(57)【要約】    【課題】  短焦点端における半画角を４２度と広画角として、しかもＦ値を低く抑えつつ、構成レンズ枚数を１２枚程度と少なく抑え、小型で１０００万〜２０００万画素の撮像素子に対応する高解像力を得る。    【解決手段】  物体側から、順次、正の第１レンズ群Ｇ１と、負の第２レンズ群Ｇ２と、正の第３レンズ群Ｇ３と、正の第４レンズ群Ｇ４とを配置する。第１レンズ群Ｇ１は正レンズＬ１０で構成し、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から、順次、像側が凹面の負レンズＬ２１と、像側が凹面の負レンズＬ２２と、物体側が凹面の負レンズＬ２３と、物体側が凸面の正レンズＬ２４とを配置し、第２レンズ群Ｇ２の負レンズＬ２３の焦点距離をｆ２＿３とし、第２レンズ群Ｇ２全体の焦点距離をｆ２として、下記の条件式〔１〕：    〔１〕  １．５＜ｆ２＿３／ｆ２＜２．５を満足する。【選択図】    図１
2014134747.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から、順次、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レンズ群とを配置してなり、
短焦点端から長焦点端への変倍に伴って、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が減小し、そして前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が変化するように移動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レンズ群との間に開口絞りを配設し、
前記第１レンズ群は正レンズで構成し、
前記第２レンズ群は、物体側から、順次、像側が凹面である負レンズＬ２１と、像側が凹面である負レンズＬ２２と、物体側が凹面である負レンズＬ２３と、物体側が凸面である正レンズＬ２４とを配置して構成するとともに、
前記第２レンズ群の負レンズＬ２３の焦点距離をｆ２＿３とし、そして前記第２レンズ群全体の焦点距離をｆ２として、
条件式：
〔１〕  １．５＜ｆ２＿３／ｆ２＜２．５
を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】
前記第２レンズ群全体の焦点距離をｆ２とし、そして短焦点端における当該ズームレンズの全光学系の焦点距離をｆｗとして、
条件式：
〔２〕  −２．５＜ｆ２／ｆｗ＜−２．０
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。
【請求項３】
前記第２レンズ群の負レンズＬ２１の焦点距離をｆ２＿１とし、そして前記第２レンズ群全体の焦点距離をｆ２として、
条件式：
〔３〕  ２．５＜ｆ２＿１／ｆ２＜３．５
を満足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。
【請求項４】
前記第２レンズ群の負レンズＬ２２の焦点距離をｆ２＿２とし、そして前記第２レンズ群全体の焦点距離をｆ２として、
条件式：
〔４〕  １．０＜ｆ２＿２／ｆ２＜２．０
を満足することを特徴とする請求項１〜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レンズ群の負レンズＬ２１のアッベ数をν２１として、
条件式：
〔５〕  ２５＜ν２１＜３７
を満足することを特徴とする請求項１〜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１レンズ群全体の焦点距離をｆ１とし、そして短焦点端における当該ズームレンズの全光学系の焦点距離をｆｗとして、
条件式：
〔６〕  １５＜ｆ１／ｆｗ＜２５
を満足することを特徴とする請求項１〜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レンズ群の負レンズＬ２２が少なくとも一方の面を非球面とした非球面レンズであることを特徴とする請求項１〜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】
短焦点端における前記開口絞りと前記第３レンズ群との間隔をＴＬｓ３＿ｗとし、そして短焦点端における前記第２レンズ群と前記開口絞りとの間隔をＴＬ２ｓ＿ｗとして、
条件式：
〔７〕  ０．１０＜ＴＬｓ３＿ｗ／ＴＬ２ｓ＿ｗ＜０．６０
を満足することを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項９】
撮像用光学系として、請求項１〜請求項８のいずれか１項のズームレンズを具備することを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】
撮像機能を有し、撮像用光学系として、請求項１〜請求項８のいずれか１項のズームレンズを具備することを特徴とする情報装置。
【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、主として、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撮像装置およびそのような撮像機能を有する情報装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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等の市場は非常に大きな市場となっており、この種のデジタルカメラ等に対するユーザの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。この種のデジタルカメラ等における撮影レンズとしては、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ズームレンズが広く用いられている。このようなデジタルカメラ等に撮影レンズとして用いられ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。
この場合、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となり、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、少なくとも、１０００万〜２０００万画素の撮像素子に対応した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、多くのユーザが撮影レンズの広画角化を望んでおり、この種のズームレンズの短焦点端、つまり広角端での半画角は、４５度程度またはそれ以上であることが望ましい。半画角４５度は、３５ｍｍ銀塩フィルム（いわゆるライカ判）用のレンズに換算した焦点距離で約２０ｍｍに相当する。
【０００３】
さらに、明るさに対応する口径についてもなるべく大口径とすることが望まれており、短焦点端、つまり広角端におけるＦ値が、Ｆ２．０以下であることが望ましい。
この種のデジタルカメラ等に用いるズームレンズとしては、多くの種類が考えられるが、３．５倍程度の変倍比を確保しつつ、大口径化に適するものとして、物体側から、順次、正の焦点距離（正の屈折力）を有する第１レンズ群と、負の焦点距離（負の屈折力）を有する第２レンズ群と、正の焦点距離（正の屈折力）を有する第３レンズ群と、そして正の焦点距離（正の屈折力）を有する第４レンズ群とを配置してなり、広角端、つまり短焦点端と望遠端つまり長焦点端との間の変倍操作に伴って、前記第１レンズ群は像側に凸になるように移動し、前記第２レンズ群は像側に移動し、前記第３レンズ群は物体側に移動し、そして前記第４レンズ群が移動するタイプのズームレンズがある。
物体側から、順次、正の焦点距離（正の屈折力）を有する第１レンズ群と、負の焦点距離（負の屈折力）を有する第２レンズ群と、正の焦点距離（正の屈折力）を有する第３レンズ群と、そして正の焦点距離（正の屈折力）を有する第４レンズ群とを配置してなるタイプの従来のズームレンズとして、前記第１レンズ群は、正レンズで構成し、前記第２レンズ群は、物体側から、順次、負レンズと、負レンズと、負レンズと、そして正レンズを、物体側から順次配置して構成するものがある。
【０００４】
このようなタイプの従来のズームレンズの例が、例えば、特許文献１および特許文献２に開示されている。
これら特許文献１および特許文献２に開示されたズームレンズは、短焦点端において４２度程度の半画角を得ようとすると、短焦点端におけるＦ値をＦ２．０以下とすることは困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、特許文献１および特許文献２に開示されたズームレンズにおいては、短焦点端における半画角を４２度程度以上とすると、短焦点端におけるＦ値がＦ２．０を超えてしまうことになる。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、短焦点端（広角端）における半画角を４２度以上と充分な広画角として、しかも短焦点端（広角端）におけるＦ値をＦ２．０以下、長焦点端（望遠端）におけるＦ値をＦ３．０以下とすることができ、構成レンズ枚数を１２枚程度に抑え、小型で且つ１０００万〜２０００万画素またはそれ以上の画素数の撮像素子に対応する高解像力を得ることの可能な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】
