JP2010002684A

JP2010002684A - ズームレンズ及びそれを用いた撮像装置

Info

Publication number: JP2010002684A
Application number: JP2008161487A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Ichikawa; 啓介市川
Original assignee: Olympus Imaging Corp
Current assignee: Olympus Imaging Corp
Priority date: 2008-06-20
Filing date: 2008-06-20
Publication date: 2010-01-07
Also published as: CN101609203A; CN101609203B

Abstract

【課題】小型化と広角化、変倍比の確保に有利なズームレンズを備えた撮像装置を提供する。
【解決手段】広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔は広がり、Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔は狭まり、Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔は変化し、Ｇ１は１枚の正レンズと１枚の負レンズとからなり、Ｇ２は負屈折力のＧ２前群と、正屈折力のＧ２後群とからなり、Ｇ３は正屈折力のＧ３前群と、負屈折力のＧ３後群とからなり、Ｇ４は１つの正レンズ成分からなり、Ｇ２前群は１つの負レンズ成分からなり、Ｇ２後群は負レンズと正レンズの２枚のレンズからなり、Ｇ２前群の負レンズ成分と、Ｇ２後群の負レンズと、が、以下の条件式（１）を満足する。２．９＜ｆ_2GN2／ｆ_2GN1＜３０・・・（１）ただし、ｆ_2GN1はＧ２前群中の負レンズ成分の焦点距離、ｆ_2GN2はＧ２後群中の負レンズの焦点距離、である。
【選択図】図１

Description

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。

近年では、銀塩フィルムカメラに代わり、ＣＣＤやＣＭＯＳのような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。更に、それは業務用高機能タイプからコンパクトな普及タイプまで幅広い範囲でいくつものカテゴリーを有するようになってきている。本発明においては、特にコンパクトな普及タイプのカテゴリーに注目している。

このような普及タイプのデジタルカメラのユーザーは、いつでもどこでも手軽に幅広いシーンで撮影を楽しみたいという要望をもっている。そのため、小型な商品、特に服やカバンのポケット等への収納性がよく持ち運びが便利な、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おり、撮影レンズ系にもより一層の小型化が要望されている。また、撮影領域について広角な画角特性が求められており、高い変倍比と、広角端での画角を確保しつつ光学性能が得られるズームレンズが求められている。

比較的高変倍比を維持しやすいズームレンズとして、物体側より正屈折力の第１レンズ群、負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群、正屈折力の第４レンズ群を備え、各レンズ群に挟まれる各間隔の長さを変化させることで焦点距離を変化させるタイプのズームレンズが以下の特許文献により知られている。

特開２００３−３１５６７６号公報特開２００５−３３１６２８号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載されている発明は、ズームレンズをカメラ本体に収納した際の薄型化には適しているものの、いずれも広角端での対角方向の画角が６５°程度に止るものである。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、小型化と広角化、変倍比の確保に有利であり、撮影画像の画質も良好に維持し易いズームレンズの提供を目的とするものである。更には、製造コストも抑えやすいズームレンズの提供を目的とするものである。更には、そのようなズームレンズを備えた撮像装置の提供を目的とするものである。

上記課題に鑑み、本発明のズームレンズは、物体側から像側へ順に、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、正屈折力をもつ第３レンズ群と、正屈折力をもつ第４レンズ群と、を有し、第２レンズ群よりも像側且つ第３レンズ群中の最も像側のレンズ面よりも物体側に配置された明るさ絞りを有し、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔は広がり、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔は狭まり、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔は変化する。

このような、物体側から正・負・正・正のパワー配置を有するタイプのズームレンズは
、変倍比の確保に有利である。また、射出瞳を像面から離しやすく、電子撮像素子を用いた場合に良好な画像の確保に有利となる。

また、明るさ絞りを上述の位置に配置することで、第３レンズ群の小径化に有利としている。また、第３レンズ群へ入射する光線の高さが小さいと収差補正上も有利となる。

そして、本発明のズームレンズでは、さらに、第１レンズ群は、１枚の正レンズと１枚の負レンズとからなる構成としている。それによって、第１レンズ群の厚さ方向や径方向の小型化に有利としつつ、それぞれのレンズ同士が収差をキャンセルしあうことで第１レンズ群での諸収差の補正に有利とし、広角化、高変倍比化した際の収差変動を抑えやすくしている。

そして、第２レンズ群は、物体側から順に、負屈折力の第２レンズ群前群と、正屈折力の第２レンズ群後群と、からなる構成とし、第３レンズ群は、物体側から順に、正屈折力の第３レンズ群前群と、負屈折力の第３レンズ群後群と、からなる構成としている。

このように構成することで、広角端付近で接近する第１レンズ群と第２レンズ群との合成系が、物体側から順に、正屈折力（第１レンズ群）、負屈折力（第２レンズ群前群）、正屈折力（第２レンズ群後群）の対称的なパワー配置となる。

また、第３レンズ群、第４レンズ群の合成系においても、物体側から順に、正屈折力（第３レンズ群前群）、負屈折力（第３レンズ群後群）、正屈折力（第４レンズ群）の対称的なパワー配置となる。

また、望遠端付近で近接する第２レンズ群と第３レンズ群との合成系が、物体側から順に、負屈折力（第２レンズ群前群）、正屈折力（第２レンズ群後群）、正屈折力（３レンズ群前群）、負屈折力（第３レンズ群後群）の対称配置となる。

よって、広角端付近でのペッツバール和、コマ収差、倍率色収差、球面収差の補正、望遠端付近でのペッツバール和、コマ収差、倍率の色収差の補正を行いやすくなり、広角化、高変倍比化を行いやすくなる。また、第３レンズ群の主点を物体よりにしやすくなり、変倍比の確保も行いやすくなる。

さらに、第４レンズ群は１つの正レンズ成分からなる構成とすることで、沈胴時の薄型化にも有利となる。第４レンズ群は、主に射出瞳を像面から離す機能が主となるので、正の屈折力を低減できる。そのため、上述の構成とすることが、小型、低コスト化に有利となる。

なお、レンズ成分は、光軸上にて空気と接する屈折面が物体側屈折面と像側屈折面の２つのみレンズ体と定義する。

そして、本発明は、第２レンズ群前群は１つの負レンズ成分とし、第２レンズ群後群は物体側から像側に順に、負レンズと正レンズの２枚のレンズからなる構成とし、第２レンズ群前群中の負レンズ成分と第２レンズ群後群中の負レンズとが以下の条件式（１）を満足することを特徴としている。
２．９＜ｆ_2GN2／ｆ_2GN1＜３０・・・（１）
ただし、ｆ_2GN1は第２レンズ群前群中の負レンズ成分の焦点距離、
ｆ_2GN2は第２レンズ群後群中の負レンズの焦点距離、
である。

広角端での画角を確保しようとする場合、第２レンズ群の負の屈折力が大きくなりやすい。そのため、第２レンズ群の前群と後群を上述のように構成することで、第２レンズ群の屈折力確保、収差軽減、第２レンズ群の厚さの軽減に有利となる。

また、第２レンズ群後群中の物体側のレンズを負レンズとすることで、望遠端にて第２レンズ群の主点位置を第３レンズ群に近づけやすくなり、変倍比の確保に有利となる。

条件式（１）は、第２レンズ群内の負レンズ成分と負レンズの好ましいパワーバランスを特定するものである。

条件式（１）の下限の２．９を下回らないように、前群中の負レンズ成分の負の屈折力を確保することで、入射瞳を浅くし画角の確保に有利となり、且つ、後群中の負レンズの負屈折力を適度に抑えることで後群の厚みを抑えつつ後群の正屈折力の確保をしやすくなり収差バランスをとりやすくなる。

条件式（１）の上限の３０を上回らないようにして、後群中の負レンズの負屈折力を確保することで、負レンズによる収差補正効果を確保しやすくなる。

また、広角端にて、第１レンズ群と第２レンズ群が、以下の条件式（２）及び条件式（３）を満足することが好ましい。
−１．８＜ｆｎｗ／ｆｗ＜−０．５・・・（２）
５＜ｆｐ／ｆｗ＜５００・・・（３）
ただし、ｆｎｗは広角端における第１レンズ群及び第２レンズ群前群の合成系の焦点距離、
ｆｐは第２レンズ群後群の焦点距離、
ｆｗは広角端におけるズームレンズの全系焦点距離、
である。

条件式（２）は、第１レンズ群と第２レンズ群前群の合成系の好ましい焦点距離を特定するものである。また、条件式（３）は、第２レンズ群後群の好ましい焦点距離を特定するものである。

条件（２）、（３）を満足するように、広角端での第１レンズ群、第２レンズ群前群の合成系を適度な負パワーに、第２レンズ群後群を適度な正パワーとすることにより、入射瞳位置を物体よりにできる。それにより、第１レンズ群の径方向、厚さ方向を一層小さくでき、小型化に有利となる。

