JP2010049085A - ３群ズームレンズ及びそれを備えた撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化、高性能化に有利であり、レンズ同士の偏心の影響も抑えやすい３群ズームレンズ等を提供すること。
【解決手段】物体側より順に、負の第１レンズ群Ｇ１、正の第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３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Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が狭まり、且つ、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が変化し、第１レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負レンズと物体側に凸面を向けた正レンズを有する一つの負レンズ成分からなり、第２レンズ群Ｇ２は、少なくとも１つの負レンズ及び複数の正レンズを有し、それらレンズのうちの少なくとも３つのレンズが隣のレンズに接合し、第２レンズ群Ｇ２中に含まれるレンズ成分の総数が２以下であり、第３レンズ群Ｇ３は２枚以下のレンズで構成された一つのレンズ成分からなる。
【選択図】図１

Description

本発明は小型のズームレンズ、及びそれを備えたコンパクトなデジタルカメラ等の撮像装置に関するものである。

従来より、デジタルカメラやビデオカメラにおいては高画質、高変倍、鏡枠の薄型化が要求されている。

例えば、特開２００５−３０８９５３号にて、負の屈折力の第１レンズ群と正の屈折力の第２レンズ群と正の屈折力の第３レンズ群とからなる３群ズームレンズが知られている。この３群ズームレンズは、第１レンズ群が物体側から順に両凹の負レンズと正レンズの接合レンズ成分で構成され、第２レンズ群を２枚のレンズ、第３レンズ群を１枚のレンズで構成している。そのため、小型化の点で優れている。

また、別の例として特開２００８−５８６００号に開示されている負の屈折力の第１レンズ群と正の屈折力の第２レンズ群と正の屈折力の第３レンズ群とからなる３群ズームレンズが知られている。
この３群ズームレンズは、第１レンズ群が物体側から順に両凹の負レンズと正レンズの接合レンズ成分で構成され、第２レンズ群を２つの接合レンズ成分で構成し、第３レンズ群を１枚の正メニスカスレンズで構成している。
この３群ズームレンズは、第１レンズ群、第２レンズ群における色収差の低減に有利なものである。

特開２００５−３０８９５３号公報 特開２００８−５８６００号公報

しかしながら、特許文献１に記載の３群ズームレンズは、第２レンズ群における収差補正のためにはレンズ枚数が少なく、そのため、色収差等の諸収差を抑えながらの高変倍比化が難しい。
また、特許文献２に記載の３群ズームレンズは、コマ収差が補正しきれていない。

本発明はこのような課題に鑑み、小型化、高性能化に有利な３群ズームレンズ、及びそれを備えた撮像装置の提供を目的とするものである。

上記課題を解決するために本発明の３群ズームレンズは、
物体側より順に、
負の屈折力をもつ第１レンズ群、
正の屈折力をもつ第２レンズ群、
正の屈折力をもつ第３レンズ群 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レンズ群との間隔が狭まり、且つ、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が変化し、
さらに、第２レンズ群と一体で移動する明るさ絞りを有する。

このように、負の屈折力のレンズ群を最も物体側のレンズ群とすることで、レンズの小径化や広角端での画角の確保に有利となる。
そして、負の屈折力の第１レンズ群と正の屈折力の第２レンズ群との間隔を変化させることで変倍を行う。
そして、正の屈折力をもつ第３レンズ群を配置することで射出瞳位置を像面から離し、受光面に入射する光束を垂直に近づけることで、色シェーディングの低減に有利となる。

また、明るさ絞りを第２レンズ群と一体で移動させることで有効光束を制限し、第２レンズ群の小径化や、屈折力の確保、小径化に有利となる。
明るさ絞りは第２レンズ群の物体側、像側、第２レンズ群中のいずれに配置してもよい。特に、第２レンズ群の物体側に明るさ絞りを配置すると、第１レンズ群の小径化や射出瞳の調整に有利となる。

このような３群ズームレンズにて、それぞれのレンズ群を以下の構成とすることで、小型化、光学性能の確保、偏心への影響の低減が行いやすくなる。
レンズ成分を光軸上にて空気と接する面が物体側面と像側面の２つのみのレンズ体とするとき、第１レンズ群は物体側から順に像側に凹面を向けた負レンズと物体側に凸面を向けた正レンズを有する負屈折力をもつ１つの負レンズ成分にて構成する。

このように、第１レンズ群を１つの負レンズ成分の構成とすることで、第１レンズ群の厚みを小さくしやすくなる。そして、この負レンズ成分を負レンズと正レンズを有する構成とすることにより、第１レンズ群で発生する球面収差、色収差の低減に有利となる。各レンズ間の相対的な偏心も抑えやすく、偏心による軸外収差への影響も低減できる。

そして、第２レンズ群は、少なくとも１つの負レンズ及び複数の正レンズを有し、それらレンズのうちの少なくとも３つのレンズが隣のレンズに接合し、第２レンズ群中に含まれるレンズ成分の総数が２以下で構成する。

このように、構成することで、第２レンズ群の正屈折力を複数の正レンズで分担し且つ第２レンズ群中に負レンズを持たせることで球面収差や色収差の補正に有利となる。

そして、少なくとも３つのレンズが隣のレンズに接合し、第２レンズ群を２以下のレンズ成分で構成することにより色収差補正機能の確保やレンズ同士の相対的な偏心による収差への影響を抑えやすくなる。
そして、第３レンズ群を１つの正レンズ成分で構成する。

第２レンズ群に変倍機能を持たせるため、第３レンズ群は上述のように薄型化に有利な簡略な構成にすることが好ましい。
そして、全体として４つ以下のレンズ成分で構成することで、沈胴時の薄型化にも有利となる。

このような構成の場合、第３レンズ群中の正レンズ成分が以下の条件式（１）を満足するレンズを有し、且つ、条件式（２）を満足することが好ましい。
１．４９＜ｎｄ_3low＜２．４ ・・・（１）
−１．０＜（ｒ_３ａ＋ｒ_３ｂ）／（ｒ_３ａ−_３ｂ）＜１．０ ・・・（２）
ただし、
ｎｄ_3lowは、第３レンズ群中の正レンズ成分中の最も屈折率が小さいレンズのｄ線に対する屈折率、
ｒ_３ａは、第３レンズ群中の正レンズ成分の物体側面の近軸曲率半径、
ｒ_３ｂは、第３レンズ群中の正レンズ成分の像側面の近軸曲率半径、
である。

