(57)【要約】    【課題】  短焦点端の半画角が４２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は、像面側に凸になるように移動し、第２レンズ群Ｇ２は、像面側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は、物体側に移動し、第４レンズ群Ｇ４は移動する。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して移動するように動作する。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・負のレンズで構成する。【選択図】    図１
2014002225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から、順次に、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レンズ群とを配置してなり、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、前記第４レンズ群が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３レンズ群は物体側から順に正レンズ、正レンズ、負レンズ、像側に凸面を向けた正レンズおよび像側に凸面を向けた負レンズで構成したことを特徴するズームレンズ。
【請求項２】
前記第３レンズ群の少なくとも１つの正レンズに関し、屈折率をｎｄとし、アッベ数をνｄとし、ｇ線、Ｆ線、Ｃ線に対する屈折率をそれぞれｎｇ，ｎＦ，ｎＣとし、部分分散比Ｐｇ，Ｆが、
Ｐｇ，Ｆ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）
であらわされるとき、
前記第３レンズ群の１つの前記正レンズが、
条件式：
１．５＜ｎｄ＜１．６５          （１）
６０＜νｄ＜８０                （２）
０．００８＜Ｐｇ，Ｆ−（−０．００１８０２×νｄ＋０．６４８３）＜０．０５０        （３）
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３レンズ群は、前記条件式（１）、条件式（２）および条件式（３）を満足する正レンズを２つ有することを特徴とする請求項２に記載のズームレンズ。
【請求項４】
前記第１レンズ群の前記正レンズは、前記条件式（１）、前記条件式（２）および条件式（３）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、
条件式：
１２．０＜ｆ１／ｆｗ＜２０．０          （４）
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３レンズ群の焦点距離をｆ３とし、短焦点端の焦点距離をｆｗとして、
条件式：
２．５＜ｆ３／ｆｗ＜４．５          （５）
を満足することを特徴とする請求項１〜請求項５に記載のズームレンズ。
【請求項７】
前記開口絞りは、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、独立して移動す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ＴＬ２ｓ＿ｗとして、
条件式：
０．１５＜ＴＬｓ３＿ｗ／ＴＬ２ｓ＿ｗ＜０．４０          （６）
を満足することを特徴とする請求項７に記載のズームレンズ。
【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有することを特徴とするカメラ。
【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、１０００万〜２０００万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４２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以下であることが望ましい。
【０００３】
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、４倍程度の変倍比を確保しつつ、大口径化に適するタイプとして、第１レンズ群は、像面側に凸になるように移動し、第２レンズ群は、像面側に移動し、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。
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３レンズ群を５枚で構成するズームレンズの従来例としては、特開２００２−１９６２４１号公報（以下、「特許文献１」という）、特許第４０３５３２８号公報（以下、「特許文献２」という）、特開２００４−６１６７６号公報（以下、「特許文献３」という）、特開２００２−７２０８７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、短焦点端のＦナンバが２．０以下ではなく、また、４２度以上の広画角化も達成できていない。
【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１０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、
物体側から、順次に、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レンズ群とを配置してなり、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、前記第１レンズ群は像面側に凸になるように移動し、前記第２レンズ群は像面側に移動し、前記第３レンズ群は物体側に移動し、前記第４レンズ群が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３レンズ群は物体側から順に正レンズ、正レンズ、負レンズ、像面側に凸面を向けた正レンズおよび像面側に凸面を向けた負レンズで構成したことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の請求項１のズームレンズによれば、
物体側から、順次に、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レンズ群とを配置してなり、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、前記第１レンズ群は像面側に凸になるように移動し、前記第２レンズ群は像面側に移動し、前記第３レンズ群は物体側に移動し、前記第４レンズ群が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３レンズ群は物体側から順に正レンズ、正レンズ、負レンズ、像面側に凸面を向けた正レンズおよび像面側に凸面を向けた負レンズで構成したことにより、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１０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や携帯情報端末装置を実現することができる。