条件式（２）の下限の−１．８、条件式（３）の下限の５を下回らないようにすることで、入射瞳位置を物体よりにしやすくなり広角化、小型化に有利となる。

条件式（２）の上限の−０．５、条件式（３）の上限の５００を上回らないようにすることで、特に望遠端での球面収差の低減に有利となる。また、条件式（２）の上限の−０．５を上回らないようにすることで、第２レンズ群の負レンズ成分の負の屈折力を抑えやすくなるので、負レンズ成分の中心の厚みとコバの厚みとの差を抑えやすくなり、よってレンズの加工性による設計制限を抑えやすくなる。

また、第２レンズ群後群中の負レンズが、以下の条件式（４）を満足することが好ましい。
２．３８＜ｆ_2GN2／ｆ_2G＜３０・・・（４）
ただし、ｆ_2Gは前記第２レンズ群の焦点距離である。

条件式（４）は、第２レンズ群後群中の負レンズの好ましい屈折力を特定するものである。

条件式（４）の下限の２．３８を下回らないように負レンズの屈折力を適度に抑えることで、後群の薄型化と正屈折力の確保、前群の負パワーの確保を行いやすくなり、広角化、薄型化、光学性能の確保に有利となる。

条件式（４）の上限の３０を上回らないように負レンズの屈折力を確保することで、前群の負パワーを抑えやすくなり、望遠側での収差低減に有利となる。

また、第２レンズ群前群中の負レンズ成分が以下の条件式（５）を満足することが好ましい。
−１．２３＜ｆ_2GN1／ｆｗ＜−０．１・・・（５）
ただし、ｆｗは、広角端におけるズームレンズの全系焦点距離である。

条件式（５）は、第２レンズ群前群中の負レンズ成分の好ましい屈折力を特定するものである。

条件式（５）の下限の−１．２３を下回らないようにして、負レンズ成分の屈折力を適度に確保することで、広角化や第１レンズ群の小型化に有利となる。

条件式（５）の上限の−０．１を上回らないようにして、負レンズ成分の屈折力が強くなりすぎないようにすることで、望遠側での収差低減に有利となる。

また、第２レンズ群後群中の正レンズが以下の条件式（６）を満足することが好ましい。
−５＜ｆ_2GP／ｆ_2G＜−０．２・・・（６）
ただし、ｆ_2GPは第２レンズ群後群中の正レンズの焦点距離、
ｆ_2Gは第２レンズ群の焦点距離
である。

条件式（６）は、第２レンズ群後群中の正レンズの好ましい屈折力を特定するものである。

条件式（６）の下限の−５を下回らないように正の屈折力を確保することで、第２レンズ群内の収差をキャンセルする機能等を確保しやすくなる。

条件式（６）の上限の−０．２を上回らないようにして、正レンズの正の屈折力の過剰を抑えることで、隣接する負レンズの屈折力も同時に低減しやすくなり、収差バランスを良好に保ちつつ第２レンズ群を薄型化しやすくなる。

また、明るさ絞りが第２レンズ群と第３レンズ群との間に配置されることが好ましい。

第３レンズ群の軸上の厚みを低減しやすくなる。また、入射瞳を物体よりにしやすくなりズームレンズの小型化にいっそう有利となる。

また、広角端から望遠端への変倍に際し、第３レンズ群と明るさ絞りが一体で移動することが好ましい。

変倍の際の駆動機構を簡略にしつつ、第３レンズ群の小型化、屈折力確保による変倍比確保に有利となる。

また、第１レンズ群が、物体側から順に、負レンズ、正レンズの２枚のレンズからなり、第１レンズ群中の負レンズは、物体側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もち、第１レンズ群中の正レンズは、像側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物体側面をもつことが好ましい。

負レンズと正レンズの向かい合う屈折面の近軸曲率の絶対値を互いに大きくすることで収差をキャンセルさせやすくなる。また、向かい合う屈折面は入射瞳側に凹となるので、高次収差の発生も抑えやすくなる。

また、第２レンズ群前群中の負レンズ成分が、物体側に凸面を向けたメニスカス形状であり、第２レンズ群後群中の負レンズが、両凹形状であり、且つ、その負レンズが非球面を有することが好ましい。

前群中の負レンズ成分の形状をメニスカス形状とすることで、負レンズ成分に入射する広角端付近での軸外光線の入射角を抑えやすくなり、過剰な歪曲収差の発生を抑えやすくなる。後群中の負レンズの形状を両凹形状とすることで、負レンズ成分と共に、軸上収差と軸外収差のバランスをとりつつ第２レンズ群の負の屈折力の確保に有利となる。さらに、後群中の負レンズが非球面をもつことで、広角端付近での軸外収差の補正にいっそう有利となる。

また、第２レンズ群前群中の負レンズ成分を単レンズとすれば、第２レンズ群の厚さの低減やコストの低減に有利となる。

また、第２レンズ群前群中の負レンズ成分が以下の条件式（７）を満足する形状であることが好ましい。
０．８＜（Ｒ_2GN1f＋Ｒ_2GN1r）／（Ｒ_2GN1f−Ｒ_2GN1r）＜１．５
・・・（７）
ただし、Ｒ_2GN1fは、前記第２レンズ群前群中の前記負レンズ成分の物体側面の近軸曲率半径、
Ｒ_2GN1rは、前記第２レンズ群前群中の前記負レンズ成分の像側面の近軸曲率半径、
である。

条件式（７）は、第２レンズ群前群の負レンズ成分の好ましい形状を特定するものである。

条件式（７）の下限の０．８を下回らないようにすることで、広角端付近にて負レンズ成分に入射する軸外光束の入射角度を抑えやすくなり、広角側での収差補正に有利となる。

条件式（７）の上限の１．５を上回らないようにすることで、負レンズ成分の像側の凹面の曲率を抑えやすくなり、望遠端付近における球面収差の補正に有利となる。

また、第２レンズ群後群中の負レンズは、屈折力を抑えやすく、且つ、前後にレンズを配置しているので、負レンズの材料をプラスチックとしても温度湿度変化の影響を受けにくい。また、負レンズの材料をプラスチックとすることでこのレンズを非球面レンズにしても加工が容易となる。

この負レンズの物体側面または像側面の少なくとも何れかを非球面とする場合、光軸から離れるに従い、負の屈折力が大きくなる形状の非球面とすることが、軸上収差と軸外収差の双方を補正する上で好ましい。

また、この負レンズは物体側面と像側面をともに非球面とすることで、この負レンズの収差補正機能の確保に有利となる。

また、この第２レンズ群後群中の負レンズは、以下の条件式（１２）を満足する両凹負レンズであることが好ましい。
−０．８＜（Ｒ_2GN2f＋Ｒ_2GN2r）／（Ｒ_2GN2f−Ｒ_2GN2r）＜０．９
・・・（１２）
ただし、Ｒ_2GN2fは、前記第２レンズ群後群中の前記負レンズの物体側面の近軸曲率半径、
Ｒ_2GN2rは、前記第２レンズ群後群中の前記負レンズの像側面の近軸曲率半径、
である。

条件式（１２）は、第２レンズ群後群中の負レンズの好ましい形状を特定するものである。

条件式（１２）の下限の−０．８を下回らないようにすることで、広角端付近にて負レンズに入射する軸外光束の入射角度を抑えやすくなり、広角側での収差補正に有利となる。

条件式（１２）の上限の０．９を上回らないようにすることで、負レンズの両側のレンズ面に負屈折力を分担でき、望遠端付近における球面収差の補正に有利となる。

また、第２レンズ群後群中の負レンズと正レンズを、それぞれ単レンズとし、負レンズの像側面を凹面とし、正レンズの物体側面は負レンズの像側面の近軸曲率半径よりも小さい近軸曲率半径をもつ凸面とすることが好ましい。

負レンズの屈折力を抑え、且つ、正レンズの収差補正機能を確保でき、後群の薄型化を行いつつ軸外収差の補正を行いやすくなる。

更には、第２レンズ群後群中の正レンズをメニスカス形状とすると、広角側での収差低減と第２レンズ群後群の薄型化に一層有利となる。

また、第３レンズ群前群が１つの正レンズ成分からなり、第３レンズ群後群が１つの負レンズ成分からなることが、第３レンズ群の小型化を行う上で好ましい。

このとき、第３レンズ群前群中の正レンズ成分を両凸形状とすると、正レンズ成分の正屈折力を複数のレンズ面に分担でき、球面収差の低減に有利となる。また、第２レンズ群から発散する軸上光束を収斂し、第３レンズ群の小型化に有利となる。

さらに、第３レンズ群前群中の正レンズ成分の物体側面と像側面を共に非球面とすることで、球面収差の低減にいっそう有利となる。

また、第３レンズ群後群の最も像側の面が非球面の凹面であることが好ましい。

この凹面により、第３レンズ群で発生しやすい球面収差等をキャンセルする機能を持た
せられる。また、軸外光束を光軸から離れる方向に屈折させて、第４レンズ群へ入射する光線高を確保してズームレンズの像側へのテレセントリック性を良好とする機能を持たせやすくなる。