条件式（１）は第３レンズ群を構成する単レンズ又は接合された一つの接合レンズ成分のうち屈折率が小さいレンズの好ましい屈折率を規定するものである。
条件式（１）を満足することで、第３レンズ群を構成するレンズに著しく大きい曲率をつけることなく正のパワーを得ることができる。そのため、特に軸外のコマ収差や像面湾曲の発生を抑えやすくなる。
条件式（１）の下限を下回らないようにすることで、レンズ面の曲率を小さくでき、コマ収差や像面湾曲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、材料や製造のコストを抑えやすくなる。

条件式（２）は第３レンズ群の正レンズ成分の好ましい形状ファクターを規定するものである。
条件式（２）を満足することで、物体側面と像側面で正のパワーを分担することができる。このためどちらかの面に大きい曲率をつけなくても必要な正のパワーを得ることができ。それにより、軸外の収差、特にコマ収差や像面湾曲の低減に有利となる。
条件式（２）の下限を下回らず、上限を上回らないようにすることで、物体側面と像側面の双方の曲率を小さくでき、軸外の収差、特にコマ収差や像面湾曲を低減しやすくなる。

さらには、以下の構成のいずれかを満足することがより好ましい。
第３レンズ群が以下の条件式（３）を満足することが好ましい。
−０．４０＜Ｄ_ｇ３／ｒ_３ｂ＜０．０ ・・・（３）
ただし、
Ｄ_ｇ３は、第３レンズ群の光軸上での厚みである。

条件式（３）は第３レンズ群の厚みと像側面の近軸曲率半径の好ましい関係を規定するものである。
条件式（３）を満足することで、第３レンズ群の薄型化と正屈折力の確保の両立に有利となる。また、軸外の収差、特にコマ収差の低減にも有利となる。
条件式（３）の下限を下回らないようにすることで、レンズ成分の薄型化に有利となる。また、第３レンズ群をフォーカシングレンズ群としたときの移動スペースの確保にも有利となる。
条件式（３）の上限を上回らないようにすることで、像側の面を正屈折力にでき、物体側面の正屈折力を緩和でき、軸外の収差を低減しやすくなる。

また、第１レンズ群の負レンズ成分が両凹形状であることが好ましい。
負の屈折力を複数のレンズ面に分担することで、軸上マージナル光線が光軸から遠くなる望遠側における球面収差の低減に有利となる。また、第１レンズ群の薄型化にも有利となる。また、接合面の近軸曲率半径を大きくでき、製造誤差による収差への影響も低減しやすくなる。

また、第１レンズ群中の負レンズ成分における負レンズが以下の条件式（７）を満足する形状であることが好ましい
−１．０＜（ｒ_１ｎａ＋ｒ_１ｎｂ）／（ｒ_１ｎａ−ｒ_１ｎｂ）＜１．０ ・・・（７）
ただし、
ｒ_１ｎａは、第１レンズ群中の負レンズ成分の負レンズの物体側面の近軸曲率半径、
ｒ_１ｎｂは、第１レンズ群中の負レンズ成分の負レンズの像側面の近軸曲率半径、
である。

条件式（７）は第１レンズ群中の負レンズの好ましい形状を規定するものである。
条件式（７）の下限を下回らないようにすることで、負レンズの物体側面における軸外収差の発生を抑えやすくなる。
条件式（７）の上限を上回らないようにすることで、物体側面の負屈折力を確保し、望遠側での球面収差を低減しやすくすることが好ましい。また、負レンズに接する正レンズが極端なメニスカス形状となることを避け、製造が容易になる。

また、広角端にて第３レンズ群を物体に移動させて遠距離から近距離へのフォーカシングを行い、広角端時の最も遠距離に合焦した状態にて第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群が以下の条件式（５）を満足することが好ましい。
２．０＜Ｄ_１２／Ｄ_２３＜ ８．０ ・・・（５）
ただし、
Ｄ_１２は、広角端における第１レンズ群と第２レンズ群との間の光軸上での距離、
Ｄ_２３は、広角端における第２レンズ群と第３レンズ群との間の光軸上での距離、
である。

条件式（５）は広角端における第１、第２レンズ群間隔と第２、第３レンズ群間隔の好ましい比率を規定するものである。
条件式（５）を満足することで、第２レンズ群の変倍のための移動スペースを十分に確保でき、第２レンズ群が過剰な正パワーを持たなくても、軸上および軸外の収差を抑えやすくなる。また第３レンズ群でのフォーカシングに必要なスペースを確保でき、近距離への合焦を行いやすくなる。
条件式（５）の下限を下回らないようにすることで、第２レンズ群の変倍のための移動スペースを確保でき、第２レンズ群の正屈折力を低減でき、軸上および軸外の収差を抑えやすくなる。
条件式（５）の上限を上回らないようにすることで、ズームレンズの全長の肥大化を抑え、且つ、第３レンズ群によるフォーカシングに必要なスペースの確保に有利となる。

また、第１レンズ群中の負レンズ成分は、非球面の接合面を有することが好ましい。
第１レンズ群中の接合面を非球面にすることによって、主に倍率色収差を良好に補正することが可能となる。

また、第１レンズ群中の負レンズ成分が、球面の接合面を有する構成としてもよい。
第１レンズ群中の接合面を球面にすることによって、安価に製造することが可能である。

また、第１レンズ群が以下の条件式（６）を満足することが好ましい。
−０．７０＜Ｄ_ｇ１／ｆ_１＜−０．０７５ ・・・（６）
ただし、
Ｄ_ｇ１は、第１レンズ群の光軸上での厚み、
ｆ_１は、第１レンズ群の焦点距離、
である。

条件式（６）は第１レンズ群の光軸上の好ましい厚みを特定するものである。
条件式（６）を満足することで、良好な光学性能と沈胴時の薄型化の両立に有利となる。
条件式（６）の下限を下回らないようにすることで、第１レンズ群の光軸上での厚みを適度に抑えられ、沈胴時の薄型化に有利となる。もしくは、第１レンズ群の負パワーを抑えることで、第１レンズ群の広角端における軸外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することで、第１レンズ群の負のパワーを確保し、広画角化に有利となる。また、第１レンズ群のコンペンセーターとしての機能確保のための移動量を低減できる。もしくは、第１レンズ群の光軸上での厚みを確保することで接合面形状の自由度が確保でき第１レンズ群の収差低減に有利となる。

また、第２レンズ群が１つの接合レンズ成分からなる構成としてもよい。これにより、第２レンズ群の小型化に有利となる。

更には、第２レンズ群の１つのレンズ成分が、物体側から順に、正レンズ、負レンズ、正レンズを有するレンズ成分であることが好ましい。
このレンズ成分の対称的な屈折力配置により球面収差や軸外の諸収差の補正に有利となる。そして、それら正レンズ、負レンズ、正レンズがこの順で接合されることで、レンズ同士の相互の偏心を低減でき、第２レンズ群の屈折力を確保しやすく、高変倍比化にも有利となる。

