(57)【要約】物体側から像面側に向かって順に配置された、負パワーの第１レンズ群と、絞りと、正パワーの第２レンズ群、正パワーの第３レンズ群とを備えたズームレンズであって、広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間の空気間隔が縮小すると共に、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間の空気間隔が拡大し、前記第３レンズ群は、フォーシングのために光軸方向に移動可能であり、撮影距離が∞の場合のズーム比が２．５倍〜３．２倍であることを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から像面側に向かって順に配置された、負パワーの第１レンズ群と、絞りと、正パワーの第２レンズ群と、正パワーの第３レンズ群とを備えたズームレンズであって、
前記第１レンズ群は、物体側から順に配置された、像面側に曲率の強い面を向けた負メニスカスレンズの第１レンズと、像面側に曲率の強い面を向けた負メニスカスレンズの第２レンズと、正レンズの第３レンズとを含み、
前記第２レンズ群は、物体側から順に配置された、正レンズの第４レンズと、正レンズの第５レンズと、負レンズの第６レンズと、正レンズの第７レンズとを含み、
前記第３レンズ群は、１枚の正レンズを含み、かつ、フォーカス調整のために光軸方向に移動可能であり、
前記第１レンズ又は前記第２レンズは、像面側の面が中心から離れるにしたがって局所曲率半径が単調増加する非球面であり、
前記第４レンズの物体側の面は、中心から離れるにしたがって局所曲率半径が単調増加する非球面であり、
前記第７レンズは、物体側の面が中心から離れるにしたがって局所曲率半径が単調増加する非球面であるか、又は像面側の面が中心から離れるにしたがって局所曲率半径が単調減少する非球面であり、
広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間の空気間隔が縮小すると共に、前記第２レンズから前記第３レンズ群までの間の空気間隔が拡大し、
撮影距離が∞の場合のズーム比が２．５倍〜３．２倍であることを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】
撮影距離が∞で、広角端におけるレンズ系全体の合成焦点距離をｆＷ、前記第２レンズ群の合成焦点距離をｆＧ２、前記第３レンズ群の合成焦点距離をｆＧ３、前記第６レンズと前記第７レンズとの間の空気間隔をｄＬ６としたとき、
２．０＜ｆＧ２／ｆＷ＜３．０                          ……（１）
４．０＜ｆＧ３／ｆＷ＜７．０                          ……（２）
０．０２＜ｄＬ６／ｆＧ２＜０．１                        ……（３）
の各条件式を満足する請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項３】
前記第４レンズの焦点距離をｆ４、前記第７レンズの焦点距離をｆ７としたとき、
０．８＜ｆ４／ｆＧ２＜１．２                          ……（４）
１．６＜ｆ７／ｆＧ２＜３．０                          ……（５）
の各条件式を満足する請求項２に記載のズームレンズ。
【請求項４】
前記第５レンズと前記第６レンズとが接合されている請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項５】
前記第６レンズと前記第７レンズとが有効径の外側で接触している請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項６】
前記第３レンズ群は、正レンズと負レンズとの接合レンズからなる請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項７】
前記第４レンズの像面側の面が平面である請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項８】
物体側から像面側に向かって順に配置された、負パワーの第１レンズ群と、絞りと、正パワーの第２レンズ群と、正パワーの第３レンズ群とを備えたズームレンズであって、
広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間の空気間隔が縮小すると共に、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間の空気間隔が拡大し、
前記第３レンズ群は、フォーカス調整のために光軸方向に移動可能であり、
前記第２レンズ群は、光軸と垂直な方向に平行移動可能であり、
撮影距離が∞の場合のズーム比が２．５倍〜３．２倍であり、
撮影距離が∞で、望遠端における前記第２レンズ群の倍率をｍＧ２Ｔ、撮影距離が∞で、望遠端における前記第３レンズ群の倍率をｍＧ３Ｔとし、σをσ＝（１−ｍＧ２Ｔ）ｍＧ３Ｔで定義したとき、
１．７＜｜σ｜＜２．１                                ……（６）
の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項９】
前記第１レンズ群は、物体側から順に配置された、像面側に曲率の強い面を向けた負メニスカスレンズの第１レンズと、像面側に曲率の強い面を向けた負メニスカスレンズの第２レンズと、正レンズの第３レンズとを含み、
前記第２レンズ群は、物体側から順に配置された、正レンズの第４レンズと、正レンズの第５レンズと、負レンズの第６レンズと、正レンズの第７レンズとを含み、
前記第３レンズ群は、１枚の正レンズを含み、
前記第１レンズ又は前記第２レンズは、像面側の面が中心から離れるにしたがって局所曲率半径が単調増加する非球面であり、
前記第４レンズの物体側の面は、中心から離れるにしたがって局所曲率半径が単調増加する非球面であり、
前記第７レンズは、物体側の面が中心から離れるにしたがって局所曲率半径が単調増加する非球面であるか、又は像面側の面が中心から離れるにしたがって局所曲率半径が単調減少する非球面であり、
前記絞りと前記第２レンズ群との間の空気間隔は一定であり、
前記絞りの光軸と垂直な方向の位置は固定されている請求項８に記載のズームレンズ。
【請求項１０】
撮影距離が∞で、広角端におけるレンズ系全体の合成焦点距離をｆＷ、前記第２レンズ群の合成焦点距離をｆＧ２、前記第３レンズ群の合成焦点距離をｆＧ３、前記第６レンズと前記第７レンズとの間の空気間隔をｄＬ６としたとき、
２．２＜ｆＧ２／ｆＷ＜２．８                          ……（７）
４．０＜ｆＧ３／ｆＷ＜７．０                          ……（８）
０．０２＜ｄＬ６／ｆＧ２＜０．１                        ……（９）
の各条件式を満足する請求項８に記載のズームレンズ。
【請求項１１】
前記第４レンズの焦点距離をｆ４、前記第７レンズの焦点距離をｆ７としたとき、
０．８＜ｆ４／ｆＧ２＜１．２                        ……（１０）
１．５＜ｆ７／ｆＧ２＜３．０                        ……（１１）
の各条件式を満足する請求項１０に記載のズームレンズ。
【請求項１２】
前記第７レンズの屈折率をｎ７、物体側の面の近軸曲率半径をｒ７Ｆ、円錐定数をκ７Ｆ、４次非球面係数をＤ７Ｆ、像面側の面の近軸曲率半径をｒ７Ｒ、円錐定数をκ７Ｒ、４次非球面係数をＤ７Ｒ、撮影距離が∞のときの望遠端におけるレンズ系全体の合成焦点距離をｆＴとしたとき、下記（数８）で表記されるＢ７が
−５＜Ｂ７＜−１５                                  ……（１２）
の条件式を満足する請求項８に記載のズームレンズ。
2002082158.tif 000042
【請求項１３】
前記第５レンズと前記第６レンズとが接合されている請求項９に記載のズームレンズ。
【請求項１４】
前記第６レンズと前記第７レンズとが有効径の外側で接触している請求項９に記載のズームレンズ。
【請求項１５】
前記第３レンズ群は、正レンズと負レンズとの接合レンズからなる請求項９に記載のズームレンズ。
【請求項１６】
前記第４レンズの像面側の面が平面である請求項９に記載のズームレンズ。
【請求項１７】
ズームレンズと、固体撮像素子とを備えた電子スチルカメラであって、前記ズームレンズとして請求項１〜７のいずれかに記載のズームレンズを用いることを特徴とする電子スチルカメラ。
【請求項１８】
前記固体撮像素子の各画素に微小正レンズが設けられた請求項１７に記載の電子スチルカメラ。
【請求項１９】
一部レンズ群が光軸と垂直な方向に平行移動するズームレンズと、固体撮像素子と、２方向の手振れ角を検出する手振れ検出手段と、前記手振れ検出手段の出力信号に応じて前記平行移動レンズ群を平行移動させるレンズ群駆動手段とを備えた電子スチルカメラであって、前記ズームレンズとして請求項８〜１６のいずれかに記載のズームレンズを用いることを特徴とする電子スチルカメラ。
【請求項２０】
前記固体撮像素子の各画素に微小正レンズが設けられた請求項１９に記載の電子スチルカメラ。
【請求項２１】
前記固体撮像素子の中央部に形成される画像を信号処理回路によって画面全体に拡大する電子ズーム手段が搭載された請求項１９に記載の電子スチルカメラ。
【請求項２２】
物体側から像面側に向かって順に配置された、負パワーの第１レンズ群と、絞りと、正パワーの第２レンズ群と、正パワーの第３レンズ群とを備えたズームレンズであって、
前記第１レンズ群は、物体側から順に配置された、像面側に曲率の強い面を向けた負メニスカスレンズの第１レンズと、像面側に曲率の強い面を向けた負メニスカスレンズの第２レンズと、正レンズの第３レンズとを含み、
前記第２レンズ群は、物体側から順に配置された、正レンズの第４レンズと、正レンズの第５レンズと、負レンズの第６レンズと、両凸レンズの第７レンズとを含み、
前記第３レンズ群は、１枚の正レンズを含み、かつ、フォーカス調整のために光軸方向に移動可能であり、
前記第１レンズ又は前記第２レンズは、像面側の面が非球面であり、
前記第４レンズの物体側の面は、中心から離れるにしたがって局所曲率半径が単調増加する非球面であり、
前記第７レンズの物体側の面又は像面側の面は、中心から有効径までの範囲で局所曲率半径の絶対値が極大値を１つ有する非球面であり、
広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間の空気間隔が縮小すると共に、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間の空気間隔が拡大し、
撮影距離が∞の場合のズーム比が２．５倍〜３．２倍であることを特徴とするズームレンズ。
【請求項２３】
撮影距離が∞で、広角端におけるレンズ系全体の合成焦点距離をｆＷ、前記第２レンズ群の合成焦点距離をｆＧ２、前記第３レンズ群の合成焦点距離をｆＧ３、前記第６レンズと前記第７レンズとの間の空気間隔をｄＬ６としたとき、
２．２＜ｆＧ２／ｆＷ＜２．８                        ……（１３）
４．０＜ｆＧ３／ｆＷ＜７．０                        ……（１４）
０．０５＜ｄＬ６／ｆＧ２＜０．１５                    ……（１５）
の各条件式を満足する請求項２２に記載のズームレンズ。
【請求項２４】
前記第４レンズの焦点距離をｆ４、前記第７レンズの焦点距離をｆ７としたとき、
０．９＜ｆ４／ｆＧ２＜１．２                        ……（１６）
１．２＜ｆ７／ｆＧ２＜１．７                        ……（１７）
の各条件式を満足する請求項２３に記載のズームレンズ。
【請求項２５】
前記第５レンズと前記第６レンズとが接合されている請求項２２に記載のズームレンズ。
【請求項２６】
前記第４レンズの像面側の面が平面である請求項２２に記載のズームレンズ。
【請求項２７】
前記第１レンズの像面側の面が非球面の場合、その非球面は、中心から離れるにしたがって局所曲率半径が単調増加する非球面である請求項２２に記載のズームレンズ。
【請求項２８】
前記第２レンズの像面側の面が非球面の場合、その非球面は、中心から離れるにしたがって局所曲率が単調減少し、有効径における局所曲率が負となる非球面である請求項２２に記載のズームレンズ。
【請求項２９】
前記第３レンズ群は、正レンズと負レンズとの接合レンズからなる請求項２２に記載のズームレンズ。
【請求項３０】
物体側から像面側に向かって順に配置された、負パワーの第１レンズ群と、絞りと、正パワーの第２レンズ群と、正パワーの第３レンズ群とを備えたズームレンズであって、
前記第２レンズ群の最も像面側のレンズは、光軸と垂直な方向に平行移動可能であり、
前記第３レンズ群は、フォーカス調整のために光軸方向に移動可能であり、
広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間の空気間隔が縮小すると共に、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間の空気間隔が拡大し、
撮影距離が∞の場合のズーム比が２．５倍〜３．２倍であり、
撮影距離が∞で、望遠端における前記平行移動レンズの倍率をｍＤＴ、撮影距離が∞で、望遠端における前記第３レンズ群の倍率をｍＧ３Ｔとしたとき、
０．９＜（１−ｍＤＴ）ｍＧ３Ｔ＜１．３              ……（１８）
の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項３１】
前記第１レンズ群は、物体側から順に配置された、像面側に曲率の強い面を向けた負メニスカスレンズの第１レンズと、像面側に曲率の強い面を向けた負メニスカスレンズの第２レンズと、正レンズの第３レンズとを含み、
前記第２レンズ群は、物体側から順に配置された、正レンズの第４レンズと、正レンズの第５レンズと、負レンズの第６レンズと、両凸レンズの第７レンズとを含み、
前記第３レンズ群は、１枚の正レンズを含み、
前記第１レンズ又は前記第２レンズは、像面側の面が非球面であり、
前記第４レンズの物体側の面は、中心から離れるにしたがって局所曲率半径が単調増加する非球面であり、
前記第７レンズの物体側の面又は像面側の面は、中心から有効径までの範囲で局所曲率半径の絶対値が極大値を１つ有する非球面であり、
前記絞りと前記第２レンズ群との間の空気間隔は一定であり、
前記絞りの光軸と垂直な方向の位置は固定されている請求項３０に記載のズームレンズ。
【請求項３２】
撮影距離が∞で、広角端におけるレンズ系全体の合成焦点距離をｆＷ、前記第２レンズ群の合成焦点距離をｆＧ２、前記第３レンズ群の合成焦点距離をｆＧ３、前記第６レンズと前記第７レンズとの間の空気間隔をｄＬ６としたとき、
２．２＜ｆＧ２／ｆＷ＜２．８                        ……（１３）
４．０＜ｆＧ３／ｆＷ＜７．０                        ……（１４）
０．０５＜ｄＬ６／ｆＧ２＜０．１５                    ……（１５）
の各条件式を満足する請求項３０に記載のズームレンズ。
【請求項３３】
前記第４レンズの焦点距離をｆ４、前記第７レンズの焦点距離をｆ７としたとき、
０．９＜ｆ４／ｆＧ２＜１．２                        ……（１６）
１．２＜ｆ７／ｆＧ２＜１．７                        ……（１７）
の各条件式を満足する請求項３２に記載のズームレンズ。
【請求項３４】
前記第７レンズの屈折率をｎ７、物体側の面の近軸曲率半径をｒ７Ｆ、円錐定数をκ７Ｆ、４次非球面係数をＤ７Ｆ、像面側の面の近軸曲率半径をｒ７Ｒ、円錐定数をκ７Ｒ、４次非球面係数をＤ７Ｒ、撮影距離が∞のときの望遠端におけるレンズ系全体の合成焦点距離をｆＴとしたとき、下記（数９）で表記されるＢ７が
−０．７＜Ｂ７＜−１．５                            ……（１９）
の条件式を満足する請求項３０に記載のズームレンズ。
2002082158.tif 000043
【請求項３５】
前記第７レンズのｄ線に対するアッベ数をν７としたとき、
ν７＞５０                                          ……（２０）
の条件式を満足する請求項３０に記載のズームレンズ。
【請求項３６】
前記第５レンズと前記第６レンズとが接合されている請求項３０に記載のズームレンズ。
【請求項３７】
前記第３レンズ群は、正レンズと負レンズとの接合レンズからなる請求項３０に記載のズームレンズ。
