JP2007249087A - 撮影光学系、カメラ装置および携帯情報端末装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 負−正−正の３群の構成を用い、小型で、広角端における半画角が広く、５００万画素以上の撮像素子に対応する解像力を有し、さらに望遠側により長い焦点距離を得ることも可能とする。
【解決手段】 短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第１群光学系Ｇ１と第２群光学系Ｇ２との間隔が漸次小さく、第２群光学系Ｇ２と像面との間隔が漸次大きくなるように、第１群光学系Ｇ１と第２群光学系Ｇ２が移動する。第１群光学系Ｇ１は、負のメニスカスレンズＬ１と、正レンズとを含む４枚の単レンズで構成され、さらに、第２群光学系Ｇ２と交換可能に構成される他の第２′群光学系Ｇ２′を具備し、広角端における絞りＦＡと第２群光学系Ｇ２との間隔をＤｗ、望遠端における絞りＦＡと第２群光学系Ｇ２との間隔をＤｔ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとした時、０．１５≦（Ｄｗ−Ｄｔ）／ｆｗ＜０．６なる条件を満足する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、固体撮像素子等を用いた撮像装置に好適な撮影光学系、ならびにそのような撮影光学系を用いるカメラ装置および携帯情報端末装置に関する。

近年、撮影レンズの焦点距離が短く画角が広い広角状態、あるいは焦点距離が長く画角が狭い望遠状態などのような種々の焦点距離を所望に応じて選択することが可能なズームレンズ等の焦点距離可変機能を有するレンズを撮影レンズとして備えたカメラが普及している。特に撮影レンズにより結像された被写体光学像をＣＣＤ（電荷結合素子）撮像素子等のような固体撮像素子により電子情報として取り込み、記録、伝送およびプリント等に供するディジタルカメラにおける焦点距離可変な撮影レンズの普及は、極めて顕著である。
この種の焦点距離可変機能を有する撮影レンズを備えたディジタルカメラに対するユーザのニーズは、多岐にわたってきており、中でも、高画質化と小型化に対するニーズは群を抜いて高い。よって、撮影レンズとして用いるズームレンズにおいても、高性能化と小型化を両立させることが求められている。
小型化という面では、まず、レンズ全長（最も物体側のレンズの対物面から撮像素子が配置される像面までの距離）を短縮することが必要である。さらに、高性能化という面では、少なくとも画素数が５００万画素以上の撮像素子に対応する解像力を全ズーム域にわたって確保することが必要である。

また、撮影レンズの広画角化を望むユーザも多く，ズームレンズの広角端側の半画角は、３８度以上であることが望ましい。半画角３８度は、３５ｍｍ判（いわゆるライカ判）銀塩フィルムを用いる３５ｍｍ銀塩カメラ換算の焦点距離で２８ｍｍに相当する。
ディジタルカメラにおける撮影レンズに適するズームレンズとしては、多くの種類が考えられるが、小型化に適したタイプとして、物体側から、順次、負の焦点距離を有する第１群光学系、正の焦点距離を有する第２群光学系、正の焦点距離を有する第３群光学系を配置し、第２群光学系の物体側に絞りを有してなり、短焦点端から長焦点端への変倍に際し、第２群光学系が像側から物体側へ単調に移動し、第１群光学系が変倍に伴う像面位置の変動を補正するように移動するものがある（例えば特許文献１〜特許文献５を参照されたい）。
特許文献１（特許第３４６６３８５号公報）に記載されたズームレンズは、この種のズームレンズの基本的なものであり、基本的な構成は、全て同号公報に開示されているが、小型化という面ではなお改良の余地を残している。

特許文献２（特開２０００−１４７３８１号公報）に記載されたズームレンズでは、第１群光学系を、順次、正−負−負−正の４枚のレンズからなる構成として、短焦点端における歪曲収差を良好に補正するようにしているが、広角端における半画角は、３１度程度にとどまっている。また、結像性能の基本となる球面収差が大きく、５００万画素以上の撮像素子への対応は困難である。
特許文献３（特開２００２−４８９７５号公報）に記載されたズームレンズは、第２群光学系を、順次、正−負−正または負の３枚もしくは４枚のレンズからなる構成として小型化を図っており、第１群光学系の構成としても複数のバリエーションが開示されているが、広角端における半画角は、２９〜３２度程度にとどまり、３８度以上という要請には応えられない。
特許文献４（特許第３７０６７８７号公報）に記載されたズームレンズは、比較的小型で、像性能も良好であるが、広角端での半画角は、３３度程度にとどまっている。
特許文献５（特許第３５９９６８９号公報）に記載されたズームレンズは、開口絞りをそれ以外の各群の光学系とは独立に移動するもので、像性能も良好であるが、広角端での半画角は、３５度程度にとどまっている。

特許第３４６６３８５号公報 特開２０００−１４７３８１号公報 特開２００２−４８９７５号公報 特許第３７０６７８７号公報 特許第３５９９６８９号公報

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、物体側から、順次、負の焦点距離を有する第１群光学系と、正の焦点距離を有する第２群光学系と、正の焦点距離を有する第３群光学系とを配置し、且つ前記第１群光学系と前記第２群光学系との間に前記第１群光学系とは別途に移動する開口絞りを有し、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、前記第１群光学系と前記第２群光学系との間隔が漸次小さくなり、前記第２群光学系と像面との間隔が漸次大きくなるように、少なくとも前記第１群光学系および前記第２群光学系が移動する撮影光学系において、充分に小型で、広角端における４０度以上の半画角を有し、且つ５００万画素以上の撮像素子に対応する解像力を有し、さらに望遠側により長い焦点距離を得ることも可能として高性能を達成し得る撮影光学系、ならびにそのような撮影光学系による高性能化を達成し得るカメラ装置および携帯情報端末装置を提供することを目的としている。
本発明の請求項１〜請求項４の目的は、特に、小型で且つ半画角４０度以上の広画角を得るとともに、望遠側により長い焦点距離を得ることをも可能とし、しかも５００万画素以上の撮像素子に対応する解像力を有して、さらに広角端の射出瞳を像面から充分に離し中間位置も含めた変倍時の射出瞳変動を低減して、高性能を実現し得る撮影光学系を提供することにある。

本発明の請求項５〜請求項８の目的は、特に、小型で且つ広画角を得るとともに、望遠側により長い焦点距離を得ることをも可能とし、５００万画素以上の撮像素子に対応する解像力を有して、さらに中間位置も含めた変倍時の射出瞳変動を低減し得る撮影光学系による小型、高変倍、高性能なカメラ装置を提供することにある。
本発明の請求項９および請求項１０の目的は、特に、小型で且つ広画角を得るとともに、望遠側により長い焦点距離を得ることをも可能とし、５００万画素以上の撮像素子に対応する解像力を有して、さらに中間位置も含めた変倍時の射出瞳変動を低減し得る撮影光学系による小型、高変倍、高性能な携帯情報端末装置を提供することにある。

請求項１に記載した本発明に係る撮影光学系は、上述した目的を達成するために、
物体側から、順次、負の焦点距離を有する第１群光学系と、正の焦点距離を有する第２群光学系と、正の焦点距離を有する第３群光学系とを配置し、且つ前記第１群光学系と前記第２群光学系との間に前記第１群光学系とは別途に移動する開口絞りを有してなり、
短焦点端から長焦点端への変倍に際して、前記第１群光学系と前記第２群光学系との間隔が漸次小さくなり、前記第２群光学系と像面との間隔が漸次大きくなるように、少なくとも前記第１群光学系および前記第２群光学系が移動する撮影光学系において、
前記第１群光学系は、像側に凹面を向けた負のメニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた両凸レンズおよび実質的に平凸レンズのいずれか一方の形状の正レンズとを含む４枚の単レンズで構成され、
さらに、前記第２群光学系と交換可能に構成され、前記第２群光学系と交換することによって、より望遠側の焦点距離を得ることを可能とする他の第２′群光学系を具備してなり、
前記第２群光学系および前記第２′群光学系のいずれについても、広角端における前記開口絞りと前記第２群光学系／前記第２′群光学系との間隔をＤｗ、望遠端における前記開口絞りと前記第２群光学系／前記第２′群光学系との間隔をＤｔ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとして：
条件式：
０．１５≦（Ｄｗ−Ｄｔ）／ｆｗ＜０．６
を満足することを特徴としている。

