(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、
正屈折力をもつ第１レンズ群と、
負屈折力をもつ第２レンズ群と、
二つもしくは三つのレンズ群からなり正屈折力をもつ後群、とからなり、
各レンズ群の間の間隔が変化する４群或いは５群構成のズームレンズにおいて、
前記後群中最も物体側のレンズ群が正屈折力をもつ第３レンズ群であり、
前記第２レンズ群よりも像側且つ前記第３レンズ群の最も像側のレンズ面よりも物体側に明るさ絞りを備え、
最も遠距離の被写体に合焦した状態における広角端から望遠端への変倍にて、
前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が広角端よりも望遠端にて広がり、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が広角端よりも望遠端にて狭まり、
前記第１レンズ群は広角端よりも望遠端にて物体側に位置し、
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まず像側に移動し且つ広角端から望遠端への変倍途中から物体側への移動を始め、その後に像側に移動方向を反転するように移動し、
前記明るさ絞りは広角端よりも望遠端で物体側に位置し、
前記第３レンズ群は広角端よりも望遠端で物体側に位置し、
前記第２レンズ群が物体側への移動を始めるズーム状態を第１の中間ズーム状態と定義し、
前記第２レンズ群が物体側への移動から像側への移動に移動方向を反転させる位置に位置するズーム状態を第２の中間ズーム状態と定義したとき、
以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
１．０≦Ｓ２w／Ｓ２m1＜１．１    ・・・（１）
０.５＜Ｓ２t／Ｓ２m2＜０．９９    ・・・（２）
１．０＜Ｓ１t／ｆt＜１．４    ・・・（３）
ただし、
ｆtは望遠端における前記ズームレンズ全系の焦点距離、
Ｓ１tは望遠端における前記第１レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の実距離、
Ｓ２wは広角端における前記第２レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の実距離、
Ｓ２tは望遠端における前記第２レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の実距離、
Ｓ２m1は第１の中間ズーム状態での前記第２レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の実距離、
Ｓ２m2は第２の中間ズーム状態での前記第２レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の実距離、
である。
【請求項２】
物体側から順に、
正屈折力をもつ第１レンズ群と、
負屈折力をもつ第２レンズ群と、
二つもしくは三つのレンズ群からなり正屈折力をもつ後群、とからなり、
各レンズ群の間の間隔が変化する４群或いは５群構成のズームレンズにおいて、
前記後群中最も物体側のレンズ群が正屈折力をもつ第３レンズ群であり、
前記第２レンズ群よりも像側且つ前記第３レンズ群の最も像側のレンズ面よりも物体側に明るさ絞りを備え、
最も遠距離の被写体に合焦した状態における広角端から望遠端への変倍にて、
前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が広角端よりも望遠端にて広がり、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が広角端よりも望遠端にて狭まり、
前記第１レンズ群は広角端よりも望遠端にて物体側に位置し、
前記第２レンズ群は広角端から望遠端への変倍の際に広角端から望遠端への変倍途中から物体側への移動を始め、その後に像側に移動方向を反転するように移動し、
前記明るさ絞りは広角端よりも望遠端で物体側に位置し、
前記第３レンズ群は広角端よりも望遠端で物体側に位置し、
前記第２レンズ群が物体側への移動を始めるズーム状態を第１の中間ズーム状態と定義し、
前記第２レンズ群が物体側への移動から像側への移動に移動方向を反転させる位置に位置するズーム状態を第２の中間ズーム状態と定義したとき、
以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
１．０≦Ｓ２w／Ｓ２m1＜１．１    ・・・（１）
０.５＜Ｓ２t／Ｓ２m2＜０．９９    ・・・（２）
１．０＜Ｓ１t／ｆt＜１．４    ・・・（３）
１．０２＜ｆm1／ｆw＜２．０    ・・・（６）
５．０＜ｆm2／ｆw＜９．０    ・・・（７）
ただし、
ｆtは望遠端における前記ズームレンズ全系の焦点距離、
Ｓ１tは望遠端における前記第１レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の実距離、
Ｓ２wは広角端における前記第２レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の実距離、
Ｓ２tは望遠端における前記第２レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の実距離、
Ｓ２m1は第１の中間ズーム状態での前記第２レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の実距離、
Ｓ２m2は第２の中間ズーム状態での前記第２レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の実距離、
ｆm1は第１の中間ズーム状態における前記ズームレンズ全系の焦点距離、
ｆm2は第２の中間ズーム状態における前記ズームレンズ全系の焦点距離、
ｆwは広角端における前記ズームレンズ全系の焦点距離、
である。
【請求項３】
物体側から順に、
正屈折力をもつ第１レンズ群と、
負屈折力をもつ第２レンズ群と、
三つのレンズ群からなり正屈折力をもつ後群、とからなり、
各レンズ群の間の間隔が変化する５群構成のズームレンズにおいて、
前記後群中最も物体側のレンズ群が正屈折力をもつ第３レンズ群であり、
更に、前記後群は前記第３レンズ群の像側に配置された正屈折力をもつ第４レンズ群と、前記第４レンズ群の像面側に配置された第５レンズ群を有し、
前記第２レンズ群よりも像側且つ前記第３レンズ群の最も像側のレンズ面よりも物体側に明るさ絞りを備え、
最も遠距離の被写体に合焦した状態における広角端から望遠端への変倍にて、
前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が広角端よりも望遠端にて広がり、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が広角端よりも望遠端にて狭まり、
前記第１レンズ群は広角端よりも望遠端にて物体側に位置し、
前記第２レンズ群は広角端から望遠端への変倍の際に広角端から望遠端への変倍途中から物体側への移動を始め、その後に像側に移動方向を反転するように移動し、
前記明るさ絞りは広角端よりも望遠端で物体側に位置し、
前記第３レンズ群は広角端よりも望遠端で物体側に位置し、
前記第４レンズ群は広角端から望遠端への変倍の際に前記第３レンズ群との間隔を変化させながら移動し、広角端に対して望遠端で像側に位置し、
前記第５レンズ群は広角端から望遠端への変倍時に固定され、
前記第２レンズ群が物体側への移動を始めるズーム状態を第１の中間ズーム状態と定義し、
前記第２レンズ群が物体側への移動から像側への移動に移動方向を反転させる位置に位置するズーム状態を第２の中間ズーム状態と定義したとき、
以下の条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
１．０≦Ｓ２w／Ｓ２m1＜１．１    ・・・（１）
０.５＜Ｓ２t／Ｓ２m2＜０．９９    ・・・（２）
１．０＜Ｓ１t／ｆt＜１．４    ・・・（３）
ただし、
ｆtは望遠端における前記ズームレンズ全系の焦点距離、
Ｓ１tは望遠端における前記第１レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の実距離、
Ｓ２wは広角端における前記第２レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の実距離、
