(57)【要約】【課題】高変倍比でありながら光学性能の確保や小型化にも有利な３群ズームレンズおよびそれを備えた撮像装置を提供すること。【解決手段】物体側より順に、負の第１レンズ群Ｇ１、正の第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３を有し、第１レンズ群Ｇ１は、両凹負レンズ成分を最も物体側に有し、且つ第１レンズ群Ｇ１中の負レンズ成分は両凹負レンズ成分の１つのみであり、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、第１の正レンズ、負レンズ、第２の正レンズの少なくとも３枚のレンズが光軸上にてそれぞれ接合された１つの接合レンズ成分からなり、負レンズは像側の面が凹面であり、第１の正レンズ、第２の正レンズよりも小さいアッベ数をもち、且つ第２の正レンズよりも大きい屈折率をもち、第３レンズ群Ｇ３は１つのレンズ成分からなり、所定の条件式を満足する。【選択図】図１
2008292911.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より順に、
負の屈折力をもつ第１レンズ群、
正の屈折力をもつ第２レンズ群、
屈折力をもつ第３レンズ群  を有し、
広角端から望遠端への変倍に際して前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が狭まり、且つ、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が変化し、
前記第２レンズ群は広角端から望遠端への変倍に際して物体側に移動し、
前記第３レンズ群は広角端での位置に対して望遠端で増倍する位置に移動し、
前記第１レンズ群は、両凹負レンズ成分を最も物体側に有し、且つ第１レンズ群中の負レンズ成分は前記両凹負レンズ成分の１つのみであり、
前記第２レンズ群は、物体側から順に、第１の正レンズ、負レンズ、第２の正レンズの少なくとも３枚のレンズが光軸上にてそれぞれ接合された１つの接合レンズ成分からなり、
前記第２レンズ群中の前記負レンズは像側の面が凹面であり、前記第１の正レンズ、第２の正レンズよりも小さいアッベ数をもち、且つ前記第２の正レンズよりも大きい屈折率をもち、
前記第３レンズ群は１つのレンズ成分からなり、
以下の条件式を満足することを特徴とする３群ズームレンズ。
ｆt／ｆw＞３．６  ・・・（１）
０＜（ｒL11f+ｒL11r）／（ｒL11f-ｒL11r）＜１．０    ・・・（２）
ただし、
ｆwは前記３群ズームレンズの広角端での焦点距離、
ｆtは前記３群ズームレンズの望遠端での焦点距離、
ｒL11fは前記第１レンズ群中の前記両凹負レンズ成分の物体側面の近軸曲率半径、
ｒL11rは前記第１レンズ群中の前記両凹負レンズ成分の像側面の近軸曲率半径、
であり、
レンズ成分は、光軸上にて空気に接する面が物体側面と像側面の２つのみのレンズであり、単レンズもしくは接合レンズを意味する。
【請求項２】
前記第２レンズ群が、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の３群ズームレンズ。
２．１＜ＤL23／ＤL22＜７．０    ・・・（３）
ただし、
ＤL23は前記第２レンズ群中の第２の正レンズの光軸上の厚さ、
ＤL22は前記第２レンズ群中の負レンズの光軸上の厚さ、
である。
【請求項３】
前記第１レンズ群は広角端から望遠端への変倍に際して、まず像側に移動し、その後物体側に移動し、
前記第３レンズ群は正レンズ成分からなり、広角端から望遠端への変倍に際して、まず物体側に移動し、その後像側に移動することを特徴とする請求項１または２に記載の３群ズームレンズ。
【請求項４】
前記第３レンズ群が正レンズ成分からなり、
広角端に対して望遠端で像側に位置し、
前記第３レンズ群を物体側に移動させて遠距離物から近距離物へのフォーカシングを行うことを特徴とする請求項１乃至３の少なくとも何れか一項に記載の３群ズームレンズ。
【請求項５】
前記第３レンズ群が負レンズ成分からなり、
広角端に対して望遠端で物体側に位置し、
前記第３レンズ群を像側に移動させて遠距離物から近距離物へのフォーカシングを行うことを特徴とする請求項１または２に記載の３群ズームレンズ。
【請求項６】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項４に記載の３群ズームレンズ。
０．１５＜１−β3T2 ＜０．７    ・・・（４）
ただし、β3Tは望遠端における最遠距離物合焦時の前記第３レンズ群の横倍率である。
【請求項７】
前記第１レンズ群は、物体側から順に、負レンズ、正レンズの２枚のレンズからなることを特徴とする請求項１乃至６の少なくとも何れか一項に記載の３群ズームレンズ。
【請求項８】
前記第１レンズ群は、物体側から順に、両凹負レンズ成分と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ成分からなり、それぞれのレンズ成分が単レンズであり、
前記第２レンズ群は３枚のレンズからなり、
前記第３レンズ群は１枚のレンズからなり、
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至７の少なくとも何れか一項に記載の３群ズームレンズ。
１．３＜Ｃjmax／ｆt＜３．０    ・・・（５）
ただし、
Ｃjmaxは広角端から望遠端への変倍域における前記３群ズームレンズ全長の最大値であり、
全長は前記３群ズームレンズの最も物体側のレンズの入射面から最も像側のレンズの射出面までの光軸上の厚みに、空気換算長で現したバックフォーカスを足したものとする。
【請求項９】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至８の少なくとも何れか一項に記載の３群ズームレンズ。
４．０＜Ｃj（ｗ）／ｆw＜１０．０    ・・・（６）
ただし、
Ｃj（ｗ）は広角端における前記３群ズームレンズ全長であり、
全長は前記３群ズームレンズの最も物体側のレンズの入射面から最も像側のレンズの射出面までの光軸上の厚みに、空気換算長で現したバックフォーカスを足したものとする。
【請求項１０】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至９の少なくとも何れか一項に記載の３群ズームレンズ。
１．３＜Ｃj（ｔ）／ｆt＜２．５    ・・・（７）
ただし、
Ｃj（ｔ）は望遠端における前記３群ズームレンズ全長であり、
全長は前記３群ズームレンズの最も物体側のレンズの入射面から最も像側のレンズの射出面までの光軸上の厚みに、空気換算長で現したバックフォーカスを足したものとする。
【請求項１１】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至１０の少なくとも何れか一項に記載の３群ズームレンズ。
−１．４＜ｆL11／ｆw＜−０．３    ・・・（８）
ただし、ｆL11は前記第１レンズ群の前記両凹負レンズ成分の焦点距離である。
【請求項１２】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至１１の少なくとも何れか一項に記載の３群ズームレンズ。
２．０＜ｆG2／ＩＨw＜４．０    ・・・（９）
ただし、
ｆG2は前記第２レンズ群の焦点距離、
ＩＨwは広角端における像高、
である。
【請求項１３】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至１２の少なくとも何れか一項に記載の３群ズームレンズ。
０．１＜Ｄ1G／ｆw＜１．５    ・・・（１０）
ただし、Ｄ1Gは前記第１レンズ群の光軸上での厚さである。
【請求項１４】
前記第２レンズ群中の最も物体側のレンズ面および最も像側のレンズ面がいずれも非球面であることを特徴とする請求項１乃至１３の少なくとも何れか一項に記載の３群ズームレンズ。
【請求項１５】
３群ズームレンズと、
前記３群ズームレンズの像側に配置され、前記３群ズームレンズにより形成される光学像を電気信号に変換する撮像素子を備える撮像装置であって、
前記３群ズームレンズが請求項１乃至１４の少なくとも何れか一項に記載の３群ズームレンズであることを特徴とする撮像装置。
【請求項１６】
