(57)【要約】【課題】  コストアップを抑制しつつ、高い光学性能を有して、携帯電話機や携帯情報端末への搭載可能なコンパクトな変倍光学系、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。【解決手段】  物体側から順に、全体として負の光学的パワーを持つ第１レンズ群、全体として正の光学的パワーを持つ第２レンズ群及び第３レンズ群を有し、変倍時に、これらはすべて光軸方向に移動可能に構成されている。第１レンズ群は、物体側から順に、負の光学的パワーを持つ両凹レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズとからなり、第２レンズ群は、正の光学的パワーを持つ両凸レンズ及び負の光学的パワーを持つ両凹レンズが物体側から順に配置され接合されてなる接合レンズからなり、第３レンズ群は、正の光学的パワーを持つ両凸レンズからなる。第１レンズ及び第５レンズが、樹脂で形成された両面非球面レンズであり、第３レンズ及び第４レンズが片面非球面レンズである。【選択図】      図１
2006011096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学像を電気的な信号に変換する撮像素子の受光面上に被写体の光学像を形成し、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う変倍光学系であって、
物体側から順に配置される、複数のレンズを備えて負の光学的パワーを有する第１レンズ群と、正の光学的パワーを有する第２レンズ群とを含み、広角端から望遠端への変倍時に前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が狭められる構成を備えると共に、前記第１レンズ群は少なくとも１つの非球面を有し、且つ下記条件式をすべて満たすことを特徴とする変倍光学系。
ΔＮ１max≧０．３５
０．７＜ｆ２／ｆｗ＜２
Ｌｂ／ｆｗ＜１
ただし、ΔＮ１max：第１レンズ群内のレンズのうち２つのレンズの組合せを全て考えた場合において、各組合せにおける２つのレンズの屈折率の差の絶対値をそれぞれ算出したとき、それらの絶対値のうちの最大値
ｆ２：第２レンズ群の合成焦点距離
ｆｗ：広角端での全光学系の合成焦点距離
Ｌｂ：望遠端において、最も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撮像素子面までの光軸上の距離（前記レンズ面から撮像素子面までの領域に存在する媒質が空気であるとして換算した距離）
【請求項２】
前記第１レンズ群は、正の光学的パワーを有する物体側に凸のメニスカスレンズを有し、前記メニスカスレンズは、少なくとも１つの非球面を有することを特徴とする請求項１に記載の変倍光学系。
【請求項３】
光学像を電気的な信号に変換する撮像素子の受光面上に被写体の光学像を形成し、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う変倍光学系であって、
物体側から順に配置される、負の光学的パワーを有する第１レンズ群と、正の光学的パワーを有する第２レンズ群とを含み、広角端から望遠端への変倍時に前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が狭められる構成を備えると共に、下記条件式をすべて満たすことを特徴とする変倍光学系。
Ｎmax≧１．９
０．７＜ｆ２／ｆｗ＜２
ただし、Ｎmax：変倍光学系におけるレンズのうち、最も屈折率の高いレンズの屈折率
ｆ２：第２レンズ群の合成焦点距離
ｆｗ：広角端での全光学系の合成焦点距離
【請求項４】
前記第１レンズ群は、正の光学的パワーを有する物体側に凸のメニスカスレンズを有し、前記メニスカスレンズは、屈折率が１．９以上であることを特徴とする請求項３に記載の変倍光学系。
【請求項５】
光学像を電気的な信号に変換する撮像素子の受光面上に被写体の光学像を形成し、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う変倍光学系であって、
物体側から順に配置される、負の光学的パワーを有する第１レンズ群と、正の光学的パワーを有する第２レンズ群とを含み、広角端から望遠端への変倍時に前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が狭められる構成を備えると共に、前記第１レンズ群は、少なくとも１つの非球面を備えた正の光学的パワーを有する物体側に凸のメニスカスレンズを備えており、下記条件式をすべて満たすことを特徴とする変倍光学系。
Ｎasp≧１．８５
０．７＜ｆ２／ｆｗ＜２
ただし、Ｎasp：非球面を有するレンズのうち、最も屈折率の高いレンズの屈折率
ｆ２：第２レンズ群の合成焦点距離
ｆｗ：広角端での全光学系の合成焦点距離
【請求項６】
前記第１レンズ群は、負の光学的パワーを有する負レンズと正の光学的パワーを有する正レンズとをそれぞれ少なくとも１枚ずつ有してなり、下記条件式を満たすことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の変倍光学系。
Δν１max＞２５
ただし、Δν１max：第１レンズ群内のレンズのうち正レンズと負レンズとのアッベ数差の絶対値のうちの最大値
【請求項７】
前記第１レンズ群は、正の光学的パワーを有する正レンズを１枚だけ備え、この正レンズは屈折率が１．８５以上であり、下記条件式を満たすことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の変倍光学系。
１＜｜ｆ１ｐ／ｆ１｜＜３
ただし、ｆ１ｐ：第１レンズ群中の正レンズの焦点距離
ｆ１：第１レンズ群の合成焦点距離
【請求項８】
前記第２レンズ群の像面側に正の光学的パワーを有する第３レンズ群を備えることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の変倍光学系。
【請求項９】
前記第３レンズ群の像面側に負の光学的パワーを有する第４レンズ群を備えることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の変倍光学系。
【請求項１０】
前記第３レンズ群は、１又は２枚のレンズから構成されており、前記第３レンズ群を光軸方向物体側に移動させることにより、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行うことを特徴とする請求項８または９に記載の変倍光学系。
【請求項１１】
変倍を行うとき、３つ以上のレンズ群が光軸方向に移動可能に構成されていることを特徴とする請求項８ないし１０のいずれかに記載の変倍光学系。
【請求項１２】
前記第１レンズ群は、接合レンズを含むことを特徴とする請求項１にないし１１のいずれかに記載の変倍光学系。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれかに記載の変倍光学系を備え、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子の受光面上に被写体の光学像を形成することを特徴とする撮像レンズ装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の撮像レンズ装置と、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子とを含み、前記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実行する機能部とを含むことを特徴とするデジタル機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のレンズ群からなり、光軸方向に各レンズ群の間隔を変えることで、変倍を行う変倍光学系と、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し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枚程度からなる単焦点光学系を備えた撮像レンズ装置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のものに限られる。この点において、撮像素子の高画素化・高機能化が急速に進んでいる現在、高画素撮像素子に対応でき、且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】
この種の変倍光学系につき、例えば下記特許文献１〜４において種々の提案がなされている。特許文献１には、物体側から順に、負の光学的パワーを有する第１レンズ群、正の光学的パワーを有する第２、第３、第４レンズ群を備えてなる、所謂負正正正４成分の変倍光学系において、レンズ系の簡単化を図りつつ、広画角で全変倍範囲において高い光学性能をズームレンズに持たせることを目的として、各レンズ群の屈折力やレンズの材質を設定する旨の記載がある。
【０００５】
また、特許文献２には、負正正３成分の変倍光学系において、変倍光学系のコンパクト化を目的として、第２レンズ群の屈折力を設定する旨の記載がある。また、特許文献３には、負正２成分の変倍光学系において、変倍光学系のコンパクト化を目的として、後群の負レンズに少なくとも１つの非球面を備える技術が開示されている。
【０００６】
さらに、特許文献４には、負正２成分の変倍光学系において、回折の影響を抑えつつ、光学全長の短縮を図ることを目的として、形状が固定された開口絞りと異なる位置に光量調整フィルターを配置する技術が提案されている。
【特許文献１】特開２００２−３６５５４３号公報
【特許文献２】特開２００２−１９６２４０号公報
【特許文献３】特開２００２−１６９０８９号公報
【特許文献４】特開２００４−５３６３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記各特許文献１〜４においては、それぞれ次のような改良すべき点がある。すなわち、前記特許文献１の変倍光学系においては、レンズの枚数が多くコンパクト性に欠けるため、小型化が要求される携帯電話機や携帯情報端末への搭載は困難である。引用文献２の変倍光学系においては、ある程度の変倍光学系のコンパクト化は達成されているものの、携帯電話機や携帯情報端末に搭載するには更なるコンパクト化が必要であり、更なるコンパクト化を図ろうとすると、引用文献２の変倍光学系では第１レンズ群の偏芯誤差感度が高いため、レンズの製造が困難となる可能性がある。
【０００８】
