(57)【要約】【課題】小型化・広角端での画角の確保・高変倍比化に有利としながらも、軸上・軸外ともに光学性能を確保しやすいズームレンズを提供する。【解決手段】物体側から順に、負屈折力の第１レンズ群、正屈折力の第２レンズ群、屈折力をもつ第３レンズ群を有し、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が狭まり、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が変化し、第１レンズ群は物体側から順に負レンズである第１レンズと正レンズである第２レンズを有し、負レンズと正レンズが所定の条件式を満足することを特徴としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、負屈折力の第１レンズ群、正屈折力の第２レンズ群、屈折力をもつ第３レンズ群を有し、
広角端から望遠端への変倍に際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が狭まり、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が変化し、
前記第１レンズ群は物体側から順に負レンズである第１レンズと正レンズである第２レンズを有し、
前記負レンズと前記正レンズが以下の条件式（１）、（２）、（３）を満足することを特徴とするズームレンズ。
１．８５＜ｎｄ11＜２．３５  ・・・（１）
２．０１＜ｎｄ12＜２．３５  ・・・（２）
１８．５８＜νｄ11−νｄ12＜５０  ・・・（３）
ただし、
ｎｄ11は前記第１レンズ群中の第１レンズのｄ線に対する屈折率、
ｎｄ12は前記第１レンズ群中の第２レンズのｄ線に対する屈折率、
νｄ11は前記第１レンズ群中の第１レンズのｄ線基準のアッベ数、
νｄ12は前記第１レンズ群中の第２レンズのｄ線基準のアッベ数である。
【請求項２】
前記第１レンズが以下の条件式（４）を満足する形状であ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＜（ｒ1a＋ｒ1b）／（ｒ1a−ｒ1b）＜１．０  ・・・（４）
ただし、
ｒ1aは前記第１レンズの物体側レンズ面の近軸曲率半径、
ｒ1bは前記第１レンズの像側レンズ面の近軸曲率半径である。
【請求項３】
前記第３レンズ群が以下の条件式（５）を満足するように、広角端から望遠端への変倍に際して移動することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のズームレンズ。
１．０５＜β（ｔ）／β（ｗ）＜２．０  ・・・（５）
ただし、
β（ｗ）は、第３レンズ群の広角端での横倍率、
β（ｔ）は、第３レンズ群の望遠端での横倍率である。
【請求項４】
前記第３レンズ群中のレンズ総数が１であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項５】
前記第２レンズ群は少なくとも２枚の正レンズと１枚の負レンズとを有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項６】
前記第２レンズ群は複数のレンズを光軸上で接合させた接合レンズを有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項７】
前記第２レンズ群の最も物体側のレンズ面が非球面であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項８】
前記第１レンズ群は物体側から順に前記第１レンズと前記第２レンズの２枚のレンズからなり、
以下の条件式（６）を満足することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のズームレンズ。
−３．０＜（ｒ2a＋ｒ2b）／（ｒ2a−ｒ2b）＜−１．２  ・・・（６）
ただし、
ｒ2aは、前記第１レンズ群の正レンズの物体側レンズ面の近軸曲率半径、
ｒ2bは、前記第１レンズ群の正レンズの像側レンズ面の近軸曲率半径である。
【請求項９】
前記第１レンズ群中の前記第２レンズは非球面を有し、
前記第１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８に記載のズームレンズ。
−２．９＜Ｐ11／Ｐ12＜−１．５  ・・・（７）
ただし、
Ｐ11は前記第１レンズ群中の前記第１レンズの屈折力、
Ｐ12は前記第１レンズ群中の前記第２レンズの屈折力である。
【請求項１０】
前記ズームレンズが以下の条件式（８）を満足することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のズームレンズ。
３．８＜ｆt／ｆw＜  １０  ・・・（８）
ただし、
ｆwは、広角端でのズームレンズの焦点距離、
ｆtは、望遠端でのズームレンズの焦点距離である。
【請求項１１】
前記第３レンズ群は正屈折力を有することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項１２】
前記第３レンズ群は負屈折力を有し、広角端よりも望遠端にて物体側に位置することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項１３】
前記第３レンズ群が以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１２に記載のズームレンズ。
０．１＜Ｇm3／Ｄt＜０．６  ・・・（９）
ただし、
Ｇm3は前記第３レンズ群の広角端から望遠端へかけての移動量であり、物体側への移動を正符号、
Ｄtは、前記第３レンズ群よりも像側を空気換算長としたときの望遠端におけるズームレンズの全長である。
【請求項１４】
前記第２レンズ群は３枚の正レンズと１枚の負レンズからなることを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項１５】
前記ズームレンズを構成するレンズのうち、少なくとも一面は反射防止コートを施すことを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項１６】
ズームレンズと、
前記ズームレンズの像側に配置され、且つ前記ズームレンズによる光学像を電気信号に変換する撮像素子を有し、
前記ズームレンズが請求項１から請求項１５のいずれか１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。
【請求項１７】
前記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することを特徴とする請求項１６に記載の撮像装置。
【請求項１８】
前記ズームレンズによる倍率色収差を含んだ電気信号を、画像処理により倍率色収差を補正した画像信号に変換する画像変換部を有することを特徴とする請求項１６又は請求項１７に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はズームレンズに関するものである。更には、ズームレンズを備えたデジタルカメラ等の撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、撮像装置の技術分野において、銀塩カメラに代わりデジタルカメラが主流となっている。デジタルカメラは一般的に銀塩カメラに比べて撮像面サイズが小さいため小型化を達成しやすい。最近では携帯性が従来に比べてより一層重視される傾向があるためにデジタルカメラ自体が小型化している。
【０００３】
さらに、屋内・屋外問わず、手軽にデジタルカメラを用いて撮影を楽しみたいという顧客のニーズがあるために、光学系として用いるズームレンズの広角化や高変倍比化が求められている。このような小型・広画角・高変倍比のズームレンズの達成を目指して、従来から様々なズームレンズが提唱されている。
【０００４】
例えば、特許文献１〜２には、最も物体側に負屈折力のレンズ群を配置した負先行タイプのズームレンズが開示されている。このタイプのズームレンズは、広角端での画角の確保に有利であり、最も物体側のレンズ群のサイズの小型化によりズームレンズ全体の小型化に有利となっている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−４６５２９号公報
