JP2010060915A

JP2010060915A - ズームレンズおよびそれを備えた撮像装置

Info

Publication number: JP2010060915A
Application number: JP2008227302A
Authority: JP
Inventors: Masaru Morooka; 優諸岡
Original assignee: Olympus Imaging Corp
Current assignee: Olympus Imaging Corp
Priority date: 2008-09-04
Filing date: 2008-09-04
Publication date: 2010-03-18

Abstract

【課題】変倍比の確保及び光学性能の確保に有利なズームレンズを提供する。
【解決手段】物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、第４レンズ群を有し、広角端から望遠端への変倍に際して各レンズ群の間の間隔が変化するように第２レンズ群と第３レンズ群が移動し、第１レンズ群は、物体側より順に、非球面を有する負レンズ成分、正レンズ成分の２つのレンズ成分からなり、第２レンズ群は、物体側より順に、第１の正レンズ、第２の正レンズ、負レンズ、第３の正レンズからなり、第１の正レンズは物体側に凸の物体側面を持ち、その物体側面は非球面であり、第３の正レンズは非球面の像側面を持ち、第４レンズ群は、非球面をもつ１つのレンズ成分からなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ズームレンズに関するものである。さらには、ズームレンズと撮像素子を備えたデジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置に関するものである。

近年、撮像装置の技術分野において、銀塩カメラに代わりデジタルカメラが主流となっている。デジタルカメラは一般的に撮影フイルム用カメラに比べて撮像面サイズが小さいため小型化を達成しやすいという特徴をもつ。最近では携帯性が従来に比べてより一層重視される傾向があるためにデジタルカメラ自体が小型化している。さらに、屋内・屋外問わず、手軽にデジタルカメラを用いて撮影を楽しみたいという顧客のニーズがあるために、光学系として用いるズームレンズの広画角化や高変倍比化が求められている。

このような小型・広画角・高変倍比のズームレンズの達成を目指して、従来から様々なズームレンズが提唱されている。例えば、特許文献１から特許文献３には、最も物体側に負屈折力のレンズ群を配置した負先行タイプのズームレンズが開示されている。このような、負先行のズームレンズは、全体としてレトロフォーカスタイプの屈折力配置となっているため、正先行型のズームレンズに比べ広角端での画角の確保に有利であり、最も物体側のレンズ群のサイズの小型化によりズームレンズ全体の小型化にも有利となっている。

例示した特許文献１から特許文献３に開示されたズームレンズは、第１レンズ群の正レンズの屈折率を１．９以上と高くすることで、広角端の像面湾曲を補正しつつ、周辺部のレンズ厚みを小さく抑え、第１レンズ群全体を薄くし、ズームレンズの小型化を図っている。

特開２００７−１７９０１５号公報特開２００７−２７２２１６号公報特開２００７−３３３７９９号公報

しかしながら、このような負先行のズームレンズの分野においても更なる高変倍比化が求められる。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、広角端の画角の確保や小型化に有利な負先行タイプのズームレンズであって、変倍比の確保及び光学性能の確保に有利なズームレンズの提供を目的とする。
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。

上記課題を解決するため、本発明のズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群、第４レンズ群を有し、広角端から望遠端への変倍に際して各レンズ群の間の間隔が変化するように前記第２レンズ群と前記第３レンズ群が移動し、前記第１レンズ群は、物体側より順に、非球面を有する負レンズ成分、正レンズ成分の２つのレンズ成分からなり、前記第２レンズ群は、物体側より順に、第１の正レンズ、第２の正レンズ、負レンズ、第３の正レンズからなり、前記第１の正レンズは物体側に凸の物体側面を持ち、その物体側面は非球面であり、前記第３の正レンズは非球面の像側面を持ち、前記第４レンズ群は、非球面をもつ１つのレンズ成分からなり、前記第１レンズ群中の前記負レンズ成分は以下の条件式（１）を満足する負レンズを有し、前記第１レンズ群中の前記正レンズ成分は以下の条件式（２）を満足する正レンズを有し、前記第２レンズ群の前記第１正レンズの物体側面が以下の条件式（３−１）を満足する非球面であり、前記第２レンズ群の前記第３正レンズの像側面が以下の条件式（３−２）を満足する非球面であることを特徴とする。
１．８１＜Ｎ₁＜２．３５・・・（１）
１．９＜Ｎ₂＜２．３５・・・（２）
−０．０５＜ΔＡＳＰ_2F／ｆ₂＜−０．０００３・・・（３−１）
０．０００１＜ΔＡＳＰ_2R／ｆ₂＜０．０５・・・（３−２）
但し、
Ｎ₁は第１レンズ群の負レンズ成分中の何れかの負レンズのｄ線に対する屈折率、
Ｎ₂は第１レンズ群の正レンズ成分中の何れかの正レンズのｄ線に対する屈折率、
ｆ₂は第２レンズ群の焦点距離、ΔＡＳＰ_2Fは第２レンズ群中の第１正レンズの物体側面における、望遠端での軸上マージナル光線高での非球面偏倚量、
ΔＡＳＰ_2Rは第２レンズ群中の第３正レンズの像側面における、望遠端での軸上マージナル光線高での非球面偏倚量、であり、非球面偏倚量は、図１６に示すように、非球面の面頂を面頂とし、曲率半径を非球面の近軸曲率半径とした基準球面から非球面までの光軸方向での距離であり、基準球面に対して非球面が像側にある場合を正符号とする。ここで、図１６は本発明の非球面レンズの非球面偏倚量を示す断面図である。
なお、レンズ成分は、光軸上にて空気と接する面が物体側面と像側面の２面のみのレンズ体を意味する。

このような構成とすることで、広い画角を確保しやすいパワー配置のレンズ群配置となる。
また、第１レンズ群は、物体側より順に負レンズ成分、正レンズ成分を有するため、第１レンズ群の主点を物体側よりにでき、第１レンズ群の小径化が可能となる。また、広角端での軸外収差、望遠端での球面収差の補正にも有利となる。さらに、負レンズ成分の少なくとも１面を非球面とすることで、負レンズ成分の負屈折力を確保しつつ、広角端における軸外収差を良好に補正できる。そして、第１レンズ群全体の負屈折力を確保できるので、ズームレンズ全長の短縮化によるコンパクト化に有利となる。

