(57)【要約】    【課題】  短焦点端の半画角が４５度以上、短焦点端のＦナンバが２．０以下、長焦点端のＦナンバが３．０程度、構成枚数が少なく、小型で１０００万〜２０００万画素の撮像素子に対応した解像力を実現する。    【解決手段】  物体側より順次、正の第１レンズ群Ｇ１、負の第２レンズ群Ｇ２、正の第３レンズ群Ｇ３、正の第４レンズ群Ｇ４とを配置してなる。短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔が減少し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間隔が変化する。第１レンズ群Ｇ１は、正レンズ１枚で構成し、第３レンズ群Ｇ３は、正・正・負・正のレンズで構成する。第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群との間隔を、所定の条件式を満足するように規定し、長焦点端におけるＦナンバを小さくしつつ、高性能化する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と負の屈折力を有する第２レンズ群と正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レンズ群を有し、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の間隔が変化するズームレンズにおいて、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間に開口絞りを配設し、以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
５＜Ｄ２３ｗ／ｆｗ＜７
０．８＜Ｄ１２ｔ／ｆｔ＜１．５
但し、Ｄ２３ｗは、短焦点端において前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔であり、Ｄ１２ｔは、長焦点端において前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔であり、ｆｗは、短焦点端の焦点距離であり、ｆｔは、長焦点端の焦点距離である。
【請求項２】
請求項１に記載のズームレンズにおいて、前記第１レンズ群は正レンズ１枚で構成し、以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
１５＜ｆ１／ｆｗ＜３０
但し、ｆ１は、前記第１レンズ群の焦点距離であり、ｆｗは、短焦点端の焦点距離である。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のズームレンズにおいて、前記第４レンズ群でフォーカシングを行い、以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
０．５＜Ｄ３４ｗ／ｆｗ＜１．５
０．５＜Ｄ３４ｔ／ｆｔ＜１．０
但し、Ｄ３４ｗは、短焦点端において前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の間隔であり、Ｄ３４ｔは、長焦点端において前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の間隔であり、ｆｗは、短焦点端の焦点距離、ｆｔは、長焦点端の焦点距離である。
【請求項４】
請求項３に記載のズームレンズにおいて、以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
５＜ｆ４／ｆｗ＜１０
但し、ｆ４は、前記第４レンズ群の焦点距離であり、ｆｗは、短焦点端の焦点距離である。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のズームレンズにおいて、以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
１２＜ＴＬｗ／ｆｗ＜１７
３．５＜ＴＬｔ／ｆｔ＜５．０
但し、ＴＬｗは、短焦点端におけるレンズ全長であり、ＴＬｔは、長焦点端におけるレンズ全長である。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のズームレンズにおいて、以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
０．４＜Ｄ１／ｆｗ＜１．０
２．０＜Ｄ２／ｆｗ＜３．０
１．８＜Ｄ３／ｆｗ＜２．５
０．３＜Ｄ４／ｆｗ＜０．６
但し、Ｄ１は、前記第１レンズ群の光軸上での厚さであり、Ｄ２は、前記第２レンズ群の光軸上での厚さであり、Ｄ３は、前記第３レンズ群の光軸上での厚さであり、Ｄ４は、前記第４レンズ群の光軸上での厚さであり、ｆｗは、短焦点端の焦点距離である。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のズームレンズにおいて、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、前記開口絞りが独立で移動することを特徴とするズームレンズ。
【請求項８】
請求項７に記載のズームレンズにおいて、以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
０．１５＜ＴＬｓ３＿ｗ／ＴＬ２ｓ＿ｗ＜０．４０
但し、ＴＬｓ３＿ｗは、短焦点端における前記開口絞りと前記第３レンズ群の間隔であり、ＴＬ２ｓ＿ｗは、短焦点端における前記第２レンズ群と前記開口絞りの間隔である。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のズームレンズを、撮影用光学系として有することを特徴とするカメラ。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のズームレンズを、カメラ機能部の撮影用光学系として有することを特徴とする携帯情報端末装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点距離を変化させて画角を変化させる変倍機能を有するレンズに係り、特に、固体撮像素子を用いて被写体のデジタル画像データを取得する、いわゆるデジタルカメラやビデオカメラ等に好適なズームレンズ、そのようなズームレンズを撮像用光学系として用いるカメラおよびそのような撮像機能を有する携帯情報端末装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラの市場は、非常に大きなものとなっており、ユーザのデジタルカメラに対する要望も多岐にわたっている。中でも、高画質化と小型化は常にユーザの欲するところであり、ユーザのデジタルカメラに対する要望の大きなウエイトを占めている。このため、撮影レンズとして用いるズームレンズにも、高性能化と小型化の両立が求められている。
小型化という面では、まず、使用時のレンズ全長（最も物体側のレンズ面から像面までの距離）を短縮することが必要であり、また、各レンズ群の厚みを縮小して、収納時の全長を抑えることも重要である。さらに、高性能化という面では、全ズーム域にわたって、少なくとも、１０００万〜１５００万画素の撮像素子に対応する解像力を全ズーム域にわたって有することが必要である。
また、撮影レンズの広画角化を望むユーザも多く、ズームレンズの短焦点端の半画角は４５度以上であることが望ましい。
さらに、大口径化を望まれており、短焦点端のＦナンバが２．０以下、長焦点端のＦナンバが３程度であることが望ましい。
また、デジタルカメラ用のズームレンズには多くの種類が考えられるが、大口径化に適するタイプとして、第１レンズ群は、像側に凸になるように移動し、第２レンズ群は、像側に移動し、第３レンズ群は、物体側に移動し、第４レンズ群が、移動するズームレンズがある。
【０００３】
物体側より、順次、正の屈折力を持つ第１レンズ群と、負の屈折力を持つ第２レンズ群と、正の屈折力を持つ第３レンズ群と、正の屈折力を持つ第４レンズ群とを配置してなり、第１レンズ群を正レンズで構成し、第２レンズ群を負レンズ・負レンズ・正レンズで構成するズームレンズの従来例としては、特開２００４−１９９０００号公報（以下、「特許文献１」という）、特開２００１−２４２３７９号公報（以下、「特許文献２」という）、特開２００２−７２０８７号公報（以下、「特許文献３」という）、特開２００２−１９６２４１号公報（以下、「特許文献４」という）等に記載されたものがある。
これら、特許文献１、特許文献２、特許文献３および特許文献４に記載されたズームレンズは、４５度程度の広画角化が達成できていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、請求項１に記載の発明は、短焦点端の半画角が４５度程度と十分に広画角でありながら短焦点端のＦナンバが２．０以下、長焦点端のＦナンバが３．０程度であり、構成枚数が９枚程度、小型でかつ１０００万〜２０００万画素の撮像素子に対応した解像力を有するズームレンズを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載した発明に係るズームレンズは、上述した目的を達成するために、