【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】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（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（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９】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（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（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１３】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。
【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】
【０００８】
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、物体側から、順次に、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レンズ群とを配置してなり、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、前記第１レンズ群は像面側に凸になるように移動し、前記第２レンズ群は像面側に移動し、前記第３レンズ群は物体側に移動し、前記第４レンズ群が移動するズームレンズであって、
さらに、それぞれ以下のような特徴を有するものである。
即ち、本発明の第１の実施の形態に係るズームレンズの第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、前記第１レンズ群は正レンズで構成し、前記第３レンズ群は物体側から順に正レンズ、正レンズ、負レンズ、像面側に凸面を向けた正レンズおよび像面側に凸面を向けた負レンズで構成したことである（請求項１に対応する）。
【０００９】
本発明の第１の実施の形態に係るズームレンズの第２の特徴は、前記第３レンズ群の少なくとも１つの正レンズに関し、屈折率をｎｄとし、アッベ数をνｄとし、ｇ線、Ｆ線、Ｃ線に対する屈折率をそれぞれｎｇ，ｎＦ，ｎＣとし、部分分散比Ｐｇ，Ｆが、
Ｐｇ，Ｆ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）
であらわされるとき、
前記第３レンズ群の前記少なくとも１つの前記正レンズが、
条件式：
１．５＜ｎｄ＜１．６５          （１）
６０＜νｄ＜８０                （２）
０．００８＜Ｐｇ，Ｆ−（−０．００１８０２×νｄ＋０．６４８３）＜０．０５０        （３）
を満足することを特徴とする（請求項２に対応する）。
【００１０】
本発明の第１の実施の形態に係るズームレンズの第３の特徴は、
前記第３レンズ群が、前記条件式（１）、前記条件式（２）および前記条件式（３）を満足する正レンズを２つ有することである（請求項３に対応する）。
本発明の第１の実施の形態に係るズームレンズの第４の特徴は、
前記第１レンズ群の前記正レンズが、前記条件式（１）、前記条件式（２）および前記条件式（３）を満足することである（請求項４に対応する）。
本発明の第１の実施の形態に係るズームレンズの第５の特徴は、
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、
条件式：
１２．０＜ｆ１／ｆｗ＜２０．０          （４）
を満足することである（請求項５に対応する）。
本発明の第１の実施の形態に係るズームレンズの第６の特徴は、
前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３とし、短焦点端の焦点距離をｆｗとして、
条件式：
２．５＜ｆ３／ｆｗ＜４．５          （５）
を満足することであり、（請求項６に対応する）。
【００１１】
本発明の第１の実施の形態に係るズームレンズの第７の特徴は、
前記開口絞りが、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、独立して移動することである（請求項７に対応する）。
本発明の第１の実施の形態に係るズームレンズの第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ＴＬ２ｓ＿ｗとして、
条件式：
０．１５＜ＴＬｓ３＿ｗ／ＴＬ２ｓ＿ｗ＜０．４０          （６）
を満足することである（請求項８に対応する）。
本発明の第２の実施の形態に係るカメラは、上記特徴を有するズームレンズを、カメラ機能部の撮像用光学系として有することである（請求項９に対応する）。
本発明の第３の実施の形態に係る携帯情報端末装置は、前記ズームレンズを、撮影用光学系として、有することである（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５、図９、図１３を用いて説明する。
【００１２】
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。
同実施の形態に係るズームレンズは、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は像面側に凸になるように移動し、第２レンズ群Ｇ２は像面側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は物体側に移動し、第４レンズ群Ｇ４が移動することにより、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔は大きくなり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔は小さくなって、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。
そのため、第３レンズ群Ｇ３の構成が重要になってくる。第３レンズ群Ｇ３の構成を正レンズからなる第１レンズＬ３１、正レンズからなる第２レンズＬ３２、負レンズからなる第３レンズＬ３３、像面側に凸面を向けた正レンズからなる第４レンズＬ３４、像面側に凸面を向けた負レンズからなる第５レンズＬ３５としている。像面側に凸面に向けた正レンズからなる第４レンズＬ３４と像面側に凸面を向けた負レンズからなる第５レンズＬ３５の構成にすることにより、軸外光線の面に対する入射角が大きくなりすぎないようにし、各種収差を十分に補正することができる（請求項１に対応する）。また、第２レンズＬ３２と第３レンズＬ３３を接合し、第４レンズ（正レンズ）Ｌ３４と第５レンズ（負レンズ）Ｌ３５を接合することが望ましい。
【００１３】
また、色収差を補正しつつ、高性能にするためには、以下の条件式（１）、（２）、（３）を満足することが望ましい（請求項２に対応する）。
１．５＜ｎｄ＜１．６５          （１）
６０＜νｄ＜８０          （２）
０．００８＜Ｐｇ，Ｆ−（−０．００１８０２×νｄ＋０．６４８３）＜０．０５０      （３）
ただし、ｎｄは、第３レンズ群Ｇ３が有する正レンズの屈折率、νｄは、第３レンズ群Ｇ３が有する正レンズのアッベ数、Ｐｇ，Ｆは、第３レンズ群Ｇ３が有する正レンズの部分分散比である。ここで、部分分散比は、Ｐｇ，Ｆ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）であり、ｎｇ，ｎＦ，ｎＣは、それぞれ正レンズのｇ線、Ｆ線、Ｃ線に対する屈折率である。