Ｓ２tは望遠端における前記第２レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の実距離、
Ｓ２m1は第１の中間ズーム状態での前記第２レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の実距離、
Ｓ２m2は第２の中間ズーム状態での前記第２レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の実距離、
である。
【請求項４】
前記第５レンズ群が非球面をもつ１枚の非球面レンズからなることを特徴とする請求項３に記載のズームレンズ。
【請求項５】
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まず像側に移動することを特徴とする請求項２乃至４の少なくとも何れか一項に記載のズームレンズ。
【請求項６】
前記ズームレンズが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５の少なくとも何れか一項に記載のズームレンズ。
８．０＜ｆt／ｆw＜２５．０    ・・・（４）
ただし、
ｆtは望遠端における前記ズームレンズ全系の焦点距離、
ｆwは広角端における前記ズームレンズ全系の焦点距離、
である。
【請求項７】
前記第１レンズ群が広角端から望遠端への変倍の際にまず物体側に移動す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ズームレンズ。
【請求項８】
前記第１レンズ群が以下の条件式を満足して移動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ズームレンズ。
０．５＜（Ｓ１m2−Ｓ１w）／（Ｓ１t−Ｓ１w）＜１．０２    ・・・（５）
ただし、
Ｓ１wは広角端における前記第１レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の実距離、
Ｓ１m2は第２の中間ズーム状態における前記第１レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の実距離、
Ｓ１tは望遠端における前記第１レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の実距離、
である。
【請求項９】
前記第２レンズ群が以下の条件式を満足して移動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ズームレンズ。
１．０２＜ｆm1／ｆw＜２．０    ・・・（６）
５．０＜ｆm2／ｆw＜９．０    ・・・（７）
ただし、
ｆm1は第１の中間ズーム状態における前記ズームレンズ全系の焦点距離、
ｆm2は第２の中間ズーム状態における前記ズームレンズ全系の焦点距離、
ｆwは広角端における前記ズームレンズ全系の焦点距離、
である。
【請求項１０】
前記後群が前記第３レンズ群の像側に配置された正屈折力をもつ第４レンズ群を有し、
前記第４レンズ群は広角端から望遠端への変倍の際に前記第３レンズ群との間隔を変化させながら移動し、広角端に対して望遠端で像側に位置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ズームレンズ。
【請求項１１】
前記後群が前記第４レンズ群の像面側に、広角端から望遠端への変倍時に固定の第５レンズ群を有することを特徴とする請求項１０に記載のズームレンズ。
【請求項１２】
前記第５レンズ群が非球面をもつ１枚の非球面レンズからなることを特徴とする請求項１１に記載のズームレンズ。
【請求項１３】
ズームレンズと、その像側に配置され且つ前記ズームレンズにより形成される像を電気信号に変換する撮像素子を有し、
前記ズームレンズが請求項１乃至１２の少なくとも何れか一項に記載のズームレンズであることを特徴とする撮像装置。
【請求項１４】
前記電気信号に含まれる収差を補正する信号処理を行う画像処理部を有することを特徴とする請求項１３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、ズームレンズ及びそれを用いた撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年では、銀塩フィルムカメラに代わり、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサーなどの撮像素子を用いて被写体を撮影するようにしたデジタルカメラが主流となっている。
このような、デジタルカメラは、持ち運びが便利なように厚み方向のサイズが薄型であるタイプのデジタルカメラが好まれるようになっている。
一方、コンパクトなデジタルカメラに用いられるズームレンズの変倍比は３倍程度が一般的であるが、最近は一層高変倍比のズームレンズが求められている。
【０００３】
高変倍比を得やすいズームレンズのタイプとして、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、正屈折力の後群からなり、後群中の最も物体側のレンズ群が正屈折力の第３レンズ群である３群以上の構成のズームレンズが知られている。
例えば、約４．５倍の変倍比をもつズームレンズとして以下のものが知られている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２４２１１６号公報
【特許文献２】特開２００５−３２６７４３号公報
【特許文献３】特開２００６−７８９７９号公報
【０００５】
これらのズームレンズは、第２、第３レンズ群に変倍機能を持たせやすくするために、
広角端に対して望遠端にて、第１レンズ群、第３レンズ群を物体側に移動させ、第２レンズ群を固定もしくは像側に移動させている。
【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、これらのズームレンズでは、変倍比を大きく且つ広角端の画角を大きくしようとすると、前玉有効径が大きくなりやすく、沈胴させるために筍状に構成される鏡筒が大きくなりやすい。そのため、撮像装置内部で鏡筒の占める体積が大きくなり、カメラの横方向（厚みと垂直な方向）の小型化が難しくなる。
【０００７】
本発明は従来技術のこのような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、高変倍比を得やすく且つ径方向の小型化に有利であり、高変倍比化に伴う収差の変動も抑えやすいズームレンズを提供することである。更には、それを用いた撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のズームレンズは、物体側から順に、
正屈折力をもつ第１レンズ群と、
負屈折力をもつ第２レンズ群と、
少なくとも一つのレンズ群からなり正屈折力をもつ後群、とからなり、
後群中最も物体側のレンズ群が正屈折力をもつ第３レンズ群であり、
第２レンズ群よりも像側且つ第３レンズ群の最も像側のレンズ面よりも物体側に明るさ絞りを備え、
最も遠距離の被写体に合焦した状態における広角端から望遠端への変倍にて、
第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が広角端よりも望遠端にて広がり、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が広角端よりも望遠端にて狭まり、
第１レンズ群は広角端よりも望遠端にて物体側に位置し、
第２レンズ群は広角端から望遠端への変倍の際に広角端から望遠端への変倍途中から物体側への移動を始め、その後に像側に移動方向を反転するように移動し、
明るさ絞りは広角端よりも望遠端で物体側に位置し、
第３レンズ群は広角端よりも望遠端で物体側に位置するものである。
第１レンズ群は広角端での位置に対して望遠端にて物体側に位置することで第２レンズ群との間隔変化による変倍機能の確保に有利となる。
【０００９】
そして、第３レンズ群が広角端よりも望遠端にて物体側に位置することで第３レンズ群にも変倍機能を持たせ、高変倍比化に有利となる。
このとき、広角端から望遠端への変倍にて、第２レンズ群が変倍途中から物体側への移動を始める。つまり、広角端付近で第２レンズ群は位置が固定もしくは像側へ移動する。それにより、広角側での変倍における第３レンズ群の移動量を抑えながら変倍機能を上げることができる。
【００１０】
