(57)【要約】【課題】レンズ群の厚みを薄くした高倍率および低コストであるズームレンズであるとともに一層高い光学性能を確保した撮像光学系および撮像装置を提供する。【解決手段】物体側より順に負レンズと正レンズのみで構成され全体として正のパワーを有する第１レンズ群と、負のパワーを有する第２レンズ群と、最も物体側の正レンズと負レンズを有し全体として正のパワーを有する第３レンズ群と、正のパワーを有する第４レンズ群とを有し、広角端から望遠端への変倍において、各レンズ群の間隔が変化するとともに、第３レンズ群のパワーとともに第３レンズ群の正レンズのアッベ数と屈折率及び第２レンズ群と第３レンズ群の軸上間隔比を適切な範囲に設定することを特徴とする撮像光学系および撮像装置。【選択図】図３
2007264390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体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、
物体側から順に、
物体側より順に負レンズと正レンズのみで構成され全体として正のパワーを有する第１レンズ群と、
負のパワーを有する第２レンズ群と、
最も物体側の正レンズと負レンズを有し全体として正のパワーを有する第３レンズ群と、
正のパワーを有する第４レンズ群とを有し、
広角端から望遠端への変倍において、各々の前記レンズ群の間隔が変化するとともに、
前記第３レンズ群の最も物体側の前記正レンズのアッベ数をν３ｐ、前記第３レンズ群の最も物体側の前記正レンズのｄ線に対する屈折率をＮ３ｐ、広角端における前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の軸上間隔をｄ２３ｗ、望遠端における前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の軸上間隔をｄ２３ｔ、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、全系の広角端における焦点距離をｆｗ、全系の望遠端における焦点距離をｆｔで表すとき、
２０＜ν３ｐ＜５０、
１．７＜Ｎ３ｐ＜２．１、
１．５＜ｄ２３ｗ／ｄ２３ｔ＜５０、
０．３＜ｆ３／（ｆｗ・ｆｔ）1/2＜１
の関係を満たすことを特徴とする撮像光学系。
【請求項２】
前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１で表すとき、
５＜ｆ１／ｆｗ＜２０
の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の撮像光学系。
【請求項３】
全系の像側から三つのレンズがすべてプラスチックレンズで構成されている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】
前記プラスチックレンズは、前記第３レンズ群の最も像面側のレンズと、前記第４レンズ群の二つのレンズで構成されることを特徴とする請求項３に記載の撮像光学系。
【請求項５】
広角端から望遠端への変倍において、前記第１レンズ群は物体側へ移動するとともに、
前記第１レンズ群のすべてのレンズのｄ線に対する平均屈折率をＮ１ａｖｅ、前記第１レンズ群のすべてのレンズの平均アッベ数をν１ａｖｅで表すとき、
１．７５＜Ｎ１ａｖｅ＜２．１、
２５＜ν１ａｖｅ＜５０
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】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像光学系と前記撮像光学系によって導かれた光を受光する撮像素子と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、撮像倍率が可変である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、手軽にパーソナルコンピュータ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、携帯情報端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ  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。このようなデジタルカメラの普及にともない、より小型のデジタルカメラが要望されるようになり、撮像光学系も一層小型にする必要があるとともにさらに高倍率で価格が安いズームレンズが要望されている。
【０００３】
