(57)【要約】【課題】  １６倍程度の変倍比で、短焦点端のＦナンバが２．０以下、レンズ構成が１７枚程度で安価であって、特に、近赤外の波長域において、収差の十分なる補正を可能とした小型のズームレンズを提供する。【解決手段】  物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｇ２、負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｇ４を有する。短焦点端から長焦点端への変倍に対し、第２レンズ群Ｇ２は、像側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３は、移動し、他のレンズ群は固定される。第４レンズ群Ｇ４は、第４レンズ群内で最も間隔が大きい位置より物体側に配置された第４ａレンズ群Ｇ４ａと、像側に配置された第４ｂレンズ群Ｇ４ｂからなる。第４ａレンズ群Ｇ４ａのうち、少なくとも１枚の正レンズおよび第１レンズ群Ｇ１のうち２枚の正レンズは、屈折率、アッベ数、部分分散比、等を所定範囲になるように規制する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とからなり、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、前記第１レンズ群は固定であり、前記第２レンズ群は像側に移動し、前記第３レンズ群は移動し、前記第４レンズ群は固定であるズームレンズにおいて、前記第１レンズ群は物体側から順に、負レンズＬ１１と正レンズＬ１２の接合レンズ、正レンズＬ１３および正レンズＬ１４で構成し、前記第４レンズ群は前記第４レンズ群内で最も間隔が大きい位置より物体側に配置された第４ａレンズ群と像側に配置された第４ｂレンズ群とで構成し、前記第４ａレンズ群に含まれる正レンズのうち少なくとも１枚の正レンズと前記第１レンズ群の前記正レンズＬ１３と前記第１レンズ群の前記正レンズＬ１４は、以下の条件式（１）、（２）、（３）を満足することを特徴とするズームレンズ。
１．４０＜ｎｄ＜１．６５                    （１）
６５．０＜νｄ＜１００．０                    （２）
０．０１５＜Ｐｇ，Ｆ−（−０．００１８０２×νｄ＋０．６４８３）＜０．０６０                    （３）
ただし、ｎｄは前記正レンズの屈折率であり、νｄは前記正レンズのアッベ数であり、Ｐｇ，Ｆは前記正レンズの部分分散比である。ここで、Ｐｇ，Ｆ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）であり、ｎｇ、ｎＦ、ｎＣはそれぞれ、正レンズの、ｇ線、Ｆ線、Ｃ線に対する屈折率である。
【請求項２】
請求項１に記載のズームレンズにおいて、以下の条件式（４）を満足することを特徴とするズームレンズ。
０．５＜ｆ１３／ｆ１４＜１．１                    （４）
ただし、ｆ１３は前記第１レンズ群の前記正レンズＬ１３の焦点距離であり、ｆ１４は前記第１レンズ群の正レンズＬ１４の焦点距離である。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のズームレンズにおいて、以下の条件式（５）、（６）を満足することを特徴とするズームレンズ。
１．７０＜ｎｄ＜１．９５                    （５）
３５．０＜νｄ＜５０．０                    （６）
ただし、ｎｄは前記第１レンズ群の前記負レンズＬ１１の屈折率、νｄは前記第１レンズ群の前記負レンズＬ１１のアッベ数である。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のズームレンズにおいて、前記第４ａレンズ群に含まれる正レンズのうち、少なくとも２枚の正レンズは請求項１の条件式（１）、（２）、（３）を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のズームレンズにおいて、前記第４ａレンズ群は物体側から順に、正レンズ、正レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズで構成することを特徴とするズームレンズ。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のズームレンズにおいて、以下の条件式（７）を満足することを特徴とするズームレンズ。
０．２＜Ｄ４ａ／Ｄ４＜０．４                    （７）
ただし、Ｄ４ａは前記第４レンズ群内で最も大きい間隔であり、Ｄ４は前記第４レンズ群の厚さである。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のズームレンズにおいて、以下の条件式（８）、（９）を満足することを特徴とするズームレンズ。
０．７＜ｆ１／ｆｔ＜０．９                    （８）
０．１＜ｆ４／ｆｔ＜０．３                    （９）
ただし、ｆ１は前記第１レンズ群の焦点距離であり、ｆ４は前記第４レンズ群の焦点距離であり、ｆｔは長焦点端の全系の焦点距離である。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のズームレンズにおいて、前記第１レンズ群でフォーカシングすることを特徴とするズームレンズ。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のズームレンズを、撮影用光学系として有することを特徴とするカメラ。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のズームレンズを、動画撮影用光学系として有することを特徴とするカメラ。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のズームレンズを、カメラ機能部の撮影用光学系として有することを特徴とする携帯情報端末装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ズームレンズに関し、より詳しくは小型且つ高画質で通常の撮影領域を十分にカバーし得る変倍域を有するズームレンズ、そのようなズームレンズを撮影用光学系として有するカメラおよびそのようなズームレンズをカメラ機能部の撮影用光学系として有する携帯情報端末装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
セキュリティ等に用いるカメラ市場は、大きなものとなっており、要望も多岐にわたっている。中でも、高画質化と高変倍化は、常にユーザの欲するところであり、ウエイトが大きい。よって、撮影レンズとして用いるズームレンズにも、高性能化と高変倍化の両立が求められる。
ここで、高性能化という面では、少なくとも、１００万〜５００万画素の撮像素子に対応した解像力を全ズーム域にわたって有することが必要である。また、高変倍化としては、１６倍程度の変倍が必要と考えられる。
また、暗い状態においても撮影できるように、近赤外の波長域においても収差が十分に補正されていることが望まれている。
また、広画角化も望まれており、ズームレンズの短焦点端の半画角は、２０度以上であることが望ましい。
さらに、大口径化を望まれており、短焦点（「広角」と称する場合がある）端のＦナンバは、２．０以下であることが望ましい。
【０００３】
物体側より像側に向かって、順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群と、負の屈折力を持つ第２レンズ群と、負の屈折力を持つ第３レンズ群と、正の屈折力を持つ第４レンズ群とを有し、第１レンズ群が、物体側から負レンズと正レンズの接合レンズ、正レンズ、正レンズで構成され、第１レンズ群に異常分散ガラスを用いているズームレンズの従来例として、特許文献１（特開２００３−２６２７９３号公報）、特許文献２（特開平０８−００５９２０号公報）、特許文献３（特開平０６−２８９２９５号公報）、特許文献４（特開平０８−０８２７４２号公報）等に開示のものがある。
これら、特許文献１、特許文献２、特許文献３および特許文献４のいずれにおいても、近赤外域の収差補正については何ら考慮されていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、高変倍比で、近赤外の波長域においても収差が十分に補正され、小型なズームレンズを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るズームレンズは、上述した目的を達成するために、
物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とからなり、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、前記第１レンズ群は固定であり、前記第２レンズ群は像側に移動し、前記第３レンズ群は移動し、前記第４レンズ群は固定であるズームレンズにおいて、前記第１レンズ群は物体側から順に、負レンズＬ１１と正レンズＬ１２の接合レンズ、正レンズＬ１３および正レンズＬ１４で構成し、前記第４レンズ群は前記第４レンズ群内で最も間隔が大きい位置より物体側に配置された第４ａレンズ群と像側に配置された第４ｂレンズ群とで構成し、前記第４ａレンズ群に含まれる正レンズのうち少なくとも１枚の正レンズと前記第１レンズ群の前記正レンズＬ１３と前記第１レンズ群の前記正レンズＬ１４の各正レンズの屈折率をｎｄとし、前記正レンズのアッベ数をνｄとし、前記正レンズの部分分散比をＰｇ，Ｆとし、前記正レンズの、ｇ線、Ｆ線、Ｃ線に対する屈折率をそれぞれｎｇ、ｎＦ、ｎＣとし、前記部分分散比をＰｇ，Ｆを、
