JP2011191353A - ズームレンズ、撮像装置および情報装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 短焦点端にて充分な広画角とし、高変倍比として、しかもレンズ構成枚数を少なくすることができ、小型で且つ変倍領域全域にわたって１０００万〜１５００万画素の撮像素子に対応する解像力を得る。
【解決手段】 物体側から、順次、正の第１レンズ群Ｇ１、負の第２レンズ群Ｇ２、開口絞りＡＤ、正の第３レンズ群Ｇ３および正の第４レンズ群Ｇ４を配置し、短焦点端から長焦点端への変倍に伴い、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が減小し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔が増大し、第１レンズ群Ｇ１および第３レンズ群Ｇ３が長焦点端にて短焦点端におけるよりも物体側に位置するように移動するズームレンズである。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から、順次、第１負レンズＬ２１と、物体側に凸の第２負レンズＬ２２と正レンズＬ２３の接合レンズと、を配置する。
【選択図】 図１
【解決手段】 物体側から、順次、正の第１レンズ群Ｇ１、負の第２レンズ群Ｇ２、開口絞りＡＤ、正の第３レンズ群Ｇ３および正の第４レンズ群Ｇ４を配置し、短焦点端から長焦点端への変倍に伴い、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が減小し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔が増大し、第１レンズ群Ｇ１および第３レンズ群Ｇ３が長焦点端にて短焦点端におけるよりも物体側に位置するように移動するズームレンズである。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から、順次、第１負レンズＬ２１と、物体側に凸の第２負レンズＬ２２と正レンズＬ２３の接合レンズと、を配置する。
【選択図】 図１
Description
本発明は、焦点距離を変化させて画角を変化させる変倍機能を有するレンズに係り、特に、固体撮像素子を用いて被写体のディジタル画像データを取得する、いわゆるディジタルカメラやビデオカメラ等に好適なズームレンズ、そのようなズームレンズを撮像用光学系として用いる撮像装置およびそのような撮像機能を有する携帯情報端末装置の如き情報装置に関するものである。
ディジタルカメラの市場は非常に大きなものとなっており、ユーザのディジタルカメラに対する要望も多岐にわたっている。中でも、高画質化と小型化は常にユーザの欲するところであり、ユーザのディジタルカメラに対する要望の大きなウエイトを占めている。このため、撮影レンズとして用いるズームレンズにも、高性能化と小型化の両立が求められている。
小型化という面では、まず、使用時のレンズ全長（最も物体側のレンズ面から像面までの距離）を短縮することが必要であり、また、各レンズ群の厚みを縮小して、収納時の全長を抑えることも重要である。さらに、高性能化という面では、全ズーム域にわたって、少なくとも、１０００万〜１５００万画素の撮像素子に対応する解像力を有することが必要である。
また、撮影レンズの広画角化を望むユーザも多く、ズームレンズの短焦点端の半画角は３８度以上であることが望ましい。半画角３８度は、３５ｍｍ銀塩フィルム（いわゆるライカ判）用のレンズ換算の焦点距離で２８ｍｍに相当する。
さらに、変倍比についても、なるべく大きなものが望まれている。３５ｍｍ銀塩カメラ用レンズ換算の焦点距離で２８〜２００ｍｍ相当程度（約７．１倍）のズームレンズであれば、一般的な撮影のほとんど全てをこなすことが可能であると考えられる。
小型化という面では、まず、使用時のレンズ全長（最も物体側のレンズ面から像面までの距離）を短縮することが必要であり、また、各レンズ群の厚みを縮小して、収納時の全長を抑えることも重要である。さらに、高性能化という面では、全ズーム域にわたって、少なくとも、１０００万〜１５００万画素の撮像素子に対応する解像力を有することが必要である。
また、撮影レンズの広画角化を望むユーザも多く、ズームレンズの短焦点端の半画角は３８度以上であることが望ましい。半画角３８度は、３５ｍｍ銀塩フィルム（いわゆるライカ判）用のレンズ換算の焦点距離で２８ｍｍに相当する。
さらに、変倍比についても、なるべく大きなものが望まれている。３５ｍｍ銀塩カメラ用レンズ換算の焦点距離で２８〜２００ｍｍ相当程度（約７．１倍）のズームレンズであれば、一般的な撮影のほとんど全てをこなすことが可能であると考えられる。
ディジタルカメラ用のズームレンズとしては、多くの種類が考えられるが、高変倍化に適するタイプとして、物体側より、順次、正の屈折力を有する第１レンズ群、負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、そして正の屈折力を有する第４レンズ群を配設し、短焦点端から長焦点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増大し、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が減少し、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔が変化するズームレンズがある。
このタイプの従来のズームレンズとしては、変倍に際して第１レンズ群が固定されるタイプおよび第１レンズ群が像側に凸となる弧状の軌跡を描いて往復移動するタイプ等があるが、この場合、変倍作用の多くを負担する第２レンズ群の移動量を大きく確保しようとすると、第３レンズ群近傍に配設される絞りが短焦点端においても第１レンズ群から離れることになり、広角・高変倍化のためには第１レンズ群が非常に大きなものとなってしまう。よって、広角・高変倍で且つ小型のズームレンズを実現するためには、第１レンズ群が、長焦点端において短焦点端におけるよりも物体側に位置するように移動するタイプが望ましい。短焦点端でのレンズ全長を長焦点端に比べて短くすることにより、第１レンズ群の大型化を抑制しつつ、充分な広角化が可能となる。
このタイプの従来のズームレンズとしては、変倍に際して第１レンズ群が固定されるタイプおよび第１レンズ群が像側に凸となる弧状の軌跡を描いて往復移動するタイプ等があるが、この場合、変倍作用の多くを負担する第２レンズ群の移動量を大きく確保しようとすると、第３レンズ群近傍に配設される絞りが短焦点端においても第１レンズ群から離れることになり、広角・高変倍化のためには第１レンズ群が非常に大きなものとなってしまう。よって、広角・高変倍で且つ小型のズームレンズを実現するためには、第１レンズ群が、長焦点端において短焦点端におけるよりも物体側に位置するように移動するタイプが望ましい。短焦点端でのレンズ全長を長焦点端に比べて短くすることにより、第１レンズ群の大型化を抑制しつつ、充分な広角化が可能となる。
また、第２レンズ群は、主要な変倍作用を負担する、いわゆるバリエータとして構成されるため、第２レンズ群の構成は非常に重要である。従来から良く知られている第２レンズ群の構成としては、物体側から、順次、像側に曲率の大きな面を向けた負レンズと、物体側に凹面を向けた負レンズと、そして物体側に凸面を向けた正レンズとの３枚のレンズを配置して構成されるものがある。従来のこの種のズームレンズの例が、特許文献１（特開２００８−１４５５０１号）、特許文献２（特開２００６−２３５３１号）および特許文献３（特許第３３２８００１号）等に開示されている。
また、従来から良く知られている第２レンズ群の構成として、物体側から、順次、像側に曲率の大きな面を向けた負レンズと、物体側に凸面を向けた負レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとの３枚を配置したものがある。従来のこの種のズームレンズの例が、特許文献４（特開２００９−１９８７９８号）に示されている。
また、従来から良く知られている第２レンズ群の構成として、物体側から、順次、像側に曲率の大きな面を向けた負レンズと、物体側に凸面を向けた負レンズと、物体側に凸面を向けた正レンズとの３枚を配置したものがある。従来のこの種のズームレンズの例が、特許文献４（特開２００９−１９８７９８号）に示されている。
上述した、特許文献１（特開２００８−１４５５０１号）および特許文献２（特開２００６−２３５３１号）に示されたものは、８倍以上の高変倍ズームレンズにはなっていない。また、第２レンズ群において物体側から２番目の負レンズと正レンズを接合していないため、それらのレンズ同士の偏心量が大きくなり、解像度の低下が懸念される。一方、特許文献３（特許第３３２８００１号）に示されたものは、高変倍化はできているが、長焦点端におけるレンズ全長が長くなり、小型のズームレンズになっていない。
また、特許文献４（特開２００９−１９８７９８号）に示されたものは、８倍以上の高変倍ズームレンズにはなっていない。また、この場合も第２レンズ群における物体側から２番目の負レンズと正レンズとを接合していないため、それらのレンズ同士の偏心量が大きくなり、解像度の低下が懸念される。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、短焦点端における半画角を３８度以上と充分な広画角とし、８倍以上の変倍比とすることを可能として、しかもレンズ構成枚数を１０枚程度と少なくすることができ、小型で且つ変倍領域全域にわたって１０００万〜１５００万画素の撮像素子に対応する解像力を得ることの可能なズームレンズ、該ズームレンズを用いる撮像装置および情報装置を提供することを目的としている。
また、特許文献４（特開２００９−１９８７９８号）に示されたものは、８倍以上の高変倍ズームレンズにはなっていない。また、この場合も第２レンズ群における物体側から２番目の負レンズと正レンズとを接合していないため、それらのレンズ同士の偏心量が大きくなり、解像度の低下が懸念される。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、短焦点端における半画角を３８度以上と充分な広画角とし、８倍以上の変倍比とすることを可能として、しかもレンズ構成枚数を１０枚程度と少なくすることができ、小型で且つ変倍領域全域にわたって１０００万〜１５００万画素の撮像素子に対応する解像力を得ることの可能なズームレンズ、該ズームレンズを用いる撮像装置および情報装置を提供することを目的としている。
本発明の請求項１の目的は、特に、短焦点端における半画角を３８度以上の充分な広画角とし、８倍以上の変倍比を得て、しかも構成枚数が１０枚程度と少なくて済み、小型で且つ１０００万〜１５００万画素の撮像素子に対応する解像力を得ることを可能とするズームレンズを提供することにある。
本発明の請求項２および請求項３の目的は、特に、各収差を、さらに良好に補正して、高性能で且つ安定して製造することが可能なズームレンズを提供することにある。
本発明の請求項４の目的は、特に、各収差を、さらに良好に補正し、小型で且つ高性能を得ることが可能なズームレンズを提供することにある。
本発明の請求項５の目的は、特に、短焦点端における軸外収差をさらに良好に補正し、小型で高性能を得ることが可能なズームレンズを提供することにある。
本発明の請求項６および請求項７の目的は、特に、各収差をさらに良好に補正し、高性能を得ることが可能なズームレンズを提供することにある。
本発明の請求項８の目的は、特に、各収差を、さらに一層良好に補正して、高性能で且つ安定して製造することが可能なズームレンズを提供することにある。
本発明の請求項９の目的は、特に、小型で高画質を得ることが可能な撮像装置を提供することにある。
本発明の請求項１０の目的は、特に、小型で高画質を得ることが可能な情報装置を提供することにある。
本発明の請求項２および請求項３の目的は、特に、各収差を、さらに良好に補正して、高性能で且つ安定して製造することが可能なズームレンズを提供することにある。
本発明の請求項４の目的は、特に、各収差を、さらに良好に補正し、小型で且つ高性能を得ることが可能なズームレンズを提供することにある。
本発明の請求項５の目的は、特に、短焦点端における軸外収差をさらに良好に補正し、小型で高性能を得ることが可能なズームレンズを提供することにある。
本発明の請求項６および請求項７の目的は、特に、各収差をさらに良好に補正し、高性能を得ることが可能なズームレンズを提供することにある。
本発明の請求項８の目的は、特に、各収差を、さらに一層良好に補正して、高性能で且つ安定して製造することが可能なズームレンズを提供することにある。
本発明の請求項９の目的は、特に、小型で高画質を得ることが可能な撮像装置を提供することにある。
本発明の請求項１０の目的は、特に、小型で高画質を得ることが可能な情報装置を提供することにある。
請求項１に記載した本発明に係るズームレンズは、上述した目的を達成するために、
物体側から、順次、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とを配置してなり、
短焦点端から長焦点端への変倍に際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が増大し、そして前記第１レンズ群および前記第３レンズ群が、長焦点端にて短焦点端におけるよりも物体側に位置するように移動するズームレンズにおいて、
前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間に開口絞りを配設するとともに、
前記第２レンズ群は物体側から、順次、第１負レンズと、物体側に凸の第２負レンズおよび正レンズの接合レンズとを配置してなることを特徴としている。
物体側から、順次、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とを配置してなり、
短焦点端から長焦点端への変倍に際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が増大し、そして前記第１レンズ群および前記第３レンズ群が、長焦点端にて短焦点端におけるよりも物体側に位置するように移動するズームレンズにおいて、
