(57)【要約】【課題】  広角端における半画角が３８度以上と十分に広角でありながら、７倍以上の変倍比を有し、広角端のＦナンバが３未満で、１０００万〜１５００万画素の撮像素子に対応した解像力を有し、かつ小型のズームレンズを実現する。【解決手段】  物体側より、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と正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４を配置してなる。  第１レンズ群Ｇ１は、負レンズと正レンズとの接合レンズからなり、第２レンズ群Ｇ２は、第１負レンズと第２負レンズと正レンズの３枚からなる。広角端における第１レンズＧ１と、第２レンズ群Ｇ２の光軸間距離と、全長最短となるズームポジションにおける第１レンズＧ１と第２レンズ群Ｇ２との光軸間距離の比を適正範囲に規定する。【選択図】          図１
2014052563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より像面側に向かって順に、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レンズ群とを配設し、広角端から望遠端への変倍に際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が減少し、前記第１レンズ群および前記第３レンズ群が広角端よりも望遠端で物体側に位置するように移動し、前記第１レンズ群が像面側に凸となるような軌跡で移動するズームレンズにおいて、前記第１レンズ群は、負レンズと正レンズとの接合レンズからなり、前記第２レンズ群は、物体側から像面側に向かって順に、像面側に物体側の面より大きな曲率の凹面を向けた両凹形状の第１負レンズと、像面側に凹面を向けた第２負レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズの３枚からなり、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間に、変倍に際して可動な開口絞りを有し、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。
０≦（Ｌ１２Ｍ−Ｌ１２Ｗ）／Ｌ１２Ｗ＜０．１５          （１）
１．００＜｜ｆＦｍ｜／ｆｍ＜１．５５                    （２）
ただし、Ｌ１２Ｗは、広角端における前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の光軸間距離、Ｌ１２Ｍは、全長が最短となるズームポジションにおける前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の光軸間距離、ｆＦｍは、全長が最短となるズームポジションにおける前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の合成焦点距離、ｆｍは、全長が最短となるズームポジションにおける全系の焦点距離、を表す。なお、全長とは、前記第１レンズ群の最も物体側のレンズの第１面から、像面までの長さを表す。
【請求項２】
請求項１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。
０．９０＜ＬＦｍ／｜ｆＦｍ｜＜１．６５          （３）
ただし、ＬＦｍは、全長が最短となるズームポジションにおける前記第１レンズ群の最も物体側のレンズの第１面から前記開口絞りまでの光軸間距離、ｆＦｍは、全長が最短となるズームポジションにおける前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の合成焦点距離、を表す。
【請求項３】
請求項１または２に記載のズームレンズにおいて、前記第２レンズ群の前記第２負レンズに、少なくとも１面の非球面を有することを特徴とするズームレンズ。
【請求項４】
請求項１ないし３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。
０．５０＜｜ｆ２｜／ｆ３＜１．００          （４）
ただし、ｆ２は前記第２レンズ群の焦点距離、ｆ３は前記第３レンズ群の焦点距離、を表す。
【請求項５】
請求項１ないし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。
０．５＜（β２ｔ／β２ｗ）／（β３ｔ／β３ｗ）＜１．５          （５）
ただし、β２ｔは望遠端における前記第２レンズ群の結像倍率、β２ｗは広角端における前記第２レンズ群の結像倍率、β３ｔは望遠端における前記第３レンズ群の結像倍率、β３ｗは広角端における前記第３レンズ群の結像倍率、を表す。
【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。
０．１５＜Ｘ１／ｆｔ＜０．４５          （６）
ただし、Ｘ１は広角端から望遠端への変倍に際する前記第１レンズ群の総移動量、ｆｔは望遠端における全系の焦点距離、を表す。
【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、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。
０．１０＜Ｘ３／ｆｔ＜０．５０          （７）
ただし、Ｘ３は広角端から望遠端への変倍に際する前記第３レンズ群の総移動量、ｆｔは望遠端における全系の焦点距離、を表す。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７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。
０．０５＜｜Ｘ２｜／Ｘ３＜０．５０      （８）
ただし、Ｘ２は広角端から望遠端への変倍に際する前記第２レンズ群の総移動量、Ｘ３は広角端から望遠端への変倍に際する前記第３レンズ群の総移動量、を表す。
【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において、ズームレンズによる像を撮像素子により読取る情報装置に用いられ、その歪曲収差が、撮像素子により情報化されたデータの電子的な処理により補正できる範囲で許容されていることを特徴とするズームレンズ。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９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１１】
請求項１ないし請求項９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、撮影光学系として改良されたズームレンズ、そのズームレンズを撮影光学系として有するカメラおよび携帯情報端末装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、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、そのウエイトが大きい。よって、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る。
ここで、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短縮して、収納時の全長を抑えることも重要である。加えて、レンズの径方向のサイズを縮小することで、カメラの縦横サイズを抑えることも強く要求されている。さらに、高性能化という面では、少なくとも、１０００万〜１５００万画素程度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、撮影レンズの広画角化を望むユーザも多く、少なくとも、３５ｍｍ銀塩カメラ（いわゆるライカ版）換算の焦点距離で２８ｍｍ相当の、半画角３８度程度が望まれている。
また、変倍比についても、なるべく大きなものが望まれている。即ち、３５ｍｍ銀塩カメラ換算の焦点距離で２８〜２００ｍｍ相当程度（約７．１倍）のズームレンズであれば、一般的な撮影のほとんどにおいて対応することが可能と考えられる。加えて、解放Ｆナンバについてもなるべく小さなものが望まれている。特に、カメラの起動状態であり、比較的撮影頻度の高い広角端において、Ｆナンバが３未満であることを望むユーザが増加している。
