(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、
二つのレンズ群からなり正屈折力をもつ後群、とからなり、
前記後群は、正屈折力をもつ第３レンズ群と、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、からなり、
前記第１レンズ群は２枚以下のレンズからなり、
前記第３レンズ群は２枚以下のレンズからなり、
前記第１レンズ群、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群のそれぞれのレンズ群は少なくとも１つ以上の非球面を有し、
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レンズ群は広角端から望遠端への変倍の際に移動し、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移動し、最後に像側に移動し、
前記明るさ絞りは広角端から望遠端への変倍の際にまず物体側に移動し、広角端から望遠端への変倍途中にて最も物体側に位置する状態を経由し、その状態で移動方向を反転し、広角端よりも望遠端で物体側に位置し、
前記第３レンズ群は広角端から望遠端への変倍の際にまず物体側に移動し、広角端から望遠端への変倍途中にて最も物体側に位置する状態を経由し、その状態で移動方向を反転し、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３レンズ群が最も物体側に位置するときの状態を中間ズーム状態と定義したとき、
前記第１レンズ群は広角端よりも中間ズーム状態で物体側に位置し、
前記明るさ絞りは広角端よりも中間ズーム状態で物体側に位置し、
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。
１．３＜ｆ3／｜ｆ2｜＜３．０    ・・・（１）
ただし、
ｆ3は前記第３レンズ群の焦点距離、
ｆ2は前記第２レンズ群の焦点距離、
である。
【請求項２】
前記第２レンズ群が複数の負レンズと少なくとも１つの正レンズを有することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
【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、
二つのレンズ群からなり正屈折力をもつ後群、とからなり、
前記後群は、正屈折力をもつ第３レンズ群と、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、からなり、
前記第４レンズ群は非球面を有する１枚の正レンズからなり、
前記正レンズは物体側の面の近軸曲率の絶対値よりも大きい近軸曲率の絶対値をもつ像側面を持ち、
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レンズ群は広角端から望遠端への変倍の際に移動し、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移動し、最後に像側に移動し、
前記明るさ絞りは広角端から望遠端への変倍の際にまず物体側に移動し、広角端から望遠端への変倍途中にて最も物体側に位置する状態を経由し、その状態で移動方向を反転し、広角端よりも望遠端で物体側に位置し、
前記第３レンズ群は広角端から望遠端への変倍の際にまず物体側に移動し、広角端から望遠端への変倍途中にて最も物体側に位置する状態を経由し、その状態で移動方向を反転し、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３レンズ群が最も物体側に位置するときの状態を中間ズーム状態と定義したとき、
前記第１レンズ群は広角端よりも中間ズーム状態で物体側に位置し、
前記明るさ絞りは広角端よりも中間ズーム状態で物体側に位置し、
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。
１．３＜ｆ3／｜ｆ2｜＜３．０    ・・・（１）
ただし、
ｆ3は前記第３レンズ群の焦点距離、
ｆ2は前記第２レンズ群の焦点距離、
である。
【請求項４】
前記第４レンズ群は像側に凸面を持つ正メニスカス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】
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、
二つのレンズ群からなり正屈折力をもつ後群、とからなり、
前記後群は、正屈折力をもつ第３レンズ群と、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、からなり、
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レンズ群は広角端から望遠端への変倍の際に移動し、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移動し、最後に像側に移動し、
前記明るさ絞りは広角端から望遠端への変倍の際にまず物体側に移動し、広角端から望遠端への変倍途中にて最も物体側に位置する状態を経由し、その状態で移動方向を反転し、広角端よりも望遠端で物体側に位置し、
前記第３レンズ群は広角端から望遠端への変倍の際にまず物体側に移動し、広角端から望遠端への変倍途中にて最も物体側に位置する状態を経由し、その状態で移動方向を反転し、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３レンズ群が最も物体側に位置するときの状態を中間ズーム状態と定義したとき、
前記第１レンズ群は広角端よりも中間ズーム状態で物体側に位置し、
前記明るさ絞りは広角端よりも中間ズーム状態で物体側に位置し、
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。
１．３＜ｆ3／｜ｆ2｜＜３．０    ・・・（１）
０．６＜Ｔ１t／ｆt＜０．９    ・・・（６）
ただし、
ｆ3は前記第３レンズ群の焦点距離、
ｆ2は前記第２レンズ群の焦点距離、
Ｔ１t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結像面までの光軸上の実距離、
ｆtは望遠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    ・・・（２）
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。
０．５５＜（Ｔ１m−Ｔ１w）／（Ｔ１t−Ｔ１w）＜１．３    ・・・（３）
ただし、
Ｔ１w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、
Ｔ１mは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、
