(57)【要約】【課題】  小型かつ画面周辺の照度を確保した高性能の撮像光学系を提供する。【解決手段】  撮像光学系は、撮像対象側から順に、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、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レンズ群とを有し、第４レンズ群が撮像対象側から順に負レンズと正レンズとからなり、少なくとも第１レンズ群と第３レンズ群とを移動させて変倍を行い、第１レンズ群の焦点距離をｆ１、望遠端での当該撮像光学系全体の焦点距離をｆＴ、広角端での当該撮像光学系全体の焦点距離をｆＷで表すとき、１＜ｆ１／（ｆＷ・ｆＴ）1/2＜４の関係を満たす。【選択図】        図３
2007057931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像対象からの光を撮像素子上に結像させる撮像光学系において、
撮像対象側から順に、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、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レンズ群とを有し、第４レンズ群が撮像対象側から順に負レンズと正レンズとからなり、少なくとも第１レンズ群と第３レンズ群とを移動させて変倍を行い、第１レンズ群の焦点距離をｆ１、望遠端での当該撮像光学系全体の焦点距離をｆＴ、広角端での当該撮像光学系全体の焦点距離をｆＷで表すとき、
１＜ｆ１／（ｆＷ・ｆＴ）1/2＜４
の関係を満たすことを特徴とする撮像光学系。
【請求項２】
撮像対象からの光を撮像素子上に結像させる撮像光学系において、
撮像対象側から順に、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、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レンズ群とを有し、第４レンズ群が撮像対象側から順に負レンズと正レンズとからなり、少なくとも第１レンズ群と第３レンズ群とを移動させて変倍を行い、第２レンズ群の焦点距離をｆ２、広角端での当該撮像光学系全体の焦点距離をｆＷで表すとき、
−２．４＜ｆ２／ｆＷ＜−０．６
の関係を満たすことを特徴とする撮像光学系。
【請求項３】
第４レンズ群に含まれる正レンズの焦点距離をｆ４Ｐ、第４レンズ群に含まれる負レンズの焦点距離をｆ４Ｎで表すとき、
１＜ｆ４Ｐ／ｆＷ＜５
−１０＜ｆ４Ｎ／ｆＷ＜−２
の関係を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載の撮像光学系。
【請求項４】
撮像対象からの光を撮像素子上に結像させる撮像光学系において、
撮像対象側から順に、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、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レンズ群とを有し、第４レンズ群が撮像対象側から順に負レンズと正レンズとからなり、少なくとも第１レンズ群と第３レンズ群とを移動させて変倍を行い、第４レンズ群に含まれる正レンズの焦点距離をｆ４Ｐ、第４レンズ群に含まれる負レンズの焦点距離をｆ４Ｎ、広角端での当該撮像光学系全体の焦点距離をｆＷ、望遠端での当該撮像光学系全体の焦点距離をｆＴ、第１レンズ群の焦点距離をｆ１、第２レンズ群の焦点距離をｆ２で表すとき、
１＜ｆ４Ｐ／ｆＷ＜５
０．１＜ｆ４Ｐ／ｆＴ＜１．２
−１０＜ｆ４Ｎ／ｆＷ＜−２
−２＜ｆ４Ｎ／ｆＴ＜−０．２
１＜ｆ１／（ｆＷ・ｆＴ）1/2＜４
−２．４＜ｆ２／ｆＷ＜−０．６
の関係を満たすことを特徴とする撮像光学系。
【請求項５】
第４レンズ群に含まれる負レンズと正レンズの間で形成される空気レンズの焦点距離をｆ４ａｉｒで表すとき、
２＜ｆ４ａｉｒ／ｆＷ＜２０
０．２＜ｆ４ａｉｒ／ｆＴ＜２
の関係を満たすことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像光学系。
【請求項６】