【０００６】
本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、
物体側から、順次、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レンズ群とを配置してなり、
短焦点端から長焦点端への変倍に伴って、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が減小し、そして前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が変化するように移動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レンズ群との間に開口絞りを配設し、
前記第１レンズ群は正レンズで構成し、
前記第２レンズ群は、物体側から、順次、像側が凹面である負レンズＬ２１と、像側が凹面である負レンズＬ２２と、物体側が凹面である負レンズＬ２３と、物体側が凸面である正レンズＬ２４とを配置して構成するとともに、
前記第２レンズ群の負レンズＬ２３の焦点距離をｆ２＿３とし、そして前記第２レンズ群全体の焦点距離をｆ２として、
条件式：
〔１〕  １．５＜ｆ２＿３／ｆ２＜２．５
を満足することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、短焦点端（広角端）における半画角を４２度以上と充分な広画角として、しかも短焦点端（広角端）におけるＦ値をＦ２．０以下、長焦点端（望遠端）におけるＦ値をＦ３．０以下とすることができ、構成レンズ枚数を１２枚程度に抑え、小型で且つ１０００万〜２０００万画素またはそれ以上の画素数の撮像素子に対応する高解像力を得ることの可能なズームレンズを提供することができる。
【０００８】
すなわち、本発明に係るズームレンズによれば、
物体側から、順次、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レンズ群とを配置してなり、
短焦点端から長焦点端への変倍に伴って、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が減小し、そして前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が変化するように移動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レンズ群との間に開口絞りを配設し、
前記第１レンズ群は正レンズで構成し、
前記第２レンズ群は、物体側から、順次、像側が凹面である負レンズＬ２１と、像側が凹面である負レンズＬ２２と、物体側が凹面である負レンズＬ２３と、物体側が凸面である正レンズＬ２４とを配置して構成するとともに、
前記第２レンズ群の負レンズＬ２３の焦点距離をｆ２＿３とし、そして前記第２レンズ群全体の焦点距離をｆ２として、
条件式：
〔１〕  １．５＜ｆ２＿３／ｆ２＜２．５
を満足することにより、
短焦点端（広角端）における半画角を４２度以上の広画角として、しかも短焦点端（広角端）におけるＦ値をＦ２．０以下、長焦点端（望遠端）におけるＦ値をＦ３．０以下とすることができ、構成レンズ枚数を１２枚程度に抑え、小型で且つ１０００万〜２０００万画素またはそれ以上の画素数の撮像素子に対応する高解像力を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る実施例（数値実施例。以下、同じ）１におけ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模式的に示す図であり、（ａ）は短焦点端（広角端）、（ｂ）は中間焦点距離および（ｃ）は長焦点端（望遠端）のそれぞれにおける光軸に沿った断面図である。
【図２】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３】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４】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５】本発明の第２の実施の形態に係る実施例２におけ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模式的に示す図であり、（ａ）は短焦点端、（ｂ）は中間焦点距離および（ｃ）は長焦点端のそれぞれにおける光軸に沿った断面図である。
【図６】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８】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】本発明の第３の実施の形態に係る実施例３におけ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模式的に示す図であり、（ａ）は短焦点端、（ｂ）は中間焦点距離および（ｃ）は長焦点端のそれぞれにおける光軸に沿った断面図である。
【図１０】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１２】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】本発明の第４の実施の形態に係る実施例４におけ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模式的に示す図であり、（ａ）は短焦点端、（ｂ）は中間焦点距離および（ｃ）は長焦点端のそれぞれにおける光軸に沿った断面図である。
【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５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物体側から見た外観構成を模式的に示す斜視図である。
【図１８】図１７のデジタルカメラを撮影者側から見た外観構成を模式的に示す斜視図である。
【図１９】図１７および図１８のデジタルカメラの機能構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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、撮像装置および情報装置を詳細に説明する。具体的な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。
本発明のような、物体側から、順次、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群、そして正の屈折力を有する第４レンズ群を配置した、いわゆる正−負−正−正の４レンズ群で構成されるズームレンズにおいては、一般に、第３レンズ群が変倍作用を主に負担する、いわゆるバリエータとして構成される。しかし、本発明においては、短焦点端（広角端）から長焦点端（望遠端）への変倍に伴って、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔は増大し、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔は減少し、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔が変化することによって、第２レンズ群および第３レンズ群の倍率（絶対値）はどちらも増加して、変倍作用を互いに分担するように機能する。
そして、短焦点端において第２レンズ群は開口絞りから離れることから、第２レンズ群が大型化し、第２レンズ群内の収差補正が困難になる。
【００１１】
そして、短焦点端の歪曲収差を光学的に補正するためには、この第２レンズ群は、さらに重要になる。第２レンズ群を、負レンズ−負レンズ−正レンズで構成した場合には、非球面を２枚用いるなどのコストアップが必要となり、軸外収差の補正も困難になってくる。そこで、本発明においては、物体側から、順次、像側が凹面である負レンズＬ２１と、像側が凹面である負レンズＬ２２と、物体側が凹面である負レンズＬ２３と、そして物体側が凸面である正レンズＬ２４とを配置して構成することとした。
すなわち、負レンズＬ２１および負レンズＬ２２の像側を凹面とする形状にし、負レンズＬ２３の物体側を凹面とする形状にすると各種収差をバランス良く補正することができる。
ここで、負レンズＬ２３は、第２レンズ群の負レンズの中で最も軸外光線が通る高さが低い。そのため、負レンズＬ２３に適切なパワーを持たせることによって、軸外収差を有効に補正することができる。そこで、次の条件式を満足するように構成する（請求項１に対応する）。
〔１〕  １．５＜ｆ２＿３／ｆ２＜２．５
ここで、ｆ２＿３は、第２レンズ群の負レンズＬ２３の焦点距離を、そしてｆ２は、第２レンズ群全体の焦点距離をそれぞれあらわしている。
【００１２】
条件式〔１〕において、ｆ２＿３／ｆ２が上限値２．５以上となると、第２レンズ群の負レンズＬ２３の焦点距離が長くなり過ぎ、負レンズＬ２１と負レンズＬ２２のパワーを強くすることになり、短焦点端の軸外収差を補正することが困難になる。また、ｆ２＿３／ｆ２が下限値１．５以下となると、第２レンズ群の負レンズＬ２３の焦点距離が短くなり過ぎ、前述と同様に短焦点端の軸外収差を補正することが困難になる。