Ｔ１t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レンズ群が広角端よりも望遠端にて像側に位置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。
【請求項１０】
前記第２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】
前記第３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１０の少なくとも何れか一項に記載のズームレンズ。
１．０＜（Ｔ３m−Ｔ３w）／（Ｔ３t−Ｔ３w）＜１．５    ・・・（４）
ただし、
Ｔ３wは広角端における第３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、
Ｔ３mは中間ズーム状態における第３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、
Ｔ３tは望遠端における第３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ズームレンズ。
０．３＜ｆm／ｆt＜０．９    ・・・（５）
ただし、
ｆmは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、
ｆtは望遠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１３】
前記第１レンズ群は２枚以下のレンズからなり、
前記第３レンズ群は２枚以下のレンズからなり、
前記第１レンズ群、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群のそれぞれのレンズ群は少なくとも１つ以上の非球面を有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ズームレンズ。
【請求項１４】
前記第２レンズ群が複数の負レンズと少なくとも１つの正レンズを有することを特徴とする請求項１３に記載のズームレンズ。
【請求項１５】
前記第４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し、その後像側に移動することを特徴とする請求項１乃至１４の少なくとも何れか一項に記載のズームレンズ。
【請求項１６】
前記第４レンズ群は非球面を有する１枚の正レンズからなり、
前記正レンズは物体側の面の近軸曲率の絶対値よりも大きい近軸曲率の絶対値をもつ像側面を持つことを特徴とする請求項１乃至１５の少なくとも何れか一項に記載のズームレンズ。
【請求項１７】
前記第４レンズ群は像側に凸面を持つ正メニスカスレンズからなることを特徴とする請求項１６に記載のズームレンズ。
【請求項１８】
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１７の少なくとも何れか一項に記載のズームレンズ。
０．６＜Ｔ１t／ｆt＜０．９    ・・・（６）
ただし、
Ｔ１t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結像面までの光軸上の実距離、
ｆtは望遠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１９】
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１８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２０】
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１９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。
【０００３】
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。
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特許文献１、２、３のものが知られている。また、更に変倍比が大きく１０倍程度のものとして、以下の特許文献４、５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
【特許文献４】特開２００６−１７１０５５号公報
【特許文献５】特開２００６−１３３６３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特開２００５−２４２１１６号公報、特開２００５−３２６７４３号公報、特開２００６−７８９７９号公報に開示された例では、変倍比が小さい。このため、一層の高変倍比化が求められる。
特開２００６−１７１０５５号公報、特開２００６−１３３６３１号公報に開示された例では、変倍比は十分大きい。しかしながら、望遠側で光学系全体の全長が長くなり、レンズを駆動させるための鏡枠が大きくなりやすい。
沈胴時の厚みを小さくするには、望遠端付近での全長の増大を抑え、鏡枠を小さくしやすくする必要がある。
【０００６】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、望遠端付近での全長の増大を抑えながらも変倍比の確保に有利な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】
【０００７】
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、
二つのレンズ群からなり正屈折力をもつ後群、とからなり、
後群は、正屈折力をもつ第３レンズ群と、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、からなり、
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レンズ群は広角端から望遠端への変倍の際に移動し、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移動し、最後に像側に移動し、
明るさ絞りは広角端から望遠端への変倍の際にまず物体側に移動し、広角端から望遠端への変倍途中にて最も物体側に位置する状態を経由し、その状態で移動方向を反転し、広角端よりも望遠端で物体側に位置し、
第３レンズ群は広角端から望遠端への変倍の際にまず物体側に移動し、広角端から望遠端への変倍途中にて最も物体側に位置する状態を経由し、その状態で移動方向を反転し、広角端よりも望遠端で物体側に位置し、
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３レンズ群が最も物体側に位置するときの状態を中間ズーム状態と定義したとき、