また、第２レンズ群は、それぞれが接合面を持つ２つの接合レンズ成分からなる構成としてもよい。
第２レンズ群が２つの接合レンズ成分の構成とすることで、それぞれのレンズ成分での色収差が抑えられる。そして、空気に接するレンズ面が４面あることで、第２レンズ群の主点の調整や諸収差の低減に有利となる。

更には、第２レンズ群のそれぞれのレンズ成分がダブレットであることが好ましい。
第２レンズ群のレンズの総数が４となるので小型化、低コスト化に有利となる。

また、第３レンズ群の正レンズ成分を単レンズで構成してもよい。
沈胴時の薄型化とコスト削減につながる。また、第３レンズ群をフォーカシングレンズ群とするとき、フォーカシング機構への負担を軽減できる。

もしくは、第３レンズ群の正レンズ成分を接合レンズ成分で構成してもよい。
第３レンズ群自体の色収差の低減に有利となり、全体として少ないレンズ成分としながらも光学性能を良好にできる。

また、第３レンズ群中の非球面の総数が多くとも１であることが好ましい。
本発明では、特に第３レンズ群におけるコマ収差等の低減に有利となる。そのため、第３レンズ群の非球面数を少なくして製造上のコストを抑えることができる。

また、本発明の撮像装置は、
３群ズームレンズと、
その３群ズームレンズの像側に配置され、３群ズームレンズにより形成される光学像を電気信号に変換する撮像素子を備え、
その３群ズームレンズが上述の何れかの３群ズームレンズとするものである。
これにより、小型で光学性能も優れた３群ズームレンズを備えた撮像装置を提供できる。

更には、第３レンズ群が以下の条件式（４）を満足して移動することが好ましい。
−０．８０＜ΔＤ_ｇ３／Ｉｈ＜ ８．００ ・・・（４）
ただし、
ΔＤ_ｇ３は、第３レンズ群の広角端での位置に対する望遠端での位置の差であり、物体側へ移動する場合を正符号とし、
Ｉｈは、最大像高、
である。

条件式（４）は第３レンズ群の好ましい移動量を規定するものである。
条件式（４）を満足ように第３レンズ群を移動させることで、変倍時の収差変動の低減やレンズ群を駆動させるメカ機構の負担軽減に有利となる。
条件式（４）の下限を下回らないようにすることで、第３レンズ群の像面側への過剰な移動を抑え、広角端と望遠端でのコマ収差等の軸外収差の変動の低減に有利となる。また、第２レンズ群の移動スペースの確保にも有利となる。
条件式（４）の上限を上回らないようにすることで、第３レンズ群の物体側への過剰な移動を抑え、全長の小型化に有利となる。

なお、後述の電気的な歪曲収差補正や、トリミングによる擬似的なズーミングを行う場合など、像高を変化させてもよいが、条件式（４）における最大像高Ｉｈはとり得る範囲での最大値を意味する。

また、３群ズームレンズによるディストーションを含んだ電気信号を画像処理によりディストーション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。
ディストーションを電気的に補正することにより、３群ズームレンズ自体の収差補正負担を軽減でき、第１レンズ群の負の屈折力の確保が容易となり小型高変倍比化に有利となる。
ディストーションの補正量を各色信号ごとに変更して倍率の色収差も画像処理により補正してもよい。

上述の構成の何れか複数を同時に満足することが、より小型化、高性能化等の点でより好ましい。
また、上述の各条件式は、３群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。

また、上述の各条件式について以下のように限定するとより好ましい。
条件式（１）について
下限値を１．４９３、１．４９５、１．６０、更には１．８０とすることが好ましい。
上限値を２．２、更には１．８とすることが好ましい。
条件式（２）について
下限値を−０．７、更には−０．５とすることが好ましい。
上限値を０．７、更には０．５とすることが好ましい。
条件式（３）について
下限値を−０．３０、更には−０．２０とすることが好ましい。
上限値を−０．０３、更には−０．０６とすることが好ましい。
条件式（４）について
下限値を−０．４、更には−０．２とすることが好ましい。
上限値を５．０、更には３．５とすることが好ましい。
条件式（５）について
下限値を２．５、更には３．０とすることが好ましい。
上限値を６．５、更には５．０とすることが好ましい。
条件式（６）について
下限値を−０．４０、更には−０．２５とすることが好ましい。
上限値を−０．０８、更には−０．０９とすることが好ましい。
条件式（７）について
下限値を−０．５、更には−０．１とすることが好ましい。
上限値を０．５、更には０．２とすることが好ましい。

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。

本発明によれば、小型化、高性能化に有利な３群ズームレンズを提供できる。更には、それを備えた小型の撮像装置を提供できる。

以下に示す各実施例は、いずれも３倍程度の変倍比を達成し、広角端半画角を確保し、光学性能も良好な負、正、正タイプ（実施例１〜７、８〜１４）の３群ズームレンズとなっている。
実施例１から７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。
全長は、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ものである。バックフォーカスは、空気換算長で示している。

各実施例で後述するように、広角端から望遠端への変倍に際して第１レンズ群は像側に移動後物体側に移動する。第２レンズ群は物体側にのみ移動する。第３レンズ群は各実施例により以下のように変化する。

フォーカシングは第３レンズ群の光軸方向の移動で行い、第３レンズ群が正の屈折力である実施例１から７は遠距離物点から近距離物点への合焦動作を第３レンズ群を像側に移動させて行う。
後述するように、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。

以下の本実施形態では、広角端から望遠端への変倍に際して
第１レンズ群は像側に移動後物体側に移動する。
第２レンズ群は物体側にのみ移動する。
第３レンズ群は、実施例により異なる。実施例１から５は、物体側にのみ移動する。実施例６、７は、像側にのみ移動する。

実施例８から１４は、それぞれ実施例１から７のズームレンズを用い、電気的に歪曲収差を補正する撮像装置に用いた例であり変倍時に有効撮像領域の形状が変化する。そのため、ズーム状態における像高や画角が対応する実施例と相違する。

以下、本発明のズームレンズの実施例１から７について説明する。実施例１から７の無限遠物点合焦時の広角端（ａ）、中間焦点距離状態（ｂ）、望遠端（ｃ）のレンズ断面図をそれぞれ図１〜図７に示す。図１〜図７中、第１レンズ群はＧ１、明るさ絞りはＳ、第２レンズ群はＧ２、フレア絞りはＦＳ、第３レンズ群はＧ３、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。

また、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、ズームデータは広角端（ＷＥ）、中間焦点距離状態（ＳＴ）、望遠端（ＴＥ）での値である。