【０００３】
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、高変倍化に適したタイプとして、物体側より像面側に向かって順に、正の焦点距離（「正の屈折力」という場合がある）を持つ第１レンズ群と、負の焦点距離（「負の屈折力」という場合がある）を持つ第２レンズ群と、正の焦点距離を持つ第３レンズ群と、正の焦点距離を持つ第４レンズ群とを有し、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が減少し、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔が変化するものがある。
このタイプのズームレンズの従来例として、変倍に際して第１レンズ群が固定のタイプがあるが、この場合、変倍作用の多くを負担する第２レンズ群の移動量を大きく確保しようとすると、第３レンズ群近傍に配設される開口絞りが広角端においても第１レンズ群から離れることになり、広角・高変倍化のためには第１レンズ群が非常に大きなものとなってしまう。よって、広角・高変倍かつ小型のズームレンズを実現するためには、第１レンズ群が広角端よりも望遠端で物体側に位置するように移動するタイプが望ましい。広角端でのレンズ全長を望遠端に比べて短くすることにより、第１レンズ群の大型化を抑制しつつ、十分な広角化が可能となる。
【０００４】
物体側より順に、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、正の屈折力を有する第４レンズ群とから成り、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が減少し、第１レンズ群および第３レンズ群が広角端よりも望遠端で物体側に位置するように移動し、第１レンズ群が像面側に凸となるような軌跡で移動するズームレンズにおいて、前記第２レンズ群が、物体側から順に、第１負レンズ、第２負レンズ、正レンズの３枚から構成されているものとしては、特許文献１（特開２０１０−１３４０８１号公報）、特許文献２（特開２００９−０２５３６６号公報）、特許文献３（特開２００７−２１２５３７号公報）、特許文献４（特許第３９７７１５０号公報）、特許文献５（特許第４３８７５０５号公報）および特許文献６（２００８−１４５５０１号公報）に開示のもの等がある。
しかしながら、特許文献１の公知例については、変倍比、最大画角ともにある程度確保できているが、最小ＦナンバがＦ３．６と比較的暗く、特許文献２、特許文献４および特許文献５の公知例については、最小Ｆナンバはある程度確保できているものの、最大画角が３３度程度と比較的狭く、特許文献３の公知例については、最小Ｆナンバ、変倍比、最大画角ともにある程度確保できているが、いずれの公知例においても第１レンズ群の径方向サイズが十分に小さいとは言いがたい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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、広角端の半画角が約３８度以上と十分に広画角でありながら、７倍以上の変倍比を有し、広角端のＦナンバが３未満で、１０００万〜１５００万画素の撮像素子に対応した解像力を有し、かつ、小型の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】
請求項１に記載のズームレンズは、上述した目的を達成するために、
物体側より像面側に向かって順に、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レンズ群とを配設し、広角端から望遠端への変倍に際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が減少し、前記第１レンズ群および前記第３レンズ群が広角端よりも望遠端で物体側に位置するように移動し、前記第１レンズ群が像面側に凸となるような軌跡で移動するズームレンズにおいて、前記第１レンズ群は、負レンズと正レンズとの接合レンズからなり、前記第２レンズ群は、物体側から像面側に向かって順に、像面側に物体側の面より大きな曲率の凹面を向けた両凹形状の第１負レンズと、像面側に凹面を向けた第２負レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズの３枚からなり、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間に、変倍に際して可動な開口絞りを有し、広角端における前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の光軸間距離をＬ１２Ｗとし、全長が最短となるズームポジションにおける前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の光軸間距離をＬ１２Ｍとし、全長が最短となるズームポジションにおける前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の合成焦点距離をｆＦｍとし、全長が最短となるズームポジションにおける全系の焦点距離をｆｍとし、前記第１レンズ群の最も物体側のレンズの第１面から、像面までの長さを全長として、以下の条件式（１）、（２）：
０≦（Ｌ１２Ｍ−Ｌ１２Ｗ）／Ｌ１２Ｗ＜０．１５          （１）
１．００＜｜ｆＦｍ｜／ｆｍ＜１．５５          （２）
を満足することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、
物体側より像面側に向かって順に、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レンズ群とを配設し、広角端から望遠端への変倍に際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が減少し、前記第１レンズ群および前記第３レンズ群が広角端よりも望遠端で物体側に位置するように移動し、前記第１レンズ群が像面側に凸となるような軌跡で移動するズームレンズにおいて、前記第１レンズ群は、負レンズと正レンズとの接合レンズからなり、前記第２レンズ群は、物体側から像面側に向かって順に、像面側に物体側の面より大きな曲率の凹面を向けた両凹形状の第１負レンズと、像面側に凹面を向けた第２負レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズの３枚からなり、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間に、変倍に際して可動な開口絞りを有し、広角端における前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の光軸間距離をＬ１２Ｗとし、前記第１レンズ群の最も物体側のレンズの第１面から像面までの長さを全長とし、前記全長が最短となるズームポジションにおける前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の光軸間距離をＬ１２Ｍとし、前記全長が最短となるズームポジションにおける前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の合成焦点距離をｆＦｍとし、前記全長が最短となるズームポジションにおける全系の焦点距離をｆｍとして、以下の条件式（１）、（２）：
０≦（Ｌ１２Ｍ−Ｌ１２Ｗ）／Ｌ１２Ｗ＜０．１５          （１）
１．００＜｜ｆＦｍ｜／ｆｍ＜１．５５          （２）