第１レンズ群は広角端よりも中間ズーム状態で物体側に位置し、
明るさ絞りは広角端よりも中間ズーム状態で物体側に位置する。
【０００８】
そして、以下の条件式を満足するものである。
１．３＜ｆ3／｜ｆ2｜＜３．０    ・・・（１）
ただし、
ｆ3は第３レンズ群の焦点距離、
ｆ2は第２レンズ群の焦点距離、
である。
【０００９】
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。
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。
【００１０】
このような変倍方式の場合、広角端付近での増倍時に第３レンズ群を物体側に移動させることで、広角端付近の変倍負担を第３レンズ群にもたせる。そして、明るさ絞りも第３レンズ群と同様に物体側に移動させる。これにより射出瞳を像面から離すことができる。この結果、ズームレンズ中のテレセントリック性の良好となる変倍域の確保を行いやすくなる。また、明るさ絞りが第３レンズ群付近に位置し、上述のように明るさ絞りを第３レンズ群の移動軌跡に近似又は一致させる。これにより、第３レンズ群の小型化にも有利となる。
【００１１】
そして、第３レンズ群が最も物体側に位置する中間ズーム状態において、第１レンズ群が広角端での位置よりも物体側に位置するようにする。これにより、広角端での全長の短縮化や径方向の小型化を行いつつ、第２レンズ群と第３レンズ群に変倍負担を分担できる。これにより、収差の低減にも有利となる。また、明るさ絞りも第２レンズ群に近づく。このため、明るさの確保も行いやすくなる。
【００１２】
そして、望遠端付近では、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔変化による変倍機能を確保しつつもズームレンズ全長の過度な増加を抑えるために、第２レンズ群を像側に移動させて増倍を行う。
このとき、明るさ絞りと第３レンズ群が望遠端付近で像側に移動するようにする。これにより、第２レンズ群が像側へ移動するスペースを確保し、全長の増大を抑えつつ高変倍比化に有利となる。
そして、第２レンズ群の像側への移動による変倍負担の確保を良好とするために、第３レンズ群よりも屈折力の絶対値を大きくする。
【００１３】
このとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
１．３＜ｆ3／｜ｆ2｜＜３．０    ・・・（１）
ただし、
ｆ3は第３レンズ群の焦点距離、
ｆ2は第２レンズ群の焦点距離、
である。
【００１４】
条件式（１）は、第２レンズ群と第３レンズ群との好ましい屈折力配分を特定するものである。
条件式（１）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確保し、第２レンズ群の像側への移動による望遠端付近での変倍比の確保に有利となる。もしくは、第３レンズ群の屈折力抑え、第３レンズ群での球面収差等の低減に有利となる。
条件式（１）の上限を上回らないようにすることで第３レンズ群の屈折力を確保し、第２レンズ群の変倍負担が過度になることを抑え、第２レンズ群で発生する収差変動の低減に有利となる。
なお、第１のズームレンズは、上述の構成に加えて、第１レンズ群は２枚以下のレンズからなり、第３レンズ群は２枚以下のレンズからなり、第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群のそれぞれのレンズ群は少なくとも１つ以上の非球面を有する。
また、第２のズームレンズは、上述の構成に加えて、第４レンズ群は非球面を有する１枚の正レンズからなり、正レンズは物体側の面の近軸曲率の絶対値よりも大きい近軸曲率の絶対値をもつ像側面を持つ。
また、第３のズームレンズは、上述の構成に加えて、後述の条件式（６）を満足する。
また、上述の発明において、以下の少なくともいずれかの構成を満足させることがより好ましい。
【００１５】
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    ・・・（２）
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。
【００１６】
条件式（２）は好ましい変倍比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（２）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。
【００１７】
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、広角端での全長短縮化と、第１、第２レンズ群の有効径の小型化に有利となる。
【００１８】
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。
０．５５＜（Ｔ１m−Ｔ１w）／（Ｔ１t−Ｔ１w）＜１．３    ・・・（３）
ただし、
Ｔ１w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、
Ｔ１mは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、
Ｔ１t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。
【００１９】
条件式（３）は、第１レンズ群の広角端から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（３）の下限を下回らないようにすることで、中間ズーム状態付近で第１レンズ群が物体側よりになることを抑え、第３レンズ群の移動量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、変倍比の確保と変倍時のズームレンズの最大全長の短縮化に有利となる。
【００２０】
また、第２レンズ群が広角端よりも望遠端にて像側に位置するようにすると、第２レンズ群の変倍機能の確保に有利となる。また、第１、第３レンズ群の移動量も抑えやすくなる。このため、沈胴時の薄型化にも有利となる。
【００２１】
また、第２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ようにすると、広角端での全長を小さくでき、広角端付近における第１、第２レンズ群の有効径の小型化に有利となる。
【００２２】
また、第３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。
１．０＜（Ｔ３m−Ｔ３w）／（Ｔ３t−Ｔ３w）＜１．５    ・・・（４）
ただし、
Ｔ３wは広角端における第３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距離、
Ｔ３mは中間ズーム状態における第３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距離、