引用文献３の変倍光学系においては、残存収差が大きく、特に非点収差の補正が不十分である。また、引用文献４の変倍光学系においては、第２群の誤差感度が極めて高くなっており、レンズ間の調整だけでなく、非球面レンズの製造も非常に困難である。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、コストアップを抑制しつつ、高い光学性能を有して、携帯電話機や携帯情報端末への搭載可能なコンパクトな変倍光学系、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】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子の受光面上に被写体の光学像を形成し、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う変倍光学系であって、物体側から順に配置される、複数のレンズを備えて負の光学的パワーを有する第１レンズ群と、正の光学的パワーを有する第２レンズ群とを含み、広角端から望遠端への変倍時に前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が狭められる構成を備えると共に、前記第１レンズ群は少なくとも１つの非球面を有し、且つ下記条件式をすべて満たすことを特徴とするものである。
【００１１】
ΔＮ１max≧０．３５
０．７＜ｆ２／ｆｗ＜２
Ｌｂ／ｆｗ＜１
ただし、ΔＮ１max：第１レンズ群内のレンズのうち２つのレンズの組合せを全て考えた場合において、各組合せにおける２つのレンズの屈折率の差の絶対値をそれぞれ算出したとき、それらの絶対値のうちの最大値
ｆ２：第２レンズ群の合成焦点距離
ｆｗ：広角端での全光学系の合成焦点距離
Ｌｂ：望遠端において、最も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撮像素子面までの光軸上の距離（前記レンズ面から撮像素子面までの領域に存在する媒質が空気であるとして換算した距離）
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の変倍光学系において、前記第１レンズ群は、正の光学的パワーを有する物体側に凸のメニスカスレンズを有し、前記メニスカスレンズは、少なくとも１つの非球面を有することを特徴とするものである。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子の受光面上に被写体の光学像を形成し、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う変倍光学系であって、物体側から順に配置される、負の光学的パワーを有する第１レンズ群と、正の光学的パワーを有する第２レンズ群とを含み、広角端から望遠端への変倍時に前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が狭められる構成を備えると共に、下記条件式をすべて満たすことを特徴とするものである。
【００１４】
Ｎmax≧１．９
０．７＜ｆ２／ｆｗ＜２
ただし、Ｎmax：変倍光学系におけるレンズのうち、最も屈折率の高いレンズの屈折率
ｆ２：第２レンズ群の合成焦点距離
ｆｗ：広角端での全光学系の合成焦点距離
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の変倍光学系において、前記第１レンズ群は、正の光学的パワーを有する物体側に凸のメニスカスレンズを有し、前記メニスカスレンズは、屈折率が１．９以上であることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子の受光面上に被写体の光学像を形成し、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う変倍光学系であって、物体側から順に配置される、負の光学的パワーを有する第１レンズ群と、正の光学的パワーを有する第２レンズ群とを含み、広角端から望遠端への変倍時に前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が狭められる構成を備えると共に、前記第１レンズ群は、少なくとも１つの非球面を備えた正の光学的パワーを有する物体側に凸のメニスカスレンズを備えており、下記条件式をすべて満たすことを特徴とするものである。
【００１７】
Ｎasp≧１．８５
０．７＜ｆ２／ｆｗ＜２
ただし、Ｎasp：非球面を有するレンズのうち、最も屈折率の高いレンズの屈折率
ｆ２：第２レンズ群の合成焦点距離
ｆｗ：広角端での全光学系の合成焦点距離
【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の変倍光学系において、前記第１レンズ群は、負の光学的パワーを有する負レンズと正の光学的パワーを有する正レンズとをそれぞれ少なくとも１枚ずつ有してなり、下記条件式を満たすことを特徴とするものである。
【００１９】
Δν１max＞２５
ただし、Δν１max：第１レンズ群内のレンズのうち正レンズと負レンズとのアッベ数差の絶対値のうちの最大値
【００２０】
請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の変倍光学系において、前記第１レンズ群は、正の光学的パワーを有する正レンズを１枚だけ備え、この正レンズは屈折率が１．８５以上であり、下記条件式を満たすことを特徴とするものである。
【００２１】
１＜｜ｆ１ｐ／ｆ１｜＜３
ただし、ｆ１ｐ：第１レンズ群中の正レンズの焦点距離
ｆ１：第１レンズ群の合成焦点距離
【００２２】
請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載の変倍光学系において、前記第２レンズ群の像面側に正の光学的パワーを有する第３レンズ群を備えることを特徴とする。
【００２３】
請求項９に記載の発明は、請求項１ないし８のいずれかに記載の変倍光学系において、前記第３レンズ群の像面側に負の光学的パワーを有する第４レンズ群を備えることを特徴とするものである。
【００２４】
請求項１０に記載の発明は、請求項８または９に記載の変倍光学系において、前記第３レンズ群は、１又は２枚のレンズから構成されており、前記第３レンズ群を光軸方向物体側に移動させることにより、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行うことを特徴とするものである。
【００２５】
請求項１１に記載の発明は、請求項８ないし１０のいずれかに記載の変倍光学系において、変倍を行うとき、３つ以上のレンズ群が光軸方向に移動可能に構成されていることを特徴とするものである。
【００２６】
請求項１２に記載の発明は、請求項１にないし１１のいずれかに記載の変倍光学系において、前記第１レンズ群は、接合レンズを含むことを特徴とするものである。
【００２７】
請求項１３に記載の発明は、請求項１ないし１２のいずれかに記載の変倍光学系を備え、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子の受光面上に被写体の光学像を形成することを特徴とする撮像レンズ装置である。
【００２８】
請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の撮像レンズ装置と、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子とを含み、前記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実行する機能部とを含むことを特徴とするデジタル機器である。
【発明の効果】
【００２９】
請求項１に記載の発明によれば、変倍光学系を、最も物体側に位置する第１レンズ群が負の光学的パワーを持つ所謂負リードの構成としたので、物体側からレンズ面に対して大きな角度で入射する光線を、この第１レンズ群の負の光学的パワーによりいち早く緩める（大きく屈折させる）ことができ、前玉径のサイズを小さくすることが可能となる。また、負リードの構成では、光軸方向の光学系の全長を短くすることも可能となるので、正リードの構成に比して全体的にコンパクト化ができるとともに、サイズを小さくしても偏芯誤差感度の上昇を抑制し得る。
【００３０】
また、この第１レンズ群に少なくとも１つの非球面を備えたので、光軸方向のコンパクト化を図るために第１レンズ群の負の光学的パワーを増大させたときに発生する非点収差と歪曲収差とを補正し得る。そして、ΔＮ１max≧０．３５に設定したことにより、ペッツバール和を小さくして、非点収差と像面湾曲とを十分に補正することができる。
【００３１】
また、０．７＜ｆ２／ｆｗ＜２に設定したので、第２レンズ群に生じる偏芯誤差感度や第２レンズ群のレンズの製造難易度の増大を抑制しつつ、変倍光学系のコンパクト性を維持した状態で所望の変倍比を得ることができる。さらに、Ｌｂ／ｆｗ＜１に設定したので、バックフォーカスを短くしコンパクト化を図ることができる。
【００３２】
請求項２に記載の発明によれば、第１レンズ群に、正の屈折力を有する物体側に凸のメニスカスレンズを備え、このメニスカスレンズに少なくとも１つの非球面を形成したので、非点収差と歪曲収差とをより一層補正することができる。
【００３３】
請求項３に記載の発明によれば、変倍光学系を、最も物体側に位置する第１レンズ群が負の光学的パワーを持つ所謂負リードの構成としたので、物体側からレンズ面に対して大きな角度で入射する光線を、この第１レンズ群の負の光学的パワーによりいち早く緩める（大きく屈折させる）ことができる。さらに、負リードの構成にあっては、サイズを小さくしても誤差感度の上昇を抑制し得る。
【００３４】
また、Ｎmax≧１．９に設定したので、レンズの曲率半径を小さくすることで同程度の光学的パワーを得る場合に比して、発生する収差やレンズの製造難易度の増大を抑制することができる。さらに、０．７＜ｆ２／ｆｗ＜２に設定したので、第２レンズ群に生じる偏芯誤差感度や第２レンズ群のレンズの製造難易度の増大を抑制しつつ、変倍光学系のコンパクト性を維持した状態で所望の変倍比を得ることができる。
【００３５】
請求項４に記載の発明によれば、第１レンズ群に、正の屈折力を有する物体側に凸のメニスカスレンズを備え、このメニスカスレンズの屈折率を１．９以上に設定したので、ペッツバール和の増大を最小限に抑制し、非点収差と像面湾曲とを十分に補正することができる。
【００３６】
請求項５に記載の発明によれば、最も物体側に位置する第１レンズ群が負の光学的パワーを持つ所謂負リードの構成としたので、物体側からレンズ面に対して大きな角度で入射する光線を、この第１レンズ群の負の光学的パワーによりいち早く緩める（大きく屈折させる）ことができる。さらに、負リードの構成にあっては、サイズを小さくしても誤差感度の上昇を抑制し得る。