そして、その後に移動方向を物体側に反転させることで広角側での全長を小さくしやすくなり、ズームレンズの径方向の小型化をしやすくなる。その後に移動方向を像側に移動させることで、望遠側での全長の増大を抑えながら第２レンズ群の移動による変倍比の確保が行える。
【００１１】
したがって、ズームレンズの全長の変化を抑えつつ径方向のサイズも低減しやすくなり、高変倍比に有利となる。
【００１２】
そして、上述の機能を得ながら変倍時の収差変動を抑えやすくするために、以下の構成とすることが好ましい。
第２レンズ群が物体側への移動を始めるズーム状態を第１の中間ズーム状態と定義し、
第２レンズ群が物体側への移動から像側への移動に移動方向を反転させる位置に位置するズーム状態を第２の中間ズーム状態と定義したとき、
以下の条件式を満足することが好ましい。
１．０≦Ｓ２w／Ｓ２m1＜１．１    ・・・（１）
０.５＜Ｓ２t／Ｓ２m2＜０．９９    ・・・（２）
１．０＜Ｓ１t／ｆt＜１．４    ・・・（３）
ただし、
ｆtは望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離、
Ｓ１tは望遠端における第１レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の実距離、
Ｓ２wは広角端における第２レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の実距離、
Ｓ２tは望遠端における第２レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の実距離、
Ｓ２m1は第１の中間ズーム状態での第２レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の実距離、
Ｓ２m2は第２の中間ズーム状態での第２レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の実距離、
である。
【００１３】
条件式（１）は第２レンズ群の広角端での位置と第１の中間ズーム状態での位置の好ましい関係を特定するものである。
条件式（１）の下限を下回ることはなく、広角端付近での第３レンズ群の移動による変倍機能の確保が行いやすくなる。
条件式（１）の上限を上回らないようにして第２レンズ群の像側への移動を適度に制限することで、広角端付近での第１、第２レンズ群の小型化を行いやすくなる。
【００１４】
条件式（２）は第２レンズ群の第２の中間ズーム状態での位置と望遠端での位置の好ましい関係を特定するものである。
条件式（２）の下限を下回らないようにして望遠端付近での第２レンズ群の移動量を適度に制限することで第２レンズ群の変倍負担を軽減できる。
条件式（２）の上限を上回らないようにして第２レンズの望遠端付近での移動量を確保することで、望遠端付近でのズームレンズ全長を小さくしやすくなる。
【００１５】
条件式（３）は望遠端における好ましい望遠比を特定するものである。
条件式（３）の下限を下回らないようにすることで各レンズ群の屈折力が大きくなることを防ぎ、諸収差の低減に有利となる。
条件式（３）の上限を上回らないようにして望遠端での全長を抑えることで鏡枠の厚さ方向の小型化に有利となる。
【００１６】
また、これら条件式（１）、（２）、（３）を満足する移動方式とすることで、小型、高変倍比化に伴う像面湾曲とコマ収差の変動も抑えやすくなる。
【００１７】
また、第１のズームレンズでは、上述の構成に加えて、後群を二つもしくは三つのレンズ群で構成して、各レンズ群の間の間隔が変化する４群或いは５群構成のズームレンズとし、第２レンズ群を広角端から望遠端への変倍に際してまず像側に移動する。
また、第２のズームレンズでは、上述の構成に加えて、後群を二つもしくは三つのレンズ群で構成して、各レンズ群の間の間隔が変化する４群或いは５群構成のズームレンズとし、後述の条件式（６）、（７）を満足している。
また、第３のズームレンズでは、上述の構成に加えて、後群を三つのレンズ群で構成して、各レンズ群の間の間隔が変化する５群構成のズームレンズとし、後群は第３レンズ群の像側に配置された正屈折力をもつ第４レンズ群と、第４レンズ群の像面側に配置された第５レンズ群を有し、第４レンズ群は広角端から望遠端への変倍の際に第３レンズ群との間隔を変化させながら移動し、広角端に対して望遠端で像側に位置し、第５レンズ群は広角端から望遠端への変倍時に固定されている。
また、上述の発明において、さらに、以下の少なくとも何れかの構成を満足することが好ましい。
【００１８】
第２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することが好ましい。これにより、広角端付近での第３レンズ群の移動を一層抑えやすくなり、広角端付近での変倍比の確保に有利となる。
【００１９】
また、ズームレンズが以下の条件式を満足することが好ましい。
８．０＜ｆt／ｆw＜２５．０    ・・・（４）
ただし、
ｆtは望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離、
ｆwは広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離、
である。
【００２０】
条件式（４）は好ましい変倍比を特定するものである。
条件式（４）の下限を下回らないようにして変倍比を確保することで本発明の小型高変倍比化のメリットを発揮できる。
条件式（４）の上限を上回らないようにすることで各レンズ群の屈折力が大きくなりすぎることを抑え、収差補正のために各レンズ群の厚さが大きくなることを抑え、沈胴時の小型化に有利となる。
【００２１】
また、第１レンズ群は広角端から望遠端への変倍の際にまず物体側に移動することが好ましい。これにより、広角端付近での第３レンズ群の変倍負担を軽減できる。
【００２２】
また、第１レンズ群が以下の条件式を満足して移動することが好ましい。
０．５＜（Ｓ１m2−Ｓ１w）／（Ｓ１t−Ｓ１w）＜１．０２    ・・・（５）
ただし、
Ｓ１wは広角端における第１レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の実距離、
Ｓ１m2は第２の中間ズーム状態における第１レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の実距離、
Ｓ１tは望遠端における第１レンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の実距離、
である。
【００２３】
条件式（５）は、第１レンズ群の広角端から第２の中間ズーム状態までの移動量と、広角端から望遠端までの移動量の好ましい関係を特定するものである。
条件式（５）の下限を下回らないようにすることで、第２の中間ズーム状態付近で第１レンズ群が像側よりになることを抑え、望遠側での第３レンズ群の変倍負担を軽減でき、第３レンズ群の移動量を小さくしやすくなる。
条件式（５）の上限を上回らないようにすることで、望遠端にて第１レンズ群が像側よりになることを抑え、望遠側の第２レンズ群の変倍負担を軽減でき、ズームレンズの最大全長を小さく保ちつつ変倍比を確保するのに有利となる。
【００２４】
また、第２レンズ群が以下の条件式を満足して移動することが好ましい。
１．０２＜ｆm1／ｆw＜２．０    ・・・（６）
３．０＜ｆm2／ｆw＜９．０    ・・・（７’）
ただし、
ｆm1は第１の中間ズーム状態におけるズームレンズ全系の焦点距離、
ｆm2は第２の中間ズーム状態におけるズームレンズ全系の焦点距離、
ｆwは広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離、
である。
【００２５】
条件式（６）は第１の中間ズーム状態の好ましい変倍状況を特定するものである。
条件式（６）の下限を下回らないようにすることで、広角端付近での第３レンズ群の移動量を低減しやすく高変倍比化に有利となる。
条件式（６）の上限を上回らないようにすることで、広角端での第１、第２レンズ群の径方向のサイズを抑えやすくなる。
【００２６】
条件式（７）は第２の中間ズーム状態の好ましい変倍状況を特定するものである。
条件式（７）の下限を下回らないようにすることで、変倍比の確保に有利となる。
条件式（７）の上限を上回らないようにすることで、全長の短縮化に有利となる。
【００２７】
また、後群は第３レンズ群の像側に配置された正屈折力をもつ第４レンズ群を有し、