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、負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、明るさ絞りＳと、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、フレア絞りＦＳと、正の屈折力の第３レンズ群Ｇ３とを配置している。

広角端から望遠端にかけての変倍時、第１レンズ群Ｇ１は像側に移動後物体側に移動する。第２レンズ群Ｇ２は物体側にのみ移動する。第３レンズ群Ｇ３は物体側にのみ移動する。

物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１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の接合レンズからなる。第２レンズ群Ｇ２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と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとの接合レンズからなる。第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズと像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズとの接合レンズからなる。

非球面は、第１レンズ群Ｇ１の両凹負レンズの両面と、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の最も物体側の物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの物体側の面と、最も像側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３レンズ群Ｇ３の両凸正レンズの物体側の面との６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、負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、明るさ絞りＳと、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、フレア絞りＦＳと、正の屈折力の第３レンズ群Ｇ３とを配置している。

広角端から望遠端にかけての変倍時、第１レンズ群Ｇ１は像側に移動後物体側に移動する。第２レンズ群Ｇ２は物体側にのみ移動する。第３レンズ群Ｇ３は物体側にのみ移動する。

物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１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の接合レンズからなる。第２レンズ群Ｇ２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と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとの接合レンズからなる。第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズからなる。

非球面は、第１レンズ群Ｇ１の両凹負レンズの物体側の面と、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の最も物体側の物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの物体側の面と、最も像側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３レンズ群Ｇ３の両凸正レンズの物体側の面との５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、負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、明るさ絞りＳと、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、フレア絞りＦＳと、正の屈折力の第３レンズ群Ｇ３とを配置している。

広角端から望遠端にかけての変倍時、第１レンズ群Ｇ１は像側に移動後物体側に移動する。第２レンズ群Ｇ２は物体側にのみ移動する。第３レンズ群Ｇ３は物体側にのみ移動する。

物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１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の接合レンズからなる。第２レンズ群Ｇ２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と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとの接合レンズからなる。第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズからなる。

非球面は、第１レンズ群Ｇ１の両凹負レンズの両面と、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の最も物体側の物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの物体側の面と、最も像側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３レンズ群Ｇ３の両凸正レンズの物体側の面との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、負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、明るさ絞りＳと、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、フレア絞りＦＳと、正の屈折力の第３レンズ群Ｇ３とを配置している。

広角端から望遠端にかけての変倍時、第１レンズ群Ｇ１は像側に移動後物体側に移動する。第２レンズ群Ｇ２は物体側にのみ移動する。第３レンズ群Ｇ３は物体側にのみ移動する。

物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は、両凹負レンズと物体側に凸面を向けた正メニス
カスレンズとの接合レンズからなる。第２レンズ群Ｇ２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と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとの接合レンズからなる。第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズと像側に凸面を向けた正メニスカスレンズとの接合レンズからなる。

非球面は、第１レンズ群Ｇ１の両凹負レンズの物体側の面と、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の最も物体側の物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの物体側の面と、最も像側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３レンズ群Ｇ３の両凸正レンズの物体側の面との５面に用いている。

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、負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、明るさ絞りＳと、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、フレア絞りＦＳと、正の屈折力の第３レンズ群Ｇ３とを配置している。

広角端から望遠端にかけての変倍時、第１レンズ群Ｇ１は像側に移動後物体側に移動する。第２レンズ群Ｇ２は物体側にのみ移動する。第３レンズ群Ｇ３は物体側にのみ移動する。

物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１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の接合レンズからなる。第２レンズ群Ｇ２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と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとの接合レンズからなる。第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズと像側に凸面を向けた正メニスカスレンズとの接合レンズからなる。

非球面は、第１レンズ群Ｇ１の両凹負レンズの両面と、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の最も物体側の物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの物体側の面と、最も像側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３レンズ群Ｇ３の両凸正レンズの物体側の面との６面に用いている。

実施例６のズームレンズは、図６に示すように、物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、明るさ絞りＳと、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力の第３レンズ群Ｇ３とを配置している。

広角端から望遠端にかけての変倍時、第１レンズ群Ｇ１は像側に移動後物体側に移動する。第２レンズ群Ｇ２は物体側にのみ移動する。第３レンズ群Ｇ３は像側にのみ移動する。

物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１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の接合レンズからなる。第２レンズ群Ｇ２は、両凸正レンズと両凹負レンズとの接合レンズと、両凸正レンズと両凹負レンズとの接合レンズとからなる。第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズからなる。

非球面は、第１レンズ群Ｇ１の両凹負レンズの物体側の面と、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の最も物体側の両凸正レンズの物体側の面と、最も物体側の両凹負レンズの像側の面と、第３レンズ群Ｇ３の両凸正レンズの像側の面との５面に用いている。

実施例７のズームレンズは、図７に示すように、物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、明るさ絞りＳと、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力の第３レンズ群Ｇ３とを配置している。

広角端から望遠端にかけての変倍時、第１レンズ群Ｇ１は像側に移動後物体側に移動する。第２レンズ群Ｇ２は物体側にのみ移動する。第３レンズ群Ｇ３は像側にのみ移動する。

物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１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の接合レンズからなる。第２レンズ群Ｇ２は、両凸正レンズと両凹負レンズとの接合レンズと、両凸正レンズと両凹負レンズとの接合レンズとからなる。第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズからなる。

非球面は、第１レンズ群Ｇ１の両凹負レンズの両面と、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の最も物体側の両凸正レンズの物体側の面と、最も物体側の両凹負レンズの像側の面と、第３レンズ群Ｇ３の両凸正レンズの像側の面との５面に用いている。

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、Ｆ_NOはＦナンバー、ωは半画角、ＷＥは広角端、ＳＴは中間焦点距離状態、ＴＥは望遠端、ｒ１、ｒ２…は各レンズ面の曲率半径、ｄ１、ｄ２…は各レンズ面間の間隔、ｎｄ１、ｎｄ２…は各レンズのｄ線の屈折率、νｄ１、νｄ２…は各レンズのアッベ数である。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。

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 ］
＋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。

数値実施例１
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1* -13.266 0.70 1.90366 31.32
2* 10.640 1.43 1.94595 17.98
3* 120.518 可変
4(絞り) ∞ -0.40
5* 5.323 2.15 1.80610 40.73
6 11.829 1.09 1.84666 23.78
7 4.228 2.00 1.58313 59.38
8* 8.800 0.74
9(フレア絞り) ∞ 可変
10* 31.396 1.40 1.61800 63.33
11 -16.128 1.00 1.94595 17.98
12 -17.230 可変
13 ∞ 0.50 1.51633 64.14
14 ∞ 0.50
15 ∞ 0.50 1.51633 64.14
16 ∞ 0.42
像面 ∞