Ｐｇ，Ｆ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）として、
前記各正レンズは、以下の条件式（１）、（２）、（３）：
１．４０＜ｎｄ＜１．６５                    （１）
６５．０＜νｄ＜１００．０                    （２）
０．０１５＜Ｐｇ，Ｆ−（−０．００１８０２×νｄ＋０．６４８３）＜０．０６０                    （３）
を満足することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、
物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とからなり、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、前記第１レンズ群は固定であり、前記第２レンズ群は像側に移動し、前記第３レンズ群は移動し、前記第４レンズ群は固定であるズームレンズにおいて、前記第１レンズ群は物体側から順に、負レンズＬ１１と正レンズＬ１２の接合レンズ、正レンズＬ１３および正レンズＬ１４で構成し、前記第４レンズ群は前記第４レンズ群内で最も間隔が大きい位置より物体側に配置された第４ａレンズ群と像側に配置された第４ｂレンズ群とで構成し、前記第４ａレンズ群に含まれる正レンズのうち少なくとも１枚の正レンズと前記第１レンズ群の前記正レンズＬ１３と前記第１レンズ群の前記正レンズＬ１４の各正レンズの屈折率をｎｄとし、前記正レンズのアッベ数をνｄとし、前記正レンズの部分分散比をＰｇ，Ｆとし、前記正レンズの、ｇ線、Ｆ線、Ｃ線に対する屈折率をそれぞれｎｇ、ｎＦ、ｎＣとし、前記部分分散比をＰｇ，Ｆを、
Ｐｇ，Ｆ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）として、
前記各正レンズは、以下の条件式（１）、（２）、（３）：
１．４０＜ｎｄ＜１．６５                    （１）
６５．０＜νｄ＜１００．０                    （２）
０．０１５＜Ｐｇ，Ｆ−（−０．００１８０２×νｄ＋０．６４８３）＜０．０６０                    （３）
を満足することにより、高変倍比で、近赤外の波長域においても収差が十分に補正され、小型なズームレンズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る実施例（数値実施例。以下、同じ）１におけるズームレンズの光学系の構成およびズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示す図であり、（ａ）は短焦点端（広角端）、（ｂ）は中間焦点距離および（ｃ）は長焦点端（望遠端）のそれぞれにおける光軸に沿った断面図である。
【図２】図１に示す本発明の実施例１によるズームレンズの短焦点端（広角端）における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図３】図１に示す本発明の実施例１によるズームレンズの中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図４】図１に示す本発明の実施例１によるズームレンズの長焦点端（望遠端）における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る実施例２におけるズームレンズの光学系の構成およびズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示す図であり、（ａ）は短焦点端、（ｂ）は中間焦点距離および（ｃ）は長焦点端のそれぞれにおける光軸に沿った断面図である。
【図６】図５に示す本発明の実施例２によるズームレンズの短焦点端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図７】図５に示す本発明の実施例２によるズームレンズの中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図８】図５に示す本発明の実施例２によるズームレンズの長焦点端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る実施例３におけるズームレンズの光学系の構成およびズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示す図であり、（ａ）は短焦点端、（ｂ）は中間焦点距離および（ｃ）は長焦点端のそれぞれにおける光軸に沿った断面図である。
【図１０】図９に示す本発明の実施例３によるズームレンズの短焦点端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図１１】図９に示す本発明の実施例３によるズームレンズの中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図１２】図９に示す本発明の実施例３によるズームレンズの長焦点端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図１３】本発明の第４の実施の形態に係る実施例４におけるズームレンズの光学系の構成およびズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示す図であり、（ａ）は短焦点端、（ｂ）は中間焦点距離および（ｃ）は長焦点端のそれぞれにおける光軸に沿った断面図である。
【図１４】図１３に示す本発明の実施例４によるズームレンズの短焦点端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図１５】図１３に示す本発明の実施例４によるズームレンズの中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図１６】図１３に示す本発明の実施例４によるズームレンズの長焦点端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。
【図１７】本発明の第５の実施の形態に係るカメラとしてのデジタルカメラの物体側から見た外観構成を模式的に示す斜視図である。
【図１８】図１７のデジタルカメラを撮影者側から見た外観構成を模式的に示す斜視図である。
【図１９】図１７および図１８のデジタルカメラの機能構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態に基づき、図面を参照して本発明に係るズームレンズ、カメラおよび携帯情報端末装置を詳細に説明する。
具体的な実施例について説明する前に、先ず、本発明の原理的な実施の形態について説明する。
本発明は、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群を配置してなる。いわば、正−負−負−正の４レンズ群で構成されるズームレンズは、第２レンズ群が主要な変倍作用を負担する、いわゆるバリエータとして構成される。
短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第１レンズ群は固定し、第２レンズ群は像側に移動し、第３レンズ群は移動し、第４レンズ群は固定であることにより、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔は大きくなり、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔は小さくなる。
【０００９】
本発明のように広角である大口径ズームレンズの場合、第１レンズ群の構成として、負レンズＬ１１、正レンズＬ１２、正レンズＬ１３、正レンズＬ１４で構成すると、各種収差を十分補正することができる。ここで、負レンズＬ１１と正レンズＬ１２は収差のやりとりが大きく発生しやすく、接合することが望ましい。また、長焦点端の軸上色収差を補正しようとする場合、異常分散性がある光学材料を第１レンズ群に多く用いると良い。しかし、異常分散性がある光学材料は、線膨張係数が大きい傾向があり大きな接合レンズに用いることが望ましくないため、実施の形態においては、正レンズＬ１３、正レンズＬ１４に異常分散性がある光学材料を用いる。
また、短焦点端の軸上色収差を補正しようとする場合、異常分散性がある光学材料を第４レンズ群に用いると良い。特に、第４レンズ群は、第４レンズ群内で最も間隔が大きい位置より物体側に配置された第４ａレンズ群と、像側に配置された第４ｂレンズ群とで構成した場合、第４ａレンズ群において最も軸上光束が太くなり、第４ａレンズ群に含まれる正レンズに異常分散性がある光学材料を用いると軸上色収差への効果が高い。
【００１０】
第４のレンズ群に含まれる正レンズのうちの少なくとも１枚の正レンズと第１レンズ群の正レンズＬ１３とＬ１４は、以下の条件式（１）、（２）、（３）を満足することが望ましい（請求項１に対応する）。
１．４０＜ｎｄ＜１．６５                      （１）
６５．０＜νｄ＜１００．０                    （２）
０．０１５＜Ｐｇ，Ｆ−（−０．００１８０２×νｄ＋０．６４８３）＜０．０６０                    （３）
ただし、ｎｄは前記正レンズの屈折率、νｄは前記正レンズのアッベ数であり、Ｐｇ，Ｆは前記正レンズの部分分散比である。
ここで、Ｐｇ，Ｆ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）であり、ｎｇ、ｎＦ、ｎＣはそれぞれ、正レンズの、ｇ線、Ｆ線、Ｃ線に対する屈折率である。
条件式を満足する異常分散性が高く、低分散な光学材料を用いることにより、色収差を十分に補正することができる。
