(57)【要約】【課題】本発明は、従来と同程度以上の大口径比、光学性能及びコンパクト性を確保しつつ、非球面形状の必要精度を低く抑え得る変倍光学系、撮像装置及びデジタル機器を提供する。【解決手段】本発明の変倍光学系は、物体側より順に、負の光学的パワーを有する第１レンズ群１１と絞り１３と正の光学的パワーを有する第２レンズ群１２とを備え、広角端から望遠端への変倍において、第１レンズ群１１と第２レンズ群１２とは、互いの間隔を狭くするよう移動し、絞り１３は、固定されており、第２レンズ群１２は、物体側より順に、第１正レンズ１２１と第２負レンズ１２２と第３正レンズ１２３と少なくとも１面の非球面を有する第４レンズ１２４とを備え、変倍比Ｚ、広角端のＦナンバーＦｎｗ、望遠端の全系の焦点距離ｆｔおよび第４レンズ１２４の焦点距離ｆＬ２４は、０．６＜Ｚ／(Ｆｎｗ２)＜４．０、−０．４＜ｆｔ／ｆＬ２４＜０．４の各条件を満たす。【選択図】図１
2008310035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より像側へ順に、負の光学的パワーを有する第１レンズ群と、絞りと、正の光学的パワーを有する第２レンズ群とを備え、
広角端から望遠端への変倍において、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群とは、互いの間隔を狭くするよう移動し、
前記絞りは、固定されており、
前記第２レンズ群は、物体側より順に、第１正レンズと、第２負レンズと、第３正レンズと、少なくとも１面の非球面を有する第４レンズとを備えて構成されてなり、
下記（１）および（２）の条件式を満たすことを特徴とする変倍光学系。
０．６  ＜  Ｚ／(Ｆｎｗ２)  ＜  ４．０      ・・・（１）
−０．４  ＜  ｆｔ／ｆＬ２４  ＜  ０．４      ・・・（２）
ただし、
Ｚ：変倍比
Ｆｎｗ：広角端におけるＦナンバー
ｆｔ：望遠端における全系の焦点距離
ｆＬ２４：第２レンズ群の第４レンズの焦点距離
【請求項２】
下記（３）の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の変倍光学系。
２．８  ＜  ｆ２／ｆｗ  ＜  ６．０      ・・・（３）
ただし、
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
【請求項３】
前記第２レンズ群の前記第４レンズがプラスチックレンズであることを特徴とする請求項１ないし請求項２に記載の変倍光学系。
【請求項４】
前記第２レンズ群の前記第１正レンズと前記第２負レンズとは、互いに接合された接合レンズであることを特徴とする請求項１ないし請求項３に記載の変倍光学系。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の変倍光学系と、
光学像を電気的な信号に変換する撮像素子とを備え、
前記変倍光学系が前記撮像素子の受光面上に物体の光学像を形成可能とされていることを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項５に記載の撮像装置と、
前記撮像装置に被写体の静止画撮影および動画撮影の少なくとも一方の撮影を行わせる制御部とを備え、
前記撮像装置の変倍光学系が、前記撮像素子の受光面上に前記被写体の光学像を形成可能に組み付けられている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、ビデオカメラや電子スチルカメラ等に好適に用いられる変倍光学系に関し、特に監視カメラに好適な、小型で広角な変倍光学系、それを備えた撮像装置、およびその撮像装置を搭載したデジタル機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、監視カメラの需要が増えてきている。監視カメラ用の変倍光学系としては、低照度の環境でも使用できるように大口径比で明るいことが望まれ、また、広い範囲を撮影できるように広角であることが求められている。その一方、コンパクト化や低コスト化も望まれている。また、近年、撮像素子の画素数は、年々増加する傾向にあり、さらに高い光学性能が要求されるようになってきている。
【０００３】
このような変倍光学系の例としては、例えば、下記特許文献１および特許文献２に記載されたものがある。これらは、物体側から、負の第１レンズ群、変倍時に固定の絞り、正の第２レンズ群が配列された２群構成の変倍光学系である。このような負のレンズ群が先行する構成は、広角化に適しており、バックフォーカスの確保も比較的容易という特徴がある。また、絞りを移動群から独立させて固定することによって、変倍およびフォーカスの機構を簡単にすることができるとともに、ワイド端におけるＦナンバーを小さく(大口径に)しても、絞り径を比較的小さくすることができる。
【特許文献１】特開２００２−２７７７３７号公報
【特許文献２】特開２００６−２５１４３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、このような構成では、第２レンズ群への光線の入射高さ（軸上光束のマージナル光線の通過高さ）が高くなり、第２レンズ群において大きな収差が発生しやすい。そのため、従来は、第２レンズ群の構成が球面レンズのみとされた場合には、構成枚数が多くなり、第２レンズ群の全厚が大きい（長い）もの(特許文献１)であった。一方、第２レンズ群に非球面を用いてコンパクト化を達成したものもあるが、非球面の必要精度が高く、コストが高いものであった(特許文献２)。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みなされた発明であり、その目的は、従来と同程度以上の大口径比、光学性能およびコンパクト性を確保しつつ、非球面形状の必要精度を低く抑えることができる変倍光学系、これを備えた撮像装置およびデジタル機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下のような構成を有する変倍光学系、撮像装置およびデジタル機器を提供するものである。なお、以下の説明において使用されている用語は、本明細書においては、次の通り定義されているものとする。
（ａ）屈折率は、ｄ線の波長（５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率である。
（ｂ）アッベ数は、ｄ線、Ｆ線（４８６．１３ｎｍ）、Ｃ線（６５６．２８ｎｍ）に対する屈折率を各々ｎｄ、ｎＦ、ｎＣ、アッベ数をνｄとした場合に、
νｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
の定義式で求められるアッベ数νｄをいうものとする。
（ｃ）面形状に関する表記は、近軸曲率に基づいた表記である。
（ｄ）レンズについて、「凹」、「凸」又は「メニスカス」という表記を用いた場合、これらは光軸近傍（レンズの中心付近）でのレンズ形状を表しているもの（近軸曲率に基づいた表記）とする。
【０００７】
本発明の一態様に係る変倍光学系は、物体側より像側へ順に、負の光学的パワーを有する第１レンズ群と、絞りと、正の光学的パワーを有する第２レンズ群とを備え、広角端から望遠端への変倍において、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群とは、互いの間隔を狭くするよう移動し、前記絞りは、固定されており、前記第２レンズ群は、物体側より順に、第１正レンズと、第２負レンズと、第３正レンズと、少なくとも１面の非球面を有する第４レンズとを備えて構成されてなり、下記（１）および（２）の条件式を満たすことを特徴とする。
０．６  ＜  Ｚ／(Ｆｎｗ２)  ＜  ４．０      ・・・（１）
−０．４  ＜  ｆｔ／ｆＬ２４  ＜  ０．４      ・・・（２）
ただし、
Ｚ：変倍比（望遠端焦点距離を広角端焦点距離で割った値）
Ｆｎｗ：広角端におけるＦナンバー
ｆｔ：望遠端における全系の焦点距離
ｆＬ２４：第２レンズ群の第４レンズの焦点距離
【０００８】
この構成において、第２レンズ群が物体側より順に、第１正レンズと、第２負レンズと、第３正レンズと、少なくとも１面の非球面を有する第４レンズとを備えることにより、第１正レンズおよび第３正レンズで発生する球面収差、軸上色収差を第２負レンズで効果的に打ち消すことが可能となる。また、第４レンズに非球面が設けられることにより、第１正レンズ、第２負レンズ、第３正レンズで補正しきれなかった非点収差の補正が可能となる。したがって、第４レンズの光学的パワーが弱くても良好に収差補正が可能となり、大口径比および高い光学性能の達成が可能となるとともに、前記条件式（２）を満たすように第４レンズの光学的パワーが設定可能となる。
【０００９】
また、変倍光学系は、下記（２’）の条件式を満たすことがより好ましい。
−０．３  ＜  ｆｔ／ｆＬ２４  ＜  ０．３      ・・・（２’）
【００１０】
また、第４レンズは、最も像側に配置されており、軸上光束のマージナル光線の通過高さが第２レンズ群中もっとも低い（光束幅が小さい）。第４レンズの光学的パワーを弱く（条件式（２））、光束幅が小さいことにより、第４レンズに設けた非球面形状の誤差感度を弱くすることが可能となり、必要な精度を低くすることが可能となる。このため、製造コストを低廉にすることが可能となる。