非球面データ
第１面
K=0.000
A4=2.25854e-04,A6=1.86696e-05,A8=-7.96203e-07,A10=1.00881e-08
第２面
K=0.896
A4=5.34315e-04,A6=-6.01400e-05,A8=3.06150e-06,A10=-5.43479e-08
第３面
K=0.000
A4=1.40815e-04,A6=1.94199e-05,A8=-8.79011e-07,A10=1.17235e-08
第５面
K=-1.905
A4=1.50790e-03,A6=3.42444e-06,A8=4.39108e-07,A10=-1.94935e-08
第８面
K=1.307
A4=2.56621e-03,A6=8.98679e-05,A8=1.50168e-05,A10=-9.32075e-07
第１０面
K=0.000
A4=2.34287e-04,A6=4.67565e-06,A8=-1.46515e-07,A10=-2.23974e-09

変倍比 2.880

群焦点距離
f1=-13.80 f2=14.34 f3=18.63

各種データ
ズーム比
広角 中間 望遠
像高 3.84 3.84 3.84
焦点距離 7.51 13.50 21.62
Fno. 3.80 4.82 6.00
画角２ω 62.42 33.69 20.65
BF 9.27 14.09 21.84
全長 39.66 37.01 39.66
d3 17.30 7.83 2.77
d9 2.97 4.98 4.93
d12 7.69 12.51 20.26

数値実施例２
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d ｎd νd
1* -14.278 0.70 1.90366 31.32
2 11.423 2.19 1.94595 17.98
3* 101.992 可変
4(明るさ絞り)∞ -0.40
5* 4.853 2.00 1.80610 40.73
6 6.262 0.70 1.84666 23.78
7 3.448 2.00 1.58313 59.38
8* 7.042 0.74
9(フレア絞り)∞ 可変
10* 14.000 1.40 1.49700 81.54
11 -20.483 可変
12 ∞ 0.50 1.51633 64.14
13 ∞ 0.50
14 ∞ 0.50 1.51633 64.14
15 ∞ 0.42
像面（受光面） ∞


非球面データ
第１面
k=0.000,A4=7.74415e-05,A6=1.92625e-05,A8=-6.74734e-07,A10=7.65589e-09
第３面
k=0.000,A4=2.19531e-06,A6=2.08307e-05,A8=-8.42305e-07,A10=1.11273e-08
第５面
k=-1.653,A4=1.64937e-03,A6=1.77730e-05,A8=-5.69688e-07,A10=4.77908e-08
第８面
k=0.709,A4=2.24931e-03,A6=1.47533e-04,A8=-2.26007e-06,A10=8.19389e-07
第１０面
k=0.000,A4=9.99841e-05,A6=1.25435e-05,A8=-1.26758e-06,A10=4.12786e-08

変倍比 2.865
群焦点距離
f1=-14.36 f2=15.70 f3=16.96

各種データ
ＷＥ ＳＴ ＴＥ
像高 3.84 3.84 3.84
焦点距離 7.51 13.50 21.51
ＦＮＯ． 3.84 4.87 6.00
画角２ω 62.40 34.20 20.88
ＢＦ 9.77 14.47 21.92
全長 39.66 37.53 38.96
d3 17.59 7.75 2.43
d9 2.97 5.98 5.27
d11 8.18 12.89 20.32

数値実施例３
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d ｎd νd
1* -14.202 0.70 1.90366 31.32
2* 11.602 2.06 1.94595 17.98
3* 100.000 可変
4(明るさ絞り)∞ -0.40
5* 4.895 2.00 1.80610 40.73
6 6.312 0.70 1.84666 23.78
7 3.493 2.00 1.58313 59.38
8* 7.286 0.74
9(フレア絞り)∞ 可変
10* 16.641 1.44 1.49700 81.54
11 -17.351 可変
12 ∞ 0.50 1.51633 64.14
13 ∞ 0.50
14 ∞ 0.50 1.51633 64.14
15 ∞ 0.42
像面（受光面） ∞

非球面データ
第１面
k=0.000,A4=9.96784e-05,A6=1.88177e-05,A8=-6.94583e-07,A10=8.21071e-09
第２面
k=1.014,A4=3.62106e-04,A6=-3.16045e-05,A8=8.37338e-07,A10=-5.03458e-09
第３面
k=0.000,A4=3.52517e-05,A6=1.98363e-05,A8=-8.69684e-07,A10=1.24506e-08
第５面
k=-1.669,A4=1.63669e-03,A6=1.85525e-05,A8=-5.86746e-07,A10=4.17552e-08
第８面
k=0.817,A4=2.29412e-03,A6=1.47421e-04,A8=1.37442e-06,A10=2.88869e-07
第１０面
k=0.000,A4=1.55155e-04,A6=1.10296e-05,A8=-1.02387e-06,A10=3.11979e-08

変倍比 2.880
群焦点距離
f1=-14.25 f2=15.56 f3=17.34

各種データ
ＷＥ ＳＴ ＴＥ
像高 3.84 3.84 3.84
焦点距離 7.51 13.42 21.62
ＦＮＯ． 3.82 4.83 6.00
画角２ω 62.40 34.15 20.72
ＢＦ 9.84 14.53 22.17
全長 39.66 37.19 39.13
d3 17.61 7.90 2.54
d9 2.97 5.53 5.19
d11 8.27 12.95 20.59

数値実施例４
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d ｎd νd
1* -14.017 0.70 1.90366 31.32
2 11.214 2.45 1.94595 17.98
3* 120.518 可変
4(明るさ絞り)∞ -0.40
5* 4.995 2.09 1.80610 40.73
6 9.180 0.91 1.84666 23.78
7 3.878 2.00 1.58313 59.38
8* 7.393 0.74
9(フレア絞り)∞ 可変
10* 14.000 1.40 1.49700 81.54
11 -24.036 1.00 1.94595 17.98
12 -23.330 可変
13 ∞ 0.50 1.51633 64.14
14 ∞ 0.50
15 ∞ 0.50 1.51633 64.14
16 ∞ 0.42
像面（受光面） ∞

非球面データ
第１面
k=0.000,A4=6.93898e-05,A6=2.02050e-05,A8=-7.16655e-07,A10=8.24537e-09
第３面
k=0.000,A4=-5.40678e-06,A6=2.18912e-05,A8=-9.29715e-07,A10=1.29057e-08
第５面
k=-1.753,A4=1.61802e-03,A6=1.30324e-05,A8=-5.37442e-07,A10=4.61596e-08
第８面
k=1.235,A4=2.46506e-03,A6=1.74410e-04,A8=-6.80292e-06,A10=1.62237e-06
第１０面
k=0.000,A4=1.52134e-04,A6=1.19379e-05,A8=-1.21368e-06,A10=4.06969e-08