第１レンズ群Ｇ１を１枚で構成していることから望遠端における軸上色収差を補正することが困難になる。一般に、軸上色収差の二次スペクトルを低減するためには、軸上光線高さが高いレンズ群に特殊低分散ガラスを用いると効果が大きい。第３レンズ群Ｇ３は、第１レンズ群Ｇ１に次いで軸上光線高さが高く、異常分散ガラスの採用によって、軸上色収差の二次スペクトルを十分に低減することが可能となる。そこで、第３レンズ群Ｇ３に条件式（１）、（２）、（３）を満足するような異常分散を有する正レンズを用い、望遠端における軸上色収差を補正しつつ、各種収差を十分に補正することができる。
【００１４】
さらに色収差を補正しつつ高性能にするためには、第３レンズ群Ｇ３に条件式（１）、（２）、（３）を満足する正レンズを２枚以上用いると良い（請求項３に対応する）。光線の通り方が異なる２つのレンズで補正できるため、軸上色収差や倍率色収差の２次スペクトルを十分に低減することが可能になる。
より色収差を補正しつつ高性能にするためには、第１レンズ群Ｇ１は、条件式を満足する正レンズで構成することが望ましい（請求項４に対応する）。軸上色収差の二次スペクトルを低減するためには、軸上光線高さが高いレンズ群に特殊低分散ガラスを用いると効果が大きい。特に少なくとも望遠側においては、第１レンズ群Ｇ１が最も軸上光線高さが高く、特殊低分散ガラスの採用によって、軸上色収差の二次スペクトルを十分に低減することが可能となる。
【００１５】
さらに高性能にするためには、以下の条件式（４）を満足することが望ましい（請求項５に対応する）。
１２．０＜ｆ１／ｆｗ＜２０．０                （４）
ただし、ｆ１は、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離、ｆｗは、短焦点端の焦点距離を表す。
条件式（４）の上限値を超えると、第２レンズ群Ｇ２がほとんど変倍機能を有することができず、ズーム域全体の収差補正が困難になり、下限値を下回ると、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離が短くなりすぎ、第１レンズ群Ｇ１を１枚で構成し、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、以下の条件式（５）を満足することが望ましい（請求項６に対応する）。
２．５＜ｆ３／ｆｗ＜４．５                （５）
ただし、ｆ３は、第３レンズ群Ｇ３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（５）の上限値を超えると、第３レンズ群Ｇ３で変倍することが困難になり、ズーム域全体の収差補正が困難になる。また、条件式（５）の下限値を下回ると、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離が短くなりすぎ、第３レンズ群Ｇ３内の各種収差の補正が困難になる。
短焦点端から長焦点端への変倍に際して、開口絞りＡＤが独立で移動することが望ましい（請求項７に対応する）。短焦点端において開口絞りＡＤが物体側にあることにより、開口絞りＡＤより物体側にある群を小さくすることができ、かつ開口絞りＡＤ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（６）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            （６）
ただし、ＴＬｓ３＿ｗは、短焦点端における開口絞りＡＤと第３レンズ群Ｇ３の間隔であり、ＴＬ２ｓ＿ｗは、短焦点端における第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＡＤの間隔である。
【００１７】
条件式（６）の下限値を下回ると、第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＡＤの間隔が大きくなり、短焦点端における第２レンズ群Ｇ２を通る軸外光線が高くなりすぎ、第２レンズ群Ｇ２内における軸外収差の補正が困難になり、かつ第２レンズ群Ｇ２が大型化する。条件式（６）の上限値を超えると、第３レンズ群Ｇ３と開口絞りＡＤの間隔が大きくなり、短焦点端における第３レンズ群Ｇ３を通る軸外光線が高くなりすぎ、第３レンズ群Ｇ３内における収差補正が困難になり、かつ第３レンズ群Ｇ３が大型化する。
尚、フォーカシングは、第４レンズ群Ｇ４ですることが望ましい。
像面に到達する光量を減少させる必要があるときには、開口絞りＡＤ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（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、ＣＣＤセンサ、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。
【００１８】
レンズの材質は、全ての実施例において，全て光学ガラスとなっている。但し、第４レンズ群Ｇ４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。
以下に、本発明の第１の実施の形態に係る結像レンズの具体的な数値実施例を示す。なお、全ての実施例において、最大像高は、短焦点端においてＹ´＝４．３５ｍｍ、中間焦点距離、長焦点端においてＹ´＝４．９０ｍｍである。
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。
【００１９】
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、中間焦点距離での像高や望遠端（長焦点端）での像高よりも小さくしている。
【００２０】
実施例における記号の意味は、以下の通りである。
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（７）で定義される。
【００２１】
【数１】
2014002225.tif 000003
【実施例１】
【００２２】
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、第５レンズＬ３５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。
【００２３】
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の全群が移動して、第１レンズ群Ｇ１は、像面側に凸になるように移動し、第２レンズ群Ｇ２は、像面側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は、物体側に移動し、第４レンズ群Ｇ４は、移動することにより、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔は大きくなり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔は小さくなる。
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、像面側に凹面を向けた平凹レンズであり、且つ像面側に非球面を形成し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。
【００２４】