【００１１】
前記条件式（１）の下限を下回ると、充分なズーム比および明るさを確保することができずに好ましくない。前記条件式（１）の上限を上回ると、大口径比およびコンパクトを保ちながら、収差（特に球面収差）を良好に補正することが困難となる。
【００１２】
また、変倍光学系は、下記（１’）の条件式を満たすことがより好ましい。
０．８  ＜  Ｚ／(Ｆｎｗ２)  ＜  ３．０      ・・・（１’）
【００１３】
そして、この上記構成の変倍光学系において、下記（３）の条件式を満足することが望ましい。
２．８  ＜  ｆ２／ｆｗ  ＜  ６．０      ・・・（３）
ただし、
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
【００１４】
この構成において、前記条件式（３）の下限を下回ると、第２レンズ群の光学的パワーが強くなり過ぎ、第２レンズ群での球面収差の発生が大きくなって好ましくない。前記条件式（３）の上限を上回ると、全長が大きくなり過ぎて好ましくない。
【００１５】
また、変倍光学系は、下記（３’）の条件を満たすことがより好ましい。
３．０  ＜  ｆ２／ｆｗ  ＜  ４．５      ・・・（３’）
【００１６】
そして、これら上記構成の変倍光学系において、前記第２レンズ群の前記第４レンズがプラスチックレンズであることが望ましい。
【００１７】
この構成において、第４レンズがプラスチックレンズとされることにより、ガラスモールド非球面レンズや、研削非球面ガラスレンズや、複合型非球面レンズ（球面ガラスレンズ上に非球面形状の樹脂を形成したもの）に比べ、格段にコストが低廉となって好ましい。また、プラスチックレンズは、ガラスレンズよりも軽量であるため、好ましい。プラスチックレンズは、ガラスレンズに比べ、温度変化による屈折率変化および体積変化が大きく、結像性能の劣化（結像面位置の変化および収差変化）が生じやすいが、前述のとおり、本発明の構成とすることにより、第４レンズの光学的パワーが抑えられ、非球面形状の誤差感度が低くできるので、温度変化による結像性能の劣化を充分に小さく抑えることが可能である。
【００１８】
そして、これら上記構成の変倍光学系において、前記第２レンズ群の前記第１正レンズと前記第２負レンズとは、互いに接合された接合レンズであることが望ましい。
【００１９】
この構成において、負正の２群ズームの構成では、第２レンズ群への光線の入射高さ（軸上光束のマージナル光線の通過高さ）が高くなるが、特に第２レンズ群の先頭の、第１正レンズと第２負レンズへの光線の入射高さが高くなり、誤差感度が高くなりやすい。特に第１正レンズと第２負レンズの相対偏心感度が高くなりがちであるが、それらを互いに接合された接合レンズとすることにより、相対偏心による収差劣化（特に軸上コマ収差）が抑えられ、好ましい。また、第１正レンズと第２負レンズとの間隔の誤差感度（特に球面収差の感度）も接合レンズとすることにより、下げることができて好ましい。
【００２０】
そして、本発明の他の一態様に係る撮像装置は、これら上記構成のいずれかの変倍光学系と、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子とを備え、前記変倍光学系が前記撮像素子の受光面上に物体の光学像を形成可能とされていることを特徴とする。
【００２１】
そして、本発明の他の一態様に係るデジタル機器は、上記構成の撮像装置と、前記撮像装置に被写体の静止画撮影および動画撮影の少なくとも一方の撮影を行わせる制御部とを備え、前記撮像装置の変倍光学系が、前記撮像素子の受光面上に前記被写体の光学像を形成可能に組み付けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、従来と同程度以上の大口径比、光学性能、コンパクト性を確保しつつ、非球面形状の必要精度を低く抑えることができる変倍光学系、撮像装置およびデジタル機器の提供が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明に係る実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
＜変倍光学系の構成の説明＞
図１は、実施形態における変倍光学系の説明のための、その構成を模式的に示したレンズ断面図である。
【００２４】
図１において、この変倍光学系１は、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子１５の受光面（像面）上に、物体（被写体）の光学像を形成するものであって、物体側より像側へ順に、負の光学的パワーを有する第１レンズ群１１と、絞り１３と、正の光学的パワーを有する第２レンズ群１２とを備え、広角端から望遠端への変倍の際に、前記第１レンズ群１１と前記第２レンズ群１２とが互いの間隔が狭くなるよう移動し、前記絞り１３が前記第１レンズ群１１と前記第２レンズ群１２との間に固定されて配設されてなる変倍光学系である。なお、図１で例示した変倍光学系１は、後述する実施例１の変倍光学系１Ａ（図３）と同じ構成である。
【００２５】
図１では、第１レンズ群１１は、物体側より順に、物体側に凸の負メニスカスレンズ（像側へ凹面を向けた負レンズ）１１１と、両凹の負レンズ１１２と、物体側に凸の正メニスカスレンズ１１３とから構成され、負レンズ１１２と正レンズ１１３とは固定的に一体化された接合レンズであり、第２レンズ群１２は、物体側より順に、両凸の正レンズ１２１と、両凹の負レンズ１２２と、物体側に凸の正メニスカスレンズ１２３と、少なくとも１面の非球面を有する像側に凸の正メニスカスレンズ１２４とから構成され、正レンズ１２１と負レンズ１２２とは固定的に一体化された接合レンズである例を示している。第２レンズ群１２の物体側には、光学絞り１３（開口絞り）が固定されて配置されている。この変倍光学系１は、物体側から順に「負・正」の２成分を有する、いわゆる負リードの光学系である。
【００２６】
なお、接合レンズにおけるレンズ枚数は、接合レンズ全体で１枚ではなく、接合レンズを構成する単レンズの枚数で表すこととする。
【００２７】
第１レンズ群１１は、物体側より順に、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズ１１１と、負レンズ１１２と正レンズ１１３とからなる接合レンズとから構成されている。このため、大きな負の光学的パワーを、光束が比較的小さい（光線の入射高さが低い）ところに配置でき収差（特に球面収差とコマ収差）の発生を抑えることが可能となる。また、大きな負の光学的パワーを負メニスカスレンズ１１１および負レンズ１１２に分担させることでも収差の発生を抑えることが可能となる。第１レンズ群１１は、第２レンズ群１２に比べると光束が比較的小さく（光線の入射高さが低く）、誤差感度は、比較的小さいが、第１レンズ群１１内では、比較的光束が大きくなる負レンズ１１２と正レンズ１１３とを、互いに接合された接合レンズとすることにより、相対偏心による収差劣化（特に軸上コマ収差）を抑えることが可能となる。また、負レンズ１１２と正レンズ１１３との間隔の誤差感度（特に球面収差の感度）も接合レンズとすることにより、低減することが可能となる。
【００２８】
そして、変倍光学系１は、望遠端（ｔ）の焦点距離を広角端（ｗ）の焦点距離で割った値である変倍比をＺ、広角端におけるＦナンバーをＦｎｗ、望遠端における全系の焦点距離をｆｔ、および、第２レンズ群１２のレンズ１２４の焦点距離をｆＬ２４とする場合に、下記（１）および（２）の条件式を満たすものとされる。
０．６  ＜  Ｚ／(Ｆｎｗ２)  ＜  ４．０      ・・・（１）
−０．４  ＜  ｆｔ／ｆＬ２４  ＜  ０．４      ・・・（２）
【００２９】
このような構成の変倍光学系１では、第２レンズ群１２が物体側より順に、正レンズ１２１と、負レンズ１２２と、正レンズ１２３とを備えることにより、正レンズ１２１および正レンズ１２３で発生する球面収差および軸上色収差が負レンズ１２２で効果的に打ち消すことが可能となる。また、第２レンズ群１２の正レンズ１２３の像側に、少なくとも１面の非球面を有するレンズ１２４がさらに設けられることにより、正レンズ１２１、負レンズ１２２および正レンズ１２３で補正しきれなかった非点収差の補正が可能となる。
【００３０】
したがって、レンズ１２４の光学的パワーが弱くても良好に収差補正が可能となり、大口径比および高い光学性能の達成が可能となるとともに、前記条件式（２）を満たすようにレンズ１２４の光学的パワーが設定可能となる。
【００３１】
また、第２レンズ群１２のレンズ１２４は、最も像側に配置されており、軸上光束のマージナル光線の通過高さが第２レンズ群１２中もっとも低い（光束幅が小さい）。このレンズ１２４の光学的パワーが弱く（条件式（２））、そして、光束幅が小さいことにより、レンズ１２４に設けた非球面形状の誤差感度を弱くすることが可能となり、必要な精度を低くすることが可能となる。このため、製造コストを低廉にすることが可能となる。
【００３２】