このような要望に対して、非撮像状態での光軸方向のカメラ厚を短縮させる所謂沈胴方式の鏡胴が広く用いられている。沈胴によるカメラ厚の薄型化の効果を発揮させるには、レンズ群の厚みを薄くすることが有効である。さらに撮像光学系は、小型化のみならず、光電変換素子の画素ピッチの微細化による高画素数化に対応させて、高性能化が要求され、また光学仕様の差別化を狙って、ズーム比もより高倍率化が求められている。高性能化及び高倍率化はいずれもレンズ枚数を増大させる方向であり、つまりレンズ群厚みを増加させる方向である。そこでレンズ群厚みを増やさずかつレンズ枚数を増大させずに、高性能化及び高倍率化の要求を満足するためには、高価なガラスや非球面レンズを使用しなければならないが、一方で、低コスト化も強く要望されている。
【０００４】
このように撮像光学系には、レンズ群の厚みの薄型化が要求される一方、より高い光学性能の確保と高倍率化および低コスト化の相反することを要求されている。
【０００５】
従来から、高倍率のズームレンズが種々と提案されており、例えば、特許文献１、特許文献２では、物体側から順に、正・負・正・正のパワーを有する４群構成のズーム比が１０倍程度のズームレンズが開示されている。
【特許文献１】特開平６−３１７７５０号公報
【特許文献２】特開２００２−２４４０４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１、特許文献２に示されているズームレンズでは、ズーム比が１０倍程度で、高倍率になっているが、第１レンズ群が３枚のレンズからなり、非撮像状態での光軸方向のカメラ厚を短縮させることが難しく、また撮像状態における撮像光学系全長が長く、小型になっていない。
【０００７】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、レンズ群の厚みを薄くした高倍率および低コストであるズームレンズであるとともに一層高い光学性能を確保した撮像光学系および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。
【０００９】
１．  被写体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、
物体側から順に、
物体側より順に負レンズと正レンズのみで構成され全体として正のパワーを有する第１レンズ群と、
負のパワーを有する第２レンズ群と、
最も物体側の正レンズと負レンズを有し全体として正のパワーを有する第３レンズ群と、
正のパワーを有する第４レンズ群とを有し、
広角端から望遠端への変倍において、各々の前記レンズ群の間隔が変化するとともに、
前記第３レンズ群の最も物体側の前記正レンズのアッベ数をν３ｐ、前記第３レンズ群の最も物体側の前記正レンズのｄ線に対する屈折率をＮ３ｐ、広角端における前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の軸上間隔をｄ２３ｗ、望遠端における前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の軸上間隔をｄ２３ｔ、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、全系の広角端における焦点距離をｆｗ、全系の望遠端における焦点距離をｆｔで表すとき、
２０＜ν３ｐ＜５０、
１．７＜Ｎ３ｐ＜２．１、
１．５＜ｄ２３ｗ／ｄ２３ｔ＜５０、
０．３＜ｆ３／（ｆｗ・ｆｔ）1/2＜１
の関係を満たすことを特徴とする撮像光学系。
【００１０】
２．  前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１で表すとき、
５＜ｆ１／ｆｗ＜２０
の関係を満たすことを特徴とする１に記載の撮像光学系。
【００１１】
３．  全系の像側から三つのレンズがすべてプラスチックレンズで構成されていることを特徴とする１または２に記載の撮像光学系。
【００１２】
４．  前記プラスチックレンズは、前記第３レンズ群の最も像面側のレンズと、前記第４レンズ群の二つのレンズで構成されることを特徴とする３に記載の撮像光学系。
【００１３】
５．  広角端から望遠端への変倍において、前記第１レンズ群は物体側へ移動するとともに、
前記第１レンズ群のすべてのレンズのｄ線に対する平均屈折率をＮ１ａｖｅ、前記第１レンズ群のすべてのレンズの平均アッベ数をν１ａｖｅで表すとき、
１．７５＜Ｎ１ａｖｅ＜２．１、
２５＜ν１ａｖｅ＜５０
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。
【００１４】