第３レンズ群Ｇ３は、物体側より順次に、物体側により強い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、物体側により強い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、像面側により強い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、像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第５レンズ（負レンズ）とを配しており、第２レンズＬ３２と第３レンズＬ３３の２枚のレンズおよび第４レンズＬ３４と第５レンズＬ３５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は、像面側に凸になるように移動し、第２レンズ群Ｇ２は、像面側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は、物体側に移動し、第４レンズ群Ｇ４が移動することにより、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔は大きくなり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔は小さくなって、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。
【００２５】
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）、像面側に凸面を向けた負レンズ（第５レンズＬ３５）としている。
像面側に凸面を向けた正レンズ（第４レンズＬ３４）と像面側に凸面を向けた負レンズ（第５レンズＬ３５）とを配置構成することにより、軸外光線の面に対する入射角が大きくなり過ぎないようにし、各種収差を十分に補正することができる。
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＝４．６３〜１７．７９、Ｆ＝１．８５〜３．１１、ω＝４８．２１〜１５．８４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。
【００２６】
【表１】
2014002225.tif 000004
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、ＨＯＹＡ（ＨＯＹＡ株式会社）、ＯＨＡＲＡ（株式会社オハラ）として略記した。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１０面、第１１面および第１８面の各光学面が非球面であり、式（７）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。
【００２７】
【表２】
2014002225.tif 000005
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。
【００２８】
【表３】
2014002225.tif 000006
また、望遠端における像高Ｙ′＝４．９０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′＝４．３５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、条件式（１）〜条件式（３）に対応する値は、次表（４）のようになり、条件式（４）〜条件式（６）は次表（５）のようになり、それぞれ条件式（１）〜条件式（６）を満足している。
【００２９】
【表４】
2014002225.tif 000007
【００３０】
【表５】
2014002225.tif 000008
【００３１】
また、図２、図３および図４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】
【００３２】
図５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２のレンズ群配置を示す図５において、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、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、第５レンズＬ３５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。
【００３３】
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５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の全群が移動して、第１レンズ群Ｇ１は、像面側に凸になるように移動し、第２レンズ群Ｇ２は、像面側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は、物体側に移動し、第４レンズ群Ｇ４は、移動することにより、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔は大きくなり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔は小さくなる。
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、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズであり、且つ像面側に非球面を形成し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２レンズＬ２３とを配している。
【００３４】
第３レンズ群Ｇ３は、物体側より順次に、物体側により強い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、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第５レンズ（負レンズ）Ｌ３５とを配しており、第２レンズＬ３２と第３レンズＬ３３の２枚のレンズおよび第４レンズＬ３４と第５レンズＬ３５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（正レンズ）Ｌ４１を配している。
この場合、図５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は、像面側に凸になるように移動し、第２レンズ群Ｇ２は、像面側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は、物体側に移動し、第４レンズ群Ｇ４が移動することにより、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔は大きくなり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔は小さくなって、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。
【００３５】
そこで、第３レンズ群Ｇ３の構成を、正レンズ（第１レンズ群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）、像面側に凸面を向けた負レンズ（第５レンズＬ３５）としている。
像面側に凸面を向けた正レンズ（第４レンズＬ３４）と像面側に凸面を向けた負レンズ（第５レンズＬ３５）とを配置構成することにより、軸外光線の面に対する入射角が大きくなり過ぎないようにし、各種収差を十分に補正することができる。
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＝４．６３〜１７．８１、Ｆ＝１．８４〜２．９６、ω＝４８．３６〜１５．６８の範囲で変化する。各光学要素の光学特性は、次表６の通りである。
【００３６】
【表６】
2014002225.tif 000009