さらに高性能にするためには、次の条件式を満足することが望ましい（請求項２に対応する）。
〔２〕  −２．５＜ｆ２／ｆｗ＜−２．０
ここで、ｆ２は、第２レンズ群全体の焦点距離を、そしてｆｗは、短焦点端における当該ズームレンズの全光学系の焦点距離をそれぞれあらわしている。
条件式〔２〕において、ｆ２／ｆｗが上限値−２．０以上となると、第２レンズ群全体の焦点距離が長くなり過ぎて、第２レンズ群の変倍作用が小さくなり、第３レンズ群で大きく変倍させることになって、ズーム域全体で収差補正することが困難になる。また、ｆ２／ｆｗが下限値−２．５以下となると、第２レンズ群の焦点距離が短くなり過ぎて、第２レンズ群内の軸外収差を補正することが困難になる。
【００１３】
また、一層高性能にするためには、次の条件式を満足することが望ましい（請求項３に対応する）。
〔３〕  ２．５＜ｆ２＿１／ｆ２＜３．５
ここで、ｆ２＿１は、第２レンズ群の負レンズＬ２１の焦点距離を、そしてｆ２は、第２レンズ群全体の焦点距離をそれぞれあらわしている。
条件式〔３〕において、ｆ２＿１／ｆ２が上限値３．５以上となると、第２レンズ群の負レンズＬ２１の焦点距離が長くなり過ぎて、負レンズＬ２２と負レンズＬ２３のパワーを強くすることになり、短焦点端の軸外収差を補正することが困難になる。また、ｆ２＿１／ｆ２が下限値２．５以下となると、第２レンズ群の負レンズＬ２１の焦点距離が短くなり過ぎて、前述と同様に短焦点端の軸外収差を補正することが困難になる。
より一層高性能にするためには、次の条件式を満足することが望ましい（請求項４に対応する）。
〔４〕  １．０＜ｆ２＿２／ｆ２＜２．０
ここで、ｆ２＿２は、第２レンズ群の負レンズＬ２２の焦点距離を、そしてｆ２は、第２レンズ群全体の焦点距離をそれぞれあらわしている。
【００１４】
条件式〔４〕において、ｆ２＿２／ｆ２が上限値２．０以上となると、第２レンズ群の負レンズＬ２２の焦点距離が長くなり過ぎて、負レンズＬ２１と負レンズＬ２３のパワーを強くすることになり、短焦点端の軸外収差を補正することが困難になる。また、ｆ２＿２／ｆ２が下限値１．０以下となると、第２レンズ群の負レンズＬ２２の焦点距離が短くなり過ぎて、前述と同様に短焦点端の軸外収差を補正することが困難になる。
さらに、色収差を補正するためには、次の条件式を満足することが望ましい（請求項５に対応する）。
〔５〕  ２５＜ν２１＜３７
ここで、ν２１は、第２レンズ群の負レンズＬ２１のアッベ数をあらわしている。
短焦点端においては、倍率色収差がプラス側に発生し易い。第２レンズ群の負レンズＬ２１は軸外光線が高い位置を通るため、倍率色収差への寄与度が大きいので、負レンズＬ２１のアッベ数を適切に設定することが重要である。また、第２レンズ群の負レンズＬ２１の焦点距離を、条件式〔３〕程度とすることにより、軸上色収差への影響は小さくすることができる。
【００１５】
そして、条件式〔５〕において、アッベ数ν２１が、上限値３７以上となると、第２レンズ群の負レンズＬ２１のアッベ数が大きくなり過ぎて、短焦点端の倍率色収差を充分に補正することが困難になる。アッベ数ν２１が、下限値２５以下となると、負レンズＬ２１のアッベ数が小さくなり過ぎて、軸上色収差、特に長焦点端の軸上色収差を補正することが困難になる。
さらに一層高性能にするためには、次の条件式を満足することが望ましい（請求項６に対応する）。
〔６〕  １５＜ｆ１／ｆｗ＜２５
ここで、ｆ１は、第１レンズ群全体の焦点距離を、そしてｆｗは、短焦点端における当該ズームレンズの全光学系の焦点距離を、それぞれあらわしている。
条件式〔６〕において、ｆ１／ｆｗが、上限値２５以上となると、第２レンズ群がほとんど変倍機能に寄与することができなくなり、ズーム域全体の収差補正が困難になる。ｆ１／ｆｗが、下限値１５以下となると、第１レンズ群の焦点距離が短くなり過ぎ、第１レンズ群を１枚で構成して、ズーム域全体の収差補正をしつつ、望遠端での軸上色収差を補正することが困難になる。
【００１６】
さらに高性能にするためには、第２レンズ群の負レンズＬ２２を非球面レンズとすることが望ましい（請求項７に対応する）。第２レンズ群の負レンズＬ２２の像側面を、周縁部に近付くほど負の屈折力が弱くなるような非球面とすることにより、短焦点端における歪曲収差を充分に補正することができる。
そして、本発明に係るズームレンズを、さらに一層小型で且つ高性能とするためには、次の条件式を満足することが望ましい（請求項８に対応する）。
〔７〕  ０．１０＜ＴＬｓ３＿ｗ／ＴＬ２ｓ＿ｗ＜０．６０
ここで、ＴＬｓ３＿ｗは、短焦点端における開口絞りと第３レンズ群との間隔を、そしてＴＬ２ｓ＿ｗは、短焦点端における第２レンズ群と開口絞りとの間隔をそれぞれあらわしている。
条件式〔７〕において、ＴＬｓ３＿ｗ／ＴＬ２ｓ＿ｗが、下限値０．１０以下となると、第２レンズ群と開口絞りの間隔が大きくなり、短焦点端における第２レンズ群を通る軸外光線が高くなり過ぎて、第２レンズ群内における軸外収差の補正が困難になり、そして第２レンズ群が大型化する。また、ＴＬｓ３＿ｗ／ＴＬ２ｓ＿ｗが、上限値０．６０以上となると、第３レンズ群と開口絞りの間隔が大きくなって、短焦点端における第３レンズ群を通る軸外光線が高くなりすぎ、第３レンズ群内における収差補正が困難になり、しかも、第３レンズ群が大型化する。
【００１７】
さらに高性能にするためには、次の条件式を満足するようにする。
〔７′〕  ０．１２＜ＴＬｓ３＿ｗ／ＴＬ２ｓ＿ｗ＜０．５０
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において、第１レンズ群は、物体側に凸形状の正メニスカスレンズ１枚で構成することが望ましい。
また、第２レンズ群は、物体側に凸形状の負メニスカスレンズ、物体側に凸形状の負メニスカスレンズ、両凹レンズ、そして両凸レンズを、物体側から順次配置して構成すると、ズーム域全体の収差を補正しつつ、短焦点端の軸外収差を充分に補正することができる。
さらに高性能にするためには、第３レンズ群を、物体側から順次、正レンズと、正レンズ−負レンズ−正レンズの３枚接合レンズと、負レンズ−正レンズの２枚接合レンズとを配置して構成することにより、大口径であって、しかも球面収差およびコマ収差等を充分に補正することができる。
【００１８】
また、フォーカシングは、第４レンズ群によって行うようにすることが望ましい。この場合、フォーカス群としての第４レンズ群を、正レンズ１枚で構成することによって、フォーカス群を軽量化することができ、省エネルギーにつながる。さらに、第４レンズ群の正レンズは、物体側に凸のメニスカス形状を有することが望ましい。
そして、像面に到達する光量を減少させる必要があるときには、開口絞りを小径化しても良いが、開口絞り径を大きく変えることなく、ＮＤフィルタ（減光フィルタ）等の挿入により光量を減少させるようにしたほうが、回折現象による解像力の低下を防止することができて一層好ましい。
また、上述したズームレンズにおいて、第１レンズ群は、像側に凸になるような軌跡で移動させることにより、短焦点端においても全長を確保し、広角で且つ大口径であって、しかも高性能となるようにしている。
一方、本発明の第５の実施の形態は、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（後述する第２〜第４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用いて構成した、いわゆるデジタルカメラ等の撮像装置である（請求項９に対応する）。
【００１９】
このような撮像装置は、撮像用光学系として、上述したようなズームレンズを具備することにより、小型で高画質を得ることが可能となる。
また、カメラ機能等の撮像機能を有する、いわゆる携帯情報端末装置等の情報装置における撮像機能部の撮像用光学系として、上述したようなズームレンズを用いて構成することもできる（請求項１０に対応する）。
このような情報装置は、撮像機能を有し、撮像用光学系として、上述したようなズームレンズを具備することにより、小型で高画質を得ることが可能となる。
したがって、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は、
物体側から、順次、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レンズ群とを配置してなり、
短焦点端から長焦点端への変倍に伴って、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が減小し、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔が変化するように移動するズームレンズであって、さらに、次のような特徴を有している。
【００２０】
第２レンズ群と第３レンズ群との間に開口絞りを配設し、
第１レンズ群は正レンズで構成し、
第２レンズ群は、物体側から、順次、像側が凹面である負レンズＬ２１と、像側が凹面である負レンズＬ２２と、物体側が凹面である負レンズＬ２３と、物体側が凸面である正レンズＬ２４とを配置して構成するとともに、
第２レンズ群の負レンズＬ２３の焦点距離をｆ２＿３とし、そして前記第２レンズ群全体の焦点距離をｆ２として、
条件式：
〔１〕  １．５＜ｆ２＿３／ｆ２＜２．５