この凹面を非球面とするにより軸外収差の補正にいっそう有利となる。

また、第３レンズ群後群が物体側に凸面を向け像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズ成分であり、以下の条件式（８）を満足することが好ましい。
−０．６＜（Ｒ_3GNf−Ｒ_3GNr）／（Ｒ_3GNf＋Ｒ_3GNr）＜０．８
・・・（８）
ただし、Ｒ_3GNfは、前記第３レンズ群後群中の前記負レンズ成分の物体側面の近軸曲率半径、
Ｒ_3GNrは、前記第３レンズ群後群中の前記負レンズ成分の像側面の近軸曲率半径、
である。

このように構成すると、第３レンズ群の主点を物体よりにしやすくなる。それによって、望遠端にて第３レンズ群の主点を負屈折力の第２レンズ群に近づけやすくなり、変倍比の確保に有利となる。

また、負成分レンズの物体側面を凸面とすることで、第３レンズ群前群と共同して第２レンズ群から発散される光束を収斂し第３レンズ群の径方向の小型化にいっそう有利となる。

そして、負レンズ成分の像側面を凹面にすることで、第３レンズ群で発生しやすい球面収差等をキャンセルさせやすくなる。また、第４レンズ群へ入射する光線高を確保しやすくなりズームレンズのテレセントリック性の確保に有利となる。

条件式（８）はメニスカス形状の負レンズ成分のシェイプファクターの逆数である。

条件式（８）の下限の−０．６を下回らないようにして、像側面の負の屈折力を確保することで第３レンズ群における収差をキャンセルさせやすくなる。

条件式（８）の上限の０．８を上回らないようにして、負レンズ成分の物体側面の正の屈折力を確保することで、第３レンズ群の主点を物体よりにする効果、第３レンズ群の正屈折力を分担する効果を確保でき、小型化や高変倍比化に有利となる。もしくは、負成分レンズ群の像側面の負屈折力が強くなりすぎるのを避けることで、コマ収差や非点収差を抑えやすくなる。

また、前記第３レンズ群が以下の条件式（９）を満足する負レンズを有することが好ましい。
１５＜ν３ｎ＜３５・・・（９）
ただし、ν３ｎは、前記第３レンズ群中の何れかの負レンズのアッベ数である。

条件式（９）は、第３レンズ群中の負レンズの材料についての好ましい条件である。

条件式（９）の下限の１５を下回らないようにすることで、負レンズの材料の異常分散性の増大を抑え、色収差の補正機能の過剰を抑えやすくなる。

条件式（９）の上限の３５を上回らないようにして、負レンズの分散を確保することで
、第３レンズ群内での色収差の補正に有利となる。

また、第３レンズ群が以下の条件式（１０）を満足することが好ましい。
１０＜ν３ｐ_ave−ν３ｎ_ave＜７０・・・・（１０）
ただし、ν３ｐ_aveは、前記第３レンズ群内のすべての正レンズのアッベ数の平均、
ν３ｎ_aveは、前記第３レンズ群内のすべての負レンズのアッベ数の平均、
である。

条件式（１０）は、第３レンズ群を構成するレンズの材料についての好ましい条件である。

条件式（１０）の下限の１０を下回らないようにして、正レンズと負レンズの２種類のレンズのアッベ数差を確保することで、第３レンズ群での色収差の発生を抑えやすくなり、全変倍域での色収差の発生を抑えやすくなる。

また、条件式（１０）の上限の７０を上回らないようにすることで、使用するレンズ材料の低コスト化やレンズ加工の容易さを確保しやすくなる。

また、第４レンズ群中の正レンズ成分は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状であることが好ましい。

上述の形状とすることで第４レンズ群の主点を物体よりにでき、第４レンズ群を像面に近づけることができる。

そのため、第４レンズ群を沈胴状態から繰り出す際の繰り出し量を小さくでき、メカ機構を含めた装置全体の小型化に有利となる。

このとき、第４レンズ群の物体側の凸面での軸外収差の低減のため、この面を非球面とすることが好ましい。

また、第４レンズ群が非球面を持つ１枚のメニスカス単レンズからなるようにしてもよい。小型化と性能確保に有利となる。

また、遠距離物から近距離物へ合焦する際に第４レンズ群が物体側に移動するようにしてもよい。

第４レンズ群は小型軽量化しやすく、フォーカシング機構を配置する構成上からもフォーカシングレンズ群とすることが好ましい。

また、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し、第３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し、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔は広角端に対して望遠端にて広がり、第２レンズ群と第４レンズ群は広角端から望遠端への変倍に際して移動することが好ましい。

広角側での全長を小さくすることで小型化や広角化に有利となり、第２レンズ群、第３レンズ群による変倍機能を確保しやすくなる。また、第２、第４レンズ群も変倍時に移動するようにすることで、収差の変動を抑えながら像面位置の調整を行いやすくなる。

また、ズームレンズが以下の条件式（１１）を満足することが好ましい。
４＜ｆｔ／ｆｗ・・・（１１）
ただし、ｆｗは、広角端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。

条件式（１１）はズームレンズの好ましい変倍比を特定するものである。

条件式（１１）の下限の４を下回らないようにして、変倍比を確保することで撮影の表現の幅を広げられる。

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た撮像面をもちズームレンズにより形成された撮像面上の光学像を電気信号に変換する撮像素子とを備え、ズームレンズが上述の何れかに記載のズームレンズとするものである。

これにより、コンパクトでありながら変倍比や画角の確保、光学性能の確保に有利なズームレンズを備えた撮像装置を提供できる。

更には、本発明の撮像装置において、撮像素子にて撮像して得られた画像データを加工して形状を変化させた画像データとして出力する信号処理回路を備え、ズームレンズが広角端且つ最も遠距離に合焦した状態において、以下の条件式（１３）を満足することが好ましい。
０．７＜ｙ₀₇／（ｆｗ・ｔａｎω_07w）＜１．０・・・（１３）
ただし、ｆｗは広角端におけるズームレンズの全系焦点距離であり、
撮像素子の有効撮像領域内で中心から最も遠い点までの距離をｙ₁₀としたとき、
ｙ₀₇＝０．７×ｙ₁₀
で定義され、
有効撮像領域が広角端から望遠端で変化する場合は、
ｙ₁₀は、とり得る値の最大値とし、
ω_07wは、広角端における撮像面上の中心から像高がｙ₀₇となる像位置に入射する主光線の物空間における入射光線と光軸とのなす角
である。

本発明のようなズームレンズの場合、非点収差補正と樽型歪曲補正とがトレードオフの関係になりやすい点に着目して、歪曲収差の発生をある程度許容して、本発明のズームレンズを用いる撮像装置に含まれる画像処理機能によって画像形状の歪みを補正することが出来る。この件について、以下詳述する。

ここで、無限遠物体を仮に歪曲収差がない光学系で結像したとする。この場合、結像した像に歪曲がないので、
ｆ＝ｙ／ｔａｎω ・・・（Ａ）
が成立する。
ただし、ｙは、像点の光軸からの高さ、
ｆは、結像系の焦点距離、
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
である。

一方、光学系に広角端近傍の状態のときのみ樽型歪曲収差を許容した場合は、
ｆ＞ｙ／ｔａｎω …（Ｂ）
となる。つまり、ωとｙとを一定の値とするならば、広角端の焦点距離ｆは長くてよいこととなり、その分、収差を抑えた設計を行いやすくなる。

また、物体側レンズ群に相当するレンズ群を通常２つ以上のレンズ成分で構成している理由は、歪曲収差と非点収差を両立させるためである。本発明では、これを行なう必要がない。このため、非点収差の補正に有利となる。

そこで、本発明の撮像装置では、撮像素子にて得られた画像データを、画像処理により加工している。この加工では、樽型の歪曲収差を補正するように、画像データ（画像の形状）を変化させる。このようにすれば、最終的に得られた画像データは、物体とほぼ相似の形状を持つ画像データとなる。よって、この画像データに基づいて、物体の画像をＣＲＴやプリンターに出力すればよい。

このような画像データの補正を行う場合、広角端における有効撮像領域は樽型となる。そして樽型の有効撮像領域の画像データを矩形の画像データに変更する。

条件式(１３)はズーム広角端における樽型歪曲の度合いを規定したものである。条件式(１３)を満足することで、無理なく非点収差の補正が可能となる。なお、樽型に歪んだ像は撮像素子にて光電変換されて、樽型に歪んだ画像データとなる。しかしながら、樽型に歪んだ画像データは、電子撮像装置の信号処理系である画像処理手段にて、電気的に、像の形状変化に相当する加工が施される。このようにすれば、最終的に画像処理手段から出力された画像データを表示装置にて再生したとしても、歪曲が補正されて被写体形状にほぼ相似した画像が得られる。

ここで、条件式（１３)の下限の０．７を下回らないようにズームレンズによる歪曲収差の発生を抑えることで、ズームレンズの歪曲収差による画像歪みを信号処理回路で補正した場合に修正後の画像の周辺部の放射方向への引き伸ばし率を抑え、画像周辺部の鮮鋭度の劣化を抑えやすくなる。

また、条件式（１３)の上限の１．０を上回らないようにしてズームレンズの歪曲収差を許容することで、ズームレンズの非点収差の補正に有利となり、ズームレンズの薄型化に有利となる。