を満足することにより、広角端の半画角が約３８度以上と十分に広画角でありながら、７倍以上の変倍比を有し、広角端のＦナンバが３未満で、１０００万〜１５００万画素の撮像素子に対応した解像力を有し、且つ小型のズームレンズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施の形態で且つ実施例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）は短焦点端（広角端）と中間焦点距離との中間の焦点距離（Ｗ−Ｍ）、（ｃ）は中間焦点距離（Ｍｅａｎ）、（ｄ）は中間焦点距離と長焦点端（望遠端）との中間の焦点距離（Ｍ−Ｔ）および（ｅ）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（「横収差」、以下同じ）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の実施の形態で且つ実施例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）は短焦点端（広角端）と中間焦点距離との中間の焦点距離（Ｗ−Ｍ）、（ｃ）は中間焦点距離（Ｍｅａｎ）、（ｄ）は中間焦点距離と長焦点端（望遠端）との中間の焦点距離（Ｍ−Ｔ）および（ｅ）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３の実施の形態で且つ実施例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）は短焦点端（広角端）と中間焦点距離との中間の焦点距離（Ｗ−Ｍ）、（ｃ）は中間焦点距離（Ｍｅａｎ）、（ｄ）は中間焦点距離と長焦点端（望遠端）との中間の焦点距離（Ｍ−Ｔ）および（ｅ）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４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被写体側から見た斜視図である。
【図１４】図１３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１５】図１３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１６】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（広角端）から長焦点端（望遠端）への変倍に際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が減少し、そして前記第１レンズ群および前記第３レンズ群が望遠端にて、広角端におけるよりも物体側に位置するように移動し、前記第１レンズ群が像面側に凸となるような軌跡で移動するズームレンズにおいて、さらに、次に述べるような特徴を有している。
本発明のような、正負正正の４レンズ群を有するズームレンズは、一般に、第２レンズ群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。しかしながら、本発明においては、第３レンズ群にも変倍作用を分担させ、第２レンズ群の負担を軽くして、広角化・高変倍化に伴って困難になる収差補正の自由度を確保している。また、広角端（短焦点距離端）から望遠端（長焦点距離端）への変倍に際して、第１レンズ群を大きく物体側へ移動させることにより、広角端において第１レンズ群を通過する光線高さを低くして、広角化に伴う第１レンズ群の大型化を抑制するとともに、望遠端では第１レンズ群と第２レンズ群の間隔を大きく確保して、長焦点化を達成している。
【００１０】
広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔は大きくなり、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔は小さくなって、第２レンズ群・第３レンズ群の倍率（絶対値）はどちらも増加し、変倍作用を互いに分担する。
さらに、本発明においては、前記第１レンズ群は、負レンズと正レンズとの接合レンズからなり、前記第２レンズ群は、物体側から像面側に向かって順に、像面側に物体側の面より大きな曲率の凹面を向けた両凹形状の第１負レンズと、像面側に凹面を向けた第２負レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズの３枚からなり、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間に、変倍に際して可動な開口絞りを有し、広角端における前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の光軸間距離をＬ１２Ｗとし、全長が最短となるズームポジションにおける前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の光軸間距離をＬ１２Ｍとし、全長が最短となるズームポジションにおける前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の合成焦点距離をｆＦｍとし、全長が最短となるズームポジションにおける全系の焦点距離をｆｍとし、前記第１レンズ群の最も物体側のレンズの第１面から、像面までの長さを全長として、以下の条件式（１）、（２）：
０≦（Ｌ１２Ｍ−Ｌ１２Ｗ）／Ｌ１２Ｗ＜０．１５          （１）
１．００＜｜ｆＦｍ｜／ｆｍ＜１．５５          （２）
を満足する構成とした（請求項１に対応する）。
【００１１】
前記第１レンズ群を、正レンズと負レンズとの接合レンズのみで構成することで、前記第１レンズ群の厚みを薄くし、前記第１レンズ群の先頭面における光線高さを低くして、前記第１レンズ群の大径化を抑制する効果を得られる。また、前記第２レンズ群を物体側から順に、第１負レンズ、第２負レンズ、正レンズという構成とすることで、色収差補正に最低限必要な、正レンズ・負レンズのペアを有しながら、前記第２レンズ群の主点位置を像面側に寄せることができ、３枚という少ないレンズ枚数で、良好な収差補正能力を保ったまま、特に望遠端における光学全長を抑制する効果が得られる。また、前記第２レンズ群の前記第１負レンズの物体側を凹面とすることで、周辺像高の光線に対する、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の空気間隔を小さくして、前記第１レンズ群の光線高さを低く抑える効果を得られる。前記第２レンズ群の前記第１負レンズの像側面に強い凹面を持ち、正レンズの物体側面に凸面を持つことで、特に大口径化で増大しがちな球面収差の良好な補正効果を得られ、前記第２負レンズの像面側に凹面を持つことでコマ収差の良好な補正効果を得られる。この構成を採った上で条件式（１）および（２）を満たすことで、以下のような効果を期待できる。
【００１２】
条件式（１）は、広角端における前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の光軸間距離と、全長最短となるズームポジションにおける前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との光軸間距離の比を表しており、前記第１レンズ群が像面方向に移動している時の、前記第２レンズ群との光軸間隔の適正範囲を規定している。また、条件式（２）は、全長最短となるズームポジションにおける開口絞りより物体側の系の合成焦点距離に対する、全系の焦点距離の比を表しており、全長最短となるズームポジションにおける、前記開口絞りより物体側の系の合成焦点距離の適正範囲を規定している。条件式（１）、および条件式（２）を満足することで、比較的撮影画角が広い範囲において、特に前記第１レンズ群の径方向のサイズ抑制に効果がある。条件式（１）の上限値を超えると、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群とが離れすぎて、全長最短となるズームポジションにおける前記第１レンズ群を通る光線高さが高くなり、前記第１レンズ群が大径化する恐れがある。条件式（１）の下限値を下回ると、広角端における前記第１レンズ群を通る光線高さが高くなり、前記第１レンズ群が大径化する恐れがある。条件式（２）の上限値を超えると、上記開口絞りより物体側の系の屈折力が弱くなりすぎて高変倍化に不利になり、光学系全体が全長方向に増大する恐れがある。
【００１３】
条件式（２）の下限値を下回ると、特に前記第１レンズ群を通る光線高さが高くなり、前記第１レンズ群が大径化する恐れがある。
なお、さらに望ましくは、以下の条件式（１）´、（２）´を満足するのが良い。
