(57)【要約】【課題】  変倍時に光学全長が不変でありながら、変倍作用を複数のレンズ群に適切に割振ることでコンパクト化と高精細化とを同時に可能とする変倍光学系と、その変倍光学系を備える撮像レンズ装置及びその撮像レンズ装置を搭載したデジタル機器とを提供する。【解決手段】  物体側から順に配置される、正の光学的パワーを有し変倍時に固定されている第１レンズ群と、負の光学的パワーを有する第２レンズ群と、正の光学的パワーを有する第３レンズ群とを含み、Ｙimgを最大像高、ｆWを広角端における全系の合成焦点距離、及びＴＬWを広角端における最も物体側のレンズ面の面頂点から像面までの光軸上の距離としたときに、以下の条件式を満たす。0.45 ＜Ｙimg  ／ ｆWＴＬW  ／ ｆW ＜ 6.5【選択図】      図１
2006163075.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に配置される、正の光学的パワーを有し変倍時に固定されている第１レンズ群と、負の光学的パワーを有する第２レンズ群と、正の光学的パワーを有する第３レンズ群とを含み、光軸方向に各レンズ群の間隔を変えることにより変倍を行い、かつ下記条件式を満たすことを特徴とする変倍光学系。
0.45 ＜Ｙimg  ／ ｆW
ＴＬW  ／ ｆW ＜ 6.5
ただし、
Ｙimg：最大像高
ｆW：広角端における全系の合成焦点距離
ＴＬW：広角端における最も物体側のレンズ面の面頂点から像面までの光軸上の距離
である。
【請求項２】
前記第２レンズ群及び第３レンズ群が下記条件式を満たすことを特徴とする請求項１記載の変倍光学系。
ただし、
0.8 ＜ ｜ｆ2  ／ ｆ3｜  ＜  1.8
ｆ2：第２レンズ群の合成焦点距離
ｆ3：第３レンズ群の合成焦点距離
である。
【請求項３】
下記条件式を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の変倍光学系。
0.1 ＜Ｌｂ／ｆW ＜ 1.0
ただし、
Ｌｂ：最も像側に位置するパワーを有するレンズ面の面頂点から像面までの光軸上での最短距離（空気換算長）
である。
【請求項４】
前記第３レンズ群は少なくとも１枚の物体側に凸の正レンズを有し、当該正レンズは少なくとも１面の非球面を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の変倍光学系。
【請求項５】
前記第２レンズ群は少なくとも１面の非球面を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の変倍光学系。
【請求項６】
光路中に、絞り径が固定である光学絞りをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の変倍光学系。
【請求項７】
前記光学絞りは、前記第３レンズ群に隣り合っており、前記第３レンズ群の物体側又は像側のいずれかに配置されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の変倍光学系。
【請求項８】
前記第３レンズ群の像側に、正の光学的パワーを有する第４レンズ群をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の変倍光学系。
【請求項９】
広角端から望遠端への変倍時に、前記第２レンズ群及び第４レンズ群が共に像側に移動することを特徴とする請求項８記載の変倍光学系。
【請求項１０】
前記第４レンズ群は少なくとも１面の非球面を有することを特徴とする請求項８又は９に記載の変倍光学系。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の変倍光学系を備え、前記変倍光学系が所定の結像面上に被写体の光学像を形成可能な構成とされていることを特徴とする撮像レンズ装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の撮像レンズ装置と、撮像素子と、被写体の静止画撮影及び動画撮影の少なくとも一方の撮影を前記撮像レンズ装置及び撮像素子に実行させる機能部とを具備することを特徴とするデジタル機器。
【請求項１３】
前記デジタル機器は、携帯端末であることを特徴とする請求項１２記載のデジタル機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変倍光学系と、その変倍光学系を備える撮像レンズ装置及びその撮像レンズ装置を搭載したデジタル機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機や携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistant）の普及が目覚しく、しかもこれらの機器に、コンパクトなデジタルスチルカメラユニットやデジタルビデオユニットが内蔵される仕様が一般化してきている。これらの機器ではサイズやコストの制約が厳しいことから、独立した商品であるデジタルスチルカメラ等に比べて低画素数で小型の撮像素子と、プラスチックレンズ１〜３枚程度から成る単焦点光学系を備えた撮像レンズ装置とが一般的に用いられている。
【０００３】
しかしながら、単焦点光学系の倍率は目視と同程度であるため、撮影できる対象が撮影者の近くに限られていた。この点において、撮像素子の高画素化・高機能化が急激に進んでいる現在、高画素撮像素子に対応でき、かつ撮影者から離れた被写体をも撮影可能とする、携帯電話機等に搭載できるコンパクトな変倍光学系が要求されている。
【０００４】
携帯電話機や携帯情報端末等は、製品の性質上、製品使用時の落下等の耐衝撃性が厳しく求められる。このため、デジタルスチルカメラ等とは異なり、鏡筒の破損が生じやすい沈胴方式を採用することは難しい。そこで、レンズ外径が大きく、ユニットサイズに与える影響も大きい第１レンズ群（最も物体側のレンズ群）を固定群とし、鏡筒構成を簡略化することでユニットサイズのコンパクト化（小型化）を図ることが考えられている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、物体側から順に、正の光学的パワーを有する第１レンズ群と、負の光学的パワーを有する第２レンズ群と、正の光学的パワーを有する第３レンズ群と、正の光学的パワーを有する第４レンズ群とを含む、所謂正負正正４成分系において、変倍時に第１レンズ群及び第３レンズ群を固定し、第２レンズ群及び第４レンズ群を可動とする変倍光学系に関する技術が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、物体側から順に、正負正の３成分を含む４成分系において、第１レンズ群を固定し、第２レンズ群は変倍作用を有し、第３レンズ群は集光作用を有する変倍光学系に関する技術が開示されている。さらに、特許文献３には、物体側から順に、正負正正正の５成分系において、第１レンズ群を固定し、第２レンズ群及び第４レンズ群を光軸方向へ移動させることで変倍を行う変倍光学系に関する技術が開示されている。
【０００７】
そして、特許文献４には、比較的小さな有効領域を持つ撮像素子を対象とした変倍光学系であって、物体側から順に、正負正の３成分系において、第１レンズ群を固定し、第２レンズ群及び第３レンズ群を光軸方向へ移動させることで変倍を行う変倍光学系に関する技術が開示されている。さらに、特許文献５には、比較的小さな有効領域を持つ撮像素子を対象とした変倍光学系であって、物体側から順に、正負正正の４成分系において、変倍時に第１レンズ群及び第４レンズ群を固定し、第２レンズ群及び第３レンズ群を可動とする変倍光学系に関する技術が開示されている。
【特許文献１】特許第３４１６２７５号公報
【特許文献２】特許第２５０２７５４号公報
【特許文献３】特開２００３−２１５４５４号公報
【特許文献４】特許第３４０２３１８号公報
【特許文献５】特開２００２−７２０８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１乃至３に開示されている技術は、５〜１０倍程度の高い変倍比を目標とする主にビデオカメラ用のものであり、構成するレンズ枚数もそれぞれ９枚、１０枚、１５枚と多い。このように、コンパクト性を欠いているため、特許文献１乃至３に係る変倍光学系を携帯電話機等の小型機器に搭載することは困難である。また、特許文献１又は２に係る変倍光学系では、高い変倍比を主目標としているため、広角端において広い画角を確保することができない。さらに、特許文献１乃至３に係る変倍光学系においては、第２レンズ群が変倍の大部分を担っており、一層のコンパクト化を図ろうとすると第２レンズ群の誤差感度が高くなるため、レンズ間の調整作業が必要となり、そのため製造コストが上がるという問題点がある。
【０００９】
また、特許文献４又は５に開示されている技術は、携帯電話機等に搭載するために変倍比を２〜３倍程度に抑えることでコンパクト化を図っているが、いずれも有効領域が比較的小さな低画素撮像素子を対象としているため、高画素撮像素子を用いる場合には諸収差の補正が不十分である。さらに、特許文献４又は５に係る変倍光学系においては、正の光学的パワーを有する第３レンズ群が変倍の大部分を担っているにもかかわらず、変倍時の第３レンズ群の移動量が小さいため、コンパクト性を維持した状態では良好な収差補正を行うことができないという問題点がある。
【００１０】
以上のように従来の変倍光学系では、第１レンズ群を固定群とする場合、レンズ枚数が多かったり、主に１つのレンズ群に変倍作用を担わせていたりするため光学全長が大きくなってしまい、携帯電話機等に搭載可能なコンパクトなサイズを実現できていなかった。また、それと同時に、広範な領域を撮影できる、広い水平画角を達成することが困難であった。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、第１レンズ群を固定群とし、変倍時に光学全長が不変であり、コンパクト化と高精細化とを同時に可能とした上で、さらに広範な領域を撮影することができる変倍光学系、撮像レンズ装置及びその撮像レンズ装置を搭載したデジタル機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１記載の発明は、変倍光学系であって、物体側から順に配置される、正の光学的パワーを有し変倍時に固定されている第１レンズ群と、負の光学的パワーを有する第２レンズ群と、正の光学的パワーを有する第３レンズ群とを含み、光軸方向に各レンズ群の間隔を変えることにより変倍を行い、かつ下記条件式を満たすことを特徴とする。
0.45 ＜Ｙimg  ／ ｆW   ・・・（１）
ＴＬW  ／ ｆW ＜ 6.5   ・・・（２）
ただし、
Ｙimg：最大像高
ｆW：広角端における全系の合成焦点距離
ＴＬW：広角端における最も物体側のレンズ面の面頂点から像面までの光軸上の距離
である。
【００１３】