【００３７】
また、第１レンズ群に、正の屈折力を有する物体側に凸のメニスカスレンズを備えたので、非点収差の補正効果があり、このメニスカスレンズに少なくとも１つの非球面を備えたので、その補正効果をさらに高めることができる。
【００３８】
また、Ｎasp≧１．８５に設定したので、ペッツバール和の増大を抑制し、像面湾曲・非点収差の補正を容易に行い得る。また、０．７＜ｆ２／ｆｗ＜２に設定したので、第２レンズ群に生じる偏芯誤差感度や第２レンズ群のレンズの製造難易度の増大を抑制しつつ、変倍光学系のコンパクト性を維持した状態で所望の変倍比を得ることができる。
【００３９】
請求項６に記載の発明によれば、第１レンズ群に、負の屈折力を有する負レンズと正の屈折力を有する正レンズとをそれぞれ少なくとも１枚ずつ備えたので、倍率色収差を良好に補正することができる。また、Δν１max＞２５に設定したので、Δν１maxが２５を下回った場合に倍率色収差の補正が不十分となり画面周辺部でのコントラストが低下するのを回避又は抑制することができる。
【００４０】
請求項７に記載の発明によれば、第１レンズ群に備えられる正レンズの屈折率を１．８５以上に設定したので、ペッツバール和の増大を抑制し、像面湾曲や非点収差を十分に補正することができる。その結果、第１レンズ群に備えられる正レンズの枚数を１枚とすることができ、これにより、コンパクト化のみならず、レンズの駆動系に係る負荷を小さくすることもできる。
【００４１】
また、１＜｜ｆ１ｐ／ｆ１｜＜３を満たすようにしたので、ペッツバール和が増大し、像面湾曲・非点収差の補正が不十分となったり、第１レンズ群全体の負の光学的パワーが弱まってバックフォーカスを確保することが困難となったりするのを防止または抑制することができる。
【００４２】
請求項８に記載の発明によれば、第２レンズ群の像面側に正の光学的パワーを有する第３レンズ群を備えたので、負正の変倍光学系に比して第２レンズ群の移動量が少なくて済むとともに、第３レンズ群により、受光面への軸外光線の入射角度をテレセントリックに近づけることができ、撮像面への光量を確保することができる。
【００４３】
請求項９に記載の発明によれば、第３レンズ群の像面側に負の光学的パワーを有する第４レンズ群を備えたので、近距離に位置する物体に対する光学性能を改善することができる。また、望遠端での射出瞳位置を、撮像面より物体側に配置することができ、広角端での受光面への光線の入射角度と、望遠端での受光面への光線の入射角度との差を小さくすることができる。
【００４４】
請求項１０に記載の発明によれば、第３レンズ群を１又は２のレンズで構成し、この第３レンズ群を光軸方向物体側に移動させることにより、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行うように構成したので、繰り出しによる前玉レンズ径の増大を招来することなく、近距離物体についても鮮明な画像を得ることができる。なお、第３レンズ群の主たる役割は、変倍の補助作用と撮像素子への光の入射角の調整であり、他のレンズ群に比して負担が小さいため、第３レンズ群を構成するレンズの枚数は１枚又は２枚で十分である。
【００４５】
請求項１１に記載の発明によれば、変倍を行うとき、３つ以上のレンズ群を光軸方向に移動可能に構成したので、変倍光学系のコンパクト化を図る場合に、移動量が制約される第２レンズ群の移動だけでは十分な変倍比が得られないという不具合を解消することができる。
【００４６】
請求項１２に記載の発明によれば、光軸方向のコンパクト化を図ると、第１レンズ群内の偏芯誤差感度が上昇し、第１レンズ群内でレンズ間の調整が必要となるが、この第１レンズ群が接合レンズを含むようにしたので、第１レンズ群内の各レンズ面の偏芯誤差感度を大幅に低減することができ、仮に前述のレンズ間の調整が必要となっても、感度バランスを良好に保つことができる。また、対向するレンズ面間で反射する不要な光の発生を抑制することができる。
【００４７】
請求項１３に記載の発明によれば、請求項１ないし１２のいずれかに記載の変倍光学系を備え、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子の受光面上に被写体の光学像を形成するようにしたので、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、高精細な撮像レンズ装置において、所望の倍率での（例えば２〜３倍程度の）変倍を行わせることが可能となる。
【００４８】
請求項１４に記載の発明によれば、請求項１３に記載の撮像レンズ装置と、撮像素子とを含み、前記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実行する機能部とを含むので、携帯電話機や携帯情報端末等のデジタル機器において、高精細を保ったままで変倍を実現し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
図１８は、本発明に係るデジタル機器の一実施形態を示す、カメラ付携帯電話機の外観構成図である。なお、本発明において、デジタル機器としては、携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistant）、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。更に本発明では、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も含んでいる。
【００５０】
図１８（ａ）は、携帯電話機の操作面を、図１８（ｂ）は、操作面の裏面、つまり背面を示している。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端を表す「Ｔ」の印字が、下端部分に広角端を表す「Ｗ」の印字がなされており、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（カメラ）２０７が内装され、撮影レンズが背面に露出している。
【００５１】
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、動画撮影モードに切り替わるとする。静止画撮影モードが起動すると、撮像レンズ装置２０７を通して被写体の像がＣＣＤ等の撮像素子で周期的に繰り返し撮像され、表示用メモリに転送された後に、ディスプレイ２０２に導かれる。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、静止画用のメモリに画像データが格納される。
【００５２】
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、押している時間に応じて変倍のためのレンズ駆動が実行されて、連続的にズーミングが行われる。また、ズーミングし過ぎた場合など、等倍の方向へ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、押している時間に応じて連続的に、等倍までの変倍が行われる。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２０３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。
【００５３】
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。後は静止画撮影のときと同様にして、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、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。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。動画像は、ディスプレイ２０２のための表示メモリに導かれると共に、動画像用のメモリに導かれて格納される。
【００５４】
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。
【００５５】
また、本発明は携帯電話機に制限されることなく、それ以外のデジタル機器、例えば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、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にも適用することができる。
【００５６】
図１８（ｂ）に示した、本発明に係る撮像レンズ装置２０７は、背面側から、すなわち、物体（被写体）側から順に、物体の光学像を形成するレンズ系と、光学的ローパスフィルター等に相当する平行平面板と、レンズ系によって形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子とを備えて構成される。ここで、前記レンズ系としては、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、高性能且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、変倍又はフォーカシングを行う仕組みになっている。本発明は、この変倍光学系、そしてその変倍光学系を用い、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子の受光面上に被写体の光学像を形成する撮像レンズ装置、さらには、その撮像レンズ装置と、撮像素子とを含み、静止画又は動画の撮影を実行する機能を有するデジタル機器に関するものである。
【００５７】
以下、図１８（ｂ）に示したカメラ付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。
【００５８】
［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。図１及び図２〜図７においては、広角端でのレンズ配置を示している。なお、以下にいう光学的パワーは、レンズ面の両側の媒質が空気である場合のパワーと定義する。
【００５９】
本実施形態の変倍光学系は、物体側（図１における左側）から順に、全体として負の光学的パワーを持つ第１レンズ群（Ｇｒ１）、光量を調節するための光学絞り（ＳＴ）、全体として正の光学的パワーを持つ第２レンズ群（Ｇｒ２）及び正の光学的パワーを持つ第３レンズ群（Ｇｒ３）を有して構成されている。本実施形態では、変倍時に、これらはすべて光軸方向に移動可能に構成されている。第３レンズ群（Ｇｒ３）に対し第２レンズ群（Ｇｒ２）と反対側の位置には、平行平面板（ＰＬ）及び撮像素子（ＳＲ）が配置されている。