を満足することを特徴としている（請求項１）。
また、望ましくは、第２レンズ群全体の焦点距離をｆ２とし、そして短焦点端における当該ズームレンズの全光学系の焦点距離をｆｗとして、
条件式：
〔２〕  −２．５＜ｆ２／ｆｗ＜−２．０
を満足するようにする（請求項２）。
【００２１】
さらに、望ましくは、第２レンズ群の負レンズＬ２１の焦点距離をｆ２＿１とし、そして第２レンズ群全体の焦点距離をｆ２として、
条件式：
〔３〕  ２．５＜ｆ２＿１／ｆ２＜３．５
を満足するようにする（請求項３）。
また、より望ましくは、第２レンズ群の負レンズＬ２２の焦点距離をｆ２＿２とし、そして第２レンズ群全体の焦点距離をｆ２として、
条件式：
〔４〕  １．０＜ｆ２＿２／ｆ２＜２．０
を満足するようにする（請求項４）。
さらに、第２レンズ群の負レンズＬ２１のアッベ数をν２１として、
条件式：
〔５〕  ２５＜ν２１＜３７
を満足するようにしても良い（請求項５）。
【００２２】
また、第１レンズ群の焦点距離をｆ１とし、そして短焦点端における当該ズームレンズの全光学系の焦点距離をｆｗとして、
条件式：
〔６〕  １５＜ｆ１／ｆｗ＜２５
を満足するようにしても良い（請求項６）。
さらにまた、第２レンズ群の負レンズＬ２２は、少なくとも一方の面を非球面とした非球面レンズとしても良い（請求項７）。
またさらに、短焦点端における前記開口絞りと第３レンズ群との間隔をＴＬｓ３＿ｗとし、そして短焦点端における第２レンズ群と開口絞りとの間隔をＴＬ２ｓ＿ｗとして、
条件式：
〔７〕  ０．１０＜ＴＬｓ３＿ｗ／ＴＬ２ｓ＿ｗ＜０．６０
を満足するようにしても良い（請求項８）。
そして、上述した本発明の第５の実施の形態に係る撮像装置は、
撮像用光学系として、上述したいずれかのズームレンズを具備して構成する（請求項９）。
また、本発明の第５の実施の形態に係る情報装置は、撮像機能を有する情報装置であって、撮像機能部の撮像用光学系として、上述したいずれかのズームレンズを具備して構成する（請求項１０）。
【実施例１】
【００２３】
次に、上述した本発明の実施の形態に基づく、具体的な実施例を詳細に説明する。以下に述べる実施例１〜実施例４は、本発明の第１の実施の形態〜第４の実施の形態に係るズームレンズの数値例（数値実施例）による具体的な構成の実施例である。図１〜図４は、本発明の第１の実施の形態に係る実施例１におけるズームレンズを説明するためのものであり、図５〜図８は、本発明の第２の実施の形態に係る実施例２におけるズームレンズを説明するためのものであり、図９〜図１２は、本発明の第３の実施の形態に係る実施例３におけるズームレンズを説明するためのものであり、そして図１３〜図１６は、本発明の第４の実施の形態に係る実施例４におけるズームレンズを説明するためのものである。
実施例１〜実施例４のズームレンズは、いずれも、物体側から、順次、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群、そして正の屈折力を有する第４レンズ群を配置した、いわゆる正−負−正−正の４群構成のズームレンズである。
【００２４】
実施例１〜実施例４の各実施例のズームレンズにおいて、第４レンズ群の像面側に配設される平行平板からなる光学要素は、光学ローパスフィルタおよび赤外カットフィルタ等の各種光学フィルタや、ＣＭＯＳ（相補型金属酸化物半導体）イメージセンサまたはＣＣＤ（電荷結合素子）イメージセンサ等の受光撮像素子のカバーガラス（シールガラス）を想定したものであり、ここでは、等価的な透明平行平板として、フィルタ等ＦＧと総称することにする。
また、実施例１〜実施例４の各実施例において用いている光学ガラスの硝材は、株式会社オハラ（ＯＨＡＲＡ）、ＨＯＹＡ株式会社（ＨＯＹＡ）および光ガラス株式会社（ＨＩＫＡＲＩ）の製品の光学硝種名で示している。
実施例１〜実施例４の各実施例のズームレンズにおける収差は、充分に補正されており、１０００万〜２０００万画素またはそれ以上の画素数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〜第４の実施の形態に従ってズームレンズを構成することによって、充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、実施例１〜実施例４の各実施例より明らかである。
【００２５】
実施例１〜実施例４に共通な記号の意味は、次の通りである。
ｆ：光学系全系の焦点距離
Ｆ：Ｆ値（Ｆナンバ）
ω：半画角（度）
Ｒ：曲率半径（非球面については近軸曲率半径）
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
ここで用いられる非球面形状は、近軸曲率半径の逆数（近軸曲率）をＣ、光軸からの高さをＨ、そして円錐定数をＫとし、上記各次数の非球面係数を用い、Ｘを光軸方向における非球面量として、次の式〔８〕で定義され、近軸曲率半径および円錐定数、並びに非球面係数を与えて形状を特定する。
【００２６】
【数１】
2014134747.tif 000003
【００２７】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る実施例１のズームレンズの光学系のレンズ構成および短焦点端、つまり広角端から所定の中間焦点距離を経て長焦点端、つまり望遠端へのズーミングに伴うズーム軌跡を示しており、（ａ）は短焦点端、すなわち広角端における断面図、（ｂ）は所定の中間焦点距離における断面図、そして（ｃ）は長焦点端、すなわち望遠端における断面図である。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、物体側から、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、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に開口絞りＡＤを配している。
第１レンズ群Ｇ１は、第１レンズＬ１０からなる。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順次、第１レンズＬ２１、第２レンズＬ２２、第３レンズＬ２３および第４レンズＬ２４を配置してなる。第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順次、第１レンズＬ３１、第２レンズＬ３２、第３レンズＬ３３、第４レンズＬ３４、第５レンズＬ３５および第６レンズＬ３６を配置してなる。そして第４レンズ群Ｇ４は、第１レンズＬ４０からなる。
【００２８】
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一体的に動作し、開口絞りＡＤは、各群とは独立に動作する。図１には、各光学面の面番号も示している。なお、図１における各参照符号は、参照符号の桁数の増大による説明の煩雑化を避けるため、各実施例毎に独立に用いている。そのため他の実施例に係る図面と共通の参照符号を付していてもそれらは、他の実施例とはかならずしも共通の構成ではない。
短焦点端（広角端）から長焦点端（望遠端）への変倍に際しては、第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４の全群が移動して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が減小し、そして第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔が増大するように移動する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸形状をなし、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズからなる単一の正レンズである第１レンズＬ１０のみからなっている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から、順次、物体側に凸形状をなし、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズ（第１負レンズ）Ｌ２１と、物体側に凸形状をなし、像側に非球面を形成してなる凹面を向けた負メニスカスレンズである非球面レンズからなる第２レンズ（第２負レンズ）Ｌ２２と、物体側に像面側より曲率の大きな凹面を向けた両凹負レンズからなる第３レンズ（第３負レンズ）Ｌ２３と、そして物体側に像面側より曲率の大きな凸面を向けた両凸正レンズからなる第４レンズ（正レンズ）Ｌ２４とを配している。
【００２９】