この構成によれば、最も物体側に位置する第１レンズ群が正の光学的パワーを持った、いわゆる正リードの構成になっている。これにより、変倍時に第１レンズ群を固定とした場合に、光学全長を短く抑え得る。また、条件式（１）の下限を下回ると画角が狭まって広範な領域を撮影することが困難となる。また、条件式（２）の上限を上回ると光軸方向における撮像レンズ装置等のユニットサイズが大きくなり、携帯電話機等に収まる程度にコンパクトにすることが困難となる。つまり、条件式（１）及び（２）を満たすことにより、コンパクトでありながら、広範な領域を撮影することが可能な変倍光学系を実現し得る。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の変倍光学系であって、前記第２レンズ群及び第３レンズ群が下記条件式を満たすことを特徴とする。
ただし、
0.8 ＜ ｜ｆ2  ／ ｆ3｜  ＜  1.8  ・・・（３）
ｆ2：第２レンズ群の合成焦点距離
ｆ3：第３レンズ群の合成焦点距離
である。
【００１５】
条件式（３）の上限を上回ると第３レンズ群の光学的パワーが強くなるため第３レンズ群の誤差感度が高くなる。一方、条件式（３）の下限を下回ると第２レンズ群の光学的パワーが強くなるため第２レンズ群の誤差感度が高くなる。結果として、いずれの場合もレンズの製造難易度が上がり、またレンズ群内でのレンズ間調整作業が必要となるため製造コストが上がってしまう。つまり、条件式（３）を満たすことにより、第２レンズ群及び第３レンズ群の誤差感度を共に小さく抑え得る。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の変倍光学系であって、下記条件式を満たすことを特徴とする。
0.1 ＜Ｌｂ／ｆW ＜ 1.0  ・・・（４）
ただし、
Ｌｂ：最も像側に位置するパワーを有するレンズ面の面頂点から像面までの光軸上での最短距離（空気換算長）
である。
【００１７】
条件式（４）の上限を上回ると、最も像側（撮像素子側）に位置するパワーを有するレンズ面の面頂点から像面（撮像素子の受光面）までの光軸上の距離であって、その変倍時における最短距離（Ｌｂ）が大きくなるため、光軸方向にコンパクトでなくなる。ここで、Ｌｂは当該レンズ面と像面との間が空気（屈折率＝１）の場合の距離を表す。例えば、厚みｔのガラス（屈折率：Ｎ）の空気換算長はｔ／Ｎとなる。したがって、当該レンズ面と像面との間が空気以外の媒質で満たされているときには、空間的な距離を当該媒質の屈折率で割ったものがＬｂとなる。条件式（４）の上限を上回ると、さらに、第２レンズ群の負の光学的パワーが強くなるため、特に歪曲収差の補正が困難となる。一方、条件式（４）の下限を下回ると、Ｌｂが小さくなるため、光学的ローパスフィルタや赤外線カットフィルタ、撮像素子のカバーガラス等の平行平面板を挿入することが困難となり、画質が低下してしまう。
【００１８】
つまり、条件式（４）を満たすことにより、光軸方向にコンパクトでありながら、歪曲収差等の収差補正を良好に行い得る。さらに、平行平面板を挿入することにより、画質の低下を防ぎ得る。
【００１９】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の変倍光学系であって、前記第３レンズ群は少なくとも１枚の物体側に凸の正レンズを有し、当該正レンズは少なくとも１面の非球面を有することを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、第３レンズ群が物体側に凸の正レンズを有することで、第３レンズ群より物体側のレンズ群のレンズ径（前玉径）、特に第２レンズ群のレンズ径を小さくし得る。また、光軸方向の光学全長の短縮化を図ると光学的パワーを増加させる必要があり、それに伴って球面収差及びコマ収差の補正が困難となるが、当該正レンズに少なくとも１面の非球面を設けることにより、これらの収差を良好に補正し得る。
【００２１】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の変倍光学系であって、前記第２レンズ群は少なくとも１面の非球面を有することを特徴とする。この構成によれば、第２レンズ群に非球面を有しているので各種の収差補正、特に非点収差の補正を有効に行い得る。
【００２２】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の変倍光学系であって、光路中に、絞り径が固定である光学絞りをさらに備えることを特徴とする。この構成によれば、変倍光学系中の光線の進む経路である光路の所定箇所に備えられた光学絞りの絞り径が固定であるために、絞り部材を簡略化し得る。
【００２３】
請求項７記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の変倍光学系であって、前記光学絞りは、前記第３レンズ群に隣り合っており、前記第３レンズ群の物体側又は像側のいずれかに配置されていることを特徴とする。
【００２４】
この構成によれば、光学絞りが第３レンズ群に隣り合って配置されている。その位置は、第３レンズ群の物体側の場合には、第２レンズ群と第３レンズ群との間の空間であってもよいし、第３レンズ群の最も物体側のレンズ面上であってもよい。また、第３レンズ群の像側に光学絞りが配置されている場合、その位置は第３レンズ群の最も像側のレンズ面上であってもよいし、第３レンズ群と隣の光学素子（例えば、第４レンズ群、平行平面板等）との間、あるいは光学素子が配置されていない場合には第３レンズ群と撮像素子との間の空間であってもよい。いずれの場合にも、第２レンズ群のレンズ径、及び第４レンズ群が備えられている場合には第４レンズ群のレンズ径を共に小径化し得る。
【００２５】
また、第３レンズ群の前後の間隔は光学全長に与える影響が大きく、当該間隔を広げると例えばその２〜３倍程度光学全長が長くなる。そのため、特に請求項６及び請求項７の組み合わせの場合には、第３レンズ群に隣り合って絞り径が固定された光学絞りが配置されるため、絞り部材が簡略化され、光軸方向の厚みを薄くし得る。これにより、第３レンズ群の前後の空間の間隔を狭められるので、有効に光学全長を短縮し得る。
【００２６】
請求項８記載の発明は、請求項１乃至７に記載の変倍光学系であって、前記第３レンズ群の像側に、正の光学的パワーを有する第４レンズ群をさらに備えることを特徴とする。この構成によれば、正負正の３成分系に比べ、正の光学的パワーを有する第４レンズ群をさらに備えているので、非点収差と歪曲収差とを有効に補正し得る。
【００２７】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の変倍光学系であって、広角端から望遠端への変倍時に、前記第２レンズ群及び第４レンズ群が共に像側に移動することを特徴とする。この構成によれば、第２レンズ群と第４レンズ群とを共に像側に移動することで、変倍時の第２レンズ群及び第４レンズ群のそれぞれの移動量を小さく抑え得る。
【００２８】
請求項１０記載の発明は、請求項８又は９に記載の変倍光学系であって、前記第４レンズ群は少なくとも１面の非球面を有することを特徴とする。この構成によれば、第４レンズ群に非球面を有しているので各種の収差補正、特に非点収差、コマ収差及び歪曲収差の補正、さらに像面入射角の調整を有効に行い得る。
【００２９】
請求項１１記載の発明は、撮像レンズ装置であって、請求項１乃至１０のいずれかに記載の変倍光学系を備え、前記変倍光学系が所定の結像面上に被写体の光学像を形成可能な構成とされていることを特徴とする。この構成によれば、携帯電話機や携帯情報端末等に搭載可能なコンパクトでかつ高精細でありながら、変倍が可能な撮像レンズ装置を実現し得る。
【００３０】
請求項１２記載の発明は、デジタル機器であって、請求項１１記載の撮像レンズ装置と、撮像素子と、被写体の静止画撮影及び動画撮影の少なくとも一方の撮影を前記撮像レンズ装置及び撮像素子に実行させる機能部とを具備することを特徴とする。この構成によれば、高精細を保ったままで変倍可能な撮像レンズ装置を搭載した、携帯電話機や携帯情報端末等のデジタル機器を実現し得る。
【００３１】
請求項１３記載の発明は、請求項１２記載のデジタル機器であって、前記デジタル機器は、携帯端末であることを特徴とする。この構成によれば、高精細を保ったままで変倍可能な撮像レンズ装置を搭載した携帯端末を実現し得る。ここで、携帯端末とは、携帯電話機や携帯情報端末等に代表される、携帯することを常態とするデジタル機器のことである。
【発明の効果】
【００３２】
請求項１記載の発明によれば、最も物体側に位置する第１レンズ群が正の光学的パワーを持った、いわゆる正リードの構成になっている。これにより、変倍時に第１レンズ群を固定とした場合に光学全長が不変であり、かつ光学全長を短く抑えることが可能となる。また、条件式（１）及び（２）を満たすため、広範な領域が撮影可能であり、かつ撮像レンズ装置等のユニットサイズがコンパクトな変倍光学系を実現できる。
【００３３】
請求項２記載の発明によれば、第２レンズ群及び第３レンズ群の誤差感度を共に小さく抑えられるので、レンズの製造難易度を上げることなく、かつレンズ群内でのレンズ間の調整作業も不要となり、製造コストを抑えることができる。
【００３４】
請求項３記載の発明によれば、光軸方向にコンパクトでありながら、歪曲収差等の収差補正を良好に行うことができる。さらに、最も像側に位置するパワーを有するレンズ面の面頂点から像面までの距離が適度に開いており平行平面板を挿入できるため、撮像素子において電気的な信号に変換される際に発生する、いわゆる折り返しノイズ等を最小化するように修正することも可能となり、画質の低下を防ぐことができる。
【００３５】
請求項４記載の発明によれば、物体側に凸の正レンズを有することで、前玉径、特に第２レンズ群のレンズ径を小さくすることができるので、当該レンズ群を軽量化できる。そのため、レンズ駆動装置をコンパクトにすることが可能となる。また、当該正レンズに非球面を設けているので、光軸方向の光学全長の短縮化を図るために光学的パワーを増加させたことより発生する球面収差及びコマ収差を良好に補正することができる。そのため、収差補正用に余分のレンズを備える必要が無くなり、レンズ枚数の削減が可能となる。
【００３６】
請求項５記載の発明によれば、第２レンズ群に非球面を有しているので、各種の収差補正を行うことが可能となる。特に、当該レンズ群を可動とすることで収差補正の自由度が高まり、特に非点収差を有効に補正することができる。
【００３７】
請求項６記載の発明によれば、光学絞りを構成する絞り部材を簡略化することができるので、光学絞りの光軸方向の厚みを薄くすることができる。これにより、レンズ群の間隔を狭めることができ、光学系を光軸方向にコンパクト化することが可能となる。
【００３８】
請求項７記載の発明によれば、第２レンズ群のレンズ径、及び第４レンズ群が備えられている場合には第４レンズ群のレンズ径を共に小径化することができるので、当該レンズ群を軽量化できる。そのため、レンズ駆動装置をコンパクトにすることが可能となる。また、第３レンズ群に隣り合って光学絞りを配置することにより第３レンズ群の前後の空間の間隔を狭められるので、有効に光学全長を短縮することが可能となる。
【００３９】
請求項８記載の発明によれば、正負正の３成分系に比べ、正の光学的パワーを有する第４レンズ群をさらに備えているので、非点収差と歪曲収差とを有効に補正することができる。
【００４０】