【請求項３８】
前記第４レンズの像面側の面が平面である請求項３０に記載のズームレンズ。
【請求項３９】
前記第１レンズの像面側の面が非球面の場合、その非球面は、中心から離れるにしたがって局所曲率半径が単調増加する非球面である請求項３１に記載のズームレンズ。
【請求項４０】
前記第２レンズの像面側の面が非球面の場合、その非球面は、中心から離れるにしたがって局所曲率が単調減少し、有効径における局所曲率が負となる非球面である請求項３１に記載のズームレンズ。
【請求項４１】
ズームレンズと、固体撮像素子とを備えた電子スチルカメラであって、前記ズームレンズとして請求項２２〜２９のいずれかに記載のズームレンズを用いることを特徴とする電子スチルカメラ。
【請求項４２】
前記固体撮像素子の各画素に微小正レンズが設けられた請求項４１に記載の電子スチルカメラ。
【請求項４３】
一部のレンズが光軸と垂直な方向に平行移動するズームレンズと、固体撮像素子と、２方向の手振れ角を検出する手振れ検出手段と、前記手振れ検出手段の出力信号に応じて前記平行移動レンズを平行移動させるレンズ駆動手段とを備えた電子スチルカメラであって、前記ズームレンズとして請求項３０〜４０のいずれかに記載のズームレンズを用いることを特徴とする電子スチルカメラ。
【請求項４４】
前記固体撮像素子の各画素に微小正レンズが設けられた請求項４３に記載の電子スチルカメラ。
【請求項４５】
前記固体撮像素子の中央部に形成される画像を信号処理回路によって画面全体に拡大する電子ズーム手段が搭載された請求項４３に記載の電子スチルカメラ。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、ズームレンズ及びそれを用いた電子スチルカメラに関する。さらに詳細には、電子スチルカメラに用いられる高画質のズームレンズ、さらには手振れ補正機能を搭載したズームレンズ、及びそれらのズームレンズを用いた電子スチルカメラに関する。
背景技術
パーソナルコンピュータの進歩・普及と相まって、画像入力装置として、電子スチルカメラが急速に普及している。電子スチルカメラに用いられる固体撮像素子の総画素数は１００万画素を超え、最近では、総画素数が３００万画素を超える固体撮像素子を搭載した電子スチルカメラも商品化されている。また、動画の他に高画質の静止画像を撮影できる機能を搭載したビデオカメラも商品化されている。
電子スチルカメラとしては多くの形態が考えられるが、その１つの形態としてズーム比が２〜３倍のズームレンズを搭載したコンパクトタイプがある。コンパクトタイプの電子スチルカメラにおいては、持ち運び易さが要望され、この要望に適したズームレンズとして、３群構成のズームレンズが提案されている（例えば、特開平１１−５２２４６号公報、特開平１１−２８７９５３号公報等）。これら３群構成のズームレンズは、物体側から像面側に向かって順に配置された、負パワーを有する第１レンズ群と、正パワーを有する第２レンズ群と、正パワーを有する第３レンズ群とにより構成されている。そして、広角端から望遠端へのズーミングに際しては、第１レンズ群と第２レンズ群との間の空気間隔が単調減少し、第２レンズ群と第３レンズ群との間の空気間隔が単調増加するようになっている。また、フォーカス調整は、第３レンズ群を光軸方向に移動させることによって行われる。ここで、第３レンズ群は、外径の小さい１枚のレンズによって構成されており、小型モータを用いて高速駆動が可能であるため、オートフォーカスに適している。第１レンズ群と第２レンズ群の移動は、円筒カムを用いて行われる。従って、円筒カムを利用して非使用時に３つのレンズ群をすべて固体撮像素子側に寄せて沈胴構成とすることが可能となる。そして、電子スチルカメラにこのようなズームレンズを搭載すれば、非使用時の電子スチルカメラの奥行を薄くすることが可能となる。
固体撮像素子は、画面サイズを同じにしたままで画素数を増大させると、画素ピッチが小さくなり、開口率が低下して、受光感度が低下してしまう。そこで、固体撮像素子の各画素に微小正レンズを設けることにより、実効開口率を向上させて、受光感度の低下を防止するようにされている。この場合、微小正レンズからの出射光の大半を対応する各画素に到達させるためには、各画素に入射する主光線が光軸とほぼ平行となるようにズームレンズを構成する必要がある。すなわち、テレセントリック性を良好にする必要がある。
固体撮像素子は、画素構造によって空間的サンプリングを行うが、この場合に生じる折り返し歪みを除去するために、一般には、ズームレンズと固体撮像素子との間に光学ローパスフィルタを配置して、ズームレンズが形成する画像から高周波成分を除去するようにされている。一般に、光学ローパスフィルタは、水晶板を用いて構成されている。この場合、自然光が水晶板に入射すると水晶の複屈折によって自然光が常光線と異常光線とに分離して平行に出射するという性質が利用されている。
ビデオカメラにおいては、手振れ時の撮影画像の振動を補正するために、手振れ補正機能を搭載したものが商品化されている。手振れ補正方式としては多くの方式が提案されているが、ズームレンズの一部のレンズ群を光軸と垂直な方向に平行移動させる方式が採用されつつある（例えば、特開平２０００−２９８２３５号公報）。
また、特開平１１−５２２４５号公報には、物体側から像面側に向かって順に配置された、負パワーの第１レンズ群と、正パワーの第２レンズ群と、正パワーの第３レンズ群と、正パワー又は負パワーの第４レンズ群とにより構成され、第３レンズ群を光軸と垂直な方向に平行移動させることによって手振れ補正を行うようにしたズームレンズが開示されている。また、当該公報には、第３レンズ群を平行移動させた場合の偏心像面湾曲と偏心コマ収差を良好に補正できることが開示されている。
手振れ補正機能を導入したズームレンズの設計に関して、木村研一氏らは、「防振光学系への収差論の応用」（第１９回光学シンポジウム予稿集、第４７ページ〜第５０ページ、１９９４年）の中で偏心３次収差を利用する手法を提案している。また、松居吉哉氏は、「偏心光学系の理論と応用」（光学、第２４巻、第１２号、第７０８ページ〜第７１２ページ、１９９５年１２月）の中で偏心３次収差に関する理論を発表している。
電子スチルカメラの撮影画像を高解像度にするためには、ズームレンズを高解像度にする必要がある。しかし、上記特開平１１−２８７９５３号公報に開示されたズームレンズは、非点収差性能を見ると、像面湾曲の補正が不足しており、画面全体を高解像度にすることができないという問題点を有している。
電子スチルカメラの非使用時の奥行を薄くするためには、ズームレンズを沈胴構成にすればよいが、３群構成のズームレンズの沈胴時の光学全長（ズームレンズの物体側先端から固体撮像素子の受光面までの距離）を短くするためには、各レンズ群の全長を短くする必要がある。しかし、上記特開平１１−５２２４６号公報に開示されたズームレンズは、第２レンズ群に長い空気間隔又は中心厚の厚いレンズが含まれるために第２レンズ群の全長が長く、沈胴構成を採用しても沈胴時の光学全長はそれほど短くならないという問題点を有している。また、沈胴構成とするためには、ズーミングに際して移動する移動鏡筒と、移動鏡筒を保持する固定鏡筒とが必要であるが、沈胴時の光学全長に比べて使用時の光学全長があまりにも長い場合には、固定鏡筒によって移動鏡筒を安定に保持することができないために、一部のレンズ群が偏心し、撮影画像の結像特性の劣化を招くという問題点がある。
また、上記特開平１１−５２２４５号公報に開示されたズームレンズは、１０枚又は１１枚のレンズで構成されており、レンズ枚数が多いためにコスト高になるという問題点を有している。また、当該公報に開示されたズームレンズは、テレセントリック性が良好でない点でも問題がある。
従来のビデオカメラに搭載される固体撮像素子の画素数に比べて、電子スチルカメラに搭載される固体撮像素子の画素数は非常に多いため、ビデオカメラ用の手振れ補正機能を搭載したズームレンズを電子スチルカメラに用いると、手振れ補正しない状態（基本状態）の結像特性に比べて、手振れ補正状態における画像周辺部の結像特性が劣化してしまう。
一部のレンズ群を光軸と垂直な方向に平行移動させて手振れ補正を行う場合、手振れ補正状態における結像特性を良好なものとするためには、平行移動させるレンズ群の諸収差を限りなく小さくすればよいと考えられる。しかし、そのためには多くのレンズを組み合わせる必要があり、平行移動させるレンズ群が重くなってしまう。そして、平行移動させるレンズ群が重くなると、必要な応答速度を確保するために、駆動力が大きく、外形の大きいアクチュエータを用いる必要があるが、アクチュエータが大型化すると、電子スチルカメラのコンパクト化が困難となってしまう。
発明の開示
本発明は、従来技術における前記課題を解決するためになされたものであり、ズーム比が２．５倍〜３．２倍、広角端における画角が６０°程度で、解像度が高く、非使用時の光学全長が短いズームレンズ、さらには手振れ補正機能を搭載したズームレンズを提供することを目的とする。また、本発明は、これらのズームレンズを用いることにより、解像度が高く、非使用時の奥行が薄い電子スチルカメラ、さらには手振れ補正機能を搭載した電子スチルカメラを提供することを目的とする。
前記目的を達成するため、本発明に係るズームレンズの第１の構成は、物体側から像面側に向かって順に配置された、負パワーの第１レンズ群と、絞りと、正パワーの第２レンズ群と、正パワーの第３レンズ群とを備えたズームレンズであって、前記第１レンズ群は、物体側から順に配置された、像面側に曲率の強い面を向けた負メニスカスレンズの第１レンズと、像面側に曲率の強い面を向けた負メニスカスレンズの第２レンズと、正レンズの第３レンズとを含み、前記第２レンズ群は、物体側から順に配置された、正レンズの第４レンズと、正レンズの第５レンズと、負レンズの第６レンズと、正レンズの第７レンズとを含み、前記第３レンズ群は、１枚の正レンズを含み、かつ、フォーカス調整のために光軸方向に移動可能であり、前記第１レンズ又は前記第２レンズは、像面側の面が中心から離れるにしたがって局所曲率半径が単調増加する非球面であり、前記第４レンズの物体側の面は、中心から離れるにしたがって局所曲率半径が単調増加する非球面であり、前記第７レンズは、物体側の面が中心から離れるにしたがって局所曲率半径が単調増加する非球面であるか、又は像面側の面が中心から離れるにしたがって局所曲率半径が単調減少する非球面であり、広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間の空気間隔が縮小すると共に、前記第２レンズから前記第３レンズ群までの間の空気間隔が拡大し、撮影距離が∞の場合のズーム比が２．５倍〜３．２倍であることを特徴とする。
前記本発明のズームレンズの第１の構成においては、撮影距離が∞で、広角端におけるレンズ系全体の合成焦点距離をｆＷ、前記第２レンズ群の合成焦点距離をｆＧ２、前記第３レンズ群の合成焦点距離をｆＧ３、前記第６レンズと前記第７レンズとの間の空気間隔をｄＬ６としたとき、
２．０＜ｆＧ２／ｆＷ＜３．０                          ……（１）
４．０＜ｆＧ３／ｆＷ＜７．０                          ……（２）
０．０２＜ｄＬ６／ｆＧ２＜０．１                        ……（３）
の各条件式を満足するのが好ましい。
また、この場合には、前記第４レンズの焦点距離をｆ４、前記第７レンズの焦点距離をｆ７としたとき、
０．８＜ｆ４／ｆＧ２＜１．２                          ……（４）
１．６＜ｆ７／ｆＧ２＜３．０                          ……（５）
の各条件式を満足するのが好ましい。
前記本発明のズームレンズの第１の構成においては、前記第５レンズと前記第６レンズとが接合されているのが好ましい。
前記本発明のズームレンズの第１の構成においては、前記第６レンズと前記第７レンズとが有効径の外側で接触しているのが好ましい。
前記本発明のズームレンズの第１の構成においては、前記第３レンズ群は、正レンズと負レンズとの接合レンズからなるのが好ましい。
前記本発明のズームレンズの第１の構成においては、前記第４レンズの像面側の面が平面であるのが好ましい。
本発明に係るズームレンズの第２の構成は、物体側から像面側に向かって順に配置された、負パワーの第１レンズ群と、絞りと、正パワーの第２レンズ群と、正パワーの第３レンズ群とを備えたズームレンズであって、広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間の空気間隔が縮小すると共に、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間の空気間隔が拡大し、前記第３レンズ群は、フォーカス調整のために光軸方向に移動可能であり、前記第２レンズ群は、光軸と垂直な方向に平行移動可能であり、撮影距離が∞の場合のズーム比が２．５倍〜３．２倍であり、撮影距離が∞で、望遠端における前記第２レンズ群の倍率をｍＧ２Ｔ、撮影距離が∞で、望遠端における前記第３レンズ群の倍率をｍＧ３Ｔとし、σをσ＝（１−ｍＧ２Ｔ）ｍＧ３Ｔで定義したとき、
１．７＜｜σ｜＜２．１                                ……（６）
の条件式を満足することを特徴とする。
前記本発明のズームレンズの第２の構成においては、前記第１レンズ群は、物体側から順に配置された、像面側に曲率の強い面を向けた負メニスカスレンズの第１レンズと、像面側に曲率の強い面を向けた負メニスカスレンズの第２レンズと、正レンズの第３レンズとを含み、前記第２レンズ群は、物体側から順に配置された、正レンズの第４レンズと、正レンズの第５レンズと、負レンズの第６レンズと、正レンズの第７レンズとを含み、前記第３レンズ群は、１枚の正レンズを含み、前記第１レンズ又は前記第２レンズは、像面側の面が中心から離れるにしたがって局所曲率半径が単調増加する非球面であり、前記第４レンズの物体側の面は、中心から離れるにしたがって局所曲率半径が単調増加する非球面であり、前記第７レンズは、物体側の面が中心から離れるにしたがって局所曲率半径が単調増加する非球面であるか、又は像面側の面が中心から離れるにしたがって局所曲率半径が単調減少する非球面であり、前記絞りと前記第２レンズ群との間の空気間隔は一定であり、前記絞りの光軸と垂直な方向の位置は固定されているのが好ましい。
また、この場合には、前記第５レンズと前記第６レンズとが接合されているのが好ましい。
また、この場合には、前記第６レンズと前記第７レンズとが有効径の外側で接触しているのが好ましい。
また、この場合には、前記第３レンズ群は、正レンズと負レンズとの接合レンズからなるのが好ましい。
また、この場合には、前記第４レンズの像面側の面が平面であるのが好ましい。
前記本発明のズームレンズの第２の構成においては、撮影距離が∞で、広角端におけるレンズ系全体の合成焦点距離をｆＷ、前記第２レンズ群の合成焦点距離をｆＧ２、前記第３レンズ群の合成焦点距離をｆＧ３、前記第６レンズと前記第７レンズとの間の空気間隔をｄＬ６としたとき、
２．２＜ｆＧ２／ｆＷ＜２．８                          ……（７）
４．０＜ｆＧ３／ｆＷ＜７．０                          ……（８）
０．０２＜ｄＬ６／ｆＧ２＜０．１                        ……（９）
の各条件式を満足するのが好ましい。
また、この場合には、前記第４レンズの焦点距離をｆ４、前記第７レンズの焦点距離をｆ７としたとき、
０．８＜ｆ４／ｆＧ２＜１．２                        ……（１０）
１．５＜ｆ７／ｆＧ２＜３．０                        ……（１１）
の各条件式を満足するのが好ましい。
前記本発明のズームレンズの第２の構成においては、前記第７レンズの屈折率をｎ７、物体側の面の近軸曲率半径をｒ７Ｆ、円錐定数をκ７Ｆ、４次非球面係数をＤ７Ｆ、像面側の面の近軸曲率半径をｒ７Ｒ、円錐定数をκ７Ｒ、４次非球面係数をＤ７Ｒ、撮影距離が∞のときの望遠端におけるレンズ系全体の合成焦点距離をｆＴとしたとき、下記（数１）で表記されるＢ７が
−５＜Ｂ７＜−１５                                  ……（１２）
の条件式を満足するのが好ましい。
2002082158.tif 000003
本発明に係る電子スチルカメラの第１の構成は、ズームレンズと、固体撮像素子とを備えた電子スチルカメラであって、前記ズームレンズとして前記本発明のズームレンズの第１の構成を用いることを特徴とする。
前記本発明の電子スチルカメラの第１の構成においては、前記固体撮像素子の各画素に微小正レンズが設けられているのが好ましい。