前記３群ズームレンズによるディストーションを含んだ前記電気信号を画像処理により前記ディストーションを補正した画像信号に変換する画像変換部を有することを特徴とする請求項１５に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は小型のズームレンズ、及びそれを用いたコンパクトなデジタルカメラ等の撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、デジタルカメラやビデオカメラなどの撮像装置においては高画質、高変倍比化が要求されている。例えば、特許文献１には、物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群を有する３群ズームレンズが開示されている。このズームレンズは２．９程度の変倍比を達成している。また、第２レンズ群が物体側から順に正レンズ、負レンズ、正レンズの順で構成した接合レンズであり、光学性能の確保や偏心による影響の低減を行っている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３９５２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、小型で高変倍比のズームレンズへのニーズはより高まっている。
【０００５】
本発明は、上述の課題に鑑み、高変倍比でありながら光学性能の確保や小型化にも有利な３群ズームレンズおよびそれを備えた撮像装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、物体側より順に、負の屈折力をもつ第１レンズ群、正の屈折力をもつ第２レンズ群、屈折力をもつ第３レンズ群を有し、広角端から望遠端への変倍に際して第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が狭まり、且つ、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が変化し、第２レンズ群は広角端から望遠端への変倍に際して物体側に移動し、第３レンズ群は広角端での位置に対して望遠端で増倍する位置に移動する３群ズームレンズを基本構成としている。
【０００７】
このように、第１レンズ群の屈折力を負とすることにより、画角の確保や径方向の小型化、構成するレンズ群の数を減らすことに有利となる。そして、正屈折力の第２レンズ群が第１レンズ群との距離を変えることでバリエーターの役割を果たし、広角端から望遠端に変倍する際に、物体側から像側へ移動し、増倍を行う。そして、第３レンズ群に正または負の屈折力を持たせ、広角端に対して望遠端にて増倍させている。
【０００８】
第２レンズ群と第３レンズ群の二つのレンズ群で広角端から望遠端に変倍する際に増倍を行うことによって、各々の群の増倍の効果を少ない移動量で分担することが可能となり、画質を良好に保ったまま、レンズ全長を小型化することが可能となる。
【０００９】
一方、以下の条件式（１）を満足する高変倍比化を達成しようとする場合、望遠端付近での収差の影響も考慮すべきである。また、小型化のために、各レンズ群内の構成も考慮することが好ましい。
ｆt／ｆw＞３．６    ・・・（１）
ただし、
ｆwは３群ズームレンズの広角端での焦点距離、
ｆtは３群ズームレンズの望遠端での焦点距離、
である。
【００１０】
第１レンズ群は、両凹負レンズ成分を最も物体側に有し、且つ第１レンズ群中の負レンズ成分は両凹負レンズ成分の１つのみとすることが好ましい。ここで、レンズ成分は、光軸上にて空気に接する面が物体側面と像側面の２つのみのレンズであり、単レンズもしくは接合レンズを意味する。
【００１１】
このように構成することで、第１レンズ群中の負レンズ成分の数を一つとし、それを最も物体側に配置することで第１レンズ群の小型化に有利となる。また、負レンズ成分を両凹形状とすることで負のパワーを確保しつつ負の屈折力を複数のレンズ面に分担し、望遠端付近での球面収差やコマ収差の低減に有利な形状とすることが好ましい。具体的には以下の条件式（２）を満足する形状とすることが好ましい。
０＜（ｒL11f＋ｒL11r）／（ｒL11f−ｒL11r）＜１．０    ・・・（２）
ただし、
ｒL11fは第１レンズ群中の両凹負レンズ成分の物体側面の近軸曲率半径、
ｒL11rは第１レンズ群中の両凹負レンズ成分の像側面の近軸曲率半径、
である。
【００１２】
条件式（２）の下限を下回らないようにすることで物体側面の凹面の曲率を弱めやすくなり過度な歪曲収差やコマ収差の発生を抑えやすくなる。条件式（２）の上限を上回らないようにすることで像側面の曲率を弱めやすくなり望遠端付近での球面収差等の発生を抑えやすくなる。
【００１３】
第２レンズ群は、物体側から順に、第１の正レンズ、負レンズ、第２の正レンズの少なくとも３枚のレンズが光軸上にてそれぞれ接合された１つの接合レンズ成分からなり、
その負レンズは像側の面が凹面であり、第１の正レンズ、第２の正レンズよりも小さいアッベ数をもち、且つ第２の正レンズよりも大きい屈折率をもつように構成することが好ましい。
【００１４】
第２レンズ群の屈折力を確保しても色収差や球面収差等の諸収差の補正を行いやすくなる。また、負レンズの像側面が負の屈折力の接合面となるので、第２レンズ群の主点を物体側よりにしやすくなり、変倍比の確保も行いやすくなる。
第３レンズ群は１つのレンズ成分からなることが小型化の点で好ましい。
【００１５】
更には、第２レンズ群が、以下の条件式（３）を満足することがより好ましい。
２．１＜ＤL23／ＤL22＜７．０    ・・・（３）
ただし、
ＤL23は第２レンズ群中の第２の正レンズの光軸上の厚さ、
ＤL22は第２レンズ群中の負レンズの光軸上の厚さ、
である。
【００１６】
条件式（３）は第２レンズ群中の負レンズと第２の正レンズの光軸上の好ましい厚さの関係を示すものである。条件式（３）の下限を下回らないようにして第２の正レンズの厚さを確保することで高変倍比化に伴う像面湾曲の変動を抑えやすくなる。条件式（３）の上限を上回らないようにすることで第２の正レンズの厚さを適度に抑え、第２レンズ群を小さくでき小型化の点で好ましい。
【００１７】
また、第１レンズ群は広角端から望遠端への変倍に際してまず像側に移動しその後物体側に移動し、第３レンズ群は正レンズ成分からなり、広角端から望遠端への変倍に際してまず物体側に移動しその後像側に移動することが好ましい。
【００１８】
広角端と望遠端の何れか一方でズームレンズ全長が大きくなることを抑えられる。また、第３レンズ群を上述のように移動させることで、第２レンズ群の移動範囲の確保や中間焦点距離状態付近での軸外収差の低減、望遠端付近での増倍作用の確保が行える。
【００１９】
また、第３レンズ群が正レンズ成分からなり、広角端に対して望遠端で像側に位置し、第３レンズ群を物体側に移動させて遠距離物から近距離物へのフォーカシングを行うようにしてもよい。
【００２０】
撮像素子の特性が、撮像面の垂直方向付近に対して良好となる場合、第３レンズ群を正レンズ成分とするとよい。また、サイズを小さくしやすい第３レンズ群をフォーカシングレンズ群とすることで、フォーカシング時の駆動系への負担を抑えやすくなる。
【００２１】
また、第３レンズ群が負レンズ成分からなり、広角端に対して望遠端で物体側に位置し、第３レンズ群を像側に移動させて遠距離物から近距離物へのフォーカシングを行うようにしてもよい。
【００２２】
撮像素子の特性が、撮像面の周辺ほど垂直に対して傾いた方向にて良好となる場合、第３レンズ群を負レンズ成分とするとよい。ズームレンズの小径化に有利となる。また、サイズを小さくしやすい第３レンズ群をフォーカシングレンズ群とすることで、フォーカシング時の駆動系への負担を抑えやすくなる。
【００２３】
また、正レンズ成分の第３レンズ群でフォーカシングを行う場合、以下の条件式（４）を満足することが好ましい。
０．1５＜１−β3T2 ＜０．７    ・・・（４）
ただし、β3Tは望遠端における最遠距離物合焦時の第３レンズ群の横倍率である。
【００２４】
第３レンズ群のフォーカス感度は、第３レンズ群の倍率に依存する。そこで、望遠端における第３レンズ群のフォーカス感度が確保できるように、条件式（４）を満足することが好ましい。
【００２５】
条件式（４）の下限を下回らないようにすることでフォーカス感度を確保し、第３レンズ群のフォーカシング時の移動量を抑えやすくなり、駆動機構の小型化に有利となる。条件式（４）の上限を上回らないようにすることでフォーカシングの精度を確保しやすくなる。
【００２６】
また、第１レンズ群が、物体側から順に、負レンズ、正レンズの２枚のレンズからなる構成とすることが好ましい。
【００２７】
このように構成すると、第１レンズ群の主点を物体寄りにして使用状態での小型化を行いつつ、色収差等の収差バランスを行いやすく構成できる。また、光学性能の維持と沈胴時の鏡枠の薄型化との両立に効果的である。
【００２８】
また、第１レンズ群は、物体側から順に、両凹負レンズ成分と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ成分からなり、それぞれのレンズ成分が単レンズであり、第２レンズ群は第１の正レンズ、負レンズ、第２の正レンズの３枚のレンズからなり、第３レンズ群は１枚のレンズからなることが好ましい。