撮像素子と、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像光学系を備えることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像光学系および撮像装置に関し、特に、撮像倍率が可変で変倍比の高い撮像光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータの普及に伴い、手軽に画像を取り込めるデジタルカメラが普及している。また、モバイルコンピュータ、携帯電話、情報携帯端末（ＰＤＡ：Ｐａｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等の情報処理機器にデジタルカメラを組み込むことも一般化している。このような状況のもと、より小型のデジタルカメラが求められるようになっており、撮像光学系にもより一層の小型化が要望されている。
【０００３】
また、デジタルカメラの撮像光学系としてはズーム光学系が用いられているが、変倍比を従来の５程度から、一層高倍にすることも求められている。
【０００４】
さらに、光を電気信号に変換する撮像素子は、高集積化により高い空間周波数の記録が可能となり、また、撮像素子の小型化により装置の小型化を図ることが可能となる。撮像素子の高集積化と小型化により、光電変換素子の個々の受光部が小さくなり、電気出力が低下してしまう。これを防ぐため、光電変換素子の受光部の直前にマイクロレンズを配置して光量を増大させることが行われている。しかしながら、マイクロレンズは撮像素子に入射する光線の入射角を制限する。撮像素子に入射する光線と光軸とのなす角が大きくなると、画面周辺部に向かう軸外光束が光軸に対して大きな角をなし、光電変換素子へ入射せず、光量不足を招くことになる。周辺光量不足を防ぐために、撮像光学系は、射出瞳位置を撮像面から遠くするという制約を受けることになる。一方、撮像光学系の小型化のために撮像光学系の全長を短縮すると、射出瞳位置は撮像面に近くなり、周辺光量の確保が困難になる。このように、撮像光学系は、小型化するだけでなく周辺光量を確保して高性能であるという、相反することが要求される。
【０００５】
デジタルカメラのズーム撮像光学系としては、撮像対象側から順に正屈折力の第１レンズ、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群、正屈折力の第４レンズ群を有し、変倍時に各群の間隔を変化させるズーム光学系は、従来から知られている。例えば、特許文献１に提案されている。
【特許文献１】特開２００３−４３３５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献１のズーム光学系は変倍比が５倍程度で、小型とはいえず、また高性能とも言い難い。
【０００７】
本発明は、このような現状に鑑みてなされたもので、変倍比が大きく、しかも、小型かつ収差が良好に補正された撮像光学系を提供することを目的とする。また、そのような撮像光学系を備えた小型、高性能である撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題は、次の構成により解決される。
（１）  撮像対象からの光を撮像素子上に結像させる撮像光学系において、
撮像対象側から順に、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、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レンズ群とを有し、第４レンズ群が撮像対象側から順に負レンズと正レンズとからなり、少なくとも第１レンズ群と第３レンズ群とを移動させて変倍を行い、第１レンズ群の焦点距離をｆ１、望遠端での当該撮像光学系全体の焦点距離をｆＴ、広角端での当該撮像光学系全体の焦点距離をｆＷで表すとき、
１＜ｆ１／（ｆＷ・ｆＴ）1/2＜４
の関係を満たすことを特徴とする撮像光学系。
（２）  撮像対象からの光を撮像素子上に結像させる撮像光学系において、