【特許文献２】特開２００７−１７９０１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方、更なる高変倍比化を達成するにはいっそうの工夫を必要とする。例えば、特許文献１や特許文献２に挙げられるズームレンズは、どちらも第１レンズ群中の正レンズの屈折率が低く、十分な正のパワーが得られない。もしくは、第１レンズ群中の正レンズの屈折率が高いため、ダイアモンドなどの入手や加工が著しく困難な材料を使用することになる。
【０００７】
また、これらのズームレンズにおける第１レンズ群中の負レンズの形状がメニスカス形状であるために、これ以上の高変倍比化や広画角化を行おうとすると、第１レンズ群中の負レンズの片側に強い負の屈折力を付ける必要があるため、特に軸外の収差が発生しやすくなる。
【０００８】
本発明は上述の課題を鑑みてなされたものであり、小型化・広角端での画角の確保・高変倍比化に有利としながらも、軸上・軸外ともに光学性能を確保しやすいズームレンズを提供することを目的とする。
【０００９】
更に、最近では、特開２００６−３５１９７２号公報に開示されているように撮像素子の撮像領域内の周辺部分への光線の入射角を大きくしても良好な撮像が行える撮像素子が知られている。本発明は、このような撮像素子に適したズームレンズの提供を更なる目的とする。更には、そのようなズームレンズを備えた小型の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】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るズームレンズは、物体側から順に、負屈折力の第１レンズ群、正屈折力の第２レンズ群、屈折力をもつ第３レンズ群を有し、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が狭まり、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が変化し、第１レンズ群は物体側から順に負レンズである第１レンズと正レンズである第２レンズを有し、負レンズと正レンズが以下の条件式（１）、（２）、（３）を満足することを特徴としている。
１．８５＜ｎｄ11＜２．３５  ・・・（１）
２．０１＜ｎｄ12＜２．３５  ・・・（２）
１８．５８＜νｄ11−νd12＜５０  ・・・（３）
ただし、
ｎｄ11は第１レンズ群中の第１レンズのｄ線に対する屈折率、
ｎｄ12は第１レンズ群中の第２レンズのｄ線に対する屈折率、
νｄ11は第１レンズ群中の第１レンズのｄ線基準のアッベ数、
νｄ12は第１レンズ群中の第２レンズのｄ線基準のアッベ数である。
【００１１】
このような構成により、負屈折力のレンズ群を最も物体側に配置することによって、広角化と小型化を行いやすいズームレンズとなる。このズームレンズでは、負屈折力の第１レンズ群と正屈折力の第２レンズ群の間隔が変更されることで変倍を行う。第３レンズ群を配置することによって、第３レンズ群のレンズ作用を利用できる。例えば、第３レンズ群を正屈折力とすれは、射出瞳を像面から離す機能を発揮し、逆に第３レンズ群を負屈折力とすれば、第１、第２レンズ群の小径化に有利となる。また、第３レンズ群を移動させて、広角端および望遠端での射出瞳の変動の低減や、像面湾曲の補正を行わせてもよい。また、第３レンズ群を移動させて変倍負担を持たせても良い。
【００１２】
条件式（１）は第１レンズ群中の第１レンズのｄ線に対する屈折率に関する条件式である。条件式（１）を満足することで、負レンズである第１レンズの凹面の曲率絶対値を小さくしても画角や変倍比の確保に必要な第１レンズ群中の負屈折力を得やすくなる。
【００１３】
条件式（２）は第１レンズ群中の第２レンズのｄ線に対する屈折率に関する条件式である。条件式（２）を満足することで、正レンズである第２レンズの凸面の曲率絶対値を小さくしても収差補正に必要な第１レンズ群中の正屈折力を得やすくなる。
【００１４】
これら条件式を満足することで、特に広角端での像面湾曲や望遠端での球面収差の発生を抑えることが可能となる。条件式（１）、（２）の下限を下回らないようにすることで、広角端での像面湾曲や望遠端での球面収差が発生を低減しやすくなる。条件式（１）、（２）の上限を上回らないようにすることで、材料の入手や加工がしやすい材料を使用できる。
【００１５】
条件式（３）は第１レンズ群中の第１レンズおよび第２レンズのｄ線に対するアッベ数に関する条件式である。条件式（３）を満足することで、第１レンズ群で発生する軸上色収差、倍率色収差を良好に補正しやすくなる。特に高変倍比化を狙う際に、望遠端での色収差の発生を抑えることが可能になる。条件式（３）の下限を下回らないようにすることで、広角端、望遠端での色収差の低減に有利となる。条件式（３）の上限を上回らないようにすることで、コストを抑えられる材料を使用できる。
【００１６】
なお、上述の条件式（１）、（２）、（３）について、上限値、下限値を限定しそれぞれ以下の条件式（１’）、（１”）、（２’）、（２”）、（３’）、（３”）を満足するようにすることがより好ましい。
１．８５＜ｎｄ11＜２．０  ・・・（１’）
１．８５＜ｎｄ11＜１．９  ・・・（１”）
２．０１５＜ｎｄ12＜２．２０  ・・・（２’）
２．０１９＜ｎｄ12＜２．１１  ・・・（２”）
１９．１＜νｄ11−νｄ12＜  ３５  ・・・（３’）
２３．０＜νｄ11−νｄ12＜  ２５  ・・・（３”）
なお、条件式の上限値のみ、もしくは下限値のみを特定してもよい。
【００１７】
本発明に係るズームレンズでは、第１レンズが以下の条件式（４）を満足する形状であることが好ましい。
０．２＜（ｒ1a＋ｒ1b）／（ｒ1a−ｒ1b）＜１．０  ・・・（４）
ただし、ｒ1aは第１レンズの物体側レンズ面の近軸曲率半径、ｒ1bは第１レンズの像側レンズ面の近軸曲率半径である。
【００１８】
条件式（４）は第１レンズ群の負レンズである第１レンズの好ましい形状に関する条件式である。条件式（４）を満足することで、第１レンズの物体側レンズ面と像側レンズ面で良好に負のパワーを分担でき、広角端での像面湾曲や望遠端での球面収差の発生を抑えやすくなる。条件式（４）の下限を下回らず、上限を上回らないようにすることで、負レンズの物体側レンズ面または像側レンズ面のどちらかの面の近軸曲率を抑えられ、広角端での像面湾曲や望遠端での球面収差を補正しやすくなる。
【００１９】
なお、上述の条件式（４）について、上限値、下限値を限定し以下の条件式（４’）、（４”）を満足するようにすることがより好ましい。
０．５＜（ｒ1a＋ｒ1b）／（ｒ1a−ｒ1b）＜０．９８  ・・・（４’）
０．７＜（ｒ1a＋ｒ1b）／（ｒ1a−ｒ1b）＜０．９７  ・・・（４”）
また、条件式の上限値のみ、もしくは下限値のみを特定してもよい。
【００２０】
本発明に係るズームレンズでは、第３レンズ群が以下の条件式（５）を満足するように、広角端から望遠端への変倍に際して移動することが好ましい。
１．０５＜β（ｔ）／β（ｗ）＜２．０  ・・・（５）
ただし、β（ｗ）は、第３レンズ群の広角端での横倍率、β（ｔ）は、第３レンズ群の望遠端での横倍率である。
【００２１】
条件式（５）は第３レンズ群の横倍率の変化に関する好ましい条件式である。高変倍比化を達成するには、第２レンズ群の他に第３レンズ群でも変倍作用を負担することが好ましい。条件式（５）を満足することで、第３レンズ群に変倍作用をもたせ、相対的に第２レンズ群の屈折力を提言しやすくなり、特に球面収差の低減、もしくは、ズームレンズ全長の短縮にも有利となる。
【００２２】
条件式（５）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を確保することが好ましい。条件式（５）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抑えやすくすることで駆動機構の小型化を行いやすくなる。
【００２３】
なお、上述の条件式（５）について、上限値、下限値を限定し以下の条件式（５’）、（５”）を満足するようにすることがより好ましい。
１．１＜β（ｔ）／β（ｗ）＜１．５  ・・・（５’）
１．３＜β（ｔ）／β（ｗ）＜１．４  ・・・（５”）
また、条件式の上限値のみ、もしくは下限値のみを特定してもよい。
【００２４】
また、ズームレンズがフォーカシング機構を有する場合、条件式は、ズームレンズが最も遠距離の被写体に合焦したときの状態での値とする。他の条件式のうち値がフォーカシング時に変化する条件式についても同様である。
【００２５】