なお、歪曲収差を完全に補正するように広角端での有効撮像領域を定めてもよいが、パースペクティブの影響や周辺の画像劣化を考慮して−３％前後、もしくは−５％前後など、適度に樽型の歪曲収差を残して画像データの変更を行ってもよい。

上述のズームレンズがフォーカシング機能を有する場合、上述の各条件式は、最も遠距離の物体に合焦した状態での値とする。

また、上述の各発明の複数を任意に同時に満足することが好ましい。

また、上述の各条件式を以下のように変更することがより好ましい。

条件式（１）の下限値を２．８、更には２．７５とすることがより好ましい。

条件式（１）の上限値を２５、更には２０、更には５とすることがより好ましい。

条件式（２）の下限値を−１．７５、更には−１．７とすることがより好ましい。

条件式（２）の上限値を−０．８、更には−１．１とすることがより好ましい。

条件式（３）の下限値を６、更には７、更には９とすることがより好ましい。

条件式（３）の上限値を４６０、更には４４０とすることがより好ましい。

条件式（４）の下限値を２．３９、更には２．４０とすることがより好ましい。

条件式（４）の上限値を２５、更には２０とすることがより好ましい。

条件式（５）の下限値を−１．２、更には−１．１７とすることがより好ましい。

条件式（５）の上限値を−０．５、更には−０．８とすることがより好ましい。

条件式（６）の下限値を−４、更には−３とすることがより好ましい。

条件式（６）の上限値を−０．２１、更には−０．２２、更には−１．０、−２．０とすることがより好ましい。

条件式（７）の下限値を０．９、更には１．０１とすることがより好ましい。

条件式（７）の上限値を１．４、更には１．３とすることがより好ましい。

条件式（８）の下限値を−０．６、更には−０．４とすることがより好ましい。

条件式（８）の上限値を０．６、更には０．４とすることがより好ましい。

条件式（９）の下限値を１５．５、更には１６とすることがより好ましい。

条件式（９）の上限値を３４更には３３とすることがより好ましい。

条件式（１０）の下限値を１５、更には１８とすることがより好ましい。

条件式（１０）の上限値を６８、更には６６とすることがより好ましい。

条件式（１１）の下限を４、５、更には５とするとより好ましい。

条件式（１１）に上限を設け、１０以上にならないようにすることで、全長の小型化や収差の変動が抑えられ好ましい。

条件式（１２）の下限値を−０．７、更には−０．５、−０．３とすることがより好ましい。

条件式（１２）の上限値を０．７、更には０．５とすることがより好ましい。

条件式（１３）の下限値を０．７５、更には０．８とすることがより好ましい。

条件式（１３）の上限値を０．９９、更には０．９８とすることがより好ましい。

また、ズームレンズは４群ズームレンズとしてもよい。レンズ群数を少なくすることでズームレンズを装置本体に収納した際などの小型化に有利となる。

また、第４レンズ群の像側に、変倍時及び合焦動作時に位置が固定であり非球面を持つ第５レンズ群を配置してもよい。第５レンズ群では、変倍時や合焦動作時に軸外主光線の位置が変化する。このことを利用して第５レンズ群にて変倍時や合焦動作時の収差変動を低減するように非球面をもたせることが好ましい。第５レンズ群は正屈折力でも負屈折力でもよい。

更には、第５レンズ群は、第４レンズ群よりも小さい正の屈折力をもち、物体側に凹面を向けた1枚のレンズとすることが好ましい。収差を補正する機能をもたせつつ、第５レンズ群の小型化に有利となる。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、小型化と広角化、変倍比の確保に有利であり、撮影画像の画質も良好に維持し易いズームレンズを提供することができる。更には、製造コストも抑えやすいズームレンズを提供することができる。更には、そのようなズームレンズを備えた撮像装置を提供することができる。

以下、本発明のズームレンズの実施例１〜５について説明する。実施例１〜５の無限遠物点合焦時の広角端（ａ）、中間状態（ｂ）、望遠端（ｃ）でのレンズ断面図をそれぞれ図１〜図５に示す。各図中、第１レンズ群はＧ１、第２レンズ群はＧ２、開口絞りはＳ、第３レンズ群はＧ３、第４レンズ群はＧ４、光学的ローパスフィルターはＦ、電子撮像素子であるＣＣＤのカバーガラスはＣ、ＣＣＤの像面はＩで示してある。なお、近赤外シャープカットコートについては、例えば光学的ローパスフィルターＦに直接コートを施こしてもよく、また、別に赤外カット吸収フィルターを配置してもよい。

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、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１、負屈折力の第２レンズ群Ｇ２、開口絞りＳ、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３、正屈折力の第４レンズ群Ｇ４から構成されている。

広角端から望遠端への変倍をする際の移動状態を以下に示す。

第１レンズ群Ｇ１は、広角端から望遠端まで、物体側へ移動する。

第２レンズ群Ｇ２は、広角端から中間状態まで、第１レンズ群Ｇ１との間隔を広げ、第３レンズ群Ｇ３との間隔を狭めながら像面側に移動し、中間状態から望遠端まで、第１レンズ群Ｇ１との間隔を広げ、第３レンズ群Ｇ３との間隔を狭めながら物体側に移動する。望遠端では、広角端の位置より物体側に位置する。

開口絞りＳと第３レンズ群Ｇ３は、広角端から望遠端まで、一体に物体側へ移動する。

第４レンズ群Ｇ４は、広角端から中間状態まで、第３レンズ群Ｇ３との間隔を広げながら物体側に移動し、中間状態から望遠端まで、第３レンズ群Ｇ３との間隔を広げながら若干像面側に移動する。望遠端では、広角端の位置より物体側に位置する。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた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、物体側から順に、第２レンズ群前群Ｇ２ｆと、第２レンズ群後群Ｇ２ｂと、からなり、第２レンズ群前群Ｇ２ｆは、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなり、第２レンズ群後群Ｇ２ｂは、両凹負レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、からなる。第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、第３レンズ群前群Ｇ３ｆと、第３レンズ群後群Ｇ３ｂと、からなり、第３
レンズ群前群Ｇ３ｆは、両凸正レンズからなり、第３レンズ群後群Ｇ３ｂは、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、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ１枚からなる。

非球面は、第２レンズ群後群Ｇ２ｂの両凹負レンズの両面、第３レンズ群前群Ｇ３ｆの両凸正レンズの両面、第３レンズ群後群Ｇ３ｂの負メニスカスレンズの像面側の面の５面に用いている。

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、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１、負屈折力の第２レンズ群Ｇ２、開口絞りＳ、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３、正屈折力の第４レンズ群Ｇ４から構成されている。

第４レンズ群Ｇ４は、広角端から中間状態まで、第３レンズ群Ｇ３との間隔を広げながら物体側に移動し、中間状態から望遠端まで、第３レンズ群Ｇ３との間隔を広げながら像面側に移動する。望遠端では、広角端の位置より物体側に位置する。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた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、物体側から順に、第２レンズ群前群Ｇ２ｆと、第２レンズ群後群Ｇ２ｂと、からなり、第２レンズ群前群Ｇ２ｆは、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなり、第２レンズ群後群Ｇ２ｂは、両凹負レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、からなる。第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、第３レンズ群前群Ｇ３ｆと、第３レンズ群後群Ｇ３ｂと、からなり、第３レンズ群前群Ｇ３ｆは、両凸正レンズからなり、第３レンズ群後群Ｇ３ｂは、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、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ１枚からなる。

非球面は、第２レンズ群後群Ｇ２ｂの両凹負レンズの両面、第３レンズ群前群Ｇ３ｆの両凸正レンズの両面、第３レンズ群後群Ｇ３ｂの接合レンズの最も像面側の面、第４レンズ群Ｇ４の正メニスカスレンズの物体側の面の６面に用いている。

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、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１、負屈折力の第２レンズ群Ｇ２、開口絞りＳ、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３、正屈折力の第４レンズ群Ｇ４から構成されている。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた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、物体側から順に、第２レンズ群前群Ｇ２ｆと、第２レンズ群後群Ｇ２ｂと、からなり、第２レンズ群前群Ｇ２ｆは、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなり、第２レンズ群後群Ｇ２ｂは、両凹負レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、からなる。第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、第３レンズ群前群Ｇ３ｆと、第３レンズ群後群Ｇ３ｂと、からなり、第３レンズ群前群Ｇ３ｆは、両凸正レンズからなり、第３レンズ群後群Ｇ３ｂは、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズとからなる。第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ１枚からなる。

非球面は、第２レンズ群後群Ｇ２ｂの両凹負レンズの両面、第３レンズ群前群Ｇ３ｆの両凸正レンズの両面、第３レンズ群後群Ｇ３ｂの負メニスカスレンズの像面側の面、第４レンズ群Ｇ４の正メニスカスレンズの物体側の面、の６面に用いている。

実施例４のズームレンズは、図４に示すように、物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１、負屈折力の第２レンズ群Ｇ２、開口絞りＳ、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３、正屈折力の第４レンズ群Ｇ４から構成されている。