物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と負の屈折力を有する第２レンズ群と正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レンズ群を有し、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の間隔が変化するズームレンズにおいて、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間に開口絞りを配設し、
短焦点端において前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔をＤ２３ｗとし、長焦点端において前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔をＤ１２ｔとし、短焦点端の焦点距離をｆｗとし、長焦点端の焦点距離をｆｔとして、
下記の条件式：
５＜Ｄ２３ｗ／ｆｗ＜７                    （１）
０．８＜Ｄ１２ｔ／ｆｔ＜１．５            （２）
を満足することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の請求項１に係るズームレンズによれば、
物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と負の屈折力を有する第２レンズ群と正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レンズ群を有し、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の間隔が変化するズームレンズにおいて、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間に開口絞りを配設し、
短焦点端において前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔をＤ２３ｗとし、長焦点端において前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔をＤ１２ｔとし、短焦点端の焦点距離をｆｗとし、長焦点端の焦点距離をｆｔとして、
下記の条件式：
５＜Ｄ２３ｗ／ｆｗ＜７                    （１）
０．８＜Ｄ１２ｔ／ｆｔ＜１．５            （２）
を満足することにより、
特に、短焦点端の半画角が４２度以上と十分に広画角でありながら、短焦点端のＦナンバが２．０以下、長焦点端のＦナンバが３．０程度であり、構成枚数が９枚程度と少なく、小型でかつ１０００万〜２０００万画素の撮像素子に対応した解像力を有するズームレンズを提供することができ、延いては、小型かつ高画質で、通常の撮影領域を十分にカバーする変倍域を有したカメラおよび携帯情報端末装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１の実施の形態の実施例１に係るズームレンズの光学系の構成およびズーミングに伴うズーム軌跡を示す図であり、（ａ）は短焦点端（広角端・Ｗｉｄｅ）、（ｂ）は中間焦点距離（Ｍｅａｎ）および（ｃ）は長焦点端（望遠端・Ｔｅｌｅ）のそれぞれにおける光軸に沿った断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の実施例２に係るズームレンズの光学系の構成およびズーミングに伴うズーム軌跡を示す図であり、（ａ）は短焦点端（広角端・Ｗｉｄｅ）、（ｂ）は中間焦点距離（Ｍｅａｎ）および（ｃ）は長焦点端（望遠端・Ｔｅｌｅ）のそれぞれにおける光軸に沿った断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の実施例３に係るズームレンズの光学系の構成およびズーミングに伴うズーム軌跡を示す図であり、（ａ）は短焦点端（広角端・Ｗｉｄｅ）、（ｂ）は中間焦点距離（Ｍｅａｎ）および（ｃ）は長焦点端（望遠端・Ｔｅｌｅ）のそれぞれにおける光軸に沿った断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の実施例４に係るズームレンズの光学系の構成およびズーミングに伴うズーム軌跡を示す図であり、（ａ）は短焦点端（広角端・Ｗｉｄｅ）、（ｂ）は中間焦点距離（Ｍｅａｎ）および（ｃ）は長焦点端（望遠端・Ｔｅｌｅ）のそれぞれにおける光軸に沿った断面図である。
【０００８】
【図５】図１に示す本発明の実施例１によるズームレンズの短焦点端（広角端）における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図６】図１に示す本発明の実施例１によるズームレンズの中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図７】図１に示す本発明の実施例１によるズームレンズの長焦点端（望遠端）における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図８】図５に示す本発明の実施例２によるズームレンズの短焦点端（広角端）における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図９】図５に示す本発明の実施例２によるズームレンズの中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図１０】図５に示す本発明の実施例２によるズームレンズの長焦点端（望遠端）における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図１１】図９に示す本発明の実施例３によるズームレンズの短焦点端（広角端）における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図１２】図９に示す本発明の実施例３によるズームレンズの中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図１３】図９に示す本発明の実施例３によるズームレンズの長焦点端（望遠端）における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図１４】図１３に示す本発明の実施例４によるズームレンズの短焦点端（広角端）における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図１５】図１３に示す本発明の実施例４によるズームレンズの中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図１６】図１３に示す本発明の実施例４によるズームレンズの長焦点端（望遠端）における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図１７】本発明の第２の実施の形態に係る撮像装置としてのデジタルカメラの外観構成を模式的に示す物体側から見た斜視図である。
【図１８】図１７のデジタルカメラの外観構成を模式的に示す撮影者側から見た斜視図である。
【図１９】図１７のデジタルカメラの機能構成を模式的に示すブロック図である。
【図２０】本発明で使用している画像処理による歪曲収差の電子的な補正を説明するための撮像視野の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態に基づき、図面を参照して本発明に係るズームレンズ、カメラおよび携帯情報端末装置を詳細に説明する。具体的な実施例（数値実施例）について説明する前に、まず、本発明の原理的な実施の形態を説明する。
本発明の第１の実施の形態に係るズームレンズは、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と負の屈折力を有する第２レンズ群と正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レンズ群を有し、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔が増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の間隔が変化するズームレンズであって、それぞれ以下のような特徴を有するものである。その第１の特徴は、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間に開口絞りを配設し、
短焦点端において前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔をＤ２３ｗとし、長焦点端において前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔をＤ１２ｔとし、短焦点端の焦点距離をｆｗとし、長焦点端の焦点距離をｆｔとして、
下記の条件式：
５＜Ｄ２３ｗ／ｆｗ＜７                    （１）
０．８＜Ｄ１２ｔ／ｆｔ＜１．５            （２）
を満足することにある（請求項１に対応する）。
【００１０】
また、第１の実施の形態の第２の特徴とするところは、前記第１レンズ群は正レンズ１枚で構成し、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とし、短焦点端の焦点距離をｆｗとして、下記条件式：
１５＜ｆ１／ｆｗ＜３０                    （３）
を満足することにある（請求項２に対応する）。