本発明に係るズームレンズでは、第３レンズ群中のレンズ総数が１であること好ましい。
【００２６】
第３レンズ群を１枚のレンズで構成することによって、コストを抑え、且つ、沈胴時の薄型化に有利になる。
【００２７】
本発明に係るズームレンズでは、第２レンズ群は少なくとも２枚の正レンズと１枚の負レンズとを有することが好ましい。
【００２８】
第２レンズ群が少なくとも２枚の正レンズと１枚の負レンズを有する構成にすることによって、正のパワーを分担しつつ、負レンズにて諸収差をキャンセルし、収差低減しやすくなる。
【００２９】
本発明に係るズームレンズでは、第２レンズ群は複数のレンズを光軸上で接合させた接合レンズを有することが好ましい。
【００３０】
第２レンズ群が、接合レンズを有することによって、接合レンズ中の各レンズを単レンズにする場合に比べ、レンズ同士の光軸ずれを防止できる。また、接合レンズ群中のレンズの材料を選択することで色収差の補正も可能になる。
【００３１】
本発明に係るズームレンズでは、第２レンズ群の最も物体側のレンズ面が非球面であることが好ましい。
【００３２】
第２レンズ群の最も物体側のレンズ面を非球面とすることによって、特に球面収差を良好に補正することが可能となる。
【００３３】
本発明に係るズームレンズでは、第１レンズ群は物体側から順に第１レンズと第２レンズの２枚のレンズからなり、以下の条件式（６）を満足することが好ましい。
−３．０＜（ｒ2a＋ｒ2b）／（ｒ2a−ｒ2b）＜−１．２  ・・・（６）
ただし、
ｒ2aは、第１レンズ群の正レンズの物体側レンズ面の近軸曲率半径、
ｒ2bは、第１レンズ群の正レンズの像側レンズ面の近軸曲率半径である。
【００３４】
第１レンズ群中のレンズ枚数を２枚とすることで低コスト化に有利となる。条件式（６）は第１レンズ群の正レンズの好ましい形状に関する条件式である。
【００３５】
条件式（６）を満足することで、正レンズの２つのレンズ面に入射する光線の入射角度を適度に抑えることができ、像面湾曲等の軸外収差の補正に有利となる。条件式（６）の下限を下回らず、上限を上回らないようにすることで、広角側での軸外収差の補正に有利となる。
【００３６】
なお、上述の条件式（６）について、上限値、下限値を限定し以下の条件式（６’）、（６”）を満足するようにすることがより好ましい。
−２．８＜（ｒ2a＋ｒ2b）／（ｒ2a−ｒ2b）＜−１．７  ・・・（６’）
−２．６＜（ｒ2a＋ｒ2b）／（ｒ2a−ｒ2b）＜−２．０  ・・・（６”）
また、条件式の上限値のみ、もしくは下限値のみを特定してもよい。
【００３７】
本発明に係るズームレンズでは、第１レンズ群中の第２レンズは非球面を有し、第１レンズ群が以下の条件式（７）を満足することが好ましい。
−２．９＜Ｐ11／Ｐ12＜−１．５  ・・・（７）
ただし、
Ｐ11は第１レンズ群中の第１レンズの屈折力、
Ｐ12は第１レンズ群中の第２レンズの屈折力である。
【００３８】
条件式（７）は第１レンズ群中の正レンズと負レンズの好ましいパワーバランスに関する条件式である。条件式（７）を満足することで、正レンズと負レンズのパワーバランスが最適化でき、第１レンズ群で発生する像面湾曲やコマ収差などの軸外の諸収差を補正しやすくなる。そのため、広画角化または高変倍比化しても、極端な光学性能の劣化を抑えられる。
【００３９】
条件式（７）の下限を下回らないようにして、負レンズの負パワーを適度に抑えることで、主に軸外の諸収差を低減しやすくなる。条件式（７）の上限を上回らないようにして、負レンズの負パワーを確保することで、ズームレンズの小型化に有利となる。
【００４０】
なお、上述の条件式（７）について、上限値、下限値を限定し以下の条件式（７’）、（７”）を満足するようにすることがより好ましい。
−２．７＜Ｐ11／Ｐ12＜−２．０  ・・・（７’）
−２．６＜Ｐ11／Ｐ12＜−２．３  ・・・（７”）
また、条件式の上限値のみ、もしくは下限値のみを特定してもよい。
【００４１】
本発明に係るズームレンズでは、ズームレンズが以下の条件式（８）を満足することが好ましい。
３．８＜ｆt／ｆw＜１０    ・・・（８）
ただし、ｆwは、広角端でのズームレンズの焦点距離、ｆtは、望遠端でのズームレンズの焦点距離である。
【００４２】
条件式（８）はズームレンズの好ましい変倍比に関する条件式である。条件式（８）の下限を下回らないようにして、変倍比を確保することが本発明の機能を発揮でき好ましい。条件式（８）の上限を上回らないようにすることで、サイズやコストを低減しやすくなる。また、光学性能を良好にしやすくなる。
【００４３】
なお、上述の条件式（８）について、上限値、下限値を限定し以下の条件式（８’）、（８”）を満足するようにすることがより好ましい。
４．１＜ｆt／ｆw＜８．０    ・・・（８’）
４．４＜ｆt／ｆw＜５．０    ・・・（８”）
また、条件式の上限値のみ、もしくは下限値のみを特定してもよい。
【００４４】
本発明に係るズームレンズでは、第３レンズ群は正屈折力を有することが好ましい。
【００４５】
第３レンズ群を正のパワーとすることで、射出瞳を像面から遠くしたズームレンズを提供でき、一般的な撮像素子を用いる際の画質の確保に有利となる。
【００４６】
本発明に係るズームレンズでは、第３レンズ群は負屈折力を有し、広角端よりも望遠端にて物体側に位置することが好ましい。
【００４７】
第３レンズ群を負のパワーとすることで、第１、第２レンズ群の小径化に有利となる。第３レンズ群にフィールドフラットナーの機能を持たせやすくなる。第３レンズ群が広角端よりも望遠端にて物体側に位置することよって、第３レンズ群による増倍の作用を得ることが出来るため、ズームレンズ全長の短縮に繋がる。
【００４８】
本発明に係るズームレンズでは、第３レンズ群が以下の条件式を満足することが好ましい。
０．１＜Ｇm3／Ｄt＜０．６  ・・・（９）
ただし、
Ｇm3は第３レンズ群の広角端から望遠端へかけての移動量であり、物体側への移動を正符号、
Ｄtは、第３レンズ群よりも像側を空気換算長としたときの望遠端におけるズームレンズの全長である。
【００４９】
条件式（９）は第３レンズ群の移動量と望遠端のズームレンズ全長の好ましい条件式である。条件式（９）を満足することで、負屈折力の３レンズ群に適した変倍作用を行わせることができる。
【００５０】
条件式（９）の下限を下回らないようにすることで、第３レンズ群による変倍機能を確保でき、変倍確保や収差変動の低減に有利となる。
条件式（９）の上限を上回らないようにすることで、第３レンズ群の移動量を適度に抑え、移動機構を含めた装置の小型化を行いやすくなる。
【００５１】
なお、上述の条件式（９）について、上限値、下限値を限定し以下の条件式（９’）、（９”）を満足するようにすることがより好ましい。
０．２＜Ｇm3／Ｄt＜０．５  ・・・（９’）
０．３＜Ｇm3／Ｄt＜０．４  ・・・（９”）
また、条件式の上限値のみ、もしくは下限値のみを特定してもよい。
【００５２】
本発明に係るズームレンズでは、第２レンズ群は３枚の正レンズと１枚の負レンズからなることが好ましい。
【００５３】
この構成により、正のパワーを３つの正レンズに分担しつつ、負レンズを含めることで、球面収差や色収差の補正に有利となる。
【００５４】
本発明に係るズームレンズでは、ズームレンズを構成するレンズの内、少なくとも一面は反射防止コートを施すことが好ましい。これにより、ゴーストやフレアの低減による画質の向上に有利となる。
【００５５】
本発明に係る撮像装置は、ズームレンズと、ズームレンズの像側に配置され、且つズームレンズによる光学像を電気信号に変換する撮像素子を有し、ズームレンズが上述のいずれかのズームレンズであることを特徴としている。この構成により、広画角化、高変倍比化、小型化のバランスが良好な撮像装置を提供できる。
【００５６】
本発明に係る撮像装置では、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することが好ましい。
【００５７】
この構成によれば、ズームレンズのディストーションを電気的に補正したうえで画像の記録や表示を行える。したがって、ズームレンズのディストーションの収差発生を許容することで、像面湾曲やコマ収差の補正に有利となり、結果的に小型のズームレンズで良好な画質を得やすくなる。
【００５８】
本発明に係る撮像装置では、ズームレンズによる倍率色収差を含んだ電気信号を、画像処理により倍率色収差を補正した画像信号に変換する画像変換部を有することが好ましい。
【００５９】