６．  １乃至５のいずれか１項に記載の撮像光学系と前記撮像光学系によって導かれた光を受光する撮像素子とを備えることを特徴とする撮像装置。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、物体側より順に負レンズと正レンズのみで構成され全体として正のパワーを有する第１レンズ群と、負のパワーを有する第２レンズ群と、最も物体側の正レンズと負レンズを有し全体として正のパワーを有する第３レンズ群と、正のパワーを有する第４レンズ群とを有し、広角端から望遠端への変倍において、各レンズ群の間隔が変化するとともに、第３レンズ群のパワーとともに第３レンズ群の正レンズのアッベ数と屈折率及び第２レンズ群と第３レンズ群の軸上間隔比を適切な範囲に設定することにより、レンズ群の厚みを薄くした高倍率および低コストであるズームレンズであるとともに一層高い光学性能を確保した撮像光学系および撮像装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。本発明の実施形態であるデジタルカメラの外観を図１に模式的に示す。図１において、（ａ）は斜視図、（ｂ）は背面図である。
【００１７】
デジタルカメラ１は、図１（ａ）に示すように、前面に撮像光学系１２、フラッシュ発光部１３、セルフタイマーランプ１４、上面にレリーズボタン１９、電源ボタン２０、図１（ｂ）に示すように、背面に表示部１５、モード設定スイッチ１６、十字キー１７、複数の操作キー１８を備えている。
【００１８】
撮像光学系１２は、撮像時に筐体１０の前面から突出し、撮像せずに携帯する非使用時に沈胴して、カメラ筐体１０の内部に収納される。フラッシュ発光部１３は撮像対象を照明するフラッシュ光を発する。セルフタイマーランプ１４は、セルフタイマー撮像の準備が進行中であることを点灯により示す。
【００１９】
表示部１５は、液晶表示器から成り、撮像した画像のほか、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。モード設定スイッチ１６は、スライド式であり、デジタルカメラ１の動作モードの設定に用いられる。十字キー１７は、上下左右に４つの接点を有しており、表示部１５に表示されるカーソルの移動に用いられる。撮像光学系１２はズームレンズを備えており、十字キー１７はその焦点距離の調節にも使用される。操作キー１８は、表示部１５に表示される項目の切り換え、表示された項目の選択等、デジタルカメラ１の機能に関する設定に用いられる。レリーズボタン１９は２段階で動作し、記録する画像の撮像準備の指示と、記録する画像の撮像の指示に用いられる。
【００２０】
図２にデジタルカメラ１の電気的な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１５のほか、撮像素子２８、信号処理部２２、記録部２３、操作部２４、撮像光学系駆動部２５および制御部２６を有している。撮像素子２８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２８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、モード設定スイッチ１６、十字キー１７、操作キー１８、レリーズボタン１９及び電源ボタン２０の総称であり、使用者の操作に関する信号を制御部２６に伝達する。
【００２１】
撮像光学系駆動部２５は、ズーム用モータとフォーカス用モータと露出調節するシャッタ・絞り用モータと沈胴用モータと防振機構駆動用アクチュエータなどの駆動制御を行う。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。
【００２２】
次に、撮像光学系１２の構成について説明する。
【００２３】
図３乃至図６は、本発明の第１乃至第４実施形態の撮像光学系の広角端焦点距離における無限遠合焦状態を示し、矢印はズーミングに際しての各レンズ群の位置を表している。矢印の基端が広角端（Ｗ）、先端が望遠端（Ｔ）に対応する。
【００２４】
第１実施形態を図３に示す。図３の撮像光学系は、物体側から順に、正のパワーを有する第１レンズ群Ｇ１、負のパワーを有する第２レンズ群Ｇ２、絞りＳ、正のパワーを有する第３レンズ群Ｇ３、正のパワーを有する第４レンズ群Ｇ４から構成される。ローパスフィルタとカバーガラスとに等価な平行平板Ｆが撮像光学系の像側にある。なお、「パワー」とは焦点距離の逆数で定義される量を表す。
【００２５】
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ１、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ２から構成される。
【００２６】
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ３、両凹形状の負レンズＬ４、両凸形状の正レンズＬ５から構成される。
【００２７】
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ６、両凸形状の正レンズＬ７、レンズＬ７と接合された両凹形状の負レンズＬ８、物体側に凸面を向けたメニスカス形状で両面が非球面である正レンズＬ９から構成される。
【００２８】
