(57)【要約】      （修正有）【課題】必要なズーム比に対して小型化が可能な撮像装置を提供する。【解決手段】第１レンズ群は物体側より順に配列された、凹レンズＬ１、像側に強い凸面を向けた凸レンズＬ２、像側に強い凹面を向けた凹レンズＬ３と凸レンズＬ４との接合レンズ、物体側に強い凸面を向けた凸レンズＬ５の５枚のレンズで構成され、ｆ1：第１レンズ群の焦点距離、ｈ1-i：第１レンズ群に光軸に平行な近軸光線を入射させたときの、物体側から第ｉ面における近軸光線高、ｄ1-i：第１レンズ群の第ｉ面から第ｉ＋１面までの軸上間隔、ｎ1-i：第１レンズ群のｉ番面のレンズのｄ線における屈折率、Ｈ1′：第１レンズ群の最も像側の面の頂点から第１レンズ群の像側の主点までの間隔（−は物体側、＋は像側）として、（１）１．２５＜ｈ1-1／ｈ1-4＜１．５５、（２）ｄ1-2／ｄ1-3＜０．４、（３）１．６５＜ｎ1-2、（４）０．１＜Ｈ1′／ｆ1＜０．６の各条件式を満足するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より順に配列された、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、正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レンズ群とから成り、第１レンズ群と第３レンズ群は固定で、第２レンズ群を光軸方向に移動させて主に変倍を行い、第４レンズ群を光軸方向に移動させることによって像位置の変動の補正と合焦を行うズームレンズにおいて、
上記第１レンズ群は物体側より順に配列された、凹レンズ、像側に強い凸面を向けた凸レンズ、像側に強い凹面を向けた凹レンズと凸レンズとの接合レンズ、物体側に強い凸面を向けた凸レンズの５枚のレンズで構成され、以下の各条件式（１）、（２）、（３）および（４）を満足することを特徴とするズームレンズ。
（１）  １．２５＜ｈ１−１／ｈ１−４＜１．５５
（２）  ｄ１−２／ｄ１−３＜０．４
（３）  １．６５＜ｎ１−２
（４）  ０．１＜Ｈ１′／ｆ１＜０．６
但し、ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｈ１−ｉ：第１レンズ群に光軸に平行な近軸光線を入射させたときの、物体側から第ｉ面における近軸光線高
ｄ１−ｉ：第１レンズ群の第ｉ面から第ｉ＋１面までの軸上間隔
ｎ１−ｉ：第１レンズ群のｉ番面のレンズのｄ線における屈折率
Ｈ１′：第１レンズ群の最も像側の面の頂点から第１レンズ群の像側の主点までの間隔（−は物体側、＋は像側）
【請求項２】
請求項１に記載のズームレンズにおいて、第２レンズ群は物体側より順に配列された、像側に強い凹面を向けた凹メニスカスレンズ、両凹レンズと凸レンズとの接合レンズの３枚のレンズで構成され、以下の条件式（５）を満足することを特徴とするズームレンズ。
（５）  １．８＜（ｎ２−１＋ｎ２−２）／２
但し、ｎ２−１：第２レンズ群の凹メニスカスレンズのｄ線における屈折率
ｎ２−２：第２レンズ群の両凹レンズのｄ線における屈折率
【請求項３】
請求項１に記載のズームレンズにおいて、第３レンズ群は凸単レンズから成り少なくとも１の面が非球面であり、第４レンズ群は物体側より順に配列された、像側に凹面を向けた凹メニスカスレンズと像側の面が非球面である両凸レンズとの接合レンズから成り、以下の各条件式（６）、（７）及び（８）を満足することを特徴とするズームレンズ。
（６）  −０．４＜ｆ３／ｒ３−２＜０．４
（７）  −１．２５＜ｒ４−１／ｒ４−３＜−０．８
（８）  ０．３＜ｒ４−２／ｆ４＜０．６
但し、ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
ｆ４：第４レンズ群の焦点距離
ｒ３−２：第３レンズ群の凸レンズの像側の面の曲率半径
ｒ４−１：第４レンズ群の凹メニスカスレンズの物体側の面の曲率半径
ｒ４−２：第４レンズ群の接合面の曲率半径
ｒ４−３：第４レンズ群の凸レンズの像側の面の曲率半径
【請求項４】
請求項２に記載のズームレンズにおいて、第３レンズ群は凸単レンズから成り少なくとも１の面が非球面であり、第４レンズ群は物体側より順に配列された、像側に凹面を向けた凹メニスカスレンズと像側の面が非球面である両凸レンズとの接合レンズから成り、以下の各条件式（６）、（７）及び（８）を満足することを特徴とするズームレンズ。
（６）  −０．４＜ｆ３／ｒ３−２＜０．４
（７）  −１．２５＜ｒ４−１／ｒ４−３＜−０．８
（８）  ０．３＜ｒ４−２／ｆ４＜０．６
但し、ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
ｆ４：第４レンズ群の焦点距離
ｒ３−２：第３レンズ群の凸レンズの像側の面の曲率半径
ｒ４−１：第４レンズ群の凹メニスカスレンズの物体側の面の曲率半径
ｒ４−２：第４レンズ群の接合面の曲率半径
ｒ４−３：第４レンズ群の凸レンズの像側の面の曲率半径
【請求項５】
請求項１に記載のズームレンズにおいて、第３レンズ群は物体側より順に配列された、凸レンズ、物体側に強い凸面を向けた凸レンズと像側に強い凹面を向けた凹レンズとの接合レンズから成ると共に少なくとも１の面が非球面であり、第４レンズ群は凸単レンズから成り少なくとも１の面が非球面であり、以下の各条件式（９）及び（１０）を満足することを特徴とするズームレンズ。
（９）  ０．４＜ｈ３−５／ｈ３−１＜０．７
（１０）０．７５＜ｆ３／ｆ３−１＜１
但し、ｈ３−ｉ：広角端において第１レンズ群に光軸に平行な近軸光線を入射させたときの、第３レンズ群の物体側からｉ番目の面における近軸光線高
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
ｆ３−１：第３レンズ群の凸単レンズの焦点距離
【請求項６】
請求項２に記載のズームレンズにおいて、第３レンズ群は物体側より順に配列された、凸レンズ、物体側に強い凸面を向けた凸レンズと像側に強い凹面を向けた凹レンズとの接合レンズから成ると共に少なくとも１の面が非球面であり、第４レンズ群は凸単レンズから成り少なくとも１の面が非球面であり、以下の各条件式（９）及び（１０）を満足することを特徴とするズームレンズ。
（９）  ０．４＜ｈ３−５／ｈ３−１＜０．７
（１０）０．７５＜ｆ３／ｆ３−１＜１
但し、ｈ３−ｉ：広角端において第１レンズ群に光軸に平行な近軸光線を入射させたときの、第３レンズ群の物体側からｉ番目の面における近軸光線高
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
ｆ３−１：第３レンズ群の凸単レンズの焦点距離
【請求項７】
請求項１に記載のズームレンズにおいて、第３レンズ群は凸単レンズから成り少なくとも１の面が非球面であり、第４レンズ群は物体側より順に配列された、物体側に凸面を向けた凸レンズと凹レンズと凸レンズとの接合レンズから成ると共に少なくとも最も物体側の面が非球面とされ、以下の各条件式（１１）及び（１２）を満足することを特徴とするズームレンズ。
（１１）ｎ４−２＞１．８
（１２）０．１＜ｆ３／ｆ４＜０．７
但し、ｎ４−２：第４レンズ群の凹レンズのｄ線における屈折率
ｆ３  ：第３レンズ群の焦点距離
ｆ４    ：第４レンズ群の焦点距離
【請求項８】
請求項２に記載のズームレンズにおいて、第３レンズ群は凸単レンズから成り少なくとも１の面が非球面であり、第４レンズ群は物体側より順に配列された、物体側に凸面を向けた凸レンズと凹レンズと凸レンズとの接合レンズから成ると共に少なくとも最も物体側の面が非球面とされ、以下の各条件式（１１）及び（１２）を満足することを特徴とするズームレンズ。
（１１）ｎ４−２＞１．８
（１２）０．１＜ｆ３／ｆ４＜０．７
但し、ｎ４−２：第４レンズ群の凹レンズのｄ線における屈折率
ｆ３  ：第３レンズ群の焦点距離
ｆ４    ：第４レンズ群の焦点距離
【請求項９】
請求項１に記載のズームレンズにおいて、第３レンズ群は物体側より順に配列された、凸レンズ、物体側に強い凸面を向けた凸レンズと像側に強い凹面を向けた凹レンズとの接合レンズから成ると共に少なくとも１の面が非球面であり、第４レンズ群は両凸レンズと像側に凸面を有する凹レンズとの接合レンズから成り少なくとも１の面が非球面であり、以下の各条件式（９）、（１１）及び（１３）を満足することを特徴とするズームレンズ。
（９）  ０．４＜ｈ３−５／ｈ３−１＜０．７
（１１）ｎ４−２＞１．８
（１３）０．７５＜ｆ３／ｆ３−１＜１．３