【００２９】
各レンズの構成枚数を少なくすることで低コスト化に有利となる。また、上述のレンズ配置とすることで、小型化や光学性能の確保を行いやすい。
【００３０】
また、以下の条件式（５）を満足することが好ましい。
１．３＜Ｃjmax／ｆt＜３．０    ・・・（５）
ただし、
Ｃjmaxは広角端から望遠端への変倍域における３群ズームレンズ全長の最大値であり、全長は３群ズームレンズの最も物体側のレンズの入射面から最も像側のレンズの射出面までの光軸上の厚みに、空気換算長で現したバックフォーカスを足したものとする。
【００３１】
条件式（５）は、ズームレンズの望遠端での焦点距離に対するレンズ全長最大値を規定するものであり、鏡枠の薄型化と収差補正のバランスを良好とするための条件である。条件式（５）の下限を下回らないようにすることで、各レンズ群によるパワーを抑えやすくなり、広角側での第１レンズ群での軸外収差、第２レンズ群での軸上収差等の収差をバランス良く補正することに有利となる。また、製造誤差による収差への影響も抑えやすくなる。条件式（５）の上限を上回らないようにすることで、ズームレンズの全長の短縮化となる。
【００３２】
また、以下の条件式（６）を満足することが好ましい。
４．０＜Ｃj（ｗ）／ｆw＜１０．０    ・・・（６）
ただし、
Ｃj（ｗ）は広角端における３群ズームレンズ全長であり、全長は３群ズームレンズの最も物体側のレンズの入射面から最も像側のレンズの射出面までの光軸上の厚みに、空気換算長で現したバックフォーカスを足したものとする。
【００３３】
条件式（６）は、ズームレンズの広角端での焦点距離に対する広角端でのズームレンズ全長を規定するものであり、小型化と変倍比の確保を両立しやすくするための条件である。条件式（６）の下限を下回らないようにすると、望遠端での全長の増大を抑えやすくなる。若しくは、所望の変倍比を得やすくなる。条件式（６）の上限を上回らないようにすると、第１レンズ群での光線高が高くなることを抑え、第１レンズ群の径が大きくなることを防止できる。若しくは、ズームレンズの全長が長くなることを抑え、鏡枠の沈胴段数の増加を抑えやすくなる。
【００３４】
また、次の条件式（７）を満足することが好ましい。
１．３＜Ｃj（ｔ）／ｆt＜２．５    ・・・（７）
ただし、
Ｃj（ｔ）は望遠端における３群ズームレンズ全長であり、全長は３群ズームレンズの最も物体側のレンズの入射面から最も像側のレンズの射出面までの光軸上の厚みに、空気換算長で現したバックフォーカスを足したものとする。
【００３５】
この条件式（７）は、望遠端におけるズームレンズの全長を望遠端の焦点距離で規定したものであり、全長短縮により鏡筒の構成をより簡略にし得るようにするための条件である。条件式（７）の下限を下回らないようにすると、広角端での全長増大を抑えやすくなる。若しくは、所望の変倍比を得るのが容易となる。条件式（７）の上限を上回らないようにすると、鏡枠全長を抑えやすく、小型化に有利となる。
【００３６】
また、以下の条件式（８）を満足することが好ましい。
−１．４＜ｆL11／ｆw＜−０．３    ・・・（８）
ただし、ｆL11は第１レンズ群の両凹負レンズ成分の焦点距離である。
【００３７】
前述の条件式（２）を満足する第１レンズ群の最も物体側の負レンズ成分には条件式（８）を満たす強い屈折力を持たせても光学性能上、良好に収差を補正しながらも、高変倍比化を行うことができる。条件式（８）の下限を下回らないようにして負の屈折力を確保することで、小型、高変倍比化を行いやすくなる。条件式（８）の上限を上回らないようにして、負の屈折力の過剰を抑え、軸上収差、軸外収差の発生を抑えることが好ましい。
【００３８】
また、以下の条件式（９）を満足することが好ましい。
２．０＜ｆG2／ＩＨw＜４．０    ・・・（９）
ただし、
ｆG2は第２レンズ群の焦点距離、
ＩＨwは広角端における像高、
である。
【００３９】
条件式（９）を満足することによって変倍比を確保しながらも少ない移動量でズーミングを行うことが可能となる。条件式（９）の下限を下回らないようにすることで、第２レンズ群の屈折力を抑え、収差を抑えることが好ましい。また、条件式（９）の上限を上回らないようにすることで、第２レンズ群の屈折力を確保し、第２レンズ群の移動量の増大を抑えることが好ましい。
【００４０】
また、以下の条件式を満足することが好ましい。
０．１＜Ｄ1G／ｆw＜１．５    ・・・（１０）
ただし、Ｄ1Gは第１レンズ群の光軸上での厚さである。
【００４１】
ズームレンズ全長および沈胴時の厚さを小さくするためには、条件式（１０）を満足することが好ましい。条件式（１０）の下限を下回らないようにして、第１レンズ群の光軸上の厚さを確保し、負の屈折力の確保に必要なレンズの厚みを確保することが好ましい。
条件式（１０）の上限を上回らないようにすることで、第１レンズ群の厚さを抑え、必要以上に厚くならないようにすることが好ましい。
【００４２】
また、第２レンズ群中の最も物体側のレンズ面および最も像側のレンズ面がいずれも非球面であることが好ましい。これにより、広角端から望遠端までの全状態での球面収差を良好に補正することができる。
【００４３】
また、上述の何れかのズームレンズを撮像装置の結像レンズとして用いることができる。つまり、３群ズームレンズと、３群ズームレンズの像側に配置され、３群ズームレンズにより形成される光学像を電気信号に変換する撮像素子を備える撮像装置であって、３群ズームレンズが上述の何れかの３群ズームレンズである撮像装置とすることが好ましい。
【００４４】
さらに、３群ズームレンズによるディストーションを含んだ電気信号を画像処理によりディストーションを補正した画像信号に変換する画像変換部を有することが好ましい。３群ズームレンズのディストーションを許容することで、３群ズームレンズのレンズ枚数の低減や小型化に一層有利となる。
【００４５】
上述の各条件式は、３群ズームレンズがフォーカシング機能を持つ場合は、最も遠距離に合焦した状態での構成とする。また、上述の構成を複数同時に満足することがより好ましい。
【００４６】
また、各条件式について、以下のようにすることがより好ましい。
条件式（１）について下限値を３．７、更には３．８とすることが好ましい。
上限値を設け、５．５を上回らないようにすることで各レンズ群の屈折力を抑えやすくなり、レンズ枚数の低減などの点で好ましい。
条件式（２）について、
下限値を０．３、更には０．５とすることが好ましい。
上限値を０．９６とすることが好ましい。
条件式（３）について、
下限値を３．０、更には３．５とすることが好ましい。
上限値を６．０、更には５．０とすることが好ましい。
条件式（４）について、
下限値を０．２とすることが好ましい。
上限値を０．５とすることが好ましい。
条件式（５）について、
下限値を１．６、更には１．７５とすることが好ましい。
上限値を２．５、更には２．０とすることが好ましい。
条件式（６）について、
下限値を５．０、更には６．０とすることが好ましい。
上限値を９．０、更には８．５とすることが好ましい。
条件式（７）について、
下限値を１．５とすることが好ましい。
上限値を２．０とすることが好ましい。
条件式（８）について、
下限値を−１．３５とすることが好ましい。
上限値を−０．５、更には−０．９とすることが好ましい。
条件式（９）について、
下限値を２．５、更には２．７とすることが好ましい。
上限値を３．５、更には３．４とすることが好ましい。
条件式（１０）について
下限値を０．４、更には０．７とすることが好ましい。
上限値を１．３、更には１．１とすることが好ましい。
【００４７】
上述の各発明は、任意に複数を同時に満足することがより好ましい。また、各条件式について、より限定した条件式の数値範囲の上限値あるいは下限値のみを限定しても構わない。また、上述の各構成は、任意に組み合わせて構わない。
【発明の効果】
【００４８】
本発明によれば、高変倍比でありながら光学性能の確保や小型化にも有利な３群ズームレンズおよびそれを備えた撮像装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
以下に、本発明にかかる３群ズームレンズ及び撮像装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００５０】
以下に示す各実施例は、いずれも４倍程度の高変倍比を達成し、３５°以上の広角端半画角を確保し、光学性能も良好な負、正、正タイプ（実施例１〜４）もしくは負、正、負タイプ（実施例５〜８）の３群ズームレンズとなっている。実施例１、２、４、５は全ズーム状態にて有効撮像領域は矩形で一定である。
