(57)【要約】【課題】小型化や光学性能の確保を行いつつ、いっそう高変倍比化に有利なズームレンズ及びそれを備えた撮像装置を提供する。【解決手段】物体側から像側に順に、正屈折力をもつ第１レンズ群と、負屈折力をもつ第２レンズ群と、正屈折力をもつ第３レンズ群と、を有し、広角端から望遠端への変倍の際に、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔は拡大し、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔は縮小し、第２レンズ群は、物体側から像側に順に、像側面が凹面であり負屈折力の負レンズ成分と、物体側面が凹面で像側面が凸面である正メニスカスレンズと、物体側面が凹面である負レンズと、からなり、第２レンズ群中の正メニスカスレンズの物体側面と、負レンズの像側面が所定の条件式を満足する。【選択図】図１
2010145783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から像側に順に、
正屈折力をもつ第１レンズ群と、
負屈折力をもつ第２レンズ群と、
正屈折力をもつ第３レンズ群と、を有し、
広角端から望遠端への変倍の際に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔は拡大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔は縮小し、
前記第２レンズ群は、物体側から像側に順に、
像側面が凹面であり負屈折力の負レンズ成分と、
物体側面が凹面で像側面が凸面である正メニスカスレンズと、
物体側面が凹面である負レンズと、
からなり、
前記第２レンズ群中の前記正メニスカスレンズの物体側面と、前記負レンズの像側面が以下の条件式（１）を満足することを特徴とするズームレンズ。
−３．０＜（ｒ2GPO−ｒ2GNI）／（ｒ2GPO＋ｒ2GNI）＜０．３３  ・・・（１）
ただし、
ｒ2GPOは、前記第２レンズ群中の前記正メニスカスレンズの物体側面の近軸曲率半径、
ｒ2GNIは、前記第２レンズ群中の前記負レンズの像側面の近軸曲率半径、
である。
【請求項２】
前記第２レンズ群中の前記正メニスカスレンズと前記負レンズとが接合されたことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項３】
前記第２レンズ群中の前記正メニスカスレンズと前記負レンズが、以下の条件式（２）を満足することを特徴とする請求項２に記載のズームレンズ。
０．００５＜ｎ2GP−ｎ2GN＜０．７  ・・・（２）
ただし、
ｎ2GPは、前記第２レンズ群中の前記正メニスカスレンズのｄ線の屈折率、
ｎ2GNは、前記第２レンズ群中の前記負レンズのｄ線の屈折率、
である。
【請求項４】
前記第２レンズ群中の前記負レンズが、像側面が凸面である負メニスカスレンズ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レンズ群が以下の条件式（３）を満足することを特徴とする請求項４に記載のズームレンズ。
−０．１０＜ｒ2GFI／（ｒ2GPO＋ｒ2GNI）＜０  ・・・（３）
ただし、ｒ2GFIは、前記第２レンズ群中の前記負レンズ成分の像側面の近軸曲率半径である。
【請求項６】
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から請求項５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
−０．４＜ｒ2GPO／ｒ2GNI＜４．０  ・・・（４）
【請求項７】
前記第２レンズ群中の前記正メニスカスレンズと負レンズとの合成系が以下の条件式（５）を満足す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。
−０．１＜ｆ2G／ｆ2GR＜０．１  ・・・（５）
ただし、
ｆ2Gは、前記第２レンズ群の焦点距離、
ｆ2GRは、前記第２レンズ群中の前記正メニスカスレンズと前記負レンズとの合成系の焦点距離、
である。
【請求項８】
前記第２レンズ群中の前記負レンズ成分が、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。
０．８５＜（ｒ2GFO＋ｒ2GFI）／（ｒ2GFO−ｒ2GFI）＜１．１  …（６）
ただし、
ｒ2GFOは、前記第２レンズ群の前記負レンズ成分の物体側面の近軸曲率半径、
ｒ2GFIは、前記第２レンズ群の前記負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レンズ群中の前記負レンズの像側面が、光軸から離れるに従い正の屈折力が大きくなる凸形状の非球面であることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項１０】
前記第２レンズ群中の前記正メニスカスレンズと前記負レンズが接合され、それら２つのレンズにより構成される接合レンズ成分の光軸上での厚さが、以下の条件式（７）を満足することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のズームレンズ。
０．２＜Ｄ2GR／Ｄ2G＜０．５  ・・・（７）
ただし、
Ｄ2GRは、前記第２レンズ群中の前記接合レンズ成分の光軸上での厚み、