また、ズームレンズにより撮影された画像の電気信号を、画像処理により倍率色収差による色のずれを補正した画像信号に変換する画像変換部を有することが好ましい。ズームレンズの倍率色収差を電気的に補正することで、より良好な画像を得ることができるようになる。
【００６０】
さらに、ズームレンズの倍率色収差を許容することで、レンズの材料選択の自由度が確保でき、低コスト化、薄型化、高性能化に有利となる。
【００６１】
なお、上述の各条件式の上限値のみ、もしくは下限値のみを新たな上限値、下限値としても良い。また、上述の各発明を、任意に複数を同時に満足することがより好ましい。また、各条件式について、より限定した条件式の数値範囲の上限値あるいは下限値のみを限定しても構わない。また、上述の各構成は、任意に組み合わせて構わない。
【発明の効果】
【００６２】
本発明にかかるズームレンズによれば、小型化・広角端での画角の確保・高変倍比化に有利としながらも、光学性能を確保しやすいズームレンズを提供できる。更には、撮像素子の撮像領域内の周辺部分への光線の入射角を大きくしても良好な撮像が行える撮像素子に適したズームレンズを提供できる。更に、そのようなズームレンズを備えた小型の撮像装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６３】
以下に、本発明にかかるズームレンズ及び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。
【実施例】
【００６４】
以下、本発明のズームレンズの実施例１〜５について説明する。実施例１〜５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５に示す。図１〜図５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、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。
【００６５】
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第３レンズ群Ｇ３の移動により行う。第１レンズ群Ｇ１の移動によりフォーカシングしても良い。第３レンズ群Ｇ３のピント感度が大きすぎる又は小さすぎる場合に有効である。さらに、ズームデータは広角端（ＷＥ）、本発明で定義する中間ズーム状態（ＳＴ）、望遠端（ＴＥ）での値である。
【００６６】
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、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、を配置している。
【００６７】
広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１は像側へ移動後に物体側へ移動する。第２レンズ群Ｇ２は物体側へ移動する。第３レンズ群Ｇ３は物体側へ移動する。
【００６８】
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、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両凸正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、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる。
【００６９】
非球面は、第１レンズ群Ｇ１の両凹レンズの両面と、第１レンズ群Ｇ１の正メニスカスレンズの両面と、第２レンズ群Ｇ２の正メニスカスレンズの物体側の面と、第３レンズ群Ｇ３の負メニスカスレンズの物体側の面との６面に用いている。
【００７０】
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、開口絞り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、を配置している。
【００７１】
広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１は像側へ移動後に物体側へ移動する。第２レンズ群Ｇ２は物体側へ移動する。第３レンズ群Ｇ３は物体側へ移動する。
【００７２】
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、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両凸正レンズとの接合レンズからなる。第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる。
【００７３】
非球面は、第１レンズ群Ｇ１の両凹レンズの両面と、第１レンズ群Ｇ１の正メニスカスレンズの両面と、第２レンズ群Ｇ２の正メニスカスレンズの物体側の面と、第２レンズ群Ｇ２の両凸正レンズの像側の面と、第３レンズ群Ｇ３の負メニスカスレンズの物体側の面との７面に用いている。
【００７４】
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、開口絞り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、を配置している。
【００７５】
広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１は像側へ移動後に物体側へ移動する。第２レンズ群Ｇ２は物体側へ移動する。第３レンズ群Ｇ３は物体側へ移動する。
【００７６】
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、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両凸正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、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる。
【００７７】
非球面は、第１レンズ群Ｇ１の両凹レンズの両面と、第１レンズ群Ｇ１の正メニスカスレンズの両面と、第２レンズ群Ｇ２の正メニスカスレンズの物体側の面と、第２レンズ群Ｇ２の両凸正レンズの像側の面と、第３レンズ群Ｇ３の負メニスカスレンズの物体側の面との７面に用いている。
【００７８】
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、開口絞り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、を配置している。
【００７９】
広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１は像側へ移動後に物体側へ移動する。第２レンズ群Ｇ２は物体側へ移動する。第３レンズ群Ｇ３は物体側へ移動する。
【００８０】
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、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両凸正レンズとの接合レンズからなる。第３レンズ群Ｇ３は、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる。
【００８１】
非球面は、第１レンズ群Ｇ１の両凹レンズの両面と、第１レンズ群Ｇ１の正メニスカスレンズの両面と、第２レンズ群Ｇ２の正メニスカスレンズの物体側の面と、第２レンズ群Ｇ２の両凸正レンズの像側の面と、第３レンズ群Ｇ３の負メニスカスレンズの物体側の面との７面に用いている。
【００８２】
実施例５のズームレンズは、図５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、開口絞り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、を配置している。
【００８３】
広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１は像側へ移動後に物体側へ移動する。第２レンズ群Ｇ２は物体側へ移動する。第３レンズ群Ｇ３は像側へ移動する。
【００８４】
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、両凸正レンズからなる。
【００８５】