請求項９記載の発明によれば、変倍時の第２レンズ群及び第４レンズ群のそれぞれの移動量を小さく抑えることができるので、光学系全体のコンパクト化が可能となる。さらに、レンズの移動量が小さくて済めばレンズ駆動装置をコンパクトにすることが可能となる。これらにより、レンズ群及びレンズ駆動装置を含めた光学装置、例えば撮像レンズ装置のコンパクト化が達成される。
【００４１】
請求項１０記載の発明によれば、第４レンズ群に非球面を有しているので、各種の収差補正を行うことが可能となる。特に、当該レンズ群を可動とすることで収差補正の自由度が高まり、特に非点収差、コマ収差及び歪曲収差の補正、さらに像面入射角の調整を有効に行うことができる。
【００４２】
請求項１１記載の発明によれば、変倍が可能で、さらに携帯電話機や携帯情報端末等に搭載可能な、コンパクトかつ高精細な撮像レンズ装置が実現できる。
【００４３】
請求項１２記載の発明によれば、高精細を保ったままで、被写体の静止画撮影又は動画撮影における変倍（ズーミング）が可能な、携帯電話機や携帯情報端末等のデジタル機器が実現できる。
【００４４】
請求項１３記載の発明によれば、高精細を保ったままで、被写体の静止画撮影又は動画撮影における変倍が可能な、携帯電話機や携帯情報端末等の携帯端末が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、本発明に係る変倍光学系、その変倍光学系を備える撮像レンズ装置及びその撮像レンズ装置を搭載したデジタル機器について図面を参照しながら説明する。
【００４６】
図１７は、本発明に係るデジタル機器の一実施形態を示す、カメラ付き携帯電話機の外観構成図である。尚、本発明において、デジタル機器としては、上記携帯電話機以外に、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、パーソナルコンピュータ、モバイルコンピュータ、又はこれらの周辺機器等を含むものとする。デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラは、被写体の映像を光学的に取り込んだ後、その映像を半導体素子を使って電気信号に変換し、デジタルデータとしてフラッシュメモリ等の記憶媒体に記憶する撮像レンズ装置である。さらに本発明では、被写体の静止又は動きのある映像を光学的に取り込む、コンパクトな撮像レンズ装置を内蔵する仕様を備えた携帯電話機、携帯情報端末、パーソナルコンピュータ、モバイルコンピュータ、又はこれらの周辺機器等も含んでいる。
【００４７】
図１７（ａ）は携帯電話機の操作面を、図１７（ｂ）は操作面の裏面、つまり背面を表している。携帯電話機本体２００には、上部にアンテナ２０１、操作面にはディスプレイ２０２、画像撮影モードの起動及び静止画と動画撮影の切り替えを行う画像切替ボタン２０３、本発明に係る変倍（ズーミング）を制御する変倍ボタン２０４、シャッターボタン２０５、そしてダイヤルボタン２０６が備えられている。変倍ボタン２０４は、その上端部分に望遠を表す「Ｔ」の印字が、下端部分に広角を表す「Ｗ」の印字がされ、印字位置が押下されることで、それぞれの変倍動作が指示可能な２接点式のスイッチ等で構成されている。さらに携帯電話機本体２００には、本発明に係る変倍光学系によって構成された撮像レンズ装置２０７が内装され、撮影レンズが背面に露呈している。
【００４８】
図１８は、本発明に係る変倍光学系を具備するデジタル機器の一例としての携帯電話機の撮像に係る機能部の構成を示す機能ブロック図である。図１８において、携帯電話機本体２００は、撮像部１０、画像生成部１１、画像データバッファ１２、画像処理部１３、駆動部１４、制御部１５、記憶部１６、及びＩ／Ｆ部１７を備えて構成される。
【００４９】
撮像部１０は、撮像レンズ装置２０７と撮像素子１０２とを備えて構成される。ここで、撮像レンズ装置２０７と撮像素子１０２との間に、光学的ローパスフィルタ等に相当する平行平面板を備えていても構わない。また、撮像レンズ装置２０７は、変倍光学系１０１と、光軸方向にレンズを駆動し変倍及びフォーカシングを行うための図略のレンズ駆動装置等とを備えて構成される。被写体からの光線は、変倍光学系１０１によって撮像素子１０２の受光面上に結像され、被写体の光学像となる。
【００５０】
撮像素子１０２は、受光した光をその光強度に従った電気信号に変換する複数の受光素子を例えばハニカム状又はマトリックス状等に２次元的に配置した光電変換素子であり、例えば、各光電変換素子の像面に、それぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の色フィルタが１：２：１の比率で配設されたＣＣＤカラーエリアセンサである。撮像素子１０２は、変倍光学系１０１により結像された被写体の光学像をＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の色成分の電気信号（画像信号）に変換し、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の画像信号として画像生成部１１に出力する。撮像素子１０２は、制御部１５の制御により、静止画あるいは動画のいずれか一方の撮像、又は撮像素子１０２における各画素の出力信号の読出し（水平同期、垂直同期、転送）等の撮像動作が制御される。尚、撮像装置１０２は、上述のＣＣＤに限らずＣＭＯＳの固体撮像素子でもよく、またカラーの撮像素子に限らずモノクロの撮像素子であってもよい。
【００５１】
画像生成部１１は、画像全体に対して適正な黒レベルの決定、γ補正、ホワイトバランス調整（ＷＢ調整）、輪郭補正及び色ムラ補正等の周知の画像処理を行って、画像信号から各画素の画像データを生成する。画像生成部１１で生成された画像データは、画像データバッファ１２に出力される。
【００５２】
画像データは、画素ごとに、画素の位置を表す位置データと画素の輝度を表す輝度データとが対応付けられて構成される。輝度データは、携帯電話機本体２００がモノクロで撮影するものである場合には各画素の輝度値で構成され、携帯電話機本体２００がカラーで撮影するものである場合には各画素における赤成分の輝度値、緑成分の輝度値及び青成分の輝度値、又は、輝度値と各色差の値で構成される。
【００５３】
画像データバッファ１２は、画像データを一時的に記憶するとともに、この画像データに対し画像処理部１３により後述の処理を行うための作業領域として用いられるメモリであり、例えば、ＲＡＭ（RandomAccessMemory）等である。
【００５４】
画像処理部１３は、画像データバッファ１２の画像データに対し、解像度変換等の画像処理を行う回路である。また、必要に応じて画像処理部１３に、変倍光学系１０１では補正しきれなかった収差を補正させるように構成することも可能である。駆動部１４は、制御部１５から出力される制御信号により、所望の変倍及びフォーカシングを行わせるように変倍光学系１０１の複数のレンズ群を駆動する。
【００５５】
記憶部１６は、被写体の静止画撮影又は動画撮影により生成された画像データを記憶する記憶回路であり、例えば、ＲＯＭ（ReadOnlyMemory）やＲＡＭを備えて構成される。つまり、記憶部１６は、静止画用及び動画用のメモリとしての機能を有する。Ｉ／Ｆ部１７は、外部機器と画像データを送受信するインターフェースであり、例えば、ＵＳＢやＩＥＥＥ１３９４等の規格に準拠したインターフェースである。
【００５６】
制御部１５は、例えば、マイクロプロセッサ等を備えて構成され、撮像部１０、画像生成部１１、画像データバッファ１２、画像処理部１３、駆動部１４、記憶部１６及びＩ／Ｆ部１７の各部を制御する。この制御部１５は、被写体の静止画撮影及び動画撮影の少なくとも一方の撮影を撮像レンズ装置２０７及び撮像素子１０２に実行させる機能部である。
【００５７】
このような構成の携帯電話機本体２００を用いて静止画を撮影するときは、まず、画像切替ボタン２０３を押すことで、画像撮影モードを起動する。ここでは、画像切替ボタン２０３を一度押すことで静止画撮影モードが起動し、その状態でもう一度画像切替ボタン２０３を押すことで動画撮影モードに切り替わるとする。つまり、画像切替ボタン２０３からの指示を受けた携帯電話機本体２００の制御部１５が、物体側の被写体の静止画撮影及び動画撮影の少なくとも一方の撮影を撮像レンズ装置及び撮像素子に実行させる。
【００５８】
静止画撮影モードが起動すると、制御部１５は、撮像レンズ装置２０７及び撮像素子１０２に静止画の撮影を行わせるように制御すると共に、撮像レンズ装置２０７の図略のレンズ駆動装置を駆動し、フォーカシングを行う。これにより、ピントの合った光学像がＣＣＤ等の撮像素子１０２の受光面に結像され、Ｒ、Ｇ、Ｂの色成分の画像信号に変換された後、画像生成部１１に出力される。その画像信号は、画像データバッファ１２に一時的に記憶され、画像処理部１３により画像処理が行われた後、表示用メモリ（図略）に転送され、ディスプレイ２０２に導かれる。そして、撮影者はディスプレイ２０２を覗くことで、主被写体をその画面中の所望の位置に収まるように調整することができる。この状態でシャッターボタン２０５を押すことで、静止画像を得ることができる、すなわち、静止画用のメモリとしての記憶部１６に画像データが格納される。
【００５９】
このとき、被写体が撮影者から離れた位置にある、あるいは近くの被写体を拡大したいためズーム撮影を行うときには、変倍ボタン２０４の上端「Ｔ」の印字部分を押すと、その状態が検出され、制御部１５は押している時間に応じて変倍のためのレンズ駆動を実行し、変倍光学系１０１に連続的にズーミングを行わせる。また、ズーミングし過ぎた場合など、被写体の拡大率を下げたい場合には、変倍ボタン２０４の下端「Ｗ」の印字部分を押すことでその状態が検出され、制御部１５が変倍光学系１０１を制御することにより、押している時間に応じて連続的に変倍が行われる。このようにして、撮影者から離れた被写体であっても、変倍ボタン２０４を用いてその拡大率を調節することができる。そして、通常の等倍撮影と同様、主被写体がその画面中の所望の位置に収まるように調整し、シャッターボタン２０５を押すことで、拡大された静止画像を得ることができる。
【００６０】
また、動画撮影を行う場合には、画像切替ボタン２０３を一度押すことで静止画撮影モードを起動した後、もう一度画像切替ボタン２０３を押して動画撮影モードに切り替える。これにより、制御部１５は、撮像レンズ装置２０７及び撮像素子１０２を制御し動画の撮影を行わせる。後は静止画撮影のときと同様にして、撮影者はディスプレイ２０２を覗き、撮像レンズ装置２０７を通して得た被写体の像が、その画面中の所望の位置に収まるように調整する。このとき、静止画撮影と同様に、変倍ボタン２０４を用いて被写体像の拡大率を調節することができる。この状態でシャッターボタン２０５を押すことで、動画撮影が開始される。この撮影中、変倍ボタン２０４により、被写体の拡大率を随時変えることも可能である。
【００６１】