条件式（１）は第１レンズ群の負レンズ成分中何れかの負レンズのｄ線に対する好ましい屈折率を特定するものである。条件式（１）の下限を下回らないようにすることで、負レンズ成分の像側面の曲率を適度に抑えることができ、広角端の像面湾曲や望遠端での球面収差の発生を抑えやすくなる。また、負レンズ成分のコバ厚みを小さく出来るので、第１レンズ群の小型化にも有利となる。上限を上回らないようにすることで、材料のコスト、レンズ面の加工のコストを抑えやすくなる。

条件式（２）は第１レンズ群の正レンズ成分中何れかの正レンズのｄ線に対する好ましい屈折率を特定するものである。条件式（２）の下限を下回らないようにすることで、像側面を小さい曲率半径の凹面としなくても広角端の像面湾曲、望遠端での球面収差を良好に補正できる。また、正レンズ成分のコバ厚みの確保しつつ軸上厚みを小さく出来るので、第１レンズ群の小型化にも有利となる。上限を上回らないようにすることで、材料のコスト、レンズ面の加工のコストを抑えやすくなる。

そして、変倍にともなう像面湾曲の変動を抑えやすくするため、上述のように第３レンズ群と第４レンズ群を配置している。
正屈折力の第３レンズ群を変倍の際に移動させることで像面湾曲の変動を調整する機能を持たせられる。また、非球面をもつ１つのレンズ成分からなる第４レンズ成分を配置することで、像面湾曲の補正に有利となる。第４レンズ群は像面湾曲の補正を行う機能のため、屈折力が弱くても良い。そのため、１つレンズ成分で構成し、小型化をはかることが好ましい。

また、正の屈折力の第２レンズ群は、一般的には正レンズ、負レンズ、正レンズのトリプレットで構成することが収差補正上は望ましい。ここで、変倍比の確保と小型化の両立のためには物体側の正レンズの屈折力を強めて主点を物体側よりにすることが好ましい。そこで、トリプレットレンズの物体側の正レンズを２枚の正レンズに置き換え、物体より順に、第１の正レンズ、第２の正レンズ、負レンズ、第３の正レンズの構成にすることで、変倍比の確保と収差補正にいっそう有利となる。

そして、変倍比の確保のために、第２レンズ群の屈折力を大きくしても光学性能を良好とするべく、上述の位置に非球面を設けている。非球面を用いることにより、第２レンズ群で発生する球面収差をさらに良好に補正することが可能となる。そのため、第２レンズ群の最も物体側の正レンズの物体側の凸面を非球面とし、かつ非球面は中心部よりも周辺部にて屈折力が弱くなる形状とすることが望ましい。これにより望遠端状態における像面湾曲、非点収差を良好に補正できる。

また、第２レンズ群の最も像側の正レンズの像側面を非球面とし、かつ非球面は中心部よりも周辺部にて屈折力が弱くなる形状とすることが望ましい。これにより望遠端状態における像面湾曲を良好に補正できる。また、ズームレンズがフォーカシング機能を持つ場合には、至近撮影時の像面湾曲、非点収差の変動を良好に補正することが出来る。

条件式（３−１）、（３−２）は第２レンズ群の最も物体側の正レンズの物体側面、最も像側の正レンズの像面側の非球面の望遠端での軸上マージナル光線高での非球面偏倚量を規定するものである。

条件式（３−１）、（３−２）の条件を満足することで、望遠端における像面湾曲等の補正に有利となる。
条件式（３−１）の上限を上回らず、且つ、条件式（３−２）の下限を下回らないようにして、非球面の収差補正効果を確保して上述した諸収差の補正を行うことが好ましい。条件式（３−１）の下限を下回らず、且つ、条件式（３−２）の上限を上回らないようにして非球面偏倚量を適度におさえることで、レンズの偏心による偏心収差を抑えやすくなる。また、第３レンズ群をフォーカシングレンズ群とした場合、非球面偏倚量を適度におさえることで、フォーカシング時の光線変化による非点収差の変動を低減しやすくなる。

このように、本発明によれば、広角端の画角の確保や小型化に有利な負先行のズームレンズであって、変倍比の確保及び光学性能の確保に有利なズームレンズを提供できる。

また、本発明において、以下の構成のいずれかひとつ、もしくは複数を同時に満足することがより好ましい。
なお、ズームレンズがフォーカシング機構を備える場合、後述する各構成要件は、最も遠距離の物体に合焦した状態での構成とする。

本発明において、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群と第２レンズ群との間の間隔が狭くなり、第２レンズ群と第３レンズ群が互いの間の間隔を変化させながら移動し、第４レンズ群を固定し、フォーカシング時に第３レンズ群を光軸方向に移動することが好ましい。
第２レンズ群が変倍機能を担い、第３レンズ群が移動により収差の調整を行う機能を担う。第４レンズ群は固定とすることでメカ構成を簡略にできる。第３レンズ群は屈折力が適度に抑えられるのでこのレンズ群をフォーカシングレンズ群とするとフォーカシングによる収差変動を低減しやすくなる。

また、第１レンズ群中の負レンズ成分と正レンズ成分はそれぞれガラスレンズを１つのみ有する構成とすることが好ましい。これにより、各レンズ成分の小型化に有利となる。更には、小型化のためそれぞれのレンズ成分をガラス単レンズとすることがより好ましい。

また、第２レンズ群の第３の正レンズの像側面が第１の正レンズの物体側面よりも大きい近軸曲率半径絶対値を持つ凸面とすると、第２レンズ群の収差の低減や第２レンズ群の主点の調整のバランスが取りやすくなる。

また、第３レンズ群が以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
４．５＜ｆ₃／ｆ_w＜１２．０・・・（４）
但し、
ｆ₃は第３レンズ群の焦点距離、
ｆ_wは広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離である。

条件式（４）は、第３レンズ群の好ましい焦点距離を特定するものである。条件式（４）は、高変倍比化にともなって発生しやすくなる像面湾曲の変動を低減するための条件である。

本発明では条件式（１）、（２）を満足することで、第１レンズ群単独での収差の低減に有利となる。一方、第２レンズ群で発生する変倍時の像面湾曲の変動は、第３レンズ群と相殺させることで補正することが好ましい。