第４レンズ群は広角端から望遠端への変倍の際に第３レンズ群との間隔を変化させながら移動し、広角端に対して望遠端で像側に位置することが好ましい。これにより、第４レンズ群にも増倍の機能を担わせることができ、第１、第２、第３レンズ群の移動量を低減でき、沈胴時の小型化や高変倍比化に一層有利となる。
【００２８】
また、後群が第４レンズ群の像面側に、広角端から望遠端への変倍時に固定の第５レンズ群を有することが好ましい。これにより、像面湾曲の補正に有利となる。
【００２９】
更には、第５レンズ群は非球面をもつ１枚の非球面レンズからなることがより好ましい。これにより、沈胴時の薄型化や軸外収差の補正に有利となる。
【００３０】
また、本発明の撮像装置は、ズームレンズと、その像側に配置され且つズームレンズにより形成される像を電気信号に変換する撮像素子を有し、ズームレンズが前述の少なくとも何れかのズームレンズとするものである。これにより、小型でありながら高変倍比のズームレンズを持つ撮像装置を提供できる。
【００３１】
更には、撮像装置が、電気信号に含まれる収差を補正する信号処理を行う画像処理部を有する構成とすることが好ましい。このように、ズームレンズの収差を許容することで一層の小型化等に有利となる。
また、上述の各条件式は、ズームレンズがフォーカシング機能を持つ場合は、もっとも遠距離に合焦した状態での構成とする。
【００３２】
遠距離物から近距離物へのフォーカシングは第１レンズ群の繰り出しや、ズームレンズ全体の繰り出し、第２レンズ群、第３レンズ群の移動などで行ってもよい。駆動の負担を低減しやすくするには、正屈折力の第４レンズ群もしくは負屈折力の第４レンズ群を設けて、このレンズ群でフォーカシングを行うことが好ましい。
【００３３】
更に、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１．０１とすることが好ましい。これにより、広角端付近での第３レンズ群の移動による変倍機能の確保が行いやすくなる。
上限値を１．０７とすることが好ましい。
条件式（２）について
下限値を０．７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１．０５とすることが好ましい。
上限値を１．３５とすることが好ましい。
条件式（４）について
下限値を９とすることが好ましい。
条件式（５）について
下限値を０．６とすることが好ましい。
上限値を１．０とすることが好ましい。
条件式（６）について
下限値を１．０５とすることが好ましい。
上限値を１．６とすることが好ましい。
条件式（７）について
下限値を５．０とすることが好ましい。
上限値を７．０とすることが好ましい。
【００３４】
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】
【００３５】
本発明によれば、高変倍比を得やすく且つ径方向の小型化に有利であり、高変倍比化に伴う収差の変動も抑えやすいズームレンズを提供できる。更には、それを用い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】
【００３６】
以下に、本発明に係るズームレンズ、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。いずれの実施の形態も、高変倍比をもち、径方向も小型で、光学性能も良好なズームレンズとなっている。なお、以下の説明において、適宜、第１の中間ズーム状態と第１のズーム状態は同じ意味であり、同様に、第２の中間ズーム状態と第２のズーム状態は同じ意味である。
【００３７】
以下、本発明のズームレンズの実施例１〜３について説明する。実施例１〜３の無限遠物点合焦時の広角端（ａ）、第１のズーム状態（ｂ）、中間焦点距離状態（ｃ）、第２のズーム状態（ｄ）、望遠端（ｅ）のレンズ断面図をそれぞれ図１〜図３に示す。図１〜図３中、第１レンズ群はＧ１、第２レンズ群はＧ２、明るさ絞りはＳ、第３レンズ群はＧ３、第４レンズ群はＧ４、第５レンズ群はＧ５、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。
【００３８】
各実施形態のズーム状態の数値、レンズ断面図は、広角端、第１のズーム状態、中間焦点距離状態、第２のズーム状態、望遠端の状態についてのものである。また、実施形態１、２では、この順で焦点距離が長くなる。これに対して、実施形態３では、中間焦点距離状態と第２のズーム状態が一致する。
また、後述する収差図は、広角端、中間焦点距離状態、望遠端での３状態を掲げる。
【００３９】
以下に述べる実施例１乃至３は全ズーム状態にて有効撮像領域は矩形で一定である。また、各実施形態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。さらに、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値、空気換算長で示したバックフォーカスも以下の表に掲げる。加えて、広角端から望遠端への変倍に際して変化する焦点距離のうちの１６の状態について、焦点距離の短い方から順に、各レンズ群の位置を示すデータ、各レンズ群の移動軌跡を表す図も示す。
【００４０】
フォーカシングは第４レンズ群の移動で行い、遠距離物点から近距離物点への合焦動作を第４レンズ群を物体側に移動させて行う。平行平板は、ＩＲカットコートをしたローパスフィルター、ＣＣＤカバーガラスである。平行平板が１枚のみのものは、ＣＣＤカバーガラスにＩＲカットコートを施し、ルーパスフィルターを用いない例である。
【００４１】
また、各実施例において、明るさ絞りＳは第３レンズ群Ｇ３と一体で移動する。数値データはいずれも無限遠の被写体に合焦した状態でのデータである。各数値の長さの単位はｍｍ、角度の単位は°（度）である。さらに、上述したように、ズームデータは広角端（ＷＥ）、第１の中間ズーム状態（ＳＴ１）、中間焦点距離状態（ＳＴ２）、第２の中間ズーム状態（ＳＴ３）、望遠端（ＴＥ）での値である。
【００４２】
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、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、明るさ絞りＳと、正の屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力の第４レンズ群Ｇ４とを配置している。第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４とで後群を構成する。
【００４３】
図７は、広角端から望遠端にかけての変倍時の、各レンズ群の移動状態を示している。広角端から望遠端への変倍にて、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が広角端よりも望遠端にて広がり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が広角端よりも望遠端にて狭まる。
第１レンズ群Ｇ１は広角端よりも望遠端にて物体側に位置する。
第２レンズ群Ｇ２は広角端から望遠端への変倍の際に、広角端から望遠端への変倍途中から物体側への移動を始め、その後に像側に移動方向を反転するように移動する。
明るさ絞りＳは広角端よりも望遠端で物体側に位置する。
第３レンズ群Ｇ３は広角端よりも望遠端で物体側に位置する。さらに、第４レンズ群Ｇ４は、広角端に対し望遠端にて像側に位置する。
【００４４】
物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は、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からなる。第２レンズ群Ｇ２は、両凹負レンズと、両凸正レンズと両凹負レンズの接合レンズとからなる。第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズと、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の接合レンズからなる。第４レンズ群Ｇ４は、両凸正レンズからなる。
【００４５】
非球面は、第２レンズ群Ｇ２の両凹負レンズの両面と最も像側の両凹負レンズの像側の面と、第３レンズ群Ｇ３の両凸正レンズの両面と、第４レンズ群Ｇ４の両凸正レンズの像側の面との６面に用いている。
【００４６】