前記条件式（２）の下限を下回り、レンズ１２４の負のパワーが強くなる、または、条件式（２）の上限を上回り、レンズ１２４の正のパワーが強くなると、レンズ１２４に設けた非球面形状の誤差感度が強くなり、好ましくない。また、より非球面形状の誤差感度を弱くする観点から、変倍光学系１は、下記条件式（２’）を満たすことがより好ましい。
−０．３  ＜  ｆｔ／ｆＬ２４  ＜  ０．３      ・・・（２’）
【００３３】
そして、前記条件式（１）の下限を下回ると、充分なズーム比と明るさとを確保することができずに好ましくない。前記条件式（１）の上限を上回ると、大口径比、コンパクトを保ちながら、収差（特に球面収差）を良好に補正することが困難となる。また、より充分なズーム比と明るさとを確保しつつ、大口径比、コンパクトを保ちながら収差をより良好に補正する観点から、変倍光学系１は、下記条件式（１’）を満たすことがより好ましい。
０．８  ＜  Ｚ／(Ｆｎｗ２)  ＜  ３．０      ・・・（１’）
【００３４】
また、絞り１３は、第１レンズ群１１と第２レンズ群１２との間に固定されて配設されているので、第２レンズ群１２を移動させ変倍し、第１レンズ群１１を移動させフォーカスする機構をそれぞれ独立に構成でき、変倍、フォーカスの機構を簡単にすることができる。
【００３５】
このような変倍光学系１の像側には、フィルタ１４、撮像素子１５が配置される。フィルタ１４は、平行平板状の光学素子であり、各種光学フィルタや、撮像素子のカバーガラス等を模式的に表したものである。使用用途、撮像素子、カメラの構成等に応じて、ローパスフィルタ、赤外線カットフィルタ等の光学フィルタを適宜に配置することが可能である。撮像素子１５は、この変倍光学系１によって結像された被写体の光学像における光量に応じてＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各成分の画像信号に光電変換して所定の画像処理回路（不図示）へ出力する素子である。これらによって物体側の被写体光学像が、変倍光学系１によりその光軸ＡＸに沿って適宜な変倍比で撮像素子１５の受光面まで導かれ、撮像素子１５によって前記被写体の光学像が撮像される。
【００３６】
また、このような構成の変倍光学系１において、第２レンズ群１２における球面収差やその全長の点から、第２レンズ群１２の焦点距離をｆ２および広角端における全系の焦点距離をｆｗとする場合に、下記（３）の条件式を満足することが望ましい。
２．８  ＜  ｆ２／ｆｗ  ＜  ６．０      ・・・（３）
【００３７】
前記条件式（３）の下限を下回ると、第２レンズ群１２の光学的パワーが強くなり過ぎ、第２レンズ群１２での球面収差の発生が大きくなって好ましくない。前記条件式（３）の上限を上回ると、全長が大きくなり過ぎて好ましくない。また、第２レンズ群における球面収差の発生を低減しつつ、全長をより短くする観点から、変倍光学系１は、下記条件式（３’）を満たすことがより一層好ましい。
３．０  ＜  ｆ２／ｆｗ  ＜  ４．５      ・・・（３’）
【００３８】
また、このような構成の変倍光学系１において、第２レンズ群１２のレンズ１２４は、ガラスレンズでも良いが、プラスチックレンズであることが望ましい。
【００３９】
レンズ１２４がプラスチックレンズとされることにより、ガラスモールド非球面レンズや、研削非球面ガラスレンズや、複合型非球面レンズ（球面ガラスレンズ上に非球面形状の樹脂を形成したもの）に比べ、格段にコストが低廉となって好ましい。また、プラスチックレンズは、ガラスレンズよりも軽量であるため、好ましい。
【００４０】
プラスチックレンズは、ガラスレンズに比べ、温度変化による屈折率変化および体積変化が大きく、結像性能の劣化（結像面位置の変化および収差変化）が生じやすいが、上述したように、本実施形態の構成とすることにより、第２レンズ群１２におけるレンズ１２４の光学的パワーが抑えられ、非球面形状の誤差感度が低くできるので、温度変化による結像性能の劣化を充分に小さく抑えることが可能である。
【００４１】
また、このような構成の変倍光学系１において、第２レンズ群１２における正レンズ１２１と負レンズ１２２とは、離間していても良いが、互いに接合された接合レンズであることが望ましい。
【００４２】
負正の２群ズームの構成では、第２レンズ群１２への光線の入射高さ（軸上光束のマージナル光線の通過高さ）が高くなるが、特に第２レンズ群１２の先頭の、正レンズ１２１と負レンズ１２２への光線の入射高さが高くなり、誤差感度が高くなりやすい。また、特に正レンズ１２１と負レンズ１２２の相対偏心感度が高くなりがちである。このため、それらを互いに接合された接合レンズとすることにより、相対偏心による収差劣化（特に軸上コマ収差）が抑えられ、上記構成が望ましい。また、正レンズ１２１と負レンズ１２２との間隔の誤差感度（特に球面収差の感度）も接合レンズとすることにより、下げることができ、上記構成が望ましい。
【００４３】
また、このような構成の変倍光学系１において、ｆ１を第１レンズ群１１の焦点距離とする場合に、下記（４）の条件式を満足することが望ましい。
−１．０５  ＜  ｆ１／ｆ２  ＜  −０．６      （４）
【００４４】
前記条件式（４）の下限を下回ると、第２レンズ群１２の光学的パワーが強くなり過ぎ、第２レンズ群１２における球面収差が大きくなって好ましくない。前記条件式（４）の上限を上回ると、第１レンズ群１１の負の光学的パワーが強くなり過ぎ、広角端での歪曲収差が大きくなって好ましくない。また、第２レンズ群１２における球面収差の発生をより低減しつつ、第１レンズ群１１における広角端での歪曲収差の発生をより低減する観点から、変倍光学系１は、下記条件式（４’）を満たすことがより好ましい。
−０．９５  ＜  ｆ１／ｆ２  ＜  −０．７      ・・・（４’）
【００４５】
また、このような構成の変倍光学系１において、第２レンズ群１２における正レンズ１２１の焦点距離をｆＬ２１、および、望遠端でのバックフォーカス（空気換算長）をＢＦｔとする場合に、下記（５）の条件式を満足することが望ましい。
０．４  ＜  ｆＬ２１／ＢＦｔ  ＜  １．４      ・・・（５）
【００４６】
前記条件式（５）の下限を下回ると、正レンズ１２１の光学的パワーが大きくなりすぎ、球面収差が大きくなって好ましくない。また、正レンズ１２１の曲率誤差や芯厚誤差に対する球面収差感度が高くなり過ぎて好ましくない。前記条件式（５）の上限を上回ると、正レンズ１２１の光学的パワーが小さくなり過ぎ、負レンズ１２２以降への光線の入射高さが高くなり、負レンズ１２２以降における球面収差の発生が大きくなって好ましくない。また、レンズ径も増大して好ましくない。また、正レンズ１２１における球面収差や球面収差感度をより低減しつつ、負レンズ１２２以降における球面収差の発生をより低減する観点から、変倍光学系１は、下記条件式（５’）を満たすことがより好ましい。
０．５  ＜  ｆＬ２１／ＢＦｔ  ＜  １．２      ・・・（５’）
【００４７】
＜変倍光学系を組み込んだデジタル機器の説明＞
次に、上述の変倍光学系１が組み込まれたデジタル機器について説明する。
【００４８】
図２は、実施形態におけるデジタル機器の構成を示すブロック図である。デジタル機器３は、撮像機能のために、撮像部３０、画像生成部３１、画像データバッファ３２、画像処理部３３、駆動部３４、制御部３５、記憶部３６およびＩ／Ｆ部３７を備えて構成される。デジタル機器３としては、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、監視カメラ（モニタカメラ）、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ，Personal Digital Assistant）、パーソナルコンピュータおよびモバイルコンピュータを挙げることができ、これらの周辺機器（例えば、マウス、スキャナおよびプリンタなど）を含んでよい。
【００４９】
撮像部３０は、撮像装置２１と撮像素子１５とを備えて構成される。撮像装置２１は、図１に示したような変倍光学系１と、光軸方向にレンズを駆動し変倍およびフォーカシングを行うための図略のレンズ駆動装置等とを備えて構成される。被写体からの光線は、変倍光学系１によって撮像素子１５の受光面上に結像され、被写体の光学像となる。
【００５０】
撮像素子１５は、上述したように、変倍光学系１により結像された被写体の光学像をＲ，Ｇ，Ｂの色成分の電気信号（画像信号）に変換し、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の画像信号として画像生成部３１に出力する。撮像素子１５は、制御部３５によって静止画あるいは動画のいずれか一方の撮像、または、撮像素子１５における各画素の出力信号の読出し（水平同期、垂直同期、転送）などの撮像動作が制御される。
【００５１】
画像生成部３１は、撮像素子１５からのアナログ出力信号に対し、増幅処理、デジタル変換処理などを行うと共に、画像全体に対して適正な黒レベルの決定、γ補正、ホワイトバランス調整（ＷＢ調整）、輪郭補正および色ムラ補正などの周知の画像処理を行って、画像信号から各画素の画像データを生成する。画像生成部３１で生成された画像データは、画像データバッファ３２に出力される。
【００５２】