０≦（Ｌ１２Ｍ−Ｌ１２Ｗ）／Ｌ１２Ｗ＜０．１２５        （１）´
１．１＜｜ｆＦｍ｜／ｆｍ＜１．４                        （２）´
さらに高性能にするには、全長が最短となるズームポジションにおける前記第１レンズ群の最も物体側のレンズの第１面から前記開口絞りまでの光軸間距離をＬＦｍとし、全長が最短となるズームポジションにおける前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の合成焦点距離をｆＦｍとして、下記の条件式（３）：
０．９＜ＬＦｍ／｜ｆＦｍ｜＜１．６５                    （３）
を満足することが望ましい（請求項２に対応する）。
【００１４】
条件式（３）は、全長最短となるズームポジションにおける、開口絞りより物体側の系の合成焦点距離に対する前記第１レンズ群の先頭から前記開口絞りまでの距離の比を表しており、前記開口絞りより物体側の系の屈折力に対する開口絞りの位置の適正範囲を規定している。条件式（３）を満たすことで、開口絞りの位置が適正化され、特に前記第１レンズ群の径方向のサイズ抑制に効果がある。条件式（３）の上限値を超えると、開口絞りより物体側の群を通る光線高さが高くなり、特に前記第１レンズ群が大径化する恐れがある。条件式（３）の下限値を下回ると、周辺光束の下光線を切りすぎて、周辺光量比が著しく減少する恐れがある。
なお、さらに望ましくは、以下の条件式（３）´を満足するのが良い。
１．０＜ＬＦｍ／｜ｆＦｍ｜＜１．５５                  （３）´
さらに高性能にするには、前記第２レンズ群の前記第２負レンズに、少なくとも１面の非球面を有することが望ましい（請求項３に対応する）。
本ズームレンズタイプにおいて、主たる変倍群としての役割を担う前記第２レンズ群の中で、比較的径が小さく、且つ、広角端と望遠端とで光束の通る幅がある程度変化し、各像高の光束の重複幅が小さい前記第２負レンズに少なくとも１面の非球面を持たせることで、広角化に伴って増大しがちな非点収差や歪曲収差等の良好な補正を保ちながらより小型化を進めることが可能となる。前記第２レンズ群内の前記第１負レンズよりも小径であるため、非球面精度の確保が比較的容易で、形状誤差による像性能劣化を抑制する効果がある。
【００１５】
さらに高性能にするには、収差補正上の観点から、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とし、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３として、各群の屈折力に関する以下の条件式（４）を満足することが望ましい（請求項４に対応する）。
０．５０＜｜ｆ２｜／ｆ３＜１．００                    （４）
条件式（４）は、本ズームタイプにおける主たる変倍群である前記第２レンズ群と、主たる結像群であり、補佐的に変倍群の役割も担う前記第３レンズ群の屈折力の比を定めているもので、条件式（４）式の下限値を下回ると、前記第２レンズ群の屈折力が強くなりすぎ、条件式（４）の上限値を超えると、前記第３レンズ群の屈折力が強くなりすぎて、いずれにしろ変倍に際する収差変動が大きくなりやすくなる。
なお、さらに望ましくは、以下の条件式を満足するのが良い。
０．６０＜｜ｆ２｜／ｆ３＜０．９０                    （４）´
より高性能にするには、望遠端における前記第２レンズ群の結像倍率をβ２ｔとし、広角端における前記第２レンズ群の結像倍率をβ２ｗとし、望遠端における前記第３レンズ群の結像倍率をβ３ｔとし、広角端における前記第３レンズ群の結像倍率をβ３ｗとし、以下の条件式（５）を満足することが望ましい（請求項５に対応する）。
【００１６】
０．５＜（β２ｔ／β２ｗ）／（β３ｔ／β３ｗ）＜１．５            （５）
条件式（５）は、変倍機能を持つ前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の変倍作用の分担を適切に設定するための条件式である。条件式（５）の下限値を下回ると前記第３レンズ群の変倍作用が大きくなりすぎると、必要となる収差補正能力を補うために前記第３レンズ群を大型化したり構成枚数を増やしたりせざるを得なくなり、光学系の小型化を阻害する恐れがある。
また、前記第２レンズ群との相対偏心による性能劣化が増大する恐れがある。条件式（５）の上限値を超えて前記第３レンズ群の変倍作用が小さくなりすぎると、前記第２レンズ群が担う変倍作用が大きくなりすぎて、前記第２レンズ群が大型化したり構成枚数を増やしたりする必要が生じて、光学系の小型化を阻害する恐れがある。
なお、さらに望ましくは、以下の条件式を満足するのが良い。
【００１７】
０．７＜（β２ｔ／β２ｗ）／（β３ｔ／β３ｗ）＜１．２          （５）´
さらに、広角化・長焦点化のために重要な前記第１レンズ群の移動量に関連して、広角端から望遠端への変倍に際する前記第１レンズ群の総移動量をＸ１とし、望遠端における全系の焦点距離をｆｔとし、以下の条件式（６）を満足することにより、十分な収差補正が可能となる（請求項６に対応する）。
０．１５＜Ｘ１／ｆｔ＜０．４５                    （６）
条件式（６）の下限値を下回ると、前記第２レンズ群の変倍への寄与が小さくなって前記第３レンズ群の負担が増加するか、前記第１レンズ群・前記第２レンズ群の屈折力を強めなければならなくなって、いずれにせよ、各種収差の悪化を招く。また、広角端におけるレンズ全長が長くなって、前記第１レンズ群を通過する光線高さが増加し、前記第１レンズ群の大型化を招く。
一方、条件式（６）の上限値を超えると、広角端での全長が短くなりすぎるか、望遠端での全長が長くなりすぎることになる。広角端での全長が短くなりすぎると、前記第３レンズ群の移動スペースが限定され、前記第３レンズ群の変倍への寄与が小さくなって、全体の収差補正が困難となる。望遠端での全長が長くなりすぎると、全長方向の小型化の妨げになるだけでなく、望遠端での周辺光量確保のために径方向が大型化したり、また、鏡胴の倒れ等の製作誤差による像性能の劣化も招きやすくなったりする。
【００１８】
なお、さらに望ましくは、以下の条件式を満足するのが良い。
０．２０＜Ｘ１／ｆＴ＜０．４０                    （６）´
前記第２レンズ群と変倍作用を分担する前記第３レンズ群の移動量に関しては、広角端から望遠端への変倍に際する前記第３レンズ群の総移動量をＸ３とし、望遠端における全系の焦点距離をｆｔとして、以下の条件式（７）を満足することが望ましい（請求項７に対応する）。
０．１０＜Ｘ３／ｆｔ＜０．５０                  （７）
条件式（７）の下限値を下回ると、前記第３レンズ群の変倍への寄与が小さくなって、前記第２レンズ群の負担が増加するか、前記第３レンズ群自体の屈折力を強めなければならなくなって、いずれにせよ、各種収差の悪化を招く。一方、条件式（７）の上限値を超えると、広角端におけるレンズ全長が長くなって、前記第１レンズ群を通過する光線高さが増加し、前記第１レンズ群の大型化を招く恐れがある。
なお、さらに望ましくは、以下の条件式（７）´を満足するのが良い。
０．２０＜Ｘ３／ｆｔ＜０．４０                  （７）´
【００１９】
加えて、前記第２レンズ群と変倍作用を分担する前記第３レンズ群の移動量に関しては、広角端から望遠端への変倍に際する前記第２レンズ群の総移動量をＸ２とし、広角端から望遠端への変倍に際する前記第３レンズ群の総移動量をＸ３とし、前記第２レンズ群の移動量との比として、以下の条件式（８）を満足することが望ましい（請求項８に対応する）。
０．０５＜｜Ｘ２｜／Ｘ３＜０．５０                （８）
条件式（８）式の下限値を下回ると、前記第２レンズ群の変倍への寄与が小さくなって、前記第３レンズ群の負担が増加するか、前記第２レンズ群自体の屈折力を強めなければならなくなって、いずれにせよ、各種収差の悪化や、偏心感度の悪化を招く恐れがある。  一方、（８）式の上限値を超えると、前記第３レンズ群の変倍への寄与が小さくなって、前記第２レンズ群の負担が増加するか、前記第３レンズ群自体の屈折力を強めなければならなくなって、いずれにせよ、各種収差の悪化や偏心感度の悪化を招く恐れがある。もしくは、前記第２レンズ群の移動量が大きくなって広角端時の光学全長が伸び、カメラ全体の小型化や、カメラの起動時間の短縮化を阻害する恐れがある。