また、請求項２に記載した本発明に係る撮影光学系は、請求項１の撮影光学系であって、
前記第１群光学系が、物体側から、順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスの第１のレンズ、像側のレンズ面が非球面でありその非球面は光軸から離れるに従って負の屈折力が弱くなる形状の負メニスカスの第２のレンズ、負の第３のレンズと、両凸レンズおよび平凸レンズのいずれか一方の形状の正の第４のレンズとを配置してなることを特徴としている。
請求項３に記載した本発明に係る撮影光学系は、請求項１または請求項２の撮影光学系であって、
前記第２群光学系が、物体側から像側に向かって、順次、正レンズと、負レンズと正レンズとを接合した接合レンズと、正レンズとを配置してなることを特徴としている。

請求項４に記載した本発明に係る撮影光学系は、請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項の撮影光学系であって、
第ｍ群光学系（ｍ＝１〜３）の焦点距離をｆｍとし、広角端における全系の合成焦点距離をｆｗとして、
条件式：
２．７ ＜ ｜ｆ１｜／ｆｗ ＜ ３．２ （ ｆ１ ＜ ０ ）
ｆ３／ｆｗ ＜ １１
０．２５ ＜ ｆ２／ｆ３ ＜ ０．４５ （ ｆ２＞０，ｆ３＞０ ）
を満足することを特徴としている。
請求項５に記載した本発明に係るカメラ装置は、
撮影用の光学系として、請求項１〜請求項４のうちのいずれか１項の撮影光学系を含むことを特徴としている。

請求項６に記載した本発明に係るカメラ装置は、請求項５のカメラ装置であって、
撮影用の光学系は、沈胴式収納構造を用いた光学系であることを特徴としている。
請求項７に記載した本発明に係るカメラ装置は、請求項５または請求項６のカメラ装置であって、
撮影された画像をディジタル情報として処理する手段を含むことを特徴としている。
請求項８に記載した本発明に係るカメラ装置は、請求項７のカメラ装置であって、
撮影光学系により結像された被写体光学像を受光する５００万画素以上の画素数の受光素子を含むことを特徴としている。
請求項９に記載した本発明に係る携帯情報端末装置は、
カメラ機能部を有し、且つ該カメラ機能部における撮影用の光学系として、請求項１〜請求項４のうちのいずれか１項の撮影光学系を含むことを特徴としている。
請求項１０に記載した本発明に係る携帯情報端末装置は、
カメラ機能部を有し、且つ該カメラ機能部が、請求項６〜請求項８のうちのいずれか１項のカメラ装置を実質的に含むことを特徴としている。

本発明によれば、物体側から、順次、負の焦点距離を有する第１群光学系と、正の焦点距離を有する第２群光学系と、正の焦点距離を有する第３群光学系とを配置し、且つ前記第１群光学系と前記第２群光学系との間に前記第１群光学系とは別途に移動する開口絞りを有し、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、前記第１群光学系と前記第２群光学系との間隔が漸次小さくなり、前記第２群光学系と像面との間隔が漸次大きくなるように、少なくとも前記第１群光学系および前記第２群光学系が移動する撮影光学系において、充分に小型で、広角端における４０度以上の半画角を有し、且つ５００万画素以上の撮像素子に対応する解像力を有し、さらに望遠側により長い焦点距離を得ることも可能として高性能を達成し得る撮影光学系、ならびにそのような撮影光学系による高性能化を達成し得るカメラ装置および携帯情報端末装置を提供することができる。

すなわち、本発明の請求項１の撮影光学系によれば、物体側から、順次、負の焦点距離を有する第１群光学系と、正の焦点距離を有する第２群光学系と、正の焦点距離を有する第３群光学系とを配置し、且つ前記第１群光学系と前記第２群光学系との間に前記第１群光学系とは別途に移動する開口絞りを有してなり、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、前記第１群光学系と前記第２群光学系との間隔が漸次小さくなり、前記第２群光学系と像面との間隔が漸次大きくなるように、少なくとも前記第１群光学系および前記第２群光学系が移動する撮影光学系において、
前記第１群光学系は、像側に凹面を向けた負のメニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた両凸レンズおよび実質的に平凸レンズのいずれか一方の形状の正レンズとを含む４枚の単レンズで構成され、さらに、前記第２群光学系と交換可能に構成され、前記第２群光学系と交換することによって、より望遠側の焦点距離を得ることを可能とする他の第２′群光学系を具備してなり、
前記第２群光学系および前記第２′群光学系のいずれについても、広角端における前記開口絞りと前記第２群光学系／前記第２′群光学系との間隔をＤｗ、望遠端における前記開口絞りと前記第２群光学系／前記第２′群光学系との間隔をＤｔ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとして：
条件式：
０．１５≦（Ｄｗ−Ｄｔ）／ｆｗ＜０．６
を満足することにより、
特に、小型で且つ半画角４０度以上の広画角を得るとともに、望遠側により長い焦点距離を得ることをも可能とし、しかも５００万画素以上の撮像素子に対応する解像力を有して、さらに広角端の射出瞳を像面から充分に離し中間位置も含めた変倍時の射出瞳変動を低減して、高性能を実現することができる。

本発明の請求項２の撮影光学系によれば、請求項１の撮影光学系において、
前記第１群光学系が、物体側から、順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスの第１のレンズ、像側のレンズ面が非球面でありその非球面は、光軸から離れるに従って負の屈折力が弱くなる形状の負メニスカスの第２のレンズ、負の第３のレンズと、両凸レンズおよび平凸レンズのいずれか一方の形状の正の第４のレンズとを配置してなることにより、
特に、小型で且つ半画角４０度以上の広画角を得るとともに、望遠側により長い焦点距離を得ることをも可能とし、しかも５００万画素以上の撮像素子に対応する解像力を有して、さらに広角端の射出瞳を像面から充分に離し中間位置も含めた変倍時の射出瞳変動を低減して、高性能を実現することができる。
本発明の請求項３の撮影光学系によれば、請求項１または請求項２の撮影光学系において、
前記第２群光学系が、物体側から像側に向かって、順次、正レンズと、負レンズと正レンズとを接合した接合レンズと、正レンズとを配置してなることにより、
特に、小型で且つ半画角４０度以上の広画角を得るとともに、望遠側により長い焦点距離を得ることをも可能とし、しかも５００万画素以上の撮像素子に対応する解像力を有して、さらに広角端の射出瞳を像面から充分に離し中間位置も含めた変倍時の射出瞳変動を低減して、高性能を実現することができる。

本発明の請求項４の撮影光学系によれば、請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項の撮影光学系において、
第ｍ群光学系（ｍ＝１〜３）の焦点距離をｆｍとし、広角端における全系の合成焦点距離をｆｗとして、
条件式：
２．７ ＜ ｜ｆ１｜／ｆｗ ＜ ３．２ （ ｆ１ ＜ ０ ）
ｆ３／ｆｗ ＜ １１
０．２５ ＜ ｆ２／ｆ３ ＜ ０．４５ （ ｆ２＞０，ｆ３＞０ ）
を満足することにより、
特に、小型で且つ半画角４０度以上の広画角を得るとともに、望遠側により長い焦点距離を得ることをも可能とし、しかも５００万画素以上の撮像素子に対応する解像力を有して、さらに広角端の射出瞳を像面から充分に離し中間位置も含めた変倍時の射出瞳変動を低減して、高性能を実現することができる。

また、本発明の請求項５のカメラ装置によれば、
撮影用の光学系として、請求項１〜請求項４のうちのいずれか１項の撮影光学系を含むことにより、
特に、小型で且つ広画角を得るとともに、望遠側により長い焦点距離を得ることをも可能とし、５００万画素以上の撮像素子に対応する解像力を有して、さらに中間位置も含めた変倍時の射出瞳変動を低減し得る撮影光学系による小型、高変倍、高性能を達成することができる。
本発明の請求項６のカメラ装置によれば、請求項５のカメラ装置において、
撮影用の光学系は、沈胴式収納構造を用いた光学系とすることにより、
特に、より小型で且つ広画角を得るとともに、望遠側により長い焦点距離を得ることをも可能とし、５００万画素以上の撮像素子に対応する解像力を有して、さらに中間位置も含めた変倍時の射出瞳変動を低減し得る撮影光学系による小型、高変倍、高性能を達成することができる。

本発明の請求項７のカメラ装置によれば、請求項５または請求項６のカメラ装置において、
撮影された画像をディジタル情報として処理する手段を含むことにより、
特に、小型で且つ広画角を得るとともに、望遠側により長い焦点距離を得ることをも可能とし、５００万画素以上の撮像素子に対応する解像力を有して、さらに中間位置も含めた変倍時の射出瞳変動を低減し得る撮影光学系による小型、高変倍、高性能を達成することができる。
本発明の請求項８のカメラ装置によれば、請求項７のカメラ装置において、
撮影光学系により結像された被写体光学像を受光する５００万画素以上の画素数の受光素子を含むことにより、
特に、小型で且つ広画角を得るとともに、望遠側により長い焦点距離を得ることをも可能とし、５００万画素以上の撮像素子に対応する解像力を有して、さらに中間位置も含めた変倍時の射出瞳変動を低減し得る撮影光学系による小型、高変倍、高性能を達成することができる。