【００６０】
以下、本明細書においては、レンズの形状について、「凸」，「凹」及び「メニスカス」という術語を用いるが、これらの光軸近傍（レンズの中心付近）でのレンズ形状を現しているものであり、レンズ全体又はレンズの端部付近の形状を表しているのではない。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部付近での形状が異なるので注意が必要である。非球面レンズとは、放物面、楕円面、双曲面、４次曲面等の面を有するレンズである。
【００６１】
前記第１レンズ群（Ｇｒ１）は、物体側から順に、負の光学的パワーを持つ両凹レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズ（正の光学的パワーを持つレンズ）とからなり、前記第２レンズ群（Ｇｒ２）は、物体側から順に、正の光学的パワーを持つ両凸レンズ及び負の光学的パワーを持つ両凹レンズが配置され、それらが接合されてなる接合レンズとされており、前記第３レンズ群（Ｇｒ３）は、正の光学的パワーを持つ両凸レンズからなる。
【００６２】
図１に示す番号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。第１〜第３レンズ群（Ｇｒ１〜Ｇｒ３）の各レンズを物体側から順に第１〜第５レンズというものとすると、第１レンズ及び第５レンズが、樹脂で形成された両面非球面レンズであり、第３レンズ及び第４レンズが片面非球面レンズである。
【００６３】
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そして第３レンズ群（Ｇｒ１，Ｇｒ２，Ｇｒ３）を通過し、そこで物体の光学像を形成する。そして、このレンズ群で形成された光学像は、第３レンズ群（Ｇｒ３）に隣り合って配置された平行平面板（ＰＬ）を通過する。このとき、光学像は、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所謂折り返しノイズが最小化されるように修正される。この平行平面板（ＰＬ）は、光学的ローパスフィルター、赤外カットフィルター、撮像素子のカバーガラス等に相当するものである。最後に、撮像素子（ＳＲ）において、平行平面板（ＰＬ）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。
【００６４】
図１０は、これらレンズ群の変倍時における移動のさせ方を表した模式図である。この図１０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）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の状態を示しており、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の状態を示している。また、符号Ｍは焦点距離が広角端（Ｗ）と望遠端（Ｔ）との真中（以下、中間点という）の状態を示している。また、この図１０には、実施例１のみならず、後述する実施例２以降の各レンズ群の移動の仕方も同時に示している。
【００６５】
本実施例のような光学的パワーが負正正の３成分から構成される変倍光学系においては、変倍を担うのはほとんどが第２レンズ群（Ｇｒ２）である。そのため、主に第２レンズ群（Ｇｒ２）が光学的パワーを持つことになる。しかしながら、本発明に係るコンパクトな変倍光学系においては、第２レンズ群（Ｇｒ２）の移動だけでは２〜３倍程度の変倍比を確保することが困難となる。そのため、第２レンズ群（Ｇｒ２）以外のレンズ群にも変倍を担わせる構成としている。図１に示すようなレンズ構成の実施形態１では、変倍時に第１レンズ群（Ｇｒ１），第２レンズ群（Ｇｒ２），第３レンズ群（Ｇｒ３）が全て移動し、それらが変倍・収差補正・像点調整を担うことになる。
【００６６】
以下、図を参照しながら、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と同様とする。
【００６７】
［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、全体として負の光学的パワーを持つ第１レンズ群（Ｇｒ１）、光量を調節するための光学絞り（ＳＴ）、全体として正の光学的パワーを持つ第２レンズ群（Ｇｒ２）及び正の光学的パワーを持つ第３レンズ群（Ｇｒ３）を有して構成されている。本実施形態では、光学絞り（ＳＴ）、第２レンズ群（Ｇｒ２）及び第３レンズ群（Ｇｒ３）は変倍時に光軸方向に移動可能に構成されている一方、第１レンズ群（Ｇｒ１）は、光軸方向に固定されている。
【００６８】
前記第１レンズ群（Ｇｒ１）は、物体側から順に、負の光学的パワーを持つ両凹レンズ及び物体側に凸の正メニスカスレンズ（正の光学的パワーを持つレンズ）が配置され、それらが接合されてなる接合レンズとされており、前記第２レンズ群（Ｇｒ２）は、物体側から順に、正の光学的パワーを持つ両凸レンズと、負の光学的パワーを持つ両凹レンズとからなり、第３レンズ群（Ｇｒ３）は、像側に凸の正メニスカスレンズからなる。
【００６９】
第１〜第３レンズ群（Ｇｒ１〜Ｇｒ３）の各レンズを物体側から順に第１〜第５レンズというものとすると、第１〜第４レンズが片面非球面レンズであり、第５レンズが両面非球面レンズである。図２に示すようなレンズ構成の実施形態２では、変倍時に第１レンズ群（Ｇｒ１）は固定され、第２レンズ群（Ｇｒ２），第３レンズ群（Ｇｒ３）が移動し、第２レンズ群（Ｇｒ２），第３レンズ群（Ｇｒ３）が変倍を担うことになる。
【００７０】
［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。この実施形態３の変倍光学系は、各レンズ群が物体側から順に、全体として負の光学的パワーを持つ第１レンズ群（Ｇｒ１）、光量を調節するための光学絞り（ＳＴ）、全体として正の光学的パワーを持つ第２レンズ群（Ｇｒ２）、正の光学的パワーを持つ第３レンズ群（Ｇｒ３）、負の光学的パワーを持つ第４レンズ群（Ｇｒ４）を有して構成されている。本実施形態では、第１レンズ群（Ｇｒ１）、光学絞り（ＳＴ）、第２レンズ群（Ｇｒ２）及び第３レンズ群（Ｇｒ３）は変倍時に光軸方向に移動可能に構成されている一方、第４レンズ群（Ｇｒ４）は、光軸方向に固定されている。
【００７１】
前記第１レンズ群（Ｇｒ１）は、物体側から順に、両凹の負レンズ及び物体側に凸の正メニスカスレンズが配置され、それらが接合されてなる接合レンズとされており、前記第２レンズ群（Ｇｒ２）は、物体側から順に、正の光学的パワーを持つ両凸レンズ及び負の光学的パワーを持つ両凹レンズが配置され、それらが接合されてなる接合レンズとされており、前記第３レンズ群（Ｇｒ３）は、像側に凸の正メニスカスレンズからなり、第４レンズ群は、像側に凸の負メニスカスレンズからなる。
【００７２】
第１〜第３レンズ群（Ｇｒ１〜Ｇｒ３）の各レンズを物体側から順に第１〜第６レンズというものとすると、第１〜第５レンズが片面非球面レンズであり、第６レンズが両面非球面レンズである。図３に示すようなレンズ構成の実施形態３では、変倍時に第１レンズ群（Ｇｒ１），第２レンズ群（Ｇｒ２），第３レンズ群（Ｇｒ３）が移動し、これらが変倍・収差補正・像点調整を行うことになる。
【００７３】
［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。この実施形態４の変倍光学系は、各レンズ群が物体側から順に、全体として負の光学的パワーを持つ第１レンズ群（Ｇｒ１）、光量を調節するための光学絞り（ＳＴ）、全体として正の光学的パワーを持つ第２レンズ群（Ｇｒ２）及び正の光学的パワーを持つ第３レンズ群（Ｇｒ３）を有して構成されている。本実施形態では、第１レンズ群（Ｇｒ１）、光学絞り（ＳＴ）、第２レンズ群（Ｇｒ２）及び第３レンズ群（Ｇｒ３）は変倍時に光軸方向に移動可能に構成されている。
【００７４】
前記第１レンズ群（Ｇｒ１）は、物体側から順に、両凹の負レンズ及び物体側に凸の正メニスカスレンズが配置され、それらが接合されてなる接合レンズとされており、前記第２レンズ群（Ｇｒ２）は、物体側から順に、正の光学的パワーを持つ両凸レンズ及び負の光学的パワーを持つ両凹レンズが配置され、それらが接合されてなる接合レンズとされており、前記第３レンズ群（Ｇｒ３）は、像側に凸の正メニスカスレンズからなる。
【００７５】
第１〜第３レンズ群（Ｇｒ１〜Ｇｒ３）の各レンズを物体側から順に第１〜第５レンズというものとすると、第１〜第４レンズが片面非球面レンズであり、第５レンズが両面非球面レンズである。
【００７６】
さらに、第１レンズ群（Ｇｒ１）における正メニスカスレンズは、ガラスの球面レンズを基材とし、その表面（図４においては像面側の面）に薄い樹脂層を塗布し、その樹脂表面を金型で非球面に成型してなる複合非球面レンズである。なお、この樹脂部分は、単独の光学部材としては取り扱わず、樹脂部分を含めた正メニスカスレンズ全体を１枚のレンズとみなす。また、この正メニスカスレンズの屈折率については、基板となっているガラス部分（樹脂部分を除く部分）の屈折率とする。
【００７７】
図４に示すようなレンズ構成の実施形態４では、変倍時に第１レンズ群（Ｇｒ１），第２レンズ群（Ｇｒ２），第３レンズ群（Ｇｒ３）が全て移動し、これらで変倍・収差補正・像点調整を行うことになる。
【００７８】
［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。この実施形態５の変倍光学系は、各レンズ群が物体側から順に、全体として負の光学的パワーを持つ第１レンズ群（Ｇｒ１）、光量を調節するための光学絞り（ＳＴ）、全体として正の光学的パワーを持つ第２レンズ群（Ｇｒ２）及び正の光学的パワーを持つ第３レンズ群（Ｇｒ３）を有して構成されている。本実施形態では、第１レンズ群（Ｇｒ１）、光学絞り（ＳＴ）、第２レンズ群（Ｇｒ２）及び第３レンズ群（Ｇｒ３）は変倍時に光軸方向に移動可能に構成されている。
【００７９】
前記第１レンズ群（Ｇｒ１）は、物体側から順に、物体側に凸の正メニスカスレンズ（正の光学的パワーを持つレンズ）と物体側に凸の負メニスカスレンズ（負の光学的パワーを持つレンズ）とからなり、前記第２レンズ群（Ｇｒ２）は、物体側から順に、正の光学的パワーを持つ両凸レンズと負の光学的パワーを持つ両凹レンズとからなり、前記第３レンズ群（Ｇｒ３）は、正の光学的パワーを持つ両凸レンズからなる。
【００８０】