撮像対象側から順に、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、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レンズ群とを有し、第４レンズ群が撮像対象側から順に負レンズと正レンズとからなり、少なくとも第１レンズ群と第３レンズ群とを移動させて変倍を行い、第２レンズ群の焦点距離をｆ２、広角端での当該撮像光学系全体の焦点距離をｆＷで表すとき、
−２．４＜ｆ２／ｆＷ＜−０．６
の関係を満たすことを特徴とする撮像光学系。
（３）  第４レンズ群に含まれる正レンズの焦点距離をｆ４Ｐ、第４レンズ群に含まれる負レンズの焦点距離をｆ４Ｎで表すとき、
１＜ｆ４Ｐ／ｆＷ＜５
−１０＜ｆ４Ｎ／ｆＷ＜−２
の関係を満たすことを特徴とする（１）または（２）に記載の撮像光学系。
（４）  撮像対象からの光を撮像素子上に結像させる撮像光学系において、
撮像対象側から順に、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、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レンズ群とを有し、第４レンズ群が撮像対象側から順に負レンズと正レンズとからなり、少なくとも第１レンズ群と第３レンズ群とを移動させて変倍を行い、第４レンズ群に含まれる正レンズの焦点距離をｆ４Ｐ、第４レンズ群に含まれる負レンズの焦点距離をｆ４Ｎ、広角端での当該撮像光学系全体の焦点距離をｆＷ、望遠端での当該撮像光学系全体の焦点距離をｆＴ、第１レンズ群の焦点距離をｆ１、第２レンズ群の焦点距離をｆ２で表すとき、
１＜ｆ４Ｐ／ｆＷ＜５
０．１＜ｆ４Ｐ／ｆＴ＜１．２
−１０＜ｆ４Ｎ／ｆＷ＜−２
−２＜ｆ４Ｎ／ｆＴ＜−０．２
１＜ｆ１／（ｆＷ・ｆＴ）1/2＜４
−２．４＜ｆ２／ｆＷ＜−０．６
の関係を満たすことを特徴とする撮像光学系。
（５）第４レンズ群に含まれる負レンズと正レンズの間で形成される空気レンズの焦点距離をｆ４ａｉｒで表すとき、
２＜ｆ４ａｉｒ／ｆＷ＜２０
０．２＜ｆ４ａｉｒ／ｆＴ＜２
の関係を満たすことを特徴とする（１）乃至（４）のいずれか１項に記載の撮像光学系。
（６）撮像素子と、（１）乃至（５）のいずれか１項に記載の撮像光学系を備えることを特徴とする撮像装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の撮像光学系は、第１レンズ群の屈折力が適切であり、第４レンズ群が撮像対象側から順に負レンズと正レンズを配置されたため、撮像光学系の全長を短くすることができ、また、諸収差の発生を少なくすることができ、さらに射出瞳位置が適切な設定になり、周辺光量不足を防止することができる。このような特長を有する撮像光学系を備えた本発明の撮像装置は、小型、高性能の装置となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明では、撮像対象からの光を撮像素子上に結像させる撮像光学系は、撮像対象側から順に、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、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レンズ群とを有し、第４レンズ群が撮像対象側から順に負レンズと正レンズとからなり、少なくとも第１レンズ群と第３レンズ群とを移動させて変倍を行い、次の式１の関係を満たすものである。
１＜ｆ１／（ｆＷ・ｆＴ）1/2＜４                    ・・・式１
ただし、ｆ１は第１レンズ群の焦点距離、ｆＴは望遠端での当該撮像光学系全体の焦点距離、ｆＷは広角端での当該撮像光学系全体の焦点距離である。
【００１１】
広角端から望遠端への変倍に際し、第１レンズ群と第３レンズ群が移動すると、広角端ではバックフォーカスを確保することができ、また望遠端では撮像光学系の全長を短くすることができる。撮像光学系の全長を短くしたにもかかわらず、第４レンズ群の正レンズを撮像面側に配置することにより、射出瞳位置が撮像面から遠くなり、周辺光量不足を防ぐことができる。さらに第４レンズ群を負レンズと正レンズとから構成したことにより、倍率色収差の悪化を防ぎ、収差性能を向上させることができる。
【００１２】