尚、Ｐｇ，Ｆ−（−０．００１８０２×νｄ＋０．６４８３）の下限は、好ましくは、０．０３０が良い。
【００１１】
さらに、各種収差を補正しつつ、長焦点端の軸上色収差を十分に補正するためには、以下の条件式（４）を満足すると良い（請求項２に対応する）。
０．５＜ｆ１３／ｆ１４＜１．１                    （４）
ただし、ｆ１３は第１レンズ群に含まれる正レンズＬ１３の焦点距離であり、ｆ１４は第１レンズ群に含まれる正レンズＬ１４の焦点距離である。
上記条件式（４）を満足することにより、正レンズＬ１３と正レンズＬ１４により分担して収差補正することができ、各種収差を補正しつつ、長焦点端の軸上色収差を十分に補正することができる。
さらに、長焦点端の軸上色収差を十分に補正するためには、第１レンズ群に含まれる負レンズＬ１１は、以下の条件式（５）、（６）を満足すると良い（請求項３に対応する）。
１．７０＜ｎｄ＜１．９５                    （５）
３５．０＜νｄ＜５０．０                    （６）
ただし、ｎｄは第１レンズ群に含まれる負レンズＬ１１の屈折率、νｄは第１レンズ群に含まれる負レンズＬ１１のアッベ数である。
【００１２】
上記条件式（５）、（６）を満足することにより、第１レンズ群に含まれる正レンズと色収差補正のバランスがとれるため、各種収差を補正しつつ、長焦点端の軸上色収差を十分に補正することができる。
短焦点端の軸上色収差を十分に補正するためには、第４ａレンズ群に含まれる正レンズのうち、少なくとも２枚の正レンズは、請求項１の条件式（１）、（２）、（３）を満足すると良い（請求項４に対応する）。
さらに望ましくは、第４ａレンズ群に含まれる正レンズは、全て請求項１の条件式（１）、（２）、（３）を満足すると良い。
しかしながら、第４ａレンズ群に多くの異常分散性ガラスを用いると、短焦点端の温度変化によるデフォーカス変動が大きくなる。そこで、温度変化によるデフォーカス変動をキャンセルするように第４ａレンズ群内の間隔が変化するようにすると良い。本実施の形態のレンズ構成の場合、第４レンズ群の最も物体側のレンズと第４レンズ群の物体側から２番目のレンズの間隔が温度により変化するようにすることが望ましい。その間隔は、デフォーカスに対しての効きがあり、全体の収差補正のバランスを崩すことなく、温度によるデフォーカス変動を抑制することができる。
【００１３】
または、第３レンズ群全体を補正するように移動する方法も、同様によい。
大口径なズームレンズを達成するためには、第４ａレンズ群の構成は、重要になる。そこで、この第４ａレンズ群を、物体側から正レンズ、正レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズで構成すると良い（請求項５に対応する）。多くの正レンズで分担して収差補正することにより、大口径でありながら、十分に収差を補正することができる。
より高性能にするためには、以下の条件式（７）を満足すると良い（請求項６に対応する）。
０．２＜Ｄ４ａ／Ｄ４＜０．４                    （７）
ただし、Ｄ４ａは、第４レンズ群内で最も大きいレンズ間隔であり、Ｄ４は、第４レンズ群の厚さである。
第４ａレンズ群と第４ｂレンズ群は比較的大きな間隔Ｄ４ａを設けることにより、収差補正のバランスを図っている。上記（７）式の上限値を上回ると、第４レンズ群を構成する各々のレンズのスペースが無くなり、収差補正が困難になる。下限値を下回ると、第４ａレンズ群と第４ｂレンズ群の間隔Ｄ４ａが小さくなりすぎ、第４ａレンズ群と第４ｂレンズ群で図っている収差補正のバランスが困難になる。
【００１４】
さらに高性能にするためには、以下の条件式（８）、（９）を満足すると良い（請求項７に対応する）。
０．７＜ｆ１／ｆｔ＜０．９                    （８）
０．１＜ｆ４／ｆｔ＜０．３                    （９）
ただし、ｆ１は第１レンズ群の焦点距離であり、ｆ４は第４レンズ群の焦点距離であり、ｆｔは長焦点端の全系の焦点距離である。
上記条件式（８）、（９）を満足することにより、ズーム域全体としての収差補正が可能となる。
本発明の実施の形態において、第１レンズ群でフォーカスすることが望ましい（請求項８に対応する）。
第１レンズ群でフォーカスする場合、どのズーム域でもフォーカス群である第１レンズ群の位置が同じとなり、ズームしてもピントがずれないメリットがある。特に、動画撮影の場合、ズーミングしていった時に、フォーカシングし直す必要がない、というメリットになる。
また、本発明のように第１レンズ群に異常分散ガラスを用いた場合、長焦点端において温度によるデフォーカス変動が大きくなる。
【００１５】
しかしながら、第１レンズ群でフォーカシングする場合、焦点端の温度によるデフォーカス変動を第１レンズ群の小さい移動量で補正することが可能となる。
結像面に到達する光量を減少させる必要があるときには、絞り口径を小さくしても良いが、絞り口径を大きく変えることなく、ＮＤフィルタ等により光量を減少させた方が、回折現象による解像力の低下を防止できるという点で好ましい。
一方、上述した本発明に係るズームレンズを、撮影用光学系として、または動画撮影用光学系として用いて、いわゆるデジタルカメラ等のカメラまたは動画撮影用カメラ（いわゆるムービーカメラ）を構成することができる（請求項９または請求項１０に対応する）。
このようなカメラは、撮影用光学系として、上述したようなズームレンズを具備することにより、小型且つ高画質で、通常の撮影領域を十分にカバーする変倍域を有したカメラを実現することができる。
また、カメラ機能等の撮影機能部を有する、いわゆる携帯情報端末装置における撮影用光学系として、上述したようなズームレンズを用いて構成することもできる（請求項１１に対応する）。
【００１６】
このような携帯情報端末装置は、撮影機能を有し、撮影用光学系として、上述したようなズームレンズを具備することにより、小型で高画質であり、通常の撮影領域を十分カバーする変倍域を有した携帯情報端末装置を提供することができる。このためユーザは、携帯性に優れた携帯情報端末装置で高画質な画像を撮影し、その画像を外部へ送信したりすることができる。
上述したように、請求項１に記載の発明によれば、１６倍程度の変倍比で、短焦点端の半画角が２５度程度でありながら短焦点端のＦナンバが２．０以下、長焦点端のＦナンバが２．４程度であり、構成枚数が１７枚程度で比較的安価であり、近赤外の波長域においても収差が十分に補正され、小型で且つ１００万〜５００万画素の撮像素子に対応した解像力を有するズームレンズを実現することができる。
請求項２ないし請求項５に記載の発明は、軸上色収差を良好に補正し、高性能なズームレンズを提供することができる。そのため、可視域から近赤外域まで良好な描写の得られるカメラを実現することができる。
請求項６ないし請求項７に記載の発明は，より高性能なズームレンズを提供することができる。そのため、さらに高い解像力を有する高画質のカメラを実現することができる。
【００１７】
請求項８に記載の発明によれば、どのズーム位置においてもピント位置が変わらないズームレンズを提供することができる。そのため、ズーム位置の変化によりフォーカスをし直す必要がないカメラを実現することができる。
請求項９に記載の発明によれば、１６倍程度の変倍比で短焦点端の半画角が２５度程度でありながら短焦点端のＦナンバが２．０以下、長焦点端のＦナンバが２．４程度であり、構成枚数が１７程度で比較的安価であり、近赤外の波長域においても収差が十分に補正され、小型でかつ１００万〜５００万画素の撮像素子に対応した解像力を有するズームレンズを撮影光学系として使用した、小型で高画質のカメラを提供ことができるため、ユーザは、携帯性に優れたカメラで高画質な画像を撮影することができる。
【００１８】
請求項１０に記載の発明によれば、１６倍程度の変倍比で短焦点端の半画角が２５度程度でありながら短焦点端のＦナンバが２．０以下、長焦点端のＦナンバが２．４程度であり、構成枚数が１７程度で比較的安価であり、近赤外の波長域においても収差が十分に補正され、小型でかつ１００万〜５００万画素の撮像素子に対応した解像力を有するズームレンズをカメラ機能部の撮影光学系として使用した、小型で高画質で動画が撮影できるカメラを提供ことができるため、ユーザは、携帯性に優れたカメラで高画質な動画を撮影することができる。
請求項１１に記載の発明によれば、撮影機能を有し、撮影用光学系として、上述したようなズームレンズを具備することにより、小型で、高画質であり、通常の撮影領域を十分カバーする変倍域を有した携帯情報端末装置を提供することができる。このため、ユーザは、携帯性に優れた携帯情報端末装置で高画質な画像を撮像し、その画像を外部に送信したりすることができる。
【実施例１】
【００１９】
次に、上述した本発明の原理的な実施の形態に基づく、具体的な実施例を詳細に説明する。以下に述べる実施例１〜実施例４は、本発明の第１の実施の形態〜第４の実施の形態に係るズームレンズの数値例（数値実施例）による具体的な構成の実施例である。図１〜図４は、本発明の第１の実施の形態に係る実施例１におけるズームレンズを説明するためのものである。図５〜図８は、本発明の第２の実施の形態に係る実施例２におけるズームレンズを説明するためのものである。図９〜図１２は、本発明の第３の実施の形態に係る実施例３におけるズームレンズを説明するためのものである。そして図１３〜図１６は、本発明の第４の実施の形態に係る実施例４におけるズームレンズを説明するためのものである。
実施例１〜実施例４のズームレンズは、いずれも、物体側から、順次、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、負の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とを配置した、いわゆる正−負−負−正の４群構成のズームレンズである。