第１〜第３レンズ群（Ｇｒ１〜Ｇｒ３）のレンズは、すべて両面非球面レンズである。図５に示すようなレンズ構成の実施形態５では、変倍時に第１レンズ群（Ｇｒ１），第２レンズ群（Ｇｒ２），第３レンズ群（Ｇｒ３）が全て移動し、これらで変倍・収差補正・像点調整を行うことになる。
【００８１】
［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。この実施形態６の変倍光学系は、各レンズ群が物体側から順に、全体として負の光学的パワーを持つ第１レンズ群（Ｇｒ１）、光量を調節するための光学絞り（ＳＴ）及び全体として正の光学的パワーを持つ第２レンズ群（Ｇｒ２）を有して構成されている。本実施形態では、第１レンズ群（Ｇｒ１）、光学絞り（ＳＴ）及び第２レンズ群（Ｇｒ２）は変倍時に光軸方向に移動可能に構成されている。
【００８２】
前記第１レンズ群（Ｇｒ１）は、物体側から順に、物体側に凸の負メニスカスレンズと物体側に凸の正メニスカスレンズとからなり、前記第２レンズ群（Ｇｒ２）は、物体側から順に、正の光学的パワーを持つ両凸レンズと像側に凸の負メニスカスレンズからなる。
【００８３】
第１，第２レンズ群のレンズは、すべて両面非球面レンズである。図６に示すようなレンズ構成の実施形態６では、変倍時に第１レンズ群（Ｇｒ１），第２レンズ群（Ｇｒ２），が全て移動し、これらで変倍・収差補正・像点調整を担うことになる。
【００８４】
［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。この実施形態７の変倍光学系は、各レンズ群が物体側から順に、全体として負の光学的パワーを持つ第１レンズ群（Ｇｒ１）、光量を調節するための光学絞り（ＳＴ）、全体として正の光学的パワーを持つ第２レンズ群（Ｇｒ２）及び正の光学的パワーを持つ第３レンズ群（Ｇｒ３）を有して構成されている。本実施形態では、第１レンズ群（Ｇｒ１）、光学絞り（ＳＴ）、第２レンズ群（Ｇｒ２）及び第３レンズ群（Ｇｒ３）は変倍時に光軸方向に移動可能に構成されている。
【００８５】
前記第１レンズ群（Ｇｒ１）は、物体側から順に、両凹の負レンズ及び物体側に凸の正メニスカスレンズ（正の光学的パワーを持つレンズ）が配置され、それらが接合されてなる接合レンズとされており、前記第２レンズ群（Ｇｒ２）は、物体側から順に、正の光学的パワーを持つ両凸レンズ及び負の光学的パワーを持つ両凹レンズが配置され、それらが接合されてなる接合レンズとされており、前記第３レンズ群（Ｇｒ３）は、像側に凸の正メニスカスレンズからなる。
【００８６】
第１〜第３レンズ群（Ｇｒ１〜Ｇｒ３）の各レンズを物体側から順に第１〜第５レンズというものとすると、第１〜第４レンズが片面非球面レンズであり、第５レンズが両面非球面レンズである。図７に示すようなレンズ構成の実施形態７では、変倍時に第１レンズ群（Ｇｒ１），第２レンズ群（Ｇｒ２），第３レンズ群（Ｇｒ３）が全て移動し、これらで変倍・収差補正・像点調整を行うことになる。
【００８７】
以下、本発明に係る変倍光学系を構成するレンズ系に求められる光学特性の条件又は条件式を列挙し、その条件の根拠又は数値範囲の根拠について説明する。
【００８８】
前記各実施形態のように、物体側から順に、複数のレンズからなり負の光学的パワーを持つ第１レンズ群（Ｇｒ１）と正の光学的パワーを持つ第２レンズ群（Ｇｒ２）とを含み、広角端から望遠端への変倍時に前記第１レンズ群（Ｇｒ１）と前記第２レンズ群（Ｇｒ２）との間隔が狭められ、前記第１群に少なくとも１つの非球面が備えられている変倍光学系においては、以下の条件式（１）〜（３）をすべて満たすことが望ましい。
【００８９】
ΔＮ１max≧０．３５      ・・・（１）
０．７＜ｆ２／ｆｗ＜２      ・・・（２）
Ｌｂ／ｆｗ＜１      ・・・（３）
ただし、ΔＮ１max：第１レンズ群（Ｇｒ１）内のレンズのうち２つのレンズの組合せを全て考えた場合において、各組合せにおける２つのレンズの屈折率の差の絶対値をそれぞれ算出したとき、それらの絶対値のうちの最大値
ｆ２：第２レンズ群（Ｇｒ２）の合成焦点距離
ｆｗ：広角端での全光学系の合成焦点距離
Ｌｂ：望遠端において、最も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撮像素子面までの光軸上の距離（前記レンズ面から撮像素子面までの領域に存在する媒質が空気であるとして換算した距離）
【００９０】
これは、条件式（１）の下限を下回ると、ペッツバール和を小さくすることができず、像面湾曲・非点収差の補正が不十分となるからである。また、条件式（２）の上限を上回ると、第２レンズ群（Ｇｒ２）の光学的パワーが弱すぎ、コンパクト性を維持した状態で２〜３倍程度の変倍比を得ることが困難であるからである。また、条件式（２）の下限を下回ると、第２レンズ群（Ｇｒ２）の偏芯誤差感度が非常に高くなり、レンズの製造が困難となるからである。さらに、条件式（３）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第１レンズ群（Ｇｒ１）の負の光学的パワーを強める必要が生じ、第１レンズ群（Ｇｒ１）の負のレンズの曲率が大きくなって（曲率半径が小さくなって）、レンズの製造が困難となるからである。
【００９１】
さらに、ΔＮ１maxは、以下の条件式（１’）を満たすことが望ましい。
【００９２】
ΔＮ１max≧０．４      ・・・（１’）
これは、前記条件式（１’）を満たすことで、像面湾曲・非点収差の補正効果がより顕著になり、結果として更なるコンパクト化を図ることができるからである。
【００９３】
さらに、前記合成焦点距離ｆ２，ｆｗは、以下の条件式（２’）を満たすことが望ましい。
【００９４】
１＜ｆ２／ｆｗ＜１．５      ・・・（２’）
【００９５】
これは、条件式（２’）の上限を上回ると、第２レンズ群（Ｇｒ２）の光学的パワーが弱いため、変倍時に必要な第２レンズ群（Ｇｒ２）の移動量が増加し、光学全長が長くなるためである。また、条件式（２’）の下限を下回ると、第２レンズ群（Ｇｒ２）の偏芯誤差感度が高くなり、第２レンズ群（Ｇｒ２）のレンズ間の調整や他のレンズ群間との調整が必要となり、コストアップを招来するからである。
【００９６】
さらに、前記合成焦点距離ｆｗ及び光軸上の距離Ｌｂは、以下の条件式（３’）を満たすことが望ましい。
【００９７】
Ｌｂ／ｆｗ＜０．５      ・・・（３’）
【００９８】
これは、条件式（３’）の上限を上回ると、第１レンズ群（Ｇｒ１）の負の光学的パワーを強めるために、第１レンズ群（Ｇｒ１）内の偏芯誤差感度が大きくなり、変倍光学系を構成する各部品の組み立てに要するコストの増大を招来するからである。
【００９９】
また、第１群に少なくとも１つの非球面を備える場合、第１レンズ群（Ｇｒ１）内に設けられる物体側に凸の正メニスカスレンズについて、少なくとも１つの非球面を備えるのが望ましい。これは、非点収差や歪曲収差を良好に補正することができるからである。
【０１００】
また、物体側から順に、負の光学的パワーを持つ第１レンズ群（Ｇｒ１）と正の光学的パワーを持つ第２レンズ群（Ｇｒ２）とを含み、広角端から望遠端への変倍時に前記第１レンズ群（Ｇｒ１）と前記第２レンズ群（Ｇｒ２）との間隔が狭められる変倍光学系においては、以下の条件式（２），（４）をすべて満たすことが望ましい。
【０１０１】
Ｎmax≧１．９      ・・・（４）
０．７＜ｆ２／ｆｗ＜２      ・・・（２）
ただし、Ｎmax：変倍光学系におけるレンズのうち、最も屈折率の高いレンズの屈折率
条件式（２）は、前記条件式（２）と同一
【０１０２】
これは、条件式（４）の下限を下回ると、コンパクト性を維持するために同程度の光学的パワーを得ようとすると、レンズの曲率半径が小さくなり、発生する収差が大きくなるとともに、レンズの製造も難しくなるからである。また、これらを回避しようとすると、変倍光学系がサイズアップすることとなる。条件式（２）については、前記と同様の理由である。
【０１０３】
また、屈折率を最も高く設定するレンズは、第１レンズ群（Ｇｒ１）内に設けられる物体側に凸の正メニスカスレンズとするのが望ましい。これは、ペッツバール和の増大を抑制し、像面湾曲・非点収差を良好に補正することができるからである。
【０１０４】
また、物体側から順に、負の光学的パワーを持つ第１レンズ群（Ｇｒ１）と正の光学的パワーを持つ第２レンズ群（Ｇｒ２）とを含み、広角端から望遠端への変倍時に前記第１レンズ群（Ｇｒ１）と前記第２レンズ群（Ｇｒ２）との間隔が狭められ、少なくとも１つの非球面が備えられている変倍光学系においては、以下の条件式（２），（５）をすべて満たすことが望ましい。
【０１０５】
Ｎasp≧１．８５      ・・・（５）
０．７＜ｆ２／ｆｗ＜２      ・・・（２）
ただし、Ｎasp：非球面を有するレンズのうち、最も屈折率の高いレンズの屈折率
条件式（２）は、前記条件式（２）と同一
【０１０６】
これは、高屈折率の非球面レンズを用いると、コンパクト化に伴う光学的パワーの増大時に発生する諸収差の補正が可能となるからである。条件式（２）については、前記と同様の理由である。
【０１０７】
また、条件式（５）の下限を下回ると、ペッツバール和が増大し、像面湾曲や非点収差の補正が困難となるからである。
【０１０８】
さらに、前記屈折率Ｎaspは、以下の条件式（５’）を満たすことが望ましい。
【０１０９】
Ｎasp≧１．９      ・・・（５’）
【０１１０】
条件式（５’）の下限を下回ると、非球面のローカル曲率（部分的な曲率）が大きくなり、製造が難しくなるからである。
【０１１１】
また、変倍光学系に少なくとも１つの非球面を備える場合、第１レンズ群（Ｇｒ１）内に設けられる物体側に凸の正メニスカスレンズについて、少なくとも１つの非球面を備えるのが望ましい。これは、像面湾曲・非点収差・歪曲収差を良好に補正することができるからである。
【０１１２】
また、前記変倍光学系において、前記第１レンズ群（Ｇｒ１）が負レンズと正レンズとをそれぞれ少なくとも１枚ずつ有しているとき、以下の条件式（６）を満たすことが望ましい。
【０１１３】
Δν１max＞２５      ・・・（６）
ただし、Δν１max：第１レンズ群（Ｇｒ１）内のレンズのうち正レンズと負レンズとのアッベ数差の絶対値のうちの最大値
【０１１４】
これは、条件式（６）を下回ると、倍率色収差の補正が不十分となり、画像周辺部でのコントラストの低下の原因となるからである。
【０１１５】
前記変倍光学系において、前記第１レンズ群（Ｇｒ１）中に備える正レンズの屈折率を１．８５以上とするのが望ましい。これは、ペッツバール和の増大を最小限に抑制し、像面湾曲・非点収差を良好に補正することができるからである。また、このようにすることで、正レンズが１枚で済み、これにより、レンズの駆動系にかかる負担を軽減することができる。特に、第１レンズ群（Ｇｒ１）のレンズはレンズ径及び重量が大きいため、特に効果が大きい。