式１は、第１レンズ群の屈折力の適切な範囲を規定するものである。ｆ１／（ｆＷ・ｆＴ）1/2の値が式１の下限に達しないと、第１レンズ群の屈折力が強くなり、望遠端の球面収差の補正が困難になる。逆に、ｆ１／（ｆＷ・ｆＴ）1/2の値が式１の上限を超えると、第２レンズ群の屈折力が弱くなり、収差補正は有利であるが、撮像光学系の全長が長くなって、好ましくない。
【００１３】
式１に代えて次の式１’の関係を満たすようにすると、さらに小型で高性能の撮像光学系となる。
２＜ｆ１／（ｆＷ・ｆＴ）1/2＜４                    ・・・式１’
また、次の式２の関係を満たすものとする。ただし、ｆ２は第２レンズ群の焦点距離である。
−２．４＜ｆ２／ｆＷ＜−０．６                    ・・・式２
式２は、第２レンズ群の屈折力の適正な範囲を規定するものである。ｆ２／ｆＷの値が条件式の下限に達しないと、第２レンズ群の屈折力が弱くなり、収差補正は有利であるが、撮像光学系の全長が長くなる。逆にｆ２／ｆＷの値が条件式の上限を超えると、第２レンズ群の屈折力が強くなり、ペッツバール和が負に偏り像面湾曲が悪化するとともに、広角端の負の歪曲収差が増大する。
【００１４】
式２に代えて次の式２’の関係を満たすようにすると、さらに小型で高性能の撮像光学系となる。
−２．４＜ｆ２／ｆＷ＜−１                    ・・・式２’
さらに次の式３と式４の関係を満たすようにするとよい。ただし、ｆ４Ｐは第４レンズ群に含まれる正レンズの焦点距離、ｆ４Ｎは第４レンズ群に含まれる負レンズの焦点距離である。
１＜ｆ４Ｐ／ｆＷ＜５                    ・・・式３
−１０＜ｆ４Ｎ／ｆＷ＜−２              ・・・式４
式３は、第４レンズ群の正レンズの屈折力を適切な範囲に規定するものである。ｆ４Ｐ／ｆＷの値が下限に達しないと、第４レンズ群の正レンズの屈折力が強くなり、コマ収差、非点収差、歪曲収差の画面周辺性能が悪化する。逆にｆ４Ｐ／ｆＷの値が上限を超えると、第４レンズ群の正レンズ群の屈折力が弱くなり、バックフォーカスが長くなり、撮像光学系の大型化を招くとともに、射出瞳位置を撮像面から遠くすることが困難になる。
【００１５】
式４は、第４レンズ群の負レンズの屈折力を適切な範囲に規定するものである。ｆ４Ｎ／ｆＷの値が下限に達しないと、第４レンズの負レンズの屈折力が弱くなり、色収差の補正が困難になる。逆にｆ４Ｎ／ｆＷの値が上限を超えると、第４レンズ群の負レンズの屈折力が強くなり、正の歪曲収差が発生する。
【００１６】
また、次の式５と式６の関係を満たすようにするとよい。
０．１＜ｆ４Ｐ／ｆＴ＜１．２               ・・・式５
−２＜ｆ４Ｎ／ｆＴ＜−０．２               ・・・式６
式５は、第４レンズ群の正レンズの屈折力を適切な範囲に規定するものである。ｆ４Ｐ／ｆＴの値が下限に達しないと、第４レンズ群の正レンズの屈折力が強くなり、コマ収差、非点収差、歪曲収差の画面周辺性能が悪化する。逆にｆ４Ｐ／ｆＴの値が上限を超えると、第４レンズ群の正レンズ群の屈折力が弱くなり、バックフォーカスが長くなり、撮像光学系の大型化を招くとともに、射出瞳位置を撮像面から遠くすることが困難になる。
【００１７】
式６は、第４レンズ群の負レンズの屈折力を適切な範囲に規定するものである。ｆ４Ｎ／ｆＴの値が下限に達しないと、第４レンズの負レンズの屈折力が弱くなり、色収差の補正が困難になる。逆にｆ４Ｎ／ｆＴの値が上限を超えると、第４レンズ群の負レンズの屈折力が強くなり、正の歪曲収差が発生する。
【００１８】
さらに、次の式７と式８の関係を満たすようにするとよい。ただし、ｆ４ａｉｒは第４レンズ群に含まれる負レンズと正レンズの間で形成される空気レンズの焦点距離である。
２＜ｆ４ａｉｒ／ｆＷ＜２０                ・・・式７
０．２＜ｆ４ａｉｒ／ｆＴ＜２              ・・・式８