変倍比 2.880
群焦点距離
f1=-14.44 f2=14.49 f3=17.77

各種データ
像高 3.84 3.84 3.84
焦点距離 7.51 13.44 21.62
ＦＮＯ． 3.82 4.88 6.00
画角２ω 62.39 34.47 20.79
ＢＦ 8.69 12.93 20.60
全長 39.66 37.63 38.83
d3 17.12 7.62 2.09
d9 2.97 6.19 5.25
d12 7.11 11.35 19.02

数値実施例５
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d ｎd νd
1* -14.496 0.70 1.90366 31.32
2* 11.651 1.60 1.94595 17.98
3* 120.518 可変
4(明るさ絞り)∞ -0.40
5* 5.011 2.00 1.80610 40.73
6 9.861 0.90 1.84666 23.78
7 3.994 2.00 1.58313 59.38
8* 7.362 0.64
9(フレア絞り)∞ 可変
10* 14.000 1.40 1.49700 81.54
11 -25.543 1.00 1.94595 17.98
12 -24.847 可変
13 ∞ 0.50 1.51633 64.14
14 ∞ 0.50
15 ∞ 0.50 1.51633 64.14
16 ∞ 0.42
像面（受光面） ∞

非球面データ
第１面
k=0.000,A4=8.38894e-05,A6=2.14564e-05,A8=-7.37668e-07,A10=8.01740e-09
第２面
k=1.549,A4=3.21241e-04,A6=-2.09401e-05,A8=4.65732e-07,A10=-1.99254e-09
第３面
k=0.000,A4=3.14284e-05,A6=2.28984e-05,A8=-8.85930e-07,A10=1.09228e-08
第５面
k=-1.745,A4=1.62305e-03,A6=1.37282e-05,A8=-4.14769e-07,A10=3.67154e-08
第８面
k=1.277,A4=2.48100e-03,A6=1.74672e-04,A8=-3.77235e-06,A10=1.25351e-06
第１０面
k=0.000,A4=1.59776e-04,A6=1.39303e-05,A8=-1.32488e-06,A10=4.37187e-08

変倍比 2.880
群の焦点距離
f1=-14.92 f2=14.70 f3=18.20

各種データ
ＷＥ ＳＴ ＴＥ
像高 3.84 3.84 3.84
焦点距離 7.51 13.50 21.62
ＦＮＯ． 3.83 4.87 6.00
画角２ω 62.41 34.12 20.74
ＢＦ 8.70 12.92 20.17
全長 39.66 36.64 37.64
d3 18.05 8.08 2.53
d9 3.07 5.81 5.10
d12 7.12 11.34 18.60

数値実施例６
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d ｎd νd
1* -10.953 0.50 1.49700 81.54
2 15.249 1.15 1.84666 23.78
3* 26.475 可変
4(明るさ絞り)∞ -0.04
5* 8.978 1.60 1.72916 54.68
6 -20.000 1.20 1.49700 81.54
7* 74.759 0.10
8 7.513 1.75 1.83481 42.71
9 -9.872 1.74 1.76182 26.52
10 4.335 可変
11 25.000 1.90 1.80610 40.92
12* -12.236 可変
13 ∞ 0.40 1.54771 62.84
14 ∞ 0.50
15 ∞ 0.50 1.51633 64.14
16 ∞ 0.42
像面（受光面） ∞

非球面データ
第１面
k=0.000,A4=5.54348e-04,A6=-8.86833e-06,A8=2.21670e-07,A10=-2.53096e-09
第３面
k=0.000,A4=1.83539e-04
第５面
k=0.000,A4=-1.39402e-04,A6=6.29470e-05,A8=-1.20011e-05,A10=9.09887e-07
第７面
k=0.000,A4=5.75303e-04,A6=6.03497e-05,A8=-1.13984e-05,A10=9.36213e-07
第１２面
k=0.000,A4=5.72875e-04,A6=-2.78681e-05,A8=8.49030e-07,A10=-1.01158e-08

変倍比 2.882
群の焦点距離
f1=-18.18 f2=10.10 f3=10.43

各種データ
ＷＥ ＳＴ ＴＥ
像高 3.84 3.84 3.84
焦点距離 6.80 13.73 19.60
ＦＮＯ． 3.02 4.68 6.00
画角２ω 65.02 30.92 22.08
ＢＦ 4.05 3.26 2.91
全長 27.80 27.39 29.69
d3 10.74 3.88 1.59
d10 3.12 10.34 15.30
d12 2.54 1.76 1.39

数値実施例７
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d ｎd νd
1* -13.115 0.50 1.49700 81.54
2* 13.089 1.15 1.84666 23.78
3* 19.241 可変
4(明るさ絞り)∞ -0.04
5* 8.477 1.60 1.72916 54.68
6 -12.993 1.20 1.49700 81.54
7* 22.664 0.10
8 6.856 1.75 1.83481 42.71
9 -11.411 1.79 1.80518 25.42
10 4.409 可変
11 25.000 1.90 1.80610 40.92
12* -11.147 可変
13 ∞ 0.40 1.54771 62.84
14 ∞ 0.50
15 ∞ 0.50 1.51633 64.14
16 ∞ 0.42
像面（受光面） ∞

非球面データ
第１面
k=0.000,A4=1.92159e-04,A6=4.30887e-06,A8=-1.22142e-07,A10=1.24604e-10
第２面
k=-0.594,A4=5.50339e-05,A6=-2.06673e-05,A8=5.14911e-07
第３面
k=0.000,A4=-1.07581e-05
第５面
k=0.000,A4=-5.46476e-06,A6=4.75856e-05,A8=-8.22022e-06,A10=5.24732e-07
第７面
k=0.000,A4=9.79257e-04,A6=3.00855e-05,A8=-2.56486e-06,A10=1.36875e-07
第１２面
k=0.000,A4=7.34585e-04,A6=-2.93842e-05,A8=8.41145e-07,A10=-9.79956e-09

変倍比 2.882
群の焦点距離
f1=-17.95 f2=9.86 f3=9.79

各種データ
ＷＥ ＳＴ ＴＥ
像高 3.84 3.84 3.84
焦点距離 6.80 13.73 19.60
ＦＮＯ． 3.02 4.68 6.00
画角２ω 64.01 30.35 21.67
ＢＦ 3.85 3.22 3.01
全長 27.43 27.15 29.69
d3 10.54 3.85 1.59
d10 3.08 10.13 15.15
d12 2.35 1.72 1.49