画像データバッファ３２は、画像データを一時的に記憶するとともに、この画像データに対し画像処理部３３によって後述の処理を行うための作業領域として用いられるメモリであり、例えば、揮発性の記憶素子であるＲＡＭ（Random Access Memory）などで構成される。
【００５３】
画像処理部３３は、画像データバッファ３２の画像データに対し、解像度変換などの画像処理を行う回路である。また、必要に応じて画像処理部３３に、変倍光学系１では補正しきれなかった収差を補正させるように構成することも可能である。
【００５４】
駆動部３４は、制御部３５から出力される制御信号によって所望の変倍およびフォーカシングを行わせるように変倍光学系１の複数のレンズ群を駆動する。
【００５５】
制御部３５は、例えばマイクロプロセッサおよびその周辺回路などを備えて構成され、撮像部３０、画像生成部３１、画像データバッファ３２、画像処理部３３、駆動部３４、記憶部３６およびＩ／Ｆ部３７の各部の動作をその機能に従って制御する。すなわち、この制御部３５によって、撮像装置２１は、被写体の静止画撮影および動画撮影の少なくとも一方の撮影を実行するよう制御される。
【００５６】
記憶部３６は、被写体の静止画撮影または動画撮影によって生成された画像データを記憶する記憶回路であり、例えば、不揮発性の記憶素子であるＲＯＭ（Read Only Memory）や、書き換え可能な不揮発性の記憶素子であるＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）や、ＲＡＭなどを備えて構成される。つまり、記憶部３６は、静止画用および動画用のメモリとしての機能を有する。
【００５７】
Ｉ／Ｆ部３７は、外部機器と画像データを送受信するインターフェースであり、例えば、ＵＳＢやＩＥＥＥ１３９４などの規格に準拠したインターフェースである。
【００５８】
このような構成のデジタル機器３の撮像動作に次について説明する。
【００５９】
静止画を撮影する場合は、制御部３５は、撮像装置２１に静止画の撮影を行わせるように制御すると共に、撮像装置２１の図略の前記レンズ駆動装置を駆動し、フォーカシングを行う。これにより、ピントの合った光学像が撮像素子１５の受光面に周期的に繰り返し結像され、Ｒ、Ｇ、Ｂの色成分の画像信号に変換された後、画像生成部３１に出力される。その画像信号は、画像データバッファ３２に一時的に記憶され、画像処理部３３により画像処理が行われた後、その画像信号に基づく画像がディスプレイ（不図示）に表示される。そして、撮影者は、前記ディスプレイを参照することで、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可能となる。この状態でいわゆるシャッターボタン（不図示）が押されることによって、静止画用のメモリとしての記憶部３６に画像データが格納され、静止画像が得られる。
【００６０】
この場合において、被写体が撮像装置２１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場合には、制御部３５は、変倍のためのレンズ駆動を実行し、変倍光学系１に連続的にズーミングを行わせる。これによって、撮影者から離れた被写体であっても拡大率を調節することによって、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、拡大された静止画像を得ることができる。
【００６１】
また、動画撮影を行う場合は、制御部３５は、撮像装置２１に動画の撮影を行わせるように制御する。後は、静止画撮影の場合と同様にして、撮影者は、前記ディスプレイ（不図示）を参照することで、撮像装置２１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とができる。この場合において、静止画撮影と同様に、被写体像の拡大率を調節することができ、前記シャッターボタン（不図示）を押すことによって、動画撮影が開始される。この撮影中において被写体の拡大率を随時変えることも可能である。
【００６２】
動画撮影時、制御部３５は、撮像装置２１に動画の撮影を行わせるように制御すると共に、撮像装置２１の図略の前記レンズ駆動装置を駆動し、フォーカシングを行う。これによって、ピントの合った光学像が撮像素子１５の受光面に周期的に繰り返し結像され、Ｒ、Ｇ、Ｂの色成分の画像信号に変換された後、画像生成部３１に出力される。その画像信号は、画像データバッファ３２に一時的に記憶され、画像処理部３３により画像処理が行われた後、その画像信号に基づく画像がディスプレイ（不図示）に表示される。そして、もう一度前記シャッターボタン（不図示）を押すことで、動画撮影が終了する。撮影された動画像は、動画用のメモリとしての記憶部３６に導かれて格納される。
【００６３】
このような撮像装置２１およびデジタル機器３では、従来と同程度以上の大口径比、光学性能、コンパクト性を確保しつつ、非球面形状の必要精度を低く抑えることができる変倍光学系１を備えるので、小型化や低コスト化を図ることができる。特に、変倍光学系１が小型であるので、携帯電話に好適であり、また特に、変倍光学系１が小型で広角であるので、監視カメラに好適である。
【００６４】
＜変倍光学系のより具体的な実施形態の説明＞
以下、図１に示したような変倍光学系１、すなわち図２に示したようなデジタル機器３に搭載される撮像装置２１に備えられる変倍光学系１の具体的な構成を、図面を参照しつつ説明する。
【実施例１】
【００６５】
図３は、実施例１における変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。また、図３には、この変倍光学系１Ａの広角端（Ｗ）および望遠端（Ｔ）におけるレンズ配置も示されている。
【００６６】
実施例１の変倍光学系１Ａは、各レンズ群（Ｇｒ１、Ｇｒ２）が物体側から像側へ順に、全体として負の光学的パワーを有する第１レンズ群（Ｇｒ１）と、光学絞りＳＴと、全体として正の光学的パワーを有する第２レンズ群（Ｇｒ２）とからなる負・正の２成分ズーム構成であり、ズーミングの際には、図３に示すように、第１レンズ群（Ｇｒ１）と前記第２レンズ群１２とが移動し、光学絞りＳＴは、固定で移動しない。
【００６７】
より詳しくは、実施例１の変倍光学系１Ａは、各レンズ群（Ｇｒ１、Ｇｒ２）が物体側から像側へ順に、次のように構成されている。
【００６８】
第１レンズ群（Ｇｒ１）は、物体側に凸の負メニスカスレンズ（第１レンズＬ１）、両凹の負レンズ（第２レンズＬ２）および物体側に凸の正メニスカスレンズ（第３レンズＬ３）からなる。なお、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３とは接合レンズである。第２レンズ群（Ｇｒ２）は、両凸の正レンズ（第４レンズＬ４）、両凹の負レンズ（第５レンズＬ５）、物体側に凸の正メニスカスレンズ（第６レンズＬ６）および像側に凸の正メニスカスレンズ（第７レンズＬ７）からなる。なお、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５とは接合レンズであり、第７レンズＬ７は、両面が非球面であり、例えば、プラスチックレンズである。なお、第７レンズＬ７は、後述の実施例２〜５も同様に、例えば、ガラスモールド非球面レンズなどでもよい。例えば、ガラスモールド非球面レンズで形成することによって、高屈折率の硝材や低分散の硝材を選ぶ自由度が増え、収差補正の自由度が増えるので、好ましい。
【００６９】
第２レンズ群（Ｇｒ２）の物体側には、光学絞りＳＴが固定されて配置され、像側には、フィルタとしての平行平板（ＦＴ）を介して撮像素子（ＳＲ）の受光面が配置されている。平行平板（ＦＴ）は、各種光学フィルタや撮像素子のカバーガラス等である。
【００７０】
図３において、各レンズ面に付されている番号ｒｉ（ｉ＝１，２，３，・・・）は、物体側から数えた場合のｉ番目のレンズ面（ただし、レンズの接合面は１つの面として数えるものとする。）であり、ｒｉに「＊」印が付されている面は、非球面であることを示す。なお、光学絞り（ＳＴ）、平行平板（ＦＴ)の両面および撮像素子（ＳＲ）の受光面も１つの面として扱っている。このような取り扱いおよび符号の意義は、後述の実施例２ないし実施例５についても同様である（図４ないし図７）。ただし、全く同一のものであるという意味ではなく、例えば、各実施例１〜５の各図３〜７を通じて、最も物体側に配置されるレンズ面には、同じ符号（ｒ１）が付されているが、これらの曲率などが各実施例１〜５を通じて同一であるという意味ではない。
【００７１】
このような構成の下で、物体側から入射した光線は、光軸ＡＸに沿って、順に第１レンズ群（Ｇｒ１）、光学絞りＳＴ、第２レンズ群（Ｇｒ２）および平行平板（ＦＴ）を通過し、撮像素子（ＳＲ）の受光面に物体の光学像を形成する。そして、撮像素子（ＳＲ）では、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などが施され、デジタル映像信号としてデジタルカメラなどのデジタル機器のメモリに記録されたり、有線あるいは無線の通信によって他のデジタル機器に伝送されたりする。
【００７２】