式７と式８は、第４レンズ群の空気レンズの屈折力を適切な範囲に規定するものである。ｆ４ａｉｒ／ｆＷの値が下限値に達しないと、負の歪曲収差の増大を招くとともに、射出瞳位置が撮像面から遠くなりすぎ、周辺光量が低下する。逆にｆ４ａｉｒ／ｆＷの値が上限を超えると、正の歪曲収差の増大を招くとともに、射出瞳位置が撮像面から近くなり周辺光量が低下する。ｆ４ａｉｒ／ｆＴの値が下限値に達しないと、負の歪曲収差の増大を招くとともに、射出瞳位置が撮像面から遠くなりすぎ、周辺光量が低下する。逆にｆ４ａｉｒ／ｆＴの値が上限を超えると、正の歪曲収差の増大を招くとともに、射出瞳位置が撮像面から近くなり周辺光量が低下する。
【実施例】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。第１の実施形態であるデジタルカメラ１の外観を図１に模式的に示す。図１において（ａ）は前面および上面を表す斜視図、（ｂ）は背面図である。デジタルカメラ１は、本体１０と、本体１０に取り付けられたレンズ鏡胴１１を有している。レンズ鏡胴１１は複数段より成り、撮像時には本体１０の前方に突出し、非撮像時には本体１０に収容し得るように、前後方向に可動に構成されている。レンズ鏡胴１１は、撮像光学系１２を収容し、保持している。
【００２０】
撮像光学系１２は、撮像対象からの光を本体１０に収容されている撮像素子２１（図２参照）に導き、撮像素子２１上に結像させる。撮像光学系１２の焦点距離は可変、つまり、撮像光学系１２はズーム光学系である。
【００２１】
デジタルカメラ１は、フラッシュ発光部１４、上面に電源ボタン１５とシャッターレリーズボタン１６、背面に表示部１７とズームボタン１８と他の操作ボタン１９を備えている。フラッシュ発光部１４は撮像対象を照明するフラッシュ光を発する。電源ボタン１５は、撮像素子２１をはじめ電力で動作する各部への電力の供給と停止の指示のために操作され、シャッターレリーズボタン１６は、記録用画像の撮像指示のために操作される。
【００２２】
表示部１７は液晶表示器より成り、撮像した画像およびデジタルカメラ１の設定状況、操作案内等の諸情報を表示する。ズームボタン１８は、撮像光学系１２の焦点距離設定のために操作される。ズームボタン１８の一端部を押すと、撮像光学系１２の焦点距離が増大する方向に変化し、撮像画角は狭く、撮像倍率は大きくなる。ズームボタン１８の他端部を押すと、撮像光学系１２の焦点距離が減少する方向に変化し、撮像画角は広く、撮像倍率は小さくなる。撮像光学系１２の焦点距離の設定可能な範囲のうち、最長端を望遠端といい、最短端を広角端という。操作ボタン１９は、デジタルカメラ１の諸設定のために操作される。
【００２３】
図２にデジタルカメラ１の構成を模式的に示す。デジタルカメラ１は、撮像光学系１２および表示部１７のほか、撮像素子２１、信号処理部２２、記録部２３、操作部２４、撮影光学系駆動部２５および制御部２６を有している。撮像素子２１はＣＣＤエリアセンサであり、画素ごとの受光量を表す信号を出力する。信号処理部２２は撮像素子２１の出力信号を処理して、撮像した画像を表す画像データを生成する。記録部２３は信号処理部２２が生成した画像データを着脱可能な記録媒体２３ａに記録し、また、画像の再生表示のために、記録媒体２３ａから画像データを読み出す。操作部２４は前述の諸ボタン１６〜１９の総称であり、使用者の操作を制御部２６に伝達する。
【００２４】
撮像光学系駆動部２５は、いくつかのモータとその駆動力を撮像光学系１２のレンズ群に伝達する伝達機構を有しており（不図示）、撮像光学系１２の焦点距離と焦点位置を設定する。制御部２６は操作部２４を介して与えられる指示に応じて各部を制御する。
【００２５】
撮像光学系１２の構成を図３に示す。撮像光学系１２は、撮像対象側から順に第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４を有する。
【００２６】
第１レンズ群Ｇ１は、撮像対象側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１、両凸レンズＬ２よりなり、全体として正の屈折力を有する。第２レンズ群Ｇ２は、撮像対象側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３、両凹レンズＬ４、両凸レンズＬ５よりなり、全体として負の屈折力を有する。第３レンズ群Ｇ３は、撮像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ６、両凸レンズＬ７、両凹レンズＬ８、両凸レンズＬ９よりなり、全体として正の屈折力を有する。第４レンズ群Ｇ４は、撮像対象側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１０、両凸レンズＬ１１よりなり、全体として正の屈折力を有する。