また、本発明の第１の実施の形態の第３の特徴は、前記第４レンズ群でフォーカシングを行い、
短焦点端において前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の間隔をＤ３４ｗとし、長焦点端において前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の間隔をＤ３４ｔとし、短焦点端の焦点距離をｆｗとし、長焦点端の焦点距離をｆｔとして、
下記条件式：
０．５＜Ｄ３４ｗ／ｆｗ＜１．５            （４）
０．５＜Ｄ３４ｔ／ｆｔ＜１．０            （５）
を満足することにある（請求項３に対応する）。
【００１１】
また、同様に第４の特徴は、
前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４とし、短焦点端の焦点距離をｆｗとして、
下記条件式：
５＜ｆ４／ｆｗ＜１０                      （６）
を満足することにある（請求項４に対応する）。
また、第５の特徴は、
短焦点端におけるレンズ全長をＴＬｗとし、長焦点端におけるレンズ全長をＴＬｔとし、短焦点端の焦点距離をｆｗとし、長焦点端の焦点距離をｆｔとして、
下記条件式：
１２＜ＴＬｗ／ｆｗ＜１７                  （７）
３．５＜ＴＬｔ／ｆｔ＜５．０              （８）
を満足することにある（請求項５に対応する）。
【００１２】
また、第６の特徴は、
前記第１レンズ群の光軸上での厚さをＤ１とし、前記第２レンズ群の光軸上での厚さをＤ２とし、前記第３レンズ群の光軸上での厚さをＤ３とし、前記第４レンズ群の光軸上での厚さをＤ４とし、短焦点端の焦点距離をｆｗとして、
下記条件式：
０．４＜Ｄ１／ｆｗ＜１．０                （９）
２．０＜Ｄ２／ｆｗ＜３．０                （１０）
１．８＜Ｄ３／ｆｗ＜２．５                （１１）
０．３＜Ｄ４／ｆｗ＜０．６                （１２）
を満足することにある（請求項６に対応する）。
また、第７の特徴は、
短焦点端から長焦点端への変倍に際して、前記開口絞りが独立で移動することにある（請求項７に対応する）。
【００１３】
また、第８の特徴は、
短焦点端における前記開口絞りと前記第３レンズ群の間隔をＴＬｓ３＿ｗとし、短焦点端における前記第２レンズ群と前記開口絞りの間隔をＴＬ２ｓ＿ｗとして、
下記条件式：
０．１５＜ＴＬｓ３＿ｗ／ＴＬ２ｓ＿ｗ＜０．４０          （１３）
を満足することにある（請求項８に対応する）。
また、本発明に係るカメラの特徴は、
前記のいずれかのズームレンズを、撮影用光学系として有することにある（請求項９に対応する）。
また、本発明に係る携帯情報端末装置の特徴は、
上記のいずれかのズームレンズを、カメラ機能部の撮影用光学系として有することにある（請求項１０に対応する）。
次に、本発明の第１の実施の形態に係るズームレンズの作用につき、主として、添付図面の図１〜図４を用いて説明する。
【００１４】
本発明の第１の実施の形態のような、正、負、正、正の４レンズ群で構成されるズームレンズは、第３レンズ群Ｇ３が主要な変倍作用を負担する、いわゆるバリエータとして構成される。
前記第３レンズ群Ｇ３で変倍するためには、短焦点端での変倍するための空気間隔である前記第２レンズ群Ｇ２と前記第３レンズ群Ｇ３の間隔を適切に設定することが重要になる。
また長焦点端において、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔を適切に設定することで長焦点端においてのＦナンバを小さくしつつ、高性能にすることができる。
そこで、以下の条件式（１）、（２）を満足することが望ましい（請求項１に対応する）。
５＜Ｄ２３ｗ／ｆｗ＜７                          （１）
０．８＜Ｄ１２ｔ／ｆｔ＜１．５                （２）
但し、Ｄ２３ｗは、短焦点端において前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔であり、Ｄ１２ｔは、長焦点端において前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔であり、ｆｗは、短焦点端の焦点距離、ｆｔは、長焦点端の焦点距離である。
【００１５】
条件式（１）の上限値を超えると、前記第１レンズ群や前記第２レンズ群が大型化し、軸外収差を補正することが困難になる。一方、条件式（１）の下限値を下回ると、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気間隔が小さくなりすぎ、ズーム域全体の収差補正が困難になる。
また、条件式（２）の上限値を超えると、前記第１レンズ群が大型化したり、全長を一定にしようとするとズーム域全体の収差補正が困難になる。一方、条件式（２）の下限値を下回ると、長焦点端においてのＦナンバを小さくできなかったり、ズーム域全体の収差補正が困難になる。
高性能でありながら小型にするためには、前記第１レンズ群を１枚で構成し、以下の条件式（３）を満足することが望ましい（請求項２に対応する）。
１５＜ｆ１／ｆｗ＜３０                      （３）
但し、ｆ１は、第１レンズ群の焦点距離であり、ｆｗは、短焦点端の焦点距離である。
条件式（３）の下限値を下回ると、単色収差を補正しつつ、望遠端における軸上色収差等を十分に補正することが困難になる。条件式（３）の上限値を超えると、前記第１レンズ群のパワーが弱くなりすぎ、前記第２レンズ群による変倍が困難になり、ズーム域全体における収差補正が困難になる。
【００１６】
また前記第１レンズ群を１枚で構成することにより、前記第１レンズ群内のゴースト低減を図ることもできる。
さらに高性能にするためには、以下の条件式を満足すると良い。
１．４５＜Ｎｄ＜１．６５
５０＜νｄ＜８５
但し、Ｎｄは、前記第１レンズ群の正レンズの屈折率、νｄは、前記第１レンズ群の正レンズのアッベ数である。
上記条件式を満足することにより、十分な収差補正をすることができる。この範囲を満足する硝種には、例えば安価な硝種（Ｓ−ＢＳＬ７［ＯＨＡＲＡ］）等があり、コストダウンを望むことができる。
近距離までフォーカシングできながら、小型で高性能にするためには、前記第４レンズ群でフォーカシングを行い、以下の条件式（４）、（５）を満足すると良い（請求項３に相当する）。
０．５＜Ｄ３４ｗ／ｆｗ＜１．５              （４）
０．５＜Ｄ３４ｔ／ｆｔ＜１．０                （５）
但し、Ｄ３４ｗは、短焦点端において前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の間隔であり、Ｄ３４ｔは、長焦点端において前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の間隔であり、ｆｗは、短焦点端の焦点距離、ｆｔは、長焦点端の焦点距離である。
【００１７】
条件式（４）の上限値を超えると、フォーカシングするための空気間隔を大きく確保しすぎ、短焦点端の収差補正が困難になる。条件式（４）の下限値を下回ると、フォーカシングによる空気間隔が小さくなりすぎ、小さい空気間隔でフォーカシングするとフォーカシングにより発生する収差の補正が困難となる。
条件式（５）の上限値を超えると、フォーカシングするための空気間隔を大きく確保しすぎ、長焦点端の収差補正が困難になる。条件式（５）の下限値を下回ると、フォーカシングによる空気間隔が小さくなりすぎ、小さい空気間隔でフォーカシングするとフォーカシングにより発生する収差の補正が困難でなる。
さらに高性能にするためには、以下の条件式（６）を満足することが望ましい（請求項４に相当する）。
５＜ｆ４／ｆｗ＜１０ （６）
但し、ｆ４は、前記第４レンズ群の焦点距離であり、ｆｗは、短焦点端の焦点距離である。
【００１８】
条件式（６）の上限値を超えると、射出瞳が像面に近くなりすぎ、テレセントリック性が劣化する。
【００１９】
条件式（６）の下限値を下回ると、前記第４レンズ群で発生する収差を簡易な構成で補正することが困難になる。前記第４レンズ群は、１枚で構成することが望ましい。
さらに高性能にするためには、以下の条件式（７）、（８）を満足することが望ましい（請求項５に対応する）。
１２＜ＴＬｗ／ｆｗ＜１７                        （７）
３．５＜ＴＬｔ／ｆｔ＜５．０                  （８）
但し、ＴＬｗは、短焦点端におけるレンズ全長であり、ＴＬｔは、長焦点端におけるレンズ全長であり、ｆｗは、短焦点端の焦点距離であり、ｆｔは、長焦点端の焦点距離である。
【００２０】
条件式（７）、（８）の条件範囲内に設定すると、収差を十分に補正しつつ、小型にすることができる。
さらに小型でありながら高性能にするためには、以下の条件式（９）、（１０）、（１１）、（１２）を満足することが望ましい（請求項６に対応する）。
０．４＜Ｄ１／ｆｗ＜１．０                  （９）
２．０＜Ｄ２／ｆｗ＜３．０                    （１０）
１．８＜Ｄ３／ｆｗ＜２．５                    （１１）
０．３＜Ｄ４／ｆｗ＜０．６                    （１２）