【００５１】
各実施例での条件式対応値は無限遠物点に合焦した状態での値である。全長は、レンズの入射面から射出面までの光軸上の距離にバックフォーカスを加えたものである。バックフォーカスは、空気換算長で示している。
【００５２】
以下、本発明の３群ズームレンズの実施例１、２、５、６について説明する。実施例１、２、５、６の無限遠物点合焦時の広角端（ａ）、中間焦点距離状態（ｂ）、望遠端（ｃ）のレンズ断面図をそれぞれ図１、図２、図１０、図１１に示す。図１、図２、図１０、図１１中、第１レンズ群はＧ１、明るさ絞りはＳ、第２レンズ群はＧ２、フレア絞りはＦＳ、第３レンズ群はＧ３、赤外光を制限する波長域制限コートを施したローパスフィルタを構成する平行平板はＦ、電子撮像素子のカバーガラスの平行平板はＣ、像面はＩで示してある。なお、カバーガラスＣの表面に波長域制限用の多層膜を施してもよい。また、そのカバーガラスＣにローパスフィルタ作用を持たせるようにしてもよい。
【００５３】
また、実施例１、２において、明るさ絞りＳ、フレア絞りＦＳは第２レンズ群Ｇ２と一体で移動し、実施例５、６は明るさ絞りＳは第２レンズ群Ｇ２と一体で移動する。各数値の長さの単位はｍｍ、角度の単位は°（度）である。さらに、ズームデータは広角端（ＷＥ）、中間焦点距離状態（ＳＴ）、望遠端（ＴＥ）での値である。
【００５４】
実施例１のズームレンズは、図１に示すように、物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、明るさ絞りＳと、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、フレア絞りＦＳと、正の屈折力の第３レンズ群Ｇ３とを配置している。
【００５５】
広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１は像側に移動後、物体側に移動する。第２レンズ群Ｇ２は物体側にのみ移動する。第３レンズ群Ｇ３は物体側に移動後、像側に移動する。フォーカシングは第３レンズ群Ｇ３の移動で行い、遠距離物点から近距離物点への合焦動作は第３レンズ群Ｇ３を物体側に移動させて行う。
【００５６】
物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は、両凹負レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとからなる。第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとの接合レンズとからなる。第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズからなる。
【００５７】
非球面は、第１レンズ群Ｇ１の両凹負レンズの像側の面と、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の正メニスカスレンズの物体側の面と、最も像側の正メニスカスレンズの像側の面と、第３レンズ群Ｇ３の両凸正レンズの物体側の面との４面に用いている。
【００５８】
実施例２のズームレンズは、図２に示すように、物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、明るさ絞りＳと、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、フレア絞りＦＳと、正の屈折力の第３レンズ群Ｇ３とを配置している。
【００５９】
広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１は像側に移動後、物体側に移動する。第２レンズ群Ｇ２は物体側にのみ移動する。第３レンズ群Ｇ３は物体側に移動後、像側に移動する。フォーカシングは第３レンズ群Ｇ３の移動で行い、遠距離物点から近距離物点への合焦動作は第３レンズ群Ｇ３を物体側に移動させて行う。
【００６０】
物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は、両凹負レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとからなる。第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとの接合レンズとからなる。第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズからなる。
【００６１】
非球面は、第１レンズ群Ｇ１の両凹負レンズの像側の面と、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の正メニスカスレンズの物体側の面と、最も像側の正メニスカスレンズの像側の面と、第３レンズ群Ｇ３の両凸正レンズの物体側の面との４面に用いている。
【００６２】
実施例５のズームレンズは、図１０に示すように、物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、明るさ絞りＳと、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３とを配置している。
【００６３】
広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１は像側に移動後、物体側に移動する。第２レンズ群Ｇ２は物体側にのみ移動する。第３レンズ群Ｇ３は物体側にのみ移動する。フォーカシングは第３レンズ群Ｇ３の移動で行い、遠距離物点から近距離物点への合焦動作は第３レンズ群Ｇ３を像側に移動させて行う。
【００６４】
物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は、両凹負レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとからなる。第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸正レンズとの接合レンズとからなる。第３レンズ群Ｇ３は、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる。
【００６５】
非球面は、第１レンズ群Ｇ１の両凹負レンズの物体側及び像側の面と、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の正メニスカスレンズの物体側の面と、最も像側の両凸正レンズの像側の面と、第３レンズ群Ｇ３の負メニスカスレンズの物体側の面との５面に用いている。
【００６６】
実施例６のズームレンズは、図１１に示すように、物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、明るさ絞りＳと、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３とを配置している。
【００６７】
広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１は像側に移動後、物体側に移動する。第２レンズ群Ｇ２は物体側にのみ移動する。第３レンズ群Ｇ３は物体側にのみ移動する。フォーカシングは第３レンズ群Ｇ３の移動で行い、遠距離物点から近距離物点への合焦動作は第３レンズ群Ｇ３を像側に移動させて行う。
【００６８】
物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は、両凹負レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとからなる。第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸正レンズとの接合レンズとからなる。第３レンズ群Ｇ３は、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる。
【００６９】
非球面は、第１レンズ群Ｇ１の両凹負レンズの物体側及び像側の面と、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の正メニスカスレンズの物体側の面と、最も像側の両凸正レンズの像側の面と、第３レンズ群Ｇ３の負メニスカスレンズの物体側の面との５面に用いている。
【００７０】