第４レンズ群Ｇ４は、広角端から中間状態まで、第３レンズ群Ｇ３との間隔を狭めながら物体側に移動し、中間状態から望遠端まで、第３レンズ群Ｇ３との間隔を広げながら像面側に移動する。望遠端では、広角端の位置より物体側に位置する。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた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、物体側から順に、第２レンズ群前群Ｇ２ｆと、第２レンズ群後群Ｇ２ｂと、からなり、第２レンズ群前群Ｇ２ｆは、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなり、第２レンズ群後群Ｇ２ｂは、両凹負レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、からなる。第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、第３レンズ群前群Ｇ３ｆと、第３レンズ群後
群Ｇ３ｂと、からなり、第３レンズ群前群Ｇ３ｆは、両凸正レンズからなり、第３レンズ群後群Ｇ３ｂは、両凸正レンズと両凹負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４レンズ群Ｇ４は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ１枚からなる。

実施例５のズームレンズは、図５に示すように、物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１、負屈折力の第２レンズ群Ｇ２、開口絞りＳ、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３、正屈折力の第４レンズ群Ｇ４、正屈折力の第５レンズ群Ｇ５から構成されている。

第５レンズ群Ｇ５は、移動しない。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた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、物体側から順に、第２レンズ群前群Ｇ２ｆと、第２レンズ群後群Ｇ２ｂと、からなり、第２レンズ群前群Ｇ２ｆは、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなり、第２レンズ群後群Ｇ２ｂは、両凹負レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、からなる。第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、第３レンズ群前群Ｇ３ｆと、第３レンズ群後群Ｇ３ｂと、からなり、第３レンズ群前群Ｇ３ｆは、両凸正レンズからなり、第３レンズ群後群Ｇ３ｂは、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、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ１枚からなる。第５レンズ群Ｇ５は、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズ１枚からなる。

非球面は、第２レンズ群後群Ｇ２ｂの両凹負レンズの両面、第３レンズ群前群Ｇ３ｆの両凸正レンズの両面、第３レンズ群後群Ｇ３ｂの負メニスカスレンズの像面側の面、第４レンズ群Ｇ４の物体側の面、第５レンズ群Ｇ５の物体側の面の面に用いている。

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。

ｘ＝（ｙ²／ｒ）／［１＋｛１−（Ｋ＋１）（ｙ／ｒ）²｝^1/2］
＋Ａ₄ｙ⁴＋Ａ₆ｙ⁶＋Ａ₈ｙ⁸＋Ａ₁₀ｙ¹⁰
ただし、ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐係数、Ａ₄、Ａ₆、Ａ₈、Ａ₁₀はそれぞれ４次、６次、８次、１０次の非球面係数である。

数値実施例１
単位ｍｍ

面データ
面番号ｒｄｎｄ νｄ
1 20.184 0.90 1.84666 23.78
2 14.448 2.80 1.72916 54.68
3 1073.037 可変
4 427.844 0.80 1.88300 40.76
5 4.572 2.24
6（非球面） -39.093 0.50 1.52542 55.78
7（非球面） 14.533 0.10
8 10.744 1.27 1.94595 17.98
9 48.064 可変
10（絞り） ∞ -0.30
11（非球面） 4.104 2.18 1.49700 81.61
12（非球面） -13.761 0.10
13 6.192 1.22 2.10225 16.80
14（非球面） 3.854 可変
15 10.500 1.80 1.52542 55.78
16 110.541 可変
17 ∞ 0.50 1.54771 62.84
18 ∞ 0.50
19 ∞ 0.50 1.51633 64.14
20 ∞ 0.50
像面 ∞

非球面データ
第６面
K=-60.536,A4=-6.40505E-04,A6=3.95672E-05,A8=-1.36935E-06
第７面
K=0.000,A4=-1.03560E-03,A6=3.59861E-05,A8=-2.60735E-06
第１１面
K=-0.520,A4=-4.04394E-04,A6=-3.22695E-05
第１２面
K=0.000,A4=-3.22817E-04,A6=2.06984E-05
第１４面
K=-0.840,A4=3.45125E-03,A6=1.54943E-04,A8=1.54344E-05

ズームデータ
広角中間望遠
焦点距離 5.07 10.99 24.56
Ｆナンバー 3.30 4.15 5.81
画角 81.92 38.36 17.55
像高 3.84 3.84 3.84

d3 0.30 5.14 9.87
d9 11.00 4.79 1.80
d14 5.28 6.71 15.08
d16 2.59 5.08 4.64

ＢＦ 4.25 6.74 6.29
レンズ全長 34.43 37.00 46.65

ズームレンズ群データ
群始面焦点距離
1 1 29.98
2 4 -6.17
3 11 8.90
4 15 21.95

ズームデータ（ディストーション電気補正時）
広角中間望遠
焦点距離 5.07 10.99 24.56
Ｆナンバー 3.30 4.15 5.81
画角 74.34 38.36 17.55
像高 3.42 3.82 3.82

数値実施例２
単位ｍｍ

面データ
面番号ｒｄｎｄ νｄ
1 20.667 0.80 1.92286 18.90
2 13.650 2.70 1.88300 40.76
3 108.221 可変
4 41.801 0.50 1.88300 40.76
5 4.572 2.24
6（非球面） -17.515 0.60 1.52542 55.78
7（非球面） 22.203 0.10
8 11.240 1.24 1.94595 17.98
9 39.538 可変
10（絞り） ∞ 0.00
11（非球面） 4.024 1.52 1.49700 81.61
12（非球面） -42.083 0.10
13 5.941 1.26 1.51633 64.14
14 46272.511 1.16 1.90366 31.31
15（非球面） 5.093 可変
16（非球面） 10.769 1.50 1.52542 55.78
17 94.150 可変
18 ∞ 0.50 1.54771 62.84
19 ∞ 0.50
20 ∞ 0.50 1.51633 64.14
21 ∞ 0.50
像面 ∞

非球面データ
第６面
K=-0.241,A4=3.40994E-04,A6=-2.98980E-05
第７面
K=0.000,A4=4.41548E-05,A6=-4.31616E-05
第１１面
K=-0.888,A4=8.00164E-04,A6=1.05486E-05
第１２面
K=0.000,A4=-1.00264E-03,A6=4.03978E-05
第１５面
K=2.278,A4=1.99710E-03,A6=5.04698E-05
第１６面
K=0.000,A4=4.52537E-06,A6=2.70564E-07

ズームデータ
広角中間望遠
焦点距離 5.00 12.70 33.80
Ｆナンバー 3.16 4.13 6.04
画角 80.26 33.21 12.73
像高 3.84 3.84 3.84

d3 0.25 5.91 12.00
d9 12.00 4.25 1.40
d15 4.06 4.19 16.41
d17 3.27 7.27 4.04

ＢＦ 4.92 8.92 5.69
レンズ全長 35.39 37.43 49.65

ズームレンズ群データ
群始面焦点距離
1 1 29.18
2 4 -6.20
3 11 9.16
4 15 23.00

ズームデータ（ディストーション電気補正時）
広角中間望遠
焦点距離 5.00 12.70 33.80
Ｆナンバー 3.16 4.13 6.04
画角 75.19 33.21 12.73
像高 3.52 3.84 3.84

数値実施例３
単位ｍｍ

面データ
面番号ｒｄｎｄ νｄ
1 19.180 0.90 1.84666 23.78
2 11.930 3.17 1.80400 46.57
3 134.442 可変
4 71.138 0.80 1.88300 40.76
5 4.506 2.35
6（非球面） -40.694 0.50 1.74320 49.34
7（非球面） 14.333 0.10
8 11.089 1.31 1.92286 18.90
9 143.834 可変
10（絞り） ∞ -0.30
11（非球面） 3.950 1.87 1.49700 81.61
12（非球面） -14.607 0.10
13 6.677 1.50 2.10225 16.80
14（非球面） 3.941 可変
15（非球面） 10.000 1.64 1.52542 55.78
16 98.516 可変
17 ∞ 0.50 1.54771 62.84
18 ∞ 0.50
19 ∞ 0.50 1.51633 64.14
20 ∞ 0.50
像面 ∞

非球面データ
第６面
K=93.493,A4=-1.62861E-03,A6=1.21652E-04,A8=-3.51498E-06
第７面
K=0.000,A4=-2.01098E-03,A6=1.23307E-04,A8=-4.96995E-06,A10=1.81378E-08
第１１面
K=-0.840,A4=5.07059E-04,A6=-2.84461E-05
第１２面
K=0.000,A4=7.51952E-06,A6=-2.48970E-05
第１４面
K=-0.756,A4=3.57507E-03,A6=1.87747E-04,A8=4.40623E-05
第１５面
K=0.000,A4=-3.33826E-05