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、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、明るさ絞りＳと、正の屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力の第４レンズ群Ｇ４と、フレア絞りＦＳと、負の屈折力の第５レンズ群Ｇ５を配置している。第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５とで後群を構成する。
【００４７】
図８は、広角端から望遠端にかけての変倍時の、各レンズ群の移動状態を示している。広角端から望遠端への変倍にて、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が広角端よりも望遠端にて広がり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が広角端よりも望遠端にて狭まる。
第１レンズ群Ｇ１は広角端よりも望遠端にて物体側に位置する。
第２レンズ群Ｇ２は広角端から望遠端への変倍の際に、広角端から望遠端への変倍途中から物体側への移動を始め、その後に像側に移動方向を反転するように移動する。
明るさ絞りは広角端よりも望遠端で物体側に位置する。
第３レンズ群Ｇ３は広角端よりも望遠端で物体側に位置する。さらに、第４レンズ群Ｇ４は、広角端に対し望遠端にて像側に位置する。第５レンズ群Ｇ５は、固定している。
【００４８】
物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は、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の接合レンズからなる。第２レンズ群Ｇ２は、両凹負レンズと、両凸正レンズと両凹負レンズの接合レンズとからなる。第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる。第４レンズ群Ｇ４は、両凸正レンズからなる。第５レンズ群Ｇ５は、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる。
【００４９】
非球面は、第１レンズ群Ｇ１の両凸正レンズの像側の面と、第２レンズ群Ｇ２の両凹負レンズの両面と最も像側の両凹負レンズの像側の面と、第３レンズ群Ｇ３の両凸正レンズの両面と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの像側の面と、第５レンズ群Ｇ５の像側に凸面を向けた負メニスカスレンズの物体側の面との８面に用いている。
【００５０】
実施例３のズームレンズは、図３に示すように、物体側から順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、明るさ絞りＳと、正の屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力の第４レンズ群Ｇ４と、フレア絞りＦＳを配置している。第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４とで後群を構成する。
【００５１】
図９は、広角端から望遠端にかけての変倍時の、各レンズ群の移動状態を示している。広角端から望遠端への変倍にて、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が広角端よりも望遠端にて広がり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が広角端よりも望遠端にて狭まる。
第１レンズ群Ｇ１は広角端よりも望遠端にて物体側に位置する。
第２レンズ群Ｇ２は広角端から望遠端への変倍の際に、広角端から望遠端への変倍途中から物体側への移動を始め、その後に像側に移動方向を反転するように移動する。
明るさ絞りＳは広角端よりも望遠端で物体側に位置する。
第３レンズ群Ｇ３は広角端よりも望遠端で物体側に位置する。さらに、第４レンズ群Ｇ４は、広角端に対し望遠端にて像側に位置する。
【００５２】
物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は、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の接合レンズからなる。第２レンズ群Ｇ２は、両凹負レンズと、両凸正レンズと両凹負レンズの接合レンズとからなる。第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる。第４レンズ群Ｇ４は、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる。
【００５３】
非球面は、第１レンズ群Ｇ１の両凸正レンズの像側の面と、第２レンズ群Ｇ２の両凹負レンズの両面と最も像側の両凹負レンズの像側の面と、第３レンズ群Ｇ３の両凸正レンズの両面と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの像側の面と、第４レンズ群Ｇ４の像側に凸面を向けた正メニスカスレンズの像側の面との８面に用いている。
【００５４】
それぞれ実施の形態のズームレンズを用い、電気的に歪曲収差を補正するようにしてもよい。
【００５５】
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変化する。
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する等、有効撮像領域を変化させてもよい。
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。
広角端での最大像高ＩＨwは、中間焦点距離状態の最大像高ＩＨsや望遠端での最大像高ＩＨtよりも小さくなるようにしている。
例えば、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るようにしてもよい。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・再生するようにしてもよい。
【００５６】
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。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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
数値実施例１
単位    ｍｍ
面データ
面番号     r          d         ｎd       νd 
1      21.641      0.80     1.92286    18.90
2      16.511      0.71
3      17.370      2.50     1.77250    49.60
4     112.371      可変  
5*    -79.898      0.80     1.88300    40.76
6*      7.108      2.17
7      84.762      1.96     1.94595    17.98
8     -15.078      0.70     1.88300    40.76
9*     97.091      可変
10(絞り)    ∞      0.30
11*      6.103      2.21     1.58313    59.38
12*    -20.000      0.10
13       5.254      1.45     1.77250    49.60
14      11.559      0.45     2.00068    25.47
15       3.571      可変
16     242.641      2.32     1.74330    49.33
17*    -12.988      0.00
18(∞フレア絞り)    可変
19          ∞      0.40     1.54771    62.84
20          ∞      0.50
21          ∞      0.50     1.51633    64.14
22          ∞      0.37
像面（受光面）
非球面データ
第５面
k=0.000,A4=-3.49085e-04,A6=2.48124e-05,A8=-5.03579e-07,A10=3.54445e-09  
第６面