そして、本発明の請求項９の携帯情報端末装置によれば、
カメラ機能部を有し、且つ該カメラ機能部における撮影用の光学系として、請求項１〜請求項４のうちのいずれか１項の撮影光学系を含むことにより、
特に、小型で且つ広画角を得るとともに、望遠側により長い焦点距離を得ることをも可能とし、５００万画素以上の撮像素子に対応する解像力を有して、さらに中間位置も含めた変倍時の射出瞳変動を低減し得る撮影光学系による小型、高変倍、高性能を達成することができる。
本発明の請求項１０の携帯情報端末装置によれば、
カメラ機能部を有し、且つ該カメラ機能部が、請求項６〜請求項８のうちのいずれか１項のカメラ装置を実質的に含むことにより、
特に、小型で且つ広画角を得るとともに、望遠側により長い焦点距離を得ることをも可能とし、５００万画素以上の撮像素子に対応する解像力を有して、さらに中間位置も含めた変倍時の射出瞳変動を低減し得る撮影光学系による小型、高変倍、高性能を達成することができる。

以下、本発明の実施の形態に基づき、図面を参照して本発明に係る撮影光学系、カメラ装置および携帯情報端末装置を詳細に説明する。具体的な実施例について説明する前に、まず、本発明の原理的な実施の形態を説明するために、特許請求の範囲の各請求項に定義した構成およびその機能について説明する。
本発明の請求項１〜請求項４に係る撮影光学系は、基本的に、例えば図１に示ように、物体側（図示左方）から、順次、負の焦点距離を有する第１群光学系Ｇ１、正の焦点距離を有する第２群光学系Ｇ２、正の焦点距離を有する第３群光学系Ｇ３を配置し、第１群光学系Ｇ１と第２群光学系Ｇ２との間に第２群光学系Ｇ２とは別途に移動する開口絞りＦＡを有しており、短焦点端から長焦点端への変倍に際し、第１群光学系Ｇ１と第２群光学系Ｇ２との間隔が次第に小さくなり、第２群光学系Ｇ２と第３群光学系Ｇ３との間隔が大きくなるように、少なくとも第１群光学系Ｇ１と第２群光学系Ｇ２が移動する撮影光学系である。

請求項１に係る撮影光学系は、さらに次の点を特徴としている。第１群光学系Ｇ１は、像側に凹面を向けた負のメニスカスレンズＬ１、物体側に凸面を向けた両凸レンズまたは実質的に平凸レンズＬ４を有し、さらに広角端での開口絞りＦＡと第２群光学系Ｇ２との間隔をＤｗ、望遠端での開口絞りＦＡと第２群光学系Ｇ２との間隔をＤｔ、全系の広角端での焦点距離をｆｗとしたとき、次の条件式（１）を満足することを特徴とし、さらに第２群光学系Ｇ２を、別途に構成した第２′群光学系Ｇ２′に交換することによって、望遠側においてより長い焦点距離を得ることを可能とする。
０．１５ ≦ （Ｄｗ−Ｄｔ）／ｆｗ ＜ ０．６ …（１）
この場合、開口絞りＦＡを、第２群光学系Ｇ２（第２′群光学系Ｇ２′）と一体的に動かさず、これらとは独立に移動させることによって、射出瞳の変動を低減することができる。

請求項２に係る撮影光学系は、次の点を特徴としている。より良好に単色収差の補正を行うためには、第１群光学系Ｇ１に１面以上の非球面を有することが望ましい。中でも、最も効果的な収差補正を行うためには、物体側から、順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスの第１のレンズＬ１、物体側に凸面を向けた負メニスカスの第２のレンズＬ２、負の第３のレンズＬ３と、両凸レンズおよび平凸レンズのいずれか一方の形状の正の第４のレンズＬ４とを配置してなる第１群光学系Ｇ１における第２の負メニスカスレンズＬ２の像側面を、光軸から離れるに従って負の屈折力が弱くなる形状の非球面とすることが望ましい。第２の負メニスカスレンズＬ２の像側面は、第１群光学系Ｇ１の中で最も曲率を小さくし、大きなパワーを持たせることが可能であるが、この箇所に非球面を導入することにより、特に短焦点端における歪曲収差や非点収差等を効果的に補正することが可能となる。また、第１の負メニスカスレンズＬ１の像側面を非球面とすることによってもほぼ同様の効果を得ることが可能であるが、第１の負メニスカスレンズＬ１は、第２の負メニスカスレンズＬ２よりも直径が大きいので、非球面レンズの製作が相対的に難しくなり、コストアップの要因となる。したがって、第２の負メニスカスレンズＬ２に、上述したように、光軸から離れるに従って負の屈折力が弱くなる形状の非球面を形成するのが良い。

諸収差の少ない高性能な撮影光学系を実現するには、変倍による収差変動を小さく抑えることが重要であり、特に主変倍群である第２群光学系Ｇ２がその変倍範囲の全域において良好に収差補正されていることが望ましい。このため、第２群光学系Ｇ２の構成枚数を増やすことが考えられるが、第１群光学系Ｇ１と同様、構成枚数の増加は第２群光学系Ｇ２の光軸方向の厚みを増やすことにつながり、充分な小型化の達成を困難とし、その上、コストの増大も招きやすい。４枚以下のレンズで構成される第２群光学系としては、物体側から、順次、正レンズ−負レンズ−正レンズを配置した３枚構成のもの、物体側から、順次、正レンズ−正レンズ−負レンズを配置した３枚構成のもの、物体側から、順次、正レンズ−正レンズ−負レンズ−正レンズを配置した４枚構成のもの、物体側から、順次、正レンズ−負レンズ−負レンズ−正レンズを配置した４枚構成のものなどが知られており、上述において説明した構成を有する本発明の撮影光学系における第１群光学系Ｇ１とこれらの第２群光学系とを組み合わせることによって、小型、広画角、高性能の撮影光学系を構成することができる。

さらに、本発明の撮影レンズにおける第２群光学系を、物体側から、順次、正レンズ−負レンズ−正レンズ−正レンズを配置した４枚構成のものとすることができる。第２群光学系Ｇ２の物体側に開口絞りＦＡが配置される構成上、第２群光学系Ｇ２内では、開口絞りＦＡから遠い像側寄りのレンズ面ほど、軸外光線が光軸から離れた場所を通るため、軸外収差の補正に対する関与が深くなる。第２群光学系Ｇ２は、全体として負のパワーの両側に正のパワーを有する対称的なパワー配置であるが、軸外収差の補正に関与が深い像側の正のパワーを２枚の正レンズに分割することによってパワー配分の自由度が増え、軸外収差の良好な補正が可能になる。
すなわち、本発明の請求項３に係る撮影光学系は、上述のように第２群光学系Ｇ２を正−負−正−正の４枚構成とする場合、第２群光学系Ｇ２を、物体側から、順次、第１の正レンズＬ５、負レンズＬ６、この負レンズに接合された第２の正レンズＬ７、そして第３の正レンズＬ８を配置してなる３群４枚構成とする。
請求項４に係る撮影光学系は、上述した第１〜第３群光学系Ｇ１〜Ｇ３は、第１群光学系Ｇ１の焦点距離をｆ１、第２群光学系Ｇ２の焦点距離をｆ２ 、そして第３群光学系Ｇ３の焦点距離をｆ３ 、すなわち第Ｍ群光学系（ｍ＝１〜３）の焦点距離をｆｍ とし、広角端における全系の合成焦点距離ｆｗとするとき、次の条件式の各条件を満足するように構成される。

第１の条件：
２．７＜｜ｆ１｜／ｆｗ ＜３．２ （ｆ１ ＜０） …（２）
第２の条件：
ｆ３ ／ｆｗ ＜１１ …（３）
第３の条件：
０．２５＜ｆ２／ｆ３ ＜０．４５ （ｆ２ ＞０，ｆ３ ＞０） …（４）
上述において、第１の条件は、撮影レンズを小型化し、収差を良好に補正するための第１群光学系Ｇ１の焦点距離ｆ１の範囲を規制する条件である。
第１の条件の下限未満では、レンズ全系の小型化には有利であるが、第１群光学系の負の屈折力が強くなりすぎて、球面収差等の諸収差が悪化するので、好ましくない。また、第１の条件の上限を超えると、収差は良好に補正することができるが、光学系全系を小型化することが困難になる。
第２の条件は、第３群光学系Ｇ３の正の屈折力を規制する条件である。第２の条件の上限を超えると、第３群光学系Ｇ３の正の屈折力が不充分となって、射出瞳位置が像面に近づき、テレセントリック性が失われる。