但し、Ｄ１は、前記第１レンズ群の光軸上での厚さであり、Ｄ２は、前記第２レンズ群の光軸上での厚さであり、Ｄ３は、前記第３レンズ群の光軸上での厚さであり、Ｄ４は、前記第４レンズ群の光軸上での厚さであり、ｆｗは、短焦点端の焦点距離である。
【００２１】
条件式（９）〜（１２）の条件範囲内に設定すると、ズーム域全体の収差を十分に補正しつつ、小型で高性能にすることができる。
短焦点端から長焦点端への変倍に際して、前記開口絞りが独立で移動すると良い（請求項７に対応する）。短焦点端において前記開口絞りが物体側にあることにより、前記開口絞りより物体側にある群を小さくすることができ、かつ前記開口絞りより物体側にある群を簡単な構成で収差補正することができる。
さらに小型、高性能にするためには、以下の条件式（１３）を満足すると良い（請求項８に対応する）。
０．１５＜ＴＬｓ３＿ｗ／ＴＬ２ｓ＿ｗ＜０．４０  （１３）
但し、ＴＬｓ３＿ｗは、短焦点端における前記開口絞りと前記第３レンズ群の間隔であり、ＴＬ２ｓ＿ｗは短焦点端における前記第２レンズ群と前記開口絞りの間隔である。
条件式（１３）の下限値を下回ると、前記第２レンズ群と前記開口絞りの間隔が大きくなり、短焦点端における前記第２レンズ群を通る軸外光線が高くなりすぎ、前記第２レンズ群内における軸外収差の補正が困難になり、かつ前記第２レンズ群が大型化する。一方、条件式（１３）の上限値を超えると、前記第３レンズ群と前記開口絞りの間隔が大きくなり、短焦点端における前記第３レンズ群を通る軸外光線が高くなりすぎ、前記第３レンズ群内における収差補正が困難になり、かつ前記第３レンズ群が大型化する。
【００２２】
前記第２レンズ群は、物体側から順に、像側が凹面である負レンズ、像側が凹面であり非球面である負レンズ、物体側に凸である正レンズを有すると良い。Ｆナンバが小さいため、光束が太くなるため、前記第３レンズ群は、物体側から順に、非球面を有する正レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズのようにレンズ枚数を４枚以上用いると良い。
像面に到達する光量を減少させる必要があるときには、前記開口絞りを小径化しても良いが、絞り径を大きく変えることなく、ＮＤフィルタ等の挿入により光量を減少させた方が、回折現象による解像力の低下を防止できて好ましい。
以下に本発明の第１の実施の形態に係るズームレンズの具体的な数値実施例（以下、単に「実施例」と称することがある）を示す。
実施例１ないし実施例４は、正・負・正・正の４群レンズ構成である。
各実施例において、第４レンズ群Ｇ４の像面側に配設される平行平板ＦＭは、光学ローパスフィルタ・赤外カットフィルタ等の各種フィルタや、ＣＭＯＳセンサ等の受光素子のカバーガラス（シールガラス）を想定したものである。
【００２３】
レンズの材質は、全ての実施例において、前記第４レンズ群Ｇ４以外は、光学ガラスとなっている。前記第４レンズ群のレンズは、面精度による画質への影響が大きくないため、樹脂レンズを用いても良い。
各実施例の収差は、十分に補正されており、１０００万〜２０００万画素の受光素子に対応することが可能となっている。本発明の第１の実施の形態のようにズームレンズを構成することで、十分な小型化を達成しながら非常に良好な像性能を確保し得ることは、以下に説明する各実施例より明らかである。
ところで、実施例１〜４のズームレンズは、上記の如く性能良好であるが、広角端（短焦点短）においては歪曲収差が発生している。勿論、歪曲収差は「中間焦点距離付近や長焦点端」では有効に抑えられている。
この状態を、図２０に説明図的に示す。図２０において、符号ＴＦで示すのは、望遠端（長焦点端）および中間焦点距離近傍における「像面形状」であり、撮像素子の受光面と略同一の矩形形状をなしている。一方、破線で示す像面形状ＷＦは、広角端（短焦点端）における像面形状であり、負の歪曲収差により「樽型形状」となっている。
【００２４】
しかしながら、この歪曲収差は、「電気的な補正」により補正可能である。補正の方法は、種々考えられるが、例えば、図２０に示すように、像面形状の中心から縦方向の基準線に対して角：θをなす直線上にある「画素」Ｐを考えてみる。図２０の如く、この受光素子の画素Ｐの上記中心からの距離を「Ｘ」、上記中心からの距離を「Ｘ」における歪曲収差をＤｉｓ（Ｘ）［％］とすると、上記距離「Ｘ」の位置にある画素Ｐを１００×Ｘ／（１００＋Ｄｉｓ（Ｘ））に変換する補正を行えばよい。このようにして、広角端（短焦点端）における歪曲収差を良好に補正した画像を撮像することができる。
そのため、広角端（短焦点端）での像高は、実施例１、２にあっては、４．１０ｍｍ、実施例３、４にあっては、４．３０ｍｍと、中間焦点距離での像高や望遠端（長焦点端）での像高４．８０ｍｍよりも小さくしている。
【００２５】
実施例における記号の意味は、以下の通りである。
【００２６】
ｆ            ：全系の焦点距離
Ｆ            ：Ｆナンバ
ω            ：半画角
Ｒ            ：曲率半径
Ｄ            ：面間隔
Ｎｄ            ：屈折率
νｄ            ：アッベ数
Ｋ            ：非球面の円錐定数
Ａ４            ：４次の非球面係数
Ａ６            ：６次の非球面係数
Ａ８            ：８次の非球面係数
Ａ１０：１０次の非球面係数
ただし、ここで用いられる非球面は、近軸曲率半径の逆数（近軸曲率）をｃ、光軸からの高さをＨとするとき、面頂点から光軸方向の変位量をＸ、非球面係数をＡ２ｉとして、非球面は、以下の式（１４）で定義される。
【００２７】
【数１】
2014010369.tif 000003
【実施例１】
【００２８】
図１は、本発明の第１の実施の形態の実施例１に係るズームレンズの光学系の構成および広角端（短焦点端）から所定の中間焦点距離を経て望遠端（長焦点端）へのズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示しており、（ａ）は広角端（短焦点端）における光軸に沿った断面図、（ｂ）は中間焦点距離における光軸に沿った断面図、（ｃ）は望遠端（長焦点端）における光軸に沿った断面図である。なお、実施例１のレンズ群配置を示す図１において、図示左側が物体（被写体）側である。
図１に示すズームレンズは、光軸に沿って、物体側から像面側に向かって、順次、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、そして正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを配置している。このうち、第１レンズ群Ｇ１は、１枚の第１レンズＬ１１を有し、第２レンズ群Ｇ２は、第１レンズＬ２１、第２レンズＬ２２、第３レンズＬ２３を有してなり、第３レンズ群Ｇ３は、第１レンズＬ３１、第２レンズＬ３２、第３レンズＬ３３、第４レンズＬ３４を有してなり、第４レンズ群Ｇ４は、１枚の第１レンズＬ４１を有している。
【００２９】
第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４は、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては各群毎に相対的に動作し、開口絞りＡＤは、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間に配設され、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、独立で移動するように動作する。図１には、各光学面の面番号も示している。
広角端（短焦点端）から望遠端（長焦点端）への変倍に際しては、第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４の全群が移動する。このうち、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群の間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔が減少し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間隔が変化する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた１枚の正メニスカスレンズからなる第１レンズ（正レンズ）Ｌ１１を配している。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズ（負レンズ）Ｌ２１、像面側に物体側より大きな曲率の凹面を向けた両凹レンズからなる第２レンズ（負レンズ）Ｌ２２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第３レンズ（正レンズ）Ｌ２３とを配している。
【００３０】
第３レンズ群Ｇ３は、物体側より順次に、物体側により像面側より大きい曲率の凸面を向けた両凸レンズであり、且つ両面に非球面を形成した非球面レンズからなる第１レンズ（正レンズ）Ｌ３１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第２レンズ（正レンズ）Ｌ３２と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第３レンズ（負レンズ）Ｌ３３と、像面側に物体側より大きな曲率の凸面を向けた両凸レンズからなる第４レンズ（正レンズ）Ｌ３４とを配しており、第２レンズＬ３２と第３レンズＬ３３の２枚のレンズは、それぞれ互いに密接して貼り合わせられて、一体に接合され、２枚のレンズからなる接合レンズを形成している。