第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、像側に凸面を向けたメニスカス形状で両面が非球面である負レンズＬ１０、両凸形状で像側面が非球面である正レンズＬ１１から構成される。
【００２９】
広角端から望遠端へのズーミングに際しては、第１レンズ群Ｇ１は物体側に移動し、第２レンズ群Ｇ２は像側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は物体側に移動し、第４レンズ群Ｇ４は物体側に移動し中間の焦点距離から像側に移動する。
【００３０】
無限遠から近接距離へのフォーカシングに際しては、第４レンズ群Ｇ４が物体側に移動し、他のレンズ群が像面に対して固定される。
【００３１】
第２実施形態を図４に示す。図４の撮像光学系は、物体側から順に、正のパワーを有する第１レンズ群Ｇ１、負のパワーを有する第２レンズ群Ｇ２、絞りＳ、正のパワーを有する第３レンズ群Ｇ３、正のパワーを有する第４レンズ群Ｇ４から構成される。ローパスフィルタとカバーガラスとに等価な平行平板Ｆが撮像光学系の像側にある。
【００３２】
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ１、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ２から構成される。
【００３３】
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ３、両凹形状の負レンズＬ４、両凸形状の正レンズＬ５から構成される。
【００３４】
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ６、両凸形状の正レンズＬ７、レンズＬ７と接合された両凹形状の負レンズＬ８、物体側に凸面を向けたメニスカス形状で両面が非球面である正レンズＬ９から構成される。
【００３５】
第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状で物体側面が非球面である負レンズＬ１０、両凸形状で像側面が非球面である正レンズＬ１１から構成される。
【００３６】
広角端から望遠端へのズーミングに際しては、第１レンズ群Ｇ１は物体側に移動し、第２レンズ群Ｇ２は物体側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は物体側に移動し、第４レンズ群Ｇ４は像側に移動する。
【００３７】
無限遠から近接距離へのフォーカシングに際しては、第４レンズ群Ｇ４が物体側に移動し、他のレンズ群が像面に対して固定される。
【００３８】
第３実施形態を図５に示す。図５の撮像光学系は、物体側から順に、正のパワーを有する第１レンズ群Ｇ１、負のパワーを有する第２レンズ群Ｇ２、絞りＳ、正のパワーを有する第３レンズ群Ｇ３、正のパワーを有する第４レンズ群Ｇ４から構成される。ローパスフィルタとカバーガラスとに等価な平行平板Ｆが撮像光学系の像側にある。
【００３９】
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ１、両凸形状の正レンズＬ２から構成される。
【００４０】
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ３、両凹形状の負レンズＬ４、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ５から構成される。
【００４１】
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ６、両凸形状の正レンズＬ７、レンズＬ７と接合された両凹形状の負レンズＬ８、物体側に凸面を向けたメニスカス形状で両面が非球面である正レンズＬ９から構成される。
【００４２】
第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状で両面が非球面である負レンズＬ１０、両凸形状で像側面が非球面である正レンズＬ１１から構成される。
【００４３】
広角端から望遠端へのズーミングに際しては、第１レンズ群Ｇ１は物体側に移動し、第２レンズ群Ｇ２は像面に対して固定され、第３レンズ群Ｇ３は物体側に移動し、第４レンズ群Ｇ４は物体側に移動し中間の焦点距離から像側に移動する。
【００４４】
無限遠から近接距離へのフォーカシングに際しては、第４レンズ群Ｇ４が物体側に移動し、他のレンズ群が像面に対して固定される。
【００４５】
第４実施形態を図６に示す。図６の撮像光学系は、物体側から順に、正のパワーを有する第１レンズ群Ｇ１、負のパワーを有する第２レンズ群Ｇ２、絞りＳ、正のパワーを有する第３レンズ群Ｇ３、正のパワーを有する第４レンズ群Ｇ４、負のパワーを有する第５レンズ群から構成される。ローパスフィルタとカバーガラスとに等価な平行平板Ｆが撮像光学系の像側にある。
【００４６】