第３の条件は、共に正の屈折力を有する第２群光学系と第３群光学系との屈折力の配分を規制する条件である。この第３の条件は、第２群光学系Ｇ２および第３群光学系Ｇ３を少ない構成枚数として、小型化を容易にし、しかも収差を良好に補正するためのものである。
第３の条件の下限未満では、第３群光学系Ｇ３の屈折力が不充分となって、第３群光学系Ｇ３の効果が減少し、第３群光学系Ｇ３の屈折力を補うために、第２群光学系Ｇ２の屈折力負担が過大となるため、球面収差が悪化し、像の平坦性も悪くなるので好ましくない。また、第３の条件の上限を超えると、第３群光学系の屈折力負担が大きくなるため、第２群光学系Ｇ２の屈折力負担が軽減され、球面収差は良好となり、像の平坦性も良好となるが、第１群光学系Ｇ１の負の屈折力および第２群光学系Ｇ２の正の屈折力の、双方が弱くなる傾向にも合致し、全系の小型化の達成が困難となる。
請求項５に係る本発明のカメラ装置は、撮影用の光学系として、請求項１〜請求項４のうちのいずれか１項に係る撮影光学系を有する。例えば、図１６〜図１８に、カメラ（携帯情報端末）装置の外観構成を示している。図１６および図１７は、前面側、すなわち物体側から見た斜視図であり、図１８は、背面側から見た斜視図である。カメラ装置１００は、撮影用の光学系として、上述した撮影光学系を有している。

請求項６に係るカメラ装置は、撮影光学系が沈胴式に収納される構成とする。図１６〜図１８において、前面側には、ストロボ１０５の発光面および光学ファインダ１０４の対物面が配置されている。ズームレバー１０３は、背面側に、シャッタボタン１０２は、上面側に配置されている。図１７は、撮影光学系１０１の使用状態を示す図である。撮影光学系１０１は、使用されないときは、図１６に示すように、カメラ装置１００のボディ内に沈胴式に収納される。上述した撮影光学系は、第２群光学系Ｇ２のレンズ枚数が４枚と少なく、厚さが小さいので、沈胴式に収納すると、薄いカメラ本体内に収納することができる。電源スイッチ１０８は、上面側に、操作ボタン１０７、液晶モニタ１０６は、背面側に配置され、通信カード／メモリカードスロット１０９は、側面側に配置されている。
請求項７に係るカメラ装置は、撮影画像をディジタル情報とする機能を有することができる。例えば、図１９の概略ブロック図に示すように、カメラ（携帯情報端末）装置１００は、撮影光学系１０１とエリアセンサとして構成される受光素子２０１を有し、撮影光学系１０１によって結像される被写体光学像を受光素子２０１によって読み取るように構成されている。受光素子２０１の出力は、中央演算装置２０４の制御を受ける信号処理装置２０２によって処理され、ディジタル情報に変換される。信号処理装置２０２によってディジタル化された画像情報は、中央演算装置２０４の制御を受ける画像処理装置２０３において所要の画像処理を受けた後、半導体メモリ２０５に格納される。液晶モニタ１０６には、撮影中の画像を表示することもできるし、半導体メモリ２０５に格納されている画像を表示することもできる。また、半導体メモリ２０５に記録した画像データは、通信カード等を使用して外部へ送信することも可能である。

請求項８に係るカメラ装置では、撮影レンズ１０１による被写体像を受光する受光素子２０１は、５００万画素以上のものとする。
上述したカメラ装置１００は、携帯情報端末装置であることができ、請求項９に係る携帯情報端末装置では、撮影用の光学系として、請求項１〜請求項４のうちのいずれか１項に係る撮影光学系を有する。
請求項１０に係る携帯情報端末装置は、撮影機能部として実質的に上述した請求項６〜請求項８のカメラ装置を組み込んでいる。

次に、上述した本発明の実施の形態に基づく、具体的な実施例を詳細に説明する。以下に述べる実施例１、実施例２および実施例３は、本発明に係る撮影光学系の具体的数値例による具体的構成の実施例であり、実施例４は、実施例１〜実施例４に示されるようなズームレンズを撮影用光学系として用いた本発明に係るカメラまたは携帯情報端末装置の具体的実施例である。
本発明に係る撮影光学系の数値実施例１〜実施例３においては、ズームレンズとして構成された本発明の撮影光学系の構成およびその具体的な数値例を示している。
実施例１〜実施例３において、第３群光学系の像側に配設される平行平板からなる光学要素は、光学ローパスフィルタ・赤外カットフィルタ等の各種光学フィルタＯＦおよびＣＣＤイメージセンサ等の受光素子２０１のカバーガラス（シールガラス）ＣＧである。
また、実施例１〜実施例３においては、第１群光学系Ｇ１の負メニスカスの第２レンズＬ２の物体側の面、第２群光学系Ｇ２（Ｇ２′）の最も物体側の面と最も像側の面の双方および第３群光学系の最も物体側の面がそれぞれ非球面となっている。なお、実施例１〜実施例３における非球面は、各レンズ面をモールド成型によって直接非球面として得る、いわゆるモールド非球面レンズとして示しているが、球面レンズのレンズ面に非球面を形成する樹脂薄膜を敷設して非球面を得る、いわゆるハイブリッドレンズ形式の非球面レンズとすることもできる。

実施例１〜実施例３における収差は、充分に補正されており、５００万画素以上の受光素子に対応することが可能となっている。本発明に従って撮影光学系を構成することによって、充分な小型化、広画角化、高変倍比を達成しながら非常に良好な像性能を確保し得ることは、実施例１〜実施例３より明らかである。
実施例１〜実施例４における記号の意味は、以下の通りである。
ｆ：全系の焦点距離
Ｆ：Ｆナンバ（Ｆ値）
ω：半画角
Ｒ：曲率半径
Ｄ：面間隔
Ｎｄ：屈折率（ｄは、光学要素番号＝１〜２２）
νｄ：アッベ数（ｄは、光学要素番号＝１〜２２）
Ｋ：非球面の円錐定数
Ａ_４：４次の非球面係数
Ａ_６：６次の非球面係数
Ａ_８：８次の非球面係数
Ａ_１０：１０次の非球面係数
Ａ_１２：１２次の非球面係数
Ａ_１４：１４次の非球面係数
Ａ_１６：１６次の非球面係数
Ａ_１８：１８次の非球面係数
但し、ここで用いられる非球面は、近軸曲率半径の逆数（近軸曲率）をＣ、光軸からの高さをＨとするとき、次式で定義される。

図１は、本発明の実施例１に係るズームレンズとして構成される撮影光学系の（ａ）広角端（短焦点距離端）の状態、（ｂ）中間焦点距離、（ｃ）望遠端（長焦点距離端）および（ｄ）第２群光学系を第２′群光学系に交換したときの望遠端（長焦点距離端）における各群光学系の配置構成を示している。
図１に示す撮影光学系は、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５、第６レンズＬ６、第７レンズＬ７、第８レンズＬ８、第９レンズＬ９、開口絞りＦＡ、光学フィルタＯＦおよびカバーガラスＣＧを具備している。この場合、第１レンズＬ１〜第４レンズＬ４は、第１群光学系Ｇ１を構成し、第５レンズＬ５〜第８レンズＬ８は、第２群光学系Ｇ２を構成し、そして第９レンズＬ９は、単体で第３群光学系Ｇ３を構成しており、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては各群毎に一体的に動作し、開口絞りＦＡも各群とは別途に移動する。また、第２群光学系Ｇ２は、図１（ｄ）に示す第２′群光学系Ｇ２′と交換することができる。第２′群光学系Ｇ２′は、第５′レンズＬ５′、第６′レンズＬ６′、第７′レンズＬ７′および第８′レンズＬ８′で構成される。図１（ａ）、（ｄ）には、各光学面の面番号も示している。なお、図１に対する各参照符号は、参照符号の桁数の増大による説明の煩雑化を避けるため、各実施例毎に独立に用いており、そのため図２および図３と共通の参照符号を付していてもそれらは他の実施例とは必ずしも共通の構成ではない。