但し、ｈ３−ｉ：広角端において第１レンズ群に光軸に平行な近軸光線を入射させたときの第３レンズ群の物体側からｉ番目の面における近軸光線  高
ｆ３  ：第３レンズ群の焦点距離
ｆ３−１：第３レンズ群の凸単レンズの焦点距離
ｎ４−２：第４レンズ群の凹レンズのｄ線における屈折率
【請求項１０】
請求項２に記載のズームレンズにおいて、第３レンズ群は物体側より順に配列された、凸レンズ、物体側に強い凸面を向けた凸レンズと像側に強い凹面を向けた凹レンズとの接合レンズから成ると共に少なくとも１の面が非球面であり、第４レンズ群は両凸レンズと像側に凸面を有する凹レンズとの接合レンズから成り少なくとも１の面が非球面であり、以下の各条件式（９）、（１１）及び（１３）を満足することを特徴とするズームレンズ。
（９）  ０．４＜ｈ３−５／ｈ３−１＜０．７
（１１）ｎ４−２＞１．８
（１３）０．７５＜ｆ３／ｆ３−１＜１．３
但し、ｈ３−ｉ：広角端において第１レンズ群に光軸に平行な近軸光線を入射させたときの第３レンズ群の物体側からｉ番目の面における近軸光線  高
ｆ３  ：第３レンズ群の焦点距離
ｆ３−１：第３レンズ群の凸単レンズの焦点距離
ｎ４−２：第４レンズ群の凹レンズのｄ線における屈折率
【請求項１１】
ズームレンズと、該ズームレンズによって取り込んだ画像を電気的な画像信号に変換する撮像手段と、画像制御手段とを備え、
上記画像制御手段は、上記ズームレンズによる変倍率に応じて予め用意されている変換座標係数を参照しながら、上記撮像手段によって形成された画像信号によって規定される画像上の点を移動させて座標変換した新たな画像信号を形成し、該新たな画像信号を出力するように構成され、
上記ズームレンズは、物体側より順に配列された、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、正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レンズ群とから成り、第１レンズ群と第３レンズ群は固定で、第２レンズ群を光軸方向に移動させて主に変倍を行い、第４レンズ群を光軸方向に移動させることによって像位置の変動の補正と合焦を行うように構成され、
上記第１レンズ群は物体側より順に配列された、凹レンズ、像側に強い凸面を向けた凸レンズ、像側に強い凹面を向けた凹レンズと凸レンズとの接合レンズ、物体側に強い凸面を向けた凸レンズの５枚のレンズで構成され、以下の各条件式（１）、（２）、（３）および（４）を満足することを特徴とする撮像装置。
（１）  １．２５＜ｈ１−１／ｈ１−４＜１．５５
（２）  ｄ１−２／ｄ１−３＜０．４
（３）  １．６５＜ｎ１−２
（４）  ０．１＜Ｈ１′／ｆ１＜０．６
但し、ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｈ１−ｉ：第１レンズ群に光軸に平行な近軸光線を入射させたときの、物体  側から第ｉ面における近軸光線高
ｄ１−ｉ：第１レンズ群の第ｉ面から第ｉ＋１面までの軸上間隔
ｎ１−ｉ：第１レンズ群のｉ番面のレンズのｄ線における屈折率
Ｈ１′：第１レンズ群の最も像側の面の頂点から第１レンズ群の像側までの主点の間隔（−は物体側、＋は像側）
【請求項１２】
請求項１１に記載の撮像装置において、
上記ズームレンズの第２レンズ群は物体側より順に配列された、像側に強い凹面を向けた凹メニスカスレンズ、両凹レンズと凸レンズとの接合レンズの３枚のレンズで構成され、以下の条件式（５）を満足することを特徴とする撮像装置。
（５）  １．８＜（ｎ２−１＋ｎ２−２）／２
但し、ｎ２−１：第２レンズ群の凹メニスカスレンズのｄ線における屈折率
ｎ２−２：第２レンズ群の両凹レンズのｄ線における屈折率
【請求項１３】
請求項１１に記載の撮像装置において、
上記ズームレンズの第３レンズ群は凸単レンズから成り少なくとも１の面が非球面であり、第４レンズ群は物体側より順に配列された、像側に凹面を向けた凹メニスカスレンズと像側の面が非球面である両凸レンズとの接合レンズから成り、以下の各条件式（６）、（７）及び（８）を満足することを特徴とする撮像装置。
（６）  −０．４＜ｆ３／ｒ３−２＜０．４
（７）  −１．２５＜ｒ４−１／ｒ４−３＜−０．８
（８）  ０．３＜ｒ４−２／ｆ４＜０．６
但し、ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
ｆ４：第４レンズ群の焦点距離
ｒ３−２：第３レンズ群の凸レンズの像側の面の曲率半径
ｒ４−１：第４レンズ群の凹メニスカスレンズの物体側の面の曲率半径
ｒ４−２：第４レンズ群の接合面の曲率半径
ｒ４−３：第４レンズ群の凸レンズの像側の面の曲率半径
【請求項１４】
請求項１２に記載の撮像装置において、
上記ズームレンズの第３レンズ群は凸単レンズから成り少なくとも１の面が非球面であり、第４レンズ群は物体側より順に配列された、像側に凹面を向けた凹メニスカスレンズと像側の面が非球面である両凸レンズとの接合レンズから成り、以下の各条件式（６）、（７）及び（８）を満足することを特徴とする撮像装置。
（６）  −０．４＜ｆ３／ｒ３−２＜０．４
（７）  −１．２５＜ｒ４−１／ｒ４−３＜−０．８
（８）  ０．３＜ｒ４−２／ｆ４＜０．６
但し、ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
ｆ４：第４レンズ群の焦点距離
ｒ３−２：第３レンズ群の凸レンズの像側の面の曲率半径
ｒ４−１：第４レンズ群の凹メニスカスレンズの物体側の面の曲率半径
ｒ４−２：第４レンズ群の接合面の曲率半径
ｒ４−３：第４レンズ群の凸レンズの像側の面の曲率半径
【請求項１５】
請求項１１に記載の撮像装置において、
上記ズームレンズの第３レンズ群は物体側より順に配列された、凸レンズ、物体側に強い凸面を向けた凸レンズと像側に強い凹面を向けた凹レンズとの接合レンズから成ると共に少なくとも１の面が非球面であり、第４レンズ群は凸単レンズから成り少なくとも１の面が非球面であり、以下の各条件式（９）及び（１０）を満足することを特徴とする撮像装置。
（９）  ０．４＜ｈ３−５／ｈ３−１＜０．７
（１０）０．７５＜ｆ３／ｆ３−１＜１
但し、ｈ３−ｉ：広角端において第１レンズ群に光軸に平行な近軸光線を入射させたときの、第３レンズ群の物体側からｉ番目の面における近軸光線高
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
ｆ３−１：第３レンズ群の凸単レンズの焦点距離
【請求項１６】
請求項１２に記載の撮像装置において、
上記ズームレンズの第３レンズ群は物体側より順に配列された、凸レンズ、物体側に強い凸面を向けた凸レンズと像側に強い凹面を向けた凹レンズとの接合レンズから成ると共に少なくとも１の面が非球面であり、第４レンズ群は凸単レンズから成り少なくとも１の面が非球面であり、以下の各条件式（９）及び（１０）を満足することを特徴とする撮像装置。
（９）  ０．４＜ｈ３−５／ｈ３−１＜０．７
（１０）０．７５＜ｆ３／ｆ３−１＜１
但し、ｈ３−ｉ：広角端において第１レンズ群に光軸に平行な近軸光線を入射させたときの、第３レンズ群の物体側からｉ番目の面における近軸光線高
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
ｆ３−１：第３レンズ群の凸単レンズの焦点距離
【請求項１７】
請求項１１に記載の撮像装置において、
上記ズームレンズの第３レンズ群は凸単レンズから成り少なくとも１の面が非球面であり、第４レンズ群は物体側より順に配列された、物体側に凸面を向けた凸レンズと凹レンズと凸レンズとの接合レンズから成ると共に少なくとも最も物体側の面が非球面とされ、以下の各条件式（１１）及び（１２）を満足することを特徴とする撮像装置。
（１１）ｎ４−２＞１．８
（１２）０．１＜ｆ３／ｆ４＜０．７
但し、ｎ４−２：第４レンズ群の凹レンズのｄ線における屈折率
ｆ３  ：第３レンズ群の焦点距離
ｆ４    ：第４レンズ群の焦点距離
【請求項１８】
請求項１２に記載の撮像装置において、
上記ズームレンズの第３レンズ群は凸単レンズから成り少なくとも１の面が非球面であり、第４レンズ群は物体側より順に配列された、物体側に凸面を向けた凸レンズと凹レンズと凸レンズとの接合レンズから成ると共に少なくとも最も物体側の面が非球面とされ、以下の各条件式（１１）及び（１２）を満足することを特徴とする撮像装置。
（１１）ｎ４−２＞１．８
（１２）０．１＜ｆ３／ｆ４＜０．７
但し、ｎ４−２：第４レンズ群の凹レンズのｄ線における屈折率
ｆ３  ：第３レンズ群の焦点距離
ｆ４    ：第４レンズ群の焦点距離