Ｄ2Gは、前記第２レンズ群の光軸上での厚み、
である。
【請求項１１】
前記ズームレンズは、物体側から像側に順に、
正屈折力をもつ前記第１レンズ群と、
負屈折力をもつ前記第２レンズ群と、
正屈折力をもつ前記第３レンズ群と、
正屈折力をもつ第４レンズ群と、からなり、
広角端から望遠端への変倍の際に、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔は変化す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１２】
請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のズームレンズと、
前記ズームレンズの像側に配置され、撮像面を有し且つ前記ズームレンズにより前記撮像面上に形成された像を電気信号に変換する撮像素子と、を備え、
前記撮像面上に形成され前記ズームレンズのディストーションを含む信号を前記ディストーションを補正した信号に変換する処理回路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備えた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高変倍比化に有利なズームレンズとして、正屈折力をもつ第１レンズ群と、負屈折力をもつ第２レンズ群と、正屈折力をもつ第３レンズ群を有し、広角端から望遠端への変倍の際に、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔を拡大させ、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔を縮小させるズームレンズが知られている。
【０００３】
特に、本出願人により提案された、負屈折力の第２レンズ群を物体側から順に負レンズ、正レンズ、負レンズで構成し、望遠端付近での収差補正に有利としながらも、小型で５倍程度の変倍比を達成したズームレンズが、特許文献１、２により知られている。これらの特許文献に開示されたズームレンズは５倍程度の変倍比をもつものである。
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１０７５５９号公報
【特許文献２】特開２００８−７６４９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、小型化や光学性能の確保を行いつつ、いっそう高変倍比化に有利なズームレンズ及びそれを備えた撮像装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のズームレンズは、物体側から像側に順に、正屈折力をもつ第１レンズ群と、負屈折力をもつ第２レンズ群と、正屈折力をもつ第３レンズ群と、を有し、広角端から望遠端への変倍の際に、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔は拡大し、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔は縮小し、第２レンズ群は、物体側から像側に順に、像側面が凹面であり負屈折力の負レンズ成分と、物体側面が凹面で像側面が凸面である正メニスカスレンズと、物体側面が凹面である負レンズと、からなり、第２レンズ群中の正メニスカスレンズの物体側面と、負レンズの像側面が以下の条件式（１）を満足することを特徴としている。
−３．０＜（ｒ2GPO−ｒ2GNI）／（ｒ2GPO＋ｒ2GNI）＜０．３３  ・・・（１）
ただし、
ｒ2GPOは、第２レンズ群中の正メニスカスレンズの物体側面の近軸曲率半径、
ｒ2GNIは、第２レンズ群中の負レンズの像側面の近軸曲率半径、
である。
【０００７】
本発明は、上述のようなレンズ群の配置とし、上述のように各レンズ群の間の間隔を変化させて高変倍比を得やすい構成としている。そして、望遠端付近で目立ちやすくなる軸上収差の補正のために、第２レンズ群が、物体側から負レンズ成分、正レンズ、負レンズの並びとなるようにしている。
【０００８】
なお、レンズ成分は、光軸上にて空気に接する屈折面が物体側面と像側面の２面のみのレンズ体を意味する。
【０００９】
本発明では、第２レンズ群中の正レンズを物体側面が凹面で像側面が凸面である正メニスカスレンズとし、その像側に、物体側面が凹面である負レンズを配置している。このように構成することで、物体側の負レンズ成分と正メニスカスレンズに挟まれる空気レンズを両凸形状とし、負の屈折力を分担することで軸上収差の補正に有利となる。
【００１０】
条件式（１）は、第２レンズ群における球面収差の低減とともに、第２レンズ群自体の薄型化を両立させ、小型化と高変倍比化に有利とするための正メニスカスレンズと負レンズの形状を特定するものである。
【００１１】
条件式（１）の下限を下回らないようにすることで、第２レンズ群の像側面が強い凹面となることを避け、軸外収差の低減に有利となる。条件式（１）の上限を上回らないようにして、正メニスカスレンズの物体側面の負屈折力を確保し、第２レンズ群の像側面が強い正屈折力となることを避ける。これにより、収差補正と第２レンズ群の薄型化に有利となる。
【００１２】
なお、ズームレンズがフォーカシング機構を有する場合は最も遠距離に合焦した状態での構成とする。以下の各構成も同様に、ズームレンズがフォーカシング機構を有する場合は最も遠距離に合焦した状態での構成とする。