図１において、撮影光学系を構成する各光学要素は、例えば被写体等の物体側から、順次、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、絞りＦＡ、第５レンズＬ５、第６レンズＬ６、第７レンズＬ７、第８レンズＬ８、第９レンズＬ９、光学フィルタＯＦおよびカバーガラスＣＧの順で配列されており、カバーガラスＣＧの背後に結像される。
第１レンズＬ１は、物体側に凸に形成された負メニスカスレンズである。第２レンズＬ２は、物体側に凸に形成された負メニスカスレンズであり、像側の面（面番号４）を非球面として形成している。第３レンズＬ３は、両凹レンズからなる負レンズ、第４レンズＬ４は、物体側に凸に形成された実質的に平凸レンズに近い形状の正メニスカスレンズである。これら第１レンズＬ１〜第４レンズＬ４により構成する第１群光学系Ｇ１は、全体として負の焦点距離、つまり負の屈折力、を有する。第５レンズＬ５は、物体側に強い凸面を向けた両凸レンズとして形成された正レンズであり、この第５レンズＬ５の物体側の面（面番号１０）は、非球面として形成している。

第６レンズＬ６は、両凹レンズからなる負レンズであり、第７レンズＬ７は、物体側に凸に形成された正メニスカスレンズである。これら第６レンズＬ６および第７レンズＬ７は、密接して貼り合わせられて一体に接合され、接合レンズを形成している。第８レンズＬ８は、物体側に強い凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズであり、この第８レンズＬ８の像側の面（面番号１６）を非球面として形成している。これら第５レンズＬ５〜第８レンズＬ８により構成する第２群光学系Ｇ２は、全体として正焦点距離（正の屈折力）、を有する。第９レンズＬ９は、物体側に凸に形成された正メニスカスレンズであり、像側の面（面番号１８）を非球面として形成している。この第９レンズＬ９のみにより単独で構成する第３群光学系Ｇ３は、もちろん正の焦点距離を有する。
広角端と、望遠端との間の変倍に際しては、各群光学系Ｇ１〜Ｇ３および絞りＦＡの相互間の可変間隔、すなわち、第１群光学系Ｇ１の最も像側の面、つまり第４レンズＬ４の像側の面（面番号８）と、絞りＦＡの面（面番号９）との間隔ｄ１、絞りＦＡの面（面番号９）と、第２群光学系Ｇ２の最も物体側の面、つまり第５レンズＬ５の物体側の面（面番号１０）との間隔ｄ２、第２群光学系Ｇ２の最も像側の面、つまり第８レンズＬ８の像側の面（面番号１６）と、第３群光学系Ｇ３の最も物体側の面、つまり第９レンズＬ９の物体側の面（面番号１７）との間隔ｄ３、第３群光学系Ｇ３の最も像側の面、つまり第９レンズＬ９の像側の面（面番号１８）と、光学フィルタＯＦの物体側の面（面番号１９）との間隔ｄ４が変化する。

短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第１群光学系Ｇ１と第２群光学系Ｇ２との間隔ｄ１＋ｄ２が漸次小さくなり、第２群光学系Ｇ２と像面との間隔が漸次大きくなるように、少なくとも第１群光学系Ｇ１および第２群光学系Ｇ２が移動する。
また、第２群光学系Ｇ２は、第２′群光学系Ｇ２′と交換することができる。第５′レンズＬ５′は、物体側に凸に形成された正メニスカスレンズであり、この第５′レンズＬ５′の物体側の面（面番号１０′）は、非球面として形成している。第６′レンズＬ６′は、両凹レンズからなる負レンズであり、第７′レンズＬ７′は、物体側に凸に形成された正メニスカスレンズである。これら第６′レンズＬ６′および第７′レンズＬ７′は、密接して貼り合わせられて一体に接合され、接合レンズを形成している。第８′レンズＬ８′は、物体側に強い凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズであり、この第８′レンズＬ８′の像側の面（面番号１６′）を非球面として形成している。これら第５′レンズＬ５′〜第８′レンズＬ８′により構成する第２′群光学系Ｇ２′も、全体として正焦点距離（正の屈折力）、を有する。
この実施例１においては、全系の焦点距離ｆ，ＦナンバＦ，半画角ωが、ズーミングによって、ｆ＝５．０７〜１０．３８（Ｇ２）／１６．０（Ｇ２′），Ｆ＝２．８２〜３．７８（Ｇ２）／５．８３（Ｇ２′），ω＝４３．０５〜２４．３９（Ｇ２）／１６．２４（Ｇ２′）の範囲で変化する。各光学面の特性は、次表の通りである。

表１および表２において面番号に「＊（アスタリスク）」を付して示した第４面、第１０面、第１６面および第１８面、ならびに第１０′面および第１６′面の各光学面が非球面であり、各非球面の（５）式におけるパラメータは、次の表３および表４の通りである。

第１群光学系Ｇ１と開口絞りＦＡとの間の可変間隔ｄ１、絞りＦＡと第２群光学系Ｇ２との間の可変間隔ｄ２、第２群光学系Ｇ２と第３群光学系Ｇ３との間の可変間隔ｄ３、そして第３群光学系Ｇ３と光学フィルタＯＦとの間の可変間隔ｄ４は、ズーミングに伴って次表のようにそれぞれ変化させられる。

また、この実施例１における先に述べた条件式に係るパラメータ値は、次の通りとなる。
広角端での開口絞りＦＡと第２群光学系Ｇ２との間隔をＤｗ、望遠端での開口絞りＦＡと第２群光学系との間隔をＤｔ、全系の広角端での焦点距離をｆｗとしたとき，条件式（１）のパラメータは、
（Ｄｗ−Ｄｔ）／ｆｗ ＝ ０．４０
となる。また、第ｍ群光学系（ｍ＝１〜３）の焦点距離をｆｍ、広角端における全系の合成焦点距離をｆｗとするとき、第１の条件（２）式、第２の条件（３）式、第３の条件（４）式の各パラメータは、
第１の条件：
｜ｆ１｜／ｆｗ ＝ ２．９５
第２の条件：
ｆ３／ｆｗ ＝ １０．３９
第３の条件：
ｆ２／ｆ３ ＝ ０．２７
となる。
したがって、この実施例１における先に述べた条件式に係るパラメータ値は、条件式の範囲内である。

図２は、本発明の実施例２に係るズームレンズとして構成される撮影光学系の（ａ）広角端（短焦点距離端）の状態、（ｂ）中間焦点距離、（ｃ）望遠端（長焦点距離端）および（ｄ）第２群光学系を第２′群光学系に交換したときの望遠端（長焦点距離端）における各群光学系の配置構成を示している。
図２に示す撮影光学系は、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５、第６レンズＬ６、第７レンズＬ７、第８レンズＬ８、第９レンズＬ９、開口絞りＦＡ、光学フィルタＯＦおよびカバーガラスＣＧを具備している。この場合、第１レンズＬ１〜第４レンズＬ４は、第１群光学系Ｇ１を構成し、第５レンズＬ５〜第８レンズＬ８は、第２群光学系Ｇ２を構成し、そして第９レンズＬ９は、単体で第３群光学系Ｇ３を構成しており、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては各群毎に一体的に動作し、開口絞りＦＡも各群とは別途に移動する。また、第２群光学系Ｇ２は、図２（ｄ）に示す第２′群光学系Ｇ２′と交換することができる。第２′群光学系Ｇ２′は、第５′レンズＬ５′、第６′レンズＬ６′、第７′レンズＬ７′および第８′レンズＬ８′で構成される。図２には、各光学面の主要な面番号も示している。なお、先に述べたように、図２に対する各参照符号は、参照符号の桁数の増大による説明の煩雑化を避けるため、各実施例毎に独立に用いており、そのため図１および図３と共通の参照符号を付していてもそれらは他の実施例とはかならずしも共通の構成ではない。

図２において、撮影光学系を構成する各光学要素は、例えば被写体等の物体側から、順次、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、絞りＦＡ、第５レンズＬ５、第６レンズＬ６、第７レンズＬ７、第８レンズＬ８、第９レンズＬ９、光学フィルタＯＦおよびカバーガラスＣＧの順で配列されており、カバーガラスＣＧの背後に結像される。
第１レンズＬ１は、物体側に凸に形成された負メニスカスレンズである。第２レンズＬ２は、物体側に凸に形成された負メニスカスレンズであり、像側の面（面番号４）を非球面として形成している。第３レンズＬ３は、両凹レンズからなる負レンズ、第４レンズＬ４は、物体側に凸面を向けた平凸レンズからなる正レンズである。これら第１レンズＬ１〜第４レンズＬ４により構成する第１群光学系Ｇ１は、全体として負の焦点距離、つまり負の屈折力、を有する。第５レンズＬ５は、物体側に強い凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズであり、この第５レンズＬ５の物体側の面（面番号１０）は、非球面として形成している。第６レンズＬ６は、両凹レンズからなる負レンズであり、第７レンズＬ７は、物体側に凸に形成された正メニスカスレンズである。これら第６レンズＬ６および第７レンズＬ７は、密接して貼り合わせられて一体に接合され、接合レンズを形成している。第８レンズＬ８は、物体側に強い凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズであり、この第８レンズＬ８の像側の面（面番号１６）を非球面として形成している。