この実施例１の変倍光学系１Ａでは、広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍時に、図３に示すように、第１レンズ群（Ｇｒ１）は、物体から離れる方向に曲線的（像側に凸となる曲線）に移動され、第２レンズ群（Ｇｒ２）は、物体に近づく方向に直線的に移動され、光学絞りＳＴは、常に、固定で移動しない。このように広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍において、第１レンズ群（Ｇｒ１）と第２レンズ群（Ｇｒ２）とは、互いの間隔が狭くなるように移動し、その間に配設されている光学絞りＳＴは、固定である。
【００７３】
実施例１の変倍光学系１Ａにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
【００７４】
数値実施例１
単位  ｍｍ
面データ
面番号          ｒ          ｄ        ｎｄ        νｄ
物面            ∞          ∞
１            19.216      0.900       1.83400      37.35
２             5.642      3.740
３           -18.079      0.800       1.65844      50.85
４             7.017      3.060       1.84666      23.78
５           107.032      可変
６（絞り）      ∞        可変
７            10.652      4.280       1.65844      50.85
８            -9.028      0.800       1.84666      23.78
９           125.870      1.030
１０           8.768      2.630       1.71300      53.94
１１         114.003      1.210
１２＊       -21.631      1.500       1.53048      55.72
１３＊       -12.225      可変
１４            ∞        2.750       1.51680      64.20
１５            ∞        1.00
像面            ∞
非球面データ
第１２面
K＝2.1963e+001，A4＝-7.2259e-005，A6＝3.8295e-005，A8＝2.1758e-006，A10＝-4.8494e-008，A12＝3.2633e-010
第１３面
K＝0.0000e+000，A4＝8.2871e-004，A6＝2.6341e-005，A8＝1.8557e-006，A10＝4.2087e-008，A12＝-1.6814e-009
各種データ
ズームデータ
ズーム比  1.93
広角      中間      望遠
焦点距離      2.902      4.035      5.611
Ｆナンバー    1.450      1.578      1.849
画角         45.783     32.231     22.939
像高          2.250      2.250      2.250
レンズ全長   46.849     40.793     37.349
ＢＦ          7.519      8.878     10.770
ｄ５         14.514      8.458      5.014
ｄ６          4.866      3.507      1.615
ｄ１３        4.706      6.065      7.957
ズームレンズ群データ
群      始面      焦点距離
１      １          -7.992
２      ７           9.590
上記の面データにおいて、面番号は、図３に示した各レンズ面に付した符号ｒｉ（ｉ＝１，２，３，…）の番号ｉが対応する。番号ｉに＊が付された面は、非球面（非球面形状の屈折光学面または非球面と等価な屈折作用を有する面）であることを示す。
【００７５】
また、“ｒ”は、各面の曲率半径（単位はｍｍ）、“ｄ”は、無限遠合焦状態での光軸上の各レンズ面の間隔（軸上面間隔）、“ｎｄ”は、各レンズのｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率、“νｄ”は、アッベ数をそれぞれ示している。なお、光学絞り（ＳＴ）、平行平面板（ＦＴ）の両面、撮像素子（ＳＲ）の受光面の各面は、平面であるために、それらの曲率半径は、∞（無限大）である。
【００７６】
上記の非球面データは、非球面とされている面（面データにおいて番号ｉに＊が付された面）の２次曲面パラメータ（円錐係数Ｋ）と非球面係数Ａｉ（ｉ＝４，６，８，１０，１２）の値とを示すものである。なお、光学面の非球面形状は、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、次式により定義している。
ｚ（ｈ）＝ｃｈ２／［１＋√｛１−(1＋Ｋ)ｃ２ｈ２}]＋ΣＡｉ・ｈｉ
ただし、ｚ（ｈ）：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）
Ａｉ：ｉ次の非球面係数
Ｋ：２次曲面パラメータ（円錐係数）
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例１の変倍光学系１Ａにおける球面収差（正弦条件）、非点収差および歪曲収差を、図８、図９および図１０にそれぞれ示す。図８は、広角端（Ｗ）における各収差を表し、図９は、中間点（Ｍ）における各収差を表し、図１０は、望遠端（Ｔ）における各収差を表している。球面収差および非点収差の横軸は、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、実際の像高を理想像高に対する割合（％）で表している。球面収差の縦軸は、入射高で規格化した値で示してあるが、非点収差および歪曲収差の縦軸は、像高をｍｍ単位で表してある。
【００７７】
球面収差の図には、実線でｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）、一点鎖線でｇ線（波長４３５．８４ｎｍ）、破線でＣ線（波長６５６．２８ｎｍ）の３つの光の収差をそれぞれ示してある。また、非点収差の図中、破線は、タンジェンシャル（メリディオナル）面、実線は、サジタル（ラディアル）面における結果をそれぞれ表している。非点収差および歪曲収差の図は、上記ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）を用いた場合の結果である。以上のような扱いは、以下に示す実施例２〜５に係るコンストラクションデータ、各収差を示す図１１〜図２２においても同様である。
【実施例２】
【００７８】
図４は、実施例２における変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。また、図４には、この変倍光学系１Ａの広角端（Ｗ）および望遠端（Ｔ）におけるレンズ配置も示されている。
【００７９】
実施例２の変倍光学系１Ｂは、各レンズ群（Ｇｒ１、Ｇｒ２）が物体側から像側へ順に、全体として負の光学的パワーを有する第１レンズ群（Ｇｒ１）と、光学絞りＳＴと、全体として正の光学的パワーを有する第２レンズ群（Ｇｒ２）とからなる負・正の２成分ズーム構成であり、ズーミングの際には、図４に示すように、第１レンズ群（Ｇｒ１）と前記第２レンズ群１２とが移動し、光学絞りＳＴは、固定で移動しない。
【００８０】
より詳しくは、実施例２の変倍光学系１Ｂは、各レンズ群（Ｇｒ１、Ｇｒ２）が物体側から像側へ順に、次のように構成されている。
【００８１】
第１レンズ群（Ｇｒ１）は、物体側に凸の負メニスカスレンズ（第１レンズＬ１）、両凹の負レンズ（第２レンズＬ２）および物体側に凸の正メニスカスレンズ（第３レンズＬ３）からなる。第２レンズ群（Ｇｒ２）は、両凸の正レンズ（第４レンズＬ４）、両凹の負レンズ（第５レンズＬ５）、両凸の正レンズ（第６レンズＬ６）および物体側に凸の正メニスカスレンズ（第７レンズＬ７）からなる。第７レンズＬ７は、両面が非球面であり、例えば、プラスチックレンズである。
【００８２】
第２レンズ群（Ｇｒ２）の物体側には、光学絞りＳＴが固定されて配置され、像側には、フィルタとしての平行平板（ＦＴ）を介して撮像素子（ＳＲ）の受光面が配置されている。
【００８３】
この実施例２の変倍光学系１Ｂでは、広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍時に、図４に示すように、第１レンズ群（Ｇｒ１）は、物体から離れる方向に曲線的（像側に凸となる曲線で、実施例１の場合よりも曲率が大きい）に移動され、第２レンズ群（Ｇｒ２）は、物体に近づく方向に直線的に移動され、光学絞りＳＴは、常に、固定で移動しない。このように広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍において、第１レンズ群（Ｇｒ１）と第２レンズ群（Ｇｒ２）とは、互いの間隔が狭くなるように移動し、その間に配設されている光学絞りＳＴは、固定である。