非球面は、第１レンズ群Ｇ１の両凹レンズの両面と、第１レンズ群Ｇ１の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３レンズ群Ｇ３の両凸正レンズの像側の面との７面に用いている。
【００８６】
以下に、上記各実施例の数値データを示す。記号は上記のほか、Ｒは各レンズ面の曲率半径、Ｄは各レンズの肉厚または間隔、Ｎｄは各レンズのｄ線における屈折率、Ｖｄは各レンズのｄ線におけるアッベ数、Ｋは円錐係数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２は非球面係数をそれぞれ示している。なお、下記の数値データは無限遠合焦時の値である。また、フォーカシングは、第３レンズ群の移動により行う。
【００８７】
また、各非球面形状は、各実施例における各非球面係数を用いて、以下の式で表される。
但し、光軸方向の座標をＺ、光軸と垂直な方向の座標をＹとする。
【００８８】
Ｚ＝（Ｙ２／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）・（Ｙ／ｒ）２｝１／２］
＋Ａ４×Ｙ４＋Ａ６×Ｙ６＋Ａ８×Ｙ８＋Ａ１０×Ｙ１０＋Ａ１２×Ｙ１２
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。
【００８９】
数値実施例１
単位  mm
面データ
面番号       r            d              nd         νd     
物面        ∞            ∞   
1*      -500.000        0.70          1.85135       40.10
2*         5.921        1.90
3*        17.188        1.73          2.10220       16.80
4*        67.084        可変  
5(絞り)     ∞          0.00
6*         5.295        2.40          1.51633       64.14
7         21.396        0.50          1.90366       31.32
8          4.929        2.15          1.56883       56.36
9        -24.678        0.10
10        11.351        1.57          1.49700       81.54
11       -51.004        可変
12*       -3.400        1.00          1.49700       81.54
13        -5.582        可変
14          ∞          0.50          1.53996       59.45
15          ∞          0.50
16          ∞          0.49          1.51633       64.14
17          ∞          0.36 
像面        ∞     
非球面データ
第１面
K=0.000
A4=-2.87813e-04,A6=2.47626e-05,A8=-6.27904e-07,A10=4.84460e-09  
第２面
K=0.000
A4=-1.04797e-03,A6=2.14391e-05,A8=3.92387e-07,A10=-4.18151e-08  
第３面
K=0.000
A4=-8.74780e-04  
第４面
K=0.000
A4=-7.87833e-04  
第６面
K=-0.361
A4=-3.40502e-04,A6=5.75448e-06,A8=-2.15507e-07  
第１２面
K=-0.348
A4=-7.14649e-04,A6=-2.69680e-05,A8=-6.73354e-06,A10=5.90625e-07  
ズームデータ
広角          中間          望遠
像高           3.84          3.84          3.84
焦点距離       5.00         11.50         21.74
Ｆｎｏ．       2.84          4.09          6.00
画角２ω      85.04         37.53         20.02
BF             2.25          6.70         13.13
全長          37.57         30.18         32.82
d4            16.91          4.67          0.10  
d11            6.35          6.76          7.54  
d13            0.75          5.19         11.62  
群焦点距離
f1=-11.69     f2=8.90     f3=-20.65   
【００９０】
数値実施例２
単位  mm
面データ
面番号       r            d              nd         νd     
物面        ∞            ∞   
1*      -500.000        0.70          1.85135       40.10
2*         5.860        1.90
3*        13.760        1.73          2.10220       16.80
4*        33.656        可変
5(絞り)     ∞          0.00
6*         4.825        2.40          1.51633       64.14
7         15.418        0.50          1.90366       31.32
8          4.413        2.15          1.60738       56.81
9*       -13.268        可変  
10*       -3.400        1.00          1.49700       81.54
11        -4.386        可変
12          ∞          0.50          1.53996       59.45
13          ∞          0.50
14          ∞          0.49          1.51633       64.14
15          ∞          0.36 
像面        ∞     
非球面データ
第１面
K=0.000
A4=-3.51426e-04,A6=3.64633e-05,A8=-8.44796e-07,A10=5.69497e-09  
第２面
K=0.000
A4=-1.10927e-03,A6=3.99690e-05,A8=8.63183e-07,A10=-6.28724e-08  
第３面
K=0.000
A4=-7.22676e-04,A6=7.30897e-06,A8=-1.56744e-07,A10=-6.40406e-09  
第４面
K=0.000
A4=-6.53589e-04,A6=3.99974e-06,A8=-1.88627e-07,A10=-4.86970e-09  
第６面
K=-0.345
A4=-3.22516e-04,A6=2.22027e-06,A8=1.08211e-07  
第９面
K=11.771
A4=1.00828e-03,A6=3.77184e-05,A8=-1.37351e-06,A10=3.89816e-07  
第１０面
K=-0.399
A4=-1.07359e-03,A6=-8.54420e-05,A8=1.62897e-06,A10=-1.00663e-06  
ズームデータ
広角          中間          望遠
像高           3.60          3.60          3.60