【００２７】
レンズＬ３の面ｒ６、レンズＬ９の面ｒ１８、レンズＬ９の面ｒ１９およびレンズＬ１１の面ｒ２３はいずれも非球面である。また、レンズＬ７とレンズＬ８は接着されており、両面の間には接着剤が存在する。
【００２８】
第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間には、開口径が可変の絞りＳが設けられている。絞りＳは第３レンズ群Ｇ３と共に移動する。また、撮像素子２１の直前にはローパスフィルターＦが配置されている。
【００２９】
なお、図３に示した符号ｒ１〜ｒ２５はレンズＬ１〜Ｌ１１、絞りＳ、およびフィルターＦの面である。レンズＬ１〜Ｌ１１およびフィルターＦはそれぞれ２つの面を有する。同一のレンズ（フィルター）の２つの面のうち、符号の数字の値が小さいものの方がより撮像対象に近い面である。例えば、レンズＬ３は面ｒ５と面ｒ６を有するが、面ｒ５が撮像対象側に位置し、面ｒ６が撮像素子２１側に位置する。絞りＳは１つの面ｒ１１のみを有する。なお、絞りＳの面ｒ１１の前後の媒質は空気であり、当然、面ｒ１１の前後で屈折率は変化しない。
【００３０】
図３の撮像光学系は広角端における無限遠合焦状態を示し、図３に示した矢印はズーミングに際してのレンズ群Ｇ１〜Ｇ４の位置を表している。矢印の基端が広角端、先端が望遠端に対応する。なお、ズーミングに際し固定であるレンズ群には矢印を示していない。ズーミングは第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４を移動させて、広角端から望遠端へのズーミングは、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔が減少し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間隔が増大するように変化することによって行われる。また、第４レンズ群Ｇ４が撮像対象側に移動することにより、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行う。
【００３１】
広角端および望遠端での焦点距離はそれぞれ５．０ｍｍおよび５０．０ｍｍであり、したがって、変倍比は１０である。広角端および望遠端でのＦ数はそれぞれ２．７および５．０５である。また、中間の焦点距離が１６ｍであるときのＦ数は４．３である。
【００３２】
撮像光学系１２のコンストラクションデータを表１に示す。表１において、曲率半径をｒで示し、撮像対象側から順に番号を付し、図３の符号ｒ１からｒ２５に対応する。軸上面間隔をｄで示し、撮像対象側からの軸上面間隔を表の上から順に表している。ズーミングにより変化する軸上面間隔については、広角端と上記の中間の焦点距離と望遠端での値を、左から順に表している。屈折率、アッベ数をＮ、νで示し、撮像対象側からの屈折率、アッベ数を表の上から順に表している。また、屈折率およびアッベ数はｄ線に対するものであり、屈折率およびアッベ数は空気については省略してある。なお、非球面については面番号の末尾にアスタリスク（＊印）を付している。撮像素子が最終面の後ろに配置されている。距離の単位はｍｍである。
【００３３】
【表１】
2007057931.tif 000003
【００３４】
非球面は次の式９で定義している。
【００３５】
Ｘ（Ｈ）＝Ｃ・Ｈ2／｛１＋（１−ε・Ｃ2・Ｈ2）1/2｝＋ΣＡｋ・Ｈｋ  ・・・式９
ここで、Ｈは光軸に対して垂直な方向の高さ、Ｘ（Ｈ）は高さＨの位置での光軸方向の変位量（面頂点基準）、Ｃは近軸曲率、εは２次曲面パラメータ、ｋは非球面の次数、Ａｋはｋ次の非球面係数である。非球面に関するデータを表２に示す。
【００３６】
【表２】
2007057931.tif 000004
【００３７】