以下に、上記各実施例の数値データを示す。記号は上記の外、ｆは全系焦点距離、ＢＦはバックフォーカス、ｆ１、ｆ２…は各レンズ群の焦点距離、ＩＨは像高、ＦNOはＦナンバー、ωは半画角、ＷＥは広角端、ＳＴは中間焦点距離状態、ＴＥは望遠端、ｒ１、ｒ２…は各レンズ面の曲率半径、ｄ１、ｄ２…は各レンズ面間の間隔、ｎｄ１、ｎｄ２…は各レンズのｄ線の屈折率、νｄ１、νｄ２…は各レンズのアッベ数である。後述するレンズ全長は、レンズ最前面からレンズ最終面までの距離にバックフォーカスを加えたものである。ＢＦ（バックフォーカス）は、レンズ最終面から近軸像面までの距離を空気換算して表したものである。
【００７１】
なお、非球面形状は、ｘを光の進行方向を正とした光軸とし、ｙを光軸と直交する方向にとると、下記の式にて表される。
【００７２】
ｘ＝（ｙ2 ／ｒ）／［１＋｛１−（Ｋ＋１）（ｙ／ｒ）2 ｝1/2 ］
＋Ａ4 ｙ4 ＋Ａ6 ｙ6 ＋Ａ8 ｙ8 ＋Ａ10ｙ10＋Ａ12ｙ12
ただし、ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐係数、Ａ4 、Ａ6 、Ａ8 、Ａ10、Ａ12はそれぞれ４次、６次、８次、１０次、１２次の非球面係数である。また、非球面係数において、「ｅ−ｎ」（ｎは整数）は、「１０−ｎ」を示している。
【００７３】
実施例１
単位：ｍｍ
面データ
面番号     ｒ         ｄ       ｎｄ      νｄ 
1    -234.370      0.70     1.83481    42.71
2*      5.778      2.42
3      11.366      2.00     2.00069    25.46
4      27.645      可変  
5 (明るさ絞り)     0.40
6*      5.381      2.88     1.85135    40.10
7       6.887      0.70     1.84666    23.78
8       3.222      2.76     1.58313    59.46
9*     36.164      0.55
10(フレア絞り）     可変
11*     33.961      1.49     1.53113    55.80
12     -42.368      可変
13        ∞        0.50     1.51633    64.14
14        ∞        0.50
15        ∞        0.50     1.51633    64.14
16        ∞        0.35 
像面（受光面） ∞
非球面データ
第２面
k=-0.300,A4=-2.71430e-04,A6=-5.48669e-06,A8=4.19156e-08,A10=-4.40931e-09
第６面
k=-3.415,A4=2.55760e-03,A6=-6.32878e-05,A8=3.24082e-06,A10=-9.18564e-08
第９面
k=-0.278,A4=1.66713e-03,A6=1.16596e-04,A8=-1.14917e-05,A10=1.70240e-06  
第１１面
k=0.000,A4=5.57083e-05,A6=6.53176e-06, A8=-1.61759e-07,A10=8.08029e-10  
群焦点距離
G1         G2          G3
f1=-12.70    f2=10.80    f3=35.73
ズームデータ
ＷＥ    ＳＴ      ＴＥ
像高ＩＨ       3.84      3.84      3.84
焦点距離       5.00     13.59     19.29
ＦＮＯ．       2.92      4.57      6.00
画角２ω      84.36     32.23     22.93
全長          40.32     33.39     37.53
ＢＦ           5.02      7.87      4.44
d4          18.35      2.89      1.30  
d10          2.97      8.65     17.81  
d12          3.51      6.37      2.93  
【００７４】
実施例２
単位：ｍｍ
面データ
面番号     ｒ         ｄ       ｎｄ      νｄ 
1     -37.259      0.70     1.80610    40.92
2*      5.880      1.60
3      11.297      2.00     2.00069    25.46
4      47.964      可変
5(明るさ絞り)      0.40
6*      5.606      2.56     1.85135    40.10
7       7.382      0.70     1.84666    23.78
8       3.555      3.00     1.58313    59.46
9*     35.301      0.55
10(フレア絞り)      可変
11*     29.105      1.49     1.53113    55.80
12     -63.276      可変
13        ∞        0.50     1.51633    64.14
14        ∞        0.50
15        ∞        0.50     1.51633    64.14
16        ∞        0.35 
像面（受光面） ∞
非球面データ
第２面
k=-4.002,A4=1.79389e-03,A6=-5.26296e-05,A8=1.15306e-06,A10=-1.22438e-08
第６面
k=-3.358,A4=2.22136e-03, A6=-4.49616e-05,A8=2.03611e-06,A10=-4.19282e-08
第９面
k=-0.278,A4=1.46390e-03,A6=6.22492e-05,A8=2.84552e-06,A10=1.52230e-07  
第１１面
k=0.000,A4=-9.47610e-05,A6=2.61128e-05,A8=-1.53481e-06,A10=3.51661e-08  
群焦点距離
G1        G2          G3
f1=-13.29    f2=11.36    f3=37.74
ズームデータ
ＷＥ    ＳＴ      ＴＥ
像高ＩＨ       3.84      3.84      3.84
焦点距離       5.80     13.59     22.30
ＦＮＯ．       2.80      4.06      6.00
画角２ω      76.30     32.16     19.80
全長          39.29     33.51     40.53
ＢＦ           6.18      9.83      4.42
d4          17.06      3.76      1.60  
d10          2.97      6.83     21.42  
d12          4.67      8.32      2.91  
【００７５】
実施例５
単位：ｍｍ
面データ
面番号     ｒ         ｄ       ｎｄ      νｄ 
1*   -113.961      0.70     1.88300    40.76
2*      5.940      1.65
3      10.858      1.73     1.84666    23.78
4      50.171      可変  
5(明るさ絞り)      0.00
6*      4.509      2.40     1.51633    64.14
7      10.100      0.54     1.90366    31.32
8       3.983      2.15     1.62263    58.16
9*    -24.449      可変  
10*     -3.808      1.00     1.49700    81.54
11      -5.865      可変
12        ∞        0.50     1.53996    59.45
13        ∞        0.50
14        ∞        0.49     1.51633    64.14
15        ∞        0.58 
像面（受光面） ∞
非球面データ
第１面
k=0.000,A4=-5.53177e-04,A6=3.25017e-05,A8=-8.64611e-07,A10=8.14308e-09
第２面