焦点距離       5.00         11.50         21.74
Ｆｎｏ.        2.91          4.12          6.00
画角２ω      79.67         35.47         18.85
BF             3.62          8.97         16.68
全長          39.66         32.14         35.85
d4            19.00          5.82          0.97  
d9             6.66          6.97          7.82  
d11            2.11          7.46         15.18  
群焦点距離
f1=-11.41     f2=9.41     f3=-45.88   
【００９１】
数値実施例３
単位  mm
面データ
面番号       r            d              nd         νd     
物面        ∞            ∞   
1*      -500.000        0.70          1.85135       40.10
2*         5.874        1.90
3*        14.795        1.73          2.10220       16.80
4*        40.470        可変  
5(絞り)     ∞          0.00
6*         5.566        2.40          1.51633       64.14
7         22.306        0.50          1.90366       31.32
8          5.050        2.15          1.60738       56.81
9*       -23.492        0.10
10        15.155        1.57          1.49700       81.54
11       -32.396        可変
12*       -3.400        1.00          1.49700       81.54
13        -5.534        可変
14          ∞          0.50          1.53996       59.45
15          ∞          0.50
16          ∞          0.49          1.51633       64.14
17          ∞          0.36 
像面        ∞     
非球面データ
第１面
K=0.000
A4=-3.20058e-04,A6=3.10909e-05,A8=-7.92171e-07,A10=6.10314e-09  
第２面
K=0.000
A4=-1.12448e-03,A6=3.27663e-05,A8=8.21328e-07,A10=-5.94616e-08  
第３面
K=0.000
A4=-8.00540e-04,A6=6.76366e-07  
第４面
K=0.000
A4=-7.01577e-04,A6=-3.25633e-06  
第６面
K=-0.352
A4=-3.72388e-04,A6=3.72034e-06,A8=-2.32283e-07  
第９面
K=0.000
第１２面
K=-0.313
A4=-4.13323e-04,A6=-2.24764e-05,A8=-1.05345e-07,A10=-1.09212e-07  
ズームデータ
広角          中間          望遠
像高           3.84         3.84          3.84
焦点距離       5.00        11.50         21.73
Ｆｎｏ.        2.80         4.05          6.00
画角２ω      84.65        37.53         20.06
BF             1.60         5.95         12.51
全長          36.80        29.95         32.92
d4            16.08         4.39          0.10  
d11            7.07         7.55          8.25  
d13            0.10         4.45         11.01  
群焦点距離
f1=-11.44     f2=8.90     f3=-21.01   
【００９２】
数値実施例４
単位  mm
面データ
面番号       r            d              nd         νd     
物面        ∞            ∞   
1*      -210.382        0.70          1.88300       40.76
2*         5.789        1.70
3*        10.450        1.73          2.01960       21.50
4*        25.332        可変  
5(絞り)     ∞          0.00
6*         4.601        2.40          1.51633       64.14
7         12.564        0.50          1.90366       31.32
8          4.208        2.15          1.60738       56.81
9*       -15.782        可変
10*       -3.732        1.00          1.49700       81.54
11        -5.294        可変
12          ∞          0.50          1.53996       59.45
13          ∞          0.50
14          ∞          0.49          1.51633       64.14
15          ∞          0.36 
像面        ∞     
非球面データ
第１面
K=0.000
A4=-3.54677e-04,A6=3.52730e-05,A8=-8.75691e-07,A10=6.80601e-09  
第２面
K=0.000
A4=-1.07615e-03,A6=3.88899e-05,A8=8.22463e-07,A10=-6.49599e-08  
第３面
K=0.000
A4=-4.41705e-04,A6=1.51983e-05,A8=3.99161e-08,A10=-1.42829e-09  
第４面
K=0.000
A4=-3.35156e-04,A6=1.06471e-05,A8=-7.58852e-08,A10=9.34243e-10  
第６面
K=-0.343
A4=-2.33902e-04,A6=-2.45066e-06,A8=8.94586e-07  
第９面
K=12.523
A4=1.04221e-03,A6=2.99909e-05,A8=-6.60241e-07,A10=4.57366e-07  
第１０面
K=-0.445
A4=-8.04839e-04,A6=-5.12295e-05,A8=-1.58345e-06,A10=-2.72685e-07  
ズームデータ
広角          中間          望遠
像高           3.84         3.84          3.84
焦点距離       5.00        11.50         21.74
ＦＮＯ．       2.82         4.05          6.00
画角２ω      84.43        37.71         20.09
BF             3.09         8.08         15.91