【００２０】
前記第１レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、物体側に像面側の面より大きな曲率の凸面を向けた正レンズの２枚で構成することが望ましい。
高変倍化、特に望遠端の焦点距離を長くするためには、望遠端における前記第２レンズ群・前記第３レンズ群・前記第４レンズ群の合成倍率を大きくしなければならず、それだけ、前記第１レンズ群で発生した収差が像面上で拡大されることになる。このため、高変倍化を進めるためには、前記第１レンズ群で発生する収差量を十分に小さく抑える必要があり、そのためには前記第１レンズ群を上述の構成とすることが望ましい。
前記第３レンズ群は、物体側から像面側に向かって順に、両凸形状の正レンズと、物体側に凸面を持つ正レンズと、像面側に凹面を持つ負レンズの３枚からなることが望ましい。物体側から順に、正レンズ、正レンズ、負レンズという配置にすることで、前記第３レンズ群の主点を物体側に上げることが可能となり、望遠端時の光学系全長の短縮に寄与できる。また、前記第３レンズ群の最終面を像面側に凹の面とすることで、コマ収差、サジタル像面湾曲の良好な補正に効果がある。
【００２１】
本発明の実施の形態に係るズームレンズにおいて、前記第４レンズ群は、主として射出瞳距離（テレセントリック性）の確保、および、その移動によるフォーカシングのために設けている。レンズ系の小型化のためには、前記第４レンズ群は、なるべく簡単な構成である必要があり、正レンズ１枚で構成することが望ましい。また、比較的軽量な樹脂材料を用いることで、フォーカシング動作の高速化や作動音量の抑制に効果がある。
また、本発明のズームレンズは４群の構成に限ったものではない。変倍に際する収差の変動を抑えるなど、性能確保のために自由度を増加させる必要から、前記第４レンズ群の像面側に第５レンズ群を有する構成とすることもできる。
良好な収差補正を保ちながらより小型化を進めるためには非球面が不可欠であり、少なくとも前記第２レンズ群および前記第３レンズ群には、それぞれ１面以上の非球面を有することが望ましい。
なお、非球面レンズとしては、光学ガラスや光学プラスチックを成型したもの（ガラスモールド非球面、プラスチックモールド非球面）や、ガラスレンズの面上に薄い樹脂層を成型し、その表面を非球面としたもの（ハイブリッド非球面、レプリカ非球面等と称される）等が使用できる。
【００２２】
前記開口絞りの開放径は、変倍に係わらず一定とするのが機構上簡略となって良い。ただし、望遠端付近から、前記開口絞りの開放径を広角端に比べて大きくすることにより、変倍に伴うＦナンバの変化を小さくすることもできる。また、焦点距離域に応じて、複数種類の開放絞りを用意することで、より良好な光学性能を得ることも可能である。像面に到達する光量を減少させる必要があるときには、開口絞り径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。
以下に本発明のズーム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４．７８ｍｍである。ただし、広角端においては、発生させた負の歪曲収差分、画像を拡大して生成する歪曲補正画像処理を適用するため、歪曲収差量を考慮して最大像高を４．１４と小さく設定してある。
第１の実施の形態ないし第３の実施の形態に係る実施例１ないし３は、正、負、正、正の４群構成である。
【００２３】
各実施例において、第４レンズ群の像面側に配設される平行平板ＦＧ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、ＣＣＤ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。
レンズの材質は、全ての実施例において第４レンズ群の正レンズが光学プラスチックである場合を除き、他は全て光学ガラスとなっている。
以下に本発明のズームレンズの実施の形態および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、４．７８ｍｍである。ただし、広角端においては、発生させた負の歪曲収差分を、画像を拡大して生成する歪曲補正画像処理を適用するため、歪曲収差量を考慮して最大像高を４．１４と小さく設定してある。
そして、実施例１〜実施例３のズームレンズにおいては、上述したように、歪曲収差の画像処理による収差補正を行う。すなわち、実施例１〜実施例３のズームレンズにおいては、図１６に、受光素子の撮像範囲（中間焦点距離および長焦点端（望遠端）における撮像範囲）をＴＦとし、短焦点端（広角端）における撮像範囲をＷＦとして、それぞれ示すように、矩形の受光素子受光面ＴＦ上に、短焦点端においては、撮像範囲ＷＦのような樽型の歪曲収差が発生する。
【００２４】
尚、図１６におけるＴＦＣは、中間焦点距離および長焦点端（望遠端）における撮像範囲をカバーするイメージサークルを表し、ＷＦＣは、短焦点端（広角端）付近における撮像範囲をカバーするイメージサークルを表す。
一方、中間焦点距離およびその近傍の状態や長焦点端においては、歪曲収差の発生が抑えられている。歪曲収差を電気的に補正するために、有効撮像範囲を、短焦点端では樽型形状（ＷＦ）とし、中間焦点距離や長焦点端では矩形状（ＴＦ）となるようにしている。そして、短焦点端における有効撮像範囲（ＷＦ）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。そのため、実施例１〜実施例３においては、短焦点端での像高を、中間焦点距離での像高や長焦点端での像高よりも小さくなるようにしている。その結果、各実施例の収差は、十分に補正されており、１０００万〜１５００万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、実施例１〜３より明らかである。
【００２５】
なお、実施例１〜実施例３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値（Ｆナンバ）
ω：半画角
Ｒ：曲率半径
Ｄ：面間隔
Ｎｄ：ｄ線における屈折率
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
但し、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Ａ２ｉとして、非球面は、次式で定義される。
【００２６】
【数１】
2014052563.tif 000003
【実施例１】
【００２７】
図１は、本発明の第１の実施の形態で且つ実施例１に係るズームレンズの光学系の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光学系の移動段階を示しており、（ａ）は広角端（Ｗｉｄｅ）における光軸に沿った断面図、（ｂ）は広角端と中間焦点距離との中間の焦点距離（Ｗ−Ｍ）における光軸に沿った断面図、（ｃ）は中間焦点距離（Ｍｅａｎ）における光軸に沿った断面図、（ｄ）は中間焦点距離と望遠端との中間の焦点距離（Ｍ−Ｔ）における光軸に沿った断面図および（ｅ）は望遠端（Ｔｅｌｅ）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、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Ｌ１、第２レンズＬ２を有してなり、第２レンズ群Ｇ２は、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５を有してなり、第３レンズ群Ｇ３は、第６レンズＬ６、第７レンズＬ７、第８レンズＬ８を有してなり、そして第４レンズ群Ｇ４は、単一の第９レンズＬ９を有してなる。
【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との間隔が減少し、そして第１レンズ群Ｇ１および第３レンズ群Ｇ３は、それぞれの長焦点端（望遠端）における位置が、短焦点端（広角端）における位置よりも物体側に位置するように移動する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像面側に向かって、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）Ｌ１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）Ｌ２とを配設している。第１レンズＬ１と第２レンズＬ２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。