k=0.000,A4=-1.03578e-03,A6=2.37354e-05,A8=-4.40077e-07,A10=-2.03801e-08
第６面
k=-0.246,A4=-1.98445e-04,A6=-1.40006e-05,A8=1.28259e-06,A10=0.000
第９面
k=13.738,A4=1.07699e-03,A6=1.12355e-05,A8=1.16855e-06,A10=6.46670e-07
第１０面
k=-0.461,A4=-7.07395e-04,A6=-5.05995e-05,A8=-6.19626e-07,A10=-1.06047e-07
群焦点距離
G1        G2        G3
f1=-12.40   f2=9.28   f3=-26.06
ズームデータ
ＷＥ      ＳＴ      ＴＥ
像高ＩＨ       3.84      3.84      3.84
焦点距離       5.80     11.50     22.20
ＦＮＯ．       2.87      3.95      6.00
画角２ω      76.60     37.70     19.69
全長          36.66     30.71     33.96
ＢＦ           3.03      7.13     15.30
d4          16.69      6.44      1.50  
d9           6.77      6.98      6.99  
d11          1.30      5.40     13.58  
【００７６】
実施例６
単位：ｍｍ
面データ
面番号     ｒ         ｄ       ｎｄ      νｄ 
1*    -62.729      0.70     1.88300    40.76
2*      5.852      1.51
3      11.451      1.66     2.00069    25.46
4      56.559      可変
5(明るさ絞り)      0.00
6*      4.483      2.40     1.51633    64.14
7      11.667      0.62     1.90366    31.32
8       4.172      2.15     1.62263    58.16
9*    -23.523      可変  
10*     -4.173      1.00     1.49700    81.54
11      -6.653      可変 
12        ∞        0.50     1.53996    59.45
13        ∞        0.50
14        ∞        0.49     1.51633    64.14
15        ∞        0.58 
像面（受光面） ∞
非球面データ
第１面
k=0.000,A4=-5.96485e-04,A6=3.58482e-05,A8=-9.13819e-07,A10=7.87055e-09
第２面
k=0.000,A4=-1.17758e-03,A6=2.71790e-05,A8=-4.34015e-07,A10=-2.58636e-08
第６面
k=-0.271,A4=-1.55770e-04,A6=-1.24411e-05,A8=1.56677e-06,A10=0.000
第９面
k=5.238,A4=1.15790e-03,A6=1.61626e-05,A8=1.90077e-06,A10=7.47798e-07
第１０面
k=-0.261,A4=-2.50820e-04,A6=-2.61630e-05,A8=-1.29687e-06,A10=4.23771e-08
群焦点距離
G1        G2          G3
f1=-12.65    f2=9.29     f3=-26.01
ズームデータ
ＷＥ    ＳＴ      ＴＥ
像高ＩＨ       3.84      3.84      3.84
焦点距離       5.80     11.50     22.20
ＦＮＯ．       2.89      3.95      6.00
画角２ω      76.57     37.67     19.67
全長          36.66     30.49     33.46
ＢＦ           3.03      7.10     15.13
d4          16.94      6.53      1.50  
d9           6.65      6.82      6.82  
d11          1.30      5.38     13.40  
【００７７】
以上の実施例１、２、５、６の無限遠物点合焦時の収差図をそれぞれ図３、図４、図１２、図１３に示す。これらの収差図において、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す。各図中、“ω”は半画角を示す。
【００７８】
次に、実施例３、４、７、８に係る３群ズームレンズについて説明する。実施例３、４は、それぞれ実施例１、２のズームレンズを用い、実施例７、８は、それぞれ実施例５、６のズームレンズを用い、電気的に歪曲収差を補正する撮像装置に用いた例であり、変倍時に有効撮像領域の形状が変化する。そのため、ズーム状態における像高や画角が対応する実施例と相違する。このように、実施例３に係る３群ズームレンズは、実施例１の３群ズームレンズと同一の構成である。実施例４に係る３群ズームレンズは、実施例２の３群ズームレンズと同一の構成である。実施例７に係る３群ズームレンズは、実施例５の３群ズームレンズと同一の構成である。実施例８に係る３群ズームレンズは、実施例６の３群ズームレンズと同一の構成である。このため、重複する説明は省略する。そして、広角端の半画角ωが３４°以上のズームレンズを備えた撮像装置となっている。
【００７９】
実施例３、４、７、８では広角側で発生する樽型の歪曲収差を電気的に補正したうえで画像の記録や表示を行っている。本実施例のズームレンズは矩形の光電変換面上に広角端では樽型の歪曲収差が発生する。一方中間焦点距離状態付近や望遠端では歪曲収差の発生が抑えられる。
【００８０】
歪曲収差を電気的に補正するために、有効撮像領域は、広角端では樽型形状とし、中間焦点距離状態や望遠端では矩形の形状となるようにしている。そして、あらかじめ設定した有効撮像領域を画像処理により画像変換し、歪みを低減させた矩形の画像情報に変換する。広角端での像高ＩＨｗは、中間焦点距離状態の像高ＩＨｓや望遠端での像高ＩＨｔよりも小さくなるようにしている。
【００８１】
本実施例３、４、７、８では、広角端にて光電変換面の短辺方向の長さが有効撮像領域の短辺方向の長さと同じになるようにし、画像処理後の歪曲収差が−３％程残るように有効撮像領域を定めている。もちろん、それよりも小さい樽型の領域を有効撮像領域として矩形に変換した画像を記録・再生画像するようにしてもよい。
【００８２】
実施例３におけるズームデータを以下に示す。
ズームデータ
ＷＥ    ＳＴ      ＴＥ
像高ＩＨ       3.58      3.84      3.84
焦点距離       5.00     13.59     19.29
ＦＮＯ．       2.92      4.57      6.00
画角２ω      79.02     32.23     22.93
【００８３】
実施例４におけるズームデータを以下に示す。
ズームデータ
ＷＥ    ＳＴ      ＴＥ
像高ＩＨ       3.57      3.84      3.84
焦点距離       5.80     13.59     22.30
ＦＮＯ．       2.80      4.06      6.00
画角２ω      70.65     32.16     19.80
【００８４】
実施例７におけるズームデータを以下に示す。
ズームデータ
ＷＥ    ＳＴ      ＴＥ
像高ＩＨ       3.57      3.84      3.84
焦点距離       5.80     11.50     22.20
ＦＮＯ．       2.87      3.95      6.00
画角２ω      70.87     37.70     19.69
【００８５】
実施例８におけるズームデータを以下に示す。
ズームデータ
ＷＥ    ＳＴ      ＴＥ
像高ＩＨ       3.57      3.84      3.84
焦点距離       5.80     11.50     22.20