全長          39.10        31.36         34.83
d4            19.26         6.23          1.50  
d9             6.57         6.87          7.25  
d11            1.59         6.58         14.40  
群焦点距離
f1=-11.71     f2=9.24     f3=-32.31   
【００９３】
数値実施例５
単位  mm
面データ
面番号       r            d              nd         νd     
物面        ∞            ∞   
1*       -52.328        0.70          1.85135       40.10
2*         6.292        1.80
3*        11.208        1.90          2.01960       21.50
4*        32.675        可変  
5(絞り)     ∞          0.30
6*         5.848        1.80          1.67790       50.72
7*      -116.074        0.30
8          8.654        1.75          1.77250       49.60
9        -10.430        0.60          1.90366       31.32
10         4.370        0.80
11        14.178        1.10          1.53100       55.60
12       -58.550        可変
13        73.671        1.80          1.85135       40.10
14*      -20.517        可変
15          ∞          0.40          1.51633       64.14
16          ∞          0.40
17          ∞          0.40          1.51700       64.20
18          ∞          0.36 
像面        ∞     
非球面データ
第１面
K=0.000
A4=9.99446e-05,A6=-9.63628e-07,A8=2.04237e-10  
第２面
K=-3.135
A4=5.89117e-04,A6=8.42873e-06,A8=-2.01401e-07,A10=4.25352e-10  
第３面
K=0.000
A4=-6.52342e-04,A6=2.15344e-05,A8=-2.39305e-07  
第４面
K=0.000
A4=-4.06555e-04,A6=1.37777e-05,A8=-1.79159e-07  
第６面
K=0.182
A4=-4.09857e-04,A6=7.08265e-05,A8=-9.43953e-06,A10=7.54600e-07  
第７面
K=0.000
A4=2.84443e-04,A6=9.45190e-05,A8=-1.26285e-05,A10=1.16903e-06  
第１４面
K=0.000
A4=4.47090e-04,A6=-1.15034e-05,A8=1.76973e-07  
ズームデータ
広角         中間          望遠
像高           3.84         3.84          3.84
焦点距離       4.49         9.80         21.56
ＦＮＯ．       2.49         3.57          6.00
画角２ω      90.81        41.83         19.26
bf             4.56         4.38          3.88
全長          40.73        33.92         40.73
d4            20.19         7.37          1.50  
d12            3.13         9.32         22.49  
d14            3.27         3.10          2.60  
群焦点距離
f1=-13.00     f2=11.02     f3=19.02   
【００９４】
以上の実施例１〜５の無限遠物点合焦時の収差図をそれぞれ図６〜図１０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“ω”は半画角を示す。
【００９５】
次に、各実施例における条件式（１）〜（１０）の値を掲げる。ここで、ディストーション電気補正時の像高は広角端状態における値である。また、ディストーションは広角端にて−３％残す画像処理を行っている。
なお、ディストーションの補正に関しては、中間焦点距離状態、望遠端状態では上述の値に対して変更がない。このため、重複する値については記載を省略する。
実施例１   実施例２   実施例３   実施例４   実施例５
(1)ｎｄ11                  1.85135    1.85135    1.85135    1.883      1.85135
(2)ｎｄ12                  2.10219    2.10219    2.10219    2.0196     2.0196
(3)νｄ1-νｄ2            23.3       23.3       23.3       19.26      18.6
(4)(ｒ1a+ｒ1b)/(ｒ1a-ｒ1b) 0.977      0.977      0.977      0.946      0.785 
(5)β(t)/β(w)             1.437      1.242      1.442      1.335      1.047 
(6)(ｒ2a+ｒ2b)/(ｒ2a-ｒ2b)-1.689     -2.383     -2.152     -2.404     -2.044 
(7)Ｐ11/Ｐ12              -2.998     -2.970     -2.998     -2.587     -2.441 
(8)ｆt/ｆw                 4.348      4.348      4.346      4.348      4.804 
(9)Ｇm3/Ｄt                0.328      0.361      0.328      0.364     -0.016 
ディストーション
電気補正時像高
（広角端）                 3.584      3.424      3.594      3.619     3.565
ディストーション
補正後全画角
（広角端）                79.4       76         79.5       80        84.7
【００９６】
（反射防止コート）
ゴースト・フレアの発生を防止するためにレンズの空気接触面に反射防止コートを施すことは一般的に行われている。一方、接合レンズの接合面では接着材の屈折率が空気の屈折率よりも十分高い。そのためもともと単層コート並み、あるいはそれ以下の反射率となっていることが多く、あえてコートを施すことは少ない。
【００９７】
しかしながら、接合面にも積極的に反射防止コートを施せばさらにゴースト・フレアを軽減でき、なお良好な画像を得ることができるようになる。特に最近では高屈折率硝材が普及し収差補正効果が高いためカメラ光学系に多用されるようになってきているが、高屈折率硝材を接合レンズとして用いた場合、接合面での反射も無視できなくなってくる。そのような場合、接合面に反射防止コートを施しておくことは特に効果的である。
【００９８】