【００２０】
実施例１〜実施例４の各実施例のズームレンズにおいて、第４レンズ群の像面側に配設される平行平板からなる光学要素は、光学ローパスフィルタおよび紫外カットフィルタ等の各種光学フィルタや、ＣＭＯＳ（相補型金属酸化物半導体）イメージセンサまたはＣＣＤ（電荷結合素子）イメージセンサ等の受光撮像素子のカバーガラス（シールガラス）を想定したものであり、ここでは、等価的な透明平行平板として、フィルタ等ＦＧと総称することにする。
また、絞りＡＤの物体側または像側に配置される平行平板は、ＮＤフィルタ等の各種フィルタＦを想定したものである。
また、実施例１〜実施例４の各実施例において用いている光学ガラスの硝材は、株式会社オハラ（ＯＨＡＲＡ）およびＨＯＹＡ株式会社（ＨＯＹＡ）の製品の光学硝種名で示している。
レンズの材質は、全ての実施例において、全て光学ガラスとなっているが、樹脂レンズを用いても良い。
実施例１〜実施例４の各実施例のズームレンズにおける収差は、十分に補正されており、１００万〜５００万画素またはそれ以上の画素数の受光素子に対応することが可能となっている。本発明の第１の実施の形態〜第４の実施の形態に従ってズームレンズを構成することによって、十分な小型化を達成しながら、非常に良好な像性能を確保し得ることは、実施例１〜実施例４の各収差図より明らかである。
【００２１】
実施例１〜実施例４に共通な記号の意味は、次の通りである。
ｆ：光学系全系の焦点距離
Ｆ：Ｆ値（Ｆナンバ）
ω：半画角（度）
Ｒ：曲率半径
Ｄ：面間隔
ｎｄ：屈折率
νｄ：アッベ数
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る実施例１のズームレンズの光学系のレンズ構成および短焦点端、つまり広角端から所定の中間焦点距離を経て長焦点端、つまり望遠端へのズーミングに伴うズーム軌跡を示しており、（ａ）は短焦点端、即ち広角端における断面図、（ｂ）は所定の中間焦点距離における断面図、そして（ｃ）は長焦点端、即ち望遠端における断面図である。なお、実施例１のレンズ群配置を示す図１において、図示左側が物体（被写体）側である。
図１に示すズームレンズは、物体側から、順次、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを配置している。
【００２２】
第４レンズ群Ｇ４は、当該第４レンズ群Ｇ４内で最も間隔が大きい位置より物体側に第４ａレンズ群Ｇ４ａを、像側に第４ｂレンズ群Ｇ４ｂを配置している。
第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４は、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の各群毎に一体的に動作し、絞りＡＤは、第４レンズ群Ｇ４と一体的に設けられている。図１には、各光学面の面番号も示している。なお、図１における各参照符号は、参照符号の桁数の増大による説明の煩雑化を避けるため、各実施例毎に独立に用いている。そのため他の実施例に係る図面と共通の参照符号を付していてもそれらは、他の実施例とはかならずしも共通の構成ではない。
短焦点端（広角端）から長焦点端（望遠端）への変倍に際しては、第１レンズ群Ｇ１は、固定であり、第２レンズ群Ｇ２は、像側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は、移動し、第４レンズ群Ｇ４は、固定である。これにより、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が大きくなり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が小さくなるように移動する。
【００２３】
図１に示す本発明に係る第１の実施の形態であって、実施例（数値実施例。以下同じ）１のズームレンズの第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、凹面を像面側に向けた負メニスカスレンズからなる負レンズＬ１１と、物体側に像面側より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ１２と、物体側に像面側より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ１３と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる正レンズＬ１４とを、配置している。
そして、第１レンズ群Ｇ１の負レンズＬ１１と正レンズＬ１２の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、２枚の接合レンズを形成している。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる負レンズＬ２１と、物体側に像面側の面より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズＬ２２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる正レンズＬ２３と、像面側に物体側の面より大きな曲率の凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズＬ２４とを配置している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側に像面側より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズＬ３１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる正レンズＬ３２とを配置している。
【００２４】
そして、第３レンズ群Ｇ３の負レンズＬ３１と正レンズＬ３２の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合された２枚の接合レンズを形成している。
第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間には、絞りＡＤと、この絞りＡＤに隣接して平行平板よりなるＮＤフィルタ等の各種フィルタＦが介挿され、第４レンズ群Ｇ４と一体に保持されている。
第４レンズ群Ｇ４のうち、第４レンズ群Ｇ４内で最も間隔が大きい位置より物体側に配置された第４ａレンズ群Ｇ４ａは、物体側から順に、像面側に物体側より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ４ａ１と、像面側に物体側の面より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ４ａ２と、像面側に物体側の面より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ４ａ３と、物体側に像面側の面より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズＬ４ａ４と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる正レンズＬ４ａ５とを配置している。
【００２５】
そして、第４ａレンズ群Ｇ４ａの正レンズＬ４ａ３と負レンズＬ４ａ４とは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合された２枚の接合レンズを形成している。
第４レンズ群Ｇ４のうち、第４レンズ群Ｇ４内で最も間隔が大きい位置より像面側に配置された第４ｂレンズ群Ｇ４ｂは、物体側から順に、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる負レンズＬ４ｂ１と、物体側に像面側より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ４ｂ２を配置している。
そして、第４ｂレンズ群Ｇ４ｂの像面側には、光学ローパスフィルタや赤外カットフィルタ等の各種光学フィルタやＣＭＯＳイメージセンサまたはＣＣＤイメージセンサ等の受光撮像素子のカバーガラス（シールガラス）を想定したものである。ここでは、等価的な透明平行平板として表わした、フィルタ等ＦＧが配置されている。
この場合、図１に示すように、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１は固定であり、第２レンズ群Ｇ２は像側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は移動し、第４レンズ群Ｇ４は固定であるため、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔は大きくなり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔は小さくなる。
【００２６】
フォーカシングは、第１レンズ群Ｇ１で行うことが望ましい。
その理由は、第１レンズ群Ｇ１でフォーカシングする場合、どのズーム域でもフォーカス群である第１レンズ群の位置が同じくなる、というメリットがあるからである。
この実施例１においては、全光学系の焦点距離ｆ、ＦナンバＦおよび半画角ωが、短焦点端から長焦点端へのズーミングによって、それぞれｆ＝７．７２〜３０．００〜１１６．３８、Ｆ＝１．８５〜１．８５〜２．３３およびω＝２４．８７〜６．４４〜１．６７の範囲で変化する。各光学要素の光学特性は、次表１の通りである。
【００２７】
【表１】
2015158642.tif 000003
【００２８】