【００１３】
上述の発明にて、以下に示す構成の１つもしくは複数の事項を満足することがより好ましい。
【００１４】
本発明のズームレンズでは、第２レンズ群中の正メニスカスレンズと負レンズとが接合されていることが好ましい。
【００１５】
第２レンズ群の正メニスカスレンズとその像側の負レンズを接合し接合レンズ成分とすることで、相互のレンズの偏心による収差変動を低減しやすくなる。また、接合面の曲率を確保しやすくなり、収差補正にも有利となる。
【００１６】
本発明のズームレンズでは、第２レンズ群中の正メニスカスレンズと負レンズが、以下の条件式（２）を満足することが好ましい。
０．００５＜ｎ2GP−ｎ2GN＜０．７  ・・・（２）
ただし、
ｎ2GPは、第２レンズ群中の正メニスカスレンズのｄ線の屈折率、
ｎ2GNは、第２レンズ群中の負レンズのｄ線の屈折率、
である。
【００１７】
条件式（２）は、接合レンズ成分中の接合面における正屈折力を確保するための条件である。
【００１８】
条件式（２）の下限を下回らないようにして正メニスカスレンズと負レンズとの屈折率差を確保する。これにより、接合面に適度な正屈折力を持たせやすくなり、球面収差や広角端付近での軸外諸収差の補正に有利となる。
【００１９】
条件式（２）の上限を上回らないようにして正メニスカスレンズと負メニスカスレンズとの屈折率差を適度に抑える。これにより、倍率色収差の補正に有利となる。
【００２０】
本発明のズームレンズでは、第２レンズ群中の負レンズが、像側面が凸面である負メニスカスレンズであることが好ましい。
【００２１】
広角端付近での軸外諸収差をキャンセルする機能の確保に有利となる。
【００２２】
本発明のズームレンズでは、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。
−０．１０＜ｒ2GFI／（ｒ2GPO＋ｒ2GNI）＜０  ・・・（３）
ただし、ｒ2GFIは、第２レンズ群中の負レンズ成分の像側面の近軸曲率半径である。
【００２３】
条件式（３）は、第２レンズ群の薄型化と第２レンズ群中の像側の２つのレンズによる収差補正機能の両立をいっそう良好にするための、好ましい形状を特定するものである。
【００２４】
条件式（３）の下限を下回らないようにして、正メニスカスレンズの物体側面と負レンズの像側面の近軸曲率半径の絶対値が小さくなり過ぎないようにすることで、第２レンズ群の薄型化に有利となる。
【００２５】
条件式（３）の上限を上回らないようにすることで、正メニスカスレンズの物体側面と負レンズの像側面のレンズ作用を確保でき収差補正機能の確保に有利となる。
【００２６】
本発明のズームレンズでは、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。
−０．４＜ｒ2GPO／ｒ2GNI＜４．０  ・・・（４）
【００２７】
条件式（４）は、正メニスカスレンズの物体側面と負レンズの像側面の近軸曲率半径の好ましい比を特定するものである。
【００２８】
条件式（４）の下限を下回らないようにして負レンズの像側面が大きい負屈折力にならないようする。これにより、広角端付近での軸外諸収差をキャンセルする機能を確保しやすくなる。もしくは、正メニスカスレンズの物体側面の曲率を適度に抑えることで、この物体側面とその物体側の負レンズ成分の像側面との干渉による第２レンズ群の大型化を防ぎやすくなる。
【００２９】
条件式（４）の上限を上回らないようにして負レンズの像側面が曲率の大きい凸面とならないようにする。これにより、第２レンズ群の薄型化に有利となる。もしくは、正メニスカスレンズの物体側面の凹面の曲率を適度に確保することで負屈折力の分担により球面収差を低減しやすくなり高変倍比化に有利となる。
【００３０】
本発明のズームレンズでは、第２レンズ群中の正メニスカスレンズと負レンズとの合成系が以下の条件式（５）を満足することが好ましい。
−０．１＜ｆ2G／ｆ2GR＜０．１  ・・・（５）
ただし、
ｆ2Gは、第２レンズ群の焦点距離、
ｆ2GRは、第２レンズ群中の正メニスカスレンズと負レンズとの合成系の焦点距離、
である。
【００３１】
条件式（５）は、第２レンズ群中の正メニスカスレンズと負レンズからなる合成形の好ましい焦点距離を特定するものである。
【００３２】
条件式（５）の下限を下回らず、上限を上回らないようにして、合成系の屈折力の絶対値を小さくする。これにより、望遠側での球面収差の補正不足または補正過剰に有利となり、高変倍比化に有利となる。
【００３３】
本発明のズームレンズでは、第２レンズ群中の負レンズ成分が、以下の条件式（６）を満足することが好ましい。
０．８５＜（ｒ2GFO＋ｒ2GFI）／（ｒ2GFO−ｒ2GFI）＜１．１
・・・（６）
ただし、
ｒ2GFOは、第２レンズ群の負レンズ成分の物体側面の近軸曲率半径、
ｒ2GFIは、第２レンズ群の負レンズ成分の像側面の近軸曲率半径、
である。
【００３４】
条件式（６）は第２レンズ群中の前側レンズ成分である負レンズ成分の好ましい形状を特定するものである。
【００３５】
条件式（６）の下限を下回らないようにすることで、広角端付近での軸外収差の影響を抑えやすくなる。条件式（６）の上限を上回らないようにすることで、第２レンズ群の厚みを低減しやすくなる。
【００３６】
本発明のズームレンズでは、第２レンズ群中の負レンズの像側面が、光軸から離れるに従い正の屈折力が大きくなる凸形状の非球面であることが好ましい。