k=0.000,A4=-1.31642e-04,A6=1.82019e-05,A8=6.59813e-07,A10=7.20635e-09  
第９面
k=0.000,A4=-3.59447e-04,A6=3.22167e-06,A8=-3.61826e-07,A10=-5.40868e-10  
第１１面
k=0.000,A4=-4.78685e-04,A6=9.56255e-07,A8=-1.07325e-06,A10=-6.93724e-08  
第１２面
k=0.000,A4=3.11129e-04,A6=-4.51312e-06,A8=-1.17499e-06,A10=-3.41016e-08  
第１７面
k=0.000,A4=4.00000e-05
各種データ
ＷＥ     ＳＴ1     ＳＴ2     ＳＴ3      ＴＥ
焦点距離       5.04      7.97     16.99     35.01     48.30
ＦＮＯ．       3.50      3.55      5.16      6.43      6.00
画角２ω      85.95     55.53     26.24     13.06      9.31
d4           0.60      0.19      6.57     14.04     19.35  
d9          15.10      9.74      6.17      2.84      1.44  
d15          3.56      8.51     17.50     24.97     22.06  
d18          4.54      4.49      3.31      4.18      3.43  
各レンズ群の最も物体側の面から像面までの距離
焦点距離    第１レンズ群   第２レンズ群   第３レンズ群   第４レンズ群
5.04       42.03          37.43          16.40          8.63 
7.97       41.16          36.96          21.30          8.58 
10.98       45.64          38.29          24.22          8.11 
14.01       48.97          40.06          26.61          6.75 
16.99       51.78          41.21          29.11          7.40 
19.99       54.57          42.46          31.32          7.87 
22.99       57.06          43.39          32.87          8.02 
25.99       59.17          44.11          34.07          8.06 
28.99       60.96          44.66          35.05          8.05 
31.99       62.46          45.08          35.83          8.01 
35.01       64.27          46.22          37.45          8.27 
37.99       64.37          44.55          36.06          8.09 
40.99       64.68          43.62          35.51          8.08 
43.99       64.65          42.47          34.70          7.96 
46.99       64.61          41.61          34.11          7.64 
48.3        64.52          41.17          33.80          7.52
【００６０】
数値実施例２
単位    ｍｍ
面データ
面番号     r          d         ｎd       νd 
1      17.384      0.80     1.94595    17.98
2      15.200      3.85     1.49700    81.54
3*    -87.716      可変  
4*    -23.736      0.80     1.83481    42.71
5*      5.792      1.77
6      68.588      1.60     1.94595    17.98
7     -14.185      0.60     1.77250    49.60
8*     85.921      可変  
9(絞り)    ∞      0.30
10*      4.180      2.35     1.49700    81.54
11*    -14.786      0.10
12       5.675      0.70     2.00170    20.64
13*      3.607      可変
14      37.999      1.60     1.74320    49.34
15     -19.254      0.00
16(∞フレア絞り)    可変
17*    -55.020      0.40     1.52542    55.78
18     -59.976      0.50
19          ∞      0.50     1.51633    64.14
20          ∞      0.37
像面（受光面）
非球面データ
第３面
k=0.000,A4=1.98648e-05,A6=-2.06809e-08  
第４面
k=0.000,A4=1.19346e-03,A6=-4.90496e-05,A8=9.82160e-07,A10=-8.23181e-09  
第５面
k=0.000,A4=1.22557e-03,A6=3.60513e-05,A8=-2.55133e-06,A10=-1.82267e-08  
第８面
k=0.000,A4=-5.35762e-04,A6=-1.58676e-05,A8=4.60963e-07,A10=-4.90426e-09  
第１０面
k=0.000,A4=-1.28368e-03,A6=-2.82048e-05,A8=-3.78597e-06,A10=-7.30725e-08  
第１１面
k=0.000,A4=9.33519e-04,A6=-6.37821e-05,A8=2.56978e-06,A10=-2.74414e-08  
第１３面
k=0.000,A4=-2.32547e-05,A6=8.05407e-05  
第１７面
k=0.009,A4=-4.23673e-07,A6=4.42225e-09  
各種データ
ＷＥ     ＳＴ1     ＳＴ2     ＳＴ3      ＴＥ
焦点距離       5.10      7.89     17.01     26.01     49.10
ＦＮＯ．       3.38      3.69      5.10      5.51      6.00
画角２ω      81.73     52.18     25.55     16.87      8.93
d3           0.30      4.45      9.47     13.73     18.10  
d8          11.25      7.78      4.56      3.69      1.34  
d13          3.42      4.11     13.82     16.40     18.37  
d16          6.14      7.22      7.00      5.70      3.07  
各レンズ群の最も物体側の面から像面までの距離
焦点距離    第１レンズ群    第２レンズ群   第３レンズ群   第４レンズ群
5.1        37.36           32.41          16.09           9.51 
7.89       39.80           30.70          17.85          10.59 