本発明に係る電子スチルカメラの第２の構成は、一部レンズ群が光軸と垂直な方向に平行移動するズームレンズと、固体撮像素子と、２方向の手振れ角を検出する手振れ検出手段と、前記手振れ検出手段の出力信号に応じて前記平行移動レンズ群を平行移動させるレンズ群駆動手段とを備えた電子スチルカメラであって、前記ズームレンズとして前記本発明のズームレンズの第２の構成を用いることを特徴とする。
前記本発明の電子スチルカメラの第２の構成においては、前記固体撮像素子の各画素に微小正レンズが設けられているのが好ましい。
前記本発明の電子スチルカメラの第２の構成においては、前記固体撮像素子の中央部に形成される画像を信号処理回路によって画面全体に拡大する電子ズーム手段が搭載されているのが好ましい。
以下、本発明のズームレンズの第１及び第２の構成の作用について説明する。
負パワーの第１レンズ群と正パワーの第２レンズ群とにより構成されるレンズ系は、両者間の空気間隔を変えることにより、レンズ系全体の焦点距離が変化するように構成されている。また、正パワーの第３レンズ群を光軸方向に移動させることにより、フォーカス調整が行われる。第３レンズ群は、テレセントリック性も良好にするので、画素ごとに微小正レンズを設けた固体撮像素子を用いる場合の、広角端における画面周辺部の受光感度の低下を防止することができる。また、第３レンズ群は、小さくて軽く、小型モータを用いて高速駆動が可能であるため、オートフォーカス調整を高速で行うことが可能となる。
第１レンズ群を、負レンズ（第１レンズ）、負レンズ（第２レンズ）、正レンズ（第３レンズ）の３枚のレンズにより構成し、２枚の負レンズの一方の像面側の面を非球面とすることにより、負の歪曲収差の発生を抑制することができる。また、正レンズで正の歪曲収差を発生させることにより、レンズ系全体の広角端における負の歪曲収差を低減することができる。また、第１レンズ又は第２レンズの像面側の面を中心から離れるにしたがって局所曲率半径が単調増加する非球面としているので、第１レンズ又は第２レンズで発生する負の歪曲収差を低減することができる。さらに、第２レンズ群の最も像面側に配置される第７レンズは、物体側の面を中心から離れるにしたがって局所曲率半径が単調増加する非球面とするか、像面側の面を中心から離れるにしたがって局所曲率半径が単調減少する非球面としているので、両面とも球面の場合に比べて、第７レンズで発生する負の歪曲収差を低減することができる。これら３つの作用により、レンズ系全体の広角端における負の歪曲収差の低減が図られている。
非球面の光軸からの高さがｈの点における局所曲率半径ρは、下記（数２）によって与えられる。
2002082158.tif 000004
上記（数２）において、ｚは非球面上の光軸からの高さがｈの点におけるサグ量である。
また、局所曲率は、１／ρによって与えられる。
第２レンズ群を、４枚構成とし、最も物体側に強い正パワーの正レンズを配置し、最も像面側に弱い正パワーの正レンズを配置しているので、第２レンズ群の物体側の主点は物体側に偏る。従って、第１レンズ群と第２レンズ群とが最接近する望遠端において、第１レンズ群の像面側の主点と第２レンズ群の物体側の主点との距離を短くすることができる。その結果、第２レンズ群の合成焦点距離を短くすることができるので、使用時の光学全長が短くなる。
第７レンズの少なくとも一方の面を非球面とすることにより、歪曲収差の低減を図っているが、これは、第６レンズと第７レンズとの間の空気間隔を短縮できる余裕を生み出す。また、第５レンズと第６レンズとを接合することにより、第２レンズ群の全長が短くなる。また、第３レンズ群を、１枚のレンズ又は２枚構成の接合レンズにより構成することにより、第３レンズ群の全長も短くなる。その結果、本発明のズームレンズにおいては、沈胴時の光学全長が短くなる。
第２レンズ群の物体側近傍に絞りが配置されるので、軸上光線の入射高は第４レンズで最大となる。従って、第４レンズの物体側の面を、中心から離れるにしたがって局所曲率半径が単調増加するような非球面とすることにより、レンズ系全体の球面収差の低減を図ることができる。
第２レンズ群を構成する４枚のレンズは相互の偏心公差が非常に厳しくなり易い。第５レンズと第６レンズを接合し、第６レンズと第７レンズとを有効径の外側で接触させることにより、組立時の偏心が少なくなる。また、第４レンズの像面側の面を平面にすれば、第２レンズ群を構成する４枚のレンズを保持する鏡筒に、第５レンズ、第６レンズ及び第７レンズを組み込んだ後に、第４レンズを取り付けることにより、第４レンズを光軸と垂直な方向に位置調整することが容易となり、第２レンズ群内の各レンズの偏心をより小さくすることが可能となる。
本発明のズームレンズにおいては、撮影期間中にカメラが手振れした場合に、第２レンズ群を、光軸と垂直な方向に適切な量だけ平行移動させることにより、手振れ補正時の結像特性をそれほど劣化させることなく、固体撮像素子上に形成される被写体像が移動しないようにすることができる。ここでは、第２レンズ群の平行移動量が０の場合を『基本状態』、第２レンズ群が平行移動した場合を『手振れ補正状態』と呼ぶことにする。
本発明者らは、偏心３次収差を独自に検討し、さらに種々の検討を加えた結果、３群構成のズームレンズに関する手振れ補正の方式として、第２レンズ群を光軸と垂直な方向に平行移動させる方式が有用であることを見出した。
第２レンズ群（平行移動レンズ群）の倍率をｍＧ２、第３レンズ群の倍率をｍＧ３としたとき、第２レンズ群を光軸と垂直な方向にｅＧ２だけ移動させた場合の像偏心量ｅＭは、
ｅＭ＝（１−ｍＧ２）ｍＧ３ｅＧ２                      ……（２１）
によって表記される。
手振れ補正時の結像特性の劣化を防止するためには、基本状態と手振れ補正状態との間の収差性能の変化を小さくする必要がある。本発明者らは、絞りの中央部を通過する画角の小さい光線を３次収差によって近似することは可能であるが、絞りの周辺部を通過する光線を３次収差によって近似すると近似誤差が大きくなると考え、手振れ補正時の結像特性を良好なものとするためには、絞りの中央部を通過する光線と絞りの周辺部を通過する光線とに分けて考えるべきであるとしている。そして、本発明においては、絞りの周辺部を通過する光線に対しては第２レンズ群（平行移動レンズ群）の平行移動量を小さくし、絞りの中央部を通過する光線に対しては第２レンズ群（平行移動レンズ群）で発生する偏心３次収差を小さくして、手振れ補正状態における結像特性の劣化を抑制している。
第２レンズ群（平行移動レンズ群）の平行移動量を小さくするためには、上記式（２１）より、（１−ｍＧ２）ｍＧ３を大きくするとよいことが分かる。しかし、（１−ｍＧ２）ｍＧ３が大きくなり過ぎると、手振れ補正時の像を安定に一定の位置に合わせることが困難となる。そこで、本発明においては、第２レンズ群（平行移動レンズ群）の平行移動量を適切な範囲に選んでいる。
本発明者らは、第２レンズ群（平行移動レンズ群）の偏心３次収差を独自に検討した結果、基本状態において結像特性を良好にした上で、手振れ補正状態において絞りの中央部を通過する光線に対して第２レンズ群（平行移動レンズ群）で発生する偏心３次収差を小さくするようにしている。第２レンズ群（平行移動レンズ群）を構成する各面のうち、偏心コマ収差、偏心非点収差が大きくなるのは、第４レンズの物体側の面、第６レンズの像面側の面、第７レンズの非球面を有する面である。この３つの面のうち、第４レンズの物体側の面と第６レンズの像面側の面は、パワー配分を支配し、基本状態における結像特性に支配されるので、パラメータを大きく変えることはできない。しかし、第７レンズの両面は軸上光線に対する入射高が低いので、手振れ補正状態における結像特性を良好なものとするために、第７レンズの非球面を有する面のパラメータはある程度変えることができる。そこで、本発明においては、第２レンズ群（平行移動レンズ群）の偏心コマ収差、偏心非点収差が小さくなるように、第７レンズの非球面を有する面に関して条件を設けている。
次に、上記各条件式について説明する。
上記式（１）は、光学全長を極力短くすると同時に諸収差の発生を抑制するための条件式である。ｆＧ２／ｆＷが上限を超えると、第２レンズ群の物像間距離（物点から像点までの距離）が長くなるために、使用時の光学全長が長くなってしまう。この場合、第３レンズ群の倍率を小さくすれば光学全長が短くなるが、第３レンズ群のパワーが大きくなるために第３レンズ群で発生する像面湾曲が補正不足になり、この像面湾曲を第１レンズ群と第２レンズ群とで補正することが困難となる。一方、ｆＧ２／ｆＷが下限を下回ると、光学全長を短くする上では有利であるが、第２レンズ群で発生する球面収差のズーム位置による変化が大きくなり、広角端から望遠端における諸収差をバランス良く補正することが困難となる。
上記式（２）は、固体撮像素子に入射する最大像高における主光線の傾斜角を小さく、すなわち、テレセントリック性を良好にすると共に、像面湾曲を低減するための条件式である。ｆＧ３／ｆＷが下限を下回ると、テレセントリック性は良好になるが、レンズ系全体の像面湾曲を補正し切れなくなる。一方、ｆＧ３／ｆＷが上限を超えると、像面湾曲は低減するが、テレセントリック性が不十分となる。
上記式（３）は、第２レンズ群で発生する諸収差をバランス良く補正すると共に、第２レンズ群の全長を短くするための条件式である。ｄＬ６／ｆＧ２が上限を超えると、第２レンズ群の全長が長くなってしまう。一方、ｄＬ６／ｆＧ２が下限を下回ると、第６レンズと第７レンズとが周辺部で当接するために、第６レンズの像面側の面の曲率を強く、あるいは、第７レンズの物体側の面の曲率を弱くすることができなくなり、広角端における負の歪曲収差を補正することが困難となる。また、コマ収差、非点収差を補正し切れなくなる。
上記式（４）、（５）は、第２レンズ群で発生する諸収差をバランス良く補正すると共に、使用時のレンズ系全体の光学全長を短くするための条件式である。ｆ４／ｆＧ２が上限を超える場合又はｆ７／ｆＧ２が下限を下回る場合には、第２レンズ群の物体側の主点の物体側への偏りが不十分であるために、第１レンズ群の像面側の主点と第２レンズ群の物体側の主点との間の最小間隔が短くならず、第２レンズ群の合成焦点距離を長くすることになるので、使用時のレンズ系全体の光学全長を短くすることが困難となる。沈胴時の光学全長を短くすることができても、使用時のレンズ系全体の光学全長が長い場合には、使用時に第１レンズ群と第２レンズ群とを安定に保持することができないため、使用時の結像特性を良好にすることが困難となる。また、ｆ４／ｆＧ２が下限を下回る場合又はｆ７／ｆＧ２が上限を超える場合には、第２レンズ群の物体側の主点が物体側に十分に偏るために使用時のレンズ系全体の光学全長の短縮が可能になるが、第４レンズのパワーが過大となるために、第４レンズで発生する球面収差、コマ収差を他のレンズでバランス良く補正することが困難となる。
上記式（６）は、手振れ補正時の結像特性を良好にするための条件式である。｜σ｜＝｜（１−ｍＧ２Ｔ）ｍＧ３Ｔ｜が下限を下回ると、像を所定の量だけ偏心させるのに必要な第２レンズ群（平行移動レンズ群）の偏心量が過大となるために、第２レンズ群（平行移動レンズ群）の平行移動による収差の変化が大きくなり、画像周辺部の結像特性が劣化してしまう。一方、｜σ｜＝｜（１−ｍＧ２Ｔ）ｍＧ３Ｔ｜が上限を超えると、像を所定の量だけ偏心させるのに必要な第２レンズ群（平行移動レンズ群）の偏心量が過小となるために、第２レンズ群（平行移動レンズ群）を精度良く平行移動させることが困難となる。その結果、撮影中の画素ずれを十分に小さくすることができないため、手振れ補正時の結像特性を良好にすることが困難となる。
上記式（７）〜（１１）は、それぞれ上記式（１）〜（５）と同様である。尚、上記式（１）と上記式（７）とで、下限値、上限値が異なり、また、上記式（５）と上記式（１１）とで下限値が異なっている。これは、手振れ補正時の結像性能を良好なものとするためには、基本状態における結像特性に余裕が必要となるので、上記式（７）の数値範囲は上記式（１）の数値範囲よりも狭くなっている。
上記式（１２）は、絞りの中央部を通過する画角の小さい光線に対して、第７レンズの非球面に関する円錐定数及び４次非球面係数を規制することにより、手振れ補正時の結像特性の劣化を低減するための条件式である。上記（数１）で定義されているＢ７は、レンズ系全体の望遠端における合成焦点距離が１となるように規格化したレンズ系において、第７レンズの非球面が３次収差に寄与する量を意味している。上記（数１）の右辺の２番目のカッコ内は、両面が非球面の場合の式であるが、一方の面だけが非球面の場合には、前側の２項又は後側の２項のみとなる（偏心が含まれないレンズ系の３次収差については、松居吉哉著の「レンズ設計法」（共立出版、１９９１年９月２０日初版第８刷発行）の第８６ページ〜第８７ページを参照）。
第７レンズは軸上光線の入射高が低いので、第７レンズの円錐定数、４次非球面係数を変化させても基本状態における球面収差の変化は小さいが、基本状態における非点収差、第２レンズ群（平行移動レンズ群）が平行移動した場合のコマ収差、非点収差は大きく変化する。そこで、第７レンズのいずれかの面を非球面とし、その円錐定数、４次非球面係数を最適に選択することにより、基本状態の結像特性をあまり劣化させないで、手振れ補正状態における第２レンズ群全体の偏心コマ収差と偏心非点収差を小さくしている。
Ｂ７が上記式（１２）の下限を下回り又は上限を超えると、第７レンズの非球面によって生じる偏心コマ収差、偏心非点収差が過大又は過小となり、手振れ補正状態における第２レンズ群全体の偏心コマ収差、偏心非点収差が過大となり、手振れ補正状態における結像特性の劣化を補正し切れなくなる。
本発明に係るズームレンズの第３の構成は、物体側から像面側に向かって順に配置された、負パワーの第１レンズ群と、絞りと、正パワーの第２レンズ群と、正パワーの第３レンズ群とを備えたズームレンズであって、前記第１レンズ群は、物体側から順に配置された、像面側に曲率の強い面を向けた負メニスカスレンズの第１レンズと、像面側に曲率の強い面を向けた負メニスカスレンズの第２レンズと、正レンズの第３レンズとを含み、前記第２レンズ群は、物体側から順に配置された、正レンズの第４レンズと、正レンズの第５レンズと、負レンズの第６レンズと、両凸レンズの第７レンズとを含み、前記第３レンズ群は、１枚の正レンズを含み、かつ、フォーカス調整のために光軸方向に移動可能であり、前記第１レンズ又は前記第２レンズは、像面側の面が非球面であり、前記第４レンズの物体側の面は、中心から離れるにしたがって局所曲率半径が単調増加する非球面であり、前記第７レンズの物体側の面又は像面側の面は、中心から有効径までの範囲で局所曲率半径の絶対値が極大値を１つ有する非球面であり、広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間の空気間隔が縮小すると共に、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間の空気間隔が拡大し、撮影距離が∞の場合のズーム比が２．５倍〜３．２倍であることを特徴とする。
前記本発明のズームレンズの第３の構成においては、撮影距離が∞で、広角端におけるレンズ系全体の合成焦点距離をｆＷ、前記第２レンズ群の合成焦点距離をｆＧ２、前記第３レンズ群の合成焦点距離をｆＧ３、前記第６レンズと前記第７レンズとの間の空気間隔をｄＬ６としたとき、
２．２＜ｆＧ２／ｆＷ＜２．８                        ……（１３）
４．０＜ｆＧ３／ｆＷ＜７．０                        ……（１４）
０．０５＜ｄＬ６／ｆＧ２＜０．１５                    ……（１５）
の各条件式を満足するのが好ましい。
また、この場合には、前記第４レンズの焦点距離をｆ４、前記第７レンズの焦点距離をｆ７としたとき、
０．９＜ｆ４／ｆＧ２＜１．２                        ……（１６）
１．２＜ｆ７／ｆＧ２＜１．７                        ……（１７）
の各条件式を満足するのが好ましい。
前記本発明のズームレンズの第３の構成においては、前記第５レンズと前記第６レンズとが接合されているのが好ましい。
前記本発明のズームレンズの第３の構成においては、前記第４レンズの像面側の面が平面であるのが好ましい。
前記本発明のズームレンズの第３の構成においては、前記第１レンズの像面側の面が非球面の場合、その非球面は、中心から離れるにしたがって局所曲率半径が単調増加する非球面であるのが好ましい。
前記本発明のズームレンズの第３の構成においては、前記第２レンズの像面側の面が非球面の場合、その非球面は、中心から離れるにしたがって局所曲率が単調減少し、有効径における局所曲率が負となる非球面であるのが好ましい。