高変倍比化するには、第２レンズ群の屈折力を強くする必要がある。そのため、第３レンズ群による収差補正分担を適切に行うことが好ましい。条件式（４）を満足することで、第３レンズ群の屈折力を弱く保ち、変倍分担による移動の規制を弱くして、変倍による像面湾曲変動を主に補正する役割を担わせることが好ましい。

条件式（４）の下限を下回らないようにして、第３レンズ群の屈折力を抑えることで、第３レンズ群が比較的物体側に寄る変倍域での収差変動を抑えやすくなる。条件式（４）の上限を上回らないようにして、第３レンズ群の正屈折力を適度に確保することで、第２レンズ群の正屈折力の過剰を抑えやすくなる。また、第３レンズ群の変倍時の移動量を小さくできる。

また、更に以下の条件式（４’）を満足することが望ましい。
５．５＜ｆ₃／ｆ_w＜１２．０・・・（４’）
高変倍比化による収差変動の低減のために、条件式（４）の下限を５．５にすることが好ましい。

また、第３レンズ群が物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズ成分からなり、以下の条件式（７）を満足することがより好ましい。
１．２＜（Ｒ₃₁＋Ｒ₃₂）／（Ｒ₃₁−Ｒ₃₂）＜２０．０・・・（７）
但し、
Ｒ₃₁は第３レンズ群の正レンズ成分の物体側面の近軸曲率半径、
Ｒ₃₂は第３レンズ群の正レンズ成分の像側面の近軸曲率半径である。

第３レンズ群には大きな屈折力を必要とせず、ズームレンズ全体の収差のバランスを良好にする機能を担う。そのため、第３レンズ群中の正レンズ成分は条件式（７）を満足するメニスカス形状とすることが好ましい。条件式（７）の下限を下回らないようにすることで、第３レンズ群に入射する光線の入射角を抑えられ、軸上収差と軸外収差ともに過剰な収差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、第３レンズ群が第２レンズ群に近づきすぎないようにし、干渉を抑えることが好ましい。第３レンズ群をフォーカシングレンズ群とする場合はとくに第２レンズ群との距離を確保でき好ましい。また、面形状の加工にも有利となる。

また、第１レンズ群の負レンズ成分が以下の条件式（５）を満足する両凹形状をもつことが好ましい。
０．５＜（Ｒ₁＋Ｒ₂）／（Ｒ₁−Ｒ₂）＜１．０・・・（５）
但し、Ｒ₁は第１レンズ群の負レンズ成分の物体側面の近軸曲率半径、Ｒ₂は第１レンズ群の負レンズ成分の像側面の近軸曲率半径である。

条件式（５）は第１レンズ群の負レンズ成分の形状に関する好ましい条件式である。条件式（５）を満足することで、第１レンズ成分の物体側面と像側面で良好に負のパワーを分担することが可能となり、広角端での像面湾曲や望遠端での球面収差の低減に有利となる。条件式（５）の下限を下回らないようにすることで負レンズ成分の物体側面の負屈折力を適度に抑えられ、広角端の軸外収差を低減しやすくなる。条件式（５）の上限を上回らないようにして、負レンズ成分の物体側面の負屈折力を確保することで、望遠端での球面収差を低減しやすくなる。

また、第２レンズ群の像側直後に明るさ絞りを配置することが好ましい。負先行のズームレンズタイプで高変倍比化するためには、第２レンズ群の変倍作用を大きくすることが効果的である。そのため第２レンズ群の後方に明るさ絞りを配置することが好ましい。

明るさ絞りが第２レンズ群の物体側に配置されている場合、望遠端にて第１レンズ群と第２レンズ群の軸上空気間隔を小さくし難くなるが、明るさ絞りを第２レンズ群の像側直後に配置することによって、第１レンズ群と第２レンズ群との間の間隔をメカの制約なく近づけることが出来る。そのため、変倍時の第２レンズ群の移動量の確保に有利となり、変倍比の確保と小型化の両立に有利となる。

また、広角端付近での第３レンズ群の有効径を小さくしやすくなる、つまり、第３レンズ群における広角端から望遠端にかけての有効径の変化をつけやすくなる。それにより、変倍時の収差の調整にいっそう有利となる。

更には、広角端から望遠端への変倍の際、明るさ絞りが、第２レンズ群と一体で移動する構成とする。これにより、機械的な構成がいっそう簡易にできる、また、第２レンズ群中の有効径の変化が小さくなり、第２レンズ群の小型化や収差の低減に有利となる。

さらには、第１レンズ群の最も像側の面が像側に凹面を向けた形状であることが好ましい。広角端付近での収差補正に有利な形状としながら、望遠端にて第２レンズ群の主点を第１レンズ群に近づけやすくなり小型化と変倍比の確保の両立にいっそう有利となる。

また、第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群、第４レンズ群が以下の条件式（８）、（９）を満足することが好ましい。
−６．３＜ φ₁／（φ₃＋｜φ₄｜）＜−０．９２・・・（８）
１．３２＜ φ₂／（φ₃＋｜φ₄｜）＜６．７・・・（９）
但し、
φ₁は第１レンズ群の屈折力、
φ₂は第２レンズ群の屈折力、
φ₃は第３レンズ群の屈折力、
φ₄は第４レンズ群の屈折力である。

画角の確保や変倍比の確保を行いつつ、小型化や性能確保をバランスよく行うため、第１、第２レンズ群の屈折力を適度に高め、相対的に第３レンズ群、第４レンズ群の屈折力を弱くして収差バランスを調整しやすくすることが好ましい。

条件式（８）の下限を下回らないようにして第１レンズ群の屈折力を抑えることで、第１レンズ群での収差低減に有利となる。上限を上回らないようにして第１レンズ群の負屈折力を確保することで小型広角化に有利となる。もしくは、第３レンズ群と第４レンズ群の屈折力絶対値を低減でき、薄型化や像面湾曲の補正に有利となる。

条件式（９）の下限を下回らないようにして第３レンズ群と第４レンズ群の屈折力絶対値を抑えることで、軸外収差の変動を抑えやすくなる。上限を上回らないようにして第２レンズ群の屈折力を抑えることで、収差補正のためにレンズ枚数の増大を抑えられる。