これら第５レンズＬ５〜第８レンズＬ８により構成する第２群光学系Ｇ２は、全体として正焦点距離（正の屈折力）、を有する。第９レンズＬ９は、物体側に凸に形成された正メニスカスレンズであり、像側の面（面番号１８）を非球面として形成している。この第９レンズＬ９のみにより単独で構成する第３群光学系Ｇ３は、もちろん正の焦点距離を有する。
広角端と、望遠端との間の変倍に際しては、各群光学系Ｇ１〜Ｇ３および絞りＦＡの相互間の可変間隔、すなわち、第１群光学系Ｇ１の最も像側の面、つまり第４レンズＬ４の像側の面（面番号８）と、絞りＦＡの面（面番号９）との間隔ｄ１、絞りＦＡの面（面番号９）と、第２群光学系Ｇ２の最も物体側の面、つまり第５レンズＬ５の物体側の面（面番号１０）との間隔ｄ２、第２群光学系Ｇ２の最も像側の面、つまり第８レンズＬ８の像側の面（面番号１６）と、第３群光学系Ｇ３の最も物体側の面、つまり第９レンズＬ９の物体側の面（面番号１７）との間隔ｄ３、第３群光学系Ｇ３の最も像側の面、つまり第９レンズＬ９の像側の面（面番号１８）と、光学フィルタＯＦの物体側の面（面番号１９）との間隔ｄ４が変化する。短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第１群光学系Ｇ１と第２群光学系Ｇ２との間隔ｄ１＋ｄ２が漸次小さくなり、第２群光学系Ｇ２と像面との間隔が漸次大きくなるように、少なくとも第１群光学系Ｇ１および第２群光学系Ｇ２が移動する。

また、第２群光学系Ｇ２は、第２′群光学系Ｇ２′と交換することができる。第５′レンズＬ５′は、物体側に強い凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズであり、この第５′レンズＬ５′の物体側の面（面番号１０′）は、非球面として形成している。第６′レンズＬ６′は、両凹レンズからなる負レンズであり、第７′レンズＬ７′は、物体側に凸に形成された負メニスカスレンズである。これら第６′レンズＬ６′および第７′レンズＬ７′は、密接して貼り合わせられて一体に接合され、接合レンズを形成している。第８′レンズＬ８′は、物体側に凸に形成された正メニスカスレンズであり、この第８′レンズＬ８′の像側の面（面番号１６′）を非球面として形成している。これら第５′レンズＬ５′〜第８′レンズＬ８′により構成する第２′群光学系Ｇ２′も、全体として正焦点距離（正の屈折力）、を有する。
この実施例２においては、全系の焦点距離ｆ，ＦナンバＦ，半画角ωが、ズーミングによって、それぞれ、ｆ＝５．０８〜１０．４４（Ｇ２）／１８．０（Ｇ２′），Ｆ＝２．８５〜３．８５（Ｇ２）／６．６３（Ｇ２′），ω＝４３．１２〜２４．２８（Ｇ２）／１４．２（Ｇ２′）の範囲で変化する。各光学面の特性は、次表の通りである。

表６および表７において面番号に「＊（アスタリスク）」を付して示した第４面、第１０面、第１６面および第１８面、ならびに第１０′面および第１６′面の各光学面が非球面であり、各非球面の（５）式におけるパラメータは、次の表８および表９の通りである。

第１群光学系Ｇ１と開口絞りＦＡとの間の可変間隔ｄ１、絞りＦＡと第２群光学系Ｇ２との間の可変間隔ｄ２、第２群光学系Ｇ２と第３群光学系Ｇ３との間の可変間隔ｄ３、そして第３群光学系Ｇ３と光学フィルタＯＦとの間の可変間隔ｄ４は、ズーミングに伴って次表のようにそれぞれ変化させられる。

また、この実施例２における条件式に係るパラメータ値は、次の通りとなる。
広角端での開口絞りＦＡと第２群光学系Ｇ２との間隔をＤｗ、望遠端での開口絞りＦＡと第２群光学系との間隔をＤｔ、全系の広角端での焦点距離をｆｗとしたとき，条件式（１）のパラメータは、
（Ｄｗ−Ｄｔ）／ｆｗ ＝ ０．５２
となる。また、第ｍ群光学系（ｍ＝１〜３）の焦点距離をｆｍ、広角端における全系の合成焦点距離をｆｗとするとき、第１の条件（２）式、第２の条件（３）式、第３の条件（４）式の各パラメータは、
第１の条件：
｜ｆ１｜／ｆｗ ＝ ３．１２
第２の条件：
ｆ３／ｆｗ ＝ ９．８２
第３の条件：
ｆ２／ｆ３ ＝ ０．２９
となる。
したがって、この実施例２における先に述べた条件式に係るパラメータ値は、条件式の範囲内である。

図３は、本発明の実施例３に係るズームレンズとして構成される撮影光学系の（ａ）広角端（短焦点距離端）の状態、（ｂ）中間焦点距離、（ｃ）望遠端（長焦点距離端）および（ｄ）第２群光学系を第２′群光学系に交換したときの望遠端（長焦点距離端）における各群光学系の配置構成を示している。
図３に示す撮影光学系は、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５、第６レンズＬ６、第７レンズＬ７、第８レンズＬ８、第９レンズＬ９、開口絞りＦＡ、光学フィルタＯＦおよびカバーガラスＣＧを具備している。この場合、第１レンズＬ１〜第４レンズＬ４は、第１群光学系Ｇ１を構成し、第５レンズＬ５〜第８レンズＬ８は、第２群光学系Ｇ２を構成し、そして第９レンズＬ９は、単体で第３群光学系Ｇ３を構成しており、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては各群毎に一体的に動作し、開口絞りＦＡも各群とは別途に移動する。また、第２群光学系Ｇ２は、図３（ｄ）に示す第２′群光学系Ｇ２′と交換することができる。第２′群光学系Ｇ２′は、第５′レンズＬ５′、第６′レンズＬ６′、第７′レンズＬ７′および第８′レンズＬ８′で構成される。図３には、各光学面の主要な面番号も示している。なお、先に述べたように、図３に対する各参照符号は、参照符号の桁数の増大による説明の煩雑化を避けるため、各実施例毎に独立に用いており、そのため図１および図２と共通の参照符号を付していてもそれらは他の実施例とはかならずしも共通の構成ではない。

図３において、撮影光学系を構成する各光学要素は、例えば被写体等の物体側から、順次、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、絞りＦＡ、第５レンズＬ５、第６レンズＬ６、第７レンズＬ７、第８レンズＬ８、第９レンズＬ９、光学フィルタＯＦおよびカバーガラスＣＧの順で配列されており、カバーガラスＣＧの背後に結像される。
第１レンズＬ１は、物体側に凸に形成された負メニスカスレンズである。第２レンズＬ２は、物体側に凸に形成された負メニスカスレンズであり、像側の面（面番号４）を非球面として形成している。第３レンズＬ３は、両凹レンズからなる負レンズ、第４レンズＬ４は、物体側に凸面を向けた平凸レンズからなる正レンズである。これら第１レンズＬ１〜第４レンズＬ４により構成する第１群光学系Ｇ１は、全体として負の焦点距離、つまり負の屈折力、を有する。第５レンズＬ５は、物体側に強い凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズであり、この第５レンズＬ５の物体側の面（面番号１０）は、非球面として形成している。第６レンズＬ６は、両凹レンズからなる負レンズであり、第７レンズＬ７は、物体側に凸に形成された正メニスカスレンズである。これら第６レンズＬ６および第７レンズＬ７は、密接して貼り合わせられて一体に接合され、接合レンズを形成している。第８レンズＬ８は、物体側に強い凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズであり、この第８レンズＬ８の像側の面（面番号１６）を非球面として形成している。