【００８４】
実施例２の変倍光学系１Ｂにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
【００８５】
数値実施例２
単位  ｍｍ
面データ
面番号          ｒ          ｄ        ｎｄ        νｄ
物面            ∞          ∞
１            14.462      0.900      1.80420      46.49
２             6.102      4.197
３           -37.216      0.800      1.77250      49.65
４            11.978      0.947
５            11.668      1.668      1.92286      20.88
６            26.816      可変
７（絞り）      ∞        可変
８             8.856      2.562      1.77250      49.65
９           -57.966      1.612
１０         -11.752      0.800      1.84666      23.78
１１          47.633      0.180
１２           9.265      2.934      1.49700      81.61
１３         -10.246      0.254
１４＊        22.662      1.200      1.53048      55.72
１５＊        28.254      可変
１６            ∞        2.750      1.51680      64.20
１７            ∞        1.00
像面            ∞
非球面データ
第１４面
K＝2.1056e+001，A4＝-1.8758e-003，A6＝-5.5340e-006，A8＝7.2433e-007，A10＝-1.0903e-007，A12＝2.0104e-009
第１５面
K＝0.0000e+000，A4＝-6.4756e-004，A6＝2.2894e-005，A8＝3.5331e-006，A10＝-3.6967e-007，A12＝1.0572e-008
各種データ
ズームデータ
ズーム比  3.57
広角      中間      望遠
焦点距離      2.804      5.297     10.002
Ｆナンバー    1.352      1.703      2.647
画角         46.858     24.339     12.853
像高          2.250      2.250      2.250
レンズ全長   49.081     38.265     36.488
ＢＦ         13.988     10.410     15.889
ｄ６         14.238      3.422      1.645
ｄ７          9.283      6.379      0.900
ｄ１５        4.694      7.597     13.076
ズームレンズ群データ
群      始面      焦点距離
１      １          -8.377
２      ８           9.755
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例２の変倍光学系１Ｂにおける球面収差（正弦条件）、非点収差および歪曲収差を、図１１、図１２および図１３にそれぞれ示す。図１１は、広角端（Ｗ）における各収差を表し、図１２は、中間点（Ｍ）における各収差を表し、図１３は、望遠端（Ｔ）における各収差を表している。
【実施例３】
【００８６】
図５は、実施例３における変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。また、図５には、この変倍光学系１Ｃの広角端（Ｗ）および望遠端（Ｔ）におけるレンズ配置も示されている。
【００８７】
実施例３の変倍光学系１Ｃは、各レンズ群（Ｇｒ１、Ｇｒ２）が物体側から像側へ順に、全体として負の光学的パワーを有する第１レンズ群（Ｇｒ１）と、光学絞りＳＴと、全体として正の光学的パワーを有する第２レンズ群（Ｇｒ２）とからなる負・正の２成分ズーム構成であり、ズーミングの際には、図５に示すように、第１レンズ群（Ｇｒ１）と前記第２レンズ群１２とが移動し、光学絞りＳＴは、固定で移動しない。
【００８８】
より詳しくは、実施例３の変倍光学系１Ｃは、各レンズ群（Ｇｒ１、Ｇｒ２）が物体側から像側へ順に、次のように構成されている。
【００８９】
第１レンズ群（Ｇｒ１）は、物体側に凸の負メニスカスレンズ（第１レンズＬ１）、両凹の負レンズ（第２レンズＬ２）および物体側に凸の正メニスカスレンズ（第３レンズＬ３）からなる。なお、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３とは、接合レンズである。第２レンズ群（Ｇｒ２）は、両凸の正レンズ（第４レンズＬ４）、両凹の負レンズ（第５レンズＬ５）、物体側に凸の正メニスカスレンズ（第６レンズＬ６）および像側に凸の正メニスカスレンズ（第７レンズＬ７）からなる。なお、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５とは、接合レンズである。第７レンズＬ７は、両面が非球面であり、例えば、プラスチックレンズである。
【００９０】
第２レンズ群（Ｇｒ２）の物体側には、光学絞りＳＴが固定されて配置され、像側には、フィルタとしての平行平板（ＦＴ）を介して撮像素子（ＳＲ）の受光面が配置されている。
【００９１】
この実施例３の変倍光学系１Ｃでは、広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍時に、図５に示すように、第１レンズ群（Ｇｒ１）は、物体から離れる方向に曲線的（像側に凸となる曲線）に移動され、第２レンズ群（Ｇｒ２）は、物体に近づく方向に直線的に移動され、光学絞りＳＴは、常に、固定で移動しない。このように広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍において、第１レンズ群（Ｇｒ１）と第２レンズ群（Ｇｒ２）とは、互いの間隔が狭くなるように移動し、その間に配設されている光学絞りＳＴは、固定である。
【００９２】
実施例３の変倍光学系１Ｃにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
【００９３】
数値実施例３
単位  ｍｍ
面データ
面番号          ｒ          ｄ        ｎｄ        νｄ
物面            ∞          ∞
１            19.013      1.200      1.83481      42.72
２             6.241      5.878
３           -19.864      0.800      1.72342      38.00
４             8.951      4.444      1.92286      20.88
５            89.476      可変
６（絞り）      ∞        可変
７            10.284      4.294      1.70154      41.15
８            -9.242      0.800      1.84666      23.78
９            21.414      0.100
１０           7.245      2.902      1.72916      54.66
１１        1970.604      0.806
１２＊       -39.997      1.229      1.53048      55.72
１３＊       -20.221      可変
１４            ∞        2.750      1.51680      64.20
１５            ∞        1.00
像面            ∞
非球面データ
第１２面
K＝3.3850e+001，A4＝-6.2043e-004，A6＝9.2317e-005，A8＝5.4221e-007，A10＝-1.0262e-007，A12＝3.3443e-010
第１３面
K＝1.0000e-003，A4＝9.1174e-004，A6＝1.1129e-004，A8＝4.7011e-007，A10＝9.4687e-008，A12＝-1.6709e-009
各種データ
ズームデータ
ズーム比  2.06
広角      中間      望遠
焦点距離      2.852      4.097      5.887