前記本発明のズームレンズの第３の構成においては、前記第３レンズ群は、正レンズと負レンズとの接合レンズからなるのが好ましい。
また、本発明に係るズームレンズの第４の構成は、物体側から像面側に向かって順に配置された、負パワーの第１レンズ群と、絞りと、正パワーの第２レンズ群と、正パワーの第３レンズ群とを備えたズームレンズであって、前記第２レンズ群の最も像面側のレンズは、光軸と垂直な方向に平行移動可能であり、前記第３レンズ群は、フォーカス調整のために光軸方向に移動可能であり、広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間の空気間隔が縮小すると共に、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間の空気間隔が拡大し、撮影距離が∞の場合のズーム比が２．５倍〜３．２倍であり、撮影距離が∞で、望遠端における前記平行移動レンズの倍率をｍＤＴ、撮影距離が∞で、望遠端における前記第３レンズ群の倍率をｍＧ３Ｔとしたとき、
０．９＜（１−ｍＤＴ）ｍＧ３Ｔ＜１．３              ……（１８）
の条件式を満足することを特徴とする。
前記本発明のズームレンズの第４の構成においては、前記第１レンズ群は、物体側から順に配置された、像面側に曲率の強い面を向けた負メニスカスレンズの第１レンズと、像面側に曲率の強い面を向けた負メニスカスレンズの第２レンズと、正レンズの第３レンズとを含み、前記第２レンズ群は、物体側から順に配置された、正レンズの第４レンズと、正レンズの第５レンズと、負レンズの第６レンズと、両凸レンズの第７レンズとを含み、前記第３レンズ群は、１枚の正レンズを含み、前記第１レンズ又は前記第２レンズは、像面側の面が非球面であり、前記第４レンズの物体側の面は、中心から離れるにしたがって局所曲率半径が単調増加する非球面であり、前記第７レンズの物体側の面又は像面側の面は、中心から有効径までの範囲で局所曲率半径の絶対値が極大値を１つ有する非球面であり、前記絞りと前記第２レンズ群との間の空気間隔は一定であり、前記絞りの光軸と垂直な方向の位置は固定されているのが好ましい。
また、この場合には、前記第１レンズの像面側の面が非球面の場合、その非球面は、中心から離れるにしたがって局所曲率半径が単調増加する非球面であるのが好ましい。
また、この場合には、前記第２レンズの像面側の面が非球面の場合、その非球面は、中心から離れるにしたがって局所曲率が単調減少し、有効径における局所曲率が負となる非球面であるのが好ましい。
前記本発明のズームレンズの第４の構成においては、撮影距離が∞で、広角端におけるレンズ系全体の合成焦点距離をｆＷ、前記第２レンズ群の合成焦点距離をｆＧ２、前記第３レンズ群の合成焦点距離をｆＧ３、前記第６レンズと前記第７レンズとの間の空気間隔をｄＬ６としたとき、
２．２＜ｆＧ２／ｆＷ＜２．８                        ……（１３）
４．０＜ｆＧ３／ｆＷ＜７．０                        ……（１４）
０．０５＜ｄＬ６／ｆＧ２＜０．１５                    ……（１５）
の各条件式を満足するのが好ましい。
また、この場合には、前記第４レンズの焦点距離をｆ４、前記第７レンズの焦点距離をｆ７としたとき、
０．９＜ｆ４／ｆＧ２＜１．２                        ……（１６）
１．２＜ｆ７／ｆＧ２＜１．７                        ……（１７）
の各条件式を満足するのが好ましい。
前記本発明のズームレンズの第４の構成においては、前記第７レンズの屈折率をｎ７、物体側の面の近軸曲率半径をｒ７Ｆ、円錐定数をκ７Ｆ、４次非球面係数をＤ７Ｆ、像面側の面の近軸曲率半径をｒ７Ｒ、円錐定数をκ７Ｒ、４次非球面係数をＤ７Ｒ、撮影距離が∞のときの望遠端におけるレンズ系全体の合成焦点距離をｆＴとしたとき、下記（数３）で表記されるＢ７が
−０．７＜Ｂ７＜−１．５                            ……（１９）
の条件式を満足するのが好ましい。
2002082158.tif 000005
前記本発明のズームレンズの第４の構成においては、前記第７レンズのｄ線に対するアッベ数をν７としたとき、
ν７＞５０                                          ……（２０）
の条件式を満足するのが好ましい。
前記本発明のズームレンズの第４の構成においては、前記第５レンズと前記第６レンズとが接合されているのが好ましい。
前記本発明のズームレンズの第４の構成においては、前記第３レンズ群は、正レンズと負レンズとの接合レンズからなるのが好ましい。
前記本発明のズームレンズの第４の構成においては、前記第４レンズの像面側の面が平面であるのが好ましい。
本発明に係る電子スチルカメラの第３の構成は、ズームレンズと、固体撮像素子とを備えた電子スチルカメラであって、前記ズームレンズとして前記本発明のズームレンズの第３の構成を用いることを特徴とする。
前記本発明の電子スチルカメラの第３の構成においては、前記固体撮像素子の各画素に微小正レンズが設けられているのが好ましい。
本発明に係る電子スチルカメラの第４の構成は、一部のレンズが光軸と垂直な方向に平行移動するズームレンズと、固体撮像素子と、２方向の手振れ角を検出する手振れ検出手段と、前記手振れ検出手段の出力信号に応じて前記平行移動レンズを平行移動させるレンズ駆動手段とを備えた電子スチルカメラであって、前記ズームレンズとして前記本発明のズームレンズの第４の構成を用いることを特徴とする。
前記本発明の電子スチルカメラの第４の構成においては、前記固体撮像素子の各画素に微小正レンズが設けられているのが好ましい。
前記本発明の電子スチルカメラの第４の構成においては、前記固体撮像素子の中央部に形成される画像を信号処理回路によって画面全体に拡大する電子ズーム手段が搭載されているのが好ましい。
以下、本発明のズームレンズの第３及び第４の構成の作用について、前記第１及び第２の構成と異なる点を中心に説明する。
第３及び第４の構成においても、第１レンズ群を、負レンズ（第１レンズ）、負レンズ（第２レンズ）、正レンズ（第３レンズ）の３枚のレンズにより構成し、２枚の負レンズの一方の像面側の面を非球面とすることにより、負の歪曲収差の発生を抑制することができる。また、正レンズで正の歪曲収差を発生させることにより、レンズ系全体の広角端における負の歪曲収差を低減することができる。
第１レンズの像面側の面が非球面の場合には、中心から離れるにしたがって局所曲率半径が単調増加する非球面とし、第２レンズの像面側の面が非球面の場合には、中心から離れるにしたがって局所曲率が単調減少し、有効径における局所曲率が負となる非球面としている。共に負レンズである第１レンズと第２レンズの合計４つの面がすべて球面の場合には、入射点が中心から離れるにしたがって屈折力が過剰に強くなるために、広角端において大きな負の歪曲収差が発生するが、いずれかのレンズの像面側の面を上記のような非球面とすることにより、入射点が中心から離れても屈折力が極端に強くならないようにすることができるので、広角端における負の歪曲収差の発生を抑制することができる。
第２レンズ群の平行移動レンズを除く３枚のレンズは相互の偏心公差が厳しくなり易く、特に第４レンズの物体側の面と第６レンズの像面側の面の偏心公差が厳しくなり易い。そこで、第５レンズと第６レンズを接合し、第４レンズの像面側の面を平面にしている。このように第５レンズと第６レンズを接合することにより、この２枚のレンズに関する組立時の偏心が少なくなる。また、第４レンズの像面側の面を平面にすれば、第２レンズ群の平行移動レンズ素子を除く３枚のレンズを保持する鏡筒に、第５レンズと第６レンズとを接合したものを組み込んだ後に、第４レンズを取り付けることにより、第４レンズを光軸と垂直な方向に位置調整することが容易となり、第２レンズ群内の各レンズの偏心をより小さくすることが可能となる。尚、第７レンズは、手振れ補正のために平行移動しても偏心収差が小さくなるように構成されており、偏心公差は非常に緩い。
本発明のズームレンズにおいては、撮影期間中にカメラが手振れした場合に、平行移動レンズ素子を、光軸と垂直な方向に適切な量だけ平行移動させることにより、手振れ補正時の結像特性をそれほど劣化させることなく、固体撮像素子上に形成される被写体像が移動しないようにすることができる。
本発明者らは、偏心３次収差を独自に検討し、さらに種々の検討を加えた結果、３群構成のズームレンズに関する手振れ補正の方式として、第２レンズ群の最も像面側の１枚のレンズを光軸と垂直な方向に平行移動させる方式が有用であることを見出した。
手振れ補正のために光軸と垂直方向に平行移動させるレンズ群を１枚のレンズによって構成することができれば、移動部分が軽くなるので、レンズを平行移動させるアクチュエータとして、駆動力が小さく、外形寸法も小さいものを用いることができる。その結果、電子スチルカメラのコンパクト化を図ることができる。
平行移動レンズの倍率をｍＤ、第３レンズ群の倍率をｍＧ３としたとき、平行移動レンズを光軸と垂直な方向にｅＤだけ移動させた場合の像偏心量ｅＭは、
ｅＭ＝（１−ｍＤ）ｍＧ３ｅＤ                        ……（２１）
によって表記される。
手振れ補正時の結像特性の劣化を防止するためには、基本状態と手振れ補正状態との間の収差性能の変化を小さくする必要がある。本発明者らは、絞りの中央部を通過する画角の小さい光線を３次収差によって近似することは可能であるが、絞りの周辺部を通過する光線を３次収差によって近似すると近似誤差が大きくなると考え、手振れ補正時の結像特性を良好なものとするためには、絞りの中央部を通過する光線と絞りの周辺部を通過する光線とに分けて考えるべきであるとしている。そして、本発明においては、絞りの周辺部を通過する光線に対しては平行移動レンズの平行移動量を小さくし、平行移動レンズの物体側の面又は像面側の面を所定の条件を満足する非球面とすることにより、絞りの中央部を通過する光線に対しては平行移動レンズで発生する３次偏心コマ収差と３次非点収差を小さくして、手振れ補正状態における結像特性の劣化を抑制している。
平行移動レンズの平行移動量を小さくするためには、上記式（２１）より、（１−ｍＤ）ｍＧ３を大きくするとよいことが分かる。しかし、（１−ｍＤ）ｍＧ３が大きくなり過ぎると、手振れ補正時の像を安定に一定の位置に合わせることが困難となる。そこで、本発明においては、平行移動レンズの平行移動量を適切な範囲に選んでいる。
次に、平行移動レンズで発生する３次偏心コマ収差と３次非点収差を小さくするために、平行移動レンズの物体側の面又は像面側の面の少なくとも一方の面を非球面とし、非球面の円錐定数と４次非球面係数に関して条件を設定している。すなわち、平行移動レンズの非球面の中心付近の局所曲率半径に関して、物体側の面が非球面の場合には、中心から離れるにしたがって局所曲率半径が単調増加する非球面とし、像面側の面が非球面の場合には、中心から離れるにしたがって局所曲率半径が単調減少する非球面としている。これにより、手振れ補正時における平行移動レンズで発生する３次偏心コマ収差と３次偏心非点収差を抑制することができる。
絞りの周辺部を通過する光線は、第６レンズの像面側の面の曲率半径が小さいために、入射点が中心から離れるにしたがって屈折力が過剰となり、この面の周辺部で発生する軸外収差が大きくなり易い。そこで、第７レンズの物体側の面又は像面側の面の非球面に関して、周辺部の屈折力が中域部の屈折力よりも大きくなるようにし、この周辺部の屈折力が第６レンズの像面側の面の周辺部の過剰な屈折力を打ち消すようにしている。これにより、絞りの周辺部を通過する光線に対して平行移動レンズで発生する諸収差が良好に補正される。
以上のことを考慮して、平行移動レンズの非球面は、物体側の面が非球面の場合には、中心から有効径までの範囲で局所曲率半径が極大値を１つ有する非球面とされており、像面側の面が非球面の場合には、中心から有効径までの範囲で局所曲率半径が極小値を１つ有する非球面とされている。
撮影距離が∞の場合、広角端から望遠端への変化に対して、第３レンズ群の倍率ｍＧ３の変化は非常に小さく、平行移動レンズの倍率ｍＤの変化は非常に大きい。手振れ角を同じとすれば、広角端から望遠端への変化に対して、手振れ補正で必要な像偏心量ｅＭは単調増加する。総合的に見ると、手振れ角が同じであれば、広角端から望遠端への変化に対して、平行移動レンズの手振れ補正に必要な偏心量は単調増加する。従って、レンズ系全体の合成焦点距離が長くなるほど、手振れぼけが大きくなる。望遠端において実用上問題ないレベルに手振れ補正できれば、他のズーム位置でも実用上問題ないレベルに手振れ補正できる。
１枚のレンズが光軸と垂直な方向に平行移動する場合、画面周辺の一部で目立つ倍率色収差が発生し易い。この問題を解消するためには、平行移動レンズのｄ線に対するアッベ数を大きくすればよく、平行移動レンズのｄ線に対するアッベ数は５０よりも大きいのが望ましい。
次に、上記各条件式について説明する。
上記式（１３）〜（１７）は、それぞれ上記式（１）〜（５）と同様である。
上記式（１８）は、手振れ補正時の結像特性を良好にするための条件式である。（１−ｍＤＴ）ｍＧ３Ｔが下限を下回ると、像を所定の量だけ偏心させるのに必要な平行移動レンズの偏心量が過大となるために、平行移動レンズ（第７レンズ）の平行移動による収差の変化が大きくなり、画像周辺部の結像特性が劣化してしまう。一方、（１−ｍＤＴ）ｍＧ３Ｔが上限を超えると、像を所定量だけ偏心させるのに必要な平行移動レンズ（第７レンズ）の偏心量が過小となるために、平行移動レンズ（第７レンズ）を精度良く平行移動させることが困難となる。その結果、撮影中の画素ずれを十分に小さくすることができないため、手振れ補正時の結像特性を良好にすることが困難となる。
上記式（１９）は、上記式（１２）と同様である。
Ｂ７が上記式（１９）の下限を下回り又は上限を超えると、第７レンズの非球面によって生じる３次偏心コマ収差、３次偏心非点収差が過大又は過小となるために、第７レンズで発生する３次偏心コマ収差、３次偏心非点収差が過大となり、手振れ補正状態における結像特性の劣化を補正し切れなくなる。
上記式（２０）は、手振れ補正状態における倍率色収差の発生を抑制するための条件式である。ν７が上記式（２０）を満足しない場合には、手振れ補正のために第７レンズを平行移動させた場合に、画面の一部に目立つ色にじみが発生してしまう。
１枚のレンズが光軸と垂直な方向に平行移動する場合、画面周辺の一部で目立つ倍率色収差が発生し易い。この問題を解消するためには、平行移動レンズ（第７レンズ）のｄ線に対するアッベ数を大きくするとよく、平行移動レンズ（第７レンズ）のｄ線に対するアッベ数は、上記式（２０）のように、５０を超えるのが好ましい。
発明を実施するための最良の形態
以下、実施の形態を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
［第１の実施の形態］
図１は本発明の第１の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図である。
図１に示すように、本実施の形態におけるズームレンズは、物体側（図１では左側）から像面Ｓ側（図１では右側）に向かって順に配置された、負パワーの第１レンズ群Ｇ１と、絞りＡと、正パワーの第２レンズ群Ｇ２と、正パワーの第３レンズ群Ｇ３とにより構成されており、８枚のレンズを含んでいる。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に配置された、像面Ｓ側に曲率の強い面を向けた負メニスカスレンズの第１レンズＬ１と、像面Ｓ側に曲率の強い面を向けた負メニスカスレンズの第２レンズＬ２と、物体側に曲率の強い面を向けた正レンズの第３レンズＬ３とにより構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に配置された、物体側に凸面を向けた平凸レンズ（正レンズ）の第４レンズＬ４と、正レンズの第５レンズＬ５と、負レンズの第６レンズＬ６と、両凸レンズの第７レンズＬ７とにより構成されている。ここで、第５レンズＬ５と第６レンズＬ６とは接合されている。このように第５レンズＬ５と第６レンズＬ６を接合することにより、第２レンズ群Ｇ２の全長が短くなると共に、この２枚のレンズに関する組立時の偏心が少なくなる。また、第６レンズＬ６と第７レンズＬ７とは、有効径の外側で近接しているが、わずかに離れている。
第３レンズ群Ｇ３は、１枚の正レンズの第８レンズＬ８により構成されている。このように第３レンズ群Ｇ３を１枚のレンズにより構成することにより、第３レンズ群Ｇ３の全長を短くすることができ、その結果、沈胴時の光学全長を短くすることが可能となる。