【００２９】
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側に向かって、順次、像面側に物体側の面より曲率の大きな凹面を向け両凹レンズからなる第３レンズＬ３と、像面側に物体側の面よりも曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズであって、その両面側に非球面を形成している非球面レンズからなる第４レンズＬ４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５レンズＬ５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、物体側に像側の面より曲率の大きな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６レンズＬ６と、物体側に像側の面より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる第７レンズＬ７と、像側に物体側の面より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる第８レンズＬ８と、物体側に第７レンズＬ７と第８レンズＬ８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、物体側に像側の面より曲率の大きな凸面を向けた正メニスカスレンズであり、且つ物体側を非球面とした非球面レンズからなる単一の正レンズのみからなる第９レンズＬ９を配している。
この実施例１における各光学要素の光学特性は、次表１の通りである。
【００３０】
【表１】
2014052563.tif 000004
【００３１】
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、ガラス名の後には、硝材の製造メーカー名を、ＨＯＹＡ（ＨＯＹＡ株式会社）および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７面、第１１面、第１２面および第１６面の各光学面が非球面であり、式（９）における各非球面のパラメータは、次の通りである。
第６面
K=0.0, A4= 1.73151E-04, A6= 1.50341E-05, A8= -6.43287E-07, A10=5.37742E-09
【００３２】
第７面
K=0.0, A6= 1.24471E-05, A8= -6.56585E-07
第１１面
K= -3.96583, A4= 8.13536E-04, A6= -1.39829E-05, A8= -1.68224E-08, A10= 1.37134E-08
第１２面
K= -5.01861, A4= -2.08540E-04, A6= 1.71516E-05, A8= -9.14917E-07, A10= 2.89450E-08
第１６面
K= 0.0, A4= -2.17184E-05, A6= 1.96470E-07, A8= 4.52101E-08, A10= -8.69735E-10
この実施例１においては、全光学系の焦点距離ｆ、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と平行平板ＦＧ等との間の可変間隔ＤＥは、ズーミングに伴って次表２のように変化させられる。
【００３３】
【表２】
2014052563.tif 000005
【００３４】
また、広角端（Ｔｅｌｅ）における像高Ｙ′は、上記した通りである。図１６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（Ｗｉｄｅ）端では、Ｙ′は、上記した値として、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。
上述した実施例１における条件式（１）〜条件式（８）に対応する値は、次表３のようになり、それぞれ条件式（１）〜条件式（８）を満足している。
【００３５】
【表３】
2014052563.tif 000006
【００３６】
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（横収差）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（横収差）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】
【００３７】
図５は、本発明の第２の実施の形態で且つ実施例２に係るズームレンズの光学系の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光学系の移動段階を示しており、（ａ）は広角端（Ｗｉｄｅ）における光軸に沿った断面図、（ｂ）は広角端と中間焦点距離との中間の焦点距離（Ｗ−Ｍ）における光軸に沿った断面図、（ｃ）は中間焦点距離（Ｍｅａｎ）における光軸に沿った断面図、（ｄ）は中間焦点距離と望遠端との中間の焦点距離（Ｍ−Ｔ）における光軸に沿った断面図および（ｅ）は望遠端（Ｔｅｌｅ）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、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Ｌ１、第２レンズＬ２を有してなり、第２レンズ群Ｇ２は、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５を有してなり、第３レンズ群Ｇ３は、第６レンズＬ６、第７レンズＬ７、第８レンズＬ８を有してなり、そして第４レンズ群Ｇ４は、単一の第９レンズＬ９を有してなる。
【００３８】
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との間隔が減少し、そして第１レンズ群Ｇ１および第３レンズ群Ｇ３は、それぞれの長焦点端（望遠端）における位置が、短焦点端（広角端）における位置よりも物体側に位置するように移動する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像面側に向かって、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）Ｌ１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）Ｌ２とを配設している。第１レンズＬ１と第２レンズＬ２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。
【００３９】
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像側に向かって、順次、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レンズからなる第３レンズＬ３と、像面側に物体側の面よりも曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズであって、その両面側に非球面を形成している非球面レンズからなる第４レンズＬ４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５レンズＬ５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、物体側から像面側に向かって、順次、物体側に像側の面より曲率の大きな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６レンズＬ６と、物体側に像側の面より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる第７レンズＬ７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レンズからなる第８レンズＬ８とを配設している。第７レンズＬ７と第８レンズＬ８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、物体側に像側の面より曲率の大きな凸面を向けた正メニスカスレンズであり、且つ物体側を非球面とした非球面レンズからなる単一の正レンズのみからなる第９レンズＬ９を配している。