実施例８から１４では広角側で発生する樽型の歪曲収差を電気的に補正したうえで画像の記録や表示を行っている。
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している。
そして、あらかじめ設定した有効撮像領域を画像処理により画像変換し、歪みを低減させた矩形の画像情報に変換する。
広角端での最大像高ＩＨｗは、中間焦点距離状態の最大像高ＩＨｓや望遠端での最大像高ＩＨｔよりも小さくなるようにしている。
本実施例８から１４では、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ている。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。

実施例８のズームレンズは実施例１のズームレンズに同じである。
実施例９のズームレンズは実施例２のズームレンズに同じである。
実施例１０のズームレンズは実施例３のズームレンズに同じである。
実施例１１のズームレンズは実施例４のズームレンズに同じである。
実施例１２のズームレンズは実施例５のズームレンズに同じである。
実施例１３のズームレンズは実施例６のズームレンズに同じである。
実施例１４のズームレンズは実施例７のズームレンズに同じである。

実施例８における像高、全画角のデータを以下に示す。
ズームデータ
像高 3.58 3.84 3.84
焦点距離 7.51 13.50 21.62
ＦＮＯ． 3.80 4.82 6.00
画角２ω 57.71 33.69 20.65

実施例９における像高、全画角のデータを以下に示す。
像高 3.59 3.84 3.84
焦点距離 7.51 13.50 21.51
ＦＮＯ． 3.84 4.87 6.00
画角２ω 57.78 34.20 20.88

実施例１０における像高、全画角のデータを以下に示す。
像高 3.58 3.84 3.84
焦点距離 7.51 13.42 21.62
ＦＮＯ． 3.82 4.83 6.00
画角２ω 57.74 34.15 20.72

実施例１１における像高、全画角のデータを以下に示す。
像高 3.59 3.84 3.84
焦点距離 7.51 13.44 21.62
ＦＮＯ． 3.82 4.88 6.00
画角２ω 57.79 34.47 20.79

実施例１２における像高、全画角のデータを以下に示す。
像高 3.59 3.84 3.84
焦点距離 7.51 13.50 21.62
ＦＮＯ． 3.83 4.87 6.00
画角２ω 57.81 34.12 20.74

実施例１３における像高、全画角のデータを以下に示す。
像高 3.64 3.84 3.84
焦点距離 6.80 13.73 19.60
ＦＮＯ． 3.02 4.68 6.00
画角２ω 61.61 30.92 22.08

実施例１４における像高、全画角のデータを以下に示す。
像高 3.68 3.84 3.84
焦点距離 6.80 13.73 19.60
ＦＮＯ． 3.02 4.68 6.00
画角２ω 61.28 30.35 21.67

以上の実施例１〜７の無限遠物点合焦時の収差図をそれぞれ図８、１０、１２、１４、１６、１８、２０に示す。これらの収差図において、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端における球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）を示す。各図中、“ω”は半画角を示す。
また、以上の実施例１〜７の無限遠物点合焦時の横収差図をそれぞれ図９、１１、１３、１５、１７、１９、２１に示す。これらの収差図において、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端における横収差（ＤＹＹ）を示す。各焦点距離状態において、左から順に、最大像高×０．６、最大像高×０．８、最大像高×１．０の位置における横収差を示している。また、横収差図の縦軸はＹ方向の開口比、横軸はＹ方向の横収差量である。

上記各実施例の条件式対応値を以下に掲げる。
条件 実施例1,8 実施例2,9 実施例3,10 実施例4,11
（１）nd_3low 1.618 1.497 1.497 1.497
（２）(r_3a+r_3b)/(r_3a-r_3b)
0.291 -0.188 -0.021 -0.250
（５）D₁₂/D₂₃ 4.556 4.634 4.639 4.505
（７）(r_1na+r_1nb)/(r_1na-r_1nb)
0.110 0.111 0.101 0.111
（３）D_g3/r_3b -0.139 -0.068 -0.083 -0.103
（４）ΔD_g3/Ih 3.272 3.166 3.209 3.102
（６）D_g1/f1 -0.154 -0.201 -0.193 -0.218


条件 実施例5,12 実施例6,13 実施例7,14
（１）nd_3low 1.497 1.8061 1.8061
（２）(r_3a+r_3b)/(r_3a-r_3b)
-0.279 0.343 0.383
（５）D₁₂/D₂₃ 4.759 3.433 3.405
（７）(r_1na+r_1nb)/(r_1na-r_1nb)
0.109 -0.164 0.001
（３）D_g3/r_3b 0.097 -0.155 -0.170
（４）ΔD_g3/Ih 2.988 -0.299 -0.221
（６）D_g1/f1 -0.154 -0.091 0.092

（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。

例えば、図２２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２２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。

ここで、ｒ'（ω）は次のように表すことができる。
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。

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。

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。

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≦０．６Ｌs
ただし、Ｌs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。
０．３Ｌs≦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。

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。

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。

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。

（デジタルカメラ）
図２３〜図２５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２３はデジタルカメラ１４０の外観を示す前方斜視図、図２４は同後方正面図、図２５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２３と図２５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２５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。

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。

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。

（内部回路構成）
図２６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。

図２６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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

以上のように、本発明にかかる３群ズームレンズは、小型化、高性能化に有利であり、レンズ同士の偏心の影響も抑えやすいレンズに適している。

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。 本発明のズームレンズの実施例６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７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１の無限遠物点合焦時の横収差図である。 実施例２の無限遠物点合焦時の収差図である。 実施例２の無限遠物点合焦時の横収差図である。 実施例３の無限遠物点合焦時の収差図である。 実施例３の無限遠物点合焦時の横収差図である。 実施例４の無限遠物点合焦時の収差図である。 実施例４の無限遠物点合焦時の横収差図である。 実施例５の無限遠物点合焦時の収差図である。 実施例５の無限遠物点合焦時の横収差図である。 実施例６の無限遠物点合焦時の収差図である。 実施例６の無限遠物点合焦時の横収差図である。 実施例７の無限遠物点合焦時の収差図である。 実施例７の無限遠物点合焦時の横収差図である。 歪曲収差の補正を説明する図である。 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。 上記デジタルカメラの後方斜視図である。 上記デジタルカメラの断面図である。 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
Ｓ…明るさ絞り
ＦＳ…フレア絞り
Ｆ…ローパスフィルタ
Ｃ…カバーガラス
Ｉ…像面
１１２…操作部
１１３…制御部
１１４…バス
１１５…バス
１１６…撮像駆動回路
１１７…一時記憶メモリ
１１８…画像処理部
１１９…記憶媒体部
１２０…表示部
１２１…設定情報記憶メモリ部
１２２…バス
１２４…ＣＤＳ／ＡＤＣ部
１４０…デジタルカメラ
１４１…撮影光学系
１４２…撮影用光路
１４３…ファインダー光学系
１４４…ファインダー用光路
１４５…シャッターボタン
１４６…フラッシュ
１４７…液晶表示モニター
１４９…ＣＣＤ
１５０…カバー部材
１５１…処理手段
１５２…記録手段
１５３…ファインダー用対物光学系
１５５…正立プリズム
１５７…視野枠
１５９…接眼光学系
１６０…カバー
１６１…焦点距離変更ボタン
１６２…設定変更スイッチ