【００３７】
第２レンズ群の光軸上の厚みを抑えながら広角端付近での軸外諸収差の補正にいっそう有利となる。
また、この非球面が光軸からの距離によらず常に凸状であるので製造面でも有利となる。
【００３８】
本発明のズームレンズでは、第２レンズ群中の正メニスカスレンズと負レンズが接合され、それら２つのレンズにより構成される接合レンズ成分の光軸上での厚さが、以下の条件式（７）を満足することが好ましい。
０．２＜Ｄ2GR／Ｄ2G＜０．５  ・・・（７）
ただし、
Ｄ2GRは、第２レンズ群中の接合レンズ成分の光軸上での厚み、
Ｄ2Gは、第２レンズ群の光軸上での厚み、
である。
【００３９】
これにより、第２レンズ群の厚みまたは外径を抑えながら、負の屈折力を確保するのに有利な形状となる。
【００４０】
条件式（７）の下限を下回らないようにすることで、接合レンズ成分中の接合面の曲率絶対値を確保でき、収差補正に有利となる。もしくは、第２レンズ群の外径の小型化に有利となる。
【００４１】
条件式（７）の上限を上回らないようにすることで、第２レンズ群の厚みの小型化につながる。
【００４２】
本発明のズームレンズでは、ズームレンズは、物体側から像側に順に、正屈折力をもつ第１レンズ群と、負屈折力をもつ第２レンズ群と、正屈折力をもつ第３レンズ群と、正屈折力をもつ第４レンズ群と、からなり、広角端から望遠端への変倍の際に、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔は変化することが好ましい。
【００４３】
正屈折力の第４レンズ群により、射出瞳を像面から離す機能の確保に有利となる。
【００４４】
本発明の撮像装置は、上述のいずれかのズームレンズと、ズームレンズの像側に配置され、撮像面を有し且つズームレンズにより撮像面上に形成された像を電気信号に変換する撮像素子と、を備え、撮像面上に形成されズームレンズのディストーションを含む信号をディストーションを補正した信号に変換する処理回路を有することを特徴としている。
【００４５】
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、上述の処理回路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。
【００４６】
上述の各構成や条件式は複数を同時に満足することがより好ましい。
また、各条件式について以下のようにすることで機能をいっそう確実に出来る。
【００４７】
条件式（１）については、下限値を−２．０、さらには−１．０とすることがより好ましい。上限値を０、さらには−０．３とすることがより好ましい。
【００４８】
条件式（２）については、下限値を０．０１、さらには０．１とすることがより好ましい。上限値を０．５、さらには０．３とすることがより好ましい。
【００４９】
条件式（３）については、下限値を−０．０７、さらには−０．０４とすることがより好ましい。上限値を０．０００１、さらには０．００５とすることがより好ましい。
【００５０】
条件式（４）については、下限値を０、さらには０．０５とすることがより好ましい。上限値を２．０、さらには１．０とすることがより好ましい。
【００５１】
条件式（５）については、下限値を−０．０７、さらには−０．０４とすることがより好ましい。上限値を０．０７、さらには０．０４とすることがより好ましい。
【００５２】
条件式（６）については、下限値を０．８５、さらには０．９２とすることがより好ましい。上限値を１．０、さらには０．９８とすることがより好ましい。
【００５３】
条件式（７）については、下限値を０．３、さらには０．３５とすることがより好ましい。上限値を０．４５、さらには０．４１とすることがより好ましい。
【発明の効果】
【００５４】
本発明によれば、小型でありながら変倍比の確保に有利なズームレンズ、さらには、それを備えた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】
【００５５】
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】
【００５６】
以下、本発明のズームレンズの実施例１〜２について説明する。実施例１〜２の無限遠物点合焦時の広角端（ａ）、第１の中間焦点距離状態（ｂ）、第２の中間焦点距離状態（ｃ）、第３の中間焦点距離状態（ｄ）、望遠端（ｅ）のレンズ断面図をそれぞれ図１〜図２に示す。図１〜図２中、第１レンズ群はＧ１、第２レンズ群はＧ２、第３レンズ群はＧ３、第４レンズ群はＧ４、明るさ（開口）絞りはＳ、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。
【００５７】
また、各実施例において、明るさ絞りＳは第３レンズ群Ｇ３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４レンズ群Ｇ４の移動により行う。さらに、ズームデータは広角端（ＷＥ）、第１の中間焦点距離状態（ＳＴ１）、第２の中間焦点距離状態（ＳＴ２）、第３の中間焦点距離状態（ＳＴ３）、望遠端（ＴＥ）での値である。なお、第１の中間焦点距離状態（ＷＳ）、第２の中間焦点距離状態（ＳＴ）、及び、第３の中間焦点距離状態（ＳＴ）は本発明で定義する状態である。
【００５８】