動画撮影時、制御部１５は、撮像レンズ装置２０７及び撮像素子１０２に動画の撮影を行わせるように制御すると共に、撮像レンズ装置２０７の図略のレンズ駆動装置を駆動し、フォーカシングを行う。これにより、ピントの合った光学像がＣＣＤ等の撮像素子１０２の受光面に結像され、Ｒ、Ｇ、Ｂの色成分の画像信号に変換された後、画像生成部１１に出力される。その画像信号は、画像データバッファ１２に一時的に記憶され、画像処理部１３により画像処理が行われた後、表示用メモリに転送され、ディスプレイ２０２に導かれる。ここで、もう一度シャッターボタン２０５を押すことで、動画撮影は終了する。撮影された動画像は、動画用のメモリとしての記憶部１６に導かれて格納される。
【００６２】
本発明に係る変倍ボタン２０４はこの実施形態に限られることなく、既設のダイヤルボタン２０６を利用するようにしてもよいし、また、ダイヤルボタン設置面に回転軸を持つような回転式のダイヤル等、拡大と縮小の２方向の変倍を可能とする機能を備える態様としたものでもよい。
【００６３】
図１７（ｂ）及び図１８に示した、本発明に係る撮像レンズ装置２０７におけるレンズ系としては、撮影者から離れた被写体も撮影可能とするために、ズーミングが可能で、高性能かつコンパクトな変倍光学系への要求が強い。変倍光学系においては、複数のレンズ群が前記レンズ系を構成しており、光軸方向に各レンズ群の間隔を変えることにより変倍及びフォーカシングを行う仕組みになっている。
【００６４】
本発明は、３〜５倍程度の変倍が可能で、コンパクトかつ高精細な変倍光学系、そしてその変倍光学系を備え、前記変倍光学系が所定の結像面上、例えば撮像素子の受光面（像面）上に被写体の光学像を形成可能な構成とされている撮像レンズ装置、さらにはその撮像レンズ装置と、撮像素子と、被写体の静止画撮影及び動画撮影の少なくとも一方の撮影を前記撮像レンズ装置及び撮像素子に実行させる機能部とを具備するデジタル機器に関するものである。そして、デジタル機器の中でも、特に、携帯電話機や携帯情報端末等に代表される、携帯することを常態とする携帯端末に好適に用いることができる。
【００６５】
以下、図１７（ｂ）及び図１８に示したカメラ付き携帯電話機の撮像レンズ装置２０７を構成する、本発明に係る変倍光学系を図面を参照しつつ説明する。
【００６６】
本明細書を通じて、接合レンズを構成している各単レンズの光学的パワーは、その単レンズのレンズ面の両側が空気と面しているときのパワーを指すものとする。また、本明細書で用いる屈折率の値は、いわゆるd線（波長５８７．５６ｎｍ）を用いた場合の値である。さらに、本明細書で用いる面形状は、近軸曲率に基づいた表記である。
【００６７】
［実施形態１］
図１は、実施形態１の変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す、光軸（ＡＸ）を縦断した断面図である。この図１及び以下に示す図２〜図７は、広角端（Ｗ）におけるレンズ配置を示している。本実施形態及び以下に示す実施形態を通じて、これらのレンズ群は、図の物体側（図１における左側）から順に、全体として正の光学的パワーを有する第１レンズ群（Ｇｒ１）、負の光学的パワーを有する第２レンズ群（Ｇｒ２）、及び正の光学的パワーを有する第３レンズ群（Ｇｒ３）を含んで構成されている。つまり、最も物体側に位置する第１レンズ群が正の光学的パワーを有する、いわゆる正リードの構成になっている。これにより、変倍時に第１レンズ群を固定とした場合に光学全長が不変であり、かつ光学全長を短く抑えることが可能となる。
【００６８】
また、本実施形態及び以下の実施形態２〜５は、正負正の３成分系とは異なり、正の光学的パワーを有する第４レンズ群（Ｇｒ４）をさらに備えているので、非点収差、コマ収差及び歪曲収差を有効に補正することができる。
【００６９】
また、各実施形態において、第３レンズ群（Ｇｒ３）の物体側又は像側（撮像素子側）には、光学絞り（ＳＴ）が備えられている。これにより、第２レンズ群（Ｇｒ２）及び第４レンズ群（Ｇｒ４）のレンズ径を共に小径化することができるので、当該レンズ群を軽量化できる。そのため、レンズ駆動装置をコンパクトにすることが可能となる。また、第３レンズ群（Ｇｒ３）に隣り合って光学絞りを配置することにより第３レンズ群（Ｇｒ３）の前後の空間の間隔を狭められるので、有効に光学全長を短縮することが可能となる。これは、第３レンズ群（Ｇｒ３）の前後の間隔は、光学全長に与える影響が大きいからであり、例えば、第３レンズ群（Ｇｒ３）の前の空気間隔を０．１ｍｍ広げると、同等の光学性能を保つためには、光学全長を０．２〜０．３ｍｍ程度長くしなければならないことに起因する。しかしながら、本発明に係る実施形態はそれに限られることなく、光学絞り（ＳＴ）は、光路中であれば、第３レンズ群（Ｇｒ３）の物体側又は像側以外の位置に配置されていてもよい。
【００７０】
さらに、この光学絞りの絞り径は固定であることが望ましい。これにより、光学絞りを構成する絞り部材を簡略化することができるので、光学絞りの光軸方向の厚みを薄くすることができる。このため、レンズ群の間隔を狭めることができ、光学系を光軸方向にコンパクト化することが可能となる。そして、第４レンズ群（Ｇｒ４）の像側には撮像素子（ＳＲ）が配置されており、その撮像素子（ＳＲ）の受光面に被写体の光学像が形成可能な構成とされている。特に第３レンズ群（Ｇｒ３）に隣り合って絞り径が固定された光学絞りを配置する場合には、絞り部材が簡略化され、光軸方向の厚みを薄くすることができる。これにより、第３レンズ群（Ｇｒ３）の前後の空間の間隔を狭められるので、有効に光学全長を短縮することができる。
【００７１】
ここで、以下の実施形態も含め、平行平面板が最も像側のレンズ群と撮像素子（ＳＲ）との間に配置されていてもよい。この場合、レンズ群で形成された光学像は平行平面板を通過する際に、撮像素子（ＳＲ）において電気的な信号に変換される際に発生する、いわゆる折り返しノイズ等が最小化されるように修正される。
【００７２】
この平行平面板は、例えば光学的ローパスフィルタ、赤外線カットフィルタ、撮像素子のカバーガラス等に相当するものである。光学的ローパスフィルタとしては、例えば所定の結晶軸方向が調整された水晶等を材料とする複屈折型ローパスフィルタや、必要とされる光学的な遮断周波数特性を回折効果により実現する位相型ローパスフィルタ等が適用可能である。さらに、光学的ローパスフィルタの表面に赤外線反射コートを施して、光学的ローパスフィルタ及び赤外線カットフィルタの両方のフィルタ機能を一つで実現することも可能である。
【００７３】
以下本明細書においては、レンズについて、「凹」、「凸」又は「メニスカス」という術語を用いるが、これらは光軸近傍（レンズの中心付近）でのレンズ形状を表しているもの（近軸曲率に基づいた表記）であり、レンズ全体又はレンズの端付近の形状を表している訳ではない。このことは、球面レンズでは問題にならないが、非球面レンズでは一般に、レンズの中心付近と端付近とでの形状が異なるので注意が必要である。
【００７４】
図１に示した実施形態１の変倍光学系は、各レンズ群が物体側から順に、以下のように構成されている。全体として正の光学的パワーを有する第１レンズ群（Ｇｒ１）は、物体側に凸の正メニスカスレンズ（Ｌ１）から成る。また、全体として負の光学的パワーを有する第２レンズ群（Ｇｒ２）は、物体側に凸の負メニスカスレンズ（Ｌ２）から成る。そして、全体として正の光学的パワーを有する第３レンズ群（Ｇｒ３）は、両凸の正レンズ（Ｌ３）と両凹の負レンズ（Ｌ４）との接合レンズであり、その像側には、変倍時に第３レンズ群（Ｇｒ３）と共に移動する光学絞り（ＳＴ）が備えられている。さらに、全体として正の光学的パワーを有する第４レンズ群（Ｇｒ４）は、両凹の負レンズ（Ｌ５）と両凸の正レンズ（Ｌ６）とから成る。また、図１に示した番号ｒｉ（ｉ＝１，２，３，・・・）は、物体側から数えたときのｉ番目のレンズ面（ただし、レンズの接合面は１つの面として数えている。）であり、ｒｉに＊が付された面は非球面である。
【００７５】
ここで、接合レンズにおけるレンズ枚数は、接合レンズ全体で１枚ではなく、接合レンズを構成する単レンズの枚数で表すこととする。例えば、３枚の単レンズで構成される接合レンズのレンズ枚数は、１枚ではなく３枚と数える。
【００７６】
このような構成の下で、図の物体側から入射した光線は、順に、第１、第２、第３及び第４レンズ群（Ｇｒ１，Ｇｒ２，Ｇｒ３，Ｇｒ４）を通過し、そこで物体の光学像を形成する。この光線が進む経路が光路である。そして、撮像素子（ＳＲ）において、平行平面板において修正された光学像が電気的な信号に変換される。この電気信号は、必要に応じて所定のデジタル画像処理や画像圧縮処理等が施されて、デジタル映像信号として携帯電話機や携帯情報端末等のメモリに記録されたり、有線あるいは無線により他のデジタル機器に伝送されたりする。
【００７７】
図１５は、これらレンズ群の変倍時における移動方向を示した模式図であり、実施形態１のみならず、後述する実施形態２以降の各レンズ群の移動方向も同時に示してある。この図１５においてもこれまでと同様左側が物体側であり、その物体側から第１レンズ群（Ｇｒ１）、第２レンズ群（Ｇｒ２）、第３レンズ群（Ｇｒ３）及び第４レンズ群（Ｇｒ４）の順に並んで配置されている。この図において、符号Ｗは焦点距離が最も短い、すなわち画角が最も大きい広角端を示しており、符号Ｔは焦点距離が最も長い、すなわち画角が最も小さい望遠端を示している。また、符号Ｍは焦点距離が広角端（Ｗ）と望遠端（Ｔ）との中間（以下、中間点と呼ぶ）を表している。実際のレンズ群は光軸に沿った直線上を移動させられるが、この図においては、広角端（Ｗ）、中間点（Ｍ）及び望遠端（Ｔ）におけるレンズ群の位置を、図の上から下へ並べる形で表している。
【００７８】
本実施形態で扱うような、光学的パワーが正負正の３成分を含む変倍光学系においては、変倍を担うのは主に第２レンズ群（Ｇｒ２）又は第３レンズ群（Ｇｒ３）である。このとき、変倍作用を主に第２レンズ群（Ｇｒ２）に担わせると、第２レンズ群の移動量が増加してしまうためにコンパクト化が実現できなくなることに加え、第２レンズ群（Ｇｒ２）の誤差感度が高くなり、製造・組立コストが上がってしまうという問題点がある。それに対して、変倍作用を主に第３レンズ群（Ｇｒ３）に担わせると、高い変倍比を保ったままで良好な収差補正を行うことが困難となること加え、第３レンズ群の誤差感度が高くなり、製造コストが上がってしまうという問題点がある。そのため、本発明に係る実施形態においては、変倍作用を第２レンズ群（Ｇｒ２）及び第３レンズ群（Ｇｒ３）に適切に割振ることにより、製造コストを抑えた上で光学全長の短縮化を実現している。
【００７９】
図１のようなレンズ構成の実施形態１では、広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍時に、第１レンズ群（Ｇｒ１）の位置は固定され、第２レンズ群（Ｇｒ２）は物体から離れる方向（像側）に、それと反対に第３レンズ群（Ｇｒ３）は物体に近づく方向（物体側）に移動させられる。また、第４レンズ群（Ｇｒ４）は、広角端（Ｗ）から中間点（Ｍ）付近までは像側に移動させられるが、中間点（Ｍ）付近から望遠端（Ｔ）までは、その位置はほぼ固定されている。ただし、以下の実施形態も含め、これらレンズ群の移動の向きや移動量等は、当該レンズ群の光学的パワーやレンズ構成等に依存して変わり得るものである。例えば、図１５において、第３レンズ群（Ｇｒ３）のように直線的に移動するように描かれているものであっても、それは物体側又は像側に凸の曲線である場合なども含み、Ｕターン形状である場合なども含むものである。