これら第５レンズＬ５〜第８レンズＬ８により構成する第２群光学系Ｇ２は、全体として正焦点距離（正の屈折力）、を有する。第９レンズＬ９は、物体側に凸に形成された正メニスカスレンズであり、像側の面（面番号１８）を非球面として形成している。この第９レンズＬ９のみにより単独で構成する第３群光学系Ｇ３は、もちろん正の焦点距離を有する。
広角端と、望遠端との間の変倍に際しては、各群光学系Ｇ１〜Ｇ３および絞りＦＡの相互間の可変間隔、すなわち、第１群光学系Ｇ１の最も像側の面、つまり第４レンズＬ４の像側の面（面番号８）と、絞りＦＡの面（面番号９）との間隔ｄ１、絞りＦＡの面（面番号９）と、第２群光学系Ｇ２の最も物体側の面、つまり第５レンズＬ５の物体側の面（面番号１０）との間隔ｄ２、第２群光学系Ｇ２の最も像側の面、つまり第８レンズＬ８の像側の面（面番号１６）と、第３群光学系Ｇ３の最も物体側の面、つまり第９レンズＬ９の物体側の面（面番号１７）との間隔ｄ３、第３群光学系Ｇ３の最も像側の面、つまり第９レンズＬ９の像側の面（面番号１８）と、光学フィルタＯＦの物体側の面（面番号１９）との間隔ｄ４がそれぞれ変化する。短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第１群光学系Ｇ１と第２群光学系Ｇ２との間隔ｄ１＋ｄ２が漸次小さくなり、第２群光学系Ｇ２と像面との間隔が漸次大きくなるように、少なくとも第１群光学系Ｇ１および第２群光学系Ｇ２が移動する。

また、第２群光学系Ｇ２は、第２′群光学系Ｇ２′と交換することができる。第５′レンズＬ５′は、物体側に強い凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズであり、この第５′レンズＬ５′の物体側の面（面番号１０′）は、非球面として形成している。第６′レンズＬ６′は、像側に凸に形成した負メニスカスレンズであり、第７′レンズＬ７′は、像側に強い凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズである。これら第６′レンズＬ６′および第７′レンズＬ７′は、密接して貼り合わせられて一体に接合され、接合レンズを形成している。第８′レンズＬ８′は、物体側に凸に形成された正メニスカスレンズであり、この第８′レンズＬ８′の像側の面（面番号１６′）を非球面として形成している。これら第５′レンズＬ５′〜第８′レンズＬ８′により構成する第２′群光学系Ｇ２′も、全体として正焦点距離（正の屈折力）、を有する。
この実施例３においては、全系の焦点距離ｆ，ＦナンバＦ，半画角ωが、ズーミングによって、それぞれ、ｆ＝５．０８〜１０．３６（Ｇ２）／１８．０（Ｇ２′），Ｆ＝２．８４〜３．８３（Ｇ２）／６．６６（Ｇ２′），ω＝４３．１３〜２４．４（Ｇ２）／１４．２５（Ｇ２′）の範囲で変化する。各光学面の特性は、次表の通りである。

表１１および表１２において面番号に「＊（アスタリスク）」を付して示した第４面、第１０面、第１６面および第１８面、ならびに第１０′面および第１６′面の各光学面が非球面であり、各非球面の（５）式におけるパラメータは、次の表１３および表１４の通りである。

第１群光学系Ｇ１と開口絞りＦＡとの間の可変間隔ｄ１、絞りＦＡと第２群光学系Ｇ２との間の可変間隔ｄ２、第２群光学系Ｇ２と第３群光学系Ｇ３との間の可変間隔ｄ３、そして第３群光学系Ｇ３と光学フィルタＯＦとの間の可変間隔ｄ４は、ズーミングに伴って次表のようにそれぞれ変化させられる。

また、この実施例３における条件式に係るパラメータ値は、次の通りとなる。
広角端での開口絞りＦＡと第２群光学系Ｇ２との間隔をＤｗ、望遠端での開口絞りＦＡと第２群光学系との間隔をＤｔ、全系の広角端での焦点距離をｆｗとしたとき，条件式（１）のパラメータは、
（Ｄｗ−Ｄｔ）／ｆｗ ＝ ０．２７
となる。また、第ｍ群光学系（ｍ＝１〜３）の焦点距離をｆｍ、広角端における全系の合成焦点距離をｆｗとするとき、第１の条件（２）式、第２の条件（３）式、第３の条件（４）式の各パラメータは、
第１の条件：
｜ｆ１｜／ｆｗ ＝ ２．８６
第２の条件：
ｆ３／ｆｗ ＝ ９．２８
第３の条件：
ｆ２／ｆ３ ＝ ０．３０５
となる。

したがって、この実施例２における先に述べた条件式に係るパラメータ値は、条件式の範囲内である。
図４〜図７は、上述した実施例１に係る図１に示したズームレンズおける球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差の収差曲線図を示しており、このうち、図４は、広角端における収差曲線図、図５は、中間焦点距離における収差曲線図、図６は、望遠端における収差曲線図そして図７は、第２群光学系Ｇ２に代えて第２′群光学系Ｇ２′を用いた場合の望遠端における収差曲線図である。各収差曲線図中、球面収差図における破線は、正弦条件をあらわし、非点収差図における実線はサジタル、破線はメリディオナルをあらわし、そして細線はｄ線、太線はＦ線をあらわしている。
図８〜図１１は、上述した実施例２に係る図２に示したズームレンズおける球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差の収差曲線図を示しており、このうち、図８は、広角端における収差曲線図、図９は、中間焦点距離における収差曲線図、図１０は、望遠端における収差曲線図、そして図１１は、第２群光学系Ｇ２に代えて第２′群光学系Ｇ２′を用いた場合の望遠端における収差曲線図である。

図１２〜図１５は、上述した実施例３に係る図３に示したズームレンズおける球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差の収差曲線図を示しており、このうち、図１２は、広角端における収差曲線図、図１３は、中間焦点距離における収差曲線図、図１４は、望遠端における収差曲線図そして図１５は、第２群光学系Ｇ２に代えて第２′群光学系Ｇ２′を用いた場合の望遠端における収差曲線図である。
これらの図４〜図１５の収差曲線図によれば、上述した本発明の実施例１〜実施例３に係る図１〜図３に示した構成の撮影光学系では、いずれも収差は良好に補正されあるいは抑制されていることがわかる。
次に、上述した実施例１〜実施例３に示されたような本発明に係るズームレンズとしての撮影光学系を採用してカメラ装置を構成した本発明の実施の形態について図１６〜図１９を参照して説明する。図１６は、物体、すなわち被写体側である前面側から見たカメラ装置の外観を示す撮影レンズ鏡胴を沈胴させて収納した状態における斜視図、図１７は、図１６のカメラ装置の外観を示す撮影レンズ鏡胴を突出させた撮影状態における斜視図、図１８は、撮影者側である背面側から見たカメラ装置の外観を示す斜視図であり、図１９は、カメラ装置の機能構成を示すブロック図である。なお、ここでは、カメラ装置について説明しているが、いわゆるＰＤＡ（personal data assistant）や携帯電話機等の携帯情報端末装置にカメラ機能を組み込んだものが近年登場している。このような携帯情報端末装置も外観は、若干異にするもののカメラ装置と実質的に全く同様の機能・構成を含んでおり、このような携帯情報端末装置に本発明に係る撮影光学系またはカメラ装置を採用してもよい。

図１６、図１７および図１８に示すように、カメラ装置１００は、撮影光学系１０１、シャッタボタン１０２、ズームレバー１０３、ファインダ１０４、ストロボ１０５、液晶モニタ１０６、操作ボタン１０７、電源スイッチ１０８、メモリ／通信カードスロット１０９等を備えている。さらに、図１９に示すように、カメラ装置１００は、受光素子２０１、信号処理装置２０２、画像処理装置２０３、中央演算装置（ＣＰＵ）２０４、半導体メモリ２０５および通信カード等２０６も備えている。
カメラ装置１００は、撮影光学系である撮影レンズ１０１とＣＣＤ（電荷結合素子）撮像素子等のエリアセンサとしての受光素子２０１を有しており、撮影光学系である撮影レンズ１０１によって形成される被写体の像を受光素子２０１によって読み取るように構成されている。この撮影レンズ１０１としては、実施例１〜実施例３において説明したような本発明に係る撮影光学系を用いる。具体的には、ズームレンズとしての撮影光学系を構成する光学要素であるレンズ等を用いてレンズユニットを構成する。このレンズユニットは、各レンズ等を、少なくともレンズ群毎に移動操作し得るように保持する機構を有する。カメラに組み込まれる撮影光学系１０１は、通常の場合、このレンズユニットの形で組み込まれる。