また、第４レンズ群が以下の条件式（１０）を満足することが好ましい。
−０．５＜（ｆ₄／ｆ_w）^−１＜０．５・・・（１０）
但し、
ｆ₄は第４レンズ群の焦点距離、
ｆ_wは広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離である。

条件式（１０）の範囲内として第４レンズ群の屈折力の絶対値を小さくすることで、第４レンズ群自体の薄型化と収差低減の両立に有利となり非球面によるズームレンズ全体の軸外収差の補正機能をいっそう得やすくなる。

また、以下の条件式（６）を満足することが好ましい。
３．８５＜ｆ_t／ｆ_w＜８・・・（６）
但し、
ｆ_tは望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離、
ｆ_wは広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離である。

条件式（６）の下限を下回らないようにして画角変更による自由度を確保することで種々撮影シーンに対応でき好ましい。上限を上回らないようにすることで、第１レンズ群と第２レンズ群で発生する収差を抑えやすくなり、小型化とズーム全域での性能確保に有利となる。

ズームレンズがフォーカシング機能を有す場合は、上記各構成は、最も遠距離の物体に合焦した状態とする。

条件式（１）については、下限値を１．８３、更には１．８５とすることがより好ましい。上限値を２．０、更には１．９とすることがより好ましい。

条件式（２）については、下限値を１．９１、更には１．９２とすることがより好ましい。上限値を２．２、更には２．１とすることがより好ましい。

条件式（３−１）については、下限値を−０．０３、更には−０．０１とすることがより好ましい。上限値を−０．０００５、更には−０．００１とすることがより好ましい。

条件式（３−２）については、下限値を０．０００２、更には０．０００３とすることがより好ましい。上限値を−０．０３、更には−０．０１とすることがより好ましい。

条件式（４）については、下限値を５．５、更には６．０とすることがより好ましい。上限値を１１．７、更には１１．４とすることがより好ましい。

条件式（５）については、下限値を０．３、更には０．５とすることがより好ましい。上限値を０．９５、更には０．９とすることがより好ましい。

条件式（６）については、下限値を４．１、更には４．５とすることがより好ましい。上限値を７、更には６とすることがより好ましい。

条件式（７）については、下限値を２．０、更には３．０とすることがより好ましい。上限値を１６．０、更には１２．０とすることがより好ましい。

条件式（８）については、下限値を−５．６、更には−５．０とすることがより好ましい。上限値を−１．１１、更には−１．３８とすることがより好ましい。

条件式（９）については、下限値を１．４６、更には１．５８とすることがより好ましい。上限値を５．９、更には５．６とすることがより好ましい。

条件式（１０）については、下限値を−０．３、更には−０．１５とすることがより好ましい。上限値を０．３、更には０．１５とすることがより好ましい。

また、本発明の撮像装置は、ズームレンズと、そのズームレンズの像側に配置され、且つズームレンズによる光学像を電気信号に変換する撮像素子を有し、そのズームレンズが前述のズームレンズ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、画角の確保、小型化に有利であり、性能、コストのバランスが良好な撮像装置を提供できる。

更には、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。これにより、ズームレンズのディストーションを電気的に補正したうえで画像の記録や表示を行える。したがって、ズームレンズのディストーションの収差発生を許容することで、像面湾曲やコマ収差の補正に有利となり、結果的に小型のズームレンズで良好な画質を得やすくなる。

また、ズームレンズによる倍率色収差を含んだ電気信号を、画像処理により倍率色収差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。ズームレンズの倍率色収差を許容することで、レンズの材料選択の自由度が確保でき、低コスト化、薄型化、高性能化に有利となる。

また、本発明のズームレンズは、上記全ての構成に関して、前記ズームレンズを構成するレンズの内、少なくとも一面は反射防止コートを施すことが望ましい。

本発明によれば、広角端の画角の確保や小型化に有利な負先行のズームレンズであって、変倍比の確保及び光学性能の確保に有利なズームレンズを提供できる。
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できる。

以下に、本発明にかかるズームレンズ及び撮像装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

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１〜６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５に示す。図１〜図５中、第１レンズ群はＧ１、第２レンズ群はＧ２、明るさ（開口）絞りはＳ、第３レンズ群はＧ３、第４レンズ群はＧ４、赤外光を制限する波長域制限コートを施したローパスフィルタを構成する平行平板はＦ、電子撮像素子のカバーガラスの平行平板はＣ、像面はＩで示してある。なお、カバーガラスＣの表面に波長域制限用の多層膜を施してもよい。また、そのカバーガラスＣにローパスフィルタ作用を持たせるようにしてもよい。

また、各実施例において、明るさ絞りＳは第２レンズ群Ｇ２と一体で移動する。数値データはいずれも無限遠の被写体に合焦した状態でのデータである。各数値の長さの単位はｍｍ、角度の単位は°（度）である。フォーカシングはいずれの実施例も第３レンズ群Ｇ３の移動により行う。さらに、ズームデータは広角端（ＷＥ）、本発明で定義する中間ズーム状態（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、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、正の屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力の第４レンズ群Ｇ４と、を配置している。

広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１は像側へ移動した後に、物体側へ移動する。第２レンズ群Ｇ２は物体側へ移動する。第３レンズ群Ｇ３は物体側へ移動した後に像側へ移動する。第４レンズ群Ｇ４は固定している。

物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は、両凹負レンズと、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズと、からなる。第２レンズ群Ｇ２は、両凸正レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズとの接合レンズと、両凸正レンズと、からなる。第３レンズ群Ｇ３は、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる。第４レンズ群Ｇ４は、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる。

非球面は、第１レンズ群Ｇ１の両凹負レンズの両面と、第２レンズ群Ｇ２の物体側の両凸正レンズの両面と、第２レンズ群Ｇ２の像側の両凸正レンズの像側の面と、第３レンズ群Ｇ３の正メニスカスレンズの像側の面と、第４レンズ群Ｇ４の正メニスカスレンズの両面と、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、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、正の屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力の第４レンズ群Ｇ４と、を配置している。