開口絞りＡＤは、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に介挿配置されている。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から、順次、物体側に像面側より曲率の大きな凸面を向けた両凸正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（第１正レンズ）Ｌ３１と、物体側に凸形状をなし、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズからなる第２レンズ（第２正レンズ）Ｌ３２と、物体側に凸形状をなし、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第３レンズ（第１負レンズ）Ｌ３３と、物体側に凸形状をなし、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズからなる第４レンズ（第３正レンズ）Ｌ３４と、物体側に凸形状をなし、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第５レンズ（第２負レンズ）Ｌ３５と、そして物体側に像面側より曲率の大きな凸面を向けた両凸正レンズからなる第６レンズ（第４正レンズ）Ｌ３６とを配している。第２レンズＬ３２と第３レンズＬ３３と第４レンズＬ３４の３枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、３枚接合からなる接合レンズを形成している。第５レンズＬ３５と第６レンズＬ３６の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
【００３０】
第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凸形状をなし、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズであり、且つ物体側に向けた凸面を非球面とした非球面レンズからなる単一の正レンズである第１レンズＬ４０のみからなっている。
この場合、図１に示すように、短焦点端（広角端）から長焦点端（望遠端）への変倍に伴って、第１レンズ群Ｇ１は、像側から若干像側へ凸の軌跡を描いて物体側へ移動し、第２レンズ群Ｇ２は、像側へ凸の軌跡を描いて、物体側から像側へ移動した後若干物体側へ移動する。開口絞りＡＤは、像側から物体側へほぼ単調に移動し、第３レンズ群Ｇ３は、像側から物体側へほぼ単調に移動し、そして第４レンズ群Ｇ４は像側から物体側へほぼ単調に移動する。
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および半画角ωが、ズーミングによって、それぞれｆ＝４．６３〜８．３２〜１４．９４、Ｆ＝１．８５〜２．３１〜２．８８およびω＝４７．１２〜３０．８０〜１８．３３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。
【００３１】
【表１】
2014134747.tif 000004
【００３２】
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る。また、表１には、各レンズの材質も示している。これらは、他の実施例についても同様である。
すなわち、表１においては、「＊」が付された第６面、第１２面、第１３面および第２１面の各光学面が非球面であり、式〔８〕における各非球面のパラメータは、次表２の通りである。
【００３３】
【表２】
2014134747.tif 000005
【００３４】
この実施例１においては、全光学系の焦点距離ｆ、Ｆ値、半画角ω、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ＦＧとの間の可変間隔ＤＥ等の可変量は、ズーミングに伴って次表３のように変化する。
【００３５】
【表３】
2014134747.tif 000006
【００３６】
この場合、上記条件式〔１〕〜条件式〔７〕に対応する値は、次表４の通りとなり、それぞれ条件式〔１〕〜条件式〔７〕を満足している。
【００３７】
【表４】
2014134747.tif 000007
【００３８】
また、図２、図３および図４に、それぞれ、実施例１の短焦点端（広角端）、中間焦点距離および長焦点端（望遠端）における球面収差、非点収差、歪曲収差、並びに横収差の各収差図を示している。なお、これらの収差図において、球面収差図における破線は正弦条件をあらわし、非点収差図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。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】
【００３９】
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る実施例２のズームレンズの光学系のレンズ構成および短焦点端（広角端）から所定の中間焦点距離を経て長焦点端（望遠端）へのズーミングに伴うズーム軌跡を示しており、（ａ）は短焦点端（広角端）における断面図、（ｂ）は所定の中間焦点距離における断面図、そして（ｃ）は長焦点端（望遠端）における断面図である。なお、第２の実施の形態である実施例２のレンズ群配置を示す図５においても、図示左側が物体（被写体）側である。
図５に示すズームレンズは、物体側から、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、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に開口絞りＡＤを配している。
第１レンズ群Ｇ１は、第１レンズＬ１０からなり、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順次、第１レンズＬ２１、第２レンズＬ２２、第３レンズＬ２３および第４レンズＬ２４を配置してなり、第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順次、第１レンズＬ３１、第２レンズＬ３２、第３レンズＬ３３、第４レンズＬ３４、第５レンズＬ３５および第６レンズＬ３６を配置してなり、そして第４レンズ群Ｇ４は、第１レンズＬ４０からなる。
【００４０】
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一体的に動作し、開口絞りＡＤは、各群とは独立に動作する。図５には、各光学面の面番号も示している。なお、図５における各参照符号は、参照符号の桁数の増大による説明の煩雑化を避けるため、各実施例毎に独立に用いており、そのため他の実施例に係る図面と共通の参照符号を付していてもそれらは他の実施例とはかならずしも共通の構成ではない。
短焦点端（広角端）から長焦点端（望遠端）への変倍に際しては、第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４の全群が移動して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が減小する。そして第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔が増大するように移動する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸形状をなし、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズからなる単一の正レンズである第１レンズＬ１０のみからなっている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から、順次、物体側に凸形状をなし、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズ（第１負レンズ）Ｌ２１と、物体側に凸形状をなし、像側に非球面を形成してなる凹面を向けた負メニスカスレンズである非球面レンズからなる第２レンズ（第２負レンズ）Ｌ２２と、物体側に像面側より曲率の大きな凹面を向けた両凹負レンズからなる第３レンズ（第３負レンズ）Ｌ２３と、そして物体側に像面側より曲率の大きな凸面を向けた両凸正レンズからなる第４レンズ（正レンズ）Ｌ２４とを配している。
【００４１】
開口絞りＡＤは、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に介挿配置されている。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から、順次、物体側に像面側より曲率の大きな凸面を向けた両凸正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（第１正レンズ）Ｌ３１と、物体側に像面側より曲率の大きな凸面を向けた両凸正レンズからなる第２レンズ（第２正レンズ）Ｌ３２と、像面側に物体側より曲率の大きな凹面を向けた両凹負レンズからなる第３レンズ（第１負レンズ）Ｌ３３と、物体側に凸形状をなし、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズからなる第４レンズ（第３正レンズ）Ｌ３４と、物体側に凸形状をなし、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第５レンズ（第２負レンズ）Ｌ３５と、そして物体側に像面側より曲率の大きな凸面を向けた両凸正レンズからなる第６レンズ（第４正レンズ）Ｌ３６とを配している。第２レンズＬ３２と第３レンズＬ３３と第４レンズＬ３４の３枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、３枚接合からなる接合レンズを形成している。第５レンズＬ３５と第６レンズＬ３６の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
【００４２】