前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間に開口絞りを配設するとともに、
前記第２レンズ群は物体側から、順次、第１負レンズと、物体側に凸の第２負レンズおよび正レンズの接合レンズとを配置してなることを特徴としている。
請求項２に記載した本発明に係るズームレンズは、請求項１のズームレンズであって、
前記第２レンズ群の前記第１負レンズの焦点距離をｆ２１とし、そして前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２２として、
条件式：
０．１＜ｆ２１／ｆ２２＜０．８
を満足することを特徴としている。
請求項３に記載した本発明に係るズームレンズは、請求項１または請求項２のズームレンズであって、
前記第２レンズ群の前記第１負レンズの焦点距離をｆ２１とし、そして前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２として、
条件式：
０．５＜ｆ２１／ｆ２＜１．５
を満足することを特徴としている。
前記第２レンズ群の前記第１負レンズの焦点距離をｆ２１とし、そして前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２２として、
条件式：
０．１＜ｆ２１／ｆ２２＜０．８
を満足することを特徴としている。
請求項３に記載した本発明に係るズームレンズは、請求項１または請求項２のズームレンズであって、
前記第２レンズ群の前記第１負レンズの焦点距離をｆ２１とし、そして前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２として、
条件式：
０．５＜ｆ２１／ｆ２＜１．５
を満足することを特徴としている。
請求項４に記載した本発明に係るズームレンズは、請求項１〜請求項３のいずれか１項のズームレンズであって、
前記第２レンズ群の光軸上の厚さをＤ２とし、そしてレンズ全系の短焦点端の焦点距離をｆｗとして、
条件式：
０．７＜Ｄ２／ｆｗ＜１．３
を満足することを特徴としている。
請求項５に記載した本発明に係るズームレンズは、請求項１〜請求項４のいずれか１項のズームレンズであって、
短焦点端における前記第２レンズ群と前記開口絞りの間隔をＤ２Ｓｗとし、そして短焦点端における前記開口絞りと前記第３レンズ群の間隔をＤＳ３ｗとして、
条件式：
０．３＜ＤＳ３ｗ／Ｄ２Ｓｗ＜２．０
を満足することを特徴としている。
前記第２レンズ群の光軸上の厚さをＤ２とし、そしてレンズ全系の短焦点端の焦点距離をｆｗとして、
条件式：
０．７＜Ｄ２／ｆｗ＜１．３
を満足することを特徴としている。
請求項５に記載した本発明に係るズームレンズは、請求項１〜請求項４のいずれか１項のズームレンズであって、
短焦点端における前記第２レンズ群と前記開口絞りの間隔をＤ２Ｓｗとし、そして短焦点端における前記開口絞りと前記第３レンズ群の間隔をＤＳ３ｗとして、
条件式：
０．３＜ＤＳ３ｗ／Ｄ２Ｓｗ＜２．０
を満足することを特徴としている。
請求項６に記載した本発明に係るズームレンズは、請求項１〜請求項５のいずれか１項のズームレンズであって、
前記第２レンズ群の前記正レンズの像側の面は、物体側に凸で且つ非球面であることを特徴としている。
請求項７に記載した本発明に係るズームレンズは、請求項１〜請求項６のいずれか１項のズームレンズであって、
短焦点端から長焦点端への変倍に際しての前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔の変化量をＸ１−２とし、そして前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２として、
条件式：
２．０＜｜Ｘ１−２／ｆ２｜＜４．０
を満足することを特徴としている。
請求項８に記載した本発明に係るズームレンズは、請求項１〜請求項７のいずれか１項のズームレンズであって、
前記第２レンズ群の前記第１負レンズの物体側の面の有効光線径をφ１とし、そして前記第２レンズ群の前記第２負レンズの物体側の面の有効光線径をφ２として、
条件式：
０．５０＜φ２／φ１＜０．８０
を満足することを特徴としている。
前記第２レンズ群の前記正レンズの像側の面は、物体側に凸で且つ非球面であることを特徴としている。
請求項７に記載した本発明に係るズームレンズは、請求項１〜請求項６のいずれか１項のズームレンズであって、
短焦点端から長焦点端への変倍に際しての前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔の変化量をＸ１−２とし、そして前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２として、
条件式：
２．０＜｜Ｘ１−２／ｆ２｜＜４．０
を満足することを特徴としている。
請求項８に記載した本発明に係るズームレンズは、請求項１〜請求項７のいずれか１項のズームレンズであって、
前記第２レンズ群の前記第１負レンズの物体側の面の有効光線径をφ１とし、そして前記第２レンズ群の前記第２負レンズの物体側の面の有効光線径をφ２として、
条件式：
０．５０＜φ２／φ１＜０．８０
を満足することを特徴としている。
請求項９に記載した本発明に係る撮像装置は、
撮像用光学系として、請求項１〜請求項８のいずれか１項のズームレンズを具備することを特徴としている。
請求項１０に記載した本発明に係る情報装置は、
撮像機能を有し、撮像用光学系として、請求項１〜請求項８のいずれか１項のズームレンズを具備することを特徴としている。
撮像用光学系として、請求項１〜請求項８のいずれか１項のズームレンズを具備することを特徴としている。
請求項１０に記載した本発明に係る情報装置は、
撮像機能を有し、撮像用光学系として、請求項１〜請求項８のいずれか１項のズームレンズを具備することを特徴としている。
本発明によれば、短焦点端における半画角を３８度以上の充分な広画角とし、８倍以上の変倍比とすることを可能として、しかもレンズ構成枚数を１０程度と少なくすることができ、小型で且つ変倍領域全域にわたって１０００万〜１５００万画素の撮像素子に対応する解像力を得ることの可能なズームレンズ、該ズームレンズを用いる撮像装置および情報装置を提供することができる。
すなわち本発明の請求項１のズームレンズによれば、
物体側から、順次、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とを配置してなり、
短焦点端から長焦点端への変倍に際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が増大し、そして前記第１レンズ群および前記第３レンズ群が、長焦点端にて短焦点端におけるよりも物体側に位置するように移動するズームレンズにおいて、
前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間に開口絞りを配設するとともに、
前記第２レンズ群は物体側から、順次、第１負レンズと、物体側に凸の第２負レンズおよび正レンズの接合レンズとを配置することにより、
特に、短焦点端における半画角を３８度以上の充分な広画角とし、８倍以上の変倍比を得て、しかも構成枚数が１０枚程度と少なくて済み、小型で且つ１０００万〜１５００万画素の撮像素子に対応する解像力を得ることが可能となる。
すなわち本発明の請求項１のズームレンズによれば、
物体側から、順次、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とを配置してなり、
短焦点端から長焦点端への変倍に際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が増大し、そして前記第１レンズ群および前記第３レンズ群が、長焦点端にて短焦点端におけるよりも物体側に位置するように移動するズームレンズにおいて、
前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間に開口絞りを配設するとともに、
前記第２レンズ群は物体側から、順次、第１負レンズと、物体側に凸の第２負レンズおよび正レンズの接合レンズとを配置することにより、
特に、短焦点端における半画角を３８度以上の充分な広画角とし、８倍以上の変倍比を得て、しかも構成枚数が１０枚程度と少なくて済み、小型で且つ１０００万〜１５００万画素の撮像素子に対応する解像力を得ることが可能となる。
本発明の請求項２のズームレンズによれば、請求項１のズームレンズにおいて、
前記第２レンズ群の前記第１負レンズの焦点距離をｆ２１とし、そして前記第２レンズ群の前記第２負レンズの焦点距離をｆ２２として、
条件式：
０．１＜ｆ２１／ｆ２２＜０．８
を満足することにより、
特に、各収差を、さらに良好に補正して、高性能で且つ安定して製造することが可能となる。
本発明の請求項３のズームレンズによれば、請求項１または請求項２のズームレンズにおいて、
前記第２レンズ群の前記第１負レンズの焦点距離をｆ２１とし、そして前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２として、
条件式：
０．５＜ｆ２１／ｆ２＜１．５
を満足することにより、
特に、各収差を、さらに良好に補正して、高性能で且つ安定して製造することが可能となる。
前記第２レンズ群の前記第１負レンズの焦点距離をｆ２１とし、そして前記第２レンズ群の前記第２負レンズの焦点距離をｆ２２として、
条件式：
０．１＜ｆ２１／ｆ２２＜０．８
を満足することにより、
特に、各収差を、さらに良好に補正して、高性能で且つ安定して製造することが可能となる。
本発明の請求項３のズームレンズによれば、請求項１または請求項２のズームレンズにおいて、
前記第２レンズ群の前記第１負レンズの焦点距離をｆ２１とし、そして前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２として、
条件式：
０．５＜ｆ２１／ｆ２＜１．５
を満足することにより、
特に、各収差を、さらに良好に補正して、高性能で且つ安定して製造することが可能となる。
本発明の請求項４のズームレンズによれば、請求項１〜請求項３のいずれか１項のズームレンズにおいて、
前記第２レンズ群の光軸上の厚さをＤ２とし、そしてレンズ全系の短焦点端の焦点距離をｆｗとして、
条件式：
０．７＜Ｄ２／ｆｗ＜１．３
を満足することにより、
特に、各収差を、さらに良好に補正し、小型で且つ高性能を得ることが可能となる。
本発明の請求項５のズームレンズによれば、請求項１〜請求項４のいずれか１項のズームレンズにおいて、
短焦点端における前記第２レンズ群と前記開口絞りの間隔をＤ２Ｓｗとし、そして短焦点端における前記開口絞りと前記第３レンズ群の間隔をＤＳ３ｗとして、
条件式：
０．３＜ＤＳ３ｗ／Ｄ２Ｓｗ＜２．０
を満足することにより、
特に、短焦点端における軸外収差をさらに良好に補正し、小型で高性能を得ることが可能となる。
前記第２レンズ群の光軸上の厚さをＤ２とし、そしてレンズ全系の短焦点端の焦点距離をｆｗとして、
条件式：
０．７＜Ｄ２／ｆｗ＜１．３
を満足することにより、
特に、各収差を、さらに良好に補正し、小型で且つ高性能を得ることが可能となる。
本発明の請求項５のズームレンズによれば、請求項１〜請求項４のいずれか１項のズームレンズにおいて、
短焦点端における前記第２レンズ群と前記開口絞りの間隔をＤ２Ｓｗとし、そして短焦点端における前記開口絞りと前記第３レンズ群の間隔をＤＳ３ｗとして、
条件式：
０．３＜ＤＳ３ｗ／Ｄ２Ｓｗ＜２．０
を満足することにより、
特に、短焦点端における軸外収差をさらに良好に補正し、小型で高性能を得ることが可能となる。
本発明の請求項６のズームレンズによれば、請求項１〜請求項５のいずれか１項のズームレンズにおいて、
前記第２レンズ群の前記正レンズの像側の面を、物体側に凸で且つ非球面とすることにより、
特に、各収差をさらに良好に補正し、高性能を得ることが可能となる。
前記第２レンズ群の前記正レンズの像側の面を、物体側に凸で且つ非球面とすることにより、
特に、各収差をさらに良好に補正し、高性能を得ることが可能となる。
本発明の請求項７のズームレンズによれば、請求項１〜請求項６のいずれか１項のズームレンズにおいて、
短焦点端から長焦点端への変倍に際しての前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔の変化量をＸ１−２とし、そして前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２として、
条件式：
２．０＜｜Ｘ１−２／ｆ２｜＜４．０
を満足することにより、
特に、各収差をさらに良好に補正し、高性能を得ることが可能となる。
短焦点端から長焦点端への変倍に際しての前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔の変化量をＸ１−２とし、そして前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２として、
条件式：
２．０＜｜Ｘ１−２／ｆ２｜＜４．０
を満足することにより、
特に、各収差をさらに良好に補正し、高性能を得ることが可能となる。
本発明の請求項８のズームレンズによれば、請求項１〜請求項７のいずれか１項のズームレンズにおいて、
前記第２レンズ群の前記第１負レンズの物体側の面の有効光線径をφ１とし、そして前記第２レンズ群の前記第２負レンズの物体側の面の有効光線径をφ２として、
条件式：
０．５０＜φ２／φ１＜０．８０
を満足することにより、
特に、各収差を、さらに一層良好に補正して、高性能で且つ安定して製造することが可能となる。
本発明の請求項９の撮像装置によれば、
撮像用光学系として、請求項１〜請求項８のいずれか１項のズームレンズを具備することにより、
小型で高画質を得ることが可能となる。
本発明の請求項１０の情報装置によれば、
撮像機能を有し、撮像用光学系として、請求項１〜請求項８のいずれか１項のズームレンズを具備することにより、
特に、小型で高画質を得ることが可能となる。