非球面は、第１レンズ群Ｇ１の両凹負レンズの両面と、第２レンズ群Ｇ２の物体側の両凸正レンズの両面と、第２レンズ群Ｇ２の像側の両凸正レンズの像側の面と、第３レンズ群Ｇ３の正メニスカスレンズの像側の面と、第４レンズ群Ｇ４の正メニスカスレンズの両面との８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、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、正の屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力の第４レンズ群Ｇ４と、を配置している。

物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は、両凹負レンズと、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズとからなる。第２レンズ群Ｇ２は、両凸正レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズとの接合レンズと、両凸正レンズと、からなる。第３レンズ群Ｇ３は、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる。第４レンズ群Ｇ４は、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる。

非球面は、第１レンズ群Ｇ１の両凹負レンズの両面と、第１レンズ群Ｇ１の正メニスカスレンズの両面と、第２レンズ群Ｇ２の物体側の両凸正レンズの両面と、第２レンズ群Ｇ２の像側の両凸正レンズの像側の面と、第３レンズ群Ｇ３の正メニスカスレンズの像側の面と、第４レンズ群Ｇ４の正メニスカスレンズの両面との１０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、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、正の屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力の第４レンズ群Ｇ４と、を配置している。

非球面は、第１レンズ群Ｇ１の両凹負レンズの両面と第１レンズ群Ｇ１の正メニスカスレンズの両面と、第２レンズ群Ｇ２の物体側の両凸正レンズの両面と、第２レンズ群Ｇ２の像側の両凸正レンズの像側の面と、第３レンズ群Ｇ３の正メニスカスレンズの像側の面と、第４レンズ群Ｇ４の正メニスカスレンズの両面との１０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、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、正の屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、負の屈折力の第４レンズ群Ｇ４と、を配置している。

物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は、両凹負レンズと、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズと、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の接合レンズと、両凸正レンズと、からなる。第３レンズ群Ｇ３は、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる。第４レンズ群Ｇ４は、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる。

非球面は、第１レンズ群Ｇ１の両凹負レンズの両面と第１レンズ群Ｇ１の正メニスカスレンズの両面と、第２レンズ群Ｇ２の物体側の正メニスカスレンズの両面と、第２レンズ群Ｇ２の両凸正レンズの像側の面と、第３レンズ群Ｇ３の正メニスカスレンズの像側の面と、第４レンズ群Ｇ４の負メニスカスレンズの両面との１０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。

また、各非球面形状は、各実施例における各非球面係数を用いて、以下の式で表される。
但し、光軸方向の座標をＺ、光軸と垂直な方向の座標をＹとする。
Ｚ＝（Ｙ^２／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）・（Ｙ／ｒ）^２｝^１／２］
＋Ａ_４×Ｙ^４＋Ａ_６×Ｙ^６＋Ａ_８×Ｙ^８＋Ａ_１０×Ｙ^１０＋Ａ_１２×Ｙ^１２
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* -36.121 0.85 1.85135 40.10
2* 6.613 2.40
3 12.132 1.76 1.92286 18.90
4 32.163 可変
5* 6.094 1.63 1.58313 59.38
6* -193.979 0.10
7 7.205 1.70 1.88300 40.76
8 35.008 0.68 1.84666 23.78
9 4.067 0.80
10 42.637 0.80 1.52540 56.25
11* -15.492 0.30
12(絞り) ∞ 可変
13 -18.564 1.27 1.52540 56.25
14* -10.395 可変
15* -16.887 0.85 1.52540 56.25
16* -11.717 0.30
17 ∞ 0.50 1.51633 64.14
18 ∞ 0.50
19 ∞ 0.50 1.51633 64.14
20 ∞ 0.37
像面 ∞

非球面データ
第１面
K=0.000
A4=5.23384e-04,A6=-8.99800e-06,A8=5.58642e-08
第２面
K=0.000
A4=1.53184e-04,A6=2.36186e-06,A8=-4.85067e-07
第５面
K=0.000
A4=-6.87558e-04,A6=3.61041e-05,A8=-2.43068e-06
第６面
K=0.000
A4=-2.16456e-04,A6=5.64134e-05,A8=-3.68492e-06
第１１面
K=0.000
A4=3.42256e-04,A6=-6.70299e-05,A8=1.21276e-05
第１４面
K=0.000
A4=1.34406e-04,A6=1.61801e-06,A8=-2.13189e-07
第１５面
K=0.000
A4=-3.47016e-03,A6=1.29634e-04
第１６面
K=0.000
A4=-3.11938e-03,A6=1.39866e-04

ズームデータ
広角中間望遠
焦点距離 4.48 9.90 21.39
Ｆｎｏ. 2.86 4.45 6.12
画角２ω 89.98 41.95 19.71
BF 1.83 1.83 1.83
全長 38.16 31.33 37.38
d4 17.49 5.26 0.20
d12 2.78 7.54 20.25
d14 2.92 3.57 1.96

各群焦点距離
f1=-11.16 f2=9.90 f3=42.68 f4=68.94

数値実施例２
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1* -39.192 0.85 1.85135 40.10
2* 6.869 2.41
3 11.734 1.58 1.94595 17.98
4 25.053 可変
5* 6.133 1.52 1.58313 59.38
6* -329.489 0.10
7 7.223 1.69 1.88300 40.76
8 25.780 0.60 1.84666 23.78
9 4.136 0.70
10 45.318 0.81 1.58313 59.38
11* -15.535 0.30
12(絞り) ∞ 可変
13 -17.977 1.32 1.52540 56.25
14* -10.904 可変
15* -16.661 0.85 1.52540 56.25
16* -11.659 0.30
17 ∞ 0.50 1.51633 64.14
18 ∞ 0.50
19 ∞ 0.50 1.51633 64.14
20 ∞ 0.37
像面 ∞

非球面データ
第１面
K=0.000
A4=5.35330e-04,A6=-8.67116e-06,A8=4.51209e-08
第２面
K=0.000
A4=2.38314e-04,A6=5.35853e-06,A8=-4.99255e-07
第５面
K=0.000
A4=-7.70741e-04,A6=2.83015e-05,A8=-4.35533e-06
第６面
K=0.000
A4=-3.14549e-04,A6=3.60394e-05,A8=-4.98647e-06
第１１面
K=0.000
A4=2.43798e-04,A6=-4.53369e-05,A8=8.62818e-06
第１４面
K=0.000
A4=2.38072e-04,A6=-1.20387e-05,A8=4.38193e-08
第１５面
K=0.000
A4=-1.63985e-03,A6=2.23619e-05
第１６面
K=0.000
A4=-1.06692e-03,A6=3.12519e-05