受光素子２０１の出力は、中央演算装置２０４によって制御される信号処理装置２０２によって処理され、ディジタル画像情報に変換される。信号処理装置２０２によってディジタル化された画像情報は、やはり中央演算装置２０４によって制御される画像処理装置２０３において所定の画像処理が施された後、不揮発性メモリ等の半導体メモリ２０５に記録される。この場合、半導体メモリ２０５は、メモリ／通信カードスロット１０９に装填されたメモリカードでもよく、カメラ本体に内蔵された半導体メモリでもよい。液晶モニタ１０６には、撮影中の画像を表示することもできるし、半導体メモリ２０５に記録されている画像を表示することもできる。また、半導体メモリ２０５に記録した画像は、メモリおよび通信カードスロット１０９に装填した通信カード等２０６を介して外部へ送信することも可能である。
撮影レンズ１０１は、カメラ装置１００の携帯時には図１６に示すように沈胴状態にあってカメラ装置１００のボディ内に埋没しており、ユーザが電源スイッチ１０８を操作して電源を投入すると、図１７に示すように鏡胴が繰り出され、カメラ装置１００のボディから突出する構成とする。このとき、撮影レンズ１０１の鏡胴の内部では、ズームレンズを構成する各群の光学系が、例えば広角端の配置となっており、ズームレバー１０３を操作することによって、各群光学系の配置が変更されて、望遠端への変倍動作を行うことができる。なお、ファインダ１０４の光学系も撮影光学系１０１の画角の変化に連動して変倍するようにすることが望ましい。

多くの場合、シャッタボタン１０２の半押し操作により、フォーカシングがなされる。シャッタボタン１０２をさらに押し込み全押し状態とすると撮影が行なわれ、その後に上述した通りの処理がなされる。
半導体メモリ２０５に記録した画像を液晶モニタ１０６に表示させたり、通信カード等２０６を介して外部へ送信させる際には、操作ボタン１０７を所定のごとく操作する。半導体メモリ２０５および通信カード等２０６は、メモリおよび通信カードスロット１０９等のような、それぞれ専用または汎用のスロットに装填して使用される。
なお、撮影光学系１０１が沈胴状態にあるときには、ズームレンズの各群は必ずしも光軸上に並んでいなくても良く、複数群の光学系を並列的に収納されるような機構とすれば、カメラのさらなる薄型化を実現することができる。
上述のようなカメラ装置または携帯情報端末装置には、既に述べた通り、実施例１〜実施例３に示されたようなズームレンズを用いた撮影レンズ１０１を撮影用の光学系として使用することができる。したがって、５００万画素以上のクラスの受光素子を使用した高画質で小型のカメラ装置または携帯情報端末装置を実現することができる。

本発明の実施例１に係る撮影光学系としてのズームレンズの構成を、（ａ）広角端、（ｂ）中間焦点距離、（ｃ）望遠端および（ｄ）光学系を一部交換した望遠端について模式的に示す光軸に沿った断面図である。 本発明の実施例２に係る撮影光学系としてのズームレンズの構成を、（ａ）広角端、（ｂ）中間焦点距離、（ｃ）望遠端および（ｄ）光学系を一部交換した望遠端について模式的に示す光軸に沿った断面図である。 本発明の実施例３に係る撮影光学系としてのズームレンズの構成を、（ａ）広角端、（ｂ）中間焦点距離、（ｃ）望遠端および（ｄ）光学系を一部交換した望遠端について模式的に示す光軸に沿った断面図である。 図１に示す本発明の実施例１による撮影光学系の広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図１に示す本発明の実施例１による撮影光学系の中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図１に示す本発明の実施例１による撮影光学系の望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図１に示す本発明の実施例１による撮影光学系の光学系を一部交換した望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図２に示す本発明の実施例２による撮影光学系の広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図２に示す本発明の実施例２による撮影光学系の中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図２に示す本発明の実施例２による撮影光学系の望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図２に示す本発明の実施例２による撮影光学系の光学系を一部交換した望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図３に示す本発明の実施例３による撮影光学系の広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図３に示す本発明の実施例３による撮影光学系の中間焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図３に示す本発明の実施例３による撮影光学系の望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 図３に示す本発明の実施例３による撮影光学系の光学系を一部交換した望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差を示す収差曲線図である。 本発明に係るカメラ装置の一実施の形態の外観構成を模式的に示す物体側から見た斜視図であり、撮影光学系がカメラ装置のボディ内に沈胴埋没している状態を示している。 図１６におけるカメラ装置の撮影レンズがボディから突出している状態を示す外観構成を模式的に示す物体側から見た斜視図である。 図１６のカメラ装置の外観構成を模式的に示す撮影者側から見た斜視図である。 図１６のカメラの機能構成を模式的に示すブロック図である。

符号の説明

Ｇ１ 第１群光学系
Ｇ２ 第２群光学系
Ｇ３ 第３群光学系
Ｌ１〜Ｌ９ レンズ
ＦＡ 絞り
ＯＦ 光学フィルタ
ＣＧ カバーガラス
１００ カメラ装置
１０１ 撮影レンズ
１０２ シャッタボタン
１０３ ズームレバー
１０４ ファインダ
１０５ ストロボ
１０６ 液晶モニタ
１０７ 操作ボタン
１０８ 電源スイッチ
１０９ メモリ／通信カードスロット
２０１ 受光素子（エリアセンサ）
２０２ 信号処理装置
２０３ 画像処理装置
２０４ 中央演算装置（ＣＰＵ）
２０５ 半導体メモリ
２０６ 通信カード等

Claims (10)

1. 物体側から、順次、負の焦点距離を有する第１群光学系と、正の焦点距離を有する第２群光学系と、正の焦点距離を有する第３群光学系とを配置し、且つ前記第１群光学系と前記第２群光学系との間に前記第１群光学系とは別途に移動する開口絞りを有してなり、
   短焦点端から長焦点端への変倍に際して、前記第１群光学系と前記第２群光学系との間隔が漸次小さくなり、前記第２群光学系と像面との間隔が漸次大きくなるように、少なくとも前記第１群光学系および前記第２群光学系が移動する撮影光学系において、
   前記第１群光学系は、像側に凹面を向けた負のメニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた両凸レンズおよび実質的に平凸レンズのいずれか一方の形状の正レンズとを含む４枚の単レンズで構成され、
   さらに、前記第２群光学系と交換可能に構成され、前記第２群光学系と交換することによって、より望遠側の焦点距離を得ることを可能とする他の第２′群光学系を具備してなり、
   前記第２群光学系および前記第２′群光学系のいずれについても、広角端における前記開口絞りと前記第２群光学系／前記第２′群光学系との間隔をＤｗ、望遠端における前記開口絞りと前記第２群光学系／前記第２′群光学系との間隔をＤｔ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとして：
   条件式：
   ０．１５≦（Ｄｗ−Ｄｔ）／ｆｗ＜０．６
   を満足することを特徴とする撮影光学系。
2. 前記第１群光学系は、物体側から、順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスの第１のレンズ、像側のレンズ面が非球面でありその非球面は光軸から離れるに従って負の屈折力が弱くなる形状の負メニスカスの第２のレンズ、負の第３のレンズと、両凸レンズおよび平凸レンズのいずれか一方の形状の正の第４のレンズとを配置してなることを特徴とする請求項１に記載の撮影光学系。
3. 前記第２群光学系は、物体側から像側に向かって、順次、正レンズと、負レンズと正レンズとを接合した接合レンズと、正レンズとを配置してなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮影光学系。
4. 第ｍ群光学系（ｍ＝１〜３）の焦点距離をｆｍとし、広角端における全系の合成焦点距離をｆｗとして、
   条件式：
   ２．７ ＜ ｜ｆ１｜／ｆｗ ＜ ３．２ （ ｆ１ ＜ ０ ）
   ｆ３／ｆｗ ＜ １１
   ０．２５ ＜ ｆ２／ｆ３ ＜ ０．４５ （ ｆ２＞０，ｆ３＞０ ）
   を満足することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の撮影光学系。
5. 撮影用の光学系として、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の撮影光学系を含むことを特徴とするカメラ装置。
6. 撮影用の光学系は、沈胴式収納構造を用いた光学系であることを特徴とする請求項５に記載のカメラ装置。
7. 撮影された画像をディジタル情報として処理する手段を含むことを特徴とする請求項５または請求項６に記載のカメラ装置。
8. 撮影光学系により結像された被写体光学像を受光する５００万画素以上の画素数の受光素子を含むことを特徴とする請求項７に記載のカメラ装置。
9. カメラ機能部を有し、且つ該カメラ機能部における撮影用の光学系として、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の撮影光学系を含むことを特徴とする携帯情報端末装置。
10. カメラ機能部を有し、且つ該カメラ機能部が、請求項６〜請求項８のいずれか１項に記載のカメラ装置を実質的に含むことを特徴とする携帯情報端末装置。

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