Ｔ３tは望遠端における第３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距離、
である。
【００２３】
条件式（４）は第３レンズ群の広角端から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（４）の下限を下回らないようにすることで、第２レンズ群の望遠側での増倍作用の確保に有利となる。
条件式（４）の上限を上回らないようにすることで、望遠端にて第３レンズ群が像側よりになることを抑え、第２レンズ群の変倍負担を抑え、収差変動を抑えやすくなる。
【００２４】
また、以下の条件式を満足することが好ましい。
０．３＜ｆm／ｆt＜０．９    ・・・（５）  
ただし、
ｆmは中間ズーム状態におけるズームレンズ全系の焦点距離、
ｆtは望遠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（５）は第３レンズ群が最も物体側に位置するときの好ましい変倍状況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、広角端から望遠端へのズーム全域に渡って第２レンズ群の変倍負担が大きくなりすぎることを避けられ、収差変動の抑制に有利となる。
条件式（５）の上限を上回らないようにすることでズーム全域に渡って第３レンズ群の変倍負担が大きくなりすぎることを避けられ、収差変動の抑制に有利となる。
【００２６】
また、第１レンズ群は２枚以下のレンズからなり、
第３レンズ群は２枚以下のレンズからなり、
第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群のそれぞれのレンズ群は少なくとも１つ以上の非球面を有することが好ましい。
【００２７】
第１、第３レンズ群は変倍時の移動量が大きくなりやすい。このため、レンズ枚数を少なくすることで駆動機構の負担を低減できる。また、沈胴時の小型化にも有利となる。
一方、収差補正が行いにくくなるため、第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群が非球面を持つことで、収差補正を行いやすくなる。
【００２８】
更には、第２レンズ群が複数の負レンズと少なくとも１つの正レンズを有する構成とすることが好ましい。負の屈折力を複数の負レンズで分担し、且つ正レンズで収差を相殺させる。これにより、屈折力が大きくなりやすい第２レンズ群での収差を抑えやすくなる。
【００２９】
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持たせられる。この結果、全長の増大を抑えながら変倍比の確保を行うことに有利となる。
【００３０】
更には、第４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し、その後像側に移動することが好ましい。
これにより、広角側での第３レンズ群との間隔変化が大きくなることを抑えられ、収差の変動を抑えやすくなる。そして、望遠側では第４レンズ群が像側に移動することで増倍作用を行うので、第２レンズ群の変倍負担を軽減でき、収差の変動を抑えやすくなる。
【００３１】
また、第４レンズ群は非球面を有する１枚の正レンズからなり、その正レンズは物体側の面の近軸曲率の絶対値よりも大きい近軸曲率の絶対値をもつ像側面を持つことが、像面湾曲を補正する上で好ましい。
更には、第４レンズ群は像側に凸面を持つ正メニスカスレンズからなるように構成することが好ましい、これにより、変倍における撮像素子への入射角の変動を抑えやすくなり、周辺減光を抑えやすくなる。
【００３２】
また、以下の条件式を満足することが好ましい。
０．６＜Ｔ１t／ｆt＜０．９    ・・・（６）
ただし、
Ｔ１t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、
ｆtは望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離、
である。
【００３３】
条件式（６）は望遠端における好ましい全長（実距離）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第２レンズ群の屈折力を抑えやすくなり、収差の低減に有利となる。
条件式（６）の上限を上回らないようにして望遠端でのズームレンズ全長（実距離）を抑えることで沈胴時の小型化に有利となる。
【００３４】
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。
それにより、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。
【００３５】
更には、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より好ましい。
ズームレンズの収差を許容することで高性能化、一層の小型化等に有利となる。
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。
【００３６】
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。
【００３７】
条件式（１）について
下限値を１．５、更には１．６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（２）について
下限値を８．５、更には９．０とすることが好ましい。
上限地を１５．０、更には１０．０とすることが好ましい。
条件式（３）について
下限値を０．７、更には０．８５とすることが好ましい。
上限値を１．２５、更には１．２とすることが好ましい。
条件式（４）について
下限値を１．０５、更には１．１とすることが好ましい。
上限値を１．４、更には１．３５とすることが好ましい。
条件式（５）について
下限値を０．４、更には０．４５とすることが好ましい。
上限値を０．７、更には０．６とすることが好ましい。
条件式（６）について
下限値を０．７、更には０．８とすることが好ましい。
上限値を０．８７とすることが好ましい。
【００３８】
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】
【００３９】
本発明によれば、望遠端付近での全長の増大を抑えながらも変倍比の確保に有利なズームレンズを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
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。
【００４１】