前記第２レンズ群の前記第１負レンズの物体側の面の有効光線径をφ１とし、そして前記第２レンズ群の前記第２負レンズの物体側の面の有効光線径をφ２として、
条件式：
０．５０＜φ２／φ１＜０．８０
を満足することにより、
特に、各収差を、さらに一層良好に補正して、高性能で且つ安定して製造することが可能となる。
本発明の請求項９の撮像装置によれば、
撮像用光学系として、請求項１〜請求項８のいずれか１項のズームレンズを具備することにより、
小型で高画質を得ることが可能となる。
本発明の請求項１０の情報装置によれば、
撮像機能を有し、撮像用光学系として、請求項１〜請求項８のいずれか１項のズームレンズを具備することにより、
特に、小型で高画質を得ることが可能となる。
以下、本発明の実施の形態に基づき、図面を参照して本発明に係るズームレンズ、撮像装置および情報装置を詳細に説明する。具体的な実施例について説明する前に、まず、本発明の原理的な実施の形態を説明する。
本発明の第１の実施の形態に係るズームレンズは、物体側から、順次、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とを配置してなり、短焦点端（広角端）から長焦点端（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増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が増大し、そして前記第１レンズ群および前記第３レンズ群が長焦点端にて、短焦点端におけるよりも物体側に位置するように移動するズームレンズにおいて、さらに、次に述べるような特徴を有している。
先ず、本発明に係るズームレンズの第１の特徴は、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間に開口絞りを配設することであり、さらに前記第２レンズ群は、物体側から、順次、第１負レンズと、物体側に凸の第２負レンズと、正レンズとを配置し、前記第２負レンズと正レンズとは互いに密着接合して接合レンズを形成することである（請求項１に対応する）。
本発明の第１の実施の形態に係るズームレンズは、物体側から、順次、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とを配置してなり、短焦点端（広角端）から長焦点端（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増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が増大し、そして前記第１レンズ群および前記第３レンズ群が長焦点端にて、短焦点端におけるよりも物体側に位置するように移動するズームレンズにおいて、さらに、次に述べるような特徴を有している。
先ず、本発明に係るズームレンズの第１の特徴は、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間に開口絞りを配設することであり、さらに前記第２レンズ群は、物体側から、順次、第１負レンズと、物体側に凸の第２負レンズと、正レンズとを配置し、前記第２負レンズと正レンズとは互いに密着接合して接合レンズを形成することである（請求項１に対応する）。
次に、本発明に係るズームレンズの第２の特徴は、さらに、次の条件式を満足することである（請求項２に対応する）。
０．１＜ｆ２１／ｆ２２＜０．８
ここで、ｆ２１は、第２レンズ群の第１負レンズ（Ｌ２１）の焦点距離を、そして、ｆ２２は、第２レンズ群の第２負レンズ（Ｌ２２）の焦点距離を、それぞれ示している。
本発明に係るズームレンズの第３の特徴は、また次の条件式を満足することである（請求項３に対応する）。
０．５＜ｆ２１／ｆ２＜１．５
ここで、ｆ２１は、第２レンズ群の第１負レンズ（Ｌ２１）の焦点距離を、そして、ｆ２は、第２レンズ群（全体）の焦点距離を、それぞれ示している。
本発明に係るズームレンズの第４の特徴は、さらにまた、次の条件式を満足することである（請求項４に対応する）。
０．７＜Ｄ２／ｆｗ＜１．３
ここで、Ｄ２は、第２レンズ群の光軸上の厚さを、そして、ｆｗは、短焦点端の焦点距離を、それぞれ示している。
０．１＜ｆ２１／ｆ２２＜０．８
ここで、ｆ２１は、第２レンズ群の第１負レンズ（Ｌ２１）の焦点距離を、そして、ｆ２２は、第２レンズ群の第２負レンズ（Ｌ２２）の焦点距離を、それぞれ示している。
本発明に係るズームレンズの第３の特徴は、また次の条件式を満足することである（請求項３に対応する）。
０．５＜ｆ２１／ｆ２＜１．５
ここで、ｆ２１は、第２レンズ群の第１負レンズ（Ｌ２１）の焦点距離を、そして、ｆ２は、第２レンズ群（全体）の焦点距離を、それぞれ示している。
本発明に係るズームレンズの第４の特徴は、さらにまた、次の条件式を満足することである（請求項４に対応する）。
０．７＜Ｄ２／ｆｗ＜１．３
ここで、Ｄ２は、第２レンズ群の光軸上の厚さを、そして、ｆｗは、短焦点端の焦点距離を、それぞれ示している。
本発明に係るズームレンズの第５の特徴は、さらに次の条件式を満足することである（請求項５に対応する）。
０．３＜ＤＳ３ｗ／Ｄ２Ｓｗ＜２．０
ここで、Ｄ２Ｓｗは、短焦点端における第２レンズ群と開口絞りとの間隔を、そして、ＤＳ３ｗは、短焦点端における開口絞りと第３レンズ群との間隔を、それぞれ示している。
本発明に係るズームレンズの第６の特徴は、さらに第２レンズ群の正レンズの像側の面は、物体側に凸であり、非球面であることである（請求項６に対応する）。
０．３＜ＤＳ３ｗ／Ｄ２Ｓｗ＜２．０
ここで、Ｄ２Ｓｗは、短焦点端における第２レンズ群と開口絞りとの間隔を、そして、ＤＳ３ｗは、短焦点端における開口絞りと第３レンズ群との間隔を、それぞれ示している。
本発明に係るズームレンズの第６の特徴は、さらに第２レンズ群の正レンズの像側の面は、物体側に凸であり、非球面であることである（請求項６に対応する）。
本発明に係るズームレンズの第７の特徴は、さらにまた次の条件式を満足することである（請求項７に対応する）。
２．０＜｜Ｘ１−２／ｆ２｜＜４．０
ここで、Ｘ１−２は、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔の変化量を、そして、ｆ２は、第２レンズ群（全体）の焦点距離を、それぞれ示している。
２．０＜｜Ｘ１−２／ｆ２｜＜４．０
ここで、Ｘ１−２は、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔の変化量を、そして、ｆ２は、第２レンズ群（全体）の焦点距離を、それぞれ示している。
本発明に係るズームレンズの第８の特徴は、さらに、次の条件式を満足することである（請求項８に対応する）。
０．５０＜φ２／φ１＜０．８０
ここで、φ１は、第２レンズ群の第１負レンズ（Ｌ２１）の物体側の面の有効光線径を、そして、φ２は、第２レンズ群の第２負レンズ（Ｌ２２）の物体側の面の有効光線径を、それぞれ示している。
本発明のように、正−負−正−正の４レンズ群で構成されるズームレンズは、一般に、第２レンズ群が主要な変倍作用を負担する、いわゆるバリエータとして構成される。また、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第１レンズ群を大きく物体側へ移動させることにより、短焦点端において第１レンズ群を通過する光線高さを低くして、広角化に伴う第１レンズ群の大型化を抑制するとともに、長焦点端では第１レンズ群と第２レンズ群の間隔を大きく確保して、長焦点化を達成している。
短焦点端から長焦点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大きくなり、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔は小さくなって、第２レンズ群および第３レンズ群の倍率（絶対値）は、どちらも増加し、変倍作用を互いに分担する。
０．５０＜φ２／φ１＜０．８０
ここで、φ１は、第２レンズ群の第１負レンズ（Ｌ２１）の物体側の面の有効光線径を、そして、φ２は、第２レンズ群の第２負レンズ（Ｌ２２）の物体側の面の有効光線径を、それぞれ示している。
本発明のように、正−負−正−正の４レンズ群で構成されるズームレンズは、一般に、第２レンズ群が主要な変倍作用を負担する、いわゆるバリエータとして構成される。また、短焦点端から長焦点端への変倍に際して、第１レンズ群を大きく物体側へ移動させることにより、短焦点端において第１レンズ群を通過する光線高さを低くして、広角化に伴う第１レンズ群の大型化を抑制するとともに、長焦点端では第１レンズ群と第２レンズ群の間隔を大きく確保して、長焦点化を達成している。
短焦点端から長焦点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大きくなり、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔は小さくなって、第２レンズ群および第３レンズ群の倍率（絶対値）は、どちらも増加し、変倍作用を互いに分担する。
従来の光学設計においては、短焦点端の歪曲収差を低減するために第２レンズ群の最も物体側の負レンズにある大きさのパワーしか持たせられず、第２レンズ群の物体側から２番目の負レンズ（Ｌ２２）の物体側の面を凹とし、軸外光線の面への入射角を大きくすることで短焦点端の軸外収差補正の自由度を得ていた。しかしながら、画像処理による像の歪み補正ができるようになったこともあり、歪曲収差を許容した設計ができるようになってきた。
そこで、本発明に係るズームレンズにおいては、第２レンズ群は、物体側から順に負レンズ（Ｌ２１）と、物体側に凸の負レンズ（Ｌ２２）および正レンズ（Ｌ２３）を互いに密接してなる接合レンズとを配置するようにした（請求項１）。
短焦点端における歪曲収差を許容することにより、第２レンズ群の最も物体側の負レンズ（Ｌ２１）が大きくパワーを持つことができるようになり、第２レンズ群内の軸外収差の補正を充分にできるようになる。そのため、第２レンズ群の物体側から２番目の負レンズ（Ｌ２２）の物体側の面を凸とし、その面で発生する収差を小さくすることができ、偏心等による影響を小さくすることができる。また、負レンズ（Ｌ２２）と正レンズ（Ｌ２３）とを接合することにより長焦点端において効きが大きい正レンズ（Ｌ２３）に対する負レンズ（Ｌ２２）の偏心による影響を充分に抑制することができる。
そこで、本発明に係るズームレンズにおいては、第２レンズ群は、物体側から順に負レンズ（Ｌ２１）と、物体側に凸の負レンズ（Ｌ２２）および正レンズ（Ｌ２３）を互いに密接してなる接合レンズとを配置するようにした（請求項１）。
短焦点端における歪曲収差を許容することにより、第２レンズ群の最も物体側の負レンズ（Ｌ２１）が大きくパワーを持つことができるようになり、第２レンズ群内の軸外収差の補正を充分にできるようになる。そのため、第２レンズ群の物体側から２番目の負レンズ（Ｌ２２）の物体側の面を凸とし、その面で発生する収差を小さくすることができ、偏心等による影響を小さくすることができる。また、負レンズ（Ｌ２２）と正レンズ（Ｌ２３）とを接合することにより長焦点端において効きが大きい正レンズ（Ｌ２３）に対する負レンズ（Ｌ２２）の偏心による影響を充分に抑制することができる。
より高性能で偏心等による影響を抑制するためには、次の条件式を満足することが望ましい（請求項２）。
０．１＜ｆ２１／ｆ２２＜０．８ （１）
ここで、ｆ２１は、第２レンズ群の第１負レンズ（Ｌ２１）の焦点距離を、そして、ｆ２２は、第２レンズ群の第２負レンズ（Ｌ２２）の焦点距離を、それぞれ示している。
０．１＜ｆ２１／ｆ２２＜０．８ （１）
ここで、ｆ２１は、第２レンズ群の第１負レンズ（Ｌ２１）の焦点距離を、そして、ｆ２２は、第２レンズ群の第２負レンズ（Ｌ２２）の焦点距離を、それぞれ示している。
上記条件式（１）において、上限値と下限値で挟まれる範囲を外れると、第２レンズ群の第１負レンズ（Ｌ２１）か、第２レンズ群の第２負レンズ（Ｌ２２）か、のどちらかが強いパワーを持つことになり、強いパワーを持つレンズが大きく収差を発生することになるため、ズーム域全体の収差補正が困難になる。また、強いパワーを持ったレンズの偏心による影響を抑制することが困難になる。
より望ましくは、次の条件式を満足するとよい。
より望ましくは、次の条件式を満足するとよい。
０．２＜ｆ２１／ｆ２２＜０．７ （１′）
さらに高性能で偏心等による影響を抑制するためには、次の条件式を満足することが望ましい（請求項３）。
０．５＜ｆ２１／ｆ２＜１．５ （２）
ここで、ｆ２１は、第２レンズ群の第１負レンズ（Ｌ２１）の焦点距離を、そして、ｆ２は、第２レンズ群（全体）の焦点距離を、それぞれ示している。
さらに高性能で偏心等による影響を抑制するためには、次の条件式を満足することが望ましい（請求項３）。
０．５＜ｆ２１／ｆ２＜１．５ （２）
ここで、ｆ２１は、第２レンズ群の第１負レンズ（Ｌ２１）の焦点距離を、そして、ｆ２は、第２レンズ群（全体）の焦点距離を、それぞれ示している。
上記条件式（２）において、上限値を超えると、短焦点端における第２レンズ群を通る軸外光線の高さが高くなり、短焦点端における軸外収差の補正が困難になる。下限値を下回ると、負レンズ（Ｌ２１）の像側の面で発生する収差が大きくなり過ぎ、ズーム域全体の収差補正が困難になる。また、負レンズ（Ｌ２１）の像側の面の偏心による画質への影響も大きくなる。
より望ましくは、次の条件式を満足するとよい。
０．７＜ｆ２１／ｆ２＜１．２ （２′）
また、さらに高性能で小型化するためには、次の条件式を満足することが望ましい（請求項４）。
０．７＜Ｄ２／ｆｗ＜１．３ （３）
ここで、Ｄ２は、第２レンズ群の光軸上の厚さを、そして、ｆｗは、レンズ全系の短焦点端の焦点距離を、それぞれ示している。
上記条件式（３）において、上限値を超えると、第２レンズ群の光軸上の厚さが厚くなり、第２レンズ群の変倍するためのスペースが狭くなり、ズーム域全体の収差補正をすることが困難になる。下限値を下回ると、第２レンズ群を構成するスペースが小さくなり過ぎ、第２レンズ群内の収差補正をすることが困難になる。
より望ましくは、次の条件式を満足するとよい。
０．７＜ｆ２１／ｆ２＜１．２ （２′）