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ１、両凸形状の正レンズＬ２から構成される。
【００４７】
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ３、両凹形状の負レンズＬ４、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ５から構成される。
【００４８】
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ６、両凸形状の正レンズＬ７、レンズＬ７と接合された両凹形状の負レンズＬ８、物体側に凸面を向けたメニスカス形状で両面が非球面である正レンズＬ９から構成される。
【００４９】
第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状で両面が非球面である負レンズＬ１０、両凸形状で像側面が非球面である正レンズＬ１１から構成され、また負レンズＬ１０が前群を構成し、正レンズＬ１１が後群を構成する。
【００５０】
第５レンズ群Ｇ５は、像側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ１２から構成される。
【００５１】
広角端から望遠端へのズーミングに際しては、第１レンズ群Ｇ１は物体側に移動し、第２レンズ群Ｇ２は像面に対して固定され、第３レンズ群Ｇ３は物体側に移動し、第４レンズ群Ｇ４は物体側に移動し中間の焦点距離から像側に移動し、第５レンズ群Ｇ５は像面に対して固定されている。
【００５２】
無限遠から近接距離へのフォーカシングに際しては、第４レンズ群Ｇ４が物体側に移動し、他のレンズ群が像面に対して固定される。
【００５３】
ここまで説明した各実施形態の撮像光学系は、物体側より順に負レンズと正レンズのみで構成され全体として正のパワーを有する第１レンズ群と、負のパワーを有する第２レンズ群と、最も物体側の正レンズと負レンズを有し全体として正のパワーを有する第３レンズ群と、正のパワーを有する第４レンズ群とを有し、広角端から望遠端への変倍において、各レンズ群の間隔が変化する構成である。
【００５４】
正・負・正・正のパワーを有する４群構成により、小型で高変倍のズームレンズにすることができ、また第１レンズ群を物体側より順に負・正のみのレンズ構成にすることにより、良好に収差補正をすることができ、また、レンズ全長を短縮しレンズ外径が小さくすることができる。
【００５５】
また、次の関係を満たす構成である。
２０＜ν３ｐ＜５０    ・・・式１
１．７＜Ｎ３ｐ＜２．１・・・式２
ただし、ν３ｐは第３レンズ群の最も物体側の正レンズのアッベ数、Ｎ３ｐは第３レンズ群の最も物体側の正レンズのｄ線に対する屈折率である。
【００５６】
式１は、第３レンズ群の最も物体側の正レンズのアッベ数を適正な範囲に規定し、第１レンズ群を負正２枚のレンズで構成しなければならない制約の中で色収差の補正を行うものである。ν３ｐの値が下限を下回ると、正レンズのアッベ数が小さくなり、色収差、特に望遠端の軸上色収差および軸外色収差の補正が困難となる。逆に、ν３ｐの値が上限を上回ると、アッベ数が大きくなり、正レンズを高屈折率の硝材で構成することが困難となり、撮像光学系の小型化が図れない。
【００５７】
また、式１とともに、式２の関係を満たす構成である。式２は、第３レンズ群の最も物体側の正レンズのｄ線に対する屈折率を適正な範囲に規定したものである。Ｎ３ｐの値が下限を下回ると、正レンズの屈折率が小さくなりすぎ、同じパワーを得るためには、曲率半径を小さくしなければならず、製造上困難になるか、あるいは製造可能にするにはレンズ芯厚を大きくしなければならず、レンズが大型になる。逆に、Ｎ３ｐの値が上限を上回ると、高価な硝材となり、製造コストが高くなる。
【００５８】
式１、式２に代えて、式１’、式２’の関係を満たすようにすると好ましい。
２５＜ν３ｐ＜４５                ・・・式１’
１．７＜Ｎ３ｐ＜１．９            ・・・式２’
また、次の式３の関係を満たす構成である。
１．５＜ｄ２３ｗ／ｄ２３ｔ＜５０  ・・・式３
ただし、ｄ２３ｗは広角端における第２レンズ群と第３レンズ群の軸上間隔、ｄ２３ｔは望遠端における第２レンズ群と第３レンズ群の軸上間隔である。
【００５９】
式３は、第２レンズ群と第３レンズ群の軸上間隔の広角端と望遠端との比を適切な範囲に規定したものである。ｄ２３ｗ／ｄ２３ｔの値が下限を下回ると、広角端と望遠端とで軸上間隔の差が小さくなりすぎ、第２レンズ群と第３レンズ群の軸上間隔の変動による変倍効果が小さくなり、所望の変倍効果を得るために第２レンズ群のパワーが強くなり、収差補正が困難になる。逆に、ｄ２３ｗ／ｄ２３ｔの値が上限を上回ると、望遠端での第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が大きくなりすぎ、望遠端での撮像光学系の全長が大きくなるとともに、変倍の移動量が増えることによって、沈胴時の移動量を大きく取る必要があり、鏡胴の小型化が難しくなる。