第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凸形状をなし、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズであり、且つ物体側に向けた凸面を非球面とした非球面レンズからなる単一の正レンズである第１レンズＬ４０のみからなっている。
この第２の実施の形態に係るズームレンズと、第１の実施の形態に係るズームレンズとは、第３レンズ群Ｇ３において、第２レンズＬ３２が、前者は、両凸正レンズからなるのに対し、後者は、正メニスカスレンズからなっている点で異なっている。
また、同様に、第３レンズ群Ｇ３において、第３レンズＬ３３が、前者は凹レンズからなるのに対し、後者は、負メニスカスレンズからなっている点で異なっている。
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および半画角ωが、ズーミングによって、それぞれｆ＝４．６３〜８．３２〜１４．９６、Ｆ＝１．８５〜２．３１〜２．８７およびω＝４７．１２〜３０．７３〜１７．９８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。
【００４３】
【表５】
2014134747.tif 000008
【００４４】
表５において、面番号に「＊」を付して示した面番号のレンズ面が非球面である。また、表５には、各レンズの材質も示している。これらは、他の実施例についても同様である。
すなわち、表５においては、「＊」が付された第６面、第１２面、第１３面および第２１面の各光学面が非球面であり、式〔８〕における各非球面のパラメータは、次表６の通りである。
【００４５】
【表６】
2014134747.tif 000009
【００４６】
この実施例２においては、全光学系の焦点距離ｆ、Ｆ値、半画角ω、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ＦＧとの間の可変間隔ＤＥ等の可変量は、ズーミングに伴って次表７のように変化する。
【００４７】
【表７】
2014134747.tif 000010
【００４８】
この場合、条件式〔１〕〜条件式〔７〕に対応する値は、次表８の通りとなり、それぞれ条件式〔１〕〜条件式〔７〕を満足している。
【００４９】
【表８】
2014134747.tif 000011
【００５０】
また、図６、図７および図８に、それぞれ、実施例２の短焦点端（広角端）、中間焦点距離および長焦点端（望遠端）における球面収差、非点収差、歪曲収差、並びに横収差の各収差図を示している。なお、これらの収差図において、球面収差図における破線は正弦条件をあらわし、非点収差図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。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】
【００５１】
図９は、本発明の第３の実施の形態に係る実施例３のズームレンズの光学系のレンズ構成および短焦点端（広角端）から所定の中間焦点距離を経て長焦点端（望遠端）へのズーミングに伴うズーム軌跡を示しており、（ａ）は短焦点端（広角端）における断面図、（ｂ）は所定の中間焦点距離における断面図、そして（ｃ）は長焦点端（望遠端）における断面図である。なお、実施例３のレンズ群配置を示す図９においても、図示左側が物体（被写体）側である。
図９に示すズームレンズは、物体側から、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、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に開口絞りＡＤを配している。
第１レンズ群Ｇ１は、第１レンズＬ１０からなり、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順次、第１レンズＬ２１、第２レンズＬ２２、第３レンズＬ２３および第４レンズＬ２４を配置してなる。第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順次、第１レンズＬ３１、第２レンズＬ３２、第３レンズＬ３３、第４レンズＬ３４、第５レンズＬ３５および第６レンズＬ３６を配置してなり、そして第４レンズ群Ｇ４は、第１レンズＬ４０からなる。
【００５２】
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一体的に動作し、開口絞りＡＤは、各群とは独立に動作する。図９には、各光学面の面番号も示している。なお、図９における各参照符号は、参照符号の桁数の増大による説明の煩雑化を避けるため、各実施例毎に独立に用いており、そのため他の実施例に係る図面と共通の参照符号を付していてもそれらは他の実施例とはかならずしも共通の構成ではない。
短焦点端（広角端）から長焦点端（望遠端）への変倍に際しては、第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４の全群が移動して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が減小し、そして第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔が増大するように移動する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸形状をなし、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズからなる単一の正レンズである第１レンズＬ１０のみからなっている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から、順次、物体側に凸形状をなし、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズ（第１負レンズ）Ｌ２１と、物体側に凸形状をなし、像側に非球面を形成してなる凹面を向けた負メニスカスレンズである非球面レンズからなる第２レンズ（第２負レンズ）Ｌ２２と、像面側に物体側の面より曲率の大きな凹面を向けた両凹負レンズからなる第３レンズ（第３負レンズ）Ｌ２３と、そして物体側に像面側の面より曲率の大きな凸面を向けた両凸正レンズからなる第４レンズ（正レンズ）Ｌ２４とを配している。
【００５３】
開口絞りＡＤは、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に介挿配置されている。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から、順次、物体側に像面側より曲率の大きな凸面を向けた両凸正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（第１正レンズ）Ｌ３１と、物体側に凸形状をなし、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズからなる第２レンズ（第２正レンズ）Ｌ３２と、物体側に凸形状をなし、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第３レンズ（第１負レンズ）Ｌ３３と、物体側に凸形状をなし、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズからなる第４レンズ（第３正レンズ）Ｌ３４と、物体側に凸形状をなし、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第５レンズ（第２負レンズ）Ｌ３５と、そして物体側に像面側の面より曲率の大きな凸面を向けた両凸正レンズからなる第６レンズ（第４正レンズ）Ｌ３６とを配している。第２レンズＬ３２と第３レンズＬ３３と第４レンズＬ３４の３枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、３枚接合からなる接合レンズを形成している。第５レンズＬ３５と第６レンズＬ３６の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、２枚接合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、物体側に凸形状をなし、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズであり、且つ物体側に向けた凸面を非球面とした非球面レンズからなる単一の正レンズである第１レンズＬ４０のみからなっている。
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および半画角ωが、ズーミングによって、それぞれｆ＝４．６３〜８．３２〜１４．９６、Ｆ＝１．８５〜２．２５〜２．８８およびω＝４７．０８〜３０．５１〜１７．６３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】
2014134747.tif 000012
【００５６】
表９において、面番号に「＊」を付して示した面番号のレンズ面が非球面である。また、表９には、各レンズの材質も示している。これらは、他の実施例についても同様である。