また、さらに高性能で小型化するためには、次の条件式を満足することが望ましい（請求項４）。
０．７＜Ｄ２／ｆｗ＜１．３ （３）
ここで、Ｄ２は、第２レンズ群の光軸上の厚さを、そして、ｆｗは、レンズ全系の短焦点端の焦点距離を、それぞれ示している。
上記条件式（３）において、上限値を超えると、第２レンズ群の光軸上の厚さが厚くなり、第２レンズ群の変倍するためのスペースが狭くなり、ズーム域全体の収差補正をすることが困難になる。下限値を下回ると、第２レンズ群を構成するスペースが小さくなり過ぎ、第２レンズ群内の収差補正をすることが困難になる。
より望ましくは、次の条件式を満足するとよい。
０．８＜Ｄ２／ｆｗ＜１．２ （３′）
また、さらに高性能で小型化するためには、次の条件式を満足することが望ましい（請求項５）。
０．３＜ＤＳ３ｗ／Ｄ２Ｓｗ＜２．０ （４）
ここで、Ｄ２Ｓｗは、短焦点端における第２レンズ群と開口絞りの間隔を、そして、ＤＳ３ｗは、短焦点端における開口絞りと第３レンズ群の間隔を、それぞれ示している。
下限値を下回ると、第２レンズ群と絞りの間隔が大きくなり、短焦点端における第２レンズ群を通る軸外光線が高くなり過ぎ、第２レンズ群内における軸外収差の補正が困難になり、且つ第２レンズ群が大型化する。上限値を超えると、第３レンズ群と絞りの間隔が大きくなり、短焦点端における第３レンズ群を通る軸外光線が高くなり過ぎ、第３レンズ群内における収差補正が困難になり、且つ第３レンズ群が大型化する。
より望ましくは、次の条件式を満足するとよい。
０．６＜ＤＳ３ｗ／Ｄ２Ｓｗ＜１．５ （４′）
また、短焦点端から長焦点端への変倍において、開口絞りと第３レンズ群の間隔が狭くなる構成にするとよい。
０．８＜Ｄ２／ｆｗ＜１．２ （３′）
また、さらに高性能で小型化するためには、次の条件式を満足することが望ましい（請求項５）。
０．３＜ＤＳ３ｗ／Ｄ２Ｓｗ＜２．０ （４）
ここで、Ｄ２Ｓｗは、短焦点端における第２レンズ群と開口絞りの間隔を、そして、ＤＳ３ｗは、短焦点端における開口絞りと第３レンズ群の間隔を、それぞれ示している。
下限値を下回ると、第２レンズ群と絞りの間隔が大きくなり、短焦点端における第２レンズ群を通る軸外光線が高くなり過ぎ、第２レンズ群内における軸外収差の補正が困難になり、且つ第２レンズ群が大型化する。上限値を超えると、第３レンズ群と絞りの間隔が大きくなり、短焦点端における第３レンズ群を通る軸外光線が高くなり過ぎ、第３レンズ群内における収差補正が困難になり、且つ第３レンズ群が大型化する。
より望ましくは、次の条件式を満足するとよい。
０．６＜ＤＳ３ｗ／Ｄ２Ｓｗ＜１．５ （４′）
また、短焦点端から長焦点端への変倍において、開口絞りと第３レンズ群の間隔が狭くなる構成にするとよい。
更に高性能にするには、第２レンズ群の正レンズの像側の面は物体側に凸で、且つ非球面であることが望ましい（請求項６）。非球面の形状は、負のパワーが弱くなるようにすると、第２レンズ群内における収差を抑制することができる。
また、第２レンズ群の正レンズは、次の条件式を満足するようにすると、より高性能とすることができる。
２．２＞Ｎｄ＿２３＞１．９５
２５＞νｄ＿２３＞１５
ここで、Ｎｄ＿２３は、第２レンズ群の正レンズ（Ｌ２３）のｄ線の屈折率を、そしてνｄ＿２３は、第２レンズ群の正レンズ（Ｌ２３）のｄ線に係るアッベ数を、それぞれ示している。
さらに、高性能にするためには、次の条件式を満足するとよい（請求項７）。
２．０＜｜Ｘ１−２／ｆ２｜＜４．０ （５）
ここで、Ｘ１−２は、短焦点端から長焦点端への変倍に伴う、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔の変化量を、そして、ｆ２は、第２レンズ群（全体）の焦点距離を、それぞれ示している。
また、第２レンズ群の正レンズは、次の条件式を満足するようにすると、より高性能とすることができる。
２．２＞Ｎｄ＿２３＞１．９５
２５＞νｄ＿２３＞１５
ここで、Ｎｄ＿２３は、第２レンズ群の正レンズ（Ｌ２３）のｄ線の屈折率を、そしてνｄ＿２３は、第２レンズ群の正レンズ（Ｌ２３）のｄ線に係るアッベ数を、それぞれ示している。
さらに、高性能にするためには、次の条件式を満足するとよい（請求項７）。
２．０＜｜Ｘ１−２／ｆ２｜＜４．０ （５）
ここで、Ｘ１−２は、短焦点端から長焦点端への変倍に伴う、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔の変化量を、そして、ｆ２は、第２レンズ群（全体）の焦点距離を、それぞれ示している。
上記（５）式において、上限値を超えると、第２レンズ群による変倍が大きくなり過ぎて、第３レンズ群による変倍効果が得られず、ズーム域全体としての収差補正が困難になる。また、下限値を下回ると、第２レンズ群による変倍が小さくなり過ぎ、第３レンズ群により大きな変倍をする必要が生じてきて、ズーム域全体としての収差補正が困難になる。
より望ましくは、次の条件式を満足すると良い。
２．５＜｜Ｘ１−２／ｆ２｜＜３．５ （５′）
より高性能とし、偏心等による影響を抑制するためには、次の条件式を満足することが望ましい（請求項８）。
０．５＜φ２／φ１＜０．８ （６）
ここで、φ１は、第２レンズ群の負レンズ（Ｌ２１）の物体側の面の有効光線径を、そして、φ２は、第２レンズ群の負レンズ（Ｌ２２）の物体側の面の有効光線径を、それぞれ示している。
より望ましくは、次の条件式を満足すると良い。
２．５＜｜Ｘ１−２／ｆ２｜＜３．５ （５′）
より高性能とし、偏心等による影響を抑制するためには、次の条件式を満足することが望ましい（請求項８）。
０．５＜φ２／φ１＜０．８ （６）
ここで、φ１は、第２レンズ群の負レンズ（Ｌ２１）の物体側の面の有効光線径を、そして、φ２は、第２レンズ群の負レンズ（Ｌ２２）の物体側の面の有効光線径を、それぞれ示している。
上記条件式（６）において、上限値を超えると、短焦点端における第２レンズ群を通る軸外光線径が大きくなり、短焦点端における軸外収差の補正が困難になる。下限値を下回ると、負レンズ（Ｌ２１）の像側面で発生する収差が大きくなり過ぎ、ズーム域全体の収差補正が困難になる。また、負レンズ（Ｌ２１）の像側の面の偏心による画質への影響も大きくなる。
より望ましくは、次の条件式を満足すると良い。
０．６＜φ２／φ１＜０．７５ （６′）
また、小型であって、しかも高性能とするためには、次の条件式を満足することが望ましい。
−１．５＜ｆ２／ｆｗ＜−０．８ （７）
上記条件式（７）において、上限値を超えると、第２レンズ群のパワーが強すぎ、第２レンズ群内の収差を補正することが困難になる。第２レンズ群内にレンズをさらに増やすと、第２レンズ群が大型化する。下限値を下回ると、第２レンズ群のパワーが弱く、第２レンズ群の変倍への寄与が弱まり、第３レンズ群の変倍への寄与を強くしなければならなくなって、第３レンズ群内の収差を補正することが困難になる。
より望ましくは、次の条件式を満足すると良い。
０．６＜φ２／φ１＜０．７５ （６′）
また、小型であって、しかも高性能とするためには、次の条件式を満足することが望ましい。
−１．５＜ｆ２／ｆｗ＜−０．８ （７）
上記条件式（７）において、上限値を超えると、第２レンズ群のパワーが強すぎ、第２レンズ群内の収差を補正することが困難になる。第２レンズ群内にレンズをさらに増やすと、第２レンズ群が大型化する。下限値を下回ると、第２レンズ群のパワーが弱く、第２レンズ群の変倍への寄与が弱まり、第３レンズ群の変倍への寄与を強くしなければならなくなって、第３レンズ群内の収差を補正することが困難になる。
また、高性能であって、しかも小型にするためには、次の条件式を満足することが望ましい。
０．８＜ＴＬｔ／ｆｔ＜１．５ （８）
ただし、ＴＬｔは長焦点端における全長、ｆｔは長焦点端の焦点距離を表す。
上記条件式（８）において、上限値を超えると、長焦点端における全長が長くなるため、カメラの厚み寸法に対し長焦点端における全長が支配的になる。下限値を下回ると、長焦点端における全長を充分に確保することができず、長焦点端における収差補正が困難になる。
開口絞りの開放径は、長焦点端において短焦点端より大きくすることにより、変倍に伴うＦナンバの変化を小さくすることができる。また、像面に到達する光量を減少させる必要があるときには、絞りを小径化しても良いが、絞り径を大きく変えることなく、ＮＤ（中間濃度）フィルタ等を挿入することによって、光量を減少させた方が、回折現象による解像力の低下を防止できて好ましい。
また、フォーカシング操作は、全体繰出しによるものとしても良いが、第４レンズ群のみの移動によって行うことが望ましい。
０．８＜ＴＬｔ／ｆｔ＜１．５ （８）
ただし、ＴＬｔは長焦点端における全長、ｆｔは長焦点端の焦点距離を表す。
上記条件式（８）において、上限値を超えると、長焦点端における全長が長くなるため、カメラの厚み寸法に対し長焦点端における全長が支配的になる。下限値を下回ると、長焦点端における全長を充分に確保することができず、長焦点端における収差補正が困難になる。
開口絞りの開放径は、長焦点端において短焦点端より大きくすることにより、変倍に伴うＦナンバの変化を小さくすることができる。また、像面に到達する光量を減少させる必要があるときには、絞りを小径化しても良いが、絞り径を大きく変えることなく、ＮＤ（中間濃度）フィルタ等を挿入することによって、光量を減少させた方が、回折現象による解像力の低下を防止できて好ましい。
また、フォーカシング操作は、全体繰出しによるものとしても良いが、第４レンズ群のみの移動によって行うことが望ましい。
上述においては、本発明の第１の実施の形態に係るズームレンズの基本的な構成について説明したが、この実施の形態に従ったズームレンズの詳細な構成については、後述する実施例において、具体的な数値例に基づき、図１〜図１６を参照して、詳細に説明する。
次に、上述した本発明の第１の実施の形態に係るズームレンズを撮像用光学系として採用して構成した本発明の第２の実施の形態に係る撮像装置としてのディジタルカメラについて図１７〜図１９を参照して説明する。図１７は、物体側、すなわち被写体側、である前面側から見たディジタルカメラの外観を模式的に示す斜視図、図１８は、撮影者側である背面側から見たディジタルカメラの外観を模式的に示す斜視図であり、図１９は、ディジタルカメラの機能構成を示す模式的ブロック図である。なお、ここでは、ディジタルカメラを例にとって撮像装置について説明しているが、在来の画像記録媒体として銀塩フィルムを用いる銀塩フィルムカメラに本発明に係るズームレンズを採用してもよい。また、いわゆるＰＤＡ（personal data assistant）や携帯電話機等の携帯情報端末装置のような情報装置にカメラ機能を組み込んだものが広く用いられている。このような情報装置も外観は若干異にするもののディジタルカメラと実質的に全く同様の機能・構成を含んでおり、このような情報装置における撮像用光学系として、本発明に係るズームレンズを採用してもよい。
次に、上述した本発明の第１の実施の形態に係るズームレンズを撮像用光学系として採用して構成した本発明の第２の実施の形態に係る撮像装置としてのディジタルカメラについて図１７〜図１９を参照して説明する。図１７は、物体側、すなわち被写体側、である前面側から見たディジタルカメラの外観を模式的に示す斜視図、図１８は、撮影者側である背面側から見たディジタルカメラの外観を模式的に示す斜視図であり、図１９は、ディジタルカメラの機能構成を示す模式的ブロック図である。なお、ここでは、ディジタルカメラを例にとって撮像装置について説明しているが、在来の画像記録媒体として銀塩フィルムを用いる銀塩フィルムカメラに本発明に係るズームレンズを採用してもよい。また、いわゆるＰＤＡ（personal data assistant）や携帯電話機等の携帯情報端末装置のような情報装置にカメラ機能を組み込んだものが広く用いられている。このような情報装置も外観は若干異にするもののディジタルカメラと実質的に全く同様の機能・構成を含んでおり、このような情報装置における撮像用光学系として、本発明に係るズームレンズを採用してもよい。
図１７および図１８に示すように、ディジタルカメラは、撮影レンズ１０１、光学ファインダ１０２、ストロボ（フラッシュライト）１０３、シャッタボタン１０４、カメラボディ１０５、電源スイッチ１０６、液晶モニタ１０７、操作ボタン１０８、メモリカードスロット１０９およびズームスイッチ１１０等を具備している。さらに、図１９に示すように、ディジタルカメラは、中央演算装置（ＣＰＵ）１１１、画像処理装置１１２、受光素子１１３、信号処理装置１１４、半導体メモリ１１５および通信カード等１１６を備えている。
ディジタルカメラは、撮像用光学系としての撮影レンズ１０１と、ＣＭＯＳ（相補型金属酸化物半導体）撮像素子またはＣＣＤ（電荷結合素子）撮像素子等を用いてイメージセンサとして構成された受光素子１１３とを有しており、撮影レンズ１０１によって結像される被写体（物体）光学像を受光素子１１３によって読み取る。この撮影レンズ１０１として、上述した第１の実施の形態において説明したような本発明に係るズームレンズを用いる（請求項９または請求項１０に対応）。
受光素子１１３の出力は、中央演算装置１１１によって制御される信号処理装置１１４によって処理され、ディジタル画像情報に変換される。すなわち、このようなディジタルカメラは、撮像された画像（被写体画像）をディジタル画像情報に変換する手段を含んでおり、この手段は、実質的に、受光素子１１３、信号処理装置１１４およびこれらを制御する中央演算装置（ＣＰＵ）１１１等により構成される。
ディジタルカメラは、撮像用光学系としての撮影レンズ１０１と、ＣＭＯＳ（相補型金属酸化物半導体）撮像素子またはＣＣＤ（電荷結合素子）撮像素子等を用いてイメージセンサとして構成された受光素子１１３とを有しており、撮影レンズ１０１によって結像される被写体（物体）光学像を受光素子１１３によって読み取る。この撮影レンズ１０１として、上述した第１の実施の形態において説明したような本発明に係るズームレンズを用いる（請求項９または請求項１０に対応）。