第２レンズＬ２の像面Ｓ側の面は、中心から離れるにしたがって局所曲率が単調減少し、有効径における局所曲率が負となるような非球面となっている。共に負レンズである第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の合計４つの面がすべて球面の場合には、入射点が中心から離れるにしたがって屈折力が過剰に強くなるために、広角端では大きな負の歪曲収差が発生するが、第２レンズＬ２の像面Ｓ側の面を上記のような非球面とすると、入射点が中心から離れても屈折力が極端に強くならないようにすることができるので、広角端における負の歪曲収差の発生を抑制することができる。第４レンズＬ４の物体側の面は、中心から有効径までの範囲で、中心から離れるにしたがって局所曲率半径が単調増加する非球面となっている。第７レンズＬ７の物体側の面は、中心から有効径までの範囲で局所曲率半径が極大値を１つ有する非球面となっている。第４レンズＬ４の像面Ｓ側の面は平面となっている。このように第４レンズＬ４の像面Ｓ側の面を平面にすれば、第２レンズ群Ｇ２の平行移動レンズ素子（第７レンズＬ７）を除く３枚のレンズを保持する鏡筒に、第５レンズＬ５と第６レンズＬ６とを接合したものを組み込んだ後に、第４レンズＬ４を取り付けることにより、第４レンズＬ４を光軸と垂直な方向に位置調整することが容易となり、第２レンズ群Ｇ２内の各レンズの偏心をより小さくすることが可能となる。尚、第７レンズＬ７は、手振れ補正のために平行移動しても偏心収差が小さくなるように構成されており、偏心公差は非常に緩い。
ズームレンズの像面Ｓ側には、物体側から順に、赤外カットフィルタと、水晶板からなる光学ローパスフィルタと、固体撮像素子とが配置されており、固体撮像素子には保護のためのカバーガラスが取り付けられている。図１においては、赤外カットフィルタ、光学ローパスフィルタ及びカバーガラスが１つの等価な平行平板素子Ｐとして表されている。ズームレンズによる被写体の像は、固体撮像素子の受光面（像面）Ｓ上に形成される。
第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とは、レンズ系全体の合成焦点距離を可変とするために光軸方向に移動可能であり、第３レンズ群Ｇ３は、フォーカス調整のために光軸方向に移動可能である。絞りＡは、第２レンズ群Ｇ２と一体となって光軸方向に移動可能である。また、第２レンズ群Ｇ２の最も像面Ｓ側の第７レンズＬ７は、手振れ補正のために光軸と垂直な方向に平行移動可能である。尚、第７レンズＬ７が光軸と垂直な方向に平行移動しても、絞りＡは光軸と垂直な方向に平行移動することはない。
この場合、第７レンズＬ７のｄ線に対するアッベ数をν７としたとき、
ν７＞５０                                          ……（２０）
の条件式を満足するのが望ましい。
広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の空気間隔が縮小すると共に、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間の空は間隔が拡大する。固体撮像素子の受光面（像面）Ｓを基準として第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２を所定の位置に移動させるには、円筒カムが用いられる。
フォーカス調整は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２を固定し、第３レンズ群Ｇ３だけを光軸方向に移動させることによって行われる。この場合、第３レンズ群Ｇ３は、撮影距離が短くなるにしたがって物体側に出ていく。第３レンズ群Ｇ３は、１枚のレンズにより構成され、移動する他の機構部品も含めた移動部分が軽いので、第３レンズ群Ｇ３を小型でパワーの小さいモータを用いて高速で移動させることが可能である。
手振れ補正のために光軸と垂直な方向に平行移動するレンズは、第７レンズＬ７の１枚だけであり、第７レンズＬ７を平行移動させる他の機構部品を含めた移動部分が軽いので、第７レンズ（平行移動レンズ）Ｌ７を小型でパワーの小さいアクチュエータを用いて高速で移動させることが可能である。
図１に示したズームレンズを、非使用時に第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３を固体撮像素子側に寄せる沈胴構成にすれば、沈胴時に光学全長を短くすることができる。沈胴構成は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２を光軸方向に移動させる円筒カムにカム溝を追加することによって実現することができる。
本実施の形態のズームレンズは、撮影距離が∞の場合のズーム比が２．５倍〜３．２倍となるように構成されている。
本実施の形態のズームレンズにおいては、撮影距離が∞で、広角端におけるレンズ系全体の合成焦点距離をｆＷ、第２レンズ群Ｇ２の合成焦点距離をｆＧ２、第３レンズ群Ｇ３の合成焦点距離をｆＧ３、第６レンズＬ６と第７レンズＬ７との間の空気間隔をｄＬ６としたとき、
２．２＜ｆＧ２／ｆＷ＜２．８                        ……（１３）
４．０＜ｆＧ３／ｆＷ＜７．０                        ……（１４）
０．０５＜ｄＬ６／ｆＧ２＜０．１５                    ……（１５）
の各条件式を満足するのが望ましい。
また、この場合、第４レンズＬ４の焦点距離をｆ４、第７レンズＬ７の焦点距離をｆ７としたとき、
０．９＜ｆ４／ｆＧ２＜１．２                        ……（１６）
１．２＜ｆ７／ｆＧ２＜１．７                        ……（１７）
の各条件式を満足するのが望ましい。
また、本実施の形態のズームレンズにおいては、撮影距離が∞で、望遠端における平行移動レンズ（第７レンズＬ７）の倍率をｍＤＴ、撮影距離が∞で、望遠端における第３レンズ群Ｇ３の倍率をｍＧ３Ｔとしたとき、
０．９＜（１−ｍＤＴ）ｍＧ３Ｔ＜１．３              ……（１８）
の条件式を満足するのが望ましい。
また、本実施の形態のズームレンズにおいては、第７レンズＬ７の屈折率をｎ７、物体側の面の近軸曲率半径をｒ７Ｆ、円錐定数をκ７Ｆ、４次非球面係数をＤ７Ｆ、像面Ｓ側の面の近軸曲率半径をｒ７Ｒ、円錐定数をκ７Ｒ、４次非球面係数をＤ７Ｒ、撮影距離が∞のときの望遠端におけるレンズ系全体の合成焦点距離をｆＴとしたとき、下記（数４）で表記されるＢ７が
−０．７＜Ｂ７＜−１．５                            ……（１９）
の条件式を満足するのが望ましい。
2002082158.tif 000006
下記（表１）に、図１に示したズームレンズの具体的数値例を示す。
2002082158.tif 000007
表中の長さの単位は、すべて［ｍｍ］である。上記（表１）において、ｒはレンズの曲率半径、ｄは面間隔、ｎｄ、νｄはそれぞれレンズのｄ線に対する屈折率、アッベ数を示している（後述する他の実施の形態についても同様である）。また、＊印を付した面は非球面であり、非球面形状は、下記（数５）によって定義される（後述する他の実施の形態についても同様である）。
2002082158.tif 000008
但し、上記（数５）中、ｈは光軸からの高さ、ｚは非球面上の光軸からの高さがｈの点におけるサグ量、κは円錐定数、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇはそれぞれ４次、６次、８次、１０次の非球面係数を表している。
下記（表２）に、図１に示したズームレンズの非球面係数を示す。
2002082158.tif 000009
また、下記（表３）に、図１に示したズームレンズの撮影距離が∞の場合の可変面間隔（ｍｍ）を示す。下記（表３）中、ｆ（ｍｍ）、２ωはそれぞれ焦点距離、画角を表している（後述する他の実施の形態についても同様である）。
2002082158.tif 000010
ここで、撮影距離が∞の場合の広角端の合成焦点距離をｆＷ、望遠端の合成焦点距離をｆＴとしたとき、下記（数６）の関係を満たすｆＮを『中間焦点距離』と呼ぶ。
2002082158.tif 000011
図２〜図４に、図１に示したズームレンズの撮影距離が∞で絞り開放の時の収差性能図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示す。図２は広角端の場合、図３は中間焦点距離（中間位置）の場合、図４は望遠端の場合である。尚、球面収差図において、実線はｄ線に対する値、短い破線はＦ線に対する値、長い破線はＣ線に対する値をそれぞれ示している。また、非点収差図において、実線はサジタル像面湾曲、破線はメリディオナル像面湾曲をそれぞれ示している（後述する他の実施の形態についても同様である）。
図２〜図４に示す収差性能図から明らかなように、本実施の形態のズームレンズは撮影距離が変化してズーム位置が変化した場合であっても良好な収差性能を示すことが分かる。
図５に、望遠端における手振れ補正時の収差性能図を示す。図５は、撮影距離が∞であり、絞り開放で、第２レンズ群Ｇ２の第７レンズＬ７を光軸と垂直な方向に０．１１３ｍｍだけ平行移動させた場合の軸上像点、最大像高の±７５％の像点における横収差の図であり、実線はｄ線、短い破線はＦ線、長い破線はＣ線に対する値を示している。尚、図５においては、メリディオナル平面を、第１レンズ群Ｇ１の光軸と平行移動レンズ（第７レンズＬ７）の光軸とを含む平面としている。
撮影距離が∞であり、望遠端で、ズームレンズが０．５°だけ傾いた場合の像偏心量は、第２レンズ群Ｇ２の第７レンズＬ７が光軸と垂直な方向に０．１１３ｍｍだけ平行移動するときの像偏心量に等しい。
図５に示す収差性能図から明らかなように、軸上像点における横収差の対称性は良好であることが分かる。また、最大像高の７５％の像点における横収差と最大像高の−７５％の像点における横収差とを比較すると、いずれも湾曲度が小さく、収差曲線の傾斜がほぼ等しいことから、偏心コマ収差、偏心非点収差が小さいことが分かる。このことは、偏心補正状態であっても十分な結像特性が得られていることを意味している。また、ズームレンズの手振れ角が同じ場合には、レンズ系全体の合成焦点距離が短くなるにしたがって、手振れ補正に必要な第２レンズ群Ｇ２の第７レンズＬ７の平行移動量が減少する。従って、いずれのズーム位置であっても、０．５°までの手振れ角に対して十分な手振れ補正が可能である。
図１に示したズームレンズにおいては、固体撮像素子として、有効画素数が水平１６００×垂直１２００、画素ピッチが水平３．２μｍ×垂直３．２μｍ、有効画面サイズが水平５．１２ｍｍ×垂直３．８４ｍｍのものを用いることができる。また、固体撮像素子として、実効開口率を向上させるために、画素ごとに微小正レンズが設けられているものを用いることもできる。
以上説明したように、図１に示したズームレンズは、ズーム比が３．０倍、広角端における画角が約６４°、解像度が高く、非使用時の光学全長が短く、さらに手振れ補正機能が搭載され、手振れ補正時の結像特性も良好である。
尚、当然のことではあるが、図１に示した構成で、第７レンズＬ７を光軸と垂直な方向に平行移動させないズームレンズも有用である。レンズユニットを構成する部品の大半を共通にして、第７レンズＬ７を光軸と垂直な方向に平行移動させるようにしたズームレンズと、第７レンズＬ７を光軸と垂直な方向に平行移動させないズームレンズを実現することができる。
［第２の実施の形態］
図６は本発明の第２の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図である。
図６に示すように、本実施の形態におけるズームレンズは、物体側（図６では左側）から像面Ｓ側（図６では右側）に向かって順に配置された、負パワーの第１レンズ群Ｇ１と、絞りＡと、正パワーの第２レンズ群Ｇ２と、正パワーの第３レンズ群Ｇ３とにより構成されており、８枚のレンズを含んでいる。
図６に示したズームレンズは、上記第１の実施の形態に示したズームレンズと同様の構成であり（図１参照）、第７レンズＬ７における非球面の設け方のみが異なっている。すなわち、図１に示したズームレンズにおいては、第７レンズＬ７の物体側の面が非球面であるのに対して、図６に示した本実施の形態のズームレンズにおいては、第７レンズＬ７の像面Ｓ側の面が非球面となっている。具体的には、第７レンズＬ７の像面Ｓ側の面は、中心から有効径までの範囲で局所曲率半径が極小値を１つ有する非球面となっている。
本実施の形態においても、上記式（１３）〜（２０）の各条件式を満足するのが望ましい。
下記（表４）に、図６に示したズームレンズの具体的数値例を、下記（表５）に、当該ズームレンズの非球面係数を、下記（表６）に、当該ズームレンズの撮影距離が∞の場合の可変面間隔（ｍｍ）をそれぞれ示す。
2002082158.tif 000012
2002082158.tif 000013
2002082158.tif 000014
図７〜図９に、図６に示したズームレンズの撮影距離が∞で絞り開放の時の収差性能図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示す。図７は広角端の場合、図８は中間位置の場合、図９は望遠端の場合である。
図７〜図９に示す収差性能図から明らかなように、本実施の形態のズームレンズは撮影距離が変化してズーム位置が変化した場合であっても良好な収差性能を示すことが分かる。
図１０に、望遠端における手振れ補正時の収差性能図を示す。図１０は、撮影距離が∞であり、絞り開放で、第２レンズ群Ｇ２の第７レンズＬ７を光軸と垂直な方向に０．１１５ｍｍだけ平行移動させた場合の軸上像点、最大像高の±７５％の像点における横収差の図である。図１０に関する条件、定義は上記第１の実施の形態における図５の場合と同様である。
撮影距離が∞であり、望遠端で、ズームレンズが０．５°だけ傾いた場合の像偏心量は、第２レンズ群Ｇ２の第７レンズＬ７が光軸と垂直な方向に０．１１５ｍｍだけ平行移動するときの像偏心量に等しい。
図１０に示す収差性能図から明らかなように、上記第１の実施の形態の場合と同様に、ズームレンズの０．５°までの手振れ角に対して十分な手振れ補正が可能であることが分かる。
図６に示したズームレンズにおいては、固体撮像素子として、上記第１の実施の形態で説明したものを用いることができる。
以上説明したように、図６に示したズームレンズは、ズーム比が３．０倍、広角端における画角が約６４°で、解像度が高く、非使用時の光学全長が短く、さらに手振れ補正機能が搭載され、手振れ補正時の結像特性も良好である。
［第３の実施の形態］
図１１は本発明の第３の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図である。
図１１に示したズームレンズは、上記第２の実施の形態に示したズームレンズと同様の構成であり（図６参照）、第１レンズ群Ｇ１における非球面の設け方のみが異なっている。すなわち、図６に示したズームレンズの第１レンズ群Ｇ１においては、第２レンズＬ２の像面Ｓ側の面が非球面であるのに対して、図１１に示した本実施の形態のズームレンズの第１レンズ群Ｇ１においては、第１レンズＬ１の像面Ｓ側の面が非球面となっている。具体的には、第２レンズＬ２の像面ＤＳ側の面は、中心から有効径までの範囲で局所曲率半径が単調増加する非球面となっている。
本実施の形態においても、上記式（１３）〜（２０）の各条件式を満足するのが望ましい。
下記（表７）に、図１１に示したズームレンズの具体的数値例を、下記（表８）に、当該ズームレンズの非球面係数を、下記（表９）に、当該ズームレンズの撮影距離が∞の場合の可変面間隔（ｍｍ）をそれぞれ示す。
2002082158.tif 000015
2002082158.tif 000016
2002082158.tif 000017
図１２〜図１４に、図１１に示したズームレンズの撮影距離が∞で絞り開放の時の収差性能図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示す。図１２は広角端の場合、図１３は中間位置の場合、図１４は望遠端の場合である。
図１２〜図１４に示す収差性能図から明らかなように、本実施の形態のズームレンズは撮影距離が変化してズーム位置が変化した場合であっても良好な収差性能を示すことが分かる。
図１５に、望遠端における手振れ補正時の収差性能図を示す。図１５は、撮影距離が∞であり、絞り開放で、第２レンズ群Ｇ２の第７レンズＬ７を光軸と垂直な方向に０．１１５ｍｍだけ平行移動させた場合の軸上像点、最大像高の±７５％の像点における横収差の図である。図１５に関する条件、定義は上記第１の実施の形態における図５の場合と同様である。