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）、中間焦点距離状態（ｂ）、中間ズームレンズ状態（ｃ）、望遠端（ｄ）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（開口）絞りはＳ、第３レンズ群はＧ３、第４レンズ群はＧ４、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。
【００４２】
各実施形態のズーム状態の数値、レンズ断面図は、広角端、中間焦点距離状態、中間ズーム状態、望遠端の状態についてのものである。また、実施形態１、２、３共に、この順で焦点距離が長くなる。さらに、後述する収差図は、広角端、中間焦点距離状態、中間ズーム状態、望遠端での４状態を掲げる。
【００４３】
実施例１〜３は全ズーム状態にて有効撮像領域は矩形で一定である。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。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表に掲げる。加えて、広角端から望遠端への変倍に際して、広角端、中間焦点距離状態、第３レンズ群が最も像側に位置する状態（中間ズーム状態）、広角端での断面図、収差図も示す。
【００４４】
フォーカシングは第４レンズ群の移動で行う。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。上述したように、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。
【００４５】
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）、中間焦点距離状態（ＳＴ１）、中間ズーム状態（ＳＴ２）、望遠端（ＴＥ）での値である。
【００４６】
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。
【００４７】
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は広角端から望遠端への変倍の際に移動し、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移動し、最後に像側に移動する。
明るさ絞りＳは広角端から望遠端への変倍の際にまず物体側に移動し、広角端から望遠端への変倍途中にて最も物体側に位置する状態を経由し、その状態で移動方向を反転し、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は広角端から望遠端への変倍の際にまず物体側に移動し、広角端から望遠端への変倍途中にて最も物体側に位置する状態を経由し、その状態で移動方向を反転し、広角端よりも望遠端で物体側に位置する。
また、第３レンズ群Ｇ３が最も物体側に位置するときの状態を中間ズーム状態と定義したとき、第１レンズ群Ｇ１は広角端よりも中間ズーム状態で物体側に位置し、明るさ絞りＳは広角端よりも中間ズーム状態で物体側に位置する。
また、第４レンズ群Ｇ４は広角端から望遠端への変倍の際に第３レンズ群Ｇ３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。
【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物体側に凸面を向けた正メニスカス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。
【００４９】
非球面は、第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた正メニスカス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。
【００５０】
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】
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は広角端から望遠端への変倍の際に移動し、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移動し、最後に像側に移動する。
明るさ絞りＳは広角端から望遠端への変倍の際にまず物体側に移動し、広角端から望遠端への変倍途中にて最も物体側に位置する状態を経由し、その状態で移動方向を反転し、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は広角端から望遠端への変倍の際にまず物体側に移動し、広角端から望遠端への変倍途中にて最も物体側に位置する状態を経由し、その状態で移動方向を反転し、広角端よりも望遠端で物体側に位置する。
また、第３レンズ群Ｇ３が最も物体側に位置するときの状態を中間ズーム状態と定義したとき、第１レンズ群Ｇ１は広角端よりも中間ズーム状態で物体側に位置し、明るさ絞りＳは広角端よりも中間ズーム状態で物体側に位置する。
また、第４レンズ群Ｇ４は広角端から望遠端への変倍の際に第３レンズ群Ｇ３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。
【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物体側に凸面を向けた正メニスカス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は、物体側に凸面を向けた正メニスカス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】
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。
【００５５】
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は広角端から望遠端への変倍の際に移動し、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移動し、最後に像側に移動する。
明るさ絞りＳは広角端から望遠端への変倍の際にまず物体側に移動し、広角端から望遠端への変倍途中にて最も物体側に位置する状態を経由し、その状態で移動方向を反転し、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は広角端から望遠端への変倍の際にまず物体側に移動し、広角端から望遠端への変倍途中にて最も物体側に位置する状態を経由し、その状態で移動方向を反転し、広角端よりも望遠端で物体側に位置する。
また、第３レンズ群Ｇ３が最も物体側に位置するときの状態を中間ズーム状態と定義したとき、第１レンズ群Ｇ１は広角端よりも中間ズーム状態で物体側に位置し、明るさ絞りＳは広角端よりも中間ズーム状態で物体側に位置する。
また、第４レンズ群Ｇ４は広角端から望遠端への変倍の際に第３レンズ群Ｇ３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。