【０１１６】
また、このとき、以下の条件式（７）を満たすことが望ましい。
【０１１７】
１＜｜ｆ１ｐ／ｆ１｜＜３      ・・・（７）
ただし、ｆ１ｐ：第１レンズ群（Ｇｒ１）中の正レンズの焦点距離
ｆ１：第１レンズ群（Ｇｒ１）の合成焦点距離
【０１１８】
これは、条件式（７）の上限を上回ると、ペッツバール和が増大し、像面湾曲や非点収差の補正が不十分となるからである。また、条件式（７）の下限を下回ると、第１レンズ群（Ｇｒ１）全体の負の光学的パワーが弱まり、バックフォーカスの確保が困難となるからである。
【０１１９】
また、前記変倍光学系において、第１レンズ群（Ｇｒ１）は、下記条件式（８），（９）を満たすことが望ましい。
【０１２０】
１＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜４      ・・・（８）
０．３＜｜ｆ１／ｆｔ｜＜２      ・・・（９）
ｆｔ：望遠端での全光学系の合成焦点距離
【０１２１】
これは、条件式（８），（９）の上限を上回ると、特に広角端での非点収差や歪曲収差の補正が不十分となるからである。また、条件式（８），（９）の下限を下回ると、第１レンズ群（Ｇｒ１）を構成する各レンズに要求される光学的パワーが非常に高くなり、製造が困難となるとともに、発生する倍率色収差を補正することができなくなる。
【０１２２】
さらに、第１レンズ群（Ｇｒ１）の合成焦点距離ｆ１，望遠端での全光学系の合成焦点距離ｆｔは、下記条件式（８’），（９’）を満たすことが望ましい。
【０１２３】
１．５＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜３．５      ・・・（８’）
０．５＜｜ｆ１／ｆｔ｜＜１．３      ・・・（９’）
【０１２４】
これは、条件式（８’），（９’）の上限を上回ると、第１レンズ群（Ｇｒ１）の負の光学的パワーが弱くなり前玉径の増大を招来し、条件式（８’），（９’）の下限を下回ると、特に望遠端での第１レンズ群（Ｇｒ１）の誤差感度が上昇し、レンズ間の調整作業が必要となるからである。
【０１２５】
ところで、第１レンズ群（Ｇｒ１）は、物体側から順に負レンズ、正レンズを配置し、この２枚で構成するのが望ましい。この順で負レンズ、正レンズを配置することで、広角端でのバックフォーカスの確保が容易となるとともに、広画角な軸外光の非点収差や倍率色収差を良好に補正することができるからである。
【０１２６】
この場合、下記条件式（１０）を満たすことが望ましい。
【０１２７】
０．２＜｜ｆ１ｎ／ｆ１ｐ｜＜０．７      ・・・（１０）
ただし、ｆ１ｎ：第１レンズ群（Ｇｒ１）中の負レンズの焦点距離
【０１２８】
これは、条件式（１０）の上限を上回ると、特に広角端での非点収差や歪曲収差の補正が不十分となり、条件式（１０）の下限を下回ると、第１レンズ群（Ｇｒ１）を構成する各レンズに要求される光学的パワーが非常に高くなり、レンズの製造が困難となるからである。
【０１２９】
第１レンズ群（Ｇｒ１）は、接合レンズのみから構成されることが望ましい。光軸方向のコンパクト化を図ると、第１レンズ群（Ｇｒ１）内の偏芯誤差感度が上昇し、第１レンズ群（Ｇｒ１）内でレンズ間調整が必要となるが、第１レンズ群（Ｇｒ１）を接合レンズとすることにより、第１レンズ群（Ｇｒ１）内の各レンズ面の偏芯誤差感度を大幅に低減することができ、仮にレンズ間調整が必要な場合でも感度バランスを良好に保つことができる。
【０１３０】
また、第１レンズ群（Ｇｒ１）を支持する図略の鏡筒の構成も簡略となり、その結果、光学的に不利でも機械的な制約のために広げざるを得なかったスペースを効率的に活用することができ、更なるコンパクト化をはかることができるとともに、レンズ同士を接合することで、対向するレンズ面間で反射する不要な光の発生を抑制することができる。
【０１３１】
さらに、この場合、第１レンズ群（Ｇｒ１）内の負レンズの両面を凹形状とし、条件式（６）で表される条件についてはさらに下記条件式（６’）を満たすことが望ましい。
【０１３２】
Δν１max＞３５      ・・・（６’）
これは、第１レンズ群（Ｇｒ１）を接合レンズで構成した場合、各レンズの実質的な光学的パワーが小さくなるので、第１レンズ群（Ｇｒ１）内の負レンズは所望の負の光学的パワーを得るためにレンズの両面を凹形状とするのが望ましいこと、及び、接合レンズの場合に条件式（６’）の下限を下回ると、倍率色収差の補正が不十分となるからである。
【０１３３】
また、第１レンズ群（Ｇｒ１）を接合レンズのみで構成する場合、第３レンズ群（Ｇｒ３）が１枚の正レンズで構成し、下記条件式（１１）を満たすことが望ましい。
【０１３４】
Ｎ３ｐ＞１．７５      ・・・（１１）
【０１３５】
これは、条件式（１１）の下限を下回ると、変倍時における第３レンズ群（Ｇｒ３）の移動量が増加し、光学全長が長くなるからである。
【０１３６】
第２レンズ群（Ｇｒ２）は、少なくとも１面の非球面を備えることが望ましい。これにより球面収差を良好に補正することができる。また、第２レンズ群（Ｇｒ２）は、正レンズと負レンズとをそれぞれ少なくとも１枚ずつ備えることが望ましい。これにより、球面収差と軸上色収差の補正を行うことができる。
【０１３７】
第２レンズ群（Ｇｒ２）は、下記条件式（１２）を満たすことが望ましい。
【０１３８】
０．３＜ｆ２／ｆｔ＜０．９      ・・・（１２）
【０１３９】
これは、条件式（１２）の上限を上回ると、第２レンズ群（Ｇｒ２）の光学的パワーが弱すぎ、２〜３倍程度の変倍比を得ることが困難であり、条件式（１２）の下限を下回ると、第２レンズ群（Ｇｒ２）の偏芯誤差感度が非常に高くなり、レンズの製造が困難となるからである。
【０１４０】
さらに、第２レンズ群（Ｇｒ２）の合成焦点距離ｆ２、望遠端での全光学系の合成焦点距離ｆｔは、下記条件式（１２’）を満たすことがより望ましい。
【０１４１】
０．４＜ｆ２／ｆｔ＜０．８      ・・・（１２’）
【０１４２】
これは、条件式（１２’）の上限を上回ると、第２レンズ群（Ｇｒ２）の光学的パワーが弱いために、第２レンズ群（Ｇｒ２）の変倍に必要な移動量が増加して光学全長が長くなり、条件式（１２’）の下限を下回ると、第２レンズ群（Ｇｒ２）の偏芯誤差感度が高く、レンズ間の調整作業が必要となるからである。
【０１４３】
第２レンズ群（Ｇｒ２）は、下記条件式（１３）を満たすことが望ましい。
【０１４４】
Δν２max＞１０      ・・・（１３）
ただし、Δν２max：第２レンズ群（Ｇｒ２）内のレンズのうち正レンズと負レンズとのアッベ数差の絶対値のうちの最大値
【０１４５】
これは、条件式（１３）の下限を下回ると、軸上色収差の補正が不十分となり、軸上のコントラストの低下を招来するからである。
【０１４６】
第２レンズ群（Ｇｒ２）は、物体側から順に正レンズと負レンズとの２枚で構成されることが望ましい。この順で配置することで、第２レンズ群（Ｇｒ２）の主点位置が第１レンズ群（Ｇｒ１）側に近づき、変倍作用を保ったまま第２レンズ群（Ｇｒ２）の実質的な光学的パワーを軽減することができ、偏芯誤差感度の低減を図ることができる。
【０１４７】
さらにこの場合においては、下記条件式（１４），（１５）を満たすことが望ましい。
【０１４８】
０．９＜｜ｆ２ｎ／ｆ２ｐ｜＜１．８      ・・・（１４）
Ｎ２ｐ＞１．７５      ・・・（１５）
ｆ２ｐ：第２レンズ群（Ｇｒ２）内の正レンズの焦点距離
ｆ２ｎ：第２レンズ群（Ｇｒ２）内の負レンズの焦点距離
Ｎ２ｐ：第２レンズ群（Ｇｒ２）内の正レンズの屈折率
【０１４９】
これは、条件式（１４）の上限を上回ると、球面収差の補正が不足し、条件式（１４）の下限を下回ると、第２レンズ群（Ｇｒ２）における各レンズの光学的パワーが強くなるため、偏芯誤差感度が高くなり、レンズの生産性が悪化するからである。また、条件式（１５）の下限を下回ると、変倍に必要な光学的パワーを得ようとすると、第２レンズ群（Ｇｒ２）における正レンズの曲率半径が小さくなり、そのレンズの製造が難しくなるからである。
【０１５０】
第２レンズ群（Ｇｒ２）及び第３レンズ群（Ｇｒ３）は、下記条件式（１６）を満たすことが望ましい。
【０１５１】
０．４＜ｆ２／ｆ３＜１      ・・・（１６）
ｆ３：第３レンズ群（Ｇｒ３）の合成焦点距離
【０１５２】
これは、条件式（１６）の上限を上回ると、第２レンズ群（Ｇｒ２）の光学的パワーが弱いために第２レンズ群（Ｇｒ２）の移動量が増加し、条件式（１６）の下限を下回ると、第３レンズ群（Ｇｒ３）の光学的パワーが弱いために第３レンズ群（Ｇｒ３）の移動量が増加する結果、いずれの場合も光学全長が増加するからである。
【０１５３】
前記変倍光学系においては、撮像面への入射光線のうち、有効像円径での主光線の入射角度αWが下記条件式（１７）を満たすようにすることが望ましい。
【０１５４】
αW＞０      ・・・（１７）
αW：広角端において前記主光線の像面に立てた垂線に対する角度（deg）
【０１５５】
ここで、この像面入射角は、図８に示す方向を正の方向と定義する。つまり、図８の左側を物体側、右側を像面側として、射出瞳位置から広がる有効像円径での主光線に対し、像面に立てた垂線から反時計周りに測った角度がαWである。この条件式（１７）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。
【０１５６】
また、上記変倍光学系において、撮像面への入射光線のうち、有効像円径での主光線の入射角度αWは、下記条件式（１８）を満たすことが望ましい。
【０１５７】
｜αW−αt｜＜３０      ・・・（１８）
αt：望遠端において、撮像面への入射光線のうち有効像円径での主光線の、像面に立てた垂線に対する角度(deg)
【０１５８】
これは、条件式（１８）の上限を上回ると、撮像面の手前にレンズアレイを配置しても、周辺照度の低下を抑えることが困難となるからである。なお、図８に示すように、αｔもαWと同じく像面に立てた垂線を基準とし、反時計周りを正の方向と定義している。
【０１５９】
さらに、前記変倍光学系は、下記条件式（１９）を満たすことが望ましい。
【０１６０】
０．１＜Ｙ’／ＴＬ＜０．５      ・・・（１９）
Ｙ’：有効像円半径
ＴＬ：変倍域全域において、最も物体側面の面頂点から像面までの光軸上距離の最大値
【０１６１】
これは、条件式（１９）の上限を上回ると、変倍を行う第２レンズ群（Ｇｒ２）の移動量が小さくなるため、光学的パワーが強くなりすぎて、第２レンズ群（Ｇｒ２）の各レンズに要求される曲率半径等の製造要件を満たすことが困難となるからである。また、条件式（１９）の下限を下回ると、変倍光学系のサイズの点から携帯端末等への搭載が困難となる。