【請求項１９】
請求項１１に記載の撮像装置において、
上記ズームレンズの第３レンズ群は物体側より順に配列された、凸レンズ、物体側に強い凸面を向けた凸レンズと像側に強い凹面を向けた凹レンズとの接合レンズから成ると共に少なくとも１の面が非球面であり、第４レンズ群は両凸レンズと像側に凸面を有する凹レンズとの接合レンズから成り少なくとも１の面が非球面であり、以下の各条件式（９）、（１１）及び（１３）を満足することを特徴とする撮像装置。
（９）  ０．４＜ｈ３−５／ｈ３−１＜０．７
（１１）ｎ４−２＞１．８
（１３）０．７５＜ｆ３／ｆ３−１＜１．３
但し、ｈ３−ｉ：広角端において第１レンズ群に光軸に平行な近軸光線を入射させたときの第３レンズ群の物体側からｉ番目の面における近軸光線  高
ｆ３  ：第３レンズ群の焦点距離
ｆ３−１：第３レンズ群の凸単レンズの焦点距離
ｎ４−２：第４レンズ群の凹レンズのｄ線における屈折率
【請求項２０】
請求項１２に記載の撮像装置において、
上記ズームレンズの第３レンズ群は物体側より順に配列された、凸レンズ、物体側に強い凸面を向けた凸レンズと像側に強い凹面を向けた凹レンズとの接合レンズから成ると共に少なくとも１の面が非球面であり、第４レンズ群は両凸レンズと像側に凸面を有する凹レンズとの接合レンズから成り少なくとも１の面が非球面であり、以下の各条件式（９）、（１１）及び（１３）を満足することを特徴とする撮像装置。
（９）  ０．４＜ｈ３−５／ｈ３−１＜０．７
（１１）ｎ４−２＞１．８
（１３）０．７５＜ｆ３／ｆ３−１＜１．３
但し、ｈ３−ｉ：広角端において第１レンズ群に光軸に平行な近軸光線を入射させたときの第３レンズ群の物体側からｉ番目の面における近軸光線  高
ｆ３  ：第３レンズ群の焦点距離
ｆ３−１：第３レンズ群の凸単レンズの焦点距離
ｎ４−２：第４レンズ群の凹レンズのｄ線における屈折率
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は新規なズームレンズ、特に、ビデオカメラ用又はデジタルスチルカメラ用として好適なズームレンズ及びそれを用いる撮像装置に関する。詳しくは、広角ズームレンズを得るに当たり、従来技術によるズームレンズの物体側に極めて簡単な構成のレンズを付加的に追加して、全系として収差補正のバランスを取ることによって、歪曲収差以外の諸収差が良好に補正されて、しかも、前玉径が極めて小型なズームレンズを提供すると共に、撮像素子から得られた映像信号を処理することによって、上記ズームレンズによる歪曲収差を補正して良好な画像を得る撮像装置を提供する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
主に民生用のビデオカメラに使用されるズームレンズは、物体側より順に、正、負、正、正の屈折力配置の４群構成で、第１レンズ群と第３レンズ群が固定で、第２レンズ群を光軸方向に移動させて主に変倍を行い、第４レンズ群を光軸方向に移動させて像位置の変動の補正と合焦を行うようにした、いわゆる４群インナーフォーカスズーム方式が主流となっている。この方式に関するズームレンズの構成には、特許文献１、特許文献２に記載されたものなど種々の種類のものが提案されている。
【０００３】
これらのレンズ構成では、第１レンズ群と第２レンズ群のレンズ構成がよく似たレンズタイプをとるため、広角端における画面対角線の画角はせいぜい６０度程度であった。例えば、特許文献３に記載されたものは、第１レンズ群の像側主点を第１レンズ群の最も像側の面に寄せることで、前玉径の小型化を試みているが、広角端の画角を６０度以上に広角化することは達成できずに、広角化と前玉径の小型化は両立できていなかった。
【０００４】
十分な広角化を試みた例として、特許文献１をもとにして、第１レンズ群を３枚構成から５枚構成に発展させた特許文献４に記載されたものが知られている。
【０００５】
また、ズーミング（変倍）によって変動する歪曲収差を、撮像装置側で電気的な信号処理技術によって補正することが提案されていて、特許文献５などが知られている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平３−３３７１０号公報
【特許文献２】
特開平４−１５３６１５号公報
【特許文献３】
特開２０００−２８９２２号公報
【特許文献４】
特開平５−７２４７５号公報
【特許文献５】
特開平６−１６５０２４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献４に記載されたズームレンズにあっては、特許文献１に示されたレンズタイプを基本にして、その３枚構成の第１レンズ群の物体側に凹レンズと凸レンズを大きな空気間隔を空けて配置することで、ワイドコンバージョンレンズのようなアフォーカル系に近い構成を付加することで、第１レンズ群の第３レンズ以降への主光線の傾きを小さくして、諸収差の補正を可能にしている。
【０００８】
しかし、付加した２枚のレンズは、広角化で増大しやすい広角端の歪曲収差とメリディオナル像面湾曲をバランス良く補正するため、大きな空気間隔を空けて配置する必要があり、前玉径が大きくなることを避けられない。また、特許文献１のレンズ構成を広角化するだけの目的で為された発明であるため、第１レンズ群乃至第４レンズ群のレンズ構成を厳密に規制することで成り立っていて、ズーム比、Ｆナンバーなどの仕様や、前玉径、全長、バックフォーカスなどに関し、使用目的に対して、常に最適なレンズ構成が得られるとは限らない。
【０００９】
本発明は、いわゆる４群インナーフォーカス方式ズームレンズの、種々のバリエーションに対して、第１レンズ群を特許文献４とは異なる５枚構成とすることで、広角端の画角が６０度以上の広角化が可能になると共に、前玉径の増大を極力抑えて、広角化と小型化を両立させ、第３レンズ群及び第４レンズ群に従来タイプの種々のバリエーションを適用することで、様々な仕様に最適な広角ズームレンズを提供することを課題とする。
【００１０】
また、広角化と前玉径の小型化を両立させることによって、必然的に補正が困難になる歪曲収差を、映像信号処理によって補正すると共に、歪曲収差補正後の画面から得られる広角端と望遠端の画角の比をズーム比と定義し直すことで、近軸焦点距離比（ズーム比の一般的な定義）を小さくして、さらなる小型化が可能になる。本発明は、広角端で負の歪曲収差、望遠端で正の歪曲収差を積極的に大きく発生させることにより、歪曲収差補正後の画角変化を、近軸焦点距離の変化に対して十分に大きくして、必要なズーム比に対して小型化が可能な撮像装置を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明ズームレンズは、上記した課題を解決するために、物体側より順に配列された、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、正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レンズ群とから成り、第１レンズ群と第３レンズ群は固定で、第２レンズ群を光軸方向に移動させて主に変倍を行い、第４レンズ群を光軸方向に移動させることによって像位置の変動の補正と合焦を行うズームレンズにおいて、
上記第１レンズ群は物体側より順に配列された、凹レンズ、像側に強い凸面を向けた凸レンズ、像側に強い凹面を向けた凹レンズと凸レンズとの接合レンズ、物体側に強い凸面を向けた凸レンズの５枚のレンズで構成され、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｈ１−ｉ：第１レンズ群に光軸に平行な近軸光線を入射させたときの、物体側から第ｉ面における近軸光線高
ｄ１−ｉ：第１レンズ群の第ｉ面から第ｉ＋１面までの軸上間隔
ｎ１−ｉ：第１レンズ群のｉ番面のレンズのｄ線における屈折率
Ｈ１′：第１レンズ群の最も像側の面の頂点から第１レンズ群の像側の主点までの間隔（−は物体側、＋は像側）
として、
（１）  １．２５＜ｈ１−１／ｈ１−４＜１．５５
（２）  ｄ１−２／ｄ１−３＜０．４
（３）  １．６５＜ｎ１−２
（４）  ０．１＜Ｈ１′／ｆ１＜０．６
上記の各条件式（１）、（２）、（３）および（４）を満足するようにしたものである。
【００１２】
従って、本発明ズームレンズにあっては、諸収差の補正が可能になると共に、広角化と前玉径の小型化が両立する。
【００１３】
