理手段１５１には記録手段１５２が接続され、撮影された電子画像を記録することもできる。なお、この記録手段１５２は処理手段１５１と別体に設けてもよいし、フレキシブルディスクやメモリーカード、ＭＯ等により電子的に記録書込を行うように構成してもよい。また、ＣＣＤ１４９に代わって銀塩フィルムを配置した銀塩カメラとして構成してもよい。
【０１１２】
さらに、ファインダー用光路１４４上にはファインダー用対物光学系１５３が配置してある。ファインダー用対物光学系１５３は、複数のレンズ群（図の場合は３群）と２つのプリズムからなり、撮影光学系１４１のズームレンズに連動して焦点距離が変化するズーム光学系からなり、このファインダー用対物光学系１５３によって形成された物体像は、像正立部材である正立プリズム１５５の視野枠１５７上に形成される。この正立プリズム１５５の後方には、正立正像にされた像を観察者眼球Ｅに導く接眼光学系１５９が配置されている。なお、接眼光学系１５９の射出側にカバー部材１５０が配置されている。
【０１１３】
このように構成されたデジタルカメラ１４０は、撮影光学系１４１が本発明により、沈胴時に厚みを極めて薄く、高変倍で全変倍域で結像性能が極めて安定的であるので、高性能・小型化・広画角化が実現できる。
【０１１４】
（内部回路構成）
図１３は、上記デジタルカメラ１４０の主要部の内部回路の構成ブロック図である。なお、以下の説明では、上記の処理手段は、例えばＣＤＳ／ＡＤＣ部１２４、一時記憶メモリ１１７、画像処理部１１８等からなり、記憶手段は、例えば記憶媒体部１１９等からなる。
【０１１５】
図１３に示すように、デジタルカメラ１４０は、操作部１１２と、この操作部１１２に接続された制御部１１３と、この制御部１１３の制御信号出力ポートにバス１１４及び１１５を介して接続された撮像駆動回路１１６並びに一時記憶メモリ１１７、画像処理部１１８、記憶媒体部１１９、表示部１２０、及び設定情報記憶メモリ部１２１を備えている。
【０１１６】
上記の一時記憶メモリ１１７、画像処理部１１８、記憶媒体部１１９、表示部１２０、及び設定情報記憶メモリ部１２１は、バス１２２を介して相互にデータの入力又は出力が可能なように構成され、また、撮像駆動回路１１６には、ＣＣＤ１４９とＣＤＳ／ＡＤＣ部１２４が接続されている。
【０１１７】
操作部１１２は各種の入力ボタンやスイッチを備え、これらの入力ボタンやスイッチを介して外部（カメラ使用者）から入力されるイベント情報を制御部に通知する回路である。
【０１１８】
制御部１１３は、例えばＣＰＵ等からなる中央演算処理装置であり、不図示のプログラムメモリを内蔵し、そのプログラムメモリに格納されているプログラムにしたがって、操作部１１２を介してカメラ使用者から入力される指示命令を受けてデジタルカメラ１４０全体を制御する回路である。
【０１１９】
ＣＣＤ１４９は、本発明による撮影光学系１４１を介して形成された物体像を受光する。ＣＣＤ１４９は、撮像駆動回路１１６により駆動制御され、その物体像の各画素ごとの光量を電気信号に変換してＣＤＳ／ＡＤＣ部１２４に出力する撮像素子である。
【０１２０】
ＣＤＳ／ＡＤＣ部１２４は、ＣＣＤ１４９から入力する電気信号を増幅しかつアナログ／デジタル変換を行って、この増幅とデジタル変換を行っただけの映像生データ（ベイヤーデータ、以下ＲＡＷデータという。）を一時記憶メモリ１１７に出力する回路である。
【０１２１】
一時記憶メモリ１１７は、例えばＳＤＲＡＭ等からなるバッファであり、ＣＤＳ／ＡＤＣ部１２４から出力される上記ＲＡＷデータを一時的に記憶するメモリ装置である。画像処理部１１８は、一時記憶メモリ１１７に記憶されたＲＡＷデータ又は記憶媒体部１１９に記憶されているＲＡＷデータを読み出して、制御部１１３から指定された画質パラメータに基づいて歪曲収差補正を含む各種画像処理を電気的に行う回路である。
【０１２２】
記録媒体部１１９は、例えばフラッシュメモリ等からなるカード型又はスティック型の記録媒体を着脱自在に装着して、それらカード型又はスティック型のフラッシュメモリに、一時記憶メモリ１１７から転送されるＲＡＷデータや画像処理部１１８で画像処理された画像データを記録して保持する装置の制御回路である。
【０１２３】
表示部１２０は、液晶表示モニターを備え、その液晶表示モニターに画像や操作メニュー等を表示する回路である。設定情報記憶メモリ部１２１には、予め各種の画質パラメータが格納されているＲＯＭ部と、そのＲＯＭ部から読み出された画質パラメータの中から操作部１１２の入力操作によって選択された画質パラメータを記憶するＲＡＭ部が備えられている。設定情報記憶メモリ部１２１は、それらのメモリへの入出力を制御する回路である。
【０１２４】
このように構成されたデジタルカメラ１４０は、撮影光学系１４１が、本発明により、十分な広角域を有し、コンパクトな構成としながら、高変倍で全変倍域で結像性能が極めて安定的であるので、高性能・小型化・広画角化が実現できる。そして、広角側、望遠側での速い合焦動作が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１２５】
以上のように、本発明は、小型化と広画角化・高変倍比化に有利であり、撮影画像の画質が良好に維持されたズームレンズに有用であり、特に、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の電子撮像素子を備える撮像装置に適している。
【符号の説明】
【０１２６】
Ｇ１…第１レンズ群
Ｇ２…第２レンズ群
Ｇ３…第３レンズ群
Ｇ４…第４レンズ群
Ｓ…明るさ絞り
Ｆ…ローパスフィルタ
Ｃ…カバーガラス
Ｉ…像面
１１２…操作部
１１３…制御部
１１４…バス
１１５…バス
１１６…撮像駆動回路
１１７…一時記憶メモリ
１１８…画像処理部
１１９…記憶媒体部
１２０…表示部
１２１…設定情報記憶メモリ部
１２２…バス
１２４…ＣＤＳ／ＡＤＣ部
１４０…デジタルカメラ
１４１…撮影光学系
１４２…撮影用光路
１４３…ファインダー光学系
１４４…ファインダー用光路
１４５…シャッターボタン
１４６…フラッシュ
１４７…液晶表示モニター
１４９…ＣＣＤ
１５０…カバー部材
１５１…処理手段
１５２…記録手段
１５３…ファインダー用対物光学系
１５５…正立プリズム
１５７…視野枠
１５９…接眼光学系
１６０…カバー
１６１…焦点距離変更ボタン
１６２…設定変更スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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