Claims (18)

1. 物体側より順に、
   負の屈折力をもつ第１レンズ群、
   正の屈折力をもつ第２レンズ群、
   正の屈折力をもつ第３レンズ群を有し、
   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レンズ群との間隔が狭まり、且つ、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が変化し、
   さらに、第２レンズ群と一体で移動する明るさ絞りを有し、
   レンズ成分を光軸上にて空気と接する面が物体側面と像側面の２つのみのレンズ体とするとき、
   前記第１レンズ群は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負レンズと物体側に凸面を向けた正レンズを有する負屈折力をもつ１つの負レンズ成分からなり、
   前記第２レンズ群は、少なくとも１つの負レンズ及び複数の正レンズを有し、
   それらレンズのうちの少なくとも３つのレンズが隣のレンズに接合し、
   前記第２レンズ群中に含まれるレンズ成分の総数が２以下であり、
   前記第３レンズ群は１つの正レンズ成分からなり、
   前記第３レンズ群中の正レンズ成分が以下の条件式（１）を満足するレンズを有し、且つ、条件式（２）を満足することを特徴とする３群ズームレンズ。
   １．４９＜ｎｄ_3low＜２．４ ・・・（１）
   −１．０＜（ｒ_3ａ＋ｒ_3ｂ）／（ｒ_3ａ-ｒ_3ｂ）＜１．０ ・・・（２）
   ただし、
   ｎｄ_3lowは、前記第３レンズ群中の正レンズ成分中の最も屈折率が小さいレンズのｄ線に対する屈折率、
   ｒ_3aは、前記第３レンズ群中の正レンズ成分の物体側面の近軸曲率半径、
   ｒ_3bは、前記第３レンズ群中の正レンズ成分の像側面の近軸曲率半径、
   である。
2. 前記第３レンズ群が以下の条件式（３）を満足することを特徴とする請求項１に記載の３群ズームレンズ。
   −０．４０＜Ｄg₃／ｒ_3b＜０．０ ・・・（３）
   ただし、Ｄg₃は、前記第３レンズ群の光軸上での厚みである。
3. 前記第１レンズ群の前記負レンズ成分が両凹形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の３群ズームレンズ。
4. 前記第１レンズ群中の負レンズ成分における前記負レンズが以下の条件式（７）を満足する形状であることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の３群ズームレンズ。
   −１．０＜（ｒ_1na＋ｒ_1nb）／（ｒ_1na−ｒ_1nb）＜１．０ ・・・（７）
   ただし、
   ｒ_1naは、前記第１レンズ群中の前記負レンズ成分の前記負レンズの物体側面の近軸曲率半径、
   ｒ_1nbは、前記第１レンズ群中の前記負レンズ成分の前記負レンズの像側面の近軸曲率半径、
   である。
5. 広角端にて前記第３レンズ群を物体に移動させて遠距離から近距離へのフォーカシングを行い、
   広角端時の最も遠距離に合焦した状態にて前記第１レンズ群、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群が以下の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の３群ズームレンズ。
   ２．０＜Ｄ₁₂／Ｄ₂₃＜ ８．０ ・・・（５）
   ただし、
   Ｄ₁₂は、広角端における前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間の光軸上での距離、
   Ｄ₂₃は、広角端における前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間の光軸上での距離、
   である。
6. 前記第１レンズ群中の前記負レンズ成分は、非球面の接合面を有することを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の３群ズームレンズ。
7. 前記第１レンズ群中の前記負レンズ成分は、球面の接合面を有することを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の３群ズームレンズ。
8. 前記第１レンズ群が以下の条件式（６）を満足することを特徴とする請求項１から７の何れか一項に記載の３群ズームレンズ。
   −０．７０＜Ｄ_g１／ｆ₁＜−０．０７５ ・・・（６）
   ただし、
   Ｄ_g1は、前記第１レンズ群の光軸上での厚み、
   ｆ₁は、前記第１レンズ群の焦点距離、
   である。
9. 前記第２レンズ群が１つの接合レンズ成分からなることを特徴とする請求項１から８の何れか一項に記載の３群ズームレンズ。
10. 前記第２レンズ群の前記１つのレンズ成分が、物体側から順に、正レンズ、負レンズ、正レンズを有するレンズ成分であることを特徴とする請求項９に記載の３群ズームレンズ。
11. 前記第２レンズ群が２つの接合レンズ成分からなることを特徴とする請求項１から８の何れか一項に記載の３群ズームレンズ。
12. 前記第２レンズ群が２つの接合ダブレットレンズ成分からなることを特徴とする請求項１１に記載の３群ズームレンズ。
13. 前記第３レンズ群の前記正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から１２の何れか一項に記載の３群ズームレンズ。
14. 前記第３レンズ群の前記正レンズ成分が接合レンズ成分であることを特徴とする請求項１から９の何れか一項に記載の３群ズームレンズ。
15. 前記第３レンズ群中の非球面の総数が多くとも１であることを特徴とする請求項１から１４の何れか一項に記載の３群ズームレンズ。
16. ３群ズームレンズと、
    前記３群ズームレンズの像側に配置され、前記３群ズームレンズにより形成される光学像を電気信号に変換する撮像素子を備える撮像装置であって、
    前記３群ズームレンズが請求項１から１５の何れか一項に記載の３群ズームレンズであることを特徴とする撮像装置。
17. 前記第３レンズ群が以下の条件式（４）を満足して移動することを特徴とする請求項１６に記載の撮像装置。
    −０．８０＜ΔＤ_g3／Ｉｈ＜ ８．００ ・・・（４）
    ただし、
    ΔＤ_g3は、前記第３レンズ群の広角端での位置に対する望遠端での位置の差であり、物体側へ移動する場合を正符号とし、
    Ｉｈは、最大像高、
    である。
18. 前記３群ズームレンズによるディストーションを含んだ前記電気信号を画像処理により前記ディストーション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を特徴とする請求項１６または１７に記載の撮像装置。
    

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