受光素子１１３の出力は、中央演算装置１１１によって制御される信号処理装置１１４によって処理され、ディジタル画像情報に変換される。すなわち、このようなディジタルカメラは、撮像された画像（被写体画像）をディジタル画像情報に変換する手段を含んでおり、この手段は、実質的に、受光素子１１３、信号処理装置１１４およびこれらを制御する中央演算装置（ＣＰＵ）１１１等により構成される。
信号処理装置１１４によってディジタル化された画像情報は、やはり中央演算装置１１４によって制御される画像処理装置１１２において所定の画像処理が施された後、不揮発性メモリ等の半導体メモリ１１５に記録される。この場合、半導体メモリ１１５は、メモリカードスロット１０９に装填されたメモリカードでもよく、カメラ本体に（オンボードで）内蔵された半導体メモリでもよい。液晶モニタ１０７には、撮影中の画像を表示することもできるし、半導体メモリ１１５に記録されている画像を表示することもできる。また、半導体メモリ１１５に記録した画像は、通信カードスロット（図示していない）に装填した通信カード等１１６を介して外部へ送信することも可能である。
撮影レンズ１０１は、カメラの携帯時には、その対物面がレンズバリア（図示していない）により覆われており、ユーザが電源スイッチ１０６を操作して電源を投入すると、レンズバリアが開き、対物面が露出する構成とする。このとき、撮影レンズ１０１の鏡胴の内部では、ズームレンズを構成する各群の光学系が、例えば短焦点端（広角端）の配置となっており、ズームスイッチ１１０を操作することによって、各群光学系の配置が変更されて、中間焦点距離を経て長焦点端（望遠端）への変倍動作を行うことができる。なお、光学ファインダ１０２の光学系も撮影レンズ１０１の画角の変化に連動して変倍するようにすることが望ましい。
撮影レンズ１０１は、カメラの携帯時には、その対物面がレンズバリア（図示していない）により覆われており、ユーザが電源スイッチ１０６を操作して電源を投入すると、レンズバリアが開き、対物面が露出する構成とする。このとき、撮影レンズ１０１の鏡胴の内部では、ズームレンズを構成する各群の光学系が、例えば短焦点端（広角端）の配置となっており、ズームスイッチ１１０を操作することによって、各群光学系の配置が変更されて、中間焦点距離を経て長焦点端（望遠端）への変倍動作を行うことができる。なお、光学ファインダ１０２の光学系も撮影レンズ１０１の画角の変化に連動して変倍するようにすることが望ましい。
多くの場合、シャッタボタン１０４の半押し操作により、フォーカシングがなされる。本発明に係るズームレンズ（請求項１〜請求項８で定義され、あるいは後述する実施例１〜実施例４に示されるズームレンズ）におけるフォーカシングは、ズームレンズを構成する複数群の光学系の一部の群の移動、または受光素子の移動などによって行うことができる。シャッタボタン１０４をさらに押し込み全押し状態とすると撮影が行なわれ、その後に上述した通りの処理がなされる。
半導体メモリ１１５に記録した画像を液晶モニタ１０７に表示させたり、通信カード等１１６を介して外部へ送信させる際には、操作ボタン１０８を所定のごとく操作する。半導体メモリ１１５および通信カード等１１６は、メモリカードスロット１０９および通信カードスロット等のような、それぞれ専用または汎用のスロットに装填して使用される。
上述のようなディジタルカメラ（撮像装置）または情報装置には、既に述べた通り、第１の実施の形態に示されたようなズームレンズを用いて構成した撮影レンズ１０１を撮像用光学系として使用することができる。したがって、１、０００万画素〜１，５００万画素またはそれ以上の画素数の受光素子を使用した高画質で小型のディジタルカメラ（撮像装置）または情報装置を実現することができる。
半導体メモリ１１５に記録した画像を液晶モニタ１０７に表示させたり、通信カード等１１６を介して外部へ送信させる際には、操作ボタン１０８を所定のごとく操作する。半導体メモリ１１５および通信カード等１１６は、メモリカードスロット１０９および通信カードスロット等のような、それぞれ専用または汎用のスロットに装填して使用される。
上述のようなディジタルカメラ（撮像装置）または情報装置には、既に述べた通り、第１の実施の形態に示されたようなズームレンズを用いて構成した撮影レンズ１０１を撮像用光学系として使用することができる。したがって、１、０００万画素〜１，５００万画素またはそれ以上の画素数の受光素子を使用した高画質で小型のディジタルカメラ（撮像装置）または情報装置を実現することができる。
次に、上述した本発明の第１の実施の形態に基づく、具体的なズームレンズの実施例（数値実施例）を詳細に説明する。実施例１、実施例２、実施例３および実施例４は、本発明に係るズームレンズの具体的数値例による具体的構成の実施例である。本発明に係るズームレンズの実施例１〜実施例４においては、ズームレンズの構成およびその具体的な数値例を示している。
実施例１〜実施例４において、第４レンズ群の像面側に配設される平行平板からなる光学要素は、光学ローパスフィルタ・赤外カットフィルタのような各種の光学フィルタや、ＣＭＯＳイメージセンサのような受光素子のカバーガラス（シールガラス）等を想定したものであり、ここでは、これらをまとめてフィルタ等（ＦＭ）と総称することにする。
また、実施例１〜実施例４のズームレンズにおけるレンズを形成する材質については、実施例１〜実施例４の全てのズームレンズにおける第４レンズ群の正レンズの材質が光学プラスチックである以外は、全てのレンズの材質が光学ガラスである。
実施例１〜実施例４において、第２レンズ群の最も物体側の面と最も像側の面の双方、第３レンズ群の最も物体側のレンズの両面および第４レンズ群の物体側の面をそれぞれ非球面としている。なお、実施例１〜実施例４における非球面は、いわゆるモールド非球面レンズのように、各レンズ面を直接非球面とするものとして説明しているが、球面レンズのレンズ面に非球面を形成する樹脂薄膜を敷設して同等の非球面を得る、いわゆるハイブリッド非球面等により非球面レンズを構成してもよい。
実施例１〜実施例４において、第４レンズ群の像面側に配設される平行平板からなる光学要素は、光学ローパスフィルタ・赤外カットフィルタのような各種の光学フィルタや、ＣＭＯＳイメージセンサのような受光素子のカバーガラス（シールガラス）等を想定したものであり、ここでは、これらをまとめてフィルタ等（ＦＭ）と総称することにする。
また、実施例１〜実施例４のズームレンズにおけるレンズを形成する材質については、実施例１〜実施例４の全てのズームレンズにおける第４レンズ群の正レンズの材質が光学プラスチックである以外は、全てのレンズの材質が光学ガラスである。
実施例１〜実施例４において、第２レンズ群の最も物体側の面と最も像側の面の双方、第３レンズ群の最も物体側のレンズの両面および第４レンズ群の物体側の面をそれぞれ非球面としている。なお、実施例１〜実施例４における非球面は、いわゆるモールド非球面レンズのように、各レンズ面を直接非球面とするものとして説明しているが、球面レンズのレンズ面に非球面を形成する樹脂薄膜を敷設して同等の非球面を得る、いわゆるハイブリッド非球面等により非球面レンズを構成してもよい。
実施例１〜実施例４における収差は、充分に補正されており、１、０００万〜１，５００万画素またはそれ以上の画素数の受光素子に対応することが可能となっている。本発明に従ってズームレンズを構成することによって、充分な小型化を達成しながら、非常に良好な像性能を確保し得ることは、実施例１〜実施例４より明らかである。
また、実施例１〜実施例４のズームレンズにおいては、先に述べたように、歪曲収差の画像処理による収差補正を行う。すなわち、実施例１〜実施例４のズームレンズにおいては、図２０に、受光素子の撮像範囲(並びに中間焦点距離および長焦点端（望遠端）における撮像範囲)をＴＦとし、短焦点端（広角端）における撮像範囲をＷＦとして、それぞれ示すように、矩形の受光素子受光面ＴＦ上に、短焦点端においては、撮像範囲ＷＦのような樽型の歪曲収差が発生する。一方、中間焦点距離およびその近傍の状態や長焦点端においては、歪曲収差の発生が抑えられている。歪曲収差を電気的に補正するために、有効撮像範囲を、短焦点端では樽型形状（ＷＦ）とし、中間焦点距離や長焦点端では矩形状（ＴＦ）となるようにしている。そして、短焦点端における有効撮像範囲（ＷＦ）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。そのため、実施例１〜実施例４においては、短焦点端での像高を、中間焦点距離での像高や長焦点端での像高よりも小さくなるようにしている。
また、実施例１〜実施例４のズームレンズにおいては、先に述べたように、歪曲収差の画像処理による収差補正を行う。すなわち、実施例１〜実施例４のズームレンズにおいては、図２０に、受光素子の撮像範囲(並びに中間焦点距離および長焦点端（望遠端）における撮像範囲)をＴＦとし、短焦点端（広角端）における撮像範囲をＷＦとして、それぞれ示すように、矩形の受光素子受光面ＴＦ上に、短焦点端においては、撮像範囲ＷＦのような樽型の歪曲収差が発生する。一方、中間焦点距離およびその近傍の状態や長焦点端においては、歪曲収差の発生が抑えられている。歪曲収差を電気的に補正するために、有効撮像範囲を、短焦点端では樽型形状（ＷＦ）とし、中間焦点距離や長焦点端では矩形状（ＴＦ）となるようにしている。そして、短焦点端における有効撮像範囲（ＷＦ）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。そのため、実施例１〜実施例４においては、短焦点端での像高を、中間焦点距離での像高や長焦点端での像高よりも小さくなるようにしている。
なお、実施例１〜実施例４における記号の意味は、以下の通りである。
ｆ：全系の焦点距離
Ｆ：Ｆ値（Ｆナンバ）
ω：半画角
Ｒ：曲率半径
Ｄ：面間隔
Ｎｄ：屈折率
νｄ：アッベ数
φ：有効光線径
Ｋ：非球面の円錐定数
Ａ４：４次の非球面係数
Ａ６：６次の非球面係数
Ａ８：８次の非球面係数
Ａ１０：１０次の非球面係数
但し、ここで用いられる非球面は、近軸曲率半径の逆数（近軸曲率）をＣ、光軸からの高さをＨとするとき、面頂点から光軸方向の変位量をＡ２ｉとして、非球面は、次式で定義される。
Ｆ：Ｆ値（Ｆナンバ）
ω：半画角
Ｒ：曲率半径
Ｄ：面間隔
Ｎｄ：屈折率
νｄ：アッベ数
φ：有効光線径
Ｋ：非球面の円錐定数
Ａ４：４次の非球面係数
Ａ６：６次の非球面係数
Ａ８：８次の非球面係数
Ａ１０：１０次の非球面係数
但し、ここで用いられる非球面は、近軸曲率半径の逆数（近軸曲率）をＣ、光軸からの高さをＨとするとき、面頂点から光軸方向の変位量をＡ２ｉとして、非球面は、次式で定義される。
図１は、本発明の第１の実施の形態の実施例１に係るズームレンズの光学系の構成および短焦点端（広角端）から所定の中間焦点距離を経て長焦点端（望遠端）へのズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示しており、（ａ）は短焦点端（Ｗｉｄｅ）における光軸に沿った模式的断面図、（ｂ）は短焦点端と中間焦点距離との中間の焦点距離（Ｗｉｄｅ−Ｍｅａｎ）における光軸に沿った模式的断面図、（ｃ）は中間焦点距離（Ｍｅａｎ）における光軸に沿った模式的断面図、（ｄ）は中間焦点距離と長焦点端との中間の焦点距離（Ｍｅａｎ−Ｔｅｌｅ）における光軸に沿った模式的断面図および（ｅ）は長焦点端（望遠端〜Ｔｅｌｅ）における光軸に沿った模式的断面図である。なお、実施例１のレンズ群配置を示す図１において、図示左側が物体（被写体）側である。
図１に示すズームレンズは、光軸に沿って、物体側から、順次、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、そして正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを配置し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に開口絞りＡＤを配している。第１レンズ群Ｇ１は、第１レンズＬ１１、第２レンズＬ１２および第３レンズＬ１３を有してなり、第２レンズ群Ｇ２は、第１レンズＬ２１、第２レンズＬ２２および第３レンズＬ２３を有してなり、第３レンズ群Ｇ３は、第１レンズＬ３１、第２レンズＬ３２および第３レンズＬ３３を有してなり、そして第４レンズ群Ｇ４は、単一のレンズＬ４０を有してなる。
図１に示すズームレンズは、光軸に沿って、物体側から、順次、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、そして正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを配置し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に開口絞りＡＤを配している。第１レンズ群Ｇ１は、第１レンズＬ１１、第２レンズＬ１２および第３レンズＬ１３を有してなり、第２レンズ群Ｇ２は、第１レンズＬ２１、第２レンズＬ２２および第３レンズＬ２３を有してなり、第３レンズ群Ｇ３は、第１レンズＬ３１、第２レンズＬ３２および第３レンズＬ３３を有してなり、そして第４レンズ群Ｇ４は、単一のレンズＬ４０を有してなる。
第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４は、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては各群毎に一体的に動作し、開口絞りＡＤは、各群とは独立に動作する。図１には、各光学面の面番号も示している。なお、図１における各参照符号は、参照符号の桁数の増大による説明の煩雑化を避けるため、各実施例毎に独立に用いており、そのため他の実施例に係る図面と共通の参照符号を付していてもそれらは他の実施例とはかならずしも共通の構成ではない。