この実施例２における各光学要素の光学特性は、次表４の通りである。
【００４０】
【表４】
2014052563.tif 000007
【００４１】
表４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、ガラス名の後には、硝材の製造メーカー名を、ＨＯＹＡ（ＨＯＹＡ株式会社）およびＯＨＡＲＡ（株式会社オハラ）として略記した。
すなわち、表４においては、「＊」が付された第６面、第７面、第１１面、第１２面および第１６面の各光学面が非球面であり、式（９）における各非球面のパラメータは、次の通りである。
第６面
K=0.0, A4=1.93747E-04, A6= 1.10916E-05, A8= -4.22903E-07, A10=3.51388E-09
第７面
K=0.0, A6= 9.64823E-06, A8= -4.62147E-07
第１１面
K= -3.93078, A4= 8.38196E-04, A6= -1.43109E-05, A8= -1.02115E-08, A10=1.60177E-08
【００４２】
第１２面
K= -5.32878, A4= -1.91560E-04, A6= 1.82242E-05, A8= -9.73696E-07, A10= 3.29795E-08
第１６面
K= 0.0, A4= -2.73951E-05, A6= 1.36005E-06, A8= 2.69391E-08, A10= -6.00656E-10
この実施例２においては、全光学系の焦点距離ｆ、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と平行平板ＦＧ等との間の可変間隔ＤＥは、ズーミングに伴って次表５のように変化させられる。
【００４３】
【表５】
2014052563.tif 000008
【００４４】
また、広角端（Ｔｅｌｅ）における像高Ｙ′は、上記した通りである。図１６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（Ｗｉｄｅ）端では、Ｙ′は、上記した値として、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。
上述した実施例２における条件式（１）〜条件式（８）に対応する値は、次表６のようになり、それぞれ条件式（１）〜条件式（８）を満足している。
【００４５】
【表６】
2014052563.tif 000009
【００４６】
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（横収差）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（横収差）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】
【００４７】
図９は、本発明の第３の実施の形態で且つ実施例３に係るズームレンズの光学系の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光学系の移動段階を示しており、（ａ）は広角端（Ｗｉｄｅ）における光軸に沿った断面図、（ｂ）は広角端と中間焦点距離との中間の焦点距離（Ｗ−Ｍ）における光軸に沿った断面図、（ｃ）は中間焦点距離（Ｍｅａｎ）における光軸に沿った断面図、（ｄ）は中間焦点距離と望遠端との中間の焦点距離（Ｍ−Ｔ）における光軸に沿った断面図および（ｅ）は望遠端（Ｔｅｌｅ）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、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Ｌ１、第２レンズＬ２を有してなり、第２レンズ群Ｇ２は、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５を有してなり、第３レンズ群Ｇ３は、第６レンズＬ６、第７レンズＬ７、第８レンズＬ８を有してなり、そして第４レンズ群Ｇ４は、単一の第９レンズＬ９を有してなる。
【００４８】
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との間隔が減少し、そして第１レンズ群Ｇ１および第３レンズ群Ｇ３は、それぞれの長焦点端（望遠端）における位置が、短焦点端（広角端）における位置よりも物体側に位置するように移動する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から像面側に向かって、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）Ｌ１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）Ｌ２とを配設している。第１レンズＬ１と第２レンズＬ２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。
【００４９】
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から像面側に向かって、順次、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レンズからなる第３レンズＬ３と、像面側に物体側の面よりも曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズであって、その両面側に非球面を形成している非球面レンズからなる第４レンズＬ４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５レンズＬ５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、物体側に像側の面より曲率の大きな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６レンズＬ６と、物体側に像側の面より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる第７レンズＬ７と、像側に物体側の面より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる第８レンズＬ８を配設している。第７レンズＬ７と第８レンズＬ８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、物体側に像側の面より曲率の大きな凸面を向けた正メニスカスレンズであり、且つ物体側を非球面とした非球面レンズからなる単一の正レンズのみからなる第９レンズＬ９を配している。
この実施例３における各光学要素の光学特性は、次表７の通りである。
【００５０】
【表７】
2014052563.tif 000010
【００５１】
表７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、ガラス名の後には、硝材の製造メーカー名を、ＨＯＹＡ（ＨＯＹＡ株式会社）およびＯＨＡＲＡ（株式会社オハラ）として略記した。
すなわち、表７においては、「＊」が付された第６面、第７面、第１１面、第１２面および第１６面の各光学面が非球面であり、式（９）における各非球面のパラメータは、次の通りである。
第６面
K=0.0, A4=8.03455E-05, A6= 1.26234E-05, A8= -4.98977E-07, A10= 3.22726E-09
第７面
K=0.0, A6= 1.26328E-05, A8= -5.55414E-07
第１１面
K= -3.92324, A4= 8.19635E-04, A6= -1.29178E-05, A8= -2.11428E-07, A10=1.76794E-08
【００５２】
第１２面