また、本発明撮像装置は、ズームレンズと、該ズームレンズによって取り込んだ画像を電気的な画像信号に変換する撮像手段と、画像制御手段とを備え、上記画像制御手段は、上記ズームレンズによる変倍率に応じて予め用意されている変換座標係数を参照しながら、上記撮像手段によって形成された画像信号によって規定される画像上の点を移動させて座標変換した新たな画像信号を形成し、該新たな画像信号を出力するように構成され、上記ズームレンズは、物体側より順に配列された、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、正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レンズ群とから成り、第１レンズ群と第３レンズ群は固定で、第２レンズ群を光軸方向に移動させて主に変倍を行い、第４レンズ群を光軸方向に移動させることによって像位置の変動の補正と合焦を行うように構成され、上記第１レンズ群は物体側より順に配列された、凹レンズ、像側に強い凸面を向けた凸レンズ、像側に強い凹面を向けた凹レンズと凸レンズとの接合レンズ、物体側に強い凸面を向けた凸レンズの５枚のレンズで構成され、ｆ１：第１レンズ群の焦点距離、ｈ１−ｉ：第１レンズ群に光軸に平行な近軸光線を入射させたときの物体側から第ｉ面における近軸光線高、ｄ１−ｉ：第１レンズ群の第ｉ面から第ｉ＋１面までの軸上間隔、ｎ１−ｉ：第１レンズ群のｉ番面のレンズのｄ線における屈折率、Ｈ１′：第１レンズ群の最も像側の面の頂点から第１レンズ群の像側までの主点の間隔（−は物体側、＋は像側）として、（１）１．２５＜ｈ１−１／ｈ１−４＜１．５５、（２）ｄ１−２／ｄ１−３＜０．４、（３）１．６５＜ｎ１−２、（４）０．１＜Ｈ１′／ｆ１＜０．６の各条件式を満足するようにしたものである。
【００１４】
従って、本発明撮像装置にあっては、広角端で負の歪曲収差、望遠端で正の歪曲収差を積極的に大きく発生させることにより、歪曲収差補正後の画角変化を、近軸焦点距離の変化に対して十分に大きくして、必要なズーム比に対して小型化が可能になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明ズームレンズ及び撮像装置の実施の形態を添付図面を参照して説明する。なお、図１乃至図４は第１の実施の形態を示し、図５乃至図８は第２の実施の形態を示し、図９乃至図１２は第３の実施の形態を示し、図１３乃至図１６は第４の実施の形態を示すものである。
【００１６】
第１乃至第４の実施の形態に係るズームレンズ１、２、３、４は、図１、図５、図９、図１３に示すように、物体側より順に配列された、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇｒ１と、負の屈折力を有し、主としてズーミング（変倍）を行うために光軸方向に移動可能とされた第２レンズ群Ｇｒ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇｒ３と、正の屈折力を有し、ズーミング中における焦点位置の変動を補正すると共に焦点合わせを行うために光軸方向に移動可能とされた第４レンズ群Ｇｒ４とから成る光学系を有する。
【００１７】
上記各ズームレンズ１、２、３、４は、第３レンズ群Ｇｒ３と第４群レンズＧｒ４の構成に関する条件が異なり、第１レンズ群Ｇｒ１と第２レンズ群Ｇｒ２に関する条件は共通している。
【００１８】
ズームレンズ１２、３、４において、第１レンズ群Ｇｒ１は物体側より順に配列された、凹レンズＬ１、像側に強い凸面を向けた凸レンズＬ２、像側に強い凹面を向けた凹レンズＬ３と凸レンズＬ４との接合レンズ、物体側に強い凸面を向けた凸レンズＬ５の５枚のレンズで構成され、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｈ１−ｉ：第１レンズ群に光軸に平行な近軸光線を入射させたときの、物体側から第ｉ面における近軸光線高
ｄ１−ｉ：第１レンズ群の第ｉ面から第ｉ＋１面までの軸上間隔
ｎ１−ｉ：第１レンズ群のｉ番面のレンズのｄ線における屈折率
Ｈ１′：第１レンズ群の最も像側の面の頂点から第１レンズ群の像側の主点までの間隔（−は物体側、＋は像側）
として、
（１）  １．２５＜ｈ１−１／ｈ１−４＜１．５５
（２）  ｄ１−２／ｄ１−３＜０．４
（３）  １．６５＜ｎ１−２
（４）  ０．１＜Ｈ１′／ｆ１＜０．６
の各条件式（１）、（２）、（３）および（４）を満足するものである。
【００１９】
条件式（１）は、凹レンズＬ１と凸レンズＬ２によりアフォーカルに近い構成を成して、レンズＬ３に入射する主光線の傾角を小さくして、レンズＬ３以降のレンズ構成に従来例に近い構成を適用しても、十分な収差補正を可能にするための条件を示すもので、下限を越えるとレンズＬ３に入射する主光線の傾角を十分に小さくすることが困難となり、また、上限を超えるとレンズＬ１からレンズＬ２までの合成厚が厚くなって前玉径の大型化を招き、本発明の目的である前玉径の小型化を達成することが困難となる。
【００２０】
条件式（２）は、条件式（１）を満足しながら従来例よりも前玉径を小型化するための条件を示すもので、レンズＬ１とレンズＬ２の間の空気間隔における主光線の傾角と、レンズＬ２の中での主光線の傾角を比べると、レンズＬ２の中を進むときの主光線の傾角の方が小さいので、条件式（１）で同じ結果を得るためには、上記空気間隔を狭くして、レンズＬ２を厚くすることが、前玉径の小型化にとって有利となる。従って、上記空気間隔よりレンズＬ２の厚みを厚くすることが、本発明の目的を達成するための必要条件となる。この条件式の下限は、レンズＬ１の最周辺を通る軸外光束から決まる有効径で、レンズＬ１とレンズＬ２が接するように構成できる値となる。
【００２１】
条件式（３）は、レンズＬ２の中の主光線の傾角をさらに小さくして、前玉径を小型化するための条件を示すもので、下限を越えると条件式（１）を満足するためのレンズＬ２の厚みが厚くなって、その結果前玉径が大型化してしまう。
【００２２】
条件式（４）は、レンズＬ１とレンズＬ２によるほぼアフォーカルな構成を生かして、第１レンズ群Ｇｒ１に広角化と前玉径の小型化を両立させるのに適した構成を与えるための条件を示すもので、第１レンズ群Ｇｒ１の像側主点が、第１レンズ群Ｇｒ１の最も像側の面より十分像側に生じるように各レンズの屈折力配置を規定することで、広角化と前玉径の小型化を両立させながら、十分な高変倍比を得ることが可能となる。
【００２３】
ズームレンズ１、２、３、４において第２レンズ群Ｇｒ２は、物体側より順に配列された、像側に強い凹面を向けた凹メニスカスレンズＬ６、両凹レンズＬ７と凸レンズＬ８との接合レンズの３枚のレンズで構成され、
ｎ２−１：第２レンズ群の凹メニスカスレンズのｄ線における屈折率
ｎ２−２：第２レンズ群の両凹レンズのｄ線における屈折率
として、
（５）  １．８＜（ｎ２−１＋ｎ２−２）／２
の条件式（５）を満足するものである。
【００２４】
条件式（５）は、像面湾曲の補正に必要なペッツバール和が小さくなりすぎるの防ぐためのものである。第１レンズ群Ｇｒ１の構成は像側主点が像側に飛び出したいわゆるレトロフォーカスタイプのような構成になって、第１レンズ群Ｇｒ１固有のペッツバール和がプラスで小さな値となり、それが全系のペッツバール和を小さくし過ぎる原因となるが、それは必然性のあることで避けることができない。全系のペッツバール和を適当な値にするには、第２レンズ群Ｇｒ２の屈折力を弱くするか、又は、第２レンズ群Ｇｒ２の凹レンズの屈折力を高くするという手段が考えられるが、第２レンズ群Ｇｒ２の屈折力を弱くすると変倍に必要な第２レンズ群Ｇｒ２の移動量が増加して大型化を招くため、第２レンズ群Ｇｒ２の凹レンズＬ６とＬ７の屈折力の平均値を条件式（５）の範囲内のものにして、像面湾曲の補正を容易にする必要がある。
【００２５】
ズームレンズ１２、３、４は、第３レンズ群Ｇｒ３と第４群レンズＧｒ４の構成に関する条件をそれぞれ異にする。
【００２６】
第３レンズ群と第４レンズ群の構成に関し、第１の実施の形態にかかるズームレンズ１は次のような構成を有する。
【００２７】
図１から分かるように、第３レンズ群Ｇｒ３は凸単レンズＬ９から成り少なくとも１の面が非球面で構成され、第４レンズ群Ｇｒ４は物体側より順に配列された、像側に凹面を向けた凹メニスカスレンズＬ１０と像側の面が非球面である両凸レンズＬ１１との接合レンズから成り、
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
ｆ４：第４レンズ群の焦点距離
ｒ３−２：第３レンズ群の凸レンズの像側の面の曲率半径
ｒ４−１：第４レンズ群の凹メニスカスレンズの物体側の面の曲率半径
ｒ４−２：第４レンズ群の接合面の曲率半径