【００８０】
以下、図面を参照しながら、実施形態１と同様にして、実施形態２から実施形態７までのレンズ構成を順に説明していく。このとき、図２から図７までの図中の符号の意味は、図１と同様であるが、全く同一のものであるという意味ではない。例えば、各図を通じて、最も物体側のレンズ面には同じ符号（ｒ１）が付けられているが、これらの曲率等が実施形態を通じて同一であるという意味ではない。
【００８１】
［実施形態２］
図２は、実施形態２の変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す、光軸（ＡＸ）を縦断した断面図である。この実施形態２の変倍光学系は、各レンズ群が物体側から順に、以下のように構成されている。全体として正の光学的パワーを有する第１レンズ群（Ｇｒ１）は、物体側に凸の負メニスカスレンズ（Ｌ１）と両凸の正レンズ（Ｌ２）との接合レンズから成る。また、全体として負の光学的パワーを有する第２レンズ群（Ｇｒ２）は、両凹の負レンズ（Ｌ３）と物体側に凸の正メニスカスレンズ（Ｌ４）とから成る。そして、全体として正の光学的パワーを有する第３レンズ群（Ｇｒ３）は、両凸の正レンズ（Ｌ５）と両凹の負レンズ（Ｌ６）との接合レンズであり、その物体側のレンズ面上には、変倍時に第３レンズ群（Ｇｒ３）と共に移動する光学絞り（ＳＴ）が備えられている。
【００８２】
具体的な遮光手段としては、薄い遮光板を用いてもよいし、鏡筒の一部で遮光したり、又はレンズ面を墨塗りしたりしてもよい。この薄い遮光板を用いたり、鏡筒の一部で遮光したりする手段は、本実施形態以外の実施形態１、３〜７にも適用可能である。さらに、全体として正の光学的パワーを有する第４レンズ群（Ｇｒ４）は、像側に凸の負メニスカスレンズ（Ｌ７）と両凸の正レンズ（Ｌ８）とから成る。
【００８３】
このようなレンズ構成の実施形態２においては、広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍時に、図１５に示したように、第１レンズ群（Ｇｒ１）及び第３レンズ群（Ｇｒ３）の位置は固定され、第２レンズ群（Ｇｒ２）及び第４レンズ群（Ｇｒ４）は像側に直線的に移動させられる。
【００８４】
［実施形態３］
図３は、実施形態３の変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す、光軸（ＡＸ）を縦断した断面図である。図３に示した実施形態３の変倍光学系は、各レンズ群が物体側から順に、以下のように構成されている。全体として正の光学的パワーを有する第１レンズ群（Ｇｒ１）は、物体側に凸の正メニスカスレンズ（Ｌ１）から成る。また、全体として負の光学的パワーを有する第２レンズ群（Ｇｒ２）は、両凹の負レンズ（Ｌ２）と物体側に凸の負メニスカスレンズ（Ｌ３）との接合レンズである。そして、全体として正の光学的パワーを有する第３レンズ群（Ｇｒ３）は、両凸の正レンズ（Ｌ４）と両凹の負レンズ（Ｌ５）との接合レンズであり、その像側には、変倍時に第３レンズ群（Ｇｒ３）と共に移動する光学絞り（ＳＴ）が備えられている。さらに、全体として正の光学的パワーを有する第４レンズ群（Ｇｒ４）は、両凹の負レンズ（Ｌ６）と両凸の正レンズ（Ｌ７）とから成る。
【００８５】
このようなレンズ構成の実施形態３においては、広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍時に、図１５に示したように、前述の実施形態１と同様に、第１レンズ群（Ｇｒ１）の位置は固定され、第２レンズ群（Ｇｒ２）は像側に、それと反対に第３レンズ群（Ｇｒ３）は物体側に移動させられる。また、第４レンズ群（Ｇｒ４）は、広角端（Ｗ）から中間点（Ｍ）付近までは像側に移動させられるが、中間点（Ｍ）付近から望遠端（Ｔ）までは、その位置はほぼ固定されている。
【００８６】
［実施形態４］
図４は、実施形態４の変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す、光軸（ＡＸ）を縦断した断面図である。図４に示した実施形態４の変倍光学系は、各レンズ群が物体側から順に、以下のように構成されている。全体として正の光学的パワーを有する第１レンズ群（Ｇｒ１）は、物体側に凸の正メニスカスレンズ（Ｌ１）から成る。また、全体として負の光学的パワーを有する第２レンズ群（Ｇｒ２）は、像側に凸の負メニスカスレンズ（Ｌ２）と両凹の負レンズ（Ｌ３）との接合レンズである。そして、全体として正の光学的パワーを有する第３レンズ群（Ｇｒ３）は、両凸の正レンズ（Ｌ４）と両凹の負レンズ（Ｌ５）との接合レンズであり、その像側には、変倍時に第３レンズ群（Ｇｒ３）と共に移動する光学絞り（ＳＴ）が備えられている。さらに、全体として正の光学的パワーを有する第４レンズ群（Ｇｒ４）は、像側に凸の負メニスカスレンズ（Ｌ６）と両凸の正レンズ（Ｌ７）とから成る。
【００８７】
このようなレンズ構成の実施形態４においては、広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍時に、図１５に示したように、第１レンズ群（Ｇｒ１）の位置は固定され、第２レンズ群（Ｇｒ２）及び第４レンズ群（Ｇｒ４）は像側に、それと反対に第３レンズ群（Ｇｒ３）は物体側に移動させられる。
【００８８】
［実施形態５］
図５は、実施形態５の変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す、光軸（ＡＸ）を縦断した断面図である。図５に示した実施形態５の変倍光学系は、各レンズ群が物体側から順に、以下のように構成されている。全体として正の光学的パワーを有する第１レンズ群（Ｇｒ１）は、物体側に凸の正メニスカスレンズ（Ｌ１）と両凸の正レンズ（Ｌ２）との接合レンズから成る。また、全体として負の光学的パワーを有する第２レンズ群（Ｇｒ２）は、両凹の負レンズ（Ｌ３）と物体側に凸の負メニスカスレンズ（Ｌ４）との接合レンズである。そして、全体として正の光学的パワーを有する第３レンズ群（Ｇｒ３）は、物体側に凸の正メニスカスレンズ（Ｌ５）であり、その像側には、変倍時に第３レンズ群（Ｇｒ３）と共に移動する光学絞り（ＳＴ）が備えられている。さらに、全体として正の光学的パワーを有する第４レンズ群（Ｇｒ４）は、像側に凸の負メニスカスレンズ（Ｌ６）と両凸の正レンズ（Ｌ７）とから成る。
【００８９】
このようなレンズ構成の実施形態５においては、広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍時に、図１５に示したように、前述の実施形態４と同様に、第１レンズ群（Ｇｒ１）の位置は固定され、第２レンズ群（Ｇｒ２）及び第４レンズ群（Ｇｒ４）は像側に、それと反対に第３レンズ群（Ｇｒ３）は物体側に移動させられる。
【００９０】
以上説明した実施形態１〜５においては、広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍時に、第２レンズ群（Ｇｒ２）及び第４レンズ群（Ｇｒ４）が共に像側に移動している。これにより、変倍時の第２レンズ群（Ｇｒ２）及び第４レンズ群（Ｇｒ４）のそれぞれの移動量を小さく抑えることができるので、光学系全体のコンパクト化が可能となる。さらに、レンズの移動量が小さくて済めばレンズ駆動装置をコンパクトにすることが可能となる。これらにより、レンズ群及びレンズ駆動装置を含めた光学装置、例えば撮像レンズ装置のコンパクト化が達成される。
【００９１】
［実施形態６］
図６は、実施形態６の変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す、光軸（ＡＸ）を縦断した断面図である。図６に示した実施形態６の変倍光学系は、各レンズ群が物体側から順に、以下のように構成されている。全体として正の光学的パワーを有する第１レンズ群（Ｇｒ１）は、物体側に凸の負メニスカスレンズ（Ｌ１）と両凸の正レンズ（Ｌ２）との接合レンズから成る。また、全体として負の光学的パワーを有する第２レンズ群（Ｇｒ２）は、両凹の負レンズ（Ｌ３）と物体側に凸の正メニスカスレンズ（Ｌ４）とから成る。そして、全体として正の光学的パワーを有する第３レンズ群（Ｇｒ３）は、両凸の正レンズ（Ｌ５）と両凹の負レンズ（Ｌ６）との接合レンズ、両凹の負レンズ（Ｌ７）及び物体側に凸の正メニスカスレンズ（Ｌ８）とから成る。そして、第５レンズ（Ｌ５）の物体側のレンズ面上には、変倍時に第３レンズ群（Ｇｒ３）と共に移動する光学絞り（ＳＴ）が備えられている。
【００９２】
このようなレンズ構成の実施形態６においては、広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍時に、図１５に示したように、第１レンズ群（Ｇｒ１）の位置は固定され、第２レンズ群（Ｇｒ２）は像側に凸の軌道を描き、第３レンズ群（Ｇｒ３）は物体側に直線的に移動させられる。
【００９３】
［実施形態７］
図７は、実施形態７の変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す、光軸（ＡＸ）を縦断した断面図である。図７に示した実施形態７の変倍光学系は、各レンズ群が物体側から順に、以下のように構成されている。全体として正の光学的パワーを有する第１レンズ群（Ｇｒ１）は、物体側に凸の正メニスカスレンズ（Ｌ１）から成る。また、全体として負の光学的パワーを有する第２レンズ群（Ｇｒ２）は、像側に凸の正メニスカスレンズ（Ｌ２）と両凹の負レンズ（Ｌ３）との接合レンズから成る。そして、全体として正の光学的パワーを有する第３レンズ群（Ｇｒ３）は、両凸の正レンズ（Ｌ４）と両凹の負レンズ（Ｌ５）との接合レンズ、両凹の負レンズ（Ｌ６）及び物体側に凸の正メニスカスレンズ（Ｌ７）とから成る。そして、第３レンズ群（Ｇｒ３）中、第５レンズ（Ｌ５）と第６レンズ（Ｌ６）との間には、変倍時に第３レンズ群（Ｇｒ３）と共に移動する光学絞り（ＳＴ）が備えられている。
【００９４】
このようなレンズ構成の実施形態７においては、広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍時に、図１５に示したように、前述の実施形態６と同様に、第１レンズ群（Ｇｒ１）の位置は固定され、第２レンズ群（Ｇｒ２）は像側に凸の軌道を描き、第３レンズ群（Ｇｒ３）は物体側に直線的に移動させられる。
【００９５】
以下、本発明に係る変倍光学系に関する望ましい条件又は形態を列挙し、それらの根拠について説明する。
【００９６】
物体側から順に配置される、正の光学的パワーを有する第１レンズ群（Ｇｒ１）と、負の光学的パワーを有する第２レンズ群（Ｇｒ２）と、正の光学的パワーを有する第３レンズ群（Ｇｒ３）とを含み、光軸方向に各レンズ群の間隔を変えることにより変倍を行い、第１レンズ群（Ｇｒ１）が変倍時に固定されている変倍光学系は、下記条件式を満たすことがより望ましい。
0.6 ＜Ｙimg  ／ ｆW   ・・・（１）’