11.01       43.79           35.13          24.56          10.98 
14.01       48.05           36.23          26.22          10.75 
17.01       51.09           36.96          27.34          10.37 
20.01       53.19           37.25          27.90           9.88 
23.01       54.66           37.27          28.12           9.31 
26.01       55.75           37.38          28.62           9.07 
29          56.40           37.03          28.43           8.46 
32          56.61           36.29          27.81           7.76 
34.97       56.69           35.65          27.45           7.36 
37.99       56.23           34.35          26.42           6.93 
40.99       56.09           33.74          26.31           6.87 
44          56.03           33.35          26.42           6.84 
46.99       56.05           33.11          26.66           6.78 
49.1        57.12           34.37          27.96           6.44 
【００６１】
数値実施例３
単位    ｍｍ
面データ
面番号     r          d         ｎd       νd 
1      21.257      0.80     1.94595    17.98
2      18.209      3.85     1.49700    81.54
3*    -66.917      可変  
4*    -22.219      0.80     1.76802    49.24
5*      5.481      1.89
6      74.445      1.60     1.94595    17.98
7     -23.299      0.60     1.76802    49.24
8*    215.699      可変  
9(絞り)    ∞      0.30
10*      4.226      2.35     1.49700    81.54
11*    -16.223      0.10
12       5.044      0.70     2.00170    20.64
13*      3.439      可変
14     -21.102      1.60     1.51825    64.14
15*     -8.879      0.00
16(∞フレア絞り)    可変
17          ∞      0.40     1.51633    64.14
18          ∞      0.50
19          ∞      0.50     1.51633    64.14
20          ∞      0.37
像面（受光面）
非球面データ
第３面
k=0.000,A4=1.43757e-05,A6=-1.36130e-08  
第４面
k=0.000,A4=1.21703e-03,A6=-5.46492e-05,A8=1.04169e-06,A10=-7.77129e-09  
第５面
k=0.000,A4=1.04613e-03,A6=3.25777e-05,A8=-2.65926e-06,A10=-1.84775e-08  
第８面
k=0.000,A4=-4.17728e-04,A6=-2.92962e-05,A8=4.40061e-07,A10=-4.99489e-09  
第１０面
k=0.000,A4=-1.10207e-03  ,A6=-2.77492e-05  ,A8=-3.77816e-06  ,A10=-7.30453e-08  
第１１面
k=0.000,A4=9.87282e-04,A6=-6.65232e-05,A8=2.56751e-06,A10=-2.74580e-08  
第１３面
k=0.000,A4=-1.52619e-05,A6=8.16567e-05  
第１５面
k=-2.836
各種データ
ＷＥ     ＳＴ1     ＳＴ2     ＳＴ3      ＴＥ
焦点距離       5.10      7.86     17.01     17.01     49.26
ＦＮＯ．       3.35      3.79      5.23      5.23      5.00
画角２ω      81.14     49.90     24.07     24.07      8.45
d3           0.30      4.74      9.73      9.73     22.08  
d8          13.26      9.88      5.41      5.41      1.46  
d13          4.26      6.23     13.75     13.75     13.69  
d16          5.89      6.11      5.45      5.45      3.47  
各レンズ群の最も物体側の面から像面までの距離
焦点距離   第１レンズ群   第２レンズ群    第3レンズ群    第4レンズ群
5.1       40.08          35.13           16.67           9.26 
7.86      43.32          33.92           18.85           9.48 
10.99      46.66          34.07           20.92           9.26 
14.14      48.49          35.40           23.95           8.98 
17.01      50.70          36.31           25.72           8.82 
20.01      53.06          35.50           25.16           8.65 
22.99      54.56          35.35           25.45           8.49 
25.99      55.60          34.54           24.96           8.39 
28.99      56.32          34.08           24.89           8.27 
31.99      56.83          33.63           24.83           8.15 
34.98      57.02          32.88           24.53           8.28 
37.99      57.33          32.62           24.61           7.90 
41.01      57.32          31.94           24.33           7.77 
44.01      57.17          31.17           23.96           7.64 
47.01      56.88          30.31           23.52           7.51 
49.26      57.04          30.32           23.67           6.84
【００６２】