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であって、物体側の面に非球面を形成している非球面レンズからなる第１レンズＬ４１を配している。
この場合、図１に示すように、広角端（短焦点端）から望遠端（長焦点端）への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群の間隔が減少し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群の間隔が変化するように移動することにより、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３の倍率（絶対値）は、どちらも増加するが、第１レンズ群Ｇ１を１枚で構成し、主に、第３レンズ群Ｇ３により変倍するようにしているため、第３レンズ群Ｇ３の構成が重要になってくる。
【００３１】
そこで、第３レンズ群Ｇ３の構成を、正レンズ（第１レンズＬ３１）、正レンズ（第２レンズＬ３２）、負レンズ（第３レンズＬ３３）、像面側に凸面を向けた正レンズ（第４レンズＬ３４）としている。
この実施例１においては、全光学系の焦点距離ｆ、ＦナンバＦ、半画角ωが、ズーミングによって、それぞれｆ＝４．６３〜１５．６０、Ｆ＝２．０５〜３．１７、ω＝４８．７８〜１７．４７の範囲で変化する。各光学要素の光学特性は、次表１の通りである。
【００３２】
【表１】
2014010369.tif 000004
【００３３】
表１において、面番号に「＊（アスタリスク）」を付して示した面番号のレンズ面が非球面であり、また、ガラスの表示欄の硝種名の後の括弧内に、次の通り硝材の製造メーカー名を、ＯＨＡＲＡ（株式会社オハラ）として略記した。
【００３４】
すなわち、表１においては、「＊」が付された第１０面、第１１面および第１７面の各光学面が非球面であり、式（１４）における各非球面のパラメータは、下記の表２の通りである。
【００３５】
【表２】
2014010369.tif 000005
【００３６】
第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の可変間隔ＤＡ、第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＡＤとの間の可変間隔ＤＢ、開口絞りＡＤと第３レンズ群Ｇ３との間の可変間隔ＤＣ、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間の可変間隔ＤＤ、そして第４レンズ群Ｇ４とフィルタ等ＦＭとの間の可変間隔ＤＥは、ズーミングに伴って表３のように変化させられる。
【００３７】
【表３】
2014010369.tif 000006
【００３８】
また、望遠端（Ｔｅｌｅ端）における像高Ｙ′＝４．８０である。図２０を参照して、先に述べたように、歪曲収差の画像処理による収差補正を行うため、受光素子の撮像範囲に望遠端（および中間焦点距離）における撮像範囲をほぼ一致させて、矩形の撮像範囲とし、広角端における像高Ｙ′＝４．１０として、広角端における撮像範囲が樽型となるような歪曲収差を発生させる。そして、広角端における樽型の有効撮像範囲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。
したがって、実施例１のズームレンズに係る条件式（１）〜条件式（１３）に対応する値は、次表（４）のようになり、それぞれ条件式（１）〜条件式（１３）を満足している。
【００３９】
【表４】
2014010369.tif 000007
【００４０】
また、図５、図６および図７に、それぞれ、実施例１の広角端、中間焦点距離および望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差並びにコマ収差の各収差図を示している。なお、これらの図において、球面収差における破線は正弦条件をあらわし、非点収差における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれあらわしている。また、球面収差、非点収差、並びにコマ収差の各収差図におけるｇおよびｄはそれぞれ、ｇ線およびｄ線をあらわしている。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。
【実施例２】
【００４１】
図２は、本発明の第１の実施の形態の実施例２に係るズームレンズの光学系の構成および広角端（短焦点端）から所定の中間焦点距離を経て望遠端（長焦点端）へのズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示しており、（ａ）は広角端（短焦点端）における光軸に沿った断面図、（ｂ）は中間焦点距離における光軸に沿った断面図、（ｃ）は望遠端（長焦点端）における光軸に沿った断面図である。
図２に示すズームレンズは、光軸に沿って、物体側から像面側に向かって、順次、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、そして正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを配置している。このうち、第１レンズ群Ｇ１は、１枚の第１レンズＬ１１を有し、第２レンズ群Ｇ２は、第１レンズＬ２１、第２レンズＬ２２、第３レンズＬ２３を有してなり、第３レンズ群Ｇ３は、第１レンズＬ３１、第２レンズＬ３２、第３レンズＬ３３、第４レンズＬ３４を有してなり、第４レンズ群Ｇ４は、１枚の第１レンズＬ４１を有している。
第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４は、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては各群毎に相対的に動作し、開口絞りＡＤは、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間に配設され、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、独立で移動するように動作する。
【００４２】
広角端（短焦点端）から望遠端（長焦点端）への変倍に際しては、第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４の全群が移動する。このうち、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群の間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔が減少し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間隔が変化する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた１枚の正メニスカスレンズからなる第１レンズ（正レンズ）Ｌ１１を配している。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズ（負レンズ）Ｌ２１、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第２レンズ（負レンズ）Ｌ２２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第３レンズ（正レンズ）Ｌ２３とを配している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側より順次に、物体側に像面側より大きい曲率の凸面を向けた両凸レンズであり、且つ両面に非球面を形成した非球面レンズからなる第１レンズ（正レンズ）Ｌ３１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第２レンズ（正レンズ）Ｌ３２と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第３レンズ（負レンズ）Ｌ３３と、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第４レンズ（正レンズ）Ｌ３４とを配しており、第２レンズＬ３２と第３レンズＬ３３の２枚のレンズは、それぞれ互いに密接して貼り合わせられて、一体に接合され、２枚のレンズからなる接合レンズを形成している。
【００４３】
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であって、物体側の面に非球面を形成している非球面レンズからなる第１レンズＬ４１を配している。
この場合、図２に示すように、広角端（短焦点端）から望遠端（長焦点端）への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群の間隔が減少し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群の間隔が変化するように移動することにより、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３の倍率（絶対値）は、どちらも増加するが、第１レンズ群Ｇ１を１枚で構成し、主に、第３レンズ群Ｇ３により変倍するようにしているため、第３レンズ群Ｇ３の構成が重要になってくる。