ズームデータ
広角中間望遠
焦点距離 5.06 12.86 34.24
Ｆナンバー 3.17 4.03 6.11
画角 81.11 33.00 12.59
像高 3.84 3.84 3.84

d3 0.25 6.12 11.00
d9 10.80 3.76 0.60
d14 5.56 5.93 17.16
d16 2.00 5.63 4.28

ＢＦ 3.65 7.28 5.94
レンズ全長 34.20 37.04 48.65

ズームレンズ群データ
群始面焦点距離
1 1 28.39
2 4 -5.88
3 11 8.49
4 15 21.05

ズームデータ（ディストーション電気補正時）
広角中間望遠
焦点距離 5.06 12.86 34.24
Ｆナンバー 3.17 4.03 6.11
画角 74.34 33.00 12.59
像高 3.45 3.84 3.84

数値実施例４
単位ｍｍ

面データ
面番号ｒｄｎｄ νｄ
1 17.289 0.90 1.84666 23.78
2 10.848 3.34 1.78800 47.37
3 84.961 可変
4 50.541 0.70 1.88300 40.76
5 4.432 2.75
6（非球面） -14.354 0.50 1.52542 55.78
7（非球面） 22.468 0.10
8 9.152 1.30 1.94595 17.98
9 21.000 可変
10（絞り） ∞ 0.00
11（非球面） 5.298 1.47 1.58313 59.38
12（非球面） -44.231 0.10
13 4.321 1.60 1.51633 64.14
14 -15.000 0.50 1.90366 31.31
15 3.500 1.11 1.68893 31.07
16（非球面） 6.162 可変
17（非球面） 10.500 1.69 1.52542 55.78
18 75.647 可変
19 ∞ 0.50 1.54771 62.84
20 ∞ 0.50
21 ∞ 0.50 1.51633 64.14
22 ∞ 0.50
像面 ∞

非球面データ
第６面
K=-18.466,A4=1.55007E-04,A6=-1.83466E-05
第７面
K=0.000,A4=7.83716E-04,A6=-4.73526E-05
第１１面
K=-0. 939,A4=6.11342E-04,A6=2.85705E-05
第１２面
K=0.000,A4=-5.68675E-04,A6=3.14012E-05
第１６面
K=-0.686,A4=5.57140E-03,A6=1.49217E-0,A8=3.11230E-05
第１７面
K=0.000,A4=2.41648E-05,A6=1.36418E-07

ズームデータ
広角中間望遠
焦点距離 5.07 12.88 34.27
Ｆナンバー 3.13 4.00 6.10
画角 81.34 32.61 12.54
像高 3.84 3.84 3.84

d3 0.25 6.12 11.26
d9 10.75 4.11 1.70
d16 3.95 2.55 15.50
d18 2.32 6.98 3.50

ＢＦ 3.97 8.63 5.15
レンズ全長 34.96 37.44 49.65

ズームレンズ群データ
群始面焦点距離
1 1 28.25
2 4 -5.50
3 11 8.24
4 15 23.00

ズームデータ（ディストーション電気補正時）
広角中間望遠
焦点距離 5.07 12.88 34.27
Ｆナンバー 3.13 4.00 6.10
画角 81.34 32.61 12.54
像高 3.44 3.84 3.84

数値実施例５
単位ｍｍ

面データ
面番号ｒｄｎｄ νｄ
1 17.912 0.80 1.84666 23.78
2 12.037 2.98 1.77250 49.60
3 85.075 可変
4 52.269 0.75 1.88300 40.76
5 4.500 2.41
6（非球面） -30.820 0.60 1.58313 59.38
7（非球面） 14.570 0.10
8 10.821 1.24 1.94595 17.98
9 42.997 可変
10（絞り） ∞ -0.30
11（非球面） 4.174 1.89 1.49700 81.61
12（非球面） -12.814 0.10
13 6.462 1.35 2.10225 16.80
14（非球面） 3.994 可変
15（非球面） 15.000 1.48 1.52542 55.78
16 -60.061 可変
17（非球面） -15.000 0.80 1.52542 55.78
18 -14.474 0.10
19 ∞ 0.30 1.51633 64.14
20 ∞ 0.50
21 ∞ 0.50 1.51633 64.14
22 ∞ 0.50
像面 ∞

非球面データ
第６面
K=7.548,A4=-7.20453E-04,A6=4.60250E-06
第７面
K=-19.224,A4=-3.45511E-04,A6=-1.38155E-05
第１１面
K=-0.986,A4=7.82686E-04,A6=-9.16230E-05
第１２面
K=-4.094,A4=1.33854E-04,A6=-1.75238E-04,A8=1.11412E-05
第１４面
K=-0.696,A4=2.85239E-03,A6=2.68798E-04
第１５面
K=0.000,A4=4.22970E-05,A6=-4.51175E-06
第１６面
K=0.000,A4=-5.73220E-04,A6=2.60520E-05

ズームデータ
広角中間望遠
焦点距離 5.06 12.86 34.09
Ｆナンバー 3.14 4.03 6.04
画角 81.51 32.86 12.55
像高 3.84 3.84 3.84

d3 0.25 6.34 11.70
d9 11.22 3.94 0.70
d14 5.53 6.01 16.90
d16 1.96 5.69 4.59

ＢＦ 1.63 1.63 1.63
レンズ全長 34.79 37.82 49.73

ズームレンズ群データ
群始面焦点距離
1 1 30.33
2 4 -5.99
3 11 8.60
4 15 23.00
5 17 515.19

ズームデータ（ディストーション電気補正時）
広角中間望遠
焦点距離 5.06 12.86 34.09
Ｆナンバー 3.14 4.03 6.04
画角 81.51 32.86 12.55
像高 3.44 3.84 3.84

以上の実施例１〜５の無限遠物点合焦時の収差図をそれぞれ図６〜図１０に示す。これらの収差図において、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間状態、（ｃ）は望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す。各図中、“ＦＩＹ”は半画角を示す。

次に、上記各実施例における条件式（１）〜（１３）の値を示す。

条件式実施例１実施例２実施例３実施例４実施例５
（１） 3.837 3.221 2.593 2.995 3.005
（２） -1.426 -1.632 -1.569 -1.619 -1.579
（３） 10.123 25.600 26.584 434.769 26.498
（４） 3.259 2.991 2.415 3.018 2.818
（５） -1.034 -1.151 -1.082 -1.093 -1.109
（６） -2.341 -2.623 -2.203 -2.961 -2.505
（７） 1.022 1.242 1.135 1.192 1.188
（８） 0.233 0.077 0.258 -0.176 0.236
（９） 16.80 31.31 16.80 31.31 16.80
（１０） 64.81 41.57 64.81 20.22 64.81
（１１） 4.85 6.76 6.76 6.76 6.74
（１２） 0.458 -0.118 0.479 -0.220 0.358
（１３） 0.926 0.939 0.930 0.929 0.987

各実施例にて、以下の構成としてもよい。

ゴースト、フレア等の不要光をカットするために、明るさ絞りＳ以外にフレア絞りを配置してもかまわない。第１レンズ群Ｇ１の物体側、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２間、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３間、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４間、第４レンズ群Ｇ４から像面Ｉの間の何れの場所に配置してもよい。また、枠部材によりフレア光線をカットするように構成してもよいし、別の部材を構成してもよい。また、レンズの表面に直接印刷しても、塗装しても、シール等を接着してもかまわない。また、その形状は円形、楕円形、矩形、多角形、関数曲線で囲まれる範囲等、如何なる形状でもかまわない。また、有害光束をカットするだけでなく、画面周辺のコマフレア等の光束をカットするようにしてもよい。

また、各レンズには反射防止コートを行い、ゴースト、フレアを軽減してもかまわない。マルチコートであれば効果的にゴースト、フレアを軽減できるので望ましい。また、赤
外カットコートをレンズ面、カバーガラス等に施してもよい。

また、ピント調節を行うためのフォーカシングは、第４レンズ群Ｇ４で行うことが望ましい。第４レンズ群Ｇ４でフォーカシングを行うと、レンズ重量が軽量なためモーター等の駆動系にかかる負荷が少ない。さらに、フォーカシング時に全長が変化しないし、鏡枠内部に駆動モーターを配置できるため、鏡枠のコンパクト化に有利である。上述のように、第４レンズ群Ｇ４フォーカシングが望ましいが、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３でフォーカシングを行ってもよい。また、複数のレンズ群を移動してフォーカシングを行ってもよい。また、レンズ系全体を繰り出してフォーカシングを行ってもよいし、群内の一部のレンズを繰り出すか、若しくは、繰り込みしてフォーカスしてもよい。

また、画像周辺部の明るさの陰り（シェーディング）をＣＣＤのマイクロレンズをシフトすることにより軽減してもよい。例えば、各像高における光線の入射角に合わせてＣＣＤのマイクロレンズの設計を変えてもよい。また画像処理により画像周辺部の低下量を補正してもよい。

また、意図的に光学系で歪曲収差を出しておき、撮影後に電気的に画像処理を行って歪みを補正してもかまわない。

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抑えられる。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と良い。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。広角端での像高Ｉ_mwは、中間焦点距離状態の像高Ｉ_msや望遠端での像高Ｉ_mtよりも小さくなるようにしている。

例えば、図１１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。例えば、図１１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）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。ここで、ｒ'（ω）は次のように表わすことができる。
ｒ'（ω）＝αｆｔａｎω （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。