Ｆナンバー    1.420      1.575      1.907
画角         64.570     42.725     29.094
像高          3.000      3.000      3.000
レンズ全長   48.550     42.064     38.597
ＢＦ          7.520      8.937     10.973
ｄ５         13.625      7.139      3.673
ｄ６          4.952      3.536      1.500
ｄ１３        4.707      6.124      8.160
ズームレンズ群データ
群      始面      焦点距離
１      １          -8.074
２      ７           9.184
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例３の変倍光学系１Ｃにおける球面収差（正弦条件）、非点収差および歪曲収差を、図１４、図１５および図１６にそれぞれ示す。図１４は、広角端（Ｗ）における各収差を表し、図１５は、中間点（Ｍ）における各収差を表し、図１６は、望遠端（Ｔ）における各収差を表している。
【実施例４】
【００９４】
図６は、実施例４における変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。また、図６には、この変倍光学系１Ｄの広角端（Ｗ）および望遠端（Ｔ）におけるレンズ配置も示されている。
【００９５】
実施例４の変倍光学系１Ｄは、各レンズ群（Ｇｒ１、Ｇｒ２）が物体側から像側へ順に、全体として負の光学的パワーを有する第１レンズ群（Ｇｒ１）と、光学絞りＳＴと、全体として正の光学的パワーを有する第２レンズ群（Ｇｒ２）とからなる負・正の２成分ズーム構成であり、ズーミングの際には、図６に示すように、第１レンズ群（Ｇｒ１）と前記第２レンズ群１２とが移動し、光学絞りＳＴは、固定で移動しない。
【００９６】
より詳しくは、実施例４の変倍光学系１Ｄは、各レンズ群（Ｇｒ１、Ｇｒ２）が物体側から像側へ順に、次のように構成されている。
【００９７】
第１レンズ群（Ｇｒ１）は、物体側に凸の負メニスカスレンズ（第１レンズＬ１）、両凹の負レンズ（第２レンズＬ２）および物体側に凸の正メニスカスレンズ（第３レンズＬ３）からなる。第２レンズ群（Ｇｒ２）は、両凸の正レンズ（第４レンズＬ４）、両凹の負レンズ（第５レンズＬ５）、両凸の正レンズ（第６レンズＬ６）および物体側に凸の負メニスカスレンズ（第７レンズＬ７）からなる。第７レンズＬ７は、両面が非球面であり、例えば、プラスチックレンズである。
【００９８】
第２レンズ群（Ｇｒ２）の物体側には、光学絞りＳＴが固定されて配置され、像側には、フィルタとしての平行平板（ＦＴ）を介して撮像素子（ＳＲ）の受光面が配置されている。
【００９９】
この実施例４の変倍光学系１Ｄでは、広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍時に、図６に示すように、第１レンズ群（Ｇｒ１）は、物体から離れる方向に曲線的（像側に凸となる曲線）に移動され、第２レンズ群（Ｇｒ２）は、物体に近づく方向に直線的に移動され、光学絞りＳＴは、常に、固定で移動しない。このように広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍において、第１レンズ群（Ｇｒ１）と第２レンズ群（Ｇｒ２）とは、互いの間隔が狭くなるように移動し、その間に配設されている光学絞りＳＴは、固定である。
【０１００】
実施例４の変倍光学系１Ｄにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
【０１０１】
数値実施例４
単位  ｍｍ
面データ
面番号          ｒ          ｄ        ｎｄ        νｄ
物面            ∞          ∞
１            19.379      0.900      1.80420      46.49
２             6.741      6.115
３           -23.627      0.800      1.51680      64.20
４             9.252      0.549
５            10.068      3.150      1.92286      20.88
６            18.694      可変
７              ∞        可変
８            10.825      4.249      1.62041      60.35
９           -18.582      0.754
１０         -11.434      0.800      1.84666      23.78
１１         634.942      0.100
１２           8.591      4.004      1.72916      54.66
１３         -21.728      0.267
１４＊       370.690      1.330      1.60700      27.10
１５＊        68.082      可変
１６            ∞        2.750      1.51680      64.20
１７            ∞        1.00
像面            ∞
非球面データ
第１４面
K＝1.0000e+002，A4＝-4.3690e-005，A6＝-2.1424e-005，A8＝2.6842e-006，A10＝-1.3921e-007，A12＝2.0256e-009
第１５面
K＝-1.0000e-003，A4＝1.3560e-003，A6＝-6.5140e-005，A8＝1.1020e-005，A10＝-5.6550e-007，A12＝1.0564e-008
各種データ
ズームデータ
ズーム比  2.06
広角      中間      望遠
焦点距離      2.884      4.110      5.858
Ｆナンバー    1.232      1.374      1.638
画角         63.636     42.557     29.205
像高          3.000      3.000      3.000
レンズ全長   49.064     42.885     39.590
ＢＦ          7.432      8.871     10.921
ｄ６         13.626      7.446      4.151
ｄ７          4.989      3.550      1.500
ｄ１５        4.619      6.058      8.108
ズームレンズ群データ
群      始面      焦点距離
１      １          -7.923
２      ８           9.293
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例４の変倍光学系１Ｄにおける球面収差（正弦条件）、非点収差および歪曲収差を、図１７、図１８および図１９にそれぞれ示す。図１７は、広角端（Ｗ）における各収差を表し、図１８は、中間点（Ｍ）における各収差を表し、図１９は、望遠端（Ｔ）における各収差を表している。
【実施例５】
【０１０２】
図７は、実施例５における変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。また、図７には、この変倍光学系１Ｅの広角端（Ｗ）および望遠端（Ｔ）におけるレンズ配置も示されている。
【０１０３】
実施例５の変倍光学系１Ｅは、各レンズ群（Ｇｒ１、Ｇｒ２）が物体側から像側へ順に、全体として負の光学的パワーを有する第１レンズ群（Ｇｒ１）と、光学絞りＳＴと、全体として正の光学的パワーを有する第２レンズ群（Ｇｒ２）とからなる負・正の２成分ズーム構成であり、ズーミングの際には、図７に示すように、第１レンズ群（Ｇｒ１）と前記第２レンズ群１２とが移動し、光学絞りＳＴは、固定で移動しない。
【０１０４】
より詳しくは、実施例５の変倍光学系１Ｅは、各レンズ群（Ｇｒ１、Ｇｒ２）が物体側から像側へ順に、次のように構成されている。
【０１０５】
第１レンズ群（Ｇｒ１）は、物体側に凸の負メニスカスレンズ（第１レンズＬ１）、両凹の負レンズ（第２レンズＬ２）および物体側に凸の正メニスカスレンズ（第３レンズＬ３）からなる。第２レンズ群（Ｇｒ２）は、両凸の正レンズ（第４レンズＬ４）、両凹の負レンズ（第５レンズＬ５）、両凸の正レンズ（第６レンズＬ６）および物体側に凸の正メニスカスレンズ（第７レンズＬ７）からなる。第７レンズＬ７は、両面が非球面であり、例えば、プラスチックレンズである。
【０１０６】
第２レンズ群（Ｇｒ２）の物体側には、光学絞りＳＴが固定されて配置され、像側には、フィルタとしての平行平板（ＦＴ）を介して撮像素子（ＳＲ）の受光面が配置されている。
【０１０７】