【００５６】
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、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。
【００５７】
非球面は、第１レンズ群Ｇ１の物体側に凸面を向けた正メニスカス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、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの物体側の面と、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の像側に凸面を向けた正メニスカスレンズの両面との８面に用いている。
【００５８】
また、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。
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。
本実施例にてこのような機能を撮影装置に持たせる場合、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とよい。
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よりも小さくするとよい。
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。
【００５９】
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、ＳＴ１は中間焦点距離状態、ＳＴ２は中間ズーム状態、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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
数値実施例１
単位    ｍｍ
面データ
面番号     r          d         ｎd       νd 
1      15.349      0.50     1.94595    17.98
2      11.357      3.50     1.77250    49.60
3*    363.846      可変 
4*  -8871.915      0.50     1.83481    42.71
5*      5.391      1.65
6      16.952      1.50     1.94595    17.98
7     -20.046      0.50     1.77250    49.60
8*      7.090      可変  
9(絞り)    ∞      0.30
10*      2.885      1.50     1.49700    81.54
11*    -16.218      0.10
12       3.814      0.50     2.00170    20.64
13*      2.544      可変
14      -9.459      1.50     1.74320    49.34
15*     -6.453      可変
16          ∞      0.40     1.54771    62.84
17          ∞      0.50
18          ∞      0.50     1.51633    64.14
19          ∞      0.37
像面（受光面）
非球面データ
第３面
k=0.000,A4=1.59428e-05,A6=9.09943e-08  
第４面
k=0.000,A4=9.06376e-04,A6=-3.82527e-05,A8=7.08506e-07,A10=-4.78046e-09  
第５面
k=0.000,A4=2.02837e-03,A6=8.05374e-05,A8=-8.42827e-08,A10=-6.53433e-09  
第８面
k=0.000,A4=-2.12944e-03,A6=-1.32698e-05,A8=1.19902e-06,A10=-5.66577e-09  
第１０面
k=0.000,A4=-1.49814e-03,A6=-1.54456e-04,A8=-4.31939e-06,A10=-6.98110e-08  
第１１面
k=0.000,A4=4.41037e-03,A6=-2.49679e-07,A8=3.44841e-06,A10=-2.95705e-08  
第１３面
k=0.000,A4=7.23212e-04,A6=3.44135e-04  
第１５面
k=0.000,A4=3.00000e-05  
群焦点距離
f1=22.35     f2=-4.55      f3=7.58     f4=22.41   
各種データ
ＷＥ     ＳＴ1     ＳＴ2      ＴＥ
像高           3.88      3.88     3.88       3.88
焦点距離       5.10     16.99     26.01     49.09
ＦＮＯ．       5.99      9.08     10.01     11.00
画角２ω      77.20     25.74     17.03      9.57
ＢＦ           8.33      9.86     11.09      4.42
全長          30.24     38.30     41.68     42.06
d3           0.30      5.71      7.71     10.91  
d8           8.57      3.45      1.99      0.49  
d13          1.00      7.24      8.85     14.19  
d15          6.87      8.40      9.63      2.96  
【００６３】
数値実施例２
単位    ｍｍ
面データ
面番号     r          d         ｎd       νd 
1      14.588      0.40     1.94595    17.98
2      11.065      3.50     1.77250    49.60
3*    217.453      可変  
4*    -64.965      0.40     1.83481    42.71
5*      6.264      1.52
6      16.179      1.40     2.11764    16.79
7     -32.931      0.40     1.83481    42.71