表６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、ＨＯＹＡ（ＨＯＹＡ株式会社）、ＯＨＡＲＡ（株式会社オハラ）として略記した。これらは、他の実施例についても同様である。
すなわち、表６においては、「＊」が付された第６面、第１０面、第１１面および第１８面の各光学面が非球面であり、式（７）における各非球面のパラメータは、下記の表７の通りである。
【００３７】
【表７】
2014002225.tif 000010
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８のように変化させられる。
【００３８】
【表８】
2014002225.tif 000011
また、望遠端における像高Ｙ′＝４．９０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′＝４．３５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、条件式（１）〜条件式（３）に対応する値は、次表（９）のようになり、条件式（４）〜（６）は次表（１０）のようになり、それぞれ条件式（１）〜条件式（６）を満足している。
【００３９】
【表９】
2014002225.tif 000012
【００４０】
【表１０】
2014002225.tif 000013
【００４１】
また、図６、図７および図８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】
【００４２】
図９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３のレンズ群配置を示す図９において、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、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、第５レンズＬ３５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。
【００４３】
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９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の全群が移動して、第１レンズ群Ｇ１は、像面側に凸になるように移動し、第２レンズ群Ｇ２は、像面側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は、物体側に移動し、第４レンズ群Ｇ４は、移動することにより、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔は大きくなり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔は小さくなる。
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、像面側に凹面を向けた平凹レンズであり、且つ像面側に非球面を形成し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Ｌ２３とを配している。
【００４４】
第３レンズ群Ｇ３は、物体側より順次に、物体側により強い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、像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第５レンズ（負レンズ）Ｌ３５とを配しており、第２レンズＬ３２と第３レンズＬ３３の２枚のレンズおよび第４レンズＬ３４と第５レンズＬ３５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９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は、像面側に凸になるように移動し、第２レンズ群Ｇ２は、像面側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は、物体側に移動し、第４レンズ群Ｇ４が移動することにより、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔は大きくなり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔は小さくなって、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。
【００４５】
そこで、第３レンズ群Ｇ３の構成を、正レンズ（第１レンズ群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）、像面側に凸面を向けた負レンズ（第５レンズＬ３５）としている。
像面側に凸面を向けた正レンズ（第４レンズＬ３４）と像面側に凸面を向けた負レンズ（第５レンズＬ３５）とを配置構成することにより、軸外光線の面に対する入射角が大きくなり過ぎないようにし、各種収差を十分に補正することができる。
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＝４．６３〜１７．８０、Ｆ＝１．７７〜３．０１、ω＝４８．２５〜１５．７７の範囲で変化する。各光学要素の光学特性は、次表１１の通りである。
【００４６】
【表１１】
2014002225.tif 000014
表１１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。
すなわち、表１１においては、「＊」が付された第６面、第１０面、第１１面および第１８面の各光学面が非球面であり、式（７）における各非球面のパラメータは、下記の表１２の通りである。
【００４７】
【表１２】
2014002225.tif 000015
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１３のように変化させられる。
【００４８】
【表１３】
2014002225.tif 000016
また、望遠端における像高Ｙ′＝４．９０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′＝４．３５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、条件式（１）〜条件式（３）に対応する値は、次表（１４）のようになり、条件式（４）〜（６）は次表（１５）のようになり、それぞれ条件式（１）〜条件式（６）を満足している。
【００４９】
【表１４】
2014002225.tif 000017
【００５０】
【表１５】
2014002225.tif 000018
【００５１】
また、図１０、図１１および図１２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】
【００５２】
図１３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４のレンズ群配置を示す図１３において、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、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、第５レンズＬ３５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。
【００５３】