以上の実施例１〜３の無限遠物点合焦時の収差図をそれぞれ図４〜図６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（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）を示す。各図中、“ω”は半画角を示す。
【００６３】
次に、各実施例における条件式（１）〜（7）の値を掲げる。
実施例１  実施例２  実施例３
f1                        39.46      32.54     36.74 
f2                        -7.77      -6.30     -6.49 
f3                        10.79      10.73     10.09 
f4                        16.57      17.32     28.20 
f5                         --     -1297.83      --
変倍比                     9.59       9.62      9.66 
像高                       3.84       3.88      3.88 
BF(in air)WIDE             6.01       1.26      7.38 
BF (in air)STND            4.66       1.21      6.92 
BF (in air)TELE            4.90       1.25      4.95 
全長(in air)WIDE          41.74      37.24     39.80 
全長(in air)STND          51.37      50.92     50.40 
全長(in air)TELE          64.22      57.00     56.76 
実施例１  実施例２  実施例３
S2w                      37.43     32.41    35.13 
S1t                      64.52    57.12     57.04 
S2t                      41.17    34.37     30.32 
S2m1                     36.96    30.70     33.92 
S2m2                     46.22    37.38     36.31 
S1w                      42.03    37.36     40.08 
S1m2                     64.27    55.75     50.70 
fm1                       7.97     7.89      7.86 
fm2                      35.01    26.01     17.01 
実施例１  実施例２  実施例３
(1)Ｓ２w/Ｓ２m1                 1.013     1.055     1.035 
(2)Ｓ２t/Ｓ２m2                 0.891     0.920     0.835 
(3)Ｓ１t/ｆt                    1.336     1.163     1.158 
(4)ｆt/ｆw                      9.586     9.623     9.657 
(5)(Ｓ１m2-Ｓ１w)/(Ｓ１t-Ｓ１w)  0.989     0.931     0.626 
(6)ｆm1/ｆw                     1.582     1.546     1.541 
(7)ｆm2/ｆw                     6.949     5.097     3.335
【００６４】
（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。
【００６５】
例えば、図１０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。
【００６６】
例えば、図１０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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
０≦Ｒ≦０．６Ｌs 
ただし、Ｌsは有効撮像面の短辺の長さである。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
（デジタルカメラ）
図１１〜図１３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１１はデジタルカメラ１４０の外観を示す前方斜視図、図１２は同後方正面図、図１３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１１と図１３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１３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。
【００８３】
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。
【００８４】
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ので、高性能・小型化・広角化が実現できる。
【００８５】
（内部回路構成）
図１４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。
【００８６】
図１４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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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】
【００９６】
以上のように、本発明にかかるズームレンズは、高変倍比を得やすく且つ径方向の小型化に有利であり、高変倍比化に伴う収差の変動も抑えやすいズームレンズに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の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）、第１のズーム状態（ｂ）、中間焦点距離状態（ｃ）、第２のズーム状態（ｄ）、望遠端（ｅ）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】本発明のズームレンズの実施例３の図１と同様の図である。
【図４】実施例１の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図５】実施例２の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図６】実施例３の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図７】実施例１の各レンズ群の移動を示す図である。
【図８】実施例２の各レンズ群の移動を示す図である。
【図９】実施例３の各レンズ群の移動を示す図である。
【図１０】歪曲収差の補正を説明する図である。
【図１１】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１２】上記デジタルカメラの後方斜視図である。
【図１３】上記デジタルカメラの断面図である。
【図１４】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。
【符号の説明】
【００９８】
Ｇ１…第１レンズ群
Ｇ２…第２レンズ群
Ｇ３…第３レンズ群
Ｇ４…第４レンズ群
Ｇ５…第５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】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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