この実施例５の変倍光学系１Ｅでは、広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍時に、図７に示すように、第１レンズ群（Ｇｒ１）は、物体から離れる方向に曲線的（像側に凸となる曲線）に移動され、第２レンズ群（Ｇｒ２）は、物体に近づく方向に直線的に移動され、光学絞りＳＴは、常に、固定で移動しない。このように広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍において、第１レンズ群（Ｇｒ１）と第２レンズ群（Ｇｒ２）とは、互いの間隔が狭くなるように移動し、その間に配設されている光学絞りＳＴは、固定である。
【０１０８】
実施例５の変倍光学系１Ｅにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
【０１０９】
数値実施例５
単位  ｍｍ
面データ
面番号          ｒ          ｄ        ｎｄ        νｄ
物面            ∞          ∞
１            18.245      1.197      1.80420      46.49
２             6.503      6.751
３           -18.717      0.800      1.51680      64.20
４             9.799      0.436
５            10.215      4.376      1.92286      20.88
６            18.492      可変
７（絞り）      ∞        可変
８            10.081      4.080      1.72916      54.66
９           -34.358      0.888
１０         -13.199      0.800      1.84666      23.78
１１          35.076      0.100
１２           8.188      3.974      1.51680      64.20
１３         -14.753      0.200
１４＊         7.960      1.370      1.53048      55.72
１５＊        12.915      可変
１６            ∞        2.750      1.51680      64.20
１７            ∞        1.00
像面            ∞
非球面データ
第１４面
K＝1.5992e+000，A4＝-7.0067e-004，A6＝-8.8799e-005，A8＝-4.8322e-007，A10＝-8.4364e-008，A12＝2.0256e-009
第１５面
K＝-1.0000e-003，A4＝9.6627e-004，A6＝-1.2978e-004，A8＝5.4399e-006，A10＝-3.5921e-007，A12＝1.0564e-008
各種データ
ズームデータ
ズーム比  2.03
広角      中間      望遠
焦点距離      2.883      4.108      5.854
Ｆナンバー    1.232      1.372      1.669
画角         65.077     43.293     29.568
像高          3.000      3.000      3.000
レンズ全長   49.065     43.672     41.029
ＢＦ          7.585      9.163     11.412
ｄ６         11.181      5.789      3.145
ｄ７          5.326      3.748      1.500
ｄ１５        4.772      6.350      8.599
ズームレンズ群データ
群      始面      焦点距離
１      １          -7.233
２      ８           9.315
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例５の変倍光学系１Ｅにおける球面収差（正弦条件）、非点収差および歪曲収差を、図２０、図２１および図２２にそれぞれ示す。図２０は、広角端（Ｗ）における各収差を表し、図２１は、中間点（Ｍ）における各収差を表し、図２２は、望遠端（Ｔ）における各収差を表している。
【０１１０】
上記に列挙した実施例１〜５の変倍光学系１Ａ〜１Ｅに、上述した条件式（１）〜（５）を当てはめた場合のそれぞれの数値を、表１に示す。
【０１１１】
【表１】
2008310035.tif 000003
【０１１２】
以上、説明したように、上記実施例１〜５における変倍光学系１Ａ〜１Ｅは、本発明に係る要件を満足している結果、従来と同程度以上の大口径比、光学性能、コンパクト性を確保しつつ、非球面形状の必要精度を低く抑えることができる。
【０１１３】
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更及び/又は改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。従って、当業者が実施する変更形態又は改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態又は当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】実施形態における変倍光学系の説明のための、その構成を模式的に示したレンズ断面図である。
【図２】実施形態におけるデジタル機器の構成を示すブロック図である。
【図３】実施例１における変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。
【図４】実施例２における変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。
【図５】実施例３における変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。
【図６】実施例４における変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。
【図７】実施例５における変倍光学系におけるレンズ群の配列を示す断面図である。
【図８】実施例１の広角端におけるレンズ群の収差図である。
【図９】実施例１の中間点におけるレンズ群の収差図である。
【図１０】実施例１の望遠端におけるレンズ群の収差図である。
【図１１】実施例２の広角端におけるレンズ群の収差図である。
【図１２】実施例２の中間点におけるレンズ群の収差図である。
【図１３】実施例２の望遠端におけるレンズ群の収差図である。
【図１４】実施例３の広角端におけるレンズ群の収差図である。
【図１５】実施例３の中間点におけるレンズ群の収差図である。
【図１６】実施例３の望遠端におけるレンズ群の収差図である。
【図１７】実施例４の広角端におけるレンズ群の収差図である。
【図１８】実施例４の中間点におけるレンズ群の収差図である。
【図１９】実施例４の望遠端におけるレンズ群の収差図である。
【図２０】実施例５の広角端におけるレンズ群の収差図である。
【図２１】実施例５の中間点におけるレンズ群の収差図である。
【図２２】実施例５の望遠端におけるレンズ群の収差図である。
【符号の説明】
【０１１５】
ＡＸ  光軸
１、１Ａ〜１Ｅ  変倍光学系
３  デジタル機器
１１、Ｇｒ１  第１レンズ群
１２、Ｇｒ２  第２レンズ群
１３、ＳＴ  絞り
１５、ＳＲ  撮像素子
２１  撮像装置
【図１】
2008310035.tif 000004
【図２】
2008310035.tif 000005
【図３】
2008310035.tif 000006
【図４】
2008310035.tif 000007
【図５】
2008310035.tif 000008
【図６】
2008310035.tif 000009
【図７】
2008310035.tif 000010
【図８】
2008310035.tif 000011
【図９】
2008310035.tif 000012
【図１０】
2008310035.tif 000013
【図１１】
2008310035.tif 000014
【図１２】
2008310035.tif 000015
【図１３】
2008310035.tif 000016
【図１４】
2008310035.tif 000017
【図１５】
2008310035.tif 000018
【図１６】
2008310035.tif 000019
【図１７】
2008310035.tif 000020
【図１８】
2008310035.tif 000021
【図１９】
2008310035.tif 000022
【図２０】
2008310035.tif 000023
【図２１】
2008310035.tif 000024
【図２２】
2008310035.tif 000025