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１３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の全群が移動して、第１レンズ群Ｇ１は、像面側に凸になるように移動し、第２レンズ群Ｇ２は、像面側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は、物体側に移動し、第４レンズ群Ｇ４は、移動することにより、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔は大きくなり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔は小さくなる。
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、像面側により強い凹面を向けた両凹レンズであり、且つ像面側に非球面を形成し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。
【００５４】
第３レンズ群Ｇ３は、物体側より順次に、物体側により強い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、物体側により強い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、像面側により強い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、像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第５レンズ（負レンズ）とを配しており、第２レンズＬ３２と第３レンズＬ３３の２枚のレンズおよび第４レンズＬ３４と第５レンズＬ３５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１３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は、像面側に凸になるように移動し、第２レンズ群Ｇ２は、像面側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は、物体側に移動し、第４レンズ群Ｇ４が移動することにより、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔は大きくなり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔は小さくなって、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。
【００５５】
そこで、第３レンズ群Ｇ３の構成を、正レンズ（第１レンズ群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）、像面側に凸面を向けた負レンズ（第５レンズＬ３５）としている。
像面側に凸面を向けた正レンズ（第４レンズＬ３４）と像面側に凸面を向けた負レンズ（第５レンズＬ３５）とを配置構成することにより、軸外光線の面に対する入射角が大きくなり過ぎないようにし、各種収差を十分に補正することができる。
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＝１．８０〜３．１０、ω＝４８．１５〜１５．７０の範囲で変化する。各光学要素の光学特性は、次表１６の通りである。
【００５６】
【表１６】
2014002225.tif 000019
表１６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。
すなわち、表１６においては、「＊」が付された第６面、第１０面、第１１面および第１８面の各光学面が非球面であり、式（７）における各非球面のパラメータは、下記の表１７の通りである。
【００５７】
【表１７】
2014002225.tif 000020
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１８のように変化させられる。
【００５８】
【表１８】
2014002225.tif 000021
また、望遠端における像高Ｙ′＝４．９０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′＝４．３５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、条件式（１）〜条件式（３）に対応する値は、次表（１９）のようになり、条件式（４）〜（６）は次表（２０）のようになり、それぞれ条件式（１）〜条件式（６）を満足している。
【００５９】
【表１９】
2014002225.tif 000022
【００６０】
【表２０】
2014002225.tif 000023
【００６１】
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。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。
【００６２】
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。
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。
【００６３】
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。
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。
【００６４】
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。
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１０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】
【００６５】
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
Ｌ３５  第５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】
【００６６】
【特許文献１】特開２００２−１９６２４１号公報
【特許文献２】特許第４０３５３２８号公報
【特許文献３】特開２００４−６１６７６号公報
【特許文献４】特開２００２−７２０８７号公報
【図１】
2014002225.tif 000024
【図２】
2014002225.tif 000025
【図３】
2014002225.tif 000026
【図４】
2014002225.tif 000027
【図５】
2014002225.tif 000028
【図６】
2014002225.tif 000029
【図７】
2014002225.tif 000030
【図８】
2014002225.tif 000031
【図９】
2014002225.tif 000032
【図１０】
2014002225.tif 000033
【図１１】
2014002225.tif 000034
【図１２】
2014002225.tif 000035
【図１３】
2014002225.tif 000036
【図１４】
2014002225.tif 000037
【図１５】
2014002225.tif 000038
【図１６】
2014002225.tif 000039
【図１７】
2014002225.tif 000040
【図１８】
2014002225.tif 000041
【図１９】
2014002225.tif 000042
【図２０】
2014002225.tif 000043