撮影距離が∞であり、望遠端で、第２レンズ群Ｇ２の第７レンズＬ７の平行移動量が０．１１５ｍｍだけ平行移動するときの像偏心量は、ズームレンズが０．５°だけ傾いた場合の像偏心量に対応する。
図１５に示す収差性能図から明らかなように、上記第１の実施の形態の場合と同様に、ズームレンズの０．５°までの手振れ角に対して十分な手振れ補正が可能であることが分かる。
図１１に示したズームレンズにおいては、固体撮像素子として、上記第１の実施の形態で説明したものを用いることができる。
以上説明したように、図１１に示したズームレンズは、ズーム比が３．０倍、広角端における画角が約６４°で、解像度が高く、非使用時の光学全長が短く、さらに手振れ補正機能が搭載され、手振れ補正時の結像特性も良好である。
［第４の実施の形態］
図１６は本発明の第４の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図である。
図１６に示したズームレンズは、上記第１の実施の形態に示したズームレンズ（図１参照）と第３レンズ群Ｇ３の構成が異なるが、他の点では共通している。すなわち、図１に示したズームレンズにおいては、第３レンズ群Ｇ３が１枚の正レンズの第８レンズＬ８により構成されているのに対し、図１６に示した本実施の形態のズームレンズにおいては、第３レンズ群Ｇ３が負メニスカスレンズの第８レンズＬ８と両凸レンズの第９レンズＬ９との接合レンズにより構成されている。このように第３レンズ群Ｇ３を正レンズと負レンズとの接合により構成することにより、第３レンズ群Ｇ３の全長を短くすることができ、その結果、沈胴時の光学全長を短くすることが可能となる。
本実施の形態においても、上記式（１３）〜（２０）の各条件式を満足するのが望ましい。
下記（表１０）に、図１６に示したズームレンズの具体的数値例を、下記（表１１）に、当該ズームレンズの非球面係数を、下記（表１２）に、当該ズームレンズの撮影距離が∞の場合の可変面間隔（ｍｍ）をそれぞれ示す。
2002082158.tif 000018
2002082158.tif 000019
2002082158.tif 000020
第３レンズ群Ｇ３においては、像面湾曲と色収差を良好に補正するために、第８レンズＬ８の屈折率を低く、アッベ数を小さくするとよく、第９レンズＬ９の屈折率を高く、アッベ数を大きくするとよい。但し、第９レンズＬ９のアッベ数に対する第８レンズＬ８のアッベ数の比が大きい場合、第９レンズＬ９は、こば厚さを確保するために中心厚が厚くなり、第３レンズ群Ｇ３が重くなることに注意する必要がある。
図１７〜図１９に、図１６に示したズームレンズの撮影距離が∞で絞り開放の時の収差性能図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示す。図１７は広角端の場合、図１８は中間位置の場合、図１９は望遠端の場合である。
図１７〜図１９に示す収差性能図から明らかなように、本実施の形態のズームレンズは撮影距離が変化してズーム位置が変化した場合であっても良好な収差性能を示すことが分かる。
図２０に、望遠端における手振れ補正時の収差性能図を示す。図２０は、撮影距離が∞であり、絞り開放で、第２レンズ群Ｇ２の第７レンズＬ７を光軸と垂直な方向に０．１３１ｍｍだけ平行移動させた場合の軸上像点、最大像高の±７５％の像点における横収差の図である。図２０に関する条件、定義は上記第１の実施の形態における図５の場合と同様である。
撮影距離が∞であり、望遠端で、第２レンズ群Ｇ２の第７レンズＬ７の平行移動量が０．１３１ｍｍだけ平行移動するときの像偏心量は、ズームレンズが０．５°だけ傾いた場合の像偏心量に対応する。
図２０に示す収差性能図から明らかなように、上記第１の実施の形態の場合と同様に、ズームレンズの０．５°までの手振れ角に対して十分な手振れ補正が可能であることが分かる。
図１６に示したズームレンズにおいては、固体撮像素子として、上記第１の実施の形態で説明したものを用いることができる。
以上説明したように、図１６に示したズームレンズは、ズーム比が３．０倍、広角端における画角が約６４°で、解像度が高く、非使用時の光学全長が短く、さらに手振れ補正機能が搭載され、手振れ補正時の結像特性も良好である。
下記（表１３）に、以上説明した第１〜第４の実施の形態に関する主要なパラメータと上記条件式の数値を示す。
2002082158.tif 000021
［第５の実施の形態］
図２１は本発明の第５の実施の形態における電子スチルカメラを示す概略構成図である。
図２１において、１２はズームレンズ、１４は固体撮像素子、１５は液晶モニタ、１８は第１レンズ群、１９は絞り、２０は第２レンズ群、２１は第３レンズ群、２３は平行移動レンズである。
筐体１１の前側にはズームレンズ１２が配置され、ズームレンズ１２の後側には、物体側から像面側に向かって順に、光学ローパスフィルタ１３と、固体撮像素子１４とが配置されている。筐体１１の後側には液晶モニタ１５が配置され、固体撮像素子１４と液晶モニタ１５とは近接している。
光学ローパスフィルタ１３は、物体側から像面側に向かって順に配置された、第１水晶板と、第２水晶板と、第３水晶板とが透明接着剤によって互いに接合された構成となっている。３枚の水晶板は平行平板であり、各水晶板の光学軸はいずれも光軸に対して４５°傾斜している。また、各水晶板の光学軸を固体撮像素子１４の受光面１７に射影した方向は、ズームレンズ１２側から見て、第１水晶板については画面水平方向から左回りに４５°回転した方向、第２水晶板については画面水平方向から右回りに４５°回転した方向、第３水晶板については画面水平方向となっている。光学ローパスフィルタ１３は、固体撮像素子１４の画素構造に起因するモアレなどの誤信号の発生を防止している。光学ローパスフィルタ１３の物体側の面には、赤外光を反射し、可視光を透過させる光学多層膜が蒸着されている。
固体撮像素子１４は、有効画素数が水平１６００×垂直１２００、画素ピッチが水平３．２μｍ×垂直３．２μｍ、有効画面サイズが水平５．１２ｍｍ×垂直３．８４ｍｍであり、各画素には微小正レンズが設けられている。また、固体撮像素子１４の物体側にはカバーガラス１６が設けられている。ズームレンズ１２による被写体の像は受光面１７に形成される。
本実施の形態においては、ズームレンズ１２として、図１に示したズームレンズが用いられている。ズームレンズ１２は、物体側から像面側に向かって順に配置された、第１レンズ群１８と、絞り１９と、第２レンズ群２０と、第３レンズ群２１とにより構成されている。第２レンズ群２０は、光軸と垂直な方向に平行移動しないレンズ群２２と、レンズ群２２の像面側に配置される平行移動可能な平行移動レンズ２３とにより構成されている。
第１レンズ群１８は、移動鏡筒２４に取り付けられている。第２レンズ群２０の平行移動しないレンズ群２２は、光軸方向に移動可能な部材２５に取り付けられている。また、平行移動レンズ２３は、光軸と垂直な方向に平行移動可能な部材２６に取り付けられており、部材２６は部材２５に取り付けられている。部材２５の物体側には、絞り１９が取り付けられている。このような構成を採ることにより、絞り１９は光軸方向には第２レンズ群２０と一体となって移動可能であり、手振れ補正時には平行移動レンズ２３のみを光軸と垂直な方向に平行移動させることができる。
移動鏡筒２４と部材２５は、主鏡筒２７に組み込まれ、光軸方向に移動可能となっている。移動鏡筒２４と部材２５は、主鏡筒２７の外側に取り付けられた円筒カム２８を回転させることにより、固体撮像素子１４に対する位置が所定の関係となるように光軸方向に移動可能であり、これによりレンズ系全体の合成焦点距離を変えることができる。広角端から望遠端に変化させる場合、第１レンズ群１８は、像面側に後退した後、物体側に出ていき、第２レンズ群２０は、像面側から物体側に単調に移動する。
第３レンズ群２１は、モータによって光軸方向に移動可能となっている。モータによって第３レンズ群２１を光軸方向に移動させながら撮影画像の高周波成分がピークとなる位置を検出し、その位置に第３レンズ群２１を移動させることにより、自動フォーカス調整を行うことができる。
非使用時に第１レンズ群１８、部材２５、第３レンズ群２１をすべて像面側（固体撮像素子１４側）に寄せる沈胴構成にすれば、ズームレンズの非使用時（沈胴時）に光学全長を短くすることができる。第１レンズ群１８と部材２５を像面側に寄せる機構は、円筒カム２７のカム溝を伸ばすことによって実現可能である。
手振れによってズームレンズが傾斜した場合には、画面水平方向移動用アクチュエータと画面垂直方向移動用アクチュエータとによって平行移動レンズ２３を所定量だけ平行移動させることにより、手振れ補正を行うことができる。例えば、手振れによってズームレンズがその物体側が下がるように傾斜した場合には、画面垂直方向に平行移動するアクチュエータによって平行移動レンズ２３を上方に所定量だけ平行移動させることにより、手振れ補正を行うことができる。手振れ補正を行うためには、ズームレンズの画面水平方向の手振れ角、画面垂直方向の手振れ角、平行移動レンズ２３の倍率、及び第３レンズ群２１の倍率を検出する手段が必要であるが、２種類の手振れ角の検出には２つの角速度センサ（手振れ検出手段）を、平行移動レンズ２３の倍率と第３レンズ群２１の倍率の検出には第２レンズ群２０及び第３レンズ群２１の固体撮像素子１４を基準にした位置を求める位置検出センサをそれぞれ用いることができる。この場合、センサからの出力を元にして２方向の手振れ角、平行移動レンズ２３の倍率、及び第３レンズ群２１の倍率をマイコンによって計算し、必要な制御信号を発生させて、その制御信号をアクチュエータに入力すればよい。
以上により、ズーム比が２．５倍〜３．２倍、広角端における画角が６０°程度で、解像度が高く、非使用時の奥行が薄い電子スチルカメラを提供することができる。
以上説明した電子スチルカメラには、固体撮像素子の中央部に形成される画像を信号処理回路によって画面全体に拡大する電子ズーム機能を搭載することもでき、電子ズーム機能を用いる場合には、以下に説明するように、手振れ補正機能による効果が顕著に得られる。
手振れによってズームレンズが傾斜した場合の手振れぼけの程度は、固体撮像素子の対角長に対する像偏心量の比（像偏心量比）を用いて評価することができる。この比は、撮影画像の信号からどのような大きさで印刷しても一定である。電子ズーム機能を用いない場合の撮影画像の対角長は、固体撮像素子の有効領域の対角長と一致するが、電子ズーム機能を用いる場合の撮影画像の対角長は、固体撮像素子の対角長よりも小さくなる。従って、像偏心量が一定の場合には、電子ズーム機能を用いると、像偏心量比が大きくなって、手振れぼけの程度が大きくなる。
手振れ補正機能を用いると、像偏心量が非常に小さくなるので、電子ズーム機能を用いても、像偏心量比が小さくなって、手振れぼけが大幅に改善される。
尚、図２１に示した電子スチルカメラにおいては、上記第１の実施の形態のズームレンズが用いられているが、上記第１の実施の形態のズームレンズの代わりに上記第２〜第４の実施の形態のズームレンズを用いることもできる。また、上記電子スチルカメラから手振れ補正機能を取り除いた電子スチルカメラも非常に有用である。
また、図２１に示した電子スチルカメラの光学系は、動画を対象としたビデオカメラに用いることもできる。この場合には、動画だけでなく、解像度の高い静止画像を撮影することができる。
［第６の実施の形態］
図２２は本発明の第６の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図である。
図２２に示すように、本実施の形態におけるズームレンズは、物体側（図２２では左側）から像面Ｓ側（図２２では右側）に向かって順に配置された、負パワーの第１レンズ群Ｇ１と、絞りＡと、正パワーの第２レンズ群Ｇ２と、正パワーの第３レンズ群Ｇ３とにより構成されており、８枚のレンズを含んでいる。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に配置された、像面Ｓ側に曲率の強い面を向けた負メニスカスレンズの第１レンズＬ１と、像面Ｓ側に曲率の強い面を向けた負メニスカスレンズの第２レンズＬ２と、物体側に曲率の強い面を向けた正レンズの第３レンズＬ３とにより構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に配置された、物体側に凸面を向けた平凸レンズ（正レンズ）の第４レンズＬ４と、正レンズの第５レンズＬ５と、負レンズの第６レンズＬ６と、正レンズの第７レンズＬ７とにより構成されている。ここで、第５レンズＬ５と第６レンズＬ６とは接合されている。このように第５レンズＬ５と第６レンズＬ６を接合することにより、第２レンズ群Ｇ２の全長が短くなると共に、この２枚のレンズに関する組立時の偏心が少なくなる。また、第６レンズＬ６と第７レンズＬ７とは、有効径の外側で接触している。
第３レンズ群Ｇ３は、１枚の正レンズの第８レンズＬ８により構成されている。このように第３レンズ群Ｇ３を１枚のレンズにより構成することにより、第３レンズ群Ｇ３の全長を短くすることができ、その結果、沈胴時の光学全長を短くすることが可能となる。
第２レンズＬ２の像面Ｓ側の面は、中心から離れるにしたがって局所曲率半径が単調増加する非球面となっている。第４レンズＬ４の物体側の面は、中心から離れるにしたがって局所曲率半径が単調増加する非球面となっている。第７レンズＬ７の像面Ｓ側の面は、中心から離れるにしたがって局所曲率半径が単調減少する非球面となっている。第４レンズＬ４の像面Ｓ側の面は平面となっている。
ズームレンズの像面Ｓ側には、物体側から順に、赤外カットフィルタと、水晶板からなる光学ローパスフィルタと、固体撮像素子とが配置されており、固体撮像素子には保護のためのカバーガラスが取り付けられている。図２２においては、赤外カットフィルタ、光学ローパスフィルタ及びカバーガラスが１つの等価な平行平板素子Ｐとして表されている。
ズームレンズによる被写体の像は、固体撮像素子の受光面（像面）Ｓ上に形成される。
第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とは、レンズ系全体の合成焦点距離を可変とするために光軸方向に移動可能であり、第３レンズ群Ｇ３は、フォーカス調整のために光軸方向に移動可能である。絞りＡは、第２レンズ群Ｇ２と一体となって光軸方向に移動可能である。また、第２レンズ群Ｇ２は、手振れ補正のために光軸と垂直な方向に平行移動可能である。尚、第２レンズ群Ｇ２が光軸と垂直な方向に平行移動しても、絞りＡは光軸と垂直な方向に平行移動することはない。
広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の空気間隔が縮小すると共に、第２レンズＬ２から第３レンズ群Ｇ３までの間の空気間隔が拡大する。固体撮像素子の受光面（像面）Ｓを基準として第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２を所定の位置に移動させるには、円筒カムが用いられる。
フォーカス調整は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２を固定し、第３レンズ群Ｇ３だけを光軸方向に移動させることによって行われる。この場合、第３レンズ群Ｇ３は、撮影距離が短くなるにしたがって物体側に出ていく。第３レンズ群Ｇ３は、１枚のレンズにより構成され、移動する他の機構部品も含めた移動部分が軽いので、第３レンズ群Ｇ３を小型でパワーの小さいモータを用いて高速で移動させることが可能である。
図２２に示したズームレンズを、非使用時に第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３を固体撮像素子側に寄せる沈胴構成にすれば、沈胴時に光学全長を短くすることができる。沈胴構成は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２を光軸方向に移動させる円筒カムにカム溝を追加することによって実現することができる。
本実施の形態のズームレンズは、撮影距離が∞の場合のズーム比が２．５倍〜３．２倍となるように構成されている。
本実施の形態のズームレンズにおいては、撮影距離が∞で、広角端におけるレンズ系全体の合成焦点距離をｆＷ、第２レンズ群Ｇ２の合成焦点距離をｆＧ２、第３レンズ群Ｇ３の合成焦点距離をｆＧ３、第６レンズＬ６と第７レンズＬ７との間の空気間隔をｄＬ６としたとき、
２．０＜ｆＧ２／ｆＷ＜３．０                          ……（１）
４．０＜ｆＧ３／ｆＷ＜７．０                          ……（２）