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／ｆｔａｎω
となる。

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。

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。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（Ｘ_i，Ｙ_j）毎に、移動先の座標（Ｘ'_i，Ｙ'_j）を決める方法を用いるのがよい。なお、座標（Ｘ'_i，Ｙ'_j）に（Ｘ_i，Ｙ_j）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（Ｘ'_i，Ｙ'_j）の値を用いて補間すればよい。

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。

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。

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。
０≦Ｒ≦０．６Ｌ_s
ただし、Ｌ_sは有効撮像面の短辺の長さである。

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。
０．３Ｌ_s≦Ｒ≦０．６Ｌ_s
さらには、前記半径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、実質画素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。

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）＝αｆｔａｎω
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。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。そして、前記分割されたゾーン内の望遠鏡近傍で略
ｒ'（ω）＝αｆｔａｎω
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。

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。

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。

また、ズームレンズにより撮影された画像の電気信号を、画像処理により倍率色収差による色のずれを補正した画像信号に変換する画像変換部を有することが好ましい。ズームレンズの倍率色収差を電気的に補正することで、より良好な画像を得ることができるようになる。

一般に、電子スチルカメラにおいては被写体の像を、第１原色、第２原色、第３原色の３原色の像に分解して、それぞれの出力信号を演算により重ね合わせることによりカラー画像を再現するようにしている。ズームレンズに倍率色収差がある場合、第１原色の光による像を基準にして考えると、第２原色と第３原色の光による像が結像される位置は第１原色の像が結像される位置からずれることになる。電子的に画像の倍率色収差を補正するためには、第１原色に対する第２原色、第３原色の光の結像位置のずれの量をズームレンズの収差情報に基づいて撮像素子の各画素について予め求めておく。そして、撮影画像の各画素ごとに、第１原色とのズレ量だけ補正するよう座標変換を行ってやればよい。

例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の出力信号からなる画像について説明すれば、Ｇに対するＲとＢの結像位置ずれを各画素について求めておき、Ｇとのずれがなくなるように撮影画像の座標変換を行い、その後にＲとＢの信号を出力してやればよい。

倍率色収差はズーム、フォーカス、絞り値によって変化するが、各レンズポジション（ズーム、フォーカス、絞り値）ごとに、この第１原色からの第２原色及び第３原色のずれ量を補正データとして記憶保持装置に記憶させておくとよい。ズームポジションに応じて、この補正データを参照することで、第１原色信号に対する第２及び第３原色のずれを補正した第２及び第３原色信号とを出力することができる。

図１２〜図１４は、以上のようなズームレンズを撮影光学系４１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１２はデジタルカメラ４０の外観を示す前方斜視図、図１３は同後方正面図、図１４はデジタルカメラ４０の構成を示す模式的な断面図である。ただし、図１２と図１４においては、撮影光学系４１の非沈胴時を示している。デジタルカメラ４０は、この例の場合、撮影用光路４２上に位置する撮影光学系４１、ファインダー用光路４４上に位置するファインダー光学系４３、シャッターボタン４５、フラッシュ４６、液晶表示モニター４７、焦点距離変更ボタン６１、設定変更スイッチ６２等を含み、撮影光学系４１の沈胴時には、カバー６０をスライドすることにより、撮影光学系４１とファインダー光学系４３とフラッシュ４６はそのカバー６０で覆われる。そして、カバー６０を開いてカメラ４０を撮影状態に設定すると、撮影光学系４１は図１４の非沈胴状態になり、カメラ４０の上部に配置されたシャッターボタン４５を押圧すると、それに連動して撮影光学系４１、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４１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ーＦとカバーガラスＣを介してＣＣＤ４９の撮像面（光電変換面）上に形成される。このＣＣＤ４９で受光された物体像は、処理手段５１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４７に表示される。また、この処理手段５１には記録手段５２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５２は処理手段５１と別体に設けてもよいし、フロッピーディスクやメモリーカード、Ｍ
Ｏ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、ＣＣＤ４９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。

さらに、ファインダー用光路４４上にはファインダー用対物光学系５３が配置してある。ファインダー用対物光学系５３は、複数のレンズ群（図の場合は３群）と正立プリズム５５ａ、５５ｂ、５５ｃからなる正立プリズム系５５とから構成され、撮影光学系４１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５３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系５５の視野枠５７上に形成される。この正立プリズム系５５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５９が配置されている。なお、接眼光学系５９の射出側にカバー部材５０が配置されている。

図１５は、上記デジタルカメラ４０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５１は例えばＣＤＳ／ＡＤＣ部２４、一次記憶メモリ１７、画像処理部１８等からなり、記憶手段５２は例えば記憶媒体部１９等からなる。

図１５に示すように、デジタルカメラ４０は、操作部１２と、この操作部１２に接続された制御部１３と、この制御部１３の制御信号出力ポートにバス１４及び１５を介して接続された撮像駆動回路１６並びに一次記憶メモリ１７、画像処理部１８、記憶媒体部１９、表示部２０、及び設定情報記憶メモリ部２１を備えている。

上記の一次記憶メモリ１７、画像処理部１８、記憶媒体部１９、表示部２０、及び設定情報記憶メモリ部２１はバス２２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１６には、ＣＣＤ４９とＣＤＳ／ＡＤＣ部２４が接続されている。

操作部１２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。制御部１３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１２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４０全体を制御する回路である。

ＣＣＤ４９は、本発明による撮影光学系４１を介して形成された物体像を受光する。ＣＣＤ４９は、撮影駆動回路１６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２４に出力する撮像素子である。

ＣＤＳ／ＡＤＣ部２４は、ＣＣＤ４９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。）を一時メモリ１７に出力する回路である。

一次記憶メモリ１７は、例えばＳＤＲＡＭ等からなるバッファであり、ＣＤＳ／ＡＤＣ部２４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１８は、一次記憶メモリ１７に記憶されたＲＡＷデータ又は記憶媒体部１９に記憶されているＲＡＷデータを読み出して、制御部１３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。

記憶媒体部１９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、一次記憶メモリ１７から転送されるＲＡＷデータや画像処理部１８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。

表示部２０は、液晶表示モニター４７を備え、その液晶表示モニター４７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２１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１２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２１は、それらのメモリへの入出力を制御する回路である。

このように構成されたデジタルカメラ４０は、撮影光学系４１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。

本発明は、以上のような一般的な被写体を撮影する所謂コンパクトデジタルカメラだけではなく、広い画角が必要な監視カメラや、レンズ交換式のカメラに適用してもよい。

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）、中間状態（ｂ）、望遠端（ｃ）でのレンズ断面図である。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。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。本発明のズームレンズの実施例４の図１と同様の図である。本発明のズームレンズの実施例５の図１と同様の図である。実施例１の無限遠物点合焦時の収差図である。実施例２の無限遠物点合焦時の収差図である。実施例３の無限遠物点合焦時の収差図である。実施例４の無限遠物点合焦時の収差図である。実施例５の無限遠物点合焦時の収差図である。歪曲収差の補正を示す図である。本発明によるデジタルカメラの外観を示す前方斜視図である。図１２のデジタルカメラの後方斜視図である。図１２のデジタルカメラの断面図である。図１２の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

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…開口絞り
Ｆ…光学的ローパスフィルター
Ｃ…カバーガラス
Ｉ…像面
Ｅ…観察者眼球
１２…操作部
１３…制御部
１４、１５…バス
１６…撮像駆動回路
１７…一次記憶メモリ
１８…画像処理部
１９…記憶媒体部
２０…表示部
２１…設定情報記憶メモリ部
２２…バス
２４…ＣＤＳ／ＡＤＣ部
４０…デジタルカメラ
４１…撮影光学系
４２…撮影用光路
４３…ファインダー光学系
４４…ファインダー用光路
４５…シャッターボタン
４６…フラッシュ
４７…液晶表示モニター
４９…ＣＣＤ
５０…カバー部材
５１…処理手段
５２…記録手段
５３…ファインダー用対物光学系
５５…正立プリズム系
５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、…正立プリズム
５７…視野枠
５９…接眼光学系
６０…カバー
６１…焦点距離変更ボタン
６２…設定変更スイッチ