この実施例１においては、全光学系の焦点距離ｆ、Ｆ値、半画角ω、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の可変間隔ＤＡ、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間の可変間隔ＤＢ、そして第３レンズ群Ｇ３と絞りＡＤとの間の可変間隔ＤＣ等の可変量は、ズーミングに伴って次表２のように変化する。
【００２９】
【表２】
2015158642.tif 000004
【００３０】
この実施例１の場合、上記条件式（１）〜条件式（９）に対応する値は、次表３の通りとなり、それぞれ条件式（１）〜（９）を満足している。
【００３１】
【表３】
2015158642.tif 000005
【００３２】
また、図２、図３および図４に、それぞれ、実施例１の短焦点端（広角端）、中間焦点距離および長焦点端（望遠端）における球面収差、非点収差、歪曲収差、並びにコマ収差の各収差図を示している。なお、これらの収差図において、球面収差図における破線は正弦条件をあらわし、非点収差図における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれあらわしている。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。
図２〜図４より明らかなように、実施例１のズームレンズにおいて、収差は、十分に補正されている。１００万〜５００万画素の受光素子に対応することが可能となっており、実施例１のようにズームレンズを構成することで、十分な小型化を達成しながら、非常に良好な像性能を確保し得ることが明らかである。
【実施例２】
【００３３】
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る実施例２のズームレンズの光学系のレンズ構成および短焦点端、つまり広角端から所定の中間焦点距離を経て長焦点端、つまり望遠端へのズーミングに伴うズーム軌跡を示している。図５（ａ）は、短焦点端、即ち広角端における断面図である。図５（ｂ）は、所定の中間焦点距離における断面図である。そして図５（ｃ）は、長焦点端、即ち望遠端における断面図である。なお、実施例２のレンズ群配置を示す図５において、図示左側が物体（被写体）側である。
図５に示すズームレンズは、物体側から、順次、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを配置している。
第４レンズ群Ｇ４は、当該第４レンズ群Ｇ４内で最も間隔が大きい位置より物体側に第４ａレンズ群Ｇ４ａを、像側に第４ｂレンズ群Ｇ４ｂを配置している。
第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４は、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際して、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３は、各群毎に一体的に動作し、絞りＡＤは、第４レンズ群Ｇ４と一体的に設けられている。
【００３４】
この実施例２の場合、絞りＡＤは、実施例１の場合と異なり、各種フィルタＦの像面側に配置されている。
図５には、各光学面の面番号も示している。なお、図５における各参照符号は、参照符号の桁数の増大による説明の煩雑化を避けるため、各実施例毎に独立に用いている。そのため他の実施例に係る図面と共通の参照符号を付していてもそれらは、他の実施例とはかならずしも共通の構成ではない。
短焦点端（広角端）から長焦点端（望遠端）への変倍に際しては、第１レンズ群Ｇ１は、固定であり、第２レンズ群Ｇ２は、像側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は、移動し、第４レンズ群Ｇ４は、固定である。これにより、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が大きくなり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が小さくなるように移動する。
図５に示す本発明に係る第２の実施の形態であって、実施例（数値実施例。以下同じ）２のズームレンズの第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、凹面を像面側に向けた負メニスカスレンズからなる負レンズＬ１１と、物体側に像面側より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ１２と、物体側に像面側より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ１３と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる正レンズＬ１４とを、配置している。
【００３５】
そして、第１レンズ群Ｇ１の負レンズＬ１１と正レンズＬ１２の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、２枚の接合レンズを形成している。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる負レンズＬ２１と、像面側に物体側の面より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズＬ２２と、物体側に像面側の面より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ２３と、物体側に像面側の面より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズＬ２４とを配置している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側に像面側より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズＬ３１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる正レンズＬ３２とを配置している。
そして、第３レンズ群Ｇ３の負レンズＬ３１と正レンズＬ３２の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合された２枚の接合レンズを形成している。
第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間には、絞りＡＤと、この絞りＡＤに隣接して平行平板よりなるＮＤフィルタ等の各種フィルタＦが介挿され、第４レンズ群Ｇ４と一体に保持されている。
【００３６】
第４レンズ群Ｇ４のうち、第４レンズ群Ｇ４内で最も間隔が大きい位置より物体側に配置された第４ａレンズ群Ｇ４ａは、物体側から順に、像面側に物体側より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ４ａ１と、像面側に物体側の面より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ４ａ２と、物体側に像面側の面より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ４ａ３と、物体側に像面側の面より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズＬ４ａ４と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる正レンズＬ４ａ５とを配置している。
そして、第４ａレンズ群Ｇ４ａの正レンズＬ４ａ３と負レンズＬ４ａ４とは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合された２枚の接合レンズを形成している。
第４レンズ群Ｇ４のうち、第４レンズ群Ｇ４内で最も間隔が大きい位置より像面側に配置された第４ｂレンズ群Ｇ４ｂは、物体側から順に、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる負レンズＬ４ｂ１と、物体側に像面側より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ４ｂ２を配置している。
そして、第４ｂレンズ群Ｇ４ｂの像面側には、光学ローパスフィルタや赤外カットフィルタ等の各種光学フィルタやＣＭＯＳイメージセンサまたはＣＣＤイメージセンサ等の受光撮像素子のカバーガラス（シールガラス）を想定したものである。ここでは、等価的な透明平行平板として表わした、フィルタ等ＦＧが配置されている。
【００３７】
この場合、図５に示すように、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１は固定であり、第２レンズ群Ｇ２は像側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は移動し、第４レンズ群Ｇ４は固定である。このため、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔は大きくなり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔は小さくなる。
この実施例２においては、全光学系の焦点距離ｆ、ＦナンバＦおよび半画角ωが、短焦点端から長焦点端へのズーミングによって、それぞれｆ＝７．７２〜３０．０１〜１１６．４３、Ｆ＝１．８４〜１．８４〜２．３１およびω＝２４．８３〜６．４０〜１．６５の範囲で変化する。各光学要素の光学特性は、次表４の通りである。
【００３８】
【表４】
2015158642.tif 000006
【００３９】