望遠端での当該撮像光学系全体の焦点距離をｆＴ、広角端での当該撮像光学系全体の焦点距離をｆＷ、第１レンズ群の焦点距離をｆ１で表すとき、ｆ１／（ｆＷ・ｆＴ）1/2＝２．３６である。したがって、前述の式１の関係は満たされおり、式１’の関係も満たされている。
【００３８】
また、第２レンズ群の焦点距離をｆ２で表すとき、ｆ２／ｆＷ＝−１．２１である。したがって式２の関係を満たしており、式２’の関係も満たされている。さらに、第４レンズ群に含まれる正レンズの焦点距離をｆ４Ｐ、第４レンズ群に含まれる負レンズの焦点距離をｆ４Ｎで表すとき、ｆ４Ｐ／ｆＷ＝２．９であり、ｆ４Ｎ／ｆＷ＝−５．４９である。したがって、前述の式３の関係を満たしており、式４の関係も満たしている。また、ｆ４Ｐ／ｆＴ＝０．２９であり、ｆ４Ｎ／ｆＴ＝−０．５５である。したがって、前述の式５の関係を満たしており、式６の関係も満たしている。また、第４レンズ群に含まれる負レンズと正レンズの間で形成される空気レンズの焦点距離をｆ４ａｉｒで表すとき、ｆ４ａｉｒ／ｆＷ＝８．６４であり、ｆ４ａｉｒ／ｆＴ＝０．８７である。したがって、前述の式７の関係を満たしており、式８の関係も満たしている。
【００３９】
撮像光学系１２の収差を図４に示す。球面収差の線ｄはｄ線の収差、線ｇはｇ線の収差である。線ＳＣは正弦条件不満足量を表している。また、非点収差の線ＤＭおよび線ＤＳはそれぞれメリジオナル面およびサジタル面での収差である。単位は、歪曲の横軸のみ百分率であり、他の軸については全てｍｍである。
【００４０】
本実施形態のデジタルカメラ３の撮像光学系１２は、変倍比が１０と大きいが、図４より明らかなように諸収差が良好に抑えられており、高い結像特性を有する。また、全長が４６ｍｍ程度（広角端）であり、小型になっている。
【００４１】
以下、他の実施形態のデジタルカメラについて説明するが、撮像光学系以外の構成は第１の実施形態のものと同様なので、重複する説明は省略し、撮像光学系についてのみ述べる。なお、以下に示す図５および図６においては図３および図４と同様の表記方法を採用している。また、非球面の定義は前述の式９に従っており、表３および表４においては表１および表２と同様の表記方法を採用している。
【００４２】
第２の実施形態のデジタルカメラ２の撮像光学系１２の構成を図５に示す。デジタルカメラ２の撮像光学系１２は、撮像対象側から順に第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４を有する。
【００４３】
第１レンズ群Ｇ１は、撮像対象側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１、両凸レンズＬ２よりなり、全体として正の屈折力を有する。第２レンズ群Ｇ２は、撮像対象側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３、両凹レンズＬ４、両凸レンズＬ５よりなり、全体として負の屈折力を有する。第３レンズ群Ｇ３は、両凸レンズＬ６、両凸レンズＬ７、両凹レンズＬ８、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ９よりなり、全体として正の屈折力を有する。第４レンズ群Ｇ４は、撮像対象側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１０、両凸レンズＬ１１よりなり、全体として正の屈折力を有する。
【００４４】
レンズＬ３の面ｒ６、レンズＬ９の面ｒ１８、レンズＬ９の面ｒ１９およびレンズＬ１１の面ｒ２３はいずれも非球面である。また、レンズＬ７とレンズＬ８は接着されており、両面の間には接着剤が存在する。第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間には、開口径が可変の絞りＳが設けられている。絞りＳは第３レンズ群Ｇ３と共に移動する。また、撮像素子２１の直前にはローパスフィルターＦが配置されている。
【００４５】
ズーミングは第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４を移動させて、広角端から望遠端へのズーミングは、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔が減少し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間隔が増大するように変化することによって行われる。