ｒ４−３：第４レンズ群の凸レンズの像側の面の曲率半径
として、
（６）  −０．４＜ｆ３／ｒ３−２＜０．４
（７）  −１．２５＜ｒ４−１／ｒ４−３＜−０．８
（８）  ０．３＜ｒ４−２／ｆ４＜０．６
の各条件式（６）、（７）及び（８）を満足するものである。
【００２８】
条件式（６）は第３レンズ群Ｇｒ３の非球面凸単レンズＬ９の形状を規定するもので、非球面成形時の偏心や第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４との間の相対的な偏心に関する敏感度に関する条件を規定するものである。非球面レンズの両面の心ずれ精度は、モールド型の心ずれ精度で決まってしまうが、例えば、ガラスモールド型では１０μｍ程度の心ずれが生じることがあり得る。また、レンズ鏡筒に組み立てたときに、第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４との間の相対的な偏心が２０μｍ程度生じることがあり得る。そのような誤差があったときでも、製品の画質が設計性能を十分に再現できるようにするために、各面間の偏心が画質に及ぼす敏感度を緩くするように設計することが求められる。上限を超えると、各面間の偏心が画質に及ぼす敏感度が高くなって、成形や組立に要求される精度が工程能力を超えてしまい、安定した性能で量産することが困難となる。下限を越えると、球面収差と像面湾曲をバランス良く補正することが困難となる。
【００２９】
条件式（７）は、第４レンズ群Ｇｒ４の偏心敏感度に関するもので、下限を越えると第４レンズ群Ｇｒ４の正の屈折力が凹メニスカスレンズＬ１０の物体側の面（曲率半径はｒ４−１）に集中して、この面の偏心及び倒れによる収差の劣化が顕著になって、量産において設計性能を安定して再現することが困難になる。第４レンズ群Ｇｒ４に偏心及び倒れの誤差が生じても、第４レンズ群Ｇｒ４の正の屈折力をレンズＬ１０の物体側の面と両凸レンズ１１の像側の面（曲率半径はｒ４−３）とに適度に分散させることで、収差を劣化させる敏感度も分散させることが可能となる。しかし、上限を越えると、レンズＬ１１の像側の面から発生する球面収差が大きくなって補正が困難になる。
【００３０】
条件式（８）は、コマ収差と像面湾曲の補正に関するもので、負の屈折力を持つレンズＬ１０とＬ１１との接合面の曲率半径ｒ４−２が条件式（７）を満足したした状態で、凹レンズＬ１０と凸レンズＬ１１の硝材を決めようとすると、色収差補正の条件から、あまり大きな設計の自由度は得られないが、上記接合面の形状がコマ収差と像面湾曲の補正に関して支配的な働きをするので、条件式（７）と（８）を満たすように硝材を選択することが必要となる。上限を越えると、凹レンズＬ１０と凸レンズＬ１１の屈折率の差を大きく取っても、両レンズＬ１０、Ｌ１１の接合面の負の屈折力が小さくなりすぎて、内向きのコマ収差とアンダー側に倒れる像面湾曲の補正が困難となる。下限を越えると、軸外光束の上光線側でｇ線が外側に跳ね上げられる色のコマ収差が顕著になって補正が困難になる。
【００３１】
第３レンズ群と第４レンズ群の構成に関し、第２の実施の形態にかかるズームレンズ２は次のような構成を有する。
【００３２】
図５から分かるように  ズームレンズ２において、第３レンズ群Ｇｒ３は物体側より順に配列された、凸レンズＧ９、物体側に強い凸面を向けた凸レンズＧ１０と像側に強い凹面を向けた凹レンズＧ１１との接合レンズから成ると共に少なくとも１の面が非球面であり、第４レンズ群Ｇｒ４は凸単レンズＧ１２から成り少なくとも１の面が非球面であり、
ｈ３−ｉ：広角端において第１レンズ群Ｇｒ１に光軸に平行な近軸光線を入射させたときの、第３レンズ群Ｇｒ３の物体側からｉ番目の面における近軸光線高
ｆ３：第３レンズ群Ｇｒ３の焦点距離
ｆ３−１：第３レンズ群Ｇｒ３の凸単レンズの焦点距離
として、
（９）  ０．４＜ｈ３−５／ｈ３−１＜０．７
（１０）０．７５＜ｆ３／ｆ３−１＜１
の各条件式（９）及び（１０）を満足するするものである。
【００３３】
条件式（９）は、第４レンズ群Ｇｒ４の焦点距離を短縮することによって全長を短縮するための条件を示すものであり、上限を越えると十分な全長の短縮効果が得られない。下限を越えるとペッツバール和が小さくなりすぎて像面湾曲の補正が困難になる。
【００３４】
条件式（１０）は、第３レンズ群Ｇｒ３の第１レンズＧ９の偏心敏感度に関するものであり、条件式（９）を満足するように第３レンズ群Ｇｒ３の各面の屈折力配置を決めるとき、正の屈折力がレンズＧ９に集中しすぎると、レンズＧ９に偏心又は倒れの誤差が生じたとき、収差劣化が顕著になって、量産における安定した性能維持が困難となるので、上限を越えないようにして正の屈折力を第３レンズ群Ｇｒ３の第２レンズＧ１０にも分担させることが重要である。下限を越えると、条件式（９）を満たすためには第３レンズ群Ｇｒ３の接合レンズを構成しているレンズＧ１０とレンズＧ１１の合成厚を厚くする必要が生じ、バックフォーカスを短縮できても、全長の短縮にはならなくなって、本発明の目的である小型化を達成することができない。
【００３５】
第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４の構成に関し、第３の実施の形態にかかるズームレンズ３は次のような構成を有する。
【００３６】
図９で分かるように、第３レンズ群Ｇｒ３は凸単レンズＬ９から成り少なくとも１の面が非球面で構成され、第４レンズ群Ｇｒ４は、物体側より順に配列された、物体側に凸面を向けた凸レンズＬ１０と凹レンズＬ１１と凸レンズＬ１２との接合レンズで構成され、さらに少なくとも最も物体側の面を非球面とし、
ｎ４−２：第４レンズ群の凹レンズのｄ線における屈折率
ｆ３  ：第３レンズ群の焦点距離
ｆ４    ：第４レンズ群の焦点距離
として、
（１１）ｎ４−２＞１．８
（１２）０．１＜ｆ３／ｆ４＜０．７
の各条件式（１１）、（１２）を満足するものである。
【００３７】
上記条件式（１１）は、第４レンズ群Ｇｒ４の凹レンズＬ１１の硝材を規定するもので、屈折率を高くすることで、凸レンズＬ１０、Ｌ１２との接合面の曲率を緩くして、第４レンズ群Ｇｒ４が移動することによる色収差及び球面収差の色による曲がりの変動を抑えると共に、ペッツバール和をプラス側に補正する働きがあり、像面湾曲の補正に有利となる。
【００３８】
条件式（１２）は、第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４の焦点距離に関するものであり、下限を越えると球面収差の変動を抑えることが困難になったり、第４レンズ群Ｇｒ４の移動量が大きくなって全長が大きくなったりする。上限を超えると第４レンズ群Ｇｒ４の製造誤差による収差の劣化が大きくなり、好ましくない。
【００３９】
第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４の構成に関し、第４の実施の形態にかかるズームレンズ４は次のような構成を有する。
【００４０】
図１３から分かるように、ズームレンズ４において、第３レンズ群Ｇｒ３は物体側より順に配列された、凸レンズＬ９、物体側に強い凸面を向けた凸レンズＬ１０と像側に強い凹面を向けた凹レンズＬ１１との接合レンズから成ると共に少なくとも１の面が非球面であり、第４レンズ群Ｇｒ４は両凸レンズＬ１２と像側に凸面を向けた凹レンズＬ１３との接合レンズによって構成され、少なくとも１の面が非球面であり、
ｈ３−ｉ：広角端において第１レンズ群に光軸に平行な近軸光線を入射させたときの第３レンズ群の物体側からｉ番目の面における近軸光線  高
ｆ３  ：第３レンズ群の焦点距離
ｆ３−１：第３レンズ群の凸単レンズの焦点距離
ｎ４−２：第４レンズ群の凹レンズのｄ線における屈折率
として、
（９）  ０．４＜ｈ３−５／ｈ３−１＜０．７
（１１）ｎ４−２＞１．８
（１３）０．７５＜ｆ３／ｆ３−１＜１．３
の各条件式（９）、（１１）、（１３）を満足するものである。
【００４１】
上記条件式（９）は、第４レンズ群Ｇｒ４の焦点距離を短縮することによって全長を短縮するための条件を示すものであり、上限を超えると十分な全長の短縮効果が得られない。下限を越えるとペッツバール和が小さくなりすぎて像面湾曲の補正が困難になる。
【００４２】
条件式（１１）は、第４レンズ群Ｇｒ４の凹レンズＬ１３の硝材を規定するもので、屈折率を高くすることで凸レンズＬ１２との接合面の曲率を緩くして、第４レンズ群Ｇｒ４が移動することによる色収差及び球面収差の色による曲がりの変動を抑えると共に、ペッツバール和をプラス側に補正する働きがあり、像面湾曲の補正に有利となる。