そこで、第３レンズ群Ｇ３の構成を、正レンズ（第１レンズＬ３１）、正レンズ（第２レンズＬ３２）、負レンズ（第３レンズＬ３３）、像面側に凸面を向けた正レンズ（第４レンズＬ３４）としている。
この実施例２においては、全光学系の焦点距離ｆ、ＦナンバＦ、半画角ωが、ズーミングによって、それぞれｆ＝４．６３〜１６．６０、Ｆ＝１．８５〜２．８７、ω＝４８．７６〜１６．４３の範囲で変化する。各光学要素の光学特性は、次表５の通りである。
【００４４】
【表５】
2014010369.tif 000008
【００４５】
表５において、面番号に「＊（アスタリスク）」を付して示した面番号のレンズ面が非球面であり、また、ガラスの表示欄の硝種名の後の括弧内に、次の通り硝材の製造メーカー名を、ＯＨＡＲＡ（株式会社オハラ）、ＨＩＫＡＲＩ（光ガラス株式会社）として略記した。
すなわち、表５においては、「＊」が付された第１０面、第１１面および第１７面の各光学面が非球面であり、式（１４）における各非球面のパラメータは、下記の表６の通りである。
【００４６】
【表６】
2014010369.tif 000009
【００４７】
第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の可変間隔ＤＡ、第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＡＤとの間の可変間隔ＤＢ、開口絞りＡＤと第３レンズ群Ｇ３との間の可変間隔ＤＣ、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間の可変間隔ＤＤ、そして第４レンズ群Ｇ４とフィルタ等ＦＭとの間の可変間隔ＤＥは、ズーミングに伴って表７のように変化させられる。
【００４８】
【表７】
2014010369.tif 000010
【００４９】
また、望遠端（Ｔｅｌｅ端）における像高Ｙ′＝４．８０である。図２０を参照して、先に述べたように、歪曲収差の画像処理による収差補正を行うため、受光素子の撮像範囲に望遠端（および中間焦点距離）における撮像範囲をほぼ一致させて、矩形の撮像範囲とし、広角端における像高Ｙ′＝４．１０として、広角端における撮像範囲が樽型となるような歪曲収差を発生させる。そして、広角端における樽型の有効撮像範囲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。
したがって、実施例２のズームレンズに係る条件式（１）〜条件式（１３）に対応する値は、次表（８）のようになり、それぞれ条件式（１）〜条件式（１３）を満足している。
【００５０】
【表８】
2014010369.tif 000011
【００５１】
また、図８、図９および図１０に、それぞれ、実施例２の広角端、中間焦点距離および望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差並びにコマ収差の各収差図を示している。なお、これらの図において、球面収差における破線は正弦条件をあらわし、非点収差における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれあらわしている。また、球面収差、非点収差、並びにコマ収差の各収差図におけるｇおよびｄはそれぞれ、ｇ線およびｄ線をあらわしている。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。
【実施例３】
【００５２】
図３は、本発明の第１の実施の形態の実施例３に係るズームレンズの光学系の構成および広角端（短焦点端）から所定の中間焦点距離を経て望遠端（長焦点端）へのズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示しており、（ａ）は広角端（短焦点端）における光軸に沿った断面図、（ｂ）は中間焦点距離における光軸に沿った断面図、（ｃ）は望遠端（長焦点端）における光軸に沿った断面図である。
図３に示すズームレンズは、光軸に沿って、物体側から像面側に向かって、順次、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、そして正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを配置している。このうち、第１レンズ群Ｇ１は、１枚の第１レンズＬ１１を有し、第２レンズ群Ｇ２は、第１レンズＬ２１、第２レンズＬ２２、第３レンズＬ２３を有してなり、第３レンズ群Ｇ３は、第１レンズＬ３１、第２レンズＬ３２、第３レンズＬ３３、第４レンズＬ３４を有してなり、第４レンズ群Ｇ４は、１枚の第１レンズＬ４１を有している。
第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４は、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては各群毎に相対的に動作し、開口絞りＡＤは、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間に配設され、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、独立で移動するように動作する。
【００５３】
広角端（短焦点端）から望遠端（長焦点端）への変倍に際しては、第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４の全群が移動する。このうち、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群の間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔が減少し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間隔が変化する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側に像面側より大きな曲率の凸面を向けた１枚の両凸レンズからなる第１レンズ（正レンズ）Ｌ１１を配している。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズ（負レンズ）Ｌ２１、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズであって像面側に非球面を形成している非球面レンズからなる第２レンズ（負レンズ）Ｌ２２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第３レンズ（正レンズ）Ｌ２３とを配している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側より順次に、物体側に像面側より大きい曲率の凸面を向けた両凸レンズであり、且つ両面に非球面を形成した非球面レンズからなる第１レンズ（正レンズ）Ｌ３１と、物体側に像面側より大きな曲率の凸面を向けた両凸レンズからなる第２レンズ（正レンズ）Ｌ３２と、像面側に物体側より大きな曲率の凹面を向けた両凹レンズからなる第３レンズ（負レンズ）Ｌ３３と、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第４レンズ（正レンズ）Ｌ３４とを配しており、第２レンズＬ３２と第３レンズＬ３３の２枚のレンズは、それぞれ互いに密接して貼り合わせられて、一体に接合され、２枚のレンズからなる接合レンズを形成している。
【００５４】
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であって、物体側の面に非球面を形成している非球面レンズからなる第１レンズＬ４１を配している。
この場合、図３に示すように、広角端（短焦点端）から望遠端（長焦点端）への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群の間隔が減少し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群の間隔が変化するように移動することにより、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３の倍率（絶対値）は、どちらも増加するが、第１レンズ群Ｇ１を１枚で構成し、主に、第３レンズ群Ｇ３により変倍するようにしているため、第３レンズ群Ｇ３の構成が重要になってくる。
そこで、第３レンズ群Ｇ３の構成を、正レンズ（第１レンズＬ３１）、正レンズ（第２レンズＬ３２）、負レンズ（第３レンズＬ３３）、像面側に凸面を向けた正レンズ（第４レンズＬ３４）としている。
この実施例３においては、全光学系の焦点距離ｆ、ＦナンバＦ、半画角ωが、ズーミングによって、それぞれｆ＝４．６３〜１６．６０、Ｆ＝１．８５〜２．９８、ω＝４７．６３〜１６．４４の範囲で変化する。各光学要素の光学特性は、次表９の通りである。
【００５５】
【表９】
2014010369.tif 000012
【００５６】
表９において、面番号に「＊（アスタリスク）」を付して示した面番号のレンズ面が非球面であり、また、ガラスの表示欄の硝種名の後の括弧内に、次の通り硝材の製造メーカー名を、ＯＨＡＲＡ（株式会社オハラ）として略記した。