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、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、明るさ（開口）絞りＳと、正の屈折力の第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。
【００５９】
広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１は、物体側へ移動する。第２レンズ群Ｇ２は物体側へ移動した後に像側へ移動する。第３レンズ群Ｇ３は物体側へ移動する。第４レンズ群Ｇ４は像側へ移動した後に物体側へ移動し、その後像側へ移動する。明るさ絞りＳは、物体側へ移動する。
【００６０】
物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は、物体側へ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２レンズ群Ｇ２は、両凹負レンズと、像側に凸面を向けた、すなわち物体側面が凹面で像側面が凸面である正メニスカスレンズと物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとの接合レンズと、からなる。第３レンズ群Ｇ３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、からなる。第４レンズ群Ｇ４は両凸正レンズからなる。
【００６１】
非球面は、第１レンズ群Ｇ１の両凸正レンズの像側の面と、第２レンズ群Ｇ２の両凹負レンズの両面と、負メニスカスレンズの像側の面と、第３レンズ群Ｇ３の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面に設けられている。
【００６２】
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、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、明るさ（開口）絞りＳと、正の屈折力の第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。
【００６３】
広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１は、物体側へ移動する。第２レンズ群Ｇ２は物体側へ移動した後に像側へ移動する。第３レンズ群Ｇ３は物体側へ移動する。第４レンズ群Ｇ４は像側へ移動した後に物体側へ移動し、その後像側へ移動する。明るさ絞りＳは、物体側へ移動する。
【００６４】
物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は、物体側へ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２レンズ群Ｇ２は、両凹負レンズと、像側に凸面を向けた、すなわち物体側面が凹面で像側面が凸面である正メニスカスレンズと物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとの接合レンズと、からなる。第３レンズ群Ｇ３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、からなる。第４レンズ群Ｇ４は両凸正レンズからなる。
【００６５】
非球面は、第１レンズ群Ｇ１の両凸正レンズの像側の面と、第２レンズ群Ｇ２の両凹負レンズの両面と、負メニスカスレンズの像側の面と、第３レンズ群Ｇ３の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面に設けられている。
【００６６】
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、νｄは各レンズのｄ線におけるアッベ数、Ｋは円錐係数をそれぞれ示している。
【００６７】
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（Ｉ）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。
Ｚ＝（Ｙ２／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）・（Ｙ／ｒ）２｝１／２］
＋Ａ4×Ｙ４＋Ａ6×Ｙ６＋Ａ8×Ｙ８＋Ａ10×Ｙ１０＋Ａ12×Ｙ１２・・・（Ｉ）
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。
【００６８】
数値実施例１
単位ｍｍ
面データ
面番号      r          d         nd        νd 
物面        ∞         ∞
1         26.057      0.90     1.92286    20.88
2         20.324      3.80     1.58913    61.14
3*       -90.043      可変  
4*      -228.052      0.80     1.85135    40.10
5*         6.471      3.38
6*       -49.444      1.78     1.94595    17.98
7        -13.033      0.70     1.74320    49.34