K= -4.28532, A4= -1.99201E-04, A6=2.04979E-05, A8= -1.22552E-06, A10= 3.47302E-08
第１６面
K= 0.0, A4= -3.16993E-05, A6= 8.67083E-07, A8= 1.32703E-08, A10= -4.25625E-10
この実施例３においては、全光学系の焦点距離ｆ、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と平行平板ＦＧ等との間の可変間隔ＤＥは、ズーミングに伴って次表８のように変化させられる。
【００５３】
【表８】
2014052563.tif 000011
【００５４】
また、広角端（Ｔｅｌｅ）における像高Ｙ′は、上記した通りである。図１６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（Ｗｉｄｅ）端では、Ｙ′は、上記した値として、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。
上述した実施例３における条件式（１）〜条件式（８）に対応する値は、次表９のようになり、それぞれ条件式（１）〜条件式（８）を満足している。
【００５５】
【表９】
2014052563.tif 000012
【００５６】
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（横収差）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（横収差）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〜第３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４の実施の形態に係る撮像装置としてのデジタルカメラについて図１３〜図１５を参照して説明する。図１３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１４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１５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。
【００５７】
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。
図１３および図１４に示すように、デジタルカメラは、撮影レンズ１０１、光学ファインダ１０２、ストロボ（フラッシュライト）１０３、シャッタボタン１０４、カメラボディ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およびズームスイッチ１１０等を具備している。さらに、図１５に示すように、デジタルカメラは、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。
【００５８】
この撮影レンズ１０１として、上述した第１〜第３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（請求項９または請求項１０に対応する）。
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。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１１３、信号処理装置１１４およびこれらを制御する中央演算装置（ＣＰＵ）１１１等により構成される。
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１０９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１０７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（図示していない）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。
【００５９】
撮影レンズ１０１は、カメラの携帯時には、その対物面がレンズバリア（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１０６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１１０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３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、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１０４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。
【００６０】
半導体メモリ１１５に記録した画像を液晶モニタ１０７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る際には、操作ボタン１０８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。
上述のようなデジタルカメラ（撮像装置）または携帯情報端末装置には、既に述べた通り、第１〜第３の実施の形態に示された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、１、０００万画素〜１，５００万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。
また、銀塩カメラのズーム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】
【００６１】
Ｇ１  第１レンズ群（正）
Ｇ２  第２レンズ群（負）
Ｇ３  第３レンズ群（正）
Ｇ４  第４レンズ群（正）
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９  第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ、第４レンズ、第５レンズ、第６レンズ、第７レンズ、第８レンズ、第９レンズ
ＡＤ  開口絞り
ＦＧ  平行平板
１０１  撮影レンズ
１０２  光学ファインダ
１０３  ストロボ（フラッシュライト）
１０４  シャッタボタン
１０５  カメラボディ
１０６  電源スイッチ
１０７  液晶モニタ
１０８  操作ボタン
１０９  メモリカードスロット
１１０  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
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】
【００６２】
【特許文献１】特開２０１０−１３４０８１号公報
【特許文献２】特開２００９−０２５３６６号公報
【特許文献３】特開２００７−２１２５３７号公報
【特許文献４】特許第３９７７１５０号公報（特開２００４−１２６３８号）
【特許文献５】特許第４３８７５０５号公報（特開２００１−４２２１５号）
【特許文献６】特開２００８−１４５５０１号公報
【図１】
2014052563.tif 000013
【図２】
2014052563.tif 000014
【図３】
2014052563.tif 000015
【図４】
2014052563.tif 000016
【図５】
2014052563.tif 000017
【図６】
2014052563.tif 000018
【図７】
2014052563.tif 000019
【図８】
2014052563.tif 000020
【図９】
2014052563.tif 000021
【図１０】
2014052563.tif 000022
【図１１】
2014052563.tif 000023
【図１２】
2014052563.tif 000024
【図１３】
2014052563.tif 000025
【図１４】
2014052563.tif 000026
【図１５】
2014052563.tif 000027
【図１６】
2014052563.tif 000028