【００４６】
また、第４レンズ群Ｇ４が撮像対象側に移動することにより、無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行う。
【００４７】
広角端および望遠端での焦点距離はそれぞれ５．０ｍｍおよび５０．０ｍｍであり、したがって、変倍比は１０．０である。広角端および望遠端でのＦ数はそれぞれ２．７および５．０５である。また、中間焦点距離が１６．０ｍｍであるときのＦ数は４．３０である。
【００４８】
撮像光学系１２のコンストラクションデータを表３に示し、非球面に関するデータを表４に示す。
【００４９】
【表３】
2007057931.tif 000005
【００５０】
【表４】
2007057931.tif 000006
【００５１】
望遠端での当該撮像光学系全体の焦点距離をｆＴ、広角端での当該撮像光学系全体の焦点距離をｆＷ、第１レンズ群の焦点距離をｆ１で表すとき、ｆ１／（ｆＷ・ｆＴ）1/2＝２．１３である。したがって、前述の式１の関係は満たされおり、式１’の関係も満たされている。
【００５２】
また、第２レンズ群の焦点距離をｆ２で表すとき、ｆ２／ｆＷ＝−１．１５である。したがって式２の関係を満たしており、式２’の関係も満たしている。さらに、第４レンズ群に含まれる正レンズの焦点距離をｆ４Ｐ、第４レンズ群に含まれる負レンズの焦点距離をｆ４Ｎで表すとき、ｆ４Ｐ／ｆＷ＝３．２であり、ｆ４Ｎ／ｆＷ＝−７．２５である。したがって、前述の式３の関係を満たしており、式４の関係も満たしている。また、ｆ４Ｐ／ｆＴ＝０．３２であり、ｆ４Ｎ／ｆＴ＝−０．７３である。したがって、前述の式５の関係を満たしており、式６の関係も満たしている。また、第４レンズ群に含まれる負レンズと正レンズの間で形成される空気レンズの焦点距離をｆ４ａｉｒで表すとき、ｆ４ａｉｒ／ｆＷ＝４．４８であり、ｆ４ａｉｒ／ｆＴ＝０．４５である。したがって、前述の式７の関係を満たしており、式８の関係も満たしている。
【００５３】
撮像光学系１２の収差を図６に示す。本実施形態のデジタルカメラ３の撮像光学系１２は、変倍比が１０と大きいが、図６より明らかなように諸収差が良好に抑えられており、高い結像特性を有する。また、全長が４４ｍｍ程度（広角端）であり、小型になっている。
【００５４】
なお、上記の各実施形態ではスチル画像を撮像するデジタルカメラの例を掲げたが、本発明の撮像光学系は、動画を撮像するデジタルビデオカメラや、モバイルコンピュータ、携帯電話、情報携帯端末等の情報処理機器に組み込まれるカメラに採用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】各実施形態のデジタルカメラの外観を模式的に示す斜視図（ａ）および背面図（ｂ）。
【図２】各実施形態のデジタルカメラの構成を模式的に示す図。
【図３】第１の実施形態のデジタルカメラの撮像光学系の構成を示す図。
【図４】第１の実施形態のデジタルカメラの撮像光学系の広角端（ａ）、中間焦点距離（ｂ）、望遠端（ｃ）での収差を示す図。
【図５】第２の実施形態のデジタルカメラの撮像光学系の構成を示す図。
【図６】第２の実施形態のデジタルカメラの撮像光学系の広角端（ａ）、中間焦点距離（ｂ）、望遠端（ｃ）での収差を示す図。
【符号の説明】
【００５６】
１  デジタルカメラ
１０  カメラ本体
１１  レンズ鏡胴
１２  撮像光学系
１４  フラッシュ発光部
１５  電源ボタン
１６  シャッターレリーズボタン
１７  表示部
１８  ズームボタン
１９  操作ボタン
２１  撮像素子
２２  信号処理部
２３  記録部
２３ａ  記録媒体
２４  操作部
２５  撮像光学系駆動部
２６  制御部
Ｇ１〜Ｇ４  レンズ群
Ｌ１〜Ｌ１１  レンズ
Ｓ  絞り
Ｆ  ローパスフィルター
ｒ１〜ｒ２５  面
【図１】
2007057931.tif 000007
【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】
2007057931.tif 000012