ズームデータ
広角中間望遠
焦点距離 4.62 10.06 21.95
Ｆｎｏ. 2.86 4.37 6.12
画角２ω 88.13 41.33 19.21
BF 1.83 1.83 1.83
全長 37.70 31.20 37.35
d4 17.07 5.27 0.20
d12 2.86 7.42 20.66
d14 3.22 3.96 1.94

各群焦点距離
f1=-11.17 f2=9.85 f3=49.57 f4=69.82

数値実施例３
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1* -55.310 0.85 1.85135 40.10
2* 6.568 2.22
3* 9.905 1.80 2.00178 19.30
4* 17.477 可変
5* 5.848 1.70 1.58313 59.38
6* -595.150 0.10
7 7.072 1.55 1.88300 40.76
8 15.131 0.60 1.84666 23.78
9 4.052 0.70
10 17.929 0.75 1.58313 59.38
11* -34.293 0.30
12(絞り) ∞ 可変
13 -8.791 1.30 1.52540 56.25
14* -6.930 可変
15* -12.362 0.85 1.52540 56.25
16* -12.086 0.30
17 ∞ 0.50 1.51633 64.14
18 ∞ 0.50
19 ∞ 0.50 1.51633 64.14
20 ∞ 0.37
像面 ∞

非球面データ
第１面
K=0.000
A4=6.29147e-04,A6=-1.09060e-05,A8=5.99850e-08
第２面
K=0.000
A4=-3.60728e-04,A6=4.71665e-05,A8=-1.23411e-06
第３面
K=0.000
A4=-1.10232e-03,A6=3.73924e-05,A8=-4.29166e-07
第４面
K=0.000
A4=-8.55694e-04,A6=2.65450e-05,A8=-3.14820e-07
第５面
K=0.000
A4=-5.10380e-04,A6=7.65810e-06,A8=-2.83620e-07
第６面
K=0.000
A4=-3.00819e-05,A6=1.81730e-05,A8=-3.80335e-07
第１１面
K=0.000
A4=4.60385e-04,A6=-3.37836e-05,A8=6.28934e-06
第１４面
K=0.000
A4=2.07326e-04,A6=4.98692e-06,A8=2.33245e-07
第１５面
K=0.000
A4=-3.49411e-03,A6=9.13012e-05
第１６面
K=0.000
A4=-2.45682e-03,A6=5.95790e-05

ズームデータ
広角中間望遠
焦点距離 4.51 9.90 25.07
Ｆｎｏ． 2.87 4.28 6.16
画角２ω 90.09 41.75 16.81
BF 1.83 1.83 1.83
全長 39.69 31.18 38.14
d4 19.34 6.02 0.20
d12 2.93 5.39 21.93
d14 2.87 5.22 1.46

各群焦点距離
f1=-11.34 f2=9.66 f3=50.22 f4=500.26

数値実施例４
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1* -58.197 0.85 1.85135 40.10
2* 6.557 2.19
3* 9.191 1.76 2.00178 19.30
4* 15.054 可変
5* 5.701 1.83 1.58313 59.38
6* -5147.531 0.10
7 7.163 1.49 1.88300 40.76
8 15.469 0.60 1.84666 23.78
9 4.145 0.70
10 17.199 0.66 1.58313 59.38
11* -42.828 0.30
12(絞り) ∞ 可変
13 -8.752 1.38 1.52540 56.25
14* -6.937 可変
15* -12.070 0.85 1.52540 56.25
16* -12.311 0.30
17 ∞ 0.50 1.51633 64.14
18 ∞ 0.50
19 ∞ 0.50 1.51633 64.14
20 ∞ 0.37
像面 ∞

非球面データ
第１面
K=0.000
A4=6.75398e-04,A6=-1.18456e-05,A8=6.58162e-08
第２面
K=0.000
A4=-4.06863e-04,A6=5.13645e-05,A8=-1.29930e-06
第３面
K=0.000
A4=-1.30204e-03,A6=3.92755e-05,A8=-4.08741e-07
第４面
K=0.000
A4=-1.01988e-03,A6=2.83769e-05,A8=-2.90079e-07
第５面
K=0.000
A4=-4.59761e-04,A6=3.75214e-06,A8=4.21709e-07
第６面
K=0.000
A4=2.45003e-05,A6=1.89720e-05,A8=1.50558e-07
第１１面
K=0.000
A4=7.04505e-04,A6=-4.01432e-05,A8=1.07392e-05
第１４面
K=0.000
A4=1.91230e-04,A6=3.08490e-06,A8=4.59629e-07
第１５面
K=0.000
A4=-3.40694e-03,A6=1.10543e-04
第１６面
K=0.000
A4=-2.05594e-03,A6=5.90357e-05

ズームデータ
広角中間望遠
焦点距離 4.45 9.90 25.70
Ｆｎｏ. 2.86 4.29 6.12
画角２ω 90.93 41.60 16.38
BF 1.83 1.83 1.83
全長 39.72 31.04 38.35
d4 19.55 6.06 0.20
d12 3.02 5.34 22.13
d14 2.62 5.11 1.48

各群焦点距離
f1=-11.22 f2=9.53 f3=50.49 f4=5471.43

数値実施例５
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1* -75.513 0.85 1.85135 40.10
2* 6.575 1.87
3* 8.310 1.83 2.00178 19.30
4* 13.070 可変
5* 5.923 1.72 1.58313 59.38
6* 77.755 0.10
7 7.546 1.41 1.88300 40.76
8 17.737 0.60 1.84666 23.78
9 4.669 0.70
10 11.982 0.60 1.58313 59.38
11* -263.242 0.30
12(絞り) ∞ 可変
13 -8.490 1.69 1.58313 59.38
14* -6.138 可変
15* -8.555 0.85 1.52540 56.25
16* -15.738 0.30
17 ∞ 0.50 1.51633 64.14
18 ∞ 0.50
19 ∞ 0.50 1.51633 64.14
20 ∞ 0.37
像面 ∞