8*      6.538      可変  
9(絞り)    ∞      0.30
10*      2.820      1.20     1.49700    81.54
11*    -28.531      0.10
12       3.539      0.40     2.00170    20.64
13*      2.472      可変
14      -9.573      1.40     1.77250    49.60
15*     -6.332      可変
16          ∞      0.40     1.54771    62.84
17          ∞      0.50
18          ∞      0.50     1.51633    64.14
19          ∞      0.37
像面（受光面）
非球面データ
第３面
k=0.000,A4=2.06323e-05,A6=6.50107e-08  
第４面
k=0.000,A4=1.10959e-03,A6=-3.98151e-05,A8=7.08345e-07,A10=-4.95015e-09  
第５面
k=0.000,A4=2.10330e-03,A6=8.27618e-05,A8=-1.28187e-07,A10=-4.93739e-09  
第８面
k=0.000,A4=-1.87704e-03,A6=-1.17134e-05,A8=1.17530e-06,A10=-5.48632e-09  
第１０面
k=0.000,A4=-8.00000e-04,A6=-1.41957e-04,A8=-4.29901e-06,A10=-6.98073e-08  
第１１面
k=0.000,A4=4.49180e-03,A6=6.86008e-07,A8=3.45136e-06,A10=-2.94729e-08  
第１３面
k=0.000,A4=7.51152e-04,A6=3.77400e-04  
第１５面
k=0.000,A4=3.00000e-05  
群焦点距離
f1=21.61     f2=-4.67      f3=8.12     f4=20.27   
各種データ
ＷＥ     ＳＴ1     ＳＴ2      ＴＥ
像高           3.8       3.8       3.8       3.8
焦点距離       5.10     16.99     23.00     47.14
ＦＮＯ．       6.65     10.27     10.54     11.00
画角２ω      78.93     25.42     18.92      9.77
ＢＦ           8.89     12.38     12.14      4.99
全長          29.96     37.65     39.92     39.74
d3           0.30      4.68      6.82     10.75  
d8           9.05      3.13      2.34      0.40  
d13          0.70      6.46      7.61     12.59  
d15          7.44     10.92     10.68      3.53  
【００６４】
数値実施例３
単位    ｍｍ
面データ
面番号     r          d         ｎd       νd 
1      16.468      0.60     1.94595    17.98
2      11.669      4.00     1.77250    49.60
3*   -298.514      可変  
4*    -35.694      0.50     1.83481    42.71
5*      5.250      1.50
6*     41.185      0.50     1.77250    49.60
7       6.700      1.60     1.94595    17.98
8      21.527      可変  
9(絞り)    ∞      0.30
10*      4.099      2.05     1.49700    81.54
11*    -10.634      0.10
12       4.996      0.40     2.00170    20.64
13       3.471      可変
14*    -10.082      1.60     1.74320    49.34
15*     -5.932      可変
16          ∞      0.30     1.54771    62.84
17          ∞      0.30
18          ∞      0.30     1.51633    64.14
19          ∞      0.37
像面（受光面）
非球面データ
第３面
k=0.000,A4=2.79166e-05,A6=-9.61223e-08  
第４面
k=0.000,A4=6.02597e-04,A6=-3.67937e-05,A8=9.10591e-07,A10=-7.79624e-09  
第５面
k=0.000,A4=6.24667e-04,A6=6.02647e-05,A8=-2.20783e-06,A10=-1.71665e-08  
第６面
k=0.000,A4=9.33860e-04,A6=3.93633e-05  
第１０面
k=0.000,A4=-2.44420e-03,A6=-1.76979e-05,A8=-3.79600e-06,A10=-7.36605e-08  
第１１面
k=0.000,A4=1.98650e-04,A6=-4.57669e-05,A8=2.54073e-06,A10=-2.62988e-08  
第１４面
k=0.000,A4=1.16049e-03,A6=-2.06578e-05  
第１５面
k=0.000,A4=1.54681e-03,A6=-7.33550e-07  
各群焦点距離
f1=22.14    f2=-5.32     f3=9.37     f4=16.56   
各種データ
ＷＥ     ＳＴ1     ＳＴ2      ＴＥ
像高           3.88      3.88     3.88       3.88
焦点距離       5.10     17.01     25.99     48.56
ＦＮＯ．       6.01      7.95      8.76     11.00
画角２ω      77.92     23.43     15.73      9.39
ＢＦ           8.49      7.95      6.92      1.13