【００６０】
式３に代えて、式３’の関係を満たすようにすると好ましい。
１０＜ｄ２３ｗ／ｄ２３ｔ＜３０            ・・・式３’
また、次の式４の関係を満たす構成である。
０．３＜ｆ３／（ｆｗ・ｆｔ）1/2＜１      ・・・式４
ただし、ｆ３は第３レンズ群の焦点距離、ｆｗは全系の広角端における焦点距離、ｆｔは全系の望遠端における焦点距離である。
【００６１】
式４は、第３レンズ群のパワーを全系の中間焦点距離に対して適切な範囲に規定したものである。ｆ３／（ｆｗ・ｆｔ）1/2の値が下限を下回ると、第３レンズ群のパワーが強くなりすぎ、望遠端での球面収差やコマ収差を補正することが困難となる。逆に、ｆ３／（ｆｗ・ｆｔ）1/2の値が上限を上回ると、第３レンズ群のパワーが弱くなりすぎ、第３レンズ群の像面側の軸上間隔が大きくなり、撮像光学系が大型化する。
【００６２】
式４に代えて、式４’の関係を満たすようにすると好ましい。
０．５＜ｆ３／（ｆｗ・ｆｔ）1/2＜０．８      ・・・式４’
また、次の式５の関係を満たす構成である。
５＜ｆ１／ｆｗ＜２０                          ・・・式５
ただし、ｆ１は第１レンズ群の焦点距離である。
【００６３】
式５は、第１レンズ群のパワーを広角端の焦点距離に対して適切な範囲を規定したものである。ｆ１／ｆｗの値が下限を下回ると、第１レンズ群のパワーが強くなりすぎ、収差の発生が大きくなり、特に像面湾曲と歪曲収差が大きく発生し、それらの収差を良好に補正するためには、レンズ枚数の追加あるいは非球面の追加が必要となり大型化し、また製造コストが高くなる。逆に、ｆ１／ｆｗの値が上限を上回ると、第１レンズ群のパワーが弱くなりすぎ、第１レンズ群の外径が大きくなり、それにともない撮像光学系が大型化する。
【００６４】
また、全系の像側から三つのレンズがすべてプラスチックレンズで構成されている。物体側から順に、正・負・正・正のパワー配置のズームレンズでは、像面に近いレンズのパワーが弱くなる構成であるために、全系の像側から三つのレンズをプラスチックで構成しても、収差性能の劣化はなく、製造コストを小さくすることができる。
【００６５】
また、次の式６、式７の関係を満たす構成である。
１．７５＜Ｎ１ａｖｅ＜２．１      ・・・式６
２５＜ν１ａｖｅ＜５０            ・・・式７
Ｎ１ａｖｅは第１レンズ群のすべてのレンズのｄ線に対する平均屈折率、ν１ａｖｅは第１レンズ群のすべてのレンズの平均アッベ数である。
【００６６】
式６は、第１レンズ群のレンズのｄ線に対する平均屈折率を適正な範囲に規定したものである。Ｎ１ａｖｅの値が下限を下回ると、第１レンズ群のレンズの平均した屈折率が小さくなりすぎ、同じパワーを得るには、曲率半径を小さくしなければならず、製造上困難になるか、あるいは製造可能にするにはレンズ芯厚を大きくしなければならず、第１レンズ群が大型になる。逆に、Ｎ１ａｖｅの値が上限を上回ると、第１レンズ群のレンズが高価な硝材となり、製造コストが高くなる。
【００６７】
また、式６とともに、式７の関係を満たす構成である。式７は、第１レンズ群のすべてのレンズの平均アッベ数を適正な範囲に規定するものである。ν１ａｖｅの値が下限を下回ると、正パワーである第１レンズ群の平均アッベ数が小さくなり、倍率色収差の補正が困難となる。逆に、ν１ａｖｅの値が上限を上回ると、平均アッベ数が大きくなり、第１レンズ群を低屈折率の硝材で構成することとなり、同じパワーを得るためには、曲率半径を小さくしなければならず、製造上困難になるか、あるいは製造可能にするにはレンズ芯厚を大きくしなければならず、第１レンズ群が大型になり、撮像光学系の小型化が図れない。
【００６８】
また、第４レンズ群は、２枚以下のレンズで構成され、無限遠から近接距離へのフォーカシングレンズとすることが望ましい。この構成により、フォーカシングによる倍率変化を少なくすることができ、また、射出瞳が適切な位置になり、撮像光学系の小型化を図ることができる。
【００６９】
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、携帯情報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。
【実施例】
【００７０】
本発明を実施した撮像装置に含まれる撮像光学系の構成を、コンストラクションデータ、収差図を挙げて、更に具体的に説明する。ここで実施例として説明する実施例１乃至４は、前述した第１乃至第４の実施形態にそれぞれ対応している。第１乃至第４の実施形態を表すレンズ構成図（図３乃至６）は、対応する実施例１乃至４のレンズ構成をそれぞれ示している。
【００７１】