ＦＮＯ．       2.89      3.95      6.00
画角２ω      70.91     37.67     19.67
【００８６】
次に、各実施例における条件式（１）〜（１０）の値を掲げる。
実施例１  実施例２  実施例３  実施例４  
(1)ｆt／ｆw    3.86      3.85      3.86      3.85      
(2)（ｒL11f+ｒL11r）／（ｒL11f-ｒL11r）
0.95      0.73      0.95      0.73
(3)DL23／DL22  3.94      4.29      3.94      4.29
(4)1-β3T2     0.26      0.25      0.26      0.25
(5)Cjmax/ｆt   2.09      1.76      2.09      1.76
(6)Cj(w)/ｆw   8.07      6.78      8.07      6.78
(7)Cj(t)/ｆt   1.95      1.82      1.95      1.82
(8)ｆL11/ｆw  -1.35     -1.08     -1.35     -1.08
(9)fG2/IHw     2.81      2.96      3.02      3.18
(10)D1G/fw     1.02      0.74      1.02      0.74 
実施例５  実施例６  実施例７  実施例８  
(1)ｆt／ｆw    3.83      3.83      3.83      3.83      
(2)（ｒL11f+ｒL11r）／（ｒL11f-ｒL11r）
0.90      0.83      0.90      0.83
(3)DL23／DL22  3.95      3.46      3.95      3.46
(4)1-β3T2      -         -         -         -  
(5)Cjmax/ｆt   1.65      1.65      1.65      1.65
(6)Cj(w)/ｆw   6.32      6.32      6.32      6.32
(7)Cj(t)/ｆt   1.53      1.51      1.53      1.51
(8)ｆL11/ｆw  -1.10     -1.04     -1.10     -1.04
(9)fG2/IHw     2.42      2.42      2.60      2.60
(10)D1G/fw     0.70      0.67      0.70      0.67 
【００８７】
（歪曲収差の補正）
ところで、本発明のズームレンズを用いたときに、像の歪曲は電気的にデジタル補正する。以下に、像の歪曲をデジタル補正するための基本的概念について説明する。
【００８８】
例えば、図５に示すように、光軸と撮像面との交点を中心として有効撮像面の長辺に内接する半径Ｒの円周上（像高）での倍率を固定し、この円周を補正の基準とする。そして、それ以外の任意の半径ｒ（ω）の円周上（像高）の各点を略放射方向に移動させて、半径ｒ'（ω）となるように同心円状に移動させることで補正する。
【００８９】
例えば、図５において、半径Ｒの円の内側に位置する任意の半径ｒ1（ω）の円周上の点Ｐ1は、円の中心に向けて補正すべき半径ｒ1'（ω）円周上の点Ｐ2に移動させる。また、半径Ｒの円の外側に位置する任意の半径ｒ2（ω）の円周上の点Ｑ1は、円の中心から離れる方向に向けて補正すべき半径ｒ2'（ω）円周上の点Ｑ2に移動させる。
【００９０】
ここで、ｒ'（ω）は次のように表わすことができる。
ｒ'（ω）＝α・ｆ・ｔａｎω    （０≦α≦１）
ただし、
ωは被写体半画角、ｆは結像光学系（本発明では、ズームレンズ）の焦点距離である。
【００９１】
ここで、前記半径Ｒの円上（像高）に対応する理想像高をＹとすると、
α＝Ｒ／Ｙ＝Ｒ／（ｆ・ｔａｎω）
となる。
【００９２】
光学系は、理想的には、光軸に対して回転対称であり、すなわち歪曲収差も光軸に対して回転対称に発生する。したがって、上述のように、光学的に発生した歪曲収差を電気的に補正する場合には、再現画像上で光軸と撮像面との交点を中心とした有効撮像面の長辺に内接する半径Ｒの円の円周上（像高）の倍率を固定して、それ以外の半径ｒ（ω）の円周上（像高）の各点を略放射方向に移動させて、半径ｒ'（ω）となるように同心円状に移動させることで補正することができれば、データ量や演算量の点で有利と考えられる。
【００９３】
ところが、光学像は、電子撮像素子で撮像された時点で（サンプリングのため）連続量ではなくなる。したがって、厳密には光学像上に描かれる上記半径Ｒの円も、電子撮像素子上の画素が放射状に配列されていない限り正確な円ではなくなる。
【００９４】
つまり、離散的座標点毎に表わされる画像データの形状補正においては、上記倍率を固定できる円は存在しない。そこで、各画素（Ｘi，Ｙj）毎に、移動先の座標（Ｘi'，Ｙj' ）を決める方法を用いるのがよい。なお、座標（Ｘi'，Ｙj'）に（Ｘi，Ｙj）の２点以上が移動してきた場合には、各画素が有する値の平均値をとる。また、移動してくる点がない場合には、周囲のいくつかの画素の座標（Ｘi'，Ｙj'）の値を用いて補間すればよい。
【００９５】
このような方法は、特にズームレンズが有する電子撮像装置において光学系や電子撮像素子の製造誤差等のために光軸に対して歪みが著しく、前記光学像上に描かれる上記半径Ｒの円が非対称になった場合の補正に有効である。また、撮像素子あるいは各種出力装置において信号を画像に再現する際に幾何学的歪み等が発生する場合等の補正に有効である。
【００９６】
本発明の電子撮像装置では、補正量ｒ’（ω）−ｒ（ω）を計算するために、ｒ（ω）すなわち半画角と像高との関係、あるいは、実像高ｒと理想像高ｒ’／αとの関係が、電子撮像装置に内蔵された記録媒体に記録されている構成としてもよい。
【００９７】
なお、歪曲補正後の画像が短辺方向の両端において光量が極端に不足することのないようにするには、前記半径Ｒが、次の条件式を満足するのがよい。
【００９８】
０≦Ｒ≦０．６Ｌs 
ただし、Ｌs は有効撮像面の短辺の長さである。
【００９９】
好ましくは、前記半径Ｒは、次の条件式を満足するのがよい。
０．３Ｌs≦Ｒ≦０．６Ｌs
さらには、半径Ｒは、略有効撮像面の短辺方向の内接円の半径に一致させるのが最も有利である。なお、半径Ｒ＝０の近傍、すなわち、軸上近傍において倍率を固定した補正の場合は、実質画像数の面で若干の不利があるが、広角化しても小型化にするための効果は確保できる。
【０１００】
なお、補正が必要な焦点距離区間については、いくつかの焦点ゾーンに分割する。そして、該分割された焦点ゾーン内の望遠端近傍で略、
ｒ’（ω）＝α・ｆ・ｔａｎω
を満足する補正結果が得られる場合と同じ補正量で補正してもよい。
【０１０１】
ただし、その場合、分割された焦点ゾーン内の広角端において樽型歪曲量がある程度残存してしまう。また、分割ゾーン数を増加させてしまうと、補正のために必要な固有データを記録媒体に余計に保有する必要が生じあまり好ましくない。そこで、分割された焦点ゾーン内の各焦点距離に関連した１つ又は数個の係数を予め算出しておく。この係数は、シミュレーションや実機による測定に基づいて決定しておけばよい。
【０１０２】
そして、前記分割されたゾーン内の望遠端近傍で略、
ｒ’（ω）＝α・ｆ・ｔａｎω
を満足する補正結果が得られる場合の補正量を算出し、この補正量に対して焦点距離毎に前記係数を一律に掛けて最終的な補正量にしてもよい。
【０１０３】
ところで、無限遠物体を結像させて得られた像に歪曲がない場合は、
ｆ＝ｙ／ｔａｎω
が成立する。
ただし、ｙは像点の光軸からの高さ（像高）、ｆは結像系（本発明ではズームレンズ）の焦点距離、ωは撮像面上の中心からｙの位置に結ぶ像点に対応する物点方向の光軸に対する角度（被写体半画角）である。
【０１０４】
結像系に樽型の歪曲収差がある場合は、
ｆ＞ｙ／ｔａｎω
となる。つまり、結像系の焦点距離ｆと、像高ｙとを一定とすると、ωの値は大きくなる。
【０１０５】
（デジタルカメラ）