すなわち、表１においては、「＊」が付された第６面、第１０面、第１１面および第１７面の各光学面が非球面であり、式（１４）における各非球面のパラメータは、下記の表１０の通りである。
【００５７】
【表１０】
2014010369.tif 000013
【００５８】
第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の可変間隔ＤＡ、第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＡＤとの間の可変間隔ＤＢ、開口絞りＡＤと第３レンズ群Ｇ３との間の可変間隔ＤＣ、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間の可変間隔ＤＤ、そして第４レンズ群Ｇ４とフィルタ等ＦＭとの間の可変間隔ＤＥは、ズーミングに伴って表１１のように変化させられる。
【００５９】
【表１１】
2014010369.tif 000014
【００６０】
また、望遠端（Ｔｅｌｅ端）における像高Ｙ′＝４．８０である。図２０を参照して、先に述べたように、歪曲収差の画像処理による収差補正を行うため、受光素子の撮像範囲に望遠端（および中間焦点距離）における撮像範囲をほぼ一致させて、矩形の撮像範囲とし、広角端における像高Ｙ′＝４．３０として、広角端における撮像範囲が樽型となるような歪曲収差を発生させる。そして、広角端における樽型の有効撮像範囲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。
したがって、実施例３のズームレンズに係る条件式（１）〜条件式（１３）に対応する値は、次表（１２）のようになり、それぞれ条件式（１）〜条件式（１３）を満足している。
【００６１】
【表１２】
2014010369.tif 000015
【００６２】
また、図１１、図１２および図１３に、それぞれ、実施例３の広角端、中間焦点距離および望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差並びにコマ収差の各収差図を示している。なお、これらの図において、球面収差における破線は正弦条件をあらわし、非点収差における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれあらわしている。また、球面収差、非点収差、並びにコマ収差の各収差図におけるｇおよびｄはそれぞれ、ｇ線およびｄ線をあらわしている。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。
【実施例４】
【００６３】
図４は、本発明の第１の実施の形態の実施例４に係るズームレンズの光学系の構成および広角端（短焦点端）から所定の中間焦点距離を経て望遠端（長焦点端）へのズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示しており、（ａ）は広角端（短焦点端）における光軸に沿った断面図、（ｂ）は中間焦点距離における光軸に沿った断面図、（ｃ）は望遠端（長焦点端）における光軸に沿った断面図である。
図４に示すズームレンズは、光軸に沿って、物体側から像面側に向かって、順次、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、そして正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを配置している。このうち、第１レンズ群Ｇ１は、１枚の第１レンズＬ１１を有し、第２レンズ群Ｇ２は、第１レンズＬ２１、第２レンズＬ２２、第３レンズＬ２３を有してなり、第３レンズ群Ｇ３は、第１レンズＬ３１、第２レンズＬ３２、第３レンズＬ３３、第４レンズＬ３４を有してなり、第４レンズ群Ｇ４は、１枚の第１レンズＬ４１を有している。
第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４は、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては各群毎に相対的に動作し、開口絞りＡＤは、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間に配設され、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、独立で移動するように動作する。
【００６４】
広角端（短焦点端）から望遠端（長焦点端）への変倍に際しては、第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４の全群が移動する。このうち、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群の間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔が減少し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間隔が変化する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側に像面側より曲率の大きな凸面を向けた１枚の両凸レンズからなる第１レンズ（正レンズ）Ｌ１１を配している。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順次、像面側に物体側より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる第１レンズ（負レンズ）Ｌ２１、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなり、像面側に非球面を形成された非球面レンズからなる第２レンズ（負レンズ）Ｌ２２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第３レンズ（正レンズ）Ｌ２３とを配している。
【００６５】
第３レンズ群Ｇ３は、物体側より順次に、物体側に像面側より大きい曲率の凸面を向けた両凸レンズであり、且つ両面に非球面を形成した非球面レンズからなる第１レンズ（正レンズ）Ｌ３１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第２レンズ（正レンズ）Ｌ３２と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第３レンズ（負レンズ）Ｌ３３と、像面側に凸面を受けた正メニスカスであって、像面側の面に非球面を形成してなる非球面レンズからなる第４レンズ（正レンズ）Ｌ３４とを配しており、第２レンズＬ３２と第３レンズＬ３３の２枚のレンズは、それぞれ互いに密接して貼り合わせられて、一体に接合され、２枚のレンズからなる接合レンズを形成している。
【００６６】
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であって、物体側の面に非球面を形成してなる非球面レンズからなる第１レンズＬ４１を配している。
この場合、図４に示すように、広角端（短焦点端）から望遠端（長焦点端）への変倍に際し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群の間隔が減少し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群の間隔が変化するように移動することにより、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３の倍率（絶対値）は、どちらも増加するが、第１レンズ群Ｇ１を１枚で構成し、主に、第３レンズ群Ｇ３により変倍するようにしているため、第３レンズ群Ｇ３の構成が重要になってくる。
そこで、第３レンズ群Ｇ３の構成を、正レンズ（第１レンズＬ３１）、正レンズ（第２レンズＬ３２）、負レンズ（第３レンズＬ３３）、像面側に凸面を向けた正レンズ（第４レンズＬ３４）としている。
この実施例４においては、全光学系の焦点距離ｆ、ＦナンバＦ、半画角ωが、ズーミングによって、それぞれｆ＝４．６３〜１７．８１、Ｆ＝１．８５〜３．０９、ω＝４８．０６〜１５．２９の範囲で変化する。各光学要素の光学特性は、次表１３の通りである。
【００６７】
【表１３】
2014010369.tif 000016
【００６８】
表１３において、面番号に「＊（アスタリスク）」を付して示した面番号のレンズ面が非球面であり、また、ガラスの表示欄の硝種名の後の括弧内に、次の通り硝材の製造メーカー名を、ＯＨＡＲＡ（株式会社オハラ）として略記した。
すなわち、表１３においては、「＊」が付された第６面、第１０面、第１１面、第１６面および第１７面の各光学面が非球面であり、式（１４）における各非球面のパラメータは、下記の表１４の通りである。
【００６９】
【表１４】
2014010369.tif 000017
【００７０】
第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の可変間隔ＤＡ、第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＡＤとの間の可変間隔ＤＢ、開口絞りＡＤと第３レンズ群Ｇ３との間の可変間隔ＤＣ、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間の可変間隔ＤＤ、そして第４レンズ群Ｇ４とフィルタ等ＦＭとの間の可変間隔ＤＥは、ズーミングに伴って表１５のように変化させられる。