これは、条件式（１）’の下限を下回ると所望の画角範囲を撮影することが困難となるからである。例えば、カメラ付き携帯電話機等では撮影者自身を撮影する場合が多く、携帯電話機を持った腕を伸ばした状態で、２人程度の人物が撮影できる水平画角が望まれているが、条件式（１）’を満たすことによりこの水平画角を確保することが可能となる。
【００９７】
また、上記変倍光学系は、
ＴＬW  ／ ｆW ＜ 5.5   ・・・（２）’
を満たすことが望ましく、
ＴＬW  ／ ｆW ＜ 5.0   ・・・（２）’ ’
を満たすことがより望ましい。これは、条件式（２）’の上限を上回ると、例えば、折畳み携帯電話機等のヒンジ部等の限られた場所にしか撮像レンズ装置を配置できなくなり、携帯電話機等のデザインの自由度を損ねてしまうからである。また、条件式（２）’ ’を満たすと、ストレート携帯電話機や折畳み携帯電話機等において、電話機における位置を問わず、本発明に係る変倍光学系が搭載可能となる。
【００９８】
また、上記変倍光学系において、第２レンズ群（Ｇｒ２）及び第３レンズ群（Ｇｒ３）の焦点距離は以下の条件式を満たすことがより望ましい。
0.9 ＜ ｜ｆ2  ／ ｆ3｜  ＜  1.7  ・・・（３）’
これは、条件式（３）'の上限を上回ると第２レンズ群（Ｇｒ２）の移動量が増加し、条件式（３）'の下限を下回ると第３レンズ群（Ｇｒ３）の移動量が増加し、いずれの場合も光学全長が増加してしまうからである。
【００９９】
また、上記変倍光学系は、以下の条件式を満たすことがより望ましい。
0.2 ＜Ｌｂ／ｆW ＜ 0.6  ・・・（４）’
これは、条件式（５）の上限を上回ると、長いバックフォーカスを確保するために光学絞り（ＳＴ）より物体側にあるレンズ群のレンズ径が大型化してしまうからである。一方、条件式（５）の下限を下回ると、最も像側のレンズと平行平面板あるいは撮像素子との間隔が小さいため、物理的な干渉を避けるために鏡筒構成が複雑となり、製造コストが上がってしまう。
【０１００】
また、上記変倍光学系において、第３レンズ群（Ｇｒ３）の横倍率は以下の条件式を満たすことが望ましい。
0.4 ＜（β3T  ／β3W ）／Ｚ ＜  0.9  ・・・（５）
ただし、
β3W：第３レンズ群の広角端における横倍率
β3T：第３レンズ群の望遠端における横倍率
Ｚ：変倍比
である。ここで、横倍率（β）とは、物体（被写体）と光学像の（光軸に垂直な方向の）大きさの比であり、物体の大きさをｙ、光学像の大きさをｙ’としたときに、β＝ｙ’／ｙで与えられる量である。
【０１０１】
条件式（５）は第３レンズ群（Ｇｒ３）の変倍への寄与を規定する式であり、条件式（５）の上限を上回ると全系の変倍の大半を正の光学的パワーを有する第３レンズ群（Ｇｒ３）が担うことになり、高い変倍比を保ったままで良好な収差補正を行うことが困難となる。一方、条件式（５）の下限を下回ると全系の変倍の大半を負の光学的パワーを有する第２レンズ群（Ｇｒ２）が担うことになり、第２レンズ群（Ｇｒ２）の誤差感度が高くなり、製造・組立コストが上がってしまう。つまり、条件式（１）を満たすことにより、変倍作用を複数のレンズ群に適切に割振ることができる。
【０１０２】
さらには、上記変倍光学系において、第３レンズ群（Ｇｒ３）の横倍率は以下の条件式を満たすことがより望ましい。
0.5 ＜（β3T  ／β3W ）／Ｚ ＜  0.85  ・・・（５）’
これは、条件式（５）’の上限を上回ると第３レンズ群（Ｇｒ３）の光学的パワーが増加し、特に偏芯系の誤差感度が高くなるため、レンズ間の調整作業が必要となりコストが上がるからである。一方、条件式（５）’の下限を下回ると変倍に必要な第２レンズ群（Ｇｒ２）の移動量が増加するため、コンパクト性が損なわれてしまう。
【０１０３】
また、上記変倍光学系における第３レンズ群（Ｇｒ３）の焦点距離は、以下の条件式を満たすことが望ましい。
0.7 ＜ ｆ3  ／ ｆW  ＜  1.4  ・・・（６）
ただし、
ｆ3：第３レンズ群（Ｇｒ３）の合成焦点距離
ｆW：広角端における全系の合成焦点距離
である。条件式（６）の上限を上回ると第３レンズ群（Ｇｒ３）の変倍に対する寄与が小さくなるため、結果として第２レンズ群（Ｇｒ２）の移動量の増加や誤差感度の上昇を招いてしまう。一方、条件式（６）の下限を下回ると第３レンズ群（Ｇｒ３）の誤差感度が高くなり、製造コストが上がってしまう。つまり、条件式（６）を満たすことにより、変倍作用を複数のレンズ群に適切に割振ることができる。
【０１０４】
さらには、上記変倍光学系における第３レンズ群（Ｇｒ３）の焦点距離は、以下の条件式を満たすことがより望ましい。
0.8 ＜ ｆ3  ／ ｆW  ＜  1.3  ・・・（６）’
これは、条件式（６）’の上限を上回ると前玉径が増加するため、コンパクト性が損なわれてしまうからである。一方、条件式（２）’の下限を下回ると球面収差及びコマ収差が大きくなり、それらの補正が困難となる。つまり、条件式（６）’を満たすことにより、コンパクトでありながら、球面収差及びコマ収差を小さく抑えることができるので、例えば、第３レンズ群（Ｇｒ３）のレンズ面に非球面を備えることにより、有効に収差の補正等を行うことが可能となる。
【０１０５】
また、上記変倍光学系における第３レンズ群（Ｇｒ３）の焦点距離は、
0.2 ＜ ｆ3  ／ ｆT  ＜  0.5  ・・・（７）
を満たすことが望ましい。
ただし、
ｆT：望遠端における全系の合成焦点距離
である。これは、条件式（７）の上限を上回ると第３レンズ群（Ｇｒ３）の光学的パワーが弱くなるため、変倍作用のほとんどを第２レンズ群（Ｇｒ２）で担うこととなり、第２レンズ群（Ｇｒ２）の誤差感度が高くなり製造が困難になるからである。一方、条件式（７）の下限を下回ると第３レンズ群（Ｇｒ３）の誤差感度が高くなり製造が困難となる。
【０１０６】
さらには、上記変倍光学系における第３レンズ群（Ｇｒ３）の焦点距離は、
0.25 ＜ ｆ3  ／ ｆT  ＜  0.45  ・・・（７）’
を満たすことがより望ましい。これは、条件式（７）’の上限を上回ると、第３レンズ群（Ｇｒ３）が変倍時に可動の場合、変倍に必要な第３レンズ群（Ｇｒ３）の移動量が増加するため光学全長が長くなり、第３レンズ群（Ｇｒ３）が変倍時に固定の場合、第２レンズ群（Ｇｒ２）の偏芯誤差感度が高くなりレンズ間の調整作業が必要となるためにコストが上がるからである。
【０１０７】
また、上記変倍光学系における第２レンズ群（Ｇｒ２）の横倍率は、以下の条件式を満たすことが望ましい。
1.0 ＜ β2T  ／ β2W  ＜  3.0  ・・・（８）
ただし、
β2W：第２レンズ群の広角端における横倍率
β2T：第２レンズ群の望遠端における横倍率
である。条件式（８）の上限を上回ると全系の変倍の大半を負の光学的パワーを有する第２レンズ群（Ｇｒ２）が担うことになり、変倍に必要な第２レンズ群（Ｇｒ２）の移動量が増加するため、コンパクト性が損なわれてしまう。一方、条件式（８）の下限を下回ると全系の変倍の大半を正の光学的パワーを有する第３レンズ群（Ｇｒ３）が担うことになり、高い変倍比を保ったままで良好に収差を補正することが困難となる。
【０１０８】
さらには、上記変倍光学系における第２レンズ群（Ｇｒ２）の横倍率は、以下の条件式を満たすことがより望ましい。
1.0 ＜ β2T  ／ β2W  ＜  1.7  ・・・（８）’
これは、条件式（８）’の上限を上回ると第２レンズ群（Ｇｒ２）の誤差感度が高くなり、製造コストが上がってしまうからである。一方、条件式（８）’の下限を下回ると全系の変倍の大半を正の光学的パワーを有する第３レンズ群（Ｇｒ３）が担うことになり、高い変倍比を保ったままで良好に収差を補正することが困難となる。
【０１０９】
また、上記変倍光学系における第４レンズ群（Ｇｒ４）の横倍率は、以下の条件式を満たすことが望ましい。
1.0 ＜ β4T  ／ β4W   ・・・（９）
ただし、
β4W：第４レンズ群の広角端における横倍率
β4T：第４レンズ群の望遠端における横倍率
である。これは、条件式（９）の下限を下回ると第２レンズ群又は第３レンズ群の変倍時の移動量が増加するので、レンズ駆動装置を含めたユニット全体が大型化してしまうからである。
【０１１０】
さらには、上記変倍光学系における第４レンズ群（Ｇｒ４）の横倍率は、以下の条件式を満たすことがより望ましい。
1.2 ＜ β4T  ／ β4W   ・・・（９）’
これは、条件式（９）’の下限を下回ると第４レンズ群（Ｇｒ４）の変倍に対する寄与が小さくなるため、同等の変倍比を維持するためには、それ以外のレンズ群、例えば、第２レンズ群（Ｇｒ２）又は第３レンズ群（Ｇｒ３）等にその分を担わせる必要があるからである。したがって、例えば、第２レンズ群（Ｇｒ２）又は第３レンズ群（Ｇｒ３）等の移動量を大きくしなければならず、コンパクト化に対して不利となる。
【０１１１】
また、上記変倍光学系において、像面への入射光線のうち、最大像高での主光線の入射角度は、以下の条件式を満たすことが望ましい。
0 °＜ α W  ＜ 25 °  ・・・（１０）
ただし、
α W：広角端における主光線の像面に立てた垂線に対する角度（°）
である。ここで、この入射角は、図１６に示す方向を正の方向と定義する。つまり、図１６の左側を物体側、右側を像側として、射出瞳位置が像面より物体側にある場合の主光線角度を正方向とする。条件式（１０）の上限を上回ると撮像素子への光線入射角のテレセントリック性が崩れ、像面手前に画素に対応したレンズアレイを配置しても、周辺照度の低下を防ぐことが困難となる。一方、条件式（１０）の下限を満たすことにより、広画角を確保しつつ、コンパクト化を図ることが可能となる。
【０１１２】
また、上記変倍光学系において、像面への入射光線のうち、最大像高での主光線の入射角度は、以下の条件式を満たすことが望ましい。
｜α W − α T ｜ ＜ 15 °  ・・・（１１）
ただし、
α T：望遠端における主光線の像面に立てた垂線に対する角度（°）
である。ここで、図１６に示したように、α Tもα Wと同じく像面に立てた垂線を基準とし、射出瞳位置が像面より物体側にある場合の主光線角度を正方向と定義している。条件式（１１）を満たすことにより、広角端と望遠端とにおける光線の入射角の差異を小さく抑えることができるので、像面の手前に配置されるレンズアレイの最適化を図ることが可能となり、広角端及び望遠端のいずれにおいても周辺照度の低下を抑えることが可能となる。
【０１１３】
上記の実施形態においては、光学絞り（ＳＴ）はいずれも第３レンズ群（Ｇｒ３）と共に移動しているため、第３レンズ群（Ｇｒ３）の実効的なレンズ外径の増大を抑制できる。さらに、この構成によれば、光学絞り専用の駆動装置を設ける必要がないので、レンズ駆動装置の構成が簡易になり、撮像レンズ装置全体のコンパクト化が可能となる。しかし、本発明はこれに限られることなく、光学絞り（ＳＴ）はレンズ群とは独立に移動させられてもよい。この構成によれば、広角端から望遠端への変倍時において、光学絞り（ＳＴ）により撮像素子への軸外光線入射角を適切にコントロールすることができる。
【０１１４】
また、上記の実施形態はいずれも連続的な変倍光学系であるが、これに限定されるものではなく、より一層のコンパクト化を図るために、同一の光学構成で２焦点切り替え光学系としてもよい。特に広角端から望遠端への変倍時に移動軌跡がＵターン形状を示すレンズ群が存在する場合には、２焦点切り替え変倍光学系とすることで、当該レンズ群を変倍時に移動させる必要がなくなるので、駆動機構を含めたユニットサイズの小型化に効果的である。
【０１１５】
上記変倍光学系において、変倍時又はフォーカシング時に移動するレンズ群は、それぞれ２枚以下のレンズで構成されることが望ましい。これにより、レンズ群を軽量化することができるので、レンズ群を駆動するために小型・省電力のアクチュエータを使用することが可能となり、その結果撮像レンズ装置等のユニットサイズの小型化を実現できる。
【０１１６】
上記変倍光学系において、各レンズ群、光学絞り又はシャッター等を駆動させるには、カムやステッピングモーター等を用いてもよい。あるいは、移動量が小さい場合やレンズ群の重量が軽い場合には、駆動部として超小型の圧電アクチュエータを、例えば各レンズ群に独立に用いてもよい。これにより、各レンズ群を独立に駆動することが可能になるばかりでなく、駆動部の体積や電力消費の増加を抑えつつ、撮像レンズ装置全体のさらなるコンパクト化が図れる。
【０１１７】
上記変倍光学系において、空気と面しているレンズ面のうちの半数以上が非球面であることが望ましく、さらには空気と面している全てのレンズ面が非球面であることがより望ましい。これにより、レンズ径を小さくしたときに発生する各種の収差を有効に補正することができるので、コンパクト化と高画質化の両立を図ることが可能となる。
【０１１８】
上記変倍光学系において、非球面を有するレンズは、モールドで成形しても構わないし、あるいはガラス材料と樹脂材料との複合型としても勿論構わない。ここで、複合型とは、基板となる球面ガラス材料の面上に薄い樹脂材料を成形して非球面形状とするレンズのことである。モールドタイプは大量生産に向く反面、硝材が限定されてしまう。一方の複合型は、基板と成り得るガラス材料が非常に多く、設計の自由度が高い利点がある。特に高屈折材料を用いた非球面レンズは一般的にモールド成形が難しいので、複合型の利点を最大限活用することができる。
【０１１９】
上記変倍光学系において、少なくとも第１レンズ群（Ｇｒ１）及び第３レンズ群（Ｇｒ３）のいずれか一方は単レンズ又は接合レンズから成ることが望ましい。これにより、レンズを支持する部材をレンズ群内に複数設ける必要がなくなる。その結果、メカ機構が簡略化でき、撮像レンズ装置全体をよりコンパクトにできる。また、接合レンズの場合には、レンズを支持するための部材の機械精度ではなく、レンズ接合時の精度に保つことが可能となる。その結果、長期の使用によりレンズ群内で光軸がずれたりするような経年劣化が発生せず、光学的な調整も容易となる。さらに接合により、偏芯による誤差感度を低減することが可能である。それに加えて、接合によりレンズ面間に間隙が存在しないので、不要な面間反射光を抑えることが可能となり、良好な光学像が得られる。
【０１２０】
上記変倍光学系において、光学絞り（ＳＴ）として、撮像素子（ＳＲ）に対して遮光を行う機能を有するメカニカルシャッターを配置してもよい。メカニカルシャッターは、例えば撮像素子としてＣＣＤ方式を用いた場合のスミア防止に効果がある。尚、メカニカルシャッターを配置する箇所は、絞り位置でもよいし、あるいは絞りとは異なる位置に配置しても構わない。
【０１２１】
上記変倍光学系において、第３レンズ群（Ｇｒ３）又は第３レンズ群より像側のレンズ群を単独で又は複数群動かすことによりフォーカシングすることが望ましい。本発明に係る変倍光学系は、携帯電話機等に搭載可能なコンパクトサイズであるため、全レンズ群を繰り出すことによりフォーカシングを行うことは、光学全長の観点から不利であるからである。
【０１２２】
上記変倍光学系は、物体側から順に配置される、正の光学的パワーを有し１枚の正レンズ又は１組の接合レンズから成る第１レンズ群（Ｇｒ１）と、負の光学的パワーを有し少なくとも１枚の像側に凹の負レンズを含む第２レンズ群（Ｇｒ２）と、正の光学的パワーを有し１枚の物体側に凸の正レンズ又は物体側に凸の正レンズを含む１組の接合レンズから成る第３レンズ群（Ｇｒ３）と、正の光学的パワーを有し１枚の負レンズと１枚の正レンズとから成る第４レンズ群（Ｇｒ４）とを含む構成とすることが望ましい。
【０１２３】
第１レンズ群（Ｇｒ１）を１枚のレンズで構成した場合には、製造コストの削減が図れ、第１レンズ群（Ｇｒ１）を接合レンズで構成した場合には、倍率色収差が良好に補正できる。また、第２レンズ群（Ｇｒ２）に像側に凹の負レンズを用いることで、第１レンズ群（Ｇｒ１）を通過した光線の角度をより光軸に平行に近づく方向へ屈折させる（テレセントリックに近づける）ことができるので、光学系と撮像素子とのミスマッチにより生じる周辺光量の低下を抑えることができる。そして、第３レンズ群（Ｇｒ３）に物体側に凸の正レンズを用いることで前玉径の小型化を図ることができ、また第３レンズ群（Ｇｒ３）を接合レンズで構成した場合には、軸上色収差の補正を容易に行うことができる。さらに、第４レンズ群（Ｇｒ４）を正負レンズ各１枚で構成することにより、非点収差の補正を有効に行うことができる。
【０１２４】
以下、本発明に係る変倍光学系の実施例を、コンストラクション（構成）データ、収差図等を挙げて、さらに具体的に説明する。
【実施例１】
【０１２５】
実施形態１（実施例１）における、各レンズのコンストラクションデータを表１及び表２に示す。尚、本実施例においては、第１及び第２レンズ（Ｌ１，Ｌ２）がプラスチックレンズ（樹脂製レンズ）であり、それ以外のレンズはガラスレンズである。
【０１２６】
【表１】
2006163075.tif 000003
【０１２７】
【表２】
2006163075.tif 000004
【０１２８】
表１に示したものは、左から順に、各レンズ面の番号、各面の曲率半径（単位はｍｍ）、広角端（Ｗ）、中間点（Ｍ）そして望遠端（Ｔ）における光軸上での各レンズ面の間隔（軸上面間隔）（単位はｍｍ）、各レンズの屈折率、そしてアッべ数である。軸上面間隔Ｍ、Ｔの空欄は、左のＷ欄の値と同じであることを表している。ここで、各レンズ面の番号ｒｉ（ｉ＝１，２，３，・・・）は、図１にも示したように、物体側から数えてｉ番目のレンズ面であり、ｒｉに＊が付された面は非球面である。
【０１２９】
この表１からわかるように、この実施例１では、第１，２，５，６レンズ（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ５，Ｌ６）の両面、第３レンズ（Ｌ３）の物体側の面、及び第４レンズ（Ｌ４）の像側の面が非球面である。また、光学絞り（ＳＴ）の両面、そして撮像素子（ＳＲ）の受光面の各面は平面であるために、それらの曲率半径は無限大（∞）である。
【０１３０】
レンズの非球面形状は、面頂点を原点とし、物体から撮像素子に向かう向きをｚ軸の正の向きとするローカルな直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）を用いた以下の式で定義する。
【０１３１】
【数１】
2006163075.tif 000005
【０１３２】
ただし、
ｚ：高さｈの位置でのｚ軸方向の変位量（面頂点基準）
ｈ：ｚ軸に対して垂直な方向の高さ（ｈ2＝ｘ2＋ｙ2）
ｃ：近軸曲率（＝１／曲率半径）
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ：それぞれ４，６，８，１０，１２，１４次の非球面係数
ｋ：円錐係数
である。表２に、円錐係数ｋと非球面係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの値を示す。本実施例及び実施例３，４においては、１４次の非球面係数Ｆが０（ゼロ）のため、いずれもＦの値を示す欄は設けていない。また、数１からわかるように、表１に示した非球面レンズに対する曲率半径は、レンズの中心付近の値を示している。
【０１３３】
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、本実施例１の全光学系（第１，第２，第３及び第４レンズ群を合わせたもの）の球面収差（Longitudinal Spherical Aberration）、非点収差（Astigmatism）、及び歪曲収差（Distortion）を、図８の左側から順に示す。この図において、上段は広角端（Ｗ）、中段は中間点（Ｍ）、下段は望遠端（Ｔ）における各収差を表している。また、球面収差と非点収差の横軸は焦点位置のずれをｍｍ単位で表しており、歪曲収差の横軸は歪量を全体に対する割合（％）で表している。球面収差の縦軸は、入射高で規格化した値で示してあるが、非点収差と歪曲収差の縦軸は像の高さ（像高）（単位ｍｍ）で表してある。
【０１３４】
さらに球面収差の図には、一点鎖線で赤色（波長６５６．２７ｎｍ）、実線で黄色（いわゆるd線；波長５８７．５６ｎｍ）、そして破線で青色（波長４３５．８３ｎｍ）と、波長の異なる３つの光を用いた場合の収差がそれぞれ示してある。また、非点収差の図中、符号ｓとｔはそれぞれサジタル（ラディアル）面、タンジェンシャル（メリディオナル）面における結果を表している。さらに、非点収差及び歪曲収差の図は、上記黄線（d線）を用いた場合の結果である。この図８からわかるように、本実施例１のレンズ群は、広角端（Ｗ）、中間点（Ｍ）、望遠端（Ｔ）のいずれにおいても、歪曲収差がほぼ５％以内と優れた光学特性を示している。また、この実施例１における広角端（Ｗ）、中間点（Ｍ）及び望遠端（Ｔ）における焦点距離（単位ｍｍ）及びＦ値を、表１５及び表１６にそれぞれ示す。これらの表から、本発明では、短焦点で明るい光学系が実現できていることがわかる。
【実施例２】
【０１３５】
次に、実施形態２（実施例２）における、各レンズのコンストラクションデータを表３及び表４に示す。これらの表からわかるように、この実施例２では、第３，４，７，８レンズ（Ｌ３，Ｌ４，Ｌ７，Ｌ８）の両面、第２レンズ（Ｌ２）の像側の面、第５レンズ（Ｌ５）の物体側の面、及び第６レンズ（Ｌ６）の像側の面が非球面である。尚、本実施例においては、構成レンズはすべてガラスレンズである。
【０１３６】
【表３】
2006163075.tif 000006
【０１３７】
【表４】
2006163075.tif 000007
【実施例３】
【０１３８】
実施形態３（実施例３）における、各レンズのコンストラクションデータを表５及び表６に示す。これらの表からわかるように、この実施例３では、第１，６，７レンズ（Ｌ１，Ｌ６，Ｌ７）の両面、第２レンズ（Ｌ２）の物体側の面、第３レンズ（Ｌ３）の像側の面、第４レンズ（Ｌ４）の物体側の面、及び第５レンズ（Ｌ５）の像側の面が非球面である。尚、本実施例においては、第１，３，６レンズ（Ｌ１，Ｌ３，Ｌ６）がプラスチックレンズであり、それ以外のレンズはガラスレンズである。
【０１３９】
【表５】
2006163075.tif 000008
【０１４０】
【表６】
2006163075.tif 000009
【実施例４】
【０１４１】
実施形態４（実施例４）における、各レンズのコンストラクションデータを表７及び表８に示す。これらの表からわかるように、この実施例４では、第１，６，７レンズ（Ｌ１，Ｌ６，Ｌ７）の両面、第２レンズ（Ｌ２）の物体側の面、第３レンズ（Ｌ３）の像側の面、第４レンズ（Ｌ４）の物体側の面、及び第５レンズ（Ｌ５）の像側の面が非球面である。尚、本実施例においては、構成レンズはすべてガラスレンズである。
【０１４２】
【表７】
2006163075.tif 000010
【０１４３】
【表８】
2006163075.tif 000011
【実施例５】
【０１４４】
実施形態５（実施例５）における、各レンズのコンストラクションデータを表９及び表１０に示す。これらの表からわかるように、この実施例５では、第５，６，７レンズ（Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７）の両面、第１レンズ（Ｌ１）の物体側の面、第２レンズ（Ｌ２）の像側の面、第３レンズ（Ｌ３）の物体側の面、及び第４レンズ（Ｌ４）の像側の面が非球面である。尚、本実施例においては、構成レンズはすべてガラスレンズである。
【０１４５】
【表９】
2006163075.tif 000012
【０１４６】
【表１０】
2006163075.tif 000013
【実施例６】
【０１４７】
実施形態６（実施例６）における、各レンズのコンストラクションデータを表１１及び表１２に示す。これらの表からわかるように、この実施例６では、第４，７，８レンズ（Ｌ４，Ｌ７，Ｌ８）の両面、第１レンズ（Ｌ１）の物体側の面、第２レンズ（Ｌ２）の像側の面、第３レンズ（Ｌ３）の像側の面、第５レンズ（Ｌ５）の物体側の面、及び第６レンズ（Ｌ６）の像側の面が非球面である。尚、本実施例においては、構成レンズはすべてガラスレンズである。
【０１４８】
【表１１】
2006163075.tif 000014
【０１４９】
【表１２】
2006163075.tif 000015
【実施例７】
【０１５０】
実施形態７（実施例７）における、各レンズのコンストラクションデータを表１３及び表１４に示す。これらの表からわかるように、この実施例７では、第１，６，７レンズ（Ｌ１，Ｌ６，Ｌ７）の両面、第２レンズ（Ｌ２）の物体側の面、第３レンズ（Ｌ３）の像側の面、第４レンズ（Ｌ４）の物体側の面、及び第５レンズ（Ｌ５）の像側の面が非球面である。尚、本実施例においては、構成レンズはすべてガラスレンズである。
【０１５１】
【表１３】
2006163075.tif 000016
【０１５２】
【表１４】
2006163075.tif 000017
【０１５３】
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、本実施例２〜７の全光学系の球面収差、非点収差、そして歪曲収差を図９〜図１４にそれぞれ示す。これらの図において、球面収差の図には、図８と同様に、一点鎖線で赤色、実線で黄色、そして破線で青色と、波長の異なる３つの光を用いた場合の収差がそれぞれ示してある。いずれの実施例におけるレンズ群も、広角端（Ｗ）、中間点（Ｍ）、望遠端（Ｔ）のいずれにおいても、歪曲収差がほぼ５％以内と優れた光学特性を示している。また、この実施例２〜７における広角端（Ｗ）、中間点（Ｍ）、そして望遠端（Ｔ）における焦点距離（単位mm）及びF値を、表１５及び表１６にそれぞれ示す。これらの表から、実施例１同様、短焦点で、明るい光学系が実現できていることがわかる。
【０１５４】
さらに、これら実施例１〜７において得られた、前記条件式（１）〜（１１）の値を表１７に示す。本実施例はいずれの条件式においても、前述した望ましい値が得られていることがわかる。
【０１５５】
【表１５】
2006163075.tif 000018
【０１５６】
【表１６】
2006163075.tif 000019
【０１５７】
【表１７】
2006163075.tif 000020
【０１５８】
以上説明したように、本実施例は主にガラスレンズを用いて構成しており、実施例１及び３において、それに加えプラスチックレンズを併用している。しかし、本発明はこれらに限定されることなく、任意の１枚以上のレンズをプラスチックレンズとすることが可能である。さらには、温度補償の観点から、少なくとも正レンズと負レンズとを１枚ずつ用いることが望ましい。特に第１レンズ群（Ｇｒ１）又は第２レンズ群（Ｇｒ２）は他のレンズ群に比べレンズ径が大きいので、プラスチック製とすることによる軽量化とコスト削減の効果が大きい。
【０１５９】
また、本発明に係る変倍光学系においては、第１レンズ群（Ｇｒ１）の位置を固定し、それ以外のレンズ群を移動することにより変倍又はフォーカシング等を行わせる構成としている。そのため、第２，３，４レンズ群（Ｇｒ２，Ｇｒ３，Ｇｒ４）をプラスチック製とすることで、レンズ駆動装置の負荷を低減することができる。これにより、レンズ駆動装置の小型化、結果としてレンズ群及びレンズ駆動装置を含めた撮像レンズ装置全体のさらなるコンパクト化が実現できる。さらに、プラスチックレンズは、ガラスレンズに比べコストや生産性の点で優れているという利点も有する。
【０１６０】
以上説明した実施例においては、いずれも条件式（１）及び（２）が満たされている。これにより、広範な領域が撮影可能であり、かつ撮像レンズ装置等のユニットサイズがコンパクトな変倍光学系を実現できる。
【０１６１】
また、以上説明した実施例においては、いずれも条件式（３）が満たされている。これにより、第２レンズ群及び第３レンズ群の誤差感度を共に小さく抑えられるので、レンズの製造難易度を上げることなく、かつレンズ群内でのレンズ間の調整作業も不要となり、製造コストを抑えることができる。
【０１６２】
さらに、以上説明した実施例においては、いずれも条件式（４）が満たされている。これにより、光軸方向にコンパクトでありながら、歪曲収差等の収差補正を良好に行うことができる。さらに、最も像側に位置するパワーを有するレンズ面の面頂点から像面までの距離が適度に開いており平行平面板を挿入できるため、撮像素子において電気的な信号に変換される際に発生する、いわゆる折り返しノイズ等を最小化するように修正することも可能となり、画質の低下を防ぐことができる。
【０１６３】
以上説明した実施例においては、いずれも第３レンズ群（Ｇｒ３）は少なくとも１枚の物体側に凸の正レンズを有し、当該正レンズは少なくとも１面の非球面を有している。物体側に凸の正レンズを有することで、前玉径、特に第２レンズ群のレンズ径を小さくすることができるので、当該レンズ群を軽量化できる。そのため、レンズ駆動装置をコンパクトにすることが可能となる。また、当該正レンズに非球面を設けているので、レンズ径を小さくし光学的パワーを増加させたことより発生する球面収差及びコマ収差を良好に補正することができる。そのため、収差補正用に余分のレンズを備える必要が無くなり、レンズ枚数の削減が可能となる。
【０１６４】
また、以上説明した実施例においては、いずれも第２レンズ群（Ｇｒ２）は少なくとも１面の非球面を有している。これにより、各種の収差補正を行うことが可能となる。特に、当該レンズ群を可動とすることで収差補正の自由度が高まり、特に非点収差を有効に補正することができる。
【０１６５】
さらに、以上説明した実施例においては、いずれも第４レンズ群（Ｇｒ４）は少なくとも１面の非球面を有している。これにより、各種の収差補正を行うことが可能となる。特に、当該レンズ群を可動とすることで収差補正の自由度が高まり、特に非点収差、コマ収差及び歪曲収差の補正、さらに像面入射角の調整を有効に行うことができる。
【０１６６】
以上説明したように、本発明に係る変倍光学系を備えた撮像レンズ装置は、小型・軽量であるために、携帯電話機等のデジタル機器に搭載することが可能である。これにより、静止画又は動画撮影を所望の拡大率で行えるようになる。さらに、２００万画素クラス以上の高画素撮像素子にも対応できる高い光学性能を保持しているので、補間を必要とする電子ズーム方式に対しても高い優位性を保っている。
【図面の簡単な説明】
【０１６７】
【図１】本発明に係る変倍光学系の実施形態１における光軸を縦断した断面図である。
【図２】本発明に係る変倍光学系の実施形態２における光軸を縦断した断面図である。
【図３】本発明に係る変倍光学系の実施形態３における光軸を縦断した断面図である。
【図４】本発明に係る変倍光学系の実施形態４における光軸を縦断した断面図である。
【図５】本発明に係る変倍光学系の実施形態５における光軸を縦断した断面図である。
【図６】本発明に係る変倍光学系の実施形態６における光軸を縦断した断面図である。
【図７】本発明に係る変倍光学系の実施形態７における光軸を縦断した断面図である。
【図８】本発明に係る変倍光学系の実施例１におけるレンズ群の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す収差図である。
【図９】本発明に係る変倍光学系の実施例２におけるレンズ群の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す収差図である。
【図１０】本発明に係る変倍光学系の実施例３におけるレンズ群の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す収差図である。
【図１１】本発明に係る変倍光学系の実施例４におけるレンズ群の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す収差図である。
【図１２】本発明に係る変倍光学系の実施例５におけるレンズ群の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す収差図である。
【図１３】本発明に係る変倍光学系の実施例６におけるレンズ群の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す収差図である。
【図１４】本発明に係る変倍光学系の実施例７におけるレンズ群の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す収差図である。
【図１５】本発明に係る変倍光学系の実施形態におけるレンズ群の移動方向を示す模式図である。
【図１６】主光線の像面入射角の定義を示す模式図である。
【図１７】（ａ）は本発明に係る変倍光学系を搭載したカメラ付き携帯電話機の操作面を示す外観構成図である。（ｂ）は本発明に係る変倍光学系を搭載したカメラ付き携帯電話機の操作面の裏面を示す外観構成図である。
【図１８】本発明に係る変倍光学系を具備するデジタル機器の一例としての携帯電話機の撮像に係る機能部の構成を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
【０１６８】
Ｇｒ１  第１レンズ群
Ｇｒ２  第２レンズ群
Ｇｒ３  第３レンズ群
Ｇｒ４  第４レンズ群
ＳＴ  光学絞り
１０１  変倍光学系
１０２，ＳＲ  撮像素子
ＡＸ  光軸
２００  携帯電話機本体
２０１  アンテナ
２０２  ディスプレイ
２０３  画像切替ボタン
２０４  変倍ボタン
２０５  シャッターボタン
２０６  ダイヤルボタン
２０７  撮像レンズ装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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