０．０２＜ｄＬ６／ｆＧ２＜０．１                        ……（３）
の各条件式を満足するのが望ましい。
また、この場合、第４レンズＬ４の焦点距離をｆ４、第７レンズＬ７の焦点距離をｆ７としたとき、
０．８＜ｆ４／ｆＧ２＜１．２                          ……（４）
１．６＜ｆ７／ｆＧ２＜３．０                          ……（５）
の各条件を満足するのが望ましい。
または、本実施の形態のズームレンズにおいては、
２．２＜ｆＧ２／ｆＷ＜２．８                          ……（７）
４．０＜ｆＧ３／ｆＷ＜７．０                          ……（８）
０．０２＜ｄＬ６／ｆＧ２＜０．１                        ……（９）
の各条件式を満足するのが望ましい。
また、この場合、
０．９＜ｆ４／ｆＧ２＜１．２                        ……（１０）
１．５＜ｆ７／ｆＧ２＜３．０                        ……（１１）
の各条件式を満足するのが望ましい。
また、本実施の形態のズームレンズにおいては、撮影距離が∞で、望遠端における第２レンズ群Ｇ２の倍率をｍＧ２Ｔ、撮影距離が∞で、望遠端における第３レンズ群Ｇ３の倍率をｍＧ３Ｔとし、σをσ＝（１−ｍＧ２Ｔ）ｍＧ３Ｔで定義したとき、
１．７＜｜σ｜＜２．１                                ……（６）
の条件を満足するのが望ましい。
また、本実施の形態のズームレンズにおいては、第７レンズＬ７の屈折率をｎ７、物体側の面の近軸曲率半径をｒ７Ｆ、円錐定数をκ７Ｆ、４次非球面係数をＤ７Ｆ、像面側の面の近軸曲率半径をｒ７Ｒ、円錐定数をκ７Ｒ、４次非球面係数をＤ７Ｒ、撮影距離が∞のときの望遠端におけるレンズ系全体の合成焦点距離をｆＴとしたとき、下記（数７）で表記されるＢ７が
−５＜Ｂ７＜−１５                                  ……（１２）
の条件式を満足するのが望ましい。
2002082158.tif 000022
下記（表１４）に、図２２に示したズームレンズの具体的数値例を示す。
2002082158.tif 000023
下記（表１５）に、図２２に示したズームレンズの非球面係数を示す。
2002082158.tif 000024
また、下記（表１６）に、図２２に示したズームレンズの撮影距離が∞の場合の可変面間隔（ｍｍ）を示す。
2002082158.tif 000025
図２３〜図２５に、図２２に示したズームレンズの撮影距離が∞で絞り開放の時の収差性能図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示す。図２３は広角端の場合、図２４は中間焦点距離（中間位置）の場合、図２５は望遠端の場合である。
図２３〜図２５に示す収差性能図から明らかなように、本実施の形態のズームレンズは撮影距離が変化してズーム位置が変化した場合であっても良好な収差性能を示すことが分かる。
図２６に、望遠端における手振れ補正時の収差性能図を示す。図２６は、撮影距離が∞であり、絞り開放で、第２レンズ群Ｇ２を光軸と垂直な方向に０．０６６５ｍｍだけ平行移動させた場合の軸上像点、最大像高の±７５％の像点における横収差の図であり、実線はｄ線、短い破線はＦ線、長い破線はＣ線に対する値を示している。尚、図２６においては、メリディオナル平面を、第１レンズ群Ｇ１の光軸と第２レンズ群Ｇ２の光軸とを含む平面としている。
撮影距離が∞であり、望遠端で、ズームレンズが０．５°だけ傾いた場合の像偏心量は、第２レンズ群Ｇ２が光軸と垂直な方向に０．０６６５ｍｍだけ平行移動するときの像偏心量に等しい。
図２６に示す収差性能図から明らかなように、軸上像点における横収差の対称性は良好であることが分かる。また、最大像高の７５％の像点における横収差と最大像高の−７５％の像点における横収差とを比較すると、いずれも湾曲度が小さく、収差曲線の傾斜がほぼ等しいことから、偏心コマ収差、偏心非点収差が小さいことが分かる。このことは、偏心補正状態であっても十分な結像特性が得られていることを意味している。また、ズームレンズの手振れ角が同じ場合には、レンズ系全体の合成焦点距離が短くなるにしたがって、手振れ補正に必要な第２レンズ群Ｇ２の平行移動量が減少する。従って、いずれのズーム位置であっても、０．５°までの手振れ角に対して十分な手振れ補正が可能である。
図２２に示したズームレンズにおいては、固体撮像素子として、上記第１の実施の形態で説明したものを用いることができる。
第２レンズ群Ｇ２内の第４レンズＬ４から第７レンズＬ７までの４枚のレンズは、偏心敏感度が高く、特に、第４レンズＬ４と第７レンズＬ７の偏心敏感度が高い。そこで、第５レンズＬ５と第６レンズＬ６とを接合し、第６レンズＬ６と第７レンズＬ７とを周辺部（有効径の外側）で接触させている。また、第４レンズＬ４の像面Ｓ側の面を平面とし、組み立て時に第４レンズＬ４を調心し易いようにされている。すなわち、第２レンズ群Ｇ２の組み立ては、まず、第５レンズＬ５から第７レンズＬ７までを鏡筒に組み込み、その後、偏心測定装置を利用して第４レンズＬ４の位置を調整することにより、第２レンズ群Ｇ２の偏心状態が小さくなるようにして行われる。このとき、第４レンズＬ４の像面Ｓ側の面が平面であれば、第４レンズＬ４を傾斜させることなく平行移動させることができる。
以上説明したように、図２２に示したズームレンズは、ズーム比が２．５倍〜３．２倍、広角端における画角が６０°程度で、解像度が高く、非使用時の光学全長が短く、さらに手振れ補正機能が搭載され、手振れ補正時の結像特性も良好である。
尚、当然のことではあるが、図２２に示した構成で、第２レンズ群Ｇ２を光軸と垂直な方向に平行移動させないズームレンズも有用である。レンズユニットを構成する部品の大半を共通にして、第２レンズ群Ｇ２を光軸と垂直な方向に平行移動させるようにしたズームレンズと、第２レンズ群Ｇ２を光軸と垂直な方向に平行移動させないズームレンズを実現することができる。
［第７の実施の形態］
図２７は本発明の第７の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図である。
図２７に示すように、本実施の形態におけるズームレンズは、物体側（図２７では左側）から像面Ｓ側（図２７では右側）に向かって順に配置された、第１レンズ群Ｇ１と、絞りＡと、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３とにより構成されており、８枚のレンズを含んでいる。
図２７に示したズームレンズは、上記第６の実施の形態に示したズームレンズと同様の構成であり（図２２参照）、第７レンズＬ７における非球面の設け方のみが異なっている。すなわち、図２２に示したズームレンズにおいては、第７レンズＬ７の像面Ｓ側の面が非球面であるのに対して、図２７に示した本実施の形態のズームレンズにおいては、第７レンズＬ７の物体側の面が非球面となっている。具体的には、第７レンズＬ７の物体側の面は、中心から離れるにしたがって局所曲率半径が単調増加する非球面となっている。
本実施の形態においても、上記式（１）〜（１２）の各条件式を満足するのが望ましい。
下記（表１７）に、図２７に示したズームレンズの具体的数値例を、下記（表１８）に、当該ズームレンズの非球面係数を、下記（表１９）に、当該ズームレンズの撮影距離が∞の場合の可変面間隔（ｍｍ）をそれぞれ示す。
2002082158.tif 000026
2002082158.tif 000027
2002082158.tif 000028
図２８〜図３０に、図２７に示したズームレンズの撮影距離が∞で絞り開放の時の収差性能図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示す。図２８は広角端の場合、図２９は中間位置の場合、図３０は望遠端の場合である。
図２８〜図３０に示す収差性能図から明らかなように、本実施の形態のズームレンズは撮影距離が変化してズーム位置が変化した場合であっても良好な収差性能を示すことが分かる。
図３１に、望遠端における手振れ補正時の収差性能図を示す。図３１は、撮影距離が∞であり、絞り開放で、第２レンズ群Ｇ２を光軸と垂直な方向に０．０６８３ｍｍだけ平行移動させた場合の軸上像点、最大像高の±７５％の像点における横収差の図である。図３１に関する条件、定義は上記第６の実施の形態における図２６の場合と同様である。第２レンズ群Ｇ２の平行移動量０．０６８３ｍｍは、撮影距離が∞であり、望遠端で、ズームレンズが０．５°だけ傾いた場合に対応する。
図３１に示す収差性能図から明らかなように、上記第６の実施の形態の場合と同様に、ズームレンズの０．５°までの手振れ角に対して十分な手振れ補正が可能であることが分かる。
図２７に示したズームレンズにおいては、固体撮像素子として、上記第１の実施の形態で説明したものを用いることができる。
以上説明したように、図２７に示したズームレンズは、ズーム比が２．５倍〜３．２倍、広角端における画角が６０°程度で、解像度が高く、非使用時の光学全長が短く、さらに手振れ補正機能が搭載され、手振れ補正時の結像特性も良好である。
［第８の実施の形態］
図３２は本発明の第８の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図である。
図３２に示したズームレンズは、上記第６の実施の形態に示したズームレンズ（図２２参照）と第３レンズ群Ｇ３の構成が異なるが、他の点では共通している。すなわち、図２２に示したズームレンズにおいては、第３レンズ群Ｇ３が１枚の正レンズの第８レンズＬ８により構成されているのに対して、図３２に示した本実施の形態のズームレンズにおいては、第３レンズ群Ｇ３が負メニスカスレンズの第８レンズＬ８と両凸レンズ（正レンズ）の第９レンズＬ９との接合レンズにより構成されている。
本実施の形態においても、上記式（１）〜（１２）の各条件式を満足するのが望ましい。
下記（表２０）に、図３２に示したズームレンズの具体的数値例を、下記（表２１）に、当該ズームレンズの非球面係数を、下記（表２２）に、当該ズームレンズの撮影距離が∞の場合の可変面間隔（ｍｍ）をそれぞれ示す。
2002082158.tif 000029
2002082158.tif 000030
2002082158.tif 000031
図３３〜図３５に、図３２に示したズームレンズの撮影距離が∞で絞り開放の時の収差性能図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示す。図３３は広角端の場合、図３４は中間位置の場合、図３５は望遠端の場合である。
図３３〜図３５に示す収差性能図から明らかなように、本実施の形態のズームレンズは撮影距離が変化してズーム位置が変化した場合であっても良好な収差性能を示すことが分かる。
図３６に、望遠端における手振れ補正時の収差性能図を示す。図３６は、撮影距離が∞であり、絞り開放で、第２レンズ群Ｇ２を光軸と垂直な方向に０．０７０８ｍｍだけ平行移動させた場合の軸上像点、最大像高の±７５％の像点における横収差の図である。図３６に関する条件、定義は上記第６の実施の形態における図２６の場合と同様である。第２レンズ群Ｇ２の平行移動量０．０７０８ｍｍは、撮影距離が∞であり、望遠端で、ズームレンズが０．５°だけ傾いた場合に対応する。
図３６に示す収差性能図から明らかなように、上記第６の実施の形態の場合と同様に、ズームレンズの０．５°までの手振れ角に対して十分な手振れ補正が可能であることが分かる。
図３２に示したズームレンズにおいては、固体撮像素子として、上記第１の実施の形態で説明したものを用いることができる。
第３レンズ群Ｇ３においては、像面湾曲と色収差を良好に補正するために、第８レンズＬ８は、その屈折率を低く、アッベ数を小さくし、第９レンズＬ９は、その屈折率を高く、アッベ数を大きくするのが望ましい。但し、第９レンズＬ９のアッベ数に対する第８レンズＬ８のアッベ数の比が大きい場合、第９レンズＬ９は、コバ厚を確保するために中心厚が厚くなり、第３レンズ群Ｇ３が重くなることに注意する必要がある。
以上説明したように、図３２に示したズームレンズは、ズーム比が２．５倍〜３．２倍、広角端における画角が６０°程度で、解像度が高く、非使用時の光学全長が短く、さらに手振れ補正機能が搭載され、手振れ補正時にも結像特性も良好である。
［第９の実施の形態］
図３７は本発明の第９の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図である。
図３７に示したズームレンズは、上記第７の実施の形態に示したズームレンズ（図２７参照）と第３レンズ群Ｇ３の構成が異なるが、他の点では共通している。すなわち、図２７に示したズームレンズにおいては、第３レンズ群Ｇ３が１枚の正レンズの第８レンズＬ８により構成されているのに対し、図３７に示した本実施の形態のズームレンズにおいては、第３レンズ群Ｇ３が負メニスカスレンズの第８レンズＬ８と両凸レンズの第９レンズＬ９との接合レンズにより構成されている。
本実施の形態においても、上記式（１）〜（１２）の各条件式を満足するのが望ましい。
下記（表２３）に、図３７に示したズームレンズの具体的数値例を、下記（表２４）に、当該ズームレンズの非球面係数を、下記（表２５）に、当該ズームレンズの撮影距離が∞の場合の可変面間隔（ｍｍ）をそれぞれ示す。
2002082158.tif 000032
2002082158.tif 000033
2002082158.tif 000034
図３８〜図４０に、図３７に示したズームレンズの撮影距離が∞で絞り開放の時の収差性能図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示す。図３８は広角端の場合、図３９は中間位置の場合、図４０は望遠端の場合である。
図３８〜図４０に示す収差性能図から明らかなように、本実施の形態のズームレンズは撮影距離が変化してズーム位置が変化した場合であっても良好な収差性能を示すことが分かる。
図４１に、望遠端における手振れ補正時の収差性能図を示す。図４１は、撮影距離が∞であり、絞り開放で、第２レンズ群Ｇ２を光軸と垂直な方向に０．０７２５ｍｍだけ平行移動させた場合の軸上像点、最大像高の±７５％の像点における横収差の図である。図４１に関する条件、定義は上記第６の実施の形態における図２６の場合と同様である。第２レンズ群Ｇ２の平行移動量０．０７２５ｍｍは、撮影距離が∞であり、望遠端で、ズームレンズが０．５°だけ傾いた場合に対応する。
図４１に示す収差性能図から明らかなように、上記第６の実施の形態の場合と同様に、ズームレンズの０．５°までの手振れ角に対して十分な手振れ補正が可能であることが分かる。
図３７に示したズームレンズにおいては、固体撮像素子として、上記第１の実施の形態で説明したものを用いることができる。
以上説明したように、図３７に示したズームレンズは、ズーム比が２．５倍〜３．２倍、広角端における画角が６０°程度で、解像度が高く、非使用時の光学全長が短く、さらに手振れ補正機能が搭載され、手振れ補正時の結像特性も良好である。
［第１０の実施の形態］
図４２は本発明の第１０の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図である。
図４２に示したズームレンズは、上記第９の実施の形態に示したズームレンズと同様の構成であり（図３７参照）、第１レンズ群Ｇ１における非球面の設け方のみが異なっている。すなわち、図３７に示したズームレンズにおいては、第１レンズ群Ｇ１の第２レンズＬ２の像面Ｓ側の面が非球面であるのに対して、図４２に示した本実施の形態のズームレンズにおいては、第１レンズ群Ｇ１の第１レンズＬ１の像面Ｓ側の面が非球面となっている。具体的には、第１レンズＬ１の像面Ｓ側の面は、中心から離れるにしたがって局所曲率半径が単調増加する非球面となっている。
本実施の形態においても、上記式（１）〜（１２）の各条件式を満足するのが望ましい。
下記（表２６）に、図４２に示したズームレンズの具体的数値例を、下記（表２７）に、当該ズームレンズの非球面係数を、下記（表２８）に、当該ズームレンズの撮影距離が∞の場合の可変面間隔（ｍｍ）をそれぞれ示す。
2002082158.tif 000035
2002082158.tif 000036
2002082158.tif 000037
図４３〜図４５に、図４２に示したズームレンズの撮影距離が∞で絞り開放の時の収差性能図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示す。図４３は広角端の場合、図４４は中間位置の場合、図４５は望遠端の場合である。