【００７１】
【表１５】
2014010369.tif 000018
【００７２】
また、望遠端（Ｔｅｌｅ端）における像高Ｙ′＝４．８０である。図２０を参照して、先に述べたように、歪曲収差の画像処理による収差補正を行うため、受光素子の撮像範囲に望遠端（および中間焦点距離）における撮像範囲をほぼ一致させて、矩形の撮像範囲とし、広角端における像高Ｙ′＝４．３０として、広角端における撮像範囲が樽型となるような歪曲収差を発生させる。そして、広角端における樽型の有効撮像範囲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。
したがって、実施例４のズームレンズに係る条件式（１）〜条件式（１３）に対応する値は、次表（１６）のようになり、それぞれ条件式（１）〜条件式（１３）を満足している。
【００７３】
【表１６】
2014010369.tif 000019
【００７４】
また、図１４、図１５および図１６に、それぞれ、実施例４の広角端、中間焦点距離および望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差並びにコマ収差の各収差図を示している。なお、これらの図において、球面収差における破線は正弦条件をあらわし、非点収差における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれあらわしている。また、球面収差、非点収差、並びにコマ収差の各収差図におけるｇおよびｄはそれぞれ、ｇ線およびｄ線をあらわしている。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。
次に、上述した本発明の第１の実施の形態に係るズームレンズを撮像用光学系として採用して構成した本発明の第２の実施の形態に係るカメラとしてのデジタルカメラについて図１７〜図１９を参照して説明する。図１７は、物体側、すなわち被写体側、である前面側から見たデジタルカメラの外観を模式的に示す斜視図、図１８は、撮影者側である背面側から見たデジタルカメラの外観を模式的に示す斜視図であり、図１９は、デジタルカメラの機能構成を示す模式的ブロック図である。なお、ここでは、デジタルカメラを例にとって撮像装置について説明しているが、在来の画像記録媒体として銀塩フィルムを用いる銀塩フィルムカメラに本発明に係るズームレンズを採用してもよい。
【００７５】
また、いわゆるＰＤＡ（personal data assistant）や携帯電話機等の携帯情報端末装置（第３の実施の形態）のような情報装置にカメラ機能を組み込んだものが広く用いられている。このような情報装置も外観は若干異にするもののデジタルカメラと実質的に同様の機能・構成を含んでおり、このような情報装置における撮像用光学系として、本発明に係るズームレンズを採用してもよい。
図１７および図１８に示すように、デジタルカメラは、撮影レンズ１、光学ファインダ２、ストロボ（フラッシュライト）３、シャッタボタン４、カメラボディ５、電源スイッチ６、液晶モニタ７、操作ボタン８、メモリカードスロット９およびズームスイッチ１０等を具備している。
さらに、図１９に示すように、デジタルカメラは、中央演算装置（ＣＰＵ）１１、画像処理装置１２、受光素子１３、信号処理装置１４、半導体メモリ１５および通信カード等１６を備えている。
デジタルカメラは、撮像用光学系としての撮影レンズ１と、ＣＭＯＳ（相補型金属酸化物半導体）撮像素子またはＣＣＤ（電荷結合素子）撮像素子等を用いてイメージセンサとして構成された受光素子１３とを有しており、撮影レンズ１０１によって結像される被写体（物体）光学像を受光素子１１３によって読み取る。この撮影レンズ１として、上述した第１の実施の形態において説明したような本発明に係るズームレンズを用いる。
【００７６】
受光素子１３の出力は、中央演算装置１１によって制御される信号処理装置１４によって処理され、デジタル画像情報に変換される。すなわち、このようなデジタルカメラは、撮像された画像（被写体画像）をデジタル画像情報に変換する手段を含んでおり、この手段は、実質的に、受光素子１３、信号処理装置１４およびこれらを制御する中央演算装置（ＣＰＵ）１１等により構成される。
信号処理装置１４によってデジタル化された画像情報は、やはり中央演算装置１１によって制御される画像処理装置１２において所定の画像処理が施された後、不揮発性メモリ等の半導体メモリ１５に記録される。この場合、半導体メモリ１５は、メモリカ１ードスロット９に装填されたメモリカードでもよく、カメラ本体に（オンボードで）内蔵された半導体メモリでもよい。液晶モニタ７には、撮影中の画像を表示することもできるし、半導体メモリ１５に記録されている画像を表示することもできる。また、半導体メモリ１５に記録した画像は、通信カードスロット（図示していない）に装填した通信カード等１６を介して外部へ送信することも可能である。
【００７７】
撮影レンズ１は、カメラの携帯時には、その対物面がレンズバリア（図示していない）により覆われており、ユーザが電源スイッチ６を操作して電源を投入すると、レンズバリアが開き、対物面が露出する構成とする。このとき、撮影レンズ１の鏡胴の内部では、ズームレンズを構成する各群の光学系が、例えば広角端（短焦点端）の配置となっており、ズームスイッチ１０を操作することによって、各群光学系の配置が変更されて、中間焦点距離を経て望遠端（長焦点端）への変倍動作を行うことができる。なお、光学ファインダ２の光学系も撮影レンズ１の画角の変化に連動して変倍するようにすることが望ましい。
多くの場合、シャッタボタン４の半押し操作により、フォーカシングがなされる。本発明に係るズームレンズ（請求項１〜請求項８で定義され、あるいは上述した実施例１〜実施例４に示されるズームレンズ）におけるフォーカシングは、ズームレンズを構成する複数群の光学系の一部の群（例えば、第４レンズ群Ｇ４）の移動、または受光素子の移動などによって行うことができる。シャッタボタン４をさらに押し込み全押し状態とすると撮影が行なわれ、その後に上述した通りの処理がなされる。
【００７８】
半導体メモリ１５に記録した画像を液晶モニタ７に表示させたり、通信カード等１６を介して外部へ送信させる際には、操作ボタン８を所定のごとく操作する。半導体メモリ１５および通信カード等１６は、メモリカードスロット９および通信カードスロット等のような、それぞれ専用または汎用のスロットに装填して使用される。
上述のようなデジタルカメラ（撮像装置）または情報装置には、既に述べた通り、第１の実施の形態に示されたような広角端の半画角が４２度以上と、十分に広画角でありながら、短焦点端のＦナンバが２．０以下、長焦点端のＦナンバが３．０程度であり、構成枚数が９程度と少ないズームレンズを用いて構成した撮影レンズ１を撮像用光学系として使用することができる。したがって、１，０００万画素〜２，０００万画素またはそれ以上の画素数の受光素子を使用した高画質で小型のデジタルカメラ（撮像装置）または携帯情報端末装置を実現することができる。
【符号の説明】
【００７９】
Ｇ１  第１レンズ群（正）
Ｌ１１  第１レンズ
Ｇ２  第２レンズ群（負）
Ｌ２１  第１レンズ
Ｌ２２  第２レンズ
Ｌ２３  第３レンズ
Ｇ３  第３レンズ群（正）
Ｌ３１  第１レンズ
Ｌ３２  第２レンズ
Ｌ３３  第３レンズ
Ｌ３４  第４レンズ
Ｇ４  第４レンズ群（正）
Ｌ４１  第１レンズ
ＡＤ  開口絞り
ＦＭ  フィルタ等
１  撮影レンズ
２  光学ファインダ
３  ストロボ（フラッシュライト）
４  シャッタボタン
５  カメラボディ
６  電源スイッチ
７  液晶モニタ
８  操作ボタン
９  メモリカードスロット
１０  ズームスイッチ
１１  中央演算装置（ＣＰＵ）
１２  画像処理装置
１３  受光素子
１４  信号処理装置
１５  半導体メモリ
１６  通信カード等
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８０】
【特許文献１】特開２００４−１９９０００号公報
【特許文献２】特開２００１−２４２３７９号公報
【特許文献３】特開２００２−７２０８７号公報
【特許文献４】特開２００２−１９６２４１号公報
【図１】
2014010369.tif 000020
【図２】
2014010369.tif 000021
【図３】
2014010369.tif 000022
【図４】
2014010369.tif 000023
【図５】
2014010369.tif 000024
【図６】
2014010369.tif 000025
【図７】
2014010369.tif 000026
【図８】
2014010369.tif 000027
【図９】
2014010369.tif 000028
【図１０】
2014010369.tif 000029
【図１１】
2014010369.tif 000030
【図１２】
2014010369.tif 000031
【図１３】
2014010369.tif 000032
【図１４】
2014010369.tif 000033
【図１５】
2014010369.tif 000034
【図１６】
2014010369.tif 000035
【図１７】
2014010369.tif 000036
【図１８】
2014010369.tif 000037
【図１９】
2014010369.tif 000038
【図２０】
2014010369.tif 000039