全長          32.91     40.69     42.36     41.14
d3           0.30      7.51      9.29     11.21  
d8           9.19      3.97      2.26      0.30  
d13          1.77      8.11     10.74     15.36  
d15          7.43      6.88      5.85      0.07  
【００６５】
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９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）は中間ズーム状態、（ｄ）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。
【００６６】
次に、各実施例における条件式等の値を掲げる。なお、STNDは中間焦点距離状態、M1は中間ズーム状態における値を示している。
実施例１  実施例２  実施例３
全長WIDE                       30.24     29.96     32.91 
全長STND                       38.30     37.65     40.69 
全長M1                         41.68     39.92     42.36 
全長TELE                       42.06     39.74     41.14 
ＢＦWIDE                        8.33      8.89      8.49 
ＢＦSTND                        9.86     12.38      7.95 
ＢＦM1                         11.09     12.14      6.92 
ＢＦTELE                        4.42      4.99      1.13 
T1w                            30.51     30.23     33.09 
T1m                            42.00     40.26     42.59 
T1t                            42.36     40.10     41.41 
T3w                            13.19     12.97     10.57 
T3m                            23.87     23.19     22.04 
T3t                            22.51     21.03     20.90 
fm                             26.01     23        25.99
実施例１  実施例２  実施例３
(1) ｆ3/|ｆ2|                    1.66     1.74      1.76 
(2) ｆt/ｆw                      9.62     9.24      9.51 
(3) (Ｔ１m-Ｔ１w)/(Ｔ１t-Ｔ１w)   0.97     1.02      1.14 
(4) (Ｔ３m-Ｔ３w)/(Ｔ３t-Ｔ３w)   1.15     1.27      1.11 
(5) ｆm/ｆt                      0.53     0.49      0.54 
(6) Ｔ１t/ｆt                   0.86     0.85      0.85
【００６７】
（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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
０≦Ｒ≦０．６Ｌs 
ただし、Ｌsは有効撮像面の短辺の長さである。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
（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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
（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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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】
【００９９】
以上のように、本発明にかかるズームレンズは、望遠端付近での全長の増大を抑えながらも変倍比の確保に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【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）、中間焦点距離状態（ｂ）、中間ズーム状態（ｃ）、望遠端（ｄ）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１の無限遠物点合焦時の他の収差図である。
【図６】実施例２の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図７】実施例２の無限遠物点合焦時の他の収差図である。
【図８】実施例３の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図９】実施例３の無限遠物点合焦時の他の収差図である。
【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】
【０１０１】
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
Ｓ…明るさ絞り
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】
0005067937.tif 000002
【図２】
0005067937.tif 000003
【図３】
0005067937.tif 000004
【図４】
0005067937.tif 000005
【図５】
0005067937.tif 000006
【図６】
0005067937.tif 000007
【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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