8*      -200.000      可変
9          絞り       0.00
10*        6.084      3.32     1.59201    67.02
11*      -14.229      0.14
12         8.776      1.88     1.49700    81.54
13        -6.821      0.39     1.61293    37.00
14         4.070      可変
15*       22.340      2.72     1.52542    55.78
16*      -16.652      可変
17          ∞        0.40     1.51633    64.14
18          ∞        0.50
19          ∞        0.50     1.51633    64.14
20          ∞        0.40
像面（撮像面） ∞
非球面データ
第３面
k=0.000
A4=7.76723e-06,A6=-5.17775e-09,A8=-3.05628e-11,A10=3.05364e-13,
A12=-1.22198e-15
第４面
k=0.000
A4=5.91800e-05,A6=-2.71411e-06,A8=2.98672e-08,A10=-2.27323e-10
第５面
k=0.000
A4=2.01000e-04,A6=7.54437e-06,A8=-3.08734e-07,A10=1.56410e-08,
A12=-8.56105e-10
第８面
k=0.000
A4=-2.82631e-04,A6=-6.23538e-06,A8=4.00871e-07,A10=-1.47767e-08,
A12=2.95296e-10
第１０面
k=0.000
A4=-4.86039e-04,A6=-8.24264e-06,A8=6.61180e-07,A10=-7.89566e-08,
A12=2.77593e-09
第１１面
k=0.000
A4=3.02859e-04,A6=-7.10097e-06,A8=1.24832e-06,A10=-1.31994e-07,
A12=5.25802e-09
第１５面
k=0.000
A4=5.85000e-05,A6=-1.20206e-06,A8=-7.74180e-28
第１６面
k=0.000
A4=2.70961e-05,A6=-2.27806e-06,A8=3.88946e-28
ズームデータ
WE        ST1      ST2       ST3        TE
焦点距離         5.10      8.85     15.44     28.03     49.05
ＦＮＯ．         3.24      4.30      5.17      5.65      6.02
画角２ω        80.81     47.46     27.61     15.38      8.90
D3               0.30      3.56      9.14     16.53     21.35  
D8              15.75     11.28      7.52      4.79      1.64  
D14              3.01      9.27     13.43     15.84     17.63 
D16              4.62      3.46      4.03      4.26      3.96
fb (in air)      6.11      4.96      5.51      5.75      5.45
全長 (in air)   44.98     48.89     55.41     62.72     65.87
群焦点距離
f1=39.37     f2=-7.56     f3=11.52     f4=18.60   
【００６９】
数値実施例２
単位：ｍｍ
面データ
面番号      r          d         nd       νd 
物面        ∞         ∞
1        25.426      1.00     1.92286    20.88
2        19.907      3.80     1.58913    61.14
3*     -102.288      可変
4*     -402.206      0.81     1.85135    40.10
5*        6.604      3.51
6       -49.800      1.78     1.94595    17.98
7       -13.033      0.71     1.74320    49.34
8*     -602.284      可変
9         絞り       0.00
10*       5.774      3.12     1.59201    67.02
11*     -17.713      0.15
12        9.420      1.90     1.49700    81.54
13       -5.860      0.39     1.59276    37.48