非球面データ
第１面
K=0.000
A4=6.33994e-04,A6=-1.09314e-05,A8=5.62486e-08
第２面
K=0.000
A4=-6.33514e-04,A6=6.19211e-05,A8=-1.45182e-06
第３面
K=0.000
A4=-1.56534e-03,A6=4.77192e-05,A8=-5.32958e-07
第４面
K=0.000
A4=-1.18060e-03,A6=3.31937e-05,A8=-3.42019e-07
第５面
K=0.000
A4=-3.80197e-04,A6=2.27438e-06,A8=-4.02765e-07
第６面
K=0.000
A4=-1.05596e-04,A6=5.81845e-06,A8=-5.19839e-07
第１１面
K=0.000
A4=9.91845e-04,A6=3.99228e-06,A8=7.49200e-06
第１４面
K=0.000
A4=3.97998e-04,A6=8.60846e-06,A8=4.07634e-07
第１５面
K=0.000
A4=-6.69660e-03,A6=2.45830e-04
第１６面
K=0.000
A4=-6.14930e-03,A6=1.93177e-04

ズームデータ
広角中間望遠
焦点距離 4.79 9.85 26.72
Ｆｎｏ. 2.86 4.08 6.12
画角２ω 85.78 42.15 15.75
BF 1.83 1.83 1.83
全長 39.81 31.71 38.65
d4 19.36 6.97 0.20
d12 3.29 6.80 21.94
d14 2.82 3.61 2.18

各群焦点距離
f1=-11.78 f2=9.71 f3=30.06 f4=-37.19

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。

次に、各実施例における条件式（１）〜（１０）の値を掲げる。中間及び望遠端での像高は３．８３ｍｍである。なお、ディストーションの補正に関しては、中間焦点距離状態、望遠端状態では上述の値に対して変更がない。このため、重複する値については記載を省略する。

実施例１実施例２実施例３実施例４実施例５
ディストーション
電気補正時像高
（広角端） 3.49 3.49 3.49 3.49 3.51
ディストーション
補正後全画角
（広角端） 82.85 81.05 82.40 83.12 79.01

＜条件式＞
実施例１実施例２実施例３実施例４実施例５
(1)Ｎ１ 1.85135 1.85135 1.85135 1.85135 1.85135
(2)Ｎ２ 1.92286 1.94595 2.00178 2.00178 2.00178
(3−1)ΔＡＳＰ２Ｆ/ｆ２
-0.00278 -0.00406 -0.00372 -0.00352 -0.00318
(3−2)ΔＡＳＰ２Ｒ/ｆ２
0.00038 0.00034 0.00101 0.00195 0.00334
(4)ｆ３/ｆｗ 9.54 10.73 11.14 11.34 6.28
(5)(Ｒ１＋Ｒ２)/(Ｒ１−Ｒ２)
0.69 0.70 0.79 0.80 0.84
(6)ｆｔ/ｆｗ 4.78 4.75 5.56 5.77 5.58
(7)(Ｒ３１+Ｒ３２)/(Ｒ３１-Ｒ３２)
3.545 4.083 8.445 8.644 5.632
(8)φ１/(φ３+|φ４|) -2.362 -2.596 -4.024 -4.459 -1.411
(9)φ２/(φ３+|φ４|） 2.663 2.944 4.724 5.250 1.712
(10)(ｆ４/ｆｗ)^−１ 0.06491 0.06616 0.00901 0.00081 -0.12877

（反射防止コート）
ゴースト・フレアの発生を防止するためにレンズの空気接触面に反射防止コートを施すことは一般的に行われている。一方、接合レンズの接合面では接着材の屈折率が空気の屈折率よりも十分高い。そのためもともと単層コート並み、あるいはそれ以下の反射率となっていることが多く、あえてコートを施すことは少ない。

しかしながら、接合面にも積極的に反射防止コートを施せばさらにゴースト・フレアを軽減でき、なお良好な画像を得ることができるようになる。特に最近では高屈折率硝材が普及し収差補正効果が高いためカメラ光学系に多用されるようになってきているが、高屈折率硝材を接合レンズとして用いた場合、接合面での反射も無視できなくなってくる。そのような場合、接合面に反射防止コートを施しておくことは特に効果的である。

接合面コートの効果的な使用法に関しては、特開平２−２７３０１号、特開２００１−３２４６７６号、特開２００５−９２１１５号、ＵＳＰ７１１６４８２等に開示されている。使用するコート材としては、基盤となるレンズの屈折率と接着材の屈折率に応じて、比較的高屈折率なＴａ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＺｒＯ_２、ＨｆＯ_２、ＣｅＯ_２、ＳｎＯ_２、Ｉｎ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、Ｙ_２Ｏ_３などのコート材、比較的低屈折率なＭｇＦ_２、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３などのコート材、などを適宜選択し、位相条件を満たすような膜厚に設定すれば良い。

当然のことながら、レンズの空気接触面へのコーティング同様、接合面コートをマルチコートとしても良い。２層あるいはそれ以上の膜数のコート材や膜厚を適宜組み合わせることで、更なる反射率の低減や、反射率の分光特性・角度特性等のコントロールなどを行うことが可能となる。また第１レンズ群以外のレンズ接合面についても、同様の思想に基づいて接合面コートを行うことが効果的なのは言うまでもない。

（ディストーションの信号処理）
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。広角端での像高ＩＨｗは、中間焦点距離状態の像高ＩＨｓや望遠端での像高ＩＨｔよりも小さくなるようにしている。

（倍率色収差の信号処理）
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原色および第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。

（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ｒ_１（ω）の円周上の点Ｐ_１は、円の中心に向けて補正すべき半径ｒ_１’（ω）円周上の点Ｐ_２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ｒ_２（ω）の円周上の点Ｑ_１は、円の中心から離れる方向に向けて補正すべき半径ｒ_２’（ω）円周上の点Ｑ_２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、特にズームレンズを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、画質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１２〜図１４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１２はデジタルカメラ１４０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１４０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１４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。

（内部回路構成）
図１５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１５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、本発明にかかるズームレンズは、高変倍比を有しながら光学性能の確保や小型化する場合に有用である。

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。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。歪曲収差の補正を説明する図である。本発明による沈胴式の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。本発明の非球面レンズの非球面偏倚量を示す断面図である。