短焦点端（広角端）から長焦点端（望遠端）への変倍に際しては、第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４の全群が移動して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が減小し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔が増大し、そして第１レンズ群および第３レンズ群は、それぞれの長焦点端における位置が、短焦点端における位置よりも物体側に位置するように移動する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から、順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズ（負レンズ）Ｌ１１と、物体側により強い凸面を向けた両凸正レンズからなる第２レンズ（第１正レンズ）Ｌ１２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第３レンズ（第２正レンズ）Ｌ１３とを配している。第１レンズＬ１１と第２レンズＬ１２の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
短焦点端（広角端）から長焦点端（望遠端）への変倍に際しては、第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４の全群が移動して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が減小し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔が増大し、そして第１レンズ群および第３レンズ群は、それぞれの長焦点端における位置が、短焦点端における位置よりも物体側に位置するように移動する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から、順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズ（負レンズ）Ｌ１１と、物体側により強い凸面を向けた両凸正レンズからなる第２レンズ（第１正レンズ）Ｌ１２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第３レンズ（第２正レンズ）Ｌ１３とを配している。第１レンズＬ１１と第２レンズＬ１２の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から、順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズであって、その物体側に非球面を形成している非球面レンズからなる第１レンズ（第１負レンズ）Ｌ２１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第２レンズ（第２負レンズ）Ｌ２２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズであって、その像側に非球面を形成している非球面レンズからなる第３レンズ（正レンズ）Ｌ２３とを配している。第２レンズＬ２２と第３レンズＬ２３の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
開口絞りＡＤは、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に介挿配置されている。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から、順次、物体側により強い凸面を向けた両凸正レンズであり且つ両面に非球面を形成した非球面レンズからなる第１レンズ（第１正レンズ）Ｌ３１と、物体側により強い凸面を向けた両凸正レンズからなる第２レンズ（第２正レンズ）Ｌ３２と、像側により強い凹面を向けた両凹負レンズからなる第３レンズ（負レンズ）Ｌ３３とを配している。第２レンズＬ３２と第３レンズＬ３３の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
開口絞りＡＤは、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に介挿配置されている。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から、順次、物体側により強い凸面を向けた両凸正レンズであり且つ両面に非球面を形成した非球面レンズからなる第１レンズ（第１正レンズ）Ｌ３１と、物体側により強い凸面を向けた両凸正レンズからなる第２レンズ（第２正レンズ）Ｌ３２と、像側により強い凹面を向けた両凹負レンズからなる第３レンズ（負レンズ）Ｌ３３とを配している。第２レンズＬ３２と第３レンズＬ３３の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側により強い凸面を向けた両凸正レンズであり、且つ物体側を非球面とした非球面レンズからなる単一の正レンズＬ４０のみからなっている。
この場合、図１に示すように、短焦点端（広角端）から長焦点端（望遠端）への変倍に伴って、第１レンズ群Ｇ１は像側から物体側へほぼ単調に移動し、第２レンズ群Ｇ２は像側に凸となる軌跡を描いて移動し、第３レンズ群Ｇ３は像側から物体側へ移動した後に物体側から像側へ移動しその後再度像側から物体側へ移動し、そして第４レンズ群Ｇ４は物体側に凸となる軌跡を描いて移動する。
この実施例１における各光学要素の光学特性は、次表の通りである。
この場合、図１に示すように、短焦点端（広角端）から長焦点端（望遠端）への変倍に伴って、第１レンズ群Ｇ１は像側から物体側へほぼ単調に移動し、第２レンズ群Ｇ２は像側に凸となる軌跡を描いて移動し、第３レンズ群Ｇ３は像側から物体側へ移動した後に物体側から像側へ移動しその後再度像側から物体側へ移動し、そして第４レンズ群Ｇ４は物体側に凸となる軌跡を描いて移動する。
この実施例１における各光学要素の光学特性は、次表の通りである。
表１において、面番号に「＊（アスタリスク）」を付して示した面番号のレンズ面が非球面であり、また、ガラス名の後には、次の通り硝材の製造メーカー名を、ＨＯＹＡ（ＨＯＹＡ株式会社）およびＯＨＡＲＡ（株式会社オハラ）として略記した。これらは、他の実施例についても同様である。
すなわち、表１においては、「＊」が付された第６面、第１０面、第１２面、第１３面および第１７面の各光学面が非球面であり、式（９）における各非球面のパラメータは、次表の通りである。
すなわち、表１においては、「＊」が付された第６面、第１０面、第１２面、第１３面および第１７面の各光学面が非球面であり、式（９）における各非球面のパラメータは、次表の通りである。
この実施例１においては、全光学系の焦点距離ｆ、ＦナンバＦ、半画角ω、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の可変間隔ＤＡ、第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＡＤとの間の可変間隔ＤＢ、開口絞りＡＤと第３レンズ群Ｇ３との間の可変間隔ＤＣ、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間の可変間隔ＤＤ、そして第４レンズ群Ｇ４とフィルタＦＭ等との間の可変間隔ＤＥは、ズーミングに伴って次表のように変化させられる。
また、長焦点（Ｔｅｌｅ）端における開口絞りＡＤの開口径はΦ３．６であり、このときの像高Ｙ′＝４．１である。図２０を参照して、先に述べたように、歪曲収差の画像処理による収差補正を行うため、受光素子の撮像範囲に長焦点端（および中間焦点距離）における撮像範囲をほぼ一致させて、矩形の撮像範囲とし、短焦点（Ｗｉｄｅ）端では、Ｙ′＝３．７５として、短焦点端における撮像範囲が樽型となるような歪曲収差を発生させる。そして、短焦点端における樽型の有効撮像範囲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。
したがって、条件式（１）〜条件式（８）に対応する値は、次表のようになり、それぞれ条件式（１）〜条件式（８）を満足している。
したがって、条件式（１）〜条件式（８）に対応する値は、次表のようになり、それぞれ条件式（１）〜条件式（８）を満足している。
また、図２、図３および図４に、それぞれ、実施例１の広角端、中間焦点距離および望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差、並びにコマ収差の各収差図を示している。なお、これらの図において、球面収差における破線は正弦条件をあらわし、非点収差における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれあらわしている。また、球面収差、非点収差、並びにコマ収差の各収差図におけるｇおよびｄはそれぞれ、ｇ線およびｄ線をあらわしている。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。
図５は、本発明の第１の実施の形態の実施例２に係るズームレンズの光学系の構成および短焦点端（広角端）から所定の中間焦点距離を経て長焦点端（望遠端）へのズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示しており、（ａ）は短焦点端（Ｗｉｄｅ）における光軸に沿った模式的断面図、（ｂ）は短焦点端と中間焦点距離との中間の焦点距離（Ｗｉｄｅ−Ｍｅａｎ）における光軸に沿った模式的断面図、（ｃ）は中間焦点距離（Ｍｅａｎ）における光軸に沿った模式的断面図、（ｄ）は中間焦点距離と長焦点端との中間の焦点距離（Ｍｅａｎ−Ｔｅｌｅ）における光軸に沿った模式的断面図および（ｅ）は長焦点端（Ｔｅｌｅ）における光軸に沿った模式的断面図である。なお、実施例２のレンズ群配置を示す図５においても、図示左側が物体側である。
図５に示すズームレンズは、光軸に沿って、物体側から、順次、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、そして正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを配置し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に開口絞りＡＤを配している。第１レンズ群Ｇ１は、第１レンズＬ１１、第２レンズＬ１２および第３レンズＬ１３を有してなり、第２レンズ群Ｇ２は、第１レンズＬ２１、第２レンズＬ２２および第３レンズＬ２３を有してなり、第３レンズ群Ｇ３は、第１レンズＬ３１、第２レンズＬ３２および第３レンズＬ３３を有してなり、そして第４レンズ群Ｇ４は、単一のレンズＬ４０を有してなる。
図５に示すズームレンズは、光軸に沿って、物体側から、順次、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、そして正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを配置し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に開口絞りＡＤを配している。第１レンズ群Ｇ１は、第１レンズＬ１１、第２レンズＬ１２および第３レンズＬ１３を有してなり、第２レンズ群Ｇ２は、第１レンズＬ２１、第２レンズＬ２２および第３レンズＬ２３を有してなり、第３レンズ群Ｇ３は、第１レンズＬ３１、第２レンズＬ３２および第３レンズＬ３３を有してなり、そして第４レンズ群Ｇ４は、単一のレンズＬ４０を有してなる。
第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４は、それぞれ各群毎に適宜なる共通の支持枠等によって支持され、ズーミング等に際しては各群毎に一体的に動作し、開口絞りＡＤは、各群とは独立に動作する。図５にも、各光学面の面番号も示している。なお、図５における各参照符号は、参照符号の桁数の増大による説明の煩雑化を避けるため、各実施例毎に独立に用いており、そのため他の実施例に係る図面と共通の参照符号を付していてもそれらは他の実施例とはかならずしも共通の構成ではない。
短焦点端から長焦点端への変倍に際しては、第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４の全群が移動して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が減小し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔が増大し、そして第１レンズ群および第３レンズ群は、それぞれの長焦点端における位置が、短焦点端における位置よりも物体側に位置するように移動する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から、順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズ（負レンズ）Ｌ１１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第２レンズ（第１正レンズ）Ｌ１２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第３レンズ（第２正レンズ）Ｌ１３とを配している。第１レンズＬ１１と第２レンズＬ１２の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