【００４３】
条件式（１３）は、第３レンズ群Ｇｒ３の第１レンズＬ９の偏心敏感度に関するものであり、条件式（９）を満足するように第３レンズ群Ｇｒ３の各面の屈折力配置を決めるとき、正の屈折力がレンズＬ９に集中しすぎると、レンズＬ９に偏心又は軸倒れ等の誤差が生じたとき、収差の劣化が顕著になって、量産における安定した性能の維持が困難となるので、上限を越えないようにして正の屈折力を第３レンズ群Ｇｒ３の第２レンズＬ１０にも分担させることが重要である。下限を越えると、条件式（９）を満たすためには第３レンズ群Ｇｒ３の接合レンズを構成しているレンズＬ１０とレンズＬ１１の合成厚を厚くする必要が生じ、バックフォーカスを短縮できても、全長の短縮にはならなくなって、本発明の目的である小型化を達成することが出来ない。
【００４４】
図１７は本発明にかかる撮像装置１００の構成例を示すブロック図である。図１７において、１０１はフォーカスレンズ１０１ａやバリエータレンズ１０１ｂを備えたズーミング可能な撮影レンズ、１０２はＣＣＤなどの撮像素子、１０３は画像の歪曲を補正するなど各種動作の制御を行う画像制御回路、１０４は撮像素子１０２から得られる画像データを記憶する第１の画像メモリ、１０５は歪曲を補正した画像データを記憶する第２の画像メモリである。１０６は撮影レンズ１０１の歪曲収差情報を記憶するデータテーブル、１０７は撮影者のズーミングの指示を電気信号に変換するズームスイッチである。
【００４５】
なお、上記撮影レンズ１０１に、例えば、上記各実施の形態にかかるズームレンズ１、２、３又は４を適用した場合、フォーカスレンズ１０１ａは第４レンズ群Ｇｒ４に相当し、バリエータレンズ１０１ｂは第２レンズ群Ｇｒ２に相当する。
【００４６】
ズームレンズ１０１の歪曲収差に関し、図２乃至図４、図６乃至図８、図１０乃至図１２及び図１４乃至図１６に示すとおり、ズーミングによって歪曲収差曲線が変化する。従って、歪曲収差の変化はバリエータレンズ１０１ｂの位置に依存する。そこで、データテーブル１０６には、バリエータレンズ１０１ｂのある位置における第１の画像メモリ１０４と第２の画像メモリ１０５の二次元的な位置情報を関連づける変換座標係数が記憶されており、また、バリエータレンズ１０１ｂの位置は広角端から望遠端まで多くの位置に区切られて、各々の位置に対応した変換座標係数がデータテーブル１０６に記憶されている。
【００４７】
撮影者がズームスイッチ１０７を操作して、バリエータレンズ１０１ｂの位置を移動させると、画像制御回路１０３は、フォーカスレンズ１０１ａを移動させてフォーカスがボケないように制御すると共に、バリエータレンズ１０１ｂの位置に対応する変換座標係数をデータテーブル１０６から受け取る。なお、バリエータレンズ１０１ｂ位置が予め区切られたいずれかの位置に一致していないときは、その近傍の位置の変換座標係数から補間などの処理により、適切な変換座標係数を得る。変換座標係数は二次元的に離散的に配置された画像上の点の位置を移動させるための係数であるが、離散的に配置された点と点との間の画像に関しては、補間などの処理によって移動するべき位置を求める。画像制御回路１０３は、撮像素子１０２から得られた第１の画像メモリ１０４の情報を、この変換座標係数に基づいて垂直及び水平の画像移動処理を行うことによって歪曲を補正し、該歪曲を補正した画像情報を第２の画像メモリ１０５に作成し、該第２の画像メモリ１０５に作成された画像情報に基づく信号を映像信号として出力する。
【００４８】
次に、上記各実施の形態にかかるズームレンズ１、２、３及び４の数値実施例について説明する。
【００４９】
なお、上記ズームレンズ１、２及び４において、第３レンズ群Ｇｒ３の直前に固定された絞りＩＲが位置され、また、第４レンズ群Ｇｒ４と像面ＩＭＧとの間にフィルタＦＬが介挿されている。ズームレンズ３にあっては、第３レンズ群Ｇｒ３の直後に固定された絞りＩＲが位置され、第４レンズ群Ｇｒ４と像面ＩＭＧとの間にフィルタＦＬが介挿されている。
【００５０】
以下の説明において、「ｓｉ」は物体側から数えてｉ番目の面を、「ｒｉ」は物体側から数えてｉ番目の面「ｓｉ」の曲率半径を、「ｄｉ」は物体側から数えてｉ番目の面「ｓｉ」とｉ＋１番目の面「ｓｉ＋１」との軸上間隔を、「ｎｉ」は第ｉレンズ「Ｌｉ」又は「Ｇｉ」を構成する材質のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）における屈折率を、「ｖｉ」は第ｉレンズ「Ｌｉ」又は「Ｇｉ」を構成する材質のｄ線におけるアッベ数を、「ｎＦＬ」はフィルタＦを構成する材質のｄ線における屈折率を、「ｖＦＬ」はフィルタＦＬを構成する材質のｄ線におけるアッベ数を、「Ｆｎｏ」は開放Ｆ値（Ｆナンバー）を、「ω」は半画角を、それぞれ示す。
【００５１】
また、非球面形状は、「ｘｉ」を非球面の深さ、「Ｈ」を光軸からの高さとすると、次式（数１）によって定義されるものとする。
【００５２】
【数１】
2004272187.tif 000003
【００５３】
表１に第１の実施の形態にかかるズームレンズ１の数値実施例における各値を示す。
【００５４】
【表１】
2004272187.tif 000004
【００５５】
第３レンズ群Ｇｒ３の凸レンズＬ９の両面ｓ１６、ｓ１７及び第４レンズ群Ｇｒ４の両凸レンズＬ１１の像側の面ｓ２０は非球面に形成されている。そこで、表２に上記各面ｓ１６、ｓ１７及びｓ２０の４次、６次、８次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８を示す。
【００５６】
【表２】
2004272187.tif 000005
【００５７】
ズームレンズ１において軸上間隔ｄ９、ｄ１４、ｄ１７、ｄ２０はズーミングによって変化する。そこで、広角端、中間焦点位置及び望遠端における焦点距離、ＦナンバーＦｎｏ、画角（２ω）、軸上間隔ｄ９、ｄ１４、ｄ１７、ｄ２０を表３に示す。
【００５８】
【表３】
2004272187.tif 000006
【００５９】
図２乃至図４に上記数値実施例におけるズームレンズ１の球面収差、歪曲収差及び非点収差を示す。なお、球面収差図において、実線はｅ線、破線はｇ線（波長４３５．８ｎｍ）、一点鎖線はＣ線（波長６５６．３ｎｍ）の値をそれぞれ示すものであり、非点収差図において、実線はサジタル像面歪曲、破線はメリディオナル像面歪曲の値をそれぞれ示すものである。
【００６０】
次に、ズームレンズ１の上記数値実施例における各条件式（１）乃至（８）の値を以下に示す。
【００６１】
（１）ｈ１−１／ｈ１−４＝１．３４８５
（２）ｄ１−２／ｄ１−３＝０．２２８
（３）ｎ１−２＝１．８３４８１
（４）Ｈ１′／ｆ１＝０．２４７７、ｆ１＝３．９５３
（５）（ｎ２−１＋ｎ２−２）／２＝１．８８３００
（６）ｆ３／ｒ３−２＝−０．２２１、ｆ３＝４．７９４
（７）ｒ４＋１／ｒ４−３＝−０．９０７６
（８）ｒ４−２／ｆ４＝０．４１５１、ｆ４＝４．０９１。
【００６２】
表４に第２の実施の形態にかかるズームレンズ２の数値実施例における各値を示す。
【００６３】
【表４】
2004272187.tif 000007
【００６４】
第３レンズ群Ｇｒ３の凸レンズＧ９の物体側の面ｓ１６、第４レンズ群Ｇｒ４の凸単レンズＧ１２の両面ｓ２１、ｓ２２は非球面に形成されている。そこで、表５に上記各面ｓ１６、ｓ２１及びｓ２２の４次、６次、８次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８を示す。
【００６５】
【表５】
2004272187.tif 000008
【００６６】
ズームレンズ２において軸上間隔ｄ９、ｄ１４、ｄ２０、ｄ２２はズーミングによって変化する。そこで、広角端、中間焦点位置及び望遠端における焦点距離、ＦナンバーＦｎｏ、画角（２ω）、軸上間隔ｄ９、ｄ１４、ｄ２０、ｄ２２を表６に示す。
【００６７】
【表６】
2004272187.tif 000009
【００６８】
図６乃至図８に上記数値実施例におけるズームレンズ２の球面収差、歪曲収差及び非点収差を示す。なお、球面収差図において、実線はｅ線、破線はｇ線（波長４３５．８ｎｍ）、一点鎖線はＣ線（波長６５６．３ｎｍ）の値をそれぞれ示すものであり、非点収差図において、実線はサジタル像面歪曲、破線はメリディオナル像面歪曲の値をそれぞれ示すものである。
【００６９】
次に、ズームレンズ２の上記数値実施例における各条件式（１）乃至（５）、（９）および（１０）の値を以下に示す。
【００７０】
（１）ｈ１−１／ｈ１−４＝１．４４６１
（２）ｄ１−２／ｄ１−３＝０．１７８
（３）ｎ１−２＝１．８３５００