この実施例２においては、全光学系の焦点距離ｆ、Ｆ値、半画角ω、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の可変間隔ＤＡ、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間の可変間隔ＤＢ、そして第３レンズ群Ｇ３と各種フィルタＦとの間の可変間隔ＤＣ等の可変量は、ズーミングに伴って次表５のように変化する。
【００４０】
【表５】
2015158642.tif 000007
【００４１】
この実施例２の場合、上記条件式（１）〜条件式（９）に対応する値は、次表６の通りとなり、それぞれ条件式（１）〜（９）を満足している。
【００４２】
【表６】
2015158642.tif 000008
【００４３】
また、図６、図７および図８に、それぞれ、実施例２の短焦点端（広角端）、中間焦点距離および長焦点端（望遠端）における球面収差、非点収差、歪曲収差、並びにコマ収差の各収差図を示している。なお、これらの収差図において、球面収差図における破線は正弦条件をあらわし、非点収差図における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれあらわしている。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。
図６〜図８より明らかなように、実施例２のズームレンズにおいて、収差は、十分に補正されている。１００万〜５００万画素の受光素子に対応することが可能となっており、実施例２のようにズームレンズを構成することで、十分な小型化を達成しながら、非常に良好な像性能を確保し得ることが明らかである。
【実施例３】
【００４４】
図９は、本発明の第３の実施の形態に係る実施例３のズームレンズの光学系のレンズ構成および短焦点端、つまり広角端から所定の中間焦点距離を経て長焦点端、つまり望遠端へのズーミングに伴うズーム軌跡を示しており、（ａ）は短焦点端、即ち広角端における断面図、（ｂ）は所定の中間焦点距離における断面図、そして（ｃ）は長焦点端、即ち望遠端における断面図である。なお、実施例３のレンズ群配置を示す図９において、図示左側が物体（被写体）側である。
図９に示すズームレンズは、物体側から、順次、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを配置している。
第４レンズ群Ｇ４は、当該第４レンズ群Ｇ４内で最も間隔が大きい位置より物体側に第４ａレンズ群Ｇ４ａを、像側に第４ｂレンズ群Ｇ４ｂを配置している。
第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４は、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては少なくとも第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３は、各群毎に一体的に動作し、絞りＡＤおよび各種フィルタＦは、第４レンズ群Ｇ４と一体的に設けられている。
【００４５】
短焦点端（広角端）から長焦点端（望遠端）への変倍に際しては、第１レンズ群Ｇ１は、固定であり、第２レンズ群Ｇ２は、像側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は、移動し、第４レンズ群Ｇ４は、固定である。これにより、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が大きくなり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が小さくなるように移動する。
図９に示す本発明に係る第３の実施の形態であって、実施例（数値実施例。以下同じ）３のズームレンズの第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、像面側に物体側より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズＬ１１と、物体側に像面側より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ１２と、物体側に像面側より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ１３と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる正レンズＬ１４とを、配置している。
そして、第１レンズ群Ｇ１の負レンズＬ１１と正レンズＬ１２の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、２枚の接合レンズを形成している。
【００４６】
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる負レンズＬ２１と、像面側に物体側の面より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズＬ２２と、物体側に像面側の面より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ２３と、物体側に像面側の面より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズＬ２４とを配置している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、物体側に像面側より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズＬ３１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる正レンズＬ３２とを配置している。
そして、第３レンズ群Ｇ３の負レンズＬ３１と正レンズＬ３２の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合された２枚の接合レンズを形成している。
第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間には、絞りＡＤと、この絞りＡＤに隣接して平行平板よりなるＮＤフィルタ等の各種フィルタＦが介挿され、第４レンズ群Ｇ４と一体に保持されている。
第４レンズ群Ｇ４のうち、第４レンズ群Ｇ４内で最も間隔が大きい位置より物体側に配置された第４ａレンズ群Ｇ４ａは、物体側から順に、像面側に物体側より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ４ａ１と、物体側に像面側の面より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ４ａ２と、像面側に物体側の面より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ４ａ３と、物体側に像面側の面より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズＬ４ａ４と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる正レンズＬ４ａ５とを配置している。
【００４７】
そして、第４ａレンズ群Ｇ４ａの正レンズＬ４ａ３と負レンズＬ４ａ４とは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合された２枚の接合レンズを形成している。
第４レンズ群Ｇ４のうち、第４レンズ群Ｇ４内で最も間隔が大きい位置より像面側に配置された第４ｂレンズ群Ｇ４ｂは、物体側から順に、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる負レンズＬ４ｂ１と、物体側に像面側より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ４ｂ２を配置している。
そして、第４ｂレンズ群Ｇ４ｂの像面側には、光学ローパスフィルタや赤外カットフィルタ等の各種光学フィルタやＣＭＯＳイメージセンサまたはＣＣＤイメージセンサ等の受光撮像素子のカバーガラス（シールガラス）を想定したものである。ここでは、等価的な透明平行平板として表わした、フィルタ等ＦＧが配置されている。
この場合、図９に示すように、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１は固定であり、第２レンズ群Ｇ２は像側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は移動し、第４レンズ群Ｇ４は固定であるため、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔は大きくなり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔は小さくなる。
【００４８】
フォーカシングは、第１レンズ群Ｇ１で行うことが望ましい。
その理由は、第１レンズ群Ｇ１でフォーカシングする場合、どのズーム域でもフォーカス群である第１レンズ群の位置が同じくなる、というメリットがあるからである。
この実施例３においては、全光学系の焦点距離ｆ、ＦナンバＦおよび半画角ωが、短焦点端から長焦点端へのズーミングによって、それぞれｆ＝７．７２〜２９．９９〜１１６．３８、Ｆ＝１．８０〜１．８０〜２．４２およびω＝２４．５４〜６．３６〜１．６４の範囲で変化する。各光学要素の光学特性は、次表７の通りである。
【００４９】
【表７】
2015158642.tif 000009
【００５０】
この実施例３においては、全光学系の焦点距離ｆ、Ｆ値、半画角ω、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の可変間隔ＤＡ、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間の可変間隔ＤＢ、そして第３レンズ群Ｇ３と絞りＡＤとの間の可変間隔ＤＣ等の可変量は、ズーミングに伴って次表８のように変化する。