Claims

物体側から像側へ順に、
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、
正屈折力をもつ第３レンズ群と、
正屈折力をもつ第４レンズ群と、
を有し、
前記第２レンズ群よりも像側且つ前記第３レンズ群中の最も像側のレンズ面よりも物体側に配置された明るさ絞りを有し、
広角端から望遠端への変倍に際して、
前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔は広がり、
前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔は狭まり、
前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔は変化し、
前記第１レンズ群は、１枚の正レンズと１枚の負レンズとからなり、
前記第２レンズ群は、物体側から順に、負屈折力の第２レンズ群前群と、正屈折力の第２レンズ群後群と、からなり、
前記第３レンズ群は、物体側から順に、正屈折力の第３レンズ群前群と、負屈折力の第３レンズ群後群と、からなり、
前記第４レンズ群は、１つの正レンズ成分からなり、
前記第２レンズ群前群は、１つの負レンズ成分からなり、
前記第２レンズ群後群は、物体側から像側へ順に、負レンズと正レンズの２枚のレンズからなり、
前記第２レンズ群前群中の前記負レンズ成分と、前記第２レンズ群後群中の前記負レンズと、が、以下の条件式（１）を満足する
ことを特徴とするズームレンズ。
２．９＜ｆ_2GN2／ｆ_2GN1＜３０・・・（１）
ただし、ｆ_2GN1は前記第２レンズ群前群中の前記負レンズ成分の焦点距離、
ｆ_2GN2は前記第２レンズ群後群中の前記負レンズの焦点距離、
である。
広角端にて、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群が、以下の条件式（２）及び条件式（３）を満足することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
−１．８＜ｆｎｗ／ｆｗ＜−０．５・・・（２）
５＜ｆｐ／ｆｗ＜５００・・・（３）
ただし、ｆｎｗは広角端における前記第１レンズ群及び前記第２レンズ群前群の合成系の焦点距離、
ｆｐは前記第２レンズ群後群の焦点距離、
ｆｗは広角端におけるズームレンズの全系焦点距離、
である。
前記第２レンズ群後群中の前記負レンズが、以下の条件式（４）を満足する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のズームレンズ。
２．３８＜ｆ_2GN2／ｆ_2G＜３０・・・（４）
ただし、ｆ_2Gは前記第２レンズ群の焦点距離である。
前記第２レンズ群前群中の負レンズ成分が、以下の条件式（５）を満足する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載のズームレンズ。
−１．２３＜ｆ_2GN1／ｆｗ＜−０．１・・・（５）
ただし、ｆｗは広角端におけるズームレンズの全系焦点距離である。
前記第２レンズ群後群中の前記正レンズが、以下の条件式（６）を満足する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載のズームレンズ。
−５＜ｆ_2GP／ｆ_2G＜−０．２・・・（６）
ただし、ｆ_2GPは前記第２レンズ群後群中の前記正レンズの焦点距離、
ｆ_2Gは前記第２レンズ群の焦点距離、
である。
前記明るさ絞りが、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間に配置された
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１つに記載のズームレンズ。
広角端から望遠端への変倍に際し、前記第３レンズ群と前記明るさ絞りが一体で移動する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１つに記載のズームレンズ。
前記第１レンズ群が、物体側から順に、前記負レンズ、前記正レンズの２枚のレンズからなり、
前記第１レンズ群中の前記負レンズは、物体側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もち、
前記第１レンズ群中の前記正レンズは、像側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物体側面をもつ
ことを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１つに記載のズームレンズ。
前記第２レンズ群前群中の前記負レンズ成分が、物体側に凸面を向けたメニスカス形状であり、
前記第２レンズ群後群中の前記負レンズが両凹形状であり且つ非球面を有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか１つに記載のズームレンズ。
前記第２レンズ群前群中の前記負レンズ成分が単レンズである
ことを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか１つに記載のズームレンズ。
前記第２レンズ群前群中の前記負レンズ成分が、以下の条件を満足する形状である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか１つに記載のズームレンズ。
０．８＜（Ｒ_2GN1f＋Ｒ_2GN1r）／（Ｒ_2GN1f−Ｒ_2GN1r）＜１．５
・・・（７）
ただし、Ｒ_2GN1fは、前記第２レンズ群前群中の前記負レンズ成分の物体側面の近軸曲率半径、
Ｒ_2GN1rは、前記第２レンズ群前群中の前記負レンズ成分の像側面の近軸曲率半径、
である。
前記第２レンズ群後群中の負レンズは、プラスチックレンズである
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１１の何れか１つに記載のズームレンズ。
前記第２レンズ群後群中の前記負レンズは、物体側面または像側の少なくとも何れかが光軸から離れるに従い、負の屈折力が大きくなる形状の非球面である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１２の何れか１つに記載のズームレンズ。
前記第２レンズ群後群中の前記負レンズは、物体側面と像側面がともに非球面である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１３の何れか１つに記載のズームレンズ。
前記第２レンズ群後群中の前記負レンズは、以下の条件式（１２）を満足する両凹負レンズである
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１４の何れか１つに記載のズームレンズ。
−０．８＜（Ｒ_2GN2f＋Ｒ_2GN2r）／（Ｒ_2GN2f−Ｒ_2GN2r）＜０．９
・・・（１２）
ただし、Ｒ_2GN2fは、前記第２レンズ群後群中の前記負レンズの物体側面の近軸曲率半径、
Ｒ_2GN2rは、前記第２レンズ群後群中の前記負レンズの像側面の近軸曲率半径、
である。
前記第２レンズ群後群中の前記負レンズと前記正レンズは、それぞれ単レンズであり、
前記負レンズの像側面は、凹面であり、
前記正レンズの物体側面は、前記負レンズの前記像側面の近軸曲率半径よりも小さい近軸曲率半径をもつ凸面である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１５の何れか１つに記載のズームレンズ。
前記第２レンズ群後群中の正レンズが、物体側に凸面を向けたメニスカスレンズであることを特徴とする請求項１６に記載のズームレンズ。
前記第３レンズ群前群が、１つの正レンズ成分からなり、
前記第３レンズ群後群が、１つの負レンズ成分からなる
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１７の何れか１つに記載のズームレンズ。
前記第３レンズ群前群中の正レンズ成分が、両凸形状である
ことを特徴とする請求項１８に記載のズームレンズ。
前記第３レンズ群前群中の前記正レンズ成分の物体側面と像側面が、共に非球面であることを特徴とする請求項１９に記載のズームレンズ。
前記第３レンズ群後群の最も像側の面が、非球面の凹面である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項２０の何れか１つに記載のズームレンズ。
前記第３レンズ群後群が、物体側に凸面を向け像側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズ成分であり、以下の条件式（８）を満足する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項２１の何れか１つに記載のズームレンズ。
−０．６＜（Ｒ_3GNf−Ｒ_3GNr）／（Ｒ_3GNf＋Ｒ_3GNr）＜０．８
・・・（８）
ただし、Ｒ_3GNfは、前記第３レンズ群後群中の前記負レンズ成分の物体側面の近軸曲率半径、
Ｒ_3GNrは、前記第３レンズ群後群中の前記負レンズ成分の像側面の近軸曲率半径、
である。
前記第３レンズ群が、以下の条件式（９）を満足する負レンズを有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項２２の何れか１つに記載のズームレンズ。
１５＜ν３ｎ＜３５・・・（９）
ただし、ν３ｎは、前記第３レンズ群中の何れかの負レンズのアッベ数である。
前記第３レンズ群が、以下の条件式（１０）を満足する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項２３の何れか１つに記載のズームレンズ。
１０＜ν３ｐ_ave−ν３ｎ_ave＜７０・・・・（１０）
ただし、ν３ｐ_aveは、前記第３レンズ群内のすべての正レンズのアッベ数の平均、
ν３ｎ_aveは、前記第３レンズ群内のすべての負レンズのアッベ数の平均、
である。
前記第４レンズ群中の正レンズ成分は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項２４の何れか１つに記載のズームレンズ。
前記第４レンズ群の物体側の前記凸面が、非球面である
ことを特徴とする請求項２５に記載のズームレンズ。
前記第４レンズ群が非球面を持つ１枚のメニスカス単レンズからなる
ことを特徴とする請求項１乃至請求項２６の何れか１つに記載のズームレンズ。
遠距離物から近距離物へ合焦する際に、前記第４レンズ群が、物体側に移動する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項２７の何れか１つに記載のズームレンズ。
前記第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し、
前記第３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し、
前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔は、広角端に対して望遠端にて広がり、
前記第２レンズ群と前記第４レンズ群は、広角端から望遠端への変倍に際して移動することを特徴とする請求項１乃至請求項２８の何れか１つに記載のズームレンズ。
以下の条件式（１１）を満足する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項２９の何れか１つに記載のズームレンズ。
４＜ｆｔ／ｆｗ・・・（１１）
ただし、ｆｗは、広角端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。
ズームレンズと、
その像側に配置された撮像面をもち前記ズームレンズにより形成された前記撮像面上の光学像を電気信号に変換する撮像素子と、
を備え、
前記ズームレンズが、請求項１乃至請求項３０の何れか１つ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。
前記撮像素子にて撮像して得られた画像データを加工して形状を変化させた画像データとして出力する信号処理回路を備え、
前記ズームレンズが広角端且つ最も遠距離に合焦した状態において、以下の条件式（１３）を満足することを特徴とする請求項３１に記載の撮像装置。
０．７＜ｙ₀₇／（ｆｗ・ｔａｎω_07w）＜１．０・・・（１３）
ただし、ｆｗは広角端におけるズームレンズの全系焦点距離であり、
撮像素子の有効撮像領域内で中心から最も遠い点までの距離をｙ₁₀としたとき、
ｙ₀₇＝０．７×ｙ₁₀
で定義され、
有効撮像領域が広角端から望遠端で変化する場合は、
ｙ₁₀は、とり得る値の最大値とし、
ω_07wは、広角端における撮像面上の中心から像高がｙ₀₇となる像位置に入射する主光
線の物空間における入射光線と光軸とのなす角
である。