（４）Ｈ１′／ｆ１＝０．３４８８、ｆ１＝３．７０５
（５）（ｎ２−１＋ｎ２−２）／２＝１．８８３００
（９）ｈ３−５／ｈ３−１＝０．５３３
（１０）ｆ３／ｆ３−１＝０．８４３、ｆ３＝２．９８１。
【００７１】
表７に第３の実施の形態にかかるズームレンズ３の数値実施例における各値を示す。
【００７２】
【表７】
2004272187.tif 000010
【００７３】
第１レンズ群Ｇｒ１の凸レンズＬ５の物体側の面ｓ８、第３レンズ群Ｇｒ３の両凸レンズＬ９の物体側の面ｓ１５及び第４レンズ群Ｇｒ４の凸レンズＬ１０の物体側の面ｓ１８は非球面に形成されている。そこで、表８に上記各面ｓ８、ｓ１５及びｓ１８の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を示す。
【００７４】
【表８】
2004272187.tif 000011
【００７５】
ズームレンズ３において軸上間隔ｄ９、ｄ１４、ｄ１７、ｄ２１はズーミングによって変化する。そこで、広角端、中間焦点位置及び望遠端における焦点距離、ＦナンバーＦｎｏ、画角（２ω）、軸上間隔ｄ９、ｄ１４、ｄ１７、ｄ２１を表９に示す。
【００７６】
【表９】
2004272187.tif 000012
【００７７】
図１０乃至図１２に上記数値実施例におけるズームレンズ３の球面収差、歪曲収差及び非点収差を示す。なお、球面収差図において、実線はｅ線、破線はｇ線（波長４３５．８ｎｍ）、一点鎖線はＣ線（波長６５６．３ｎｍ）の値をそれぞれ示すものであり、非点収差図において、実線はサジタル像面歪曲、破線はメリディオナル像面歪曲の値をそれぞれ示すものである。
【００７８】
次に、ズームレンズ３の上記数値実施例における各条件式（１）乃至（５）、（１１）及び（１２）の値を以下に示す。
【００７９】
（１）  ｈ１−１／ｈ１−４＝１．４００
（２）  ｄ１−２／ｄ１−３＝０．２２８
（３）  ｎ１−２＝１．８３５
（４）  Ｈ１′／ｆ１＝０．２６５
（５）  （ｎ２−１＋ｎ２−２）／２＝１．８２８
（１１）ｎ４−２＝１．８４７
（１２）ｆ３／ｆ４＝０．６５
表１０に第４の実施の形態にかかるズームレンズ４の数値実施例における各値を示す。
【００８０】
【表１０】
2004272187.tif 000013
【００８１】
第３レンズ群Ｇｒ３の凸レンズＬ９の像側の面ｓ１７、第４レンズ群Ｇｒ４のレンズＬ１２の物体側の面ｓ２１は非球面に形成されている。そこで、表１１に上記各面ｓ１７及びｓ２１の４次、６次、８次、１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を示す。
【００８２】
【表１１】
2004272187.tif 000014
【００８３】
ズームレンズ４において、軸上間隔ｄ９、ｄ１４、ｄ２０、ｄ２３はズーミングによって変化する。そこで、広角端、中間焦点位置及び望遠端における焦点距離、ＦナンバーＦｎｏ、画角（２ω）、軸上間隔ｄ９、ｄ１４、ｄ２０、ｄ２３を表１２に示す。
【００８４】
【表１２】
2004272187.tif 000015
【００８５】
図１４乃至図１６に上記数値実施例におけるズームレンズ４の球面収差、歪曲収差及び非点収差を示す。なお、球面収差図において、実線はｅ線、破線はｇ線（波長４３５．８ｎｍ）、一点鎖線はＣ線（波長６５６．３ｎｍ）の値をそれぞれ示すものであり、非点収差図において、実線はサジタル像面歪曲、破線はメリディオナル像面歪曲の値をそれぞれ示すものである。
【００８６】
次に、ズームレンズ４の上記数値実施例における各条件式（１）乃至（５）、（９）、（１１）及び（１３）の値を以下に示す。
【００８７】
（１）  ｈ１−１／ｈ１−４＝１．４００
（２）  ｄ１−２／ｄ１−３＝０．３９３
（３）  ｎ１−２＝１．８３５
（４）  Ｈ１′／ｆ１＝０．２７７
（５）  （ｎ２−１＋ｎ２−２）／２＝１．８０３
（９）  ｈ３−５／ｈ３−１＝０．７７１
（１１）ｎ４−２＝１．８０５
（１３）ｆ３／ｆ３−１＝１．２６１
なお、上記した実施の形態において示した各部の形状及び数値は、何れも本発明を実施するに際して行う具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
【００８８】
【発明の効果】
以上に記載したところから明らかなように、本発明ズームレンズは、物体側より順に配列された、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、正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レンズ群とから成り、第１レンズ群と第３レンズ群は固定で、第２レンズ群を光軸方向に移動させて主に変倍を行い、第４レンズ群を光軸方向に移動させることによって像位置の変動の補正と合焦を行うズームレンズにおいて、上記第１レンズ群は物体側より順に配列された、凹レンズ、像側に強い凸面を向けた凸レンズ、像側に強い凹面を向けた凹レンズと凸レンズとの接合レンズ、物体側に強い凸面を向けた凸レンズの５枚のレンズで構成され、、ｆ１：第１レンズ群の焦点距離、ｈ１−ｉ：第１レンズ群に光軸に平行な近軸光線を入射させたときの物体側から第ｉ面における近軸光線高、ｄ１−ｉ：第１レンズ群の第ｉ面から第ｉ＋１面までの軸上間隔、ｎ１−ｉ：第１レンズ群のｉ番面のレンズのｄ線における屈折率、Ｈ１′：第１レンズ群の最も像側の面の頂点から第１レンズ群の像側の主点までの間隔（−は物体側、＋は像側）として、（１）１．２５＜ｈ１−１／ｈ１−４＜１．５５、（２）ｄ１−２／ｄ１−３＜０．４、（３）１．６５＜ｎ１−２、（４）０．１＜Ｈ１′／ｆ１＜０．６の各条件式を満足するようにしたことを特徴とする。
【００８９】
従って、本発明ズームレンズにあっては、諸収差の補正が可能になると共に、広角化と前玉径の小型化を両立させることができる。例えば、ズーム比がほぼ１０倍で、広角端の画角が７６度を超え、広角端のＦナンバーがＦ１．７〜Ｆ１．８程度の性能において、前玉径が対角線寸法の５倍〜７倍程度と極めて小型にすることが可能である。
【００９０】
請求項２に記載した発明にあっては、第２レンズ群は物体側より順に配列された、像側に強い凹面を向けた凹メニスカスレンズ、両凹レンズと凸レンズとの接合レンズの３枚のレンズで構成され、ｎ２−１：第２レンズ群の凹メニスカスレンズのｄ線における屈折率、ｎ２−２：第２レンズ群の両凹レンズのｄ線における屈折率として、（５）１．８＜（ｎ２−１＋ｎ２−２）／２の条件式を満足するように構成されたので、ペッツバール和が小さくなりすぎるのを防ぐことでペッツバール和を最適化することが出来て、像面湾曲の補正が容易になり、良好な画像を得ることが出来る。
【００９１】
請求項３及び請求項４に記載した発明にあっては、第３レンズ群は凸単レンズから成り少なくとも１の面が非球面であり、第４レンズ群は物体側より順に配列された、像側に凹面を向けた凹メニスカスレンズと像側の面が非球面である両凸レンズとの接合レンズから成り、ｆ３：第３レンズ群の焦点距離、ｆ４：第４レンズ群の焦点距離、ｒ３−２：第３レンズ群の凸レンズの像側の面の曲率半径、ｒ４−１：第４レンズ群の凹メニスカスレンズの物体側の面の曲率半径、ｒ４−２：第４レンズ群の接合面の曲率半径、ｒ４−３：第４レンズ群の凸レンズの像側の面の曲率半径として、（６）−０．４＜ｆ３／ｒ３−２＜０．４、（７）−１．２５＜ｒ４−１／ｒ４−３＜−０．８、（８）０．３＜ｒ４−２／ｆ４＜０．６の各条件式を満足するようにしたので、コマ収差や球面収差及び像面湾曲がバランス良く補正され、さらに、第３レンズ群や第４レンズ群における各レンズ間及びレンズ群間の偏心が画質に影響する敏感度を緩やかにして、安定した性能での量産が可能になる。
【００９２】
請求項５及び請求項６に記載した発明にあっては、第３レンズ群は物体側より順に配列された、凸レンズ、物体側に強い凸面を向けた凸レンズと像側に強い凹面を向けた凹レンズとの接合レンズから成ると共に少なくとも１の面が非球面であり、第４レンズ群は凸単レンズから成り少なくとも１の面が非球面であり、ｈ３−ｉ：広角端において第１レンズ群に光軸に平行な近軸光線を入射させたときの第３レンズ群の物体側からｉ番目の面における近軸光線高、ｆ３：第３レンズ群の焦点距離、ｆ３−１：第３レンズ群の凸単レンズの焦点距離として、（９）０．４＜ｈ３−５／ｈ３−１＜０．７、（１０）０．７５＜ｆ３／ｆ３−１＜１の各条件式を満足するようにしたので、各種収差を良好に補正しながら、全長を短縮化して小型化に寄与する。
【００９３】