【００５１】
【表８】
2015158642.tif 000010
【００５２】
この実施例３の場合、上記条件式（１）〜条件式（９）に対応する値は、次表９の通りとなり、それぞれ条件式（１）〜（９）を満足している。
【００５３】
【表９】
2015158642.tif 000011
【００５４】
また、図１０、図１１および図１２に、それぞれ、実施例３の短焦点端（広角端）、中間焦点距離および長焦点端（望遠端）における球面収差、非点収差、歪曲収差、並びにコマ収差の各収差図を示している。なお、これらの収差図において、球面収差図における破線は正弦条件をあらわし、非点収差図における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれあらわしている。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。
図１０〜図１２より明らかなように、実施例３のズームレンズにおいて、収差は、十分に補正されている。１００万〜５００万画素の受光素子に対応することが可能となっており、実施例３のようにズームレンズを構成することで、十分な小型化を達成しながら、非常に良好な像性能を確保し得ることが明らかである。
【実施例４】
【００５５】
図１３は、本発明の第４の実施の形態に係る実施例４のズームレンズの光学系のレンズ構成および短焦点端、つまり広角端から所定の中間焦点距離を経て長焦点端、つまり望遠端へのズーミングに伴うズーム軌跡を示しており、（ａ）は短焦点端、即ち広角端における断面図、（ｂ）は所定の中間焦点距離における断面図、そして（ｃ）は長焦点端、即ち望遠端における断面図である。なお、実施例４のレンズ群配置を示す図１３において、図示左側が物体（被写体）側である。
図１３に示すズームレンズは、物体側から、順次、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを配置している。
第４レンズ群Ｇ４は、当該第４レンズ群Ｇ４内で最も間隔が大きい位置より物体側に第４ａレンズ群Ｇ４ａを、像側に第４ｂレンズ群Ｇ４ｂを配置している。
第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４は、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３とは、各群毎に一体的に動作し、絞りＡＤは、第４レンズ群Ｇ４に保持される。
【００５６】
短焦点端（広角端）から長焦点端（望遠端）への変倍に際しては、第１レンズ群Ｇ１は、固定であり、第２レンズ群Ｇ２は、像側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は、移動し、第４レンズ群Ｇ４は、固定である。これにより、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が大きくなり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が小さくなるように移動する。
図１３に示す本発明に係る第４の実施の形態であって、実施例（数値実施例。以下同じ）４のズームレンズの第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、凹面を像面側に向けた負メニスカスレンズからなる負レンズＬ１１と、物体側に像面側より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ１２と、物体側に像面側より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ１３と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる正レンズＬ１４とを、配置している。
そして、第１レンズ群Ｇ１の負レンズＬ１１と正レンズＬ１２の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、２枚の接合レンズを形成している。
【００５７】
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる負レンズＬ２１と、像面側に物体側の面より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズＬ２２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる正レンズＬ２３と、物体側に像面側の面より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズＬ２４とを配置している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、物体側に像面側より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズＬ３１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる正レンズＬ３２とを配置している。
そして、第３レンズ群Ｇ３の負レンズＬ３１と正レンズＬ３２の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合された２枚の接合レンズを形成している。
第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間には、絞りＡＤと、この絞りＡＤに隣接して平行平板よりなるＮＤフィルタ等の各種フィルタＦが介挿され、第４レンズ群Ｇ４と一体に保持されている。
第４レンズ群Ｇ４のうち、第４レンズ群Ｇ４内で最も間隔が大きい位置より物体側に配置された第４ａレンズ群Ｇ４ａは、物体側から順に、像面側に物体側より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ４ａ１と、像面側に物体側の面より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ４ａ２と、像面側に物体側の面より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ４ａ３と、物体側に像面側の面より曲率の大きな凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズＬ４ａ４と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる正レンズＬ４ａ５とを配置している。
【００５８】
そして、第４ａレンズ群Ｇ４ａの正レンズＬ４ａ３と負レンズＬ４ａ４とは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合された２枚の接合レンズを形成している。
第４レンズ群Ｇ４のうち、第４レンズ群Ｇ４内で最も間隔が大きい位置より像面側に配置された第４ｂレンズ群Ｇ４ｂは、物体側から順に、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる負レンズＬ４ｂ１と、物体側に像面側より曲率の大きな凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズＬ４ｂ２を配置している。
そして、第４ｂレンズ群Ｇ４ｂの像面側には、光学ローパスフィルタや赤外カットフィルタ等の各種光学フィルタやＣＭＯＳイメージセンサまたはＣＣＤイメージセンサ等の受光撮像素子のカバーガラス（シールガラス）を想定したものである。ここでは、等価的な透明平行平板として表わした、フィルタ等ＦＧが配置されている。
この場合、図１３に示すように、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１は固定であり、第２レンズ群Ｇ２は像側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は移動し、第４レンズ群Ｇ４は固定であるため、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔は大きくなり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔は小さくなる。
【００５９】
フォーカシングは、第１レンズ群Ｇ１で行うことが望ましい。
この実施例４においては、全光学系の焦点距離ｆ、ＦナンバＦおよび半画角ωが、短焦点端から長焦点端へのズーミングによって、それぞれｆ＝７．７２〜２９．９９〜１１６．３７、Ｆ＝１．８３〜１．８３〜２．３６およびω＝２５．０８〜６．４６〜１．６６の範囲で変化する。各光学要素の光学特性は、次表１０の通りである。
【００６０】
【表１０】
2015158642.tif 000012
【００６１】
この実施例４においては、全光学系の焦点距離ｆ、Ｆ値、半画角ω、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の可変間隔ＤＡ、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間の可変間隔ＤＢ、そして第３レンズ群Ｇ３と各種フィルタＦとの間の可変間隔ＤＣ等の可変量は、ズーミングに伴って次表１１のように変化する。
【００６２】
【表１１】
2015158642.tif 000013
【００６３】
この実施例４の場合、上記条件式（１）〜条件式（９）に対応する値は、次表１２の通りとなり、それぞれ条件式（１）〜（９）を満足している。
【００６４】
【表１２】