短焦点端から長焦点端への変倍に際しては、第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４の全群が移動して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が減小し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔が増大し、そして第１レンズ群および第３レンズ群は、それぞれの長焦点端における位置が、短焦点端における位置よりも物体側に位置するように移動する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から、順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズ（負レンズ）Ｌ１１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第２レンズ（第１正レンズ）Ｌ１２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第３レンズ（第２正レンズ）Ｌ１３とを配している。第１レンズＬ１１と第２レンズＬ１２の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から、順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズであって、その物体側に非球面を形成している非球面レンズからなる第１レンズ（第１負レンズ）Ｌ２１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第２レンズ（第２負レンズ）Ｌ２２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズであって、その像側に非球面を形成している非球面レンズからなる第３レンズ（正レンズ）Ｌ２３とを配している。第２レンズＬ２２と第３レンズＬ２３の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
開口絞りＡＤは、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に介挿配置されている。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から、順次、物体側により強い凸面を向けた両凸正レンズであり且つ両面に非球面を形成した非球面レンズからなる第１レンズ（第１正レンズ）Ｌ３１と、物体側により強い凸面を向けた両凸正レンズからなる第２レンズ（第２正レンズ）Ｌ３２と、像側により強い凹面を向けた両凹負レンズからなる第３レンズ（負レンズ）Ｌ３３とを配している。第２レンズＬ３２と第３レンズＬ３３の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
開口絞りＡＤは、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に介挿配置されている。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から、順次、物体側により強い凸面を向けた両凸正レンズであり且つ両面に非球面を形成した非球面レンズからなる第１レンズ（第１正レンズ）Ｌ３１と、物体側により強い凸面を向けた両凸正レンズからなる第２レンズ（第２正レンズ）Ｌ３２と、像側により強い凹面を向けた両凹負レンズからなる第３レンズ（負レンズ）Ｌ３３とを配している。第２レンズＬ３２と第３レンズＬ３３の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
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であり、且つ物体側を非球面とした非球面レンズからなる単一の正レンズＬ４０のみからなっている。
この場合、図５に示すように、短焦点端（広角端）から長焦点端（望遠端）への変倍に伴って、第１レンズ群Ｇ１は像側から物体側へほぼ単調に移動し、第２レンズ群Ｇ２は像側にほぼ凸となる軌跡を描いて移動し、第３レンズ群Ｇ３は像側から物体側へ移動した後に物体側から像側へ移動しその後再度像側から物体側へ移動し、そして第４レンズ群Ｇ４は物体側に凸となる軌跡を描いて移動する。
この実施例２における各光学要素の光学特性は、次表の通りである。
この場合、図５に示すように、短焦点端（広角端）から長焦点端（望遠端）への変倍に伴って、第１レンズ群Ｇ１は像側から物体側へほぼ単調に移動し、第２レンズ群Ｇ２は像側にほぼ凸となる軌跡を描いて移動し、第３レンズ群Ｇ３は像側から物体側へ移動した後に物体側から像側へ移動しその後再度像側から物体側へ移動し、そして第４レンズ群Ｇ４は物体側に凸となる軌跡を描いて移動する。
この実施例２における各光学要素の光学特性は、次表の通りである。
表５において、面番号に「＊（アスタリスク）」を付して示した面番号のレンズ面が非球面であり、また、ガラス名の後には、次の通り硝材の製造メーカー名を、ＨＯＹＡ（ＨＯＹＡ株式会社）およびＯＨＡＲＡ（株式会社オハラ）として略記した。これらは、他の実施例についても同様である。
すなわち、表５においても、「＊」が付された第６面、第１０面、第１２面、第１３面および第１７面の各光学面が非球面であり、式（９）における各非球面のパラメータは、次表の通りである。
すなわち、表５においても、「＊」が付された第６面、第１０面、第１２面、第１３面および第１７面の各光学面が非球面であり、式（９）における各非球面のパラメータは、次表の通りである。
この実施例２においても、全光学系の焦点距離ｆ、ＦナンバＦ、半画角ω、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の可変間隔ＤＡ、第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＡＤとの間の可変間隔ＤＢ、開口絞りＡＤと第３レンズ群Ｇ３との間の可変間隔ＤＣ、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間の可変間隔ＤＤ、そして第４レンズ群Ｇ４とフィルタ等との間の可変間隔ＤＥは、ズーミングに伴って次表のように変化させられる。
また、長焦点（Ｔｅｌｅ）端における開口絞りＡＤの開口径はΦ３．６であり、このときの像高Ｙ′＝４．１である。図２０を参照して、先に述べたように、歪曲収差の画像処理による収差補正を行うため、受光素子の撮像範囲に長焦点端（および中間焦点距離）における撮像範囲をほぼ一致させて、矩形の撮像範囲とし、短焦点（Ｗｉｄｅ）端では、Ｙ′＝３．７５として、短焦点端における撮像範囲が樽型となるような歪曲収差を発生させる。そして、短焦点端における樽型の有効撮像範囲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。
したがって、条件式（１）〜条件式（８）に対応する値は、次表のようになり、それぞれ条件式（１）〜条件式（８）を満足している。
したがって、条件式（１）〜条件式（８）に対応する値は、次表のようになり、それぞれ条件式（１）〜条件式（８）を満足している。
また、図６、図７および図８に、それぞれ、実施例２の広角端、中間焦点距離および望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差、並びにコマ収差の各収差図を示している。なお、これらの図において、球面収差における破線は正弦条件をあらわし、非点収差における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれあらわしている。また、球面収差、非点収差並びにコマ収差の各収差図におけるｇおよびｄはそれぞれ、ｇ線およびｄ線をあらわしている。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。
図９は、本発明の第１の実施の形態の実施例３に係るズームレンズの光学系の構成および短焦点端（広角端）から所定の中間焦点距離を経て長焦点端（望遠端）へのズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示しており、（ａ）は短焦点端（Ｗｉｄｅ）における光軸に沿った模式的断面図、（ｂ）は短焦点端と中間焦点距離との中間の焦点距離（Ｗｉｄｅ−Ｍｅａｎ）における光軸に沿った模式的断面図、（ｃ）は中間焦点距離（Ｍｅａｎ）における光軸に沿った模式的断面図、（ｄ）は中間焦点距離と長焦点端との中間の焦点距離（Ｍｅａｎ−Ｔｅｌｅ）における光軸に沿った模式的断面図および（ｅ）は長焦点端（望遠端〜Ｔｅｌｅ）における光軸に沿った模式的断面図である。なお、実施例３のレンズ群配置を示す図９においても、図示左側が物体側である。
図９に示すズームレンズは、光軸に沿って、物体側から、順次、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、そして正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを配置し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に開口絞りＡＤを配している。第１レンズ群Ｇ１は、第１レンズＬ１１、第２レンズＬ１２および第３レンズＬ１３を有してなり、第２レンズ群Ｇ２は、第１レンズＬ２１、第２レンズＬ２２および第３レンズＬ２３を有してなり、第３レンズ群Ｇ３は、第１レンズＬ３１、第２レンズＬ３２および第３レンズＬ３３を有してなり、そして第４レンズ群Ｇ４は、単一のレンズＬ４０を有してなる。
図９に示すズームレンズは、光軸に沿って、物体側から、順次、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、そして正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを配置し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に開口絞りＡＤを配している。第１レンズ群Ｇ１は、第１レンズＬ１１、第２レンズＬ１２および第３レンズＬ１３を有してなり、第２レンズ群Ｇ２は、第１レンズＬ２１、第２レンズＬ２２および第３レンズＬ２３を有してなり、第３レンズ群Ｇ３は、第１レンズＬ３１、第２レンズＬ３２および第３レンズＬ３３を有してなり、そして第４レンズ群Ｇ４は、単一のレンズＬ４０を有してなる。
短焦点端から長焦点端への変倍に際しては、第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４の全群が移動して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が減小し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔が増大し、そして第１レンズ群および第３レンズ群は、それぞれの長焦点端における位置が、短焦点端における位置よりも物体側に位置するように移動する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から、順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズ（負レンズ）Ｌ１１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第２レンズ（第１正レンズ）Ｌ１２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第３レンズ（第２正レンズ）Ｌ１３とを配している。第１レンズＬ１１と第２レンズＬ１２の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から、順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズであって、その物体側に非球面を形成している非球面レンズからなる第１レンズ（第１負レンズ）Ｌ２１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第２レンズ（第２負レンズ）Ｌ２２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズであって、その像側に非球面を形成している非球面レンズからなる第３レンズ（正レンズ）Ｌ２３とを配している。第２レンズＬ２２と第３レンズＬ２３の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から、順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズ（負レンズ）Ｌ１１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第２レンズ（第１正レンズ）Ｌ１２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第３レンズ（第２正レンズ）Ｌ１３とを配している。第１レンズＬ１１と第２レンズＬ１２の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から、順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズであって、その物体側に非球面を形成している非球面レンズからなる第１レンズ（第１負レンズ）Ｌ２１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第２レンズ（第２負レンズ）Ｌ２２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズであって、その像側に非球面を形成している非球面レンズからなる第３レンズ（正レンズ）Ｌ２３とを配している。第２レンズＬ２２と第３レンズＬ２３の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
開口絞りＡＤは、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に介挿配置されている。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から、順次、物体側により強い凸面を向けた両凸正レンズであり且つ両面に非球面を形成した非球面レンズからなる第１レンズ（第１正レンズ）Ｌ３１と、物体側により強い凸面を向けた両凸正レンズからなる第２レンズ（第２正レンズ）Ｌ３２と、像側により強い凹面を向けた両凹負レンズからなる第３レンズ（負レンズ）Ｌ３３とを配している。第２レンズＬ３２と第３レンズＬ３３の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側により強い凸面を向けた両凸正レンズであり、且つ物体側を非球面とした非球面レンズからなる単一の正レンズＬ４０のみからなっている。