図６〜図８は、以上のようなズームレンズを撮影光学系１４１に組み込んだ本発明によるデジタルカメラの構成の概念図を示す。図６はデジタルカメラ１４０の外観を示す前方斜視図、図７は同後方正面図、図８はデジタルカメラ１４０の構成を示す模式的な断面図である。ただし、図６と図８においては、撮影光学系１４１の非沈胴時を示している。デジタルカメラ１４０は、この例の場合、撮影用光路１４２を有する撮影光学系１４１、ファインダー用光路１４４を有するファインダー光学系１４３、シャッターボタン１４５、フラッシュ１４６、液晶表示モニター１４７、焦点距離変更ボタン１６１、設定変更スイッチ１６２等を含み、撮影光学系１４１の沈胴時には、カバー１６０をスライドすることにより、撮影光学系１４１とファインダー光学系１４３とフラッシュ１４６はそのカバー１６０で覆われる。そして、カバー１６０を開いてカメラ１４０を撮影状態に設定すると、撮影光学系１４１は図８の非沈胴状態になり、カメラ１４０の上部に配置されたシャッターボタン１４５を押圧すると、それに連動して撮影光学系１４１、例えば実施例１のズームレンズを通して撮影が行われる。撮影光学系１４１によって形成された物体像が、波長域制限コートを施したローパスフィルタＦとカバーガラスＣを介してＣＣＤ１４９の撮像面上に形成される。このＣＣＤ１４９で受光された物体像は、処理手段１５１を介し、電子画像としてカメラ背面に設けられた液晶表示モニター１４７に表示される。また、この処理手段１５１には記録手段１５２が接続され、撮影された電子画像を記録することもできる。なお、この記録手段１５２は処理手段１５１と別体に設けてもよいし、フレキシブルディスクやメモリーカード、ＭＯ等により電子的に記録書込を行うように構成してもよい。また、ＣＣＤ１４９に代わって銀塩フィルムを配置した銀塩カメラとして構成してもよい。
【０１０６】
さらに、ファインダー用光路１４４上にはファインダー用対物光学系１５３が配置してある。ファインダー用対物光学系１５３は、複数のレンズ群（図の場合は３群）と２つのプリズムからなり、撮影光学系１４１のズームレンズに連動して焦点距離が変化するズーム光学系からなり、このファインダー用対物光学系１５３によって形成された物体像は、像正立部材である正立プリズム１５５の視野枠１５７上に形成される。この正立プリズム１５５の後方には、正立正像にされた像を観察者眼球Ｅに導く接眼光学系１５９が配置されている。なお、接眼光学系１５９の射出側にカバー部材１５０が配置されている。
【０１０７】
このように構成されたデジタルカメラ１４０は、撮影光学系１４１が本発明により、沈胴時に厚みを極めて薄く、高変倍で全変倍域で結像性能を極めて安定的であるあるので、高性能・小型化・広角化が実現できる。
【０１０８】
（内部回路構成）
図９は、上記デジタルカメラ１４０の主要部の内部回路の構成ブロック図である。なお、以下の説明では、上記の処理手段は、例えばＣＤＳ／ＡＤＣ部１２４、一時記憶メモリ１１７、画像処理部１１８等からなり、記憶手段は、例えば記憶媒体部１１９等からなる。
【０１０９】
図９に示すように、デジタルカメラ１４０は、操作部１１２と、この操作部１１２に接続された制御部１１３と、この制御部１１３の制御信号出力ポートにバス１１４及び１１５を介して接続された撮像駆動回路１１６並びに一時記憶メモリ１１７、画像処理部１１８、記憶媒体部１１９、表示部１２０、及び設定情報記憶メモリ部１２１を備えている。
【０１１０】
上記の一時記憶メモリ１１７、画像処理部１１８、記憶媒体部１１９、表示部１２０、及び設定情報記憶メモリ部１２１は、バス１２２を介して相互にデータの入力又は出力が可能なように構成され、また、撮像駆動回路１１６には、ＣＣＤ１４９とＣＤＳ／ＡＤＣ部１２４が接続されている。
【０１１１】
操作部１１２は各種の入力ボタンやスイッチを備え、これらの入力ボタンやスイッチを介して外部（カメラ使用者）から入力されるイベント情報を制御部に通知する回路である。
【０１１２】
制御部１１３は、例えばＣＰＵ等からなる中央演算処理装置であり、不図示のプログラムメモリを内蔵し、そのプログラムメモリに格納されているプログラムにしたがって、操作部１１２を介してカメラ使用者から入力される指示命令を受けてデジタルカメラ１４０全体を制御する回路である。
【０１１３】
ＣＣＤ１４９は、本発明による撮影光学系１４１を介して形成された物体像を受光する。ＣＣＤ１４９は、撮像駆動回路１１６により駆動制御され、その物体像の各画素ごとの光量を電気信号に変換してＣＤＳ／ＡＤＣ部１２４に出力する撮像素子である。
【０１１４】
ＣＤＳ／ＡＤＣ部１２４は、ＣＣＤ１４９から入力する電気信号を増幅しかつアナログ／デジタル変換を行って、この増幅とデジタル変換を行っただけの映像生データ（ベイヤーデータ、以下ＲＡＷデータという。）を一時記憶メモリ１１７に出力する回路である。
【０１１５】
一時記憶メモリ１１７は、例えばＳＤＲＡＭ等からなるバッファであり、ＣＤＳ／ＡＤＣ部１２４から出力される上記ＲＡＷデータを一時的に記憶するメモリ装置である。画像処理部１１８は、一時記憶メモリ１１７に記憶されたＲＡＷデータ又は記憶媒体部１１９に記憶されているＲＡＷデータを読み出して、制御部１１３から指定された画質パラメータに基づいて歪曲収差補正を含む各種画像処理を電気的に行う回路である。
【０１１６】
記録媒体部１１９は、例えばフラッシュメモリ等からなるカード型又はスティック型の記録媒体を着脱自在に装着して、それらカード型又はスティック型のフラッシュメモリに、一時記憶メモリ１１７から転送されるＲＡＷデータや画像処理部１１８で画像処理された画像データを記録して保持する装置の制御回路である。
【０１１７】
表示部１２０は、液晶表示モニターを備え、その液晶表示モニターに画像や操作メニュー等を表示する回路である。設定情報記憶メモリ部１２１には、予め各種の画質パラメータが格納されているＲＯＭ部と、そのＲＯＭ部から読み出された画質パラメータの中から操作部１１２の入力操作によって選択された画質パラメータを記憶するＲＡＭ部が備えられている。設定情報記憶メモリ部１２１は、それらのメモリへの入出力を制御する回路である。
【０１１８】
このように構成されたデジタルカメラ１４０は、撮影光学系１４１が、本発明により、十分な広角域を有し、コンパクトな構成としながら、高変倍で全変倍域で結像性能が極めて安定的であるので、高性能・小型化・広角化が実現できる。そして、広角側、望遠側での速い合焦動作が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
以上のように、本発明にかかる３群ズームレンズは、高変倍比でありながら光学性能の確保や小型化する場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明の３群ズームレンズの実施例１の無限遠物点合焦時の広角端（ａ）、中間状態（ｂ）、望遠端（ｃ）でのレンズ断面図である。
【図２】本発明のズームレンズの実施例２の図１と同様の図である。
【図３】実施例１の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図４】実施例２の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図５】歪曲収差の補正を説明する図である。
【図６】本発明によるズームレンズを組み込んだデジタルカメラの外観を示す前方斜視図である。
【図７】上記デジタルカメラの後方斜視図である。
【図８】上記デジタルカメラの断面図である。
【図９】デジタルカメラの主要部の内部回路の構成ブロック図である。
【図１０】本発明のズームレンズの実施例５の図１と同様の図である。
【図１１】本発明のズームレンズの実施例６の図１と同様の図である。
【図１２】実施例５の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図１３】実施例６の無限遠物点合焦時の収差図である。
【符号の説明】
【０１２１】
Ｇ１…第１レンズ群
Ｇ２…第２レンズ群
Ｇ３…第３レンズ群
Ｓ…明るさ絞り
ＦＳ…フレア絞り
Ｆ…ローパスフィルタ
Ｃ…カバーガラス
Ｉ…像面
１１２…操作部
１１３…制御部
１１４…バス
１１５…バス
１１６…撮像駆動回路
１１７…一時記憶メモリ
１１８…画像処理部
１１９…記憶媒体部
１２０…表示部
１２１…設定情報記憶メモリ部
１２２…バス
１２４…ＣＤＳ／ＡＤＣ部
１４０…デジタルカメラ
１４１…撮影光学系
１４２…撮影用光路
１４３…ファインダー光学系
１４４…ファインダー用光路
１４５…シャッターボタン
１４６…フラッシュ
１４７…液晶表示モニター
１４９…ＣＣＤ
１５０…カバー部材
１５１…処理手段
１５２…記録手段
１５３…ファインダー用対物光学系
１５５…正立プリズム
１５７…視野枠
１５９…接眼光学系
１６０…カバー
１６１…焦点距離変更ボタン
１６２…設定変更スイッチ
【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】
2008292911.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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