2015158642.tif 000014
【００６５】
また、図１４、図１５および図１６に、それぞれ、実施例４の短焦点端（広角端）、中間焦点距離および長焦点端（望遠端）における球面収差、非点収差、歪曲収差、並びにコマ収差の各収差図を示している。なお、これらの収差図において、球面収差図における破線は正弦条件をあらわし、非点収差図における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれあらわしている。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。
図１４〜図１６より明らかなように、実施例４のズームレンズにおいて、収差は、十分に補正されている。１００万〜５００万画素の受光素子に対応することが可能となっており、実施例４のようにズームレンズを構成することで、十分な小型化を達成しながら、非常に良好な像性能を確保し得ることが明らかである。
【００６６】
〔第５の実施の形態〕
次に、上述した本発明の第１の実施の形態〜第４の実施の形態に係る実施例１〜実施例４等のようなズームレンズを撮影用光学系または動画撮影用光学系として採用して構成した本発明の第５の実施の形態に係るカメラについて図１７〜図１９を参照して説明する。図１７は、本発明の第５の実施の形態に係るカメラとしてのデジタルカメラを物体側から見た外観構成を模式的に示す斜視図、そして図１８は、当該デジタルカメラを撮影者側から見た外観構成を模式的に示す斜視図である。また、図１９は、当該デジタルカメラの機能構成を示すブロック図である。なお、図１７〜図１９には、カメラとしてのデジタルカメラについて説明しているが、動画撮影を主としたビデオカメラおよび在来の、いわゆる銀塩フィルムを用いるフィルムカメラ等を含む主として撮像専用の撮像装置だけでなく、携帯電話機や、ＰＤＡ（personal data assistant）などと称される携帯情報端末装置、さらにはこれらの機能を含む、いわゆるスマートフォンやタブレット端末などの携帯端末装置を含む種々の情報装置にデジタルカメラ等に相当する撮像機能が組み込まれることが多い（請求項９〜請求項１１に対応する）。
【００６７】
このような情報装置も、外観は若干異にするもののデジタルカメラ等と実質的に全く同様の機能・構成を含んでおり、このような情報装置に上述した本発明の第１の実施の形態〜第４の実施の形態に係るズームレンズを撮像用光学系として用いることができる。
図１７および図１８に示すように、デジタルカメラは、カメラボディ１００に、撮像レンズ（撮影レンズ）１０１、光学ファインダ１０２、ストロボ（電子フラッシュライト）１０３、シャッタボタン１０４、電源スイッチ１０５、液晶モニタ１０６、操作ボタン１０７、メモリカードスロット１０８およびズームスイッチ１０９等を装備している。さらに、図１９に示すように、デジタルカメラは、カメラボディ１００内に、中央演算装置（ＣＰＵ）１１１、画像処理装置１１２、受光素子１１３、信号処理装置１１４、半導体メモリ１１５および通信カード等１１６を具備している。
デジタルカメラは、撮像用光学系としての撮像レンズ１０１と、ＣＭＯＳ（相補型金属酸化物半導体）撮像素子またはＣＣＤ（電荷結合素子）撮像素子等を用いてイメージセンサとして構成された受光素子１１３とを有しており、撮像レンズ１０１によって結像される被写体光学像を受光素子１１３によって読み取る。この撮像レンズ１０１として、上述した実施例１〜実施例４等において説明したような本発明の第１の実施の形態〜第４の実施の形態に係るズームレンズを用いる。
【００６８】
受光素子１１３の出力は、中央演算装置１１１によって制御される信号処理装置１１４によって処理され、デジタル画像情報に変換される。信号処理装置１１４によってデジタル化された画像情報は、やはり中央演算装置１１１によって制御される画像処理装置１１２において所定の画像処理が施された後、不揮発性メモリ等の半導体メモリ１１５に記録される。この場合、半導体メモリ１１５は、メモリカードスロット１０８に装填されたメモリカードでもよく、デジタルカメラ本体にオンボードで内蔵された半導体メモリでもよい。液晶モニタ１０６には、撮影中の画像を表示することもできるし、半導体メモリ１１５に記録されている画像を表示することもできる。また、半導体メモリ１１５に記録した画像は、通信カードスロット（明確には図示していないが、メモリカードスロット１０８と兼用しても良い）に装填した通信カード等１１６を介して外部へ送信することも可能である。
撮像レンズ１０１は、カメラの携帯時には、その対物面がレンズバリア（明確には図示していない）により覆われており、ユーザが電源スイッチ１０５を操作して電源を投入すると、レンズバリアが開き、対物面が露出する構成とする。このとき、撮像レンズ１０１の鏡胴の内部では、ズームレンズを構成する各群の光学系が、例えば短焦点端（広角端）の配置となっており、ズームスイッチ１０９を操作することによって、各群光学系の配置が変更されて、中間焦点距離を経て長焦点端（望遠端）への変倍動作を行うことができる。
【００６９】
なお、光学ファインダ１０２の光学系も撮像レンズ１０１の画角の変化に連動して変倍するようにすることが望ましい。
多くの場合、シャッタボタン１０４の半押し操作により、フォーカシングがなされる。
本発明の第１〜第４の実施の形態に係るズームレンズ（請求項１〜請求項８で定義され、あるいは前述した実施例１〜実施例４に示されるズームレンズ）におけるフォーカシングは、ズームレンズを構成する複数群の光学系の一部の群の移動によって行うことができる。シャッタボタン１０４を更に押し込み全押し状態とすると撮影が行なわれ、その後に上述した通りの処理がなされる。
半導体メモリ１１５に記録した画像を液晶モニタ１０６に表示させたり、通信カード等１１６を介して外部へ送信させたりする際には、操作ボタン１０７を所定のごとく操作する。半導体メモリ１１５および通信カード等１１６は、メモリカードスロット１０８および通信カードスロット等のような、それぞれ専用または汎用のスロットに装填して使用される。
【００７０】
なお、撮像レンズ１０１が沈胴状態にあるときには、結像レンズの各群は必ずしも光軸上に並んでいなくても良い。例えば、沈胴時に第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３の少なくとも一方が光軸上から退避して、その他のレンズ群と並列的に収納されるような機構とすれば、デジタルカメラのさらなる薄型化を実現することができる。
上述したデジタルカメラ（カメラ）のような撮像装置または同様の撮像機能を有する情報装置には、既に述べた通り、第１〜第４の実施の形態（実施例１〜実施例４）のようなズームレンズを用いて構成した撮像レンズ１０１を撮影用光学系として使用することができる。したがって、１００万〜５００万画素またはそれ以上の画素数の受光素子を使用した高画質で小型のデジタルカメラのような撮像装置または同様の撮像機能を有する携帯情報端末装置等の情報装置を実現することができる。
また、本発明の第１〜第４の実施の形態に係るズームレンズの構成は、在来の銀塩フィルムカメラの撮影レンズや投影機の投射レンズとしても応用が可能である。
【符号の説明】
【００７１】
Ｇ１  第１レンズ群（正）
Ｌ１１  負レンズ
Ｌ１２  正レンズ
Ｌ１３  正レンズ
Ｌ１４  正レンズ
Ｇ２  第２レンズ群（負）
Ｌ２１  負レンズ
Ｌ２２  負レンズ
Ｌ２３  正レンズ
Ｌ２４  負レンズ
Ｇ３  第３レンズ群（負）
Ｌ３１  負レンズ
Ｌ３２  正レンズ
Ｇ４  第４レンズ群（正）
Ｇ４ａ  第４ａレンズ群
Ｌ４ａ１  正レンズ
Ｌ４ａ２  正レンズ
Ｌ４ａ３  正レンズ
Ｌ４ａ４  負レンズ
Ｌ４ａ５  正レンズ
Ｇ４ｂ  第４ｂレンズ群
Ｌ４ｂ１  負レンズ
Ｌ４ｂ２  正レンズ
ＡＤ  絞り
ＦＧ  フィルタ等
Ｆ  各種フィルタ
１００  カメラボディ
１０１  撮像レンズ
１０２  光学ファインダ
１０３  ストロボ（電子フラッシュライト）
１０４  シャッタボタン
１０５  電源スイッチ
１０６  液晶モニタ
１０７  操作ボタン
１０８  メモリカードスロット
１０９  ズームスイッチ
１１１  中央演算装置（ＣＰＵ）
１１２  画像処理装置
１１３  受光素子（エリアセンサ）
１１４  信号処理装置
１１５  半導体メモリ
１１６  通信カード等
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７２】
【特許文献１】特開２００３−２６２７９３号公報
【特許文献２】特開平０８−００５９２０号公報
【特許文献３】特開平０６−２８９２９５号公報
【特許文献４】特開平０８−０８２７４２号公報
【図１】
2015158642.tif 000015
【図２】
2015158642.tif 000016
【図３】
2015158642.tif 000017
【図４】
2015158642.tif 000018
【図５】
2015158642.tif 000019
【図６】
2015158642.tif 000020
【図７】
2015158642.tif 000021
【図８】
2015158642.tif 000022
【図９】
2015158642.tif 000023
【図１０】
2015158642.tif 000024
【図１１】
2015158642.tif 000025
【図１２】
2015158642.tif 000026
【図１３】
2015158642.tif 000027
【図１４】
2015158642.tif 000028
【図１５】
2015158642.tif 000029
【図１６】
2015158642.tif 000030
【図１７】
2015158642.tif 000031
【図１８】
2015158642.tif 000032
【図１９】
2015158642.tif 000033