14        4.165      可変
15*      22.181      2.74     1.52542    55.78
16*     -16.480      可変
17         ∞        0.40     1.51633    64.14
18         ∞        0.50
19         ∞        0.50     1.51633    64.14
20         ∞        0.40
像面（撮像面） ∞
非球面データ
第３面
k=0.000
A4=7.44327e-06,A6=-6.88530e-09,A8=-1.12372e-11,A10=2.06551e-13,
A12=-1.00000e-15
第４面
k=0.000
A4=4.64544e-05,A6=-2.36922e-06,A8=-9.01530e-09,A10=1.21557e-09,
A12=-1.36256e-11
第５面
k=0.000
A4=1.93733e-04,A6=6.93971e-06,A8=-8.10872e-08,A10=-1.06670e-08,
A12=-3.71534e-12
第８面
k=0.000
A4=-2.68285e-04,A6=-6.07424e-06,A8=3.16807e-07,A10=-2.02148e-09,
A12=-6.37613e-11
第１０面
k=0.000
A4=-2.90717e-04,A6=2.38352e-06,A8=1.13169e-06,A10=-4.00317e-08,
A12=4.36568e-09
第１１面
k=0.000
A4=6.34731e-04,A6=9.57225e-06,A8=2.14702e-06,A10=-7.56560e-08,
A12=1.03866e-08
第１５面
k=0.000
A4=5.85000e-05,A6=-1.36284e-06,A8=-7.74180e-28
第１６面
k=0.000
A4=3.98546e-05,A6=-2.83412e-06,A8=1.10000e-08
ズームデータ
WE        ST1      ST2       ST3       TE
焦点距離         5.10      8.83     15.30     28.09     48.97
ＦＮＯ．         3.26      4.23      5.15      5.67      6.00
画角２ω        81.35     47.31     27.94     15.43      8.92
D3               0.30      4.38      9.14     16.45     21.40  
D8              15.75     11.57      7.55      4.64      1.61  
D14              2.86      8.70     13.10     15.78     17.33  
D16              4.69      3.56      4.15      4.53      4.02
fb (in air)      6.18      5.05      5.64      6.03      5.51
全長 (in air)   45.01     49.64     55.36     62.82     65.77
群焦点距離
f1=39.64     f2=-7.58     f3=11.55     f4=18.45   
【００７０】
以上の実施例１〜２の無限遠物点合焦時の収差図をそれぞれ図３〜図４に示す。これらの収差図において、（ａ）は広角端、（ｂ）は第２の中間焦点距離状態、（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。
【００７１】
次に、各実施例における条件式（１）〜（７）の値を掲げる。
実施例１      実施例２
(1) (ｒ2GPO−ｒ2GNI)/(ｒ2GPO＋ｒ2GNI)    -0.6036       -0.8473
(2) ｎ2GP−ｎ2GN                          0.2028        0.2028
(3) ｒ2GFI/(ｒ2GPO＋ｒ2GNI)              -0.0259       -0.0101
(4) ｒ2GPO/ｒ2GNI                         0.2472        0.0827
(5) ｆ2G/ｆ2GR                           -0.00366       0.01449
(6) (ｒ2GFO+ｒ2GFI)/(ｒ2GFO-ｒ2GFI)       0.9448        0.9677
(7) Ｄ2GR／Ｄ2G                           0.3727        0.3660
【００７２】
なお、ズームレンズによるディストーションのある画像を、信号処理により補正してもよい。パースペクティブの影響を考慮し、広角側にて−３％程のディストーションを残すように信号処理してもよい。
【００７３】
（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。
【００７４】