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
Ｓ・・・明るさ絞り
ＬＰＦ・・・ローパスフィルタ
ＣＧ・・・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

物体側から順に、
負の屈折力を有する第１レンズ群、
正の屈折力を有する第２レンズ群、
正の屈折力を有する第３レンズ群、
第４レンズ群、
を有し、
広角端から望遠端への変倍に際して各レンズ群の間の間隔が変化するように前記第２レンズ群と前記第３レンズ群が移動し、
前記第１レンズ群は、物体側より順に、非球面を有する負レンズ成分、正レンズ成分の２つのレンズ成分からなり、
前記第２レンズ群は、物体側より順に、第１正レンズ、第２正レンズ、負レンズ、第３正レンズからなり、
前記第１正レンズは物体側に凸の物体側面を持ち、その物体側面は非球面であり、
前記第３正レンズは非球面の像側面を持ち、
前記第４レンズ群は、非球面をもつ１つのレンズ成分からなり、
前記第１レンズ群中の前記負レンズ成分は以下の条件式（１）を満足する負レンズを有し、
前記第１レンズ群中の前記正レンズ成分は以下の条件式（２）を満足する正レンズを有し、
前記第２レンズ群の前記第１正レンズの物体側面が以下の条件式（３−１）を満足する非球面であり、
前記第２レンズ群の前記第３正レンズの像側面が以下の条件式（３−２）を満足する非球面であることを特徴とするズームレンズ。
１．８１＜Ｎ₁＜２．３５・・・（１）
１．９＜Ｎ₂＜２．３５・・・（２）
−０．０５＜ΔＡＳＰ_2F／ｆ₂＜−０．０００３・・・（３−１）
０．０００１＜ΔＡＳＰ_2R／ｆ₂＜０．０５・・・（３−２）
但し、
Ｎ₁は前記第１レンズ群の前記負レンズ成分中の何れかの負レンズのｄ線に対する屈折率、
Ｎ₂は前記第１レンズ群の前記正レンズ成分中の何れかの正レンズのｄ線に対する屈折率、
ｆ₂は前記第２レンズ群の焦点距離、
ΔＡＳＰ_2Fは前記第２レンズ群中の前記第１正レンズの物体側面における、望遠端での軸上マージナル光線高での非球面偏倚量、
ΔＡＳＰ_2Rは前記第２レンズ群中の前記第３正レンズの像側面における、望遠端での軸上マージナル光線高での非球面偏倚量、であり、
非球面偏倚量は、非球面の面頂を面頂とし、曲率半径を非球面の近軸曲率半径とした基準球面から非球面までの光軸方向での距離であり、基準球面に対して非球面が像側にある場合を正符号とする。
広角端から望遠端への変倍時に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間の間隔が狭くなり、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群が互いの間の間隔を変化させながら移動し、前記第４レンズ群を固定し、フォーカシング時に前記第３レンズ群が光軸方向に移動することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
前記第１レンズ群中の前記負レンズ成分と前記正レンズ成分はそれぞれガラスレンズを１つのみ有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のズームレンズ。
前記第２レンズ群の前記第３の正レンズの像側面が前記第１の正レンズの物体側面よりも大きい近軸曲率半径絶対値を持つ凸面であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
前記第３レンズ群が以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
４．５＜ｆ₃／ｆ_w＜１２．０・・・（４）
但し、
前記ｆ₃は第３レンズ群の焦点距離、
ｆ_wは広角端における前記ズームレンズ全系の焦点距離、
である。
前記第３レンズ群が物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズ成分からなり、以下の条件式（７）を満足することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
１．２＜（Ｒ₃₁＋Ｒ₃₂）／（Ｒ₃₁−Ｒ₃₂）＜２０．０・・・（７）
但し、
Ｒ₃₁は前記第３レンズ群の前記正レンズ成分の物体側面の近軸曲率半径、
Ｒ₃₂は前記第３レンズ群の前記正レンズ成分の像側面の近軸曲率半径、
である。
前記第１レンズ群中の前記負レンズ成分が以下の条件式（５）を満足する両凹形状を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
０．２＜（Ｒ₁＋Ｒ₂）／（Ｒ₁−Ｒ₂）＜０．９９・・・（５）
但し、
Ｒ₁は前記第１レンズ群の前記負レンズ成分の物体側面の近軸曲率半径、
Ｒ₂は前記第１レンズ群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レンズ群の像側直後に配置された明るさ絞りを有することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のズームレンズ。
前記第１レンズ群の最も像側の面が像側に凹面を向けた形状であることを特徴とする請求項８に記載のズームレンズ。
前記第１レンズ群、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群、前記第４レンズ群が以下の条件式（８）、（９）を満足することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のズームレンズ。
−６．３＜ φ₁／（φ₃＋｜φ₄｜）＜−０．９２・・・（８）
１．３２＜ φ₂／（φ₃＋｜φ₄｜）＜６．７・・・（９）
但し、
φ₁は前記第１レンズ群の屈折力、
φ₂は前記第２レンズ群の屈折力、
φ₃は前記第３レンズ群の屈折力、
φ₄は前記第４レンズ群の屈折力、
である。
前記第４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から請求項１０のいずれか１項に記載のズームレンズ。
−０．５＜（ｆ₄／ｆ_w）^−１＜０．５・・・（１０）
但し、
ｆ₄は前記第４レンズ群の焦点距離、
ｆ_wは広角端における前記ズームレンズ全系の焦点距離、
である。
以下の条件式（６）を満足することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のズームレンズ。
３．８５＜ｆ_t／ｆ_w＜８・・・（６）
但し、
ｆ_tは望遠端における前記ズームレンズ全系の焦点距離、
ｆ_wは広角端における前記ズームレンズ全系の焦点距離、
である。
ズームレンズと、前記ズームレンズの像側に配置され、且つ前記ズームレンズによる光学像を電気信号に変換する撮像素子を有し、前記ズームレンズが請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載のズームレンズであることを特徴とする撮像装置。
前記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を特徴とする請求項１３に記載の撮像装置。
前記ズームレンズによる倍率色収差を含んだ電気信号を、画像処理により倍率色収差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１３又は請求項１４に記載の撮像装置。