すなわち、表９においては、「＊」が付された第６面、第１２面、第１３面および第２１面の各光学面が非球面であり、式〔８〕における各非球面のパラメータは、次表１０の通りである。
【００５７】
【表１０】
2014134747.tif 000013
【００５８】
この実施例３においては、全光学系の焦点距離ｆ、Ｆ値、半画角ω、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ＦＧとの間の可変間隔ＤＥ等の可変量は、ズーミングに伴って次表１１のように変化する。
【００５９】
【表１１】
2014134747.tif 000014
【００６０】
この場合、上記条件式〔１〕〜条件式〔７〕に対応する値は、次表１２の通りとなり、それぞれ条件式〔１〕〜条件式〔７〕を満足している。
【００６１】
【表１２】
2014134747.tif 000015
【００６２】
また、図１０、図１１および図１２に、それぞれ、実施例３の短焦点端（広角端）、中間焦点距離および長焦点端（望遠端）における球面収差、非点収差、歪曲収差、並びに横収差の各収差図を示している。なお、これらの収差図において、球面収差図における破線は正弦条件をあらわし、非点収差図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。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１３は、本発明の第４の実施の形態に係る実施例４のズームレンズの光学系のレンズ構成および短焦点端（広角端）から所定の中間焦点距離を経て長焦点端（望遠端）へのズーミングに伴うズーム軌跡を示しており、（ａ）は短焦点端（広角端）における断面図、（ｂ）は所定の中間焦点距離における断面図、そして（ｃ）は長焦点端（望遠端）における断面図である。なお、実施例４のレンズ群配置を示す図１３においても、図示左側が物体（被写体）側である。
図１３に示すズームレンズは、物体側から、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、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に開口絞りＡＤを配している。
第１レンズ群Ｇ１は、第１レンズＬ１０からなる。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順次、第１レンズＬ２１、第２レンズＬ２２、第３レンズＬ２３および第４レンズＬ２４を配置してなる。第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順次、第１レンズＬ３１、第２レンズＬ３２、第３レンズＬ３３、第４レンズＬ３４、第５レンズＬ３５および第６レンズＬ３６を配置してなる。そして第４レンズ群Ｇ４は、第１レンズＬ４０からなる。
【００６４】
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一体的に動作し、開口絞りＡＤは、各群とは独立に動作する。図１３には、各光学面の面番号も示している。なお、図１３における各参照符号は、参照符号の桁数の増大による説明の煩雑化を避けるため、各実施例毎に独立に用いており、そのため他の実施例に係る図面と共通の参照符号を付していてもそれらは他の実施例とはかならずしも共通の構成ではない。
短焦点端（広角端）から長焦点端（望遠端）への変倍に際しては、第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４の全群が移動して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が減小し、そして第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔が増大するように移動する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸形状をなし、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズからなる単一の正レンズである第１レンズＬ１０のみからなっている。
【００６５】
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から、順次、物体側に凸形状をなし、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズ（第１負レンズ）Ｌ２１と、物体側に凸形状をなし、像側に非球面を形成してなる凹面を向けた負メニスカスレンズである非球面レンズからなる第２レンズ（第２負レンズ）Ｌ２２と、像面側に物体側より曲率の大きな凹面を向けた両凹負レンズからなる第３レンズ（第３負レンズ）Ｌ２３と、そして物体側に像面側より曲率の大きな凸面を向けた両凸正レンズからなる第４レンズ（正レンズ）Ｌ２４とを配している。
開口絞りＡＤは、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に介挿配置されている。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から、順次、物体側に像面側より曲率の大きな凸面を向けた両凸正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（第１正レンズ）Ｌ３１と、物体側に凸形状をなし、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズからなる第２レンズ（第２正レンズ）Ｌ３２と、物体側に凸形状をなし、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第３レンズ（第１負レンズ）Ｌ３３と、物体側に凸形状をなし、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズからなる第４レンズ（第３正レンズ）Ｌ３４と、像面側に物体側より曲率の大きな凹面を向けた両凹負レンズからなる第５レンズ（第２負レンズ）Ｌ３５と、そして物体側に像面側より曲率の大きな凸面を向けた両凸正レンズであり、且つ像側に向けた凸面を非球面とした非球面レンズからなる第６レンズ（第４正レンズ）Ｌ３６とを配している。
【００６６】
第２レンズＬ３２と第３レンズＬ３３と第４レンズＬ３４の３枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、３枚接合からなる接合レンズを形成している。第５レンズＬ３５と第６レンズＬ３６の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凸形状をなし、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズであり、且つ物体側に向けた凸面を非球面とした非球面レンズからなる単一の正レンズである第１レンズＬ４０のみからなっている。
この第４の実施の形態に係るズームレンズと第１の実施の形態に係るズームレンズとは、第３レンズ群Ｇ３において、第５レンズＬ３５が、前者は、両凹レンズからなっているのに対し、後者は負メニスカスレンズからなっている点で異なっている。
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および半画角ωが、ズーミングによって、それぞれｆ＝５．２８〜８．８９〜１４．８５、Ｆ＝１．６４〜２．１２〜２．５７およびω＝４３．２４〜２９．００〜１８．３２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】
2014134747.tif 000016
【００６８】
表１３において、面番号に「＊」を付して示した面番号のレンズ面が非球面である。また、表１３には、各レンズの材質も示している。これらは、他の実施例についても同様である。
すなわち、表１３においては、「＊」が付された第６面、第１２面、第１３面、第２０面および第２１面の各光学面が非球面であり、式〔８〕における各非球面のパラメータは、次表１４の通りである。
【００６９】
【表１４】
2014134747.tif 000017
【００７０】
この実施例４においては、全光学系の焦点距離ｆ、Ｆ値、半画角ω、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ＦＧとの間の可変間隔ＤＥ等の可変量は、ズーミングに伴って次表１５のように変化する。
【００７１】
【表１５】
2014134747.tif 000018
【００７２】
この場合、上記条件式〔１〕〜条件式〔７〕に対応する値は、次表１６の通りとなり、それぞれ条件式〔１〕〜条件式〔７〕を満足している。
【００７３】
【表１６】
2014134747.tif 000019
【００７４】
また、図１４、図１５および図１６に、それぞれ、実施例４の短焦点端（広角端）、中間焦点距離および長焦点端（望遠端）における球面収差、非点収差、歪曲収差、並びに横収差の各収差図を示している。なお、これらの収差図において、球面収差図における破線は正弦条件をあらわし、非点収差図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。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。