表１乃至８のコンストラクションデータにおいて、曲率半径をｒで示し、物体側から順に番号を付し、軸上間隔をｄで示し、物体側からの軸上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間隔については、広角端と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。屈折率をＮ、アッベ数をνで示し、物体側からの屈折率、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後にアスタリスク（＊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。全系の焦点距離距離（ｆ）を広角端と中間の焦点距離と望遠端で、各焦点距離におけるＦナンバー（ＦＮＯ）を他のデータとともに示す。焦点距離、曲率半径、軸上間隔の単位はｍｍである。
【００７２】
非球面は次の式８で定義している。
Ｘ（Ｈ）＝Ｃ・Ｈ2／｛１＋（１−ε・Ｃ2・Ｈ2）1/2｝＋ΣＡｋ・Ｈｋ  ・・・式８
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、ＨｋはＨのｋ乗である。非球面に関するデータを表２、４、６、８に示す。
【００７３】
第１乃至第４実施例の図７乃至１０に示す収差図について、広角端（ａ）と中間の焦点距離（ｂ）と望遠端（ｃ）の各収差を示す。球面収差の線ｄはｄ線の収差、線ｇはｇ線の収差、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はそれぞれメリディ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。
【００７４】
条件式に対応する各実施例の値を表９に示し、各実施例はすべて条件式を満たしている。
＜実施例１＞
【００７５】
【表１】
2007264390.tif 000003
【００７６】
［非球面データ］
【００７７】
【表２】
2007264390.tif 000004
【００７８】
＜実施例２＞
【００７９】
【表３】
2007264390.tif 000005
【００８０】
［非球面データ］
【００８１】
【表４】
2007264390.tif 000006
【００８２】
＜実施例３＞
【００８３】
【表５】
2007264390.tif 000007
【００８４】
［非球面データ］
【００８５】
【表６】
2007264390.tif 000008
【００８６】
＜実施例４＞
【００８７】
【表７】
2007264390.tif 000009
【００８８】
［非球面データ］
【００８９】
【表８】
2007264390.tif 000010
【００９０】
［条件式対応値］
【００９１】
【表９】
2007264390.tif 000011
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【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図。
【図３】第１実施形態の撮像光学系の構成を示す図。
【図４】第２実施形態の撮像光学系の構成を示す図。
【図５】第３実施形態の撮像光学系の構成を示す図。
【図６】第４実施形態の撮像光学系の構成を示す図。
【図７】第１実施形態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８】第２実施形態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９】第３実施形態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１０】第４実施形態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】
【００９３】
１  デジタルカメラ
１２  撮像光学系
２８  撮像素子
Ｇ１〜Ｇ５  レンズ群
Ｌ１〜Ｌ１２  レンズ
Ｓ  絞り
Ｆ  フィルタ
ｒ１〜ｒ２６  面
【図１】
2007264390.tif 000012
【図２】
2007264390.tif 000013
【図３】
2007264390.tif 000014
【図４】
2007264390.tif 000015
【図５】
2007264390.tif 000016
【図６】
2007264390.tif 000017
【図７】
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【図８】
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【図９】
2007264390.tif 000020
【図１０】
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