【０１６２】
さらに、前記変倍光学系は、下記条件式（１９’）を満たすことがより望ましい。
【０１６３】
０．１３＜Ｙ’／ＴＬ＜０．３      ・・・（１９’）
【０１６４】
これは、条件式（１９’）の上限を上回ると、第２レンズ群（Ｇｒ２）の光学的パワーが強くなり、第２レンズ群（Ｇｒ２）の偏芯誤差感度の上昇を招来するからである。また、条件式（１９’）の下限を下回ると、変倍光学系のサイズアップだけでなく、変倍時の移動量の増加に伴う駆動系の負荷も大きくなり、この駆動系が大型化するからである。
【０１６５】
また、前記変倍光学系は、下記条件式（２０）を満たすことが望ましい。
【０１６６】
０．１５＜ｆｗ／Ｔｗ＜０．４      ・・・（２０）
Ｔｗ：広角端において、最も物体側面の面頂点から像面までの光軸上距離
【０１６７】
これは、条件式（２０）の上限を上回ると、非点収差等の補正不足により光学性能を確保することが難しくなり、条件式（２０）の下限を下回ると、サイズ面から携帯端末等への搭載が難しくなるからである。
【０１６８】
また、前記変倍光学系は、下記条件式（２１）を満たすことが望ましい。
【０１６９】
０．４＜ｆｔ＜Ｔｔ＜１      ・・・（２１）
Ｔｔ：望遠端において、最も物体側面の面頂点から像面までの光軸上距離
【０１７０】
これは、条件式（２１）の上限を上回ると、第２レンズ群（Ｇｒ２）の移動量が小さすぎて２〜３倍程度の変倍比を得ることが困難となり、条件式（２１）の下限を下回ると、変倍光学系のサイズの点から携帯端末等への搭載が難しくなるからである。
【０１７１】
前記変倍光学系は、第２レンズ群（Ｇｒ２）又は第２レンズ群（Ｇｒ２）より像側のレンズ群を単独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。これは、第１レンズ群（Ｇｒ１）を繰り出すことによりフォーカシングを行うようにすると、光学全長の観点から不利だからである。また、第１レンズ群（Ｇｒ１）にてフォーカシングすると、周辺光量を確保するために前玉径の増大を招来することになり望ましくない。
【０１７２】
前記変倍光学系は、２枚以上のレンズを樹脂（プラスチック）材料にて構成しても構わない。プラスチックレンズは、多数個取りが可能であり、金型も長寿命であるため、コストや生産性の観点で優れている。
【０１７３】
さらに、第１レンズ群（Ｇｒ１）内の負レンズと第３レンズ群（Ｇｒ３）内の正レンズを樹脂（プラスチック）材料にて構成することが望ましい。これは、環境温度の変化に伴って発生するバックフォーカスの変動を小さく抑えることができるからである。
【０１７４】
また、前記変倍光学系において、全てのレンズ群を単レンズ又は接合レンズで構成することが望ましい。これにより、鏡筒の構成が大幅に簡略化でき、コストダウンを図ることができる。また、このように鏡筒の構成を簡略化できると、これまで光学的には不利でも機械的な制約のために広げざるを得なかったスペースを効率的に活用することができ、結果として更なる変倍光学系のコンパクト化を図ることができる。さらに、接合レンズを用いた場合には、対向するレンズ面間で反射する不要な光の発生を抑制することもできる。
【０１７５】
また、前記変倍光学系は、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望ましい。これにより、コンパクト化と高画質化との両立を図ることが可能となる。
【０１７６】
さらに、前記変倍光学系は、物体側から順に、負レンズと物体側に凸の正メニスカスレンズから成る第１レンズ群（Ｇｒ１）、両凸レンズ、負レンズから成る第２レンズ群（Ｇｒ２）、正レンズから成る第３レンズ群（Ｇｒ３）の構成とすることが望ましい。第１レンズ群（Ｇｒ１）を負正の順とするのは、広角端でのバックフォーカスの確保と広画角な光線の軸外収差の補正のためであり、物体側に凸の正メニスカスレンズを配置したのは、非点収差を良好に補正することができるからである。第２レンズ群（Ｇｒ２）を正負の順とするのは、第２レンズ群（Ｇｒ２）の主点位置を第１レンズ群（Ｇｒ１）側に近付けることにより、変倍作用は保ったままで第２レンズ群（Ｇｒ２）の実質的な光学的パワーを軽減し、偏芯誤差感度の低減を行うためであり、両凸レンズを配置したのは、第２レンズ群（Ｇｒ２）のパワーを強め、変倍時の移動量を減らすためである。また、前記実施形態６を除く各実施形態において、前記第２レンズ群（Ｇｒ２）の像面側に、正の光学的パワーを有する第３レンズ群（Ｇｒ３）を備えたことにより、第１レンズ群（Ｇｒ１）及び第２レンズ群（Ｇｒ２）しか備えられていない場合に比して、第２レンズ群（Ｇｒ２）の移動量が少なくて済むとともに、第３レンズ群（Ｇｒ３）により撮像素子受光面への軸外光線の入射角度をテレセントリックに近づけることができる。
【０１７７】
前記各実施形態に共通して、第１レンズ群（Ｇｒ１）に少なくとも１つの非球面を備えたので、非点収差と歪曲収差を良好に補正することができる。また、前記実施形態３，４においては、負の光学的パワーを有する第４レンズ群も備えたことにより、近距離物体に対する光学性能を大幅に向上することができるとともに、望遠端での射出瞳位置を、撮像面より物体側に配置することができ、その結果、広角端及び望遠端での撮像面光線の入射角度の差を小さくすることができる。
【０１７８】
第３レンズ群（Ｇｒ３）を備える変倍光学系において、該第３レンズ群（Ｇｒ３）を１又は２枚のレンズで構成し、この第３レンズ群（Ｇｒ３）を物体側に移動させることでフォーカシングを行う構成とすることにより、繰り出しによる前玉レンズ径の増大を招来することなく、近距離物体まで鮮明な画像を得ることができる。なお、第３レンズ群（Ｇｒ３）は、変倍の補助作用と撮像素子への入射角度の調整が主たる役割となる。なお、第３レンズ群の主たる役割は、変倍の補助作用と撮像素子への光の入射角の調整であり、他のレンズ群に比して負担が小さいため、第３レンズ群を構成するレンズの枚数は１枚又は２枚で十分であることから、第３レンズ群（Ｇｒ３）を１又は２枚のレンズで構成している。
【０１７９】
３つ以上のレンズ群を備える変倍光学系においては、３つ以上のレンズ群が光軸方向に可動できるようにするのが望ましい。これは、第２レンズ群（Ｇｒ２）の移動量の制約から２つのレンズ群の移動だけでは変倍比を確保することが困難となるからである。
【０１８０】
次に、本発明に係る変倍光学系を組み込んだ撮像レンズ装置の具体的な実施形態の一例を図を参照しながら説明する。
【０１８１】
図９は、撮像レンズ装置１０の内部構成の一例を示す斜視図である。ただし、ここでは、変倍光学系を構成するレンズ群及びレンズ群の駆動装置等を合わせた撮像レンズ装置の他に、図略の撮像素子を含めた形で示している。この実施例では、変倍光学系は３つのレンズ群から構成されるものとしている。さらに、変倍の際に、第１レンズ群１０１及び第２レンズ群１０２を移動させ、変倍及びフォーカシングを行い、第３レンズ群１０３の位置は固定することを想定している。
【０１８２】
この図に示すように、撮像レンズ装置１０は、被写体（物体）側から第１レンズ群１０１、第２レンズ群１０２及び第３レンズ群１０３が、各々の光軸を一致させた状態で配列して構成されている。そして、第１〜第３レンズ群１０１〜１０３は、それぞれ支持部材１０４〜１０６に支持されている。図略の平行平面板及び撮像素子は、固定部材１０７に支持されて、その固定部材１０７の中心部分に固定されている。第３レンズ群１０３及びその支持部材１０６は、撮像素子を支持する固定部材１０７に固定されており、この固定部材１０７は、図略の携帯電話機本体部に固設されている。第１及び第２レンズ群の支持部材１０４，１０５には、棒状のガイド部材１０８が貫通されているとともに、係合部１０４ａ，１０５ａが適所に設けられている。
【０１８３】
また、第２レンズ群１０２を支持する支持部材１０５には、例えばインパクト型アクチュエータからなる駆動ユニット２０が取り付けられており、第２レンズ群１０２は、この駆動ユニット２０を含む駆動装置により、支持部材１０５を介して光軸方向に駆動される。駆動ユニット２０は、より具体的には、支持部材１、圧電素子２２、駆動部材２３及び係合部材２４を備えて構成されている。支持部材２１は、図略の携帯電話機本体部に固定され、圧電素子２２及び駆動部材２３を保持するものである。圧電素子２２は、その分極方向である伸縮方向を支持部材２１の軸方向と一致させて設定されている。そして、駆動部材２３の一端は、圧電素子２２に、他端は係合部材２４の側面に固着されている。
【０１８４】
以上のような構成で、図略の駆動手段により圧電素子２２に電圧が印加されると、圧電素子２２はその電圧の向きにより、光軸方向に伸張又は収縮する。そして、その伸び又は縮みは、駆動部材２３を介して接合されている係合部材２４に伝えられる。この係合部材２４は、第２レンズ群の支持部材１０５に接合されているので、これにより第１レンズ群１０１と第２レンズ群１０２を移動させることが可能になる。このとき、第１、第２レンズ群１０１，１０２の係合部１０４ａ，１０５ａを、図略のカム部材等にそれぞれ係合させることで、レンズ群に、変倍及びフォーカシング等に必要な所望の動きをさせることが可能となる。また、第３レンズ群の支持部材１０６に、第１及び第２レンズ群の係合部１０４ａ，１０５ａと同様の係合部を設けることにより、３つのレンズ群を同時に駆動させ、変倍及びフォーカシングを行わせることも可能である。さらに、同様の構成により、４つ以上のレンズ群を設け、それぞれを独立に又は相関を持たせて駆動させ、変倍及びフォーカシングを行わせることも可能である。
【０１８５】
このような撮像レンズ装置において、被写体側から入射した光線は、順に、第１、第２そして第３レンズ群１０１〜１０３を通過する。そして、第３レンズ群１０３に隣り合って配置された図略の平行平面板を通過する。このとき、光学像は、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が最小化されるように修正される。この平行平面板は、光学的ローパスフィルター、赤外カットフィルター、撮像素子のカバーガラス等に相当するものである。最後に、図略の撮像素子受光面に物体の光学像が形成され、その後、光学像は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。
【０１８６】
なお、各レンズ群や光学絞り（ＳＴ）を駆動させるには、ステッピングモータ等を用いてもよい。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、超小型の圧電アクチュエータを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更なるコンパクト化を図ることができる。