例えば、図５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。
【００７５】
例えば、図５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。
【００７６】
ここで、ｒ'（ω）は次のように表すことができる。
ｒ'（ω）＝α・ｆ・ｔａｎω
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。
【００７７】
ここで、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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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、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。
【００８２】
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。
【００８３】
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、半径Ｒが、次の条件式を満足するのがよい。
【００８４】
０≦Ｒ≦０．６Ｌs 
ただし、Ｌsは有効撮像面の短辺の長さである。
【００８５】
好ましくは、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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
そして、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係数を一律に掛けて最終的な補正量にしてもよい。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
（デジタルカメラ）
図６〜図８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６はデジタルカメラ１４０の外観を示す前方斜視図、図７は同後方正面図、図８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６と図８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８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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
（内部回路構成）
図９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。
【００９５】
図９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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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】
【０１０５】
以上のように、本発明にかかるズームレンズ及び撮像装置は、高変倍比を有しながら光学性能の確保や小型化する場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【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）、第１の中間焦点距離状態（ｂ）、第２の中間焦点距離状態（ｃ）、第３の中間焦点距離状態（ｄ）、望遠端（ｅ）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の無限遠物点合焦時の広角端（ａ）、第１の中間焦点距離状態（ｂ）、第２の中間焦点距離状態（ｃ）、第３の中間焦点距離状態（ｄ）、望遠端（ｅ）でのレンズ断面図である。
【図３】実施例１の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図４】実施例２の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図５】歪曲収差の補正を説明する図である。
【図６】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７】上記デジタルカメラの後方斜視図である。
【図８】上記デジタルカメラの断面図である。
【図９】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】
【０１０７】
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】
2010145783.tif 000003
【図２】
2010145783.tif 000004
【図３】
2010145783.tif 000005
【図４】
2010145783.tif 000006
【図５】
2010145783.tif 000007
【図６】
2010145783.tif 000008
【図７】
2010145783.tif 000009
【図８】
2010145783.tif 000010
【図９】
2010145783.tif 000011