請求項７及び請求項８に記載した発明にあっては、第３レンズ群は凸単レンズから成り少なくとも１の面が非球面であり、第４レンズ群は物体側より順に配列された、物体側に凸面を向けた凸レンズと凹レンズと凸レンズとの接合レンズから成ると共に少なくとも最も物体側の面が非球面とされ、ｎ４−２を第４レンズ群の凹レンズのｄ線における屈折率、ｆ３を第３レンズ群の焦点距離、ｆ４  を第４レンズ群の焦点距離として、（１１）ｎ４−２＞１．８、（１２）０．１＜ｆ３／ｆ４＜０．７の各条件式を満足するようにしたので、第４レンズ群が移動することによる色収差及び球面収差の色による曲がりの変動を抑え、ペッツバール和をプラス側に補正することで像面湾曲の効果的な補正が可能になると共に、球面収差の変動を抑え、性能の劣化を招くこと無しにズームレンズ全系の小型化をすることが出来、加えて、第４レンズ群の製造公差による性能の劣化を緩和することが出来る。
【００９４】
請求項９及び請求項１０に記載した発明にあっては、第３レンズ群は物体側より順に配列された、凸レンズ、物体側に強い凸面を向けた凸レンズと像側に強い凹面を向けた凹レンズとの接合レンズから成ると共に１の面が非球面であり、第４レンズ群は両凸レンズと像側に凸面を有する凹レンズとの接合レンズから成り少なくとも１の面が非球面であり、ｈ３−ｉを広角端において第１レンズ群に光軸に平行な近軸光線を入射させたときの第３レンズ群の物体側からｉ番目の面における近軸光線高、ｆ３を第３レンズ群の焦点距離、ｆ３−１を第３レンズ群の凸単レンズの焦点距離、ｎ４−２を第４レンズ群の凹レンズのｄ線における屈折率として、（９）０．４＜ｈ３−５／ｈ３−１＜０．７、（１１）ｎ４−２＞１．８、（１３）０．７５＜ｆ３／ｆ３−１＜１．３の各条件式を満足するようにしたので、各種収差を良好に補正しながら、全長を短縮化して小型化することが出来る。
【００９５】
本発明撮像装置は、ズームレンズと、該ズームレンズによって取り込んだ画像を電気的な画像信号に変換する撮像手段と、画像制御手段とを備え、上記画像制御手段は、上記ズームレンズによる変倍率に応じて予め用意されている変換座標係数を参照しながら、上記撮像手段によって形成された画像信号によって規定される画像上の点を移動させて座標変換した新たな画像信号を形成し、該新たな画像信号を出力するように構成され、上記ズームレンズは、物体側より順に配列された、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、正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レンズ群とから成り、第１レンズ群と第３レンズ群は固定で、第２レンズ群を光軸方向に移動させて主に変倍を行い、第４レンズ群を光軸方向に移動させることによって像位置の変動の補正と合焦を行うように構成され、上記第１レンズ群は物体側より順に配列された、凹レンズ、像側に強い凸面を向けた凸レンズ、像側に強い凹面を向けた凹レンズと凸レンズとの接合レンズ、物体側に強い凸面を向けた凸レンズの５枚のレンズで構成され、ｆ１：第１レンズ群の焦点距離、ｈ１−ｉ：第１レンズ群に光軸に平行な近軸光線を入射させたときの物体側から第ｉ面における近軸光線高、ｄ１−ｉ：第１レンズ群の第ｉ面から第ｉ＋１面までの軸上間隔、ｎ１−ｉ：第１レンズ群のｉ番面のレンズのｄ線における屈折率、Ｈ１′：第１レンズ群の最も像側の面の頂点から第１レンズ群の像側の主点までの間隔（−は物体側、＋は像側）として、（１）１．２５＜ｈ１−１／ｈ１−４＜１．５５、（２）ｄ１−２／ｄ１−３＜０．４、（３）１．６５＜ｎ１−２、（４）０．１＜Ｈ１′／ｆ１＜０．６の各条件式を満足するようにしたことを特徴とする。
【００９６】
従って、本発明撮像装置にあっては、広角端で負の歪曲収差、望遠端で正の歪曲収差を積極的に大きく発生させることにより、歪曲収差補正後の画角変化を、近軸焦点距離の変化に対して十分に大きくして、必要なズーム比に対して小型化が可能になる。
【００９７】
請求項１２に記載した発明にあっては、請求項２に記載のズームレンズを使用することによって、ペッツバール和が小さくなりすぎるのを防ぐことができ、像面湾曲の補正が容易になる。
【００９８】
請求項１３及び請求項１４に記載した発明にあっては、請求項３及び請求項４に記載のズームレンズを使用することによって、コマ収差や球面収差及び像面湾曲がバランス良く補正され、さらに、第３レンズ群や第４レンズ群における各レンズ間及びレンズ群間の偏心が画質に影響する敏感度を緩やかにして、安定した性能での量産が可能になる。
【００９９】
請求項１５及び請求項１６に記載した発明にあっては、請求項５及び請求項６に記載のズームレンズを使用することによって、各種収差を良好に補正しながら、全長を短縮化して小型化に寄与する。
【０１００】
請求項１７及び請求項１８に記載した発明にあっては、請求項７及び請求項８に記載のズームレンズを使用することによって、第４レンズ群が移動することによる色収差及び球面収差の色による曲がりの変動を抑え、ペッツバール和をプラス側に補正することで像面湾曲の効果的な補正が可能になると共に、球面収差の変動を抑え、性能の劣化を招くこと無しにズームレンズ全系の小型化をすることが出来、加えて、第４レンズ群の製造公差による性能の劣化を緩和することが出来る。
【０１０１】
請求項１９及び請求項２０に記載した発明にあっては、請求項９及び請求項１０に記載のズームレンズを使用することによって、各種収差を良好に補正しながら、全長を短縮化して小型化をすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】図２乃至図４と共に本発明ズームレンズの第１の実施の形態を示すものであり、本図はレンズ構成を示す概略図である。
【図２】広角端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図３】広角端と望遠端との中間焦点位置における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図４】望遠端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図５】図６乃至図８と共に本発明ズームレンズの第２の実施の形態を示すものであり、本図はレンズ構成を示す概略図である。
【図６】広角端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図７】広角端と望遠端との中間焦点位置における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図８】望遠端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図９】図１０乃至図１２と共に本発明ズームレンズの第３の実施の形態を示すものであり、本図はレンズ構成を示す概略図である。
【図１０】広角端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図１１】広角端と望遠端との中間焦点位置における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図１２】望遠端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図１３】図１４乃至図１６と共に本発明ズームレンズの第４の実施の形態を示すものであり、本図はレンズ構成を示す概略図である。
【図１４】広角端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図１５】広角端と望遠端との中間焦点位置における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図１６】望遠端における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図１７】本発明撮像装置の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…ズームレンズ、２…ズームレンズ、３…ズームレンズ、４…ズームレンズ、Ｇｒ１…第１レンズ群、Ｇｒ２…第２レンズ群、Ｇｒ３…第３レンズ群、Ｇｒ４…第４レンズ群、１００…撮像装置、１０１…撮影レンズ（ズームレンズ）、１０２…撮像素子（撮像手段）、１０３…画像処理手段（画像処理回路）
【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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