図４３〜図４５に示す収差性能図から明らかなように、本実施の形態のズームレンズは撮影距離が変化してズーム位置が変化した場合であっても良好な収差性能を示すことが分かる。
図４６に、望遠端における手振れ補正時の収差性能図を示す。図４６は、撮影距離が∞であり、絞り開放で、第２レンズ群Ｇ２を光軸と垂直な方向に０．０６９２ｍｍだけ平行移動させた場合の軸上像点、最大像高の±７５％の像点における横収差の図である。図４６に関する条件、定義は上記第６の実施の形態における図２６の場合と同様である。第２レンズ群Ｇ２の平行移動量０．０６９２ｍｍは、撮影距離が∞であり、望遠端で、ズームレンズが０．５°だけ傾いた場合に対応する。
図４６に示す収差性能図から明らかなように、上記第６の実施の形態の場合と同様に、ズームレンズの０．５°までの手振れ角に対して十分な手振れ補正が可能であることが分かる。
図４２に示したズームレンズにおいては、固体撮像素子として、上記第１の実施の形態で説明したものを用いることができる。
以上説明したように、図４２に示したズームレンズは、ズーム比が２．５倍〜３．２倍、広角端における画角が６０°程度で、解像度が高く、非使用時の光学全長が短く、さらに手振れ補正機能が搭載され、手振れ補正時の結像特性も良好である。
［第１１の実施の形態］
図４７は本発明の第１１の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図である。
図４７に示したズームレンズは、上記第１０の実施の形態に示したズームレンズ（図４２参照）と第３レンズ群Ｇ３の構成が異なるが、他の点では共通している。すなわち、図４２に示したズームレンズにおいては、第３レンズ群Ｇ３が負メニスカスレンズの第８レンズＬ８と両凸レンズの第９レンズＬ９との接合レンズにより構成されているのに対し、図４７に示した本実施の形態のズームレンズにおいては、第３レンズ群Ｇ３が両凸レンズの第８レンズＬ８と物体側に曲率の強い面を向けた負メニスカスレンズの第９レンズＬ９との接合レンズにより構成されている。
本実施の形態においても、上記式（１）〜（１２）の各条件式を満足するのが望ましい。
下記（表２９）に、図４７に示したズームレンズの具体的数値例を、下記（表３０）に、当該ズームレンズの非球面係数を、下記（表３１）に、当該ズームレンズの撮影距離が∞の場合の可変面間隔（ｍｍ）をそれぞれ示す。
2002082158.tif 000038
2002082158.tif 000039
2002082158.tif 000040
図４８〜図５０に、図４７に示したズームレンズの撮影距離が∞で絞り開放の時の収差性能図（球面収差、非点収差、歪曲収差）を示す。図４８は広角端の場合、図４９は中間位置の場合、図５０は望遠端の場合である。
図４８〜図５０に示す収差性能図から明らかなように、本実施の形態のズームレンズは撮影距離が変化してズーム位置が変化した場合であっても良好な収差性能を示すことが分かる。
図５１に、望遠端における手振れ補正時の収差性能図を示す。図５１は、撮影距離が∞であり、絞り開放で、第２レンズ群Ｇ２を光軸と垂直な方向に０．０６８７ｍｍだけ平行移動させた場合の軸上像点、最大像高の±７５％の像点における横収差の図である。図５１に関する条件、定義は上記第６の実施の形態における図２６の場合と同様である。
第２レンズ群Ｇ２の平行移動量０．０６８７ｍｍは、撮影距離が∞であり、望遠端で、ズームレンズが０．５°だけ傾いた場合に対応する。
図５１に示す収差性能図から明らかなように、上記第６の実施の形態の場合と同様に、ズームレンズの０．５°までの手振れ角に対して十分な手振れ補正が可能であることが分かる。
図４７に示したズームレンズにおいては、固体撮像素子として、上記第１の実施の形態で説明したものを用いることができる。
以上説明したように、図４７に示したズームレンズは、ズーム比が２．５倍〜３．２倍、広角端における画角が６０°程度で、解像度が高く、非使用時の光学全長が短く、さらに手振れ補正機能が搭載され、手振れ補正時の結像特性も良好である。
下記（表３２）に、以上説明した第６〜第１１の実施の形態に関する主要なパラメータと上記条件式の数値を示す。
2002082158.tif 000041
［第１２の実施の形態］
図５２は本発明の第１２の実施の形態における電子スチルカメラを示す概略構成図である。
図５２において、１２はズームレンズ、１４は固体撮像素子、１５は液晶モニタ、１８は第１レンズ群、１９は絞り、２０は第２レンズ群、２１は第３レンズ群である。
筐体１１の前側にはズームレンズ１２が配置され、ズームレンズ１２の後側には、物体側から像面側に向かって順に、赤外カットフィルタ２２と、光学ローパスフィルタ１３と、固体撮像素子１４とが配置されている。筐体１１の後側には液晶モニタ１５が配置され、固体撮像素子１４と液晶モニタ１５とは近接している。
赤外カットフィルタ２２は、赤外光を吸収し、可視光を透過させる特性を有している。光学ローパスフィルタ１３は、物体側から像面側に向かって順に配置された、第１水晶板と、第２水晶板と、第３水晶板とが透明接着剤によって互いに接合された構成となっている。３枚の水晶板は平行平板であり、各水晶板の光学軸はいずれも光軸に対して４５°傾斜している。また、各水晶板の光学軸を固体撮像素子１４の受光面１７に射影した方向は、ズームレンズ１２側から見て、第１水晶板については画面水平方向から左回りに４５°回転した方向、第２水晶板については画面水平方向から右回りに４５°回転した方向、第３水晶板については画面水平方向となっている。光学ローパスフィルタ１３は、固体撮像素子１４の画素構造に起因するモアレなどの誤信号の発生を防止している。
固体撮像素子１４は、有効画素数が水平１８００×垂直１２００、画素ピッチが水平３．２μｍ×垂直３．２μｍ、有効画面サイズが水平５．１２ｍｍ×垂直３．８４ｍｍであり、各画素には微小正レンズが設けられている。また、固体撮像素子１４の物体側にはカバーガラス１６が設けられている。ズームレンズ１２による被写体の像は受光面１７に形成される。
本実施の形態においては、ズームレンズ１２として、図２２に示したズームレンズが用いられている。ズームレンズ１２は、物体側から像面側に向かって順に配置された、第１レンズ群１８と、絞り１９と、第２レンズ群２０と、第３レンズ群２１とにより構成されている。
第１レンズ群１８は、移動鏡筒２４に取り付けられている。第２レンズ群２０は、光軸と垂直な方向に平行移動可能な部材２５に取り付けられており、部材２５の物体側には絞り１９が取り付けられている。このような構成を採ることにより、絞り１９は光軸方向には第２レンズ群２０と一体となって移動可能であり、手振れ補正時には第２レンズ群２０のみを光軸と垂直な方向に平行移動させることができる。
移動鏡筒２４と部材２５は、主鏡筒２７に組み込まれ、光軸方向に移動可能となっている。移動鏡筒２４と部材２５は、主鏡筒２７の外側に取り付けられた円筒カム２８を回転させることにより、固体撮像素子１４に対する位置が所定の関係となるように光軸方向に移動可能であり、これによりレンズ系全体の合成焦点距離を変えることができる。広角端から望遠端に変化させる場合、第１レンズ群１８は、像面側に後退した後、物体側に出ていき、第２レンズ群２０は、像面側から物体側に単調に移動する。非使用時に第１レンズ群１８、部材２５、第３レンズ群２１をすべて像面側（固体撮像素子１４側）に寄せる沈胴構成にすれば、ズームレンズの非使用時（沈胴時）に光学全長を短くすることができる。第１レンズ群１８と部材２５を像面側に寄せる機構は、円筒カム２７のカム溝を伸ばすことによって実現可能である。
第３レンズ群２１は、モータによって光軸方向に移動可能となっている。モータによって第３レンズ群２１を光軸方向に移動させながら撮影画像の高周波成分がピークとなる位置を検出し、その位置に第３レンズ群２１を移動させることにより、自動フォーカス調整を行うことができる。
手振れによってズームレンズが傾斜した場合には、画面水平方向移動用アクチュエータと画面垂直方向移動用アクチュエータとによって第２レンズ群２０を所定量だけ平行移動させることにより、手振れ補正を行うことができる。例えば、手振れによってズームレンズがその物体側が下がるように傾斜した場合には、画面垂直方向に平行移動するアクチュエータによって第２レンズ群２０を上方に所定量だけ平行移動させることにより、手振れ補正を行うことができる。手振れ補正を行うためには、ズームレンズの画面水平方向の手振れ角、画面垂直方向の手振れ角、第２レンズ群２０の倍率、及び第３レンズ群２１の倍率を検出する手段が必要であるが、２種類の手振れ角の検出には２つの角速度センサを、第２レンズ群２０の倍率と第３レンズ群２１の倍率の検出には第２レンズ群２０及び第３レンズ群２１の固体撮像素子１４を基準にした位置を求める位置検出センサをそれぞれ用いることができる。この場合、センサからの出力を元にして２方向の手振れ角、第２レンズ群２０の倍率、及び第３レンズ群２１の倍率をマイコンによって計算し、必要な制御信号を発生させて、その制御信号をアクチュエータに入力すればよい。
以上により、ズーム比が２．５倍以上、広角端における画角が６０°程度で、解像度が高く、非使用時の奥行が薄い電子スチルカメラを提供することができる。
以上説明した電子スチルカメラには、固体撮像素子の中央部に形成される画像を信号処理回路によって画面全体に拡大する電子ズーム機能を搭載することもでき。
尚、図５２に示した電子スチルカメラにおいては、上記第６の実施の形態のズームレンズが用いられているが、上記第６の実施の形態のズームレンズの代わりに上記第７〜第１１の実施の形態のズームレンズを用いることもできる。また、上記電子スチルカメラから手振れ補正機能を取り除いた電子スチルカメラも非常に有用である。
また、図５２に示した電子スチルカメラの光学系は、動画を対象としたビデオカメラに用いることもできる。この場合には、動画だけでなく、解像度の高い静止画像を撮影することができる。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明によれば、ズーム比が２．５倍〜３．２倍、広角端における画角が６０°程度で、解像度が高く、非使用時の光学全長が短いズームレンズ、さらには手振れ補正機能を搭載したズームレンズを実現することができるので、コンパクトで高性能な電子スチルカメラに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の第１の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図、
図２は本発明の第１の実施の形態におけるズームレンズの基本状態で広角端の場合の収差性能図、
図３は本発明の第１の実施の形態におけるズームレンズの基本状態で中間焦点距離（中間位置）の場合の収差性能図、
図４は本発明の第１の実施の形態におけるズームレンズの基本状態で望遠端の場合の収差性能図、
図５は本発明の第１の実施の形態におけるズームレンズの手振れ補正状態で望遠端の場合の収差性能図、
図６は本発明の第２の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図、
図７は本発明の第２の実施の形態におけるズームレンズの基本状態で広角端の場合の収差性能図、
図８は本発明の第２の実施の形態におけるズームレンズの基本状態で中間焦点距離（中間位置）の場合の収差性能図、
図９は本発明の第２の実施の形態におけるズームレンズの基本状態で望遠端の場合の収差性能図、
図１０は本発明の第２の実施の形態におけるズームレンズの手振れ補正状態で望遠端の場合の収差性能図、
図１１は本発明の第３の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図、
図１２は本発明の第３の実施の形態におけるズームレンズの基本状態で広角端の場合の収差性能図、
図１３は本発明の第３の実施の形態におけるズームレンズの基本状態で中間焦点距離（中間位置）の場合の収差性能図、
図１４は本発明の第３の実施の形態におけるズームレンズの基本状態で望遠端の場合の収差性能図、
図１５は本発明の第３の実施の形態におけるズームレンズの手振れ補正状態で望遠端の場合の収差性能図、
図１６は本発明の第４の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図、
図１７は本発明の第４の実施の形態におけるズームレンズの基本状態で広角端の場合の収差性能図、
図１８は本発明の第４の実施の形態におけるズームレンズの基本状態で中間焦点距離（中間位置）の場合の収差性能図、
図１９は本発明の第４の実施の形態におけるズームレンズの基本状態で望遠端の場合の収差性能図、
図２０は本発明の第４の実施の形態におけるズームレンズの手振れ補正状態で望遠端の場合の収差性能図、
図２１は本発明の第５の実施の形態における電子スチルカメラを示す概略構成図、
図２２は本発明の第６の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図、
図２３は本発明の第６の実施の形態におけるズームレンズの基本状態で広角端の場合の収差性能図、
図２４は本発明の第６の実施の形態におけるズームレンズの基本状態で中間焦点距離（中間位置）の場合の収差性能図、
図２５は本発明の第６の実施の形態におけるズームレンズの基本状態で望遠端の場合の収差性能図、
図２６は本発明の第６の実施の形態におけるズームレンズの手振れ補正状態で望遠端の場合の収差性能図、
図２７は本発明の第７の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図、
図２８は本発明の第７の実施の形態におけるズームレンズの基本状態で広角端の場合の収差性能図、
図２９は本発明の第７の実施の形態におけるズームレンズの基本状態で中間焦点距離（中間位置）の場合の収差性能図、
図３０は本発明の第７の実施の形態におけるズームレンズの基本状態で望遠端の場合の収差性能図、
図３１は本発明の第７の実施の形態におけるズームレンズの手振れ補正状態で望遠端の場合の収差性能図、
図３２は本発明の第８の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図、
図３３は本発明の第８の実施の形態におけるズームレンズの基本状態で広角端の場合の収差性能図、
図３４は本発明の第８の実施の形態におけるズームレンズの基本状態で中間焦点距離（中間位置）の場合の収差性能図、
図３５は本発明の第８の実施の形態におけるズームレンズの基本状態で望遠端の場合の収差性能図、
図３６は本発明の第８の実施の形態におけるズームレンズの手振れ補正状態で望遠端の場合の収差性能図、
図３７は本発明の第９の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図、
図３８は本発明の第９の実施の形態におけるズームレンズの基本状態で広角端の場合の収差性能図、
図３９は本発明の第９の実施の形態におけるズームレンズの基本状態で中間焦点距離（中間位置）の場合の収差性能図、
図４０は本発明の第９の実施の形態におけるズームレンズの基本状態で望遠端の場合の収差性能図、
図４１は本発明の第９の実施の形態におけるズームレンズの手振れ補正状態で望遠端の場合の収差性能図、
図４２は本発明の第１０の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図、
図４３は本発明の第１０の実施の形態におけるズームレンズの基本状態で広角端の場合の収差性能図、
図４４は本発明の第１０の実施の形態におけるズームレンズの基本状態で中間焦点距離（中間位置）の場合の収差性能図、
図４５は本発明の第１０の実施の形態におけるズームレンズの基本状態で望遠端の場合の収差性能図、
図４６は本発明の第１０の実施の形態におけるズームレンズの手振れ補正状態で望遠端の場合の収差性能図、
図４７は本発明の第１１の実施の形態におけるズームレンズの構成を示す配置図、
図４８は本発明の第１１の実施の形態におけるズームレンズの基本状態で広角端の場合の収差性能図、
図４９は本発明の第１１の実施の形態におけるズームレンズの基本状態で中間焦点距離（中間位置）の場合の収差性能図、
図５０は本発明の第１１の実施の形態におけるズームレンズの基本状態で望遠端の場合の収差性能図、
図５１は本発明の第１１の実施の形態におけるズームレンズの手振れ補正状態で望遠端の場合の収差性能図、
図５２は本発明の第１２の実施の形態における電子スチルカメラを示す概略構成図である。
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【国際調査報告】
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