接合面コートの効果的な使用法に関しては、特開平２−２７３０１号、特開２００１−３２４６７６号、特開２００５−９２１１５号、ＵＳＰ７１１６４８２等に開示されている。使用するコート材としては、基盤となるレンズの屈折率と接着材の屈折率に応じて、比較的高屈折率なＴａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、ＣｅＯ２、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＺｎＯ、Ｙ２Ｏ３などのコート材、比較的低屈折率なＭｇＦ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３などのコート材、などを適宜選択し、位相条件を満たすような膜厚に設定すれば良い。
【００９９】
当然のことながら、レンズの空気接触面へのコーティング同様、接合面コートをマルチコートとしても良い。２層あるいはそれ以上の膜数のコート材や膜厚を適宜組み合わせることで、更なる反射率の低減や、反射率の分光特性・角度特性等のコントロールなどを行うことが可能となる。また第１レンズ群以外のレンズ接合面についても、同様の思想に基づいて接合面コートを行うことが効果的なのは言うまでもない。
【０１００】
（ディストーションの信号処理）
本実施例のズームレンズは矩形の光電変換面上に広角端では樽型の歪曲収差が発生する。一方中間焦点距離状態付近や望遠端では歪曲収差の発生が抑えられる。歪曲収差を電気的に補正するために、有効撮像領域は、広角端では樽型形状とし、中間焦点距離状態や望遠端では矩形の形状となるようにしている。そして、あらかじめ設定した有効撮像領域を画像処理により画像変換し、歪みを低減させた矩形の画像情報に変換する。広角端での像高ＩＨｗは、中間焦点距離状態の像高ＩＨｓや望遠端での像高ＩＨｔよりも小さくなるようにしている。
【０１０１】
（倍率色収差の信号処理について）
一般に、電子スチルカメラにおいては被写体の像を、第１原色、第２原色、第３原色の３原色の像に分解して、それぞれの出力信号を演算により重ね合わせることによりカラー画像を再現するようにしている。ズームレンズに倍率色収差がある場合、第１原色の光による像を基準にして考えると、第２原色と第３原色の光による像が結像される位置は第１原色の像が結像される位置からずれることになる。
【０１０２】
電子的に画像の倍率色収差を補正するためには、第１原色に対する第２原色、第３原色の光の結像位置のずれの量をズームレンズの収差情報に基づいて撮像素子の各画素について予め求めておく。そして撮影画像の各画素ごとに、第１原色とのズレ量だけ補正するよう座標変換を行ってやればよい。例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の出力信号からなる画像について説明すれば、Ｇに対するＲとＢの結像位置ずれを各画素について求めておき、Ｇとのずれがなくなるように撮影画像の座標変換を行い、その後にＲとＢの信号を出力してやればよい。
【０１０３】
倍率色収差はズーム、フォーカス、絞り値によって変化するが、各レンズポジション（ズーム、フォーカス、絞り値）ごとに、この第１原色からの第２原色および第３原色のずれ量を補正データとして記憶保持装置に記憶させておくとよい。ズームポジションに応じてこの補正データを参照することで、第１原色信号に対する第２及び第３原色のずれを補正した第２及び第３原色信号を出力することができる。
【０１０４】
（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。
【０１０５】
例えば、図１１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。
【０１０６】
例えば、図１１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。
【０１０７】
ここで、ｒ’（ω）は次のように表わすことができる。
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）の焦点距離である。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
０≦Ｒ≦０．６Ｌｓ  
ただし、Ｌｓは有効撮像面の短辺の長さである。
【０１１６】
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、広角化しても小型化にするための効果は確保できる。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
（デジタルカメラ）
図１２〜図１４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１２はデジタルカメラ１４０の外観を示す前方斜視図、図１３は同後方正面図、図１４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１２と図１４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１４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。
【０１２３】
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。
【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、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を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。
【０１２５】
（内部回路構成）
図１５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。
【０１２６】
図１５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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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】
【０１３６】
以上のように、本発明にかかるズームレンズは、小型化・広角端での画角の確保及び高変倍比化を図りつつ、光学性能を確保する場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【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】本発明のズームレンズの実施例５の図１と同様の図である。
【図６】実施例１の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図７】実施例２の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図８】実施例３の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図９】実施例４の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図１０】実施例５の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図１１】歪曲収差の補正を説明する図である。
【図１２】本発明による沈胴式の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１３】上記デジタルカメラの後方斜視図である。
【図１４】上記デジタルカメラの断面図である。
【図１５】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。
【符号の説明】
【０１３８】
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
ＬＰＦ…ローパスフィルタ
ＣＧ…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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【図１４】
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【図１５】
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