この場合、図９に示すように、短焦点端（広角端）から長焦点端（望遠端）への変倍に伴って、第１レンズ群Ｇ１は像側から物体側へほぼ単調に移動し、第２レンズ群Ｇ２は像側に凸となる軌跡を描いて移動し、第３レンズ群Ｇ３は像側から物体側へ移動した後に物体側から像側へ移動しその後再度像側から物体側へ移動し、そして第４レンズ群Ｇ４は物体側に凸となる軌跡を描いて移動する。
この実施例３における各光学要素の光学特性は、次表の通りである。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から、順次、物体側により強い凸面を向けた両凸正レンズであり且つ両面に非球面を形成した非球面レンズからなる第１レンズ（第１正レンズ）Ｌ３１と、物体側により強い凸面を向けた両凸正レンズからなる第２レンズ（第２正レンズ）Ｌ３２と、像側により強い凹面を向けた両凹負レンズからなる第３レンズ（負レンズ）Ｌ３３とを配している。第２レンズＬ３２と第３レンズＬ３３の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側により強い凸面を向けた両凸正レンズであり、且つ物体側を非球面とした非球面レンズからなる単一の正レンズＬ４０のみからなっている。
この場合、図９に示すように、短焦点端（広角端）から長焦点端（望遠端）への変倍に伴って、第１レンズ群Ｇ１は像側から物体側へほぼ単調に移動し、第２レンズ群Ｇ２は像側に凸となる軌跡を描いて移動し、第３レンズ群Ｇ３は像側から物体側へ移動した後に物体側から像側へ移動しその後再度像側から物体側へ移動し、そして第４レンズ群Ｇ４は物体側に凸となる軌跡を描いて移動する。
この実施例３における各光学要素の光学特性は、次表の通りである。
表９において、面番号に「＊（アスタリスク）」を付して示した面番号のレンズ面が非球面であり、また、ガラス名の後には、次の通り硝材の製造メーカー名を、ＨＯＹＡ（ＨＯＹＡ株式会社）およびＯＨＡＲＡ（株式会社オハラ）として略記した。これらは、他の実施例についても同様である。
すなわち、表９においても、「＊」が付された第６面、第１０面、第１２面、第１３面および第１７面の各光学面が非球面であり、式（９）における各非球面のパラメータは、次表の通りである。
すなわち、表９においても、「＊」が付された第６面、第１０面、第１２面、第１３面および第１７面の各光学面が非球面であり、式（９）における各非球面のパラメータは、次表の通りである。
この実施例３においても、全光学系の焦点距離ｆ、ＦナンバＦ、半画角ω、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の可変間隔ＤＡ、第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＡＤとの間の可変間隔ＤＢ、開口絞りＡＤと第３レンズ群Ｇ３との間の可変間隔ＤＣ、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間の可変間隔ＤＤ、そして第４レンズ群Ｇ４とフィルタ等との間の可変間隔ＤＥは、ズーミングに伴って次表のように変化させられる。
また、長焦点（Ｔｅｌｅ）端における開口絞りＡＤの開口径はΦ３．６であり、このときの像高Ｙ′＝４．１である。図２０を参照して、先に述べたように、歪曲収差の画像処理による収差補正を行うため、受光素子の撮像範囲に長焦点端（および中間焦点距離）における撮像範囲をほぼ一致させて、矩形の撮像範囲とし、短焦点（Ｗｉｄｅ）端では、Ｙ′＝３．８５として、短焦点端における撮像範囲が樽型となるような歪曲収差を発生させる。そして、短焦点端における樽型の有効撮像範囲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。
したがって、条件式（１）〜条件式（８）に対応する値は、次表のようになり、それぞれ条件式（１）〜条件式（８）を満足している。
したがって、条件式（１）〜条件式（８）に対応する値は、次表のようになり、それぞれ条件式（１）〜条件式（８）を満足している。
また、図１０、図１１および図１２に、それぞれ、実施例３の広角端、中間焦点距離および望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差、並びにコマ収差の各収差図を示している。なお、これらの図において、球面収差における破線は正弦条件をあらわし、非点収差における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれあらわしている。また、球面収差、非点収差、並びにコマ収差の各収差図におけるｇおよびｄはそれぞれ、ｇ線およびｄ線をあらわしている。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。
図１３は、本発明の第１の実施の形態の実施例４に係るズームレンズの光学系の構成および短焦点端（広角端）から所定の中間焦点距離を経て長焦点端（望遠端）へのズーミングに伴うズーム軌跡を模式的に示しており、（ａ）は短焦点端（Ｗｉｄｅ）における光軸に沿った模式的断面図、（ｂ）は短焦点端と中間焦点距離との中間の焦点距離（Ｗｉｄｅ−Ｍｅａｎ）における光軸に沿った模式的断面図、（ｃ）は中間焦点距離（Ｍｅａｎ）における光軸に沿った模式的断面図、（ｄ）は中間焦点距離と長焦点端との中間の焦点距離（Ｍｅａｎ−Ｔｅｌｅ）における光軸に沿った模式的断面図および（ｅ）は長焦点端（望遠端〜Ｔｅｌｅ）における光軸に沿った模式的断面図である。なお、実施例４のレンズ群配置を示す図１３においても、図示左側が物体側である。
図１３に示すズームレンズは、光軸に沿って、物体側から、順次、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、そして正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを配置し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に開口絞りＡＤを配している。第１レンズ群Ｇ１は、第１レンズＬ１１、第２レンズＬ１２および第３レンズＬ１３を有してなり、第２レンズ群Ｇ２は、第１レンズＬ２１、第２レンズＬ２２および第３レンズＬ２３を有してなり、第３レンズ群Ｇ３は、第１レンズＬ３１、第２レンズＬ３２および第３レンズＬ３３を有してなり、そして第４レンズ群Ｇ４は、単一のレンズＬ４０を有してなる。
図１３に示すズームレンズは、光軸に沿って、物体側から、順次、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、そして正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを配置し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に開口絞りＡＤを配している。第１レンズ群Ｇ１は、第１レンズＬ１１、第２レンズＬ１２および第３レンズＬ１３を有してなり、第２レンズ群Ｇ２は、第１レンズＬ２１、第２レンズＬ２２および第３レンズＬ２３を有してなり、第３レンズ群Ｇ３は、第１レンズＬ３１、第２レンズＬ３２および第３レンズＬ３３を有してなり、そして第４レンズ群Ｇ４は、単一のレンズＬ４０を有してなる。
短焦点端から長焦点端への変倍に際しては、第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４の全群が移動して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が減小し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔が増大し、そして第１レンズ群および第３レンズ群は、それぞれの長焦点端における位置が、短焦点端における位置よりも物体側に位置するように移動する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から、順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズ（負レンズ）Ｌ１１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第２レンズ（第１正レンズ）Ｌ１２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第３レンズ（第２正レンズ）Ｌ１３とを配している。第１レンズＬ１１と第２レンズＬ１２の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から、順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズであって、その物体側に非球面を形成している非球面レンズからなる第１レンズ（第１負レンズ）Ｌ２１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第２レンズ（第２負レンズ）Ｌ２２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズであって、その像側に非球面を形成している非球面レンズからなる第３レンズ（正レンズ）Ｌ２３とを配している。第２レンズＬ２２と第３レンズＬ２３の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
開口絞りＡＤは、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に介挿配置されている。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から、順次、物体側により強い凸面を向けた両凸正レンズであり且つ両面に非球面を形成した非球面レンズからなる第１レンズ（第１正レンズ）Ｌ３１と、物体側により強い凸面を向けた両凸正レンズからなる第２レンズ（第２正レンズ）Ｌ３２と、像側により強い凹面を向けた両凹負レンズからなる第３レンズ（負レンズ）Ｌ３３とを配している。第２レンズＬ３２と第３レンズＬ３３の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側により強い凸面を向けた両凸正レンズであり、且つ物体側を非球面とした非球面レンズからなる単一の正レンズＬ４０のみからなっている。
この場合、図１３に示すように、短焦点端（広角端）から長焦点端（望遠端）への変倍に伴って、第１レンズ群Ｇ１は像側から物体側へほぼ単調に移動し、第２レンズ群Ｇ２は像側に凸となる軌跡を描いて移動し、第３レンズ群Ｇ３は像側から物体側へ移動した後に物体側から像側へ移動しその後再度像側から物体側へ移動し、そして第４レンズ群Ｇ４は物体側に凸となる軌跡を描いて移動する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から、順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズ（負レンズ）Ｌ１１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第２レンズ（第１正レンズ）Ｌ１２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第３レンズ（第２正レンズ）Ｌ１３とを配している。第１レンズＬ１１と第２レンズＬ１２の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から、順次、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズであって、その物体側に非球面を形成している非球面レンズからなる第１レンズ（第１負レンズ）Ｌ２１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第２レンズ（第２負レンズ）Ｌ２２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズであって、その像側に非球面を形成している非球面レンズからなる第３レンズ（正レンズ）Ｌ２３とを配している。第２レンズＬ２２と第３レンズＬ２３の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
開口絞りＡＤは、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に介挿配置されている。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から、順次、物体側により強い凸面を向けた両凸正レンズであり且つ両面に非球面を形成した非球面レンズからなる第１レンズ（第１正レンズ）Ｌ３１と、物体側により強い凸面を向けた両凸正レンズからなる第２レンズ（第２正レンズ）Ｌ３２と、像側により強い凹面を向けた両凹負レンズからなる第３レンズ（負レンズ）Ｌ３３とを配している。第２レンズＬ３２と第３レンズＬ３３の２枚のレンズは、互いに密接して貼り合わせられて一体に接合され、２枚接合からなる接合レンズを形成している。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側により強い凸面を向けた両凸正レンズであり、且つ物体側を非球面とした非球面レンズからなる単一の正レンズＬ４０のみからなっている。
この場合、図１３に示すように、短焦点端（広角端）から長焦点端（望遠端）への変倍に伴って、第１レンズ群Ｇ１は像側から物体側へほぼ単調に移動し、第２レンズ群Ｇ２は像側に凸となる軌跡を描いて移動し、第３レンズ群Ｇ３は像側から物体側へ移動した後に物体側から像側へ移動しその後再度像側から物体側へ移動し、そして第４レンズ群Ｇ４は物体側に凸となる軌跡を描いて移動する。
この実施例４における各光学要素の光学特性は、次表の通りである。
表１３において、面番号に「＊（アスタリスク）」を付して示した面番号のレンズ面が非球面であり、また、ガラス名の後には、次の通り硝材の製造メーカー名を、ＨＯＹＡ（ＨＯＹＡ株式会社）およびＯＨＡＲＡ（株式会社オハラ）として略記した。これらは、他の実施例についても同様である。
すなわち、表１３においても、「＊」が付された第６面、第１０面、第１２面、第１