【００７５】
〔第５の実施の形態〕
次に、上述した本発明の第１の実施の形態〜第４の実施の形態に係る実施例１〜実施例４等のような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５の実施の形態に係る撮像装置について図１７〜図１９を参照して説明する。図１７は、本発明の第５の実施の形態に係る撮像装置としてのデジタルカメラを物体側から見た外観構成を模式的に示す斜視図、そして図１８は、当該デジタルカメラを撮影者側から見た外観構成を模式的に示す斜視図である。また、図１９は、当該デジタルカメラの機能構成を示すブロック図である。なお、図１７〜図１９には、撮像装置としてのデジタルカメラについて説明しているが、ビデオカメラおよび在来の、いわゆる銀塩フィルムを用いるフィルムカメラ等を含む主として撮像専用の撮像装置だけでなく、携帯電話機や、ＰＤＡ（personal data assistant）などと称される携帯情報端末装置、さらにはこれらの機能を含む、いわゆるスマートフォンやタブレット端末などの携帯端末装置を含む種々の情報装置にデジタルカメラ等に相当する撮像機能が組み込まれることが多い。
【００７６】
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等と実質的に全く同様の機能・構成を含んでおり、このような情報装置に上述した本発明の第１の実施の形態〜第４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用いることができる。
図１７および図１８に示すように、デジタルカメラは、カメラボディ１００に、撮像レンズ１０１、光学ファインダ１０２、ストロボ（電子フラッシュライト）１０３、シャッタボタン１０４、電源スイッチ１０５、液晶モニタ１０６、操作ボタン１０７、メモリカードスロット１０８およびズームスイッチ１０９等を装備している。さらに、図１９に示すように、デジタルカメラは、カメラボディ１００内に、中央演算装置（ＣＰＵ）１１１、画像処理装置１１２、受光素子１１３、信号処理装置１１４、半導体メモリ１１５および通信カード等１１６を具備している。
デジタルカメラは、撮像用光学系としての撮像レンズ１０１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１１３とを有しており、撮像レンズ１０１によって結像される被写体光学像を受光素子１１３によって読み取る。この撮像レンズ１０１として、上述した実施例１〜実施例４等において説明したような本発明の第１の実施の形態に係るズームレンズを用いる。
【００７７】
受光素子１１３の出力は、中央演算装置１１１によって制御される信号処理装置１１４によって処理され、デジタル画像情報に変換される。 信号処理装置１１４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１１１によって制御される画像処理装置１１２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１１５に記録される。この場合、半導体メモリ１１５は、メモリカードスロット１０８に装填されたメモリカードでもよく、デジタル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１０６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１１５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１１５に記録した画像は、通信カードスロット（明確には図示していないが、メモリカードスロット１０８と兼用しても良い）に装填した通信カード等１１６を介して外部へ送信することも可能である。
【００７８】
撮像レンズ１０１は、カメラの携帯時には、その対物面がレンズバリア（明確には図示していない）により覆われており、ユーザが電源スイッチ１０５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、撮像レンズ１０１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、例えば短焦点端（広角端）の配置となっており、ズームスイッチ１０９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長焦点端（望遠端）への変倍動作を行うことができる  なお、光学ファインダ１０２の光学系も撮影レンズ１０１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１０４の半押し操作により、フォーカシングがなされる。  本発明の第１〜第４の実施の形態に係るズームレンズ（請求項１〜請求項８で定義され、あるいは前述した実施例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の移動によって行うことができる。シャッタボタン１０４を更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。
【００７９】
半導体メモリ１１５に記録した画像を液晶モニタ１０６に表示させたり、通信カード等１１６を介して外部へ送信させたりする際には、操作ボタン１０７を所定のごとく操作する。半導体メモリ１１５および通信カード等１１６は、メモリカードスロット１０９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。
なお、撮影レンズ１０１が沈胴状態にあるときには、結像レンズの各群は必ずしも光軸上に並んでいなくても良い。例えば、沈胴時に第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４の少なくとも一方が光軸上から退避して、その他のレンズ群と並列的に収納されるような機構とすれば、デジタルカメラのさらなる薄型化を実現することができる。
【００８０】
上述したデジタルカメラのような撮像装置または同様の撮像機能を有する情報装置には、既に述べた通り、第１〜第４の実施の形態（実施例１〜実施例４）のようなズームレンズを用いて構成した撮影レンズ１０１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、１０００万〜２０００万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のような撮像装置または同様の撮像機能を有する携帯情報端末装置等の情報装置を実現することができる。
また、本発明の第１〜第４の実施の形態に係るズームレンズの構成は、在来の銀塩フィルムカメラの撮影レンズや投影機の投射レンズとしても応用が可能である。
【符号の説明】
【００８１】
Ｇ１  第１レンズ群（正）
Ｌ１０  第１レンズ（正レンズ）
Ｇ２  第２レンズ群（負）
Ｌ２１  第１レンズ（第１負レンズ）
Ｌ２２  第２レンズ（第２負レンズ）
Ｌ２３  第３レンズ（第３負レンズ）
Ｌ２４  第４レンズ（正レンズ）
Ｇ３  第３レンズ群（正）
Ｌ３１  第１レンズ（第１正レンズ）
Ｌ３２  第２レンズ（第２正レンズ）
Ｌ３３  第３レンズ（第１負レンズ）
Ｌ３４  第４レンズ（第３正レンズ）
Ｌ３５  第５レンズ（第２負レンズ）
Ｌ３６  第６レンズ（第４正レンズ）
Ｇ４  第４レンズ群（正）
Ｌ４０  第１レンズ（正レンズ）
ＡＤ  開口絞り
ＦＧ  フィルタ等
１００  カメラボディ
１０１  撮像レンズ
１０２  光学ファインダ
１０３  ストロボ（電子フラッシュライト）
１０４  シャッタボタン
１０５  電源スイッチ
１０６  液晶モニタ
１０７  操作ボタン
１０８  メモリカードスロット
１０９  ズームスイッチ
１１１  中央演算装置（ＣＰＵ）
１１２  画像処理装置
１１３  受光素子（エリアセンサ）
１１４  信号処理装置
１１５  半導体メモリ
１１６  通信カード等
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８２】
【特許文献１】特開２００６−３０８６４９号公報
【特許文献２】特開２００６−３３７４１９号公報
【図１】
2014134747.tif 000020
【図２】
2014134747.tif 000021
【図３】
2014134747.tif 000022
【図４】
2014134747.tif 000023
【図５】
2014134747.tif 000024
【図６】
2014134747.tif 000025
【図７】
2014134747.tif 000026
【図８】
2014134747.tif 000027
【図９】
2014134747.tif 000028
【図１０】
2014134747.tif 000029
【図１１】
2014134747.tif 000030
【図１２】
2014134747.tif 000031
【図１３】
2014134747.tif 000032
【図１４】
2014134747.tif 000033
【図１５】
2014134747.tif 000034
【図１６】
2014134747.tif 000035
【図１７】
2014134747.tif 000036
【図１８】
2014134747.tif 000037
【図１９】
2014134747.tif 000038