【０１８７】
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】
【０１８８】
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に示す。
【０１８９】
【表１】
2006011096.tif 000003
【０１９０】
ここに示したものは、表の左から順に、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ｍそしてアッベ数である、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。なお、非球面係数について、例えば「Ｅ−０５」は、１０-5を表す。
【０１９１】
また、光学絞り（ＳＴ）、平行平面板（ＰＬ）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∞である。
【０１９２】
レンズの非球面形状は、面頂点を原点、物体から撮像素子に向かう向きをｚ軸の正の方向とするローカルな直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）を用い、以下の数１により定義する。
【０１９３】
【数１】
2006011096.tif 000004
【０１９４】
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：それぞれ４，６，８，１０次の非球面係数
ｋ：円錐係数
である。この数１から分かるように、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。
【０１９５】
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、本実施例１の全光学系の球面収差（LONGITUDINAL SPHERICAL ABERRATION）、非点収差（ASTIGMATISM）そして歪曲収差（DISTORTION）を、図１１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％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）で表している。さらに球面収差の図には、破線で赤色（波長６５６．２８ｎｍ）、実践で黄色（いわゆるｄ線；波長５８７．５６ｎｍ）、そして二点鎖線で青色（波長４３５．８４ｎｍ）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とはそれぞれサジタル（ラディアル）面、タンジェンタル（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１１から分かるように、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、色収差、非点収差がほぼ０．１ｍｍ以内、歪曲収差もほぼ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）、そして望遠端（Ｔ）における焦点距離（単位ｍｍ）及びＦ値を、表８及び表９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】
【０１９６】
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２に示す。
【０１９７】
【表２】
2006011096.tif 000005
【実施例３】
【０１９８】
次に、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３に示す。
【０１９９】
【表３】
2006011096.tif 000006
【実施例４】
【０２００】
次に、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４に示す。
【０２０１】
【表４】
2006011096.tif 000007
【実施例５】
【０２０２】
次に、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５に示す。
【０２０３】
【表５】
2006011096.tif 000008
【実施例６】
【０２０４】
次に、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６に示す。
【０２０５】
【表６】
2006011096.tif 000009
【実施例７】
【０２０６】
次に、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７に示す。
【０２０７】
【表７】
2006011096.tif 000010
【０２０８】
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１２〜図１７の左側から順に示す。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、色収差、非点収差ともにほぼ０．１ｍｍ以内、歪曲収差もほぼ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８及び表９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。
【０２０９】
さらに、これら実施例１〜７において得られた前記式（１）〜（２１）の値を表１０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分かる。
【０２１０】
【表８】
2006011096.tif 000011
【０２１１】
【表９】
2006011096.tif 000012
【０２１２】
【表１０】
2006011096.tif 000013
【０２１３】
以上説明したように、本発明に係る変倍光学系を組み込んだ撮像レンズ装置は、小型・軽量であるため、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り、これにより、静止画又は動画撮影を所望の拡大率で行うことができる。さらに、高画素の撮像素子（２００万画素クラス以上の撮像素子）にも対応可能な高い光学性能を有しているので、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有する。
【０２１４】
なお、本発明は、前記実施形態に加えて、あるいは前記実施形態に代えて次の形態（１）〜（３）に説明する変形形態も採用可能である。
【０２１５】
（１）前記各実施例の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、或いはガラス材料と樹脂材料との複合型のレンズとしても構わない。モールドタイプは硝材が限定されるが、大量生産ができる。一方、前記複合型のレンズは、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。特に本発明のような高屈折材料を用いた非球面レンズは、一般的にはモールドによる成形が比較的難しいので、複合型の利点を最大限活用することができる。
【０２１６】
（２）前記各実施例の変倍光学系において、光学絞り（ＳＴ）として、撮像素子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良い。メカニカルシャッターを備えた場合には、例えば撮像素子としてＣＣＤ方式を用いた場合のスミアの発生を防止することができる。
【０２１７】
（３）前記各実施例の変倍光学系は、各レンズ群や絞り、あるいはシャッターの駆動にあたり、従来通りカムやステッピングモータを用いても良いし、あるいは、移動量が少ない場合や駆動対象のレンズ群が比較的軽量である場合には、超小型の圧電アクチュエータを用いることで、駆動部のサイズや電力消費の増加を抑えつつ、各レンズ群を独立に駆動させることも可能となり、装置の更なるコンパクト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０２１８】
【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】主光線の像面入射角の定義を示す模式図である。
【図９】本発明に係る変倍光学系と撮像素子とを備えた撮像レンズ装置の内部構成の一例を示す斜視図である。
【図１０】実施例１〜７の変倍光学系におけるレンズ群の移動のさせ方を示す模式図である。
【図１１】実施例１の変倍光学系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】実施例２の変倍光学系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】実施例３の変倍光学系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】実施例４の変倍光学系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】実施例５の変倍光学系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１６】実施例６の変倍光学系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１７】実施例７の変倍光学系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１８】（ａ）は、本発明に係る変倍光学系を搭載したカメラ付携帯電話機の操作面を示す外観構成図、（ｂ）は、本発明に係る変倍光学系を搭載したカメラ付携帯電話機の操作面の裏面を示す外観構成図である。
【符号の説明】
【０２１９】
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
ＰＬ    平行平面板
ＳＲ    撮像素子
ＡＸ    光軸
１０    撮像レンズ装置
１０１  第１レンズ群
１０２  第２レンズ群
１０３  第３レンズ群
２０４  変倍ボタン
２０７  撮像レンズ装置（カメラ）
【図１】
2006011096.tif 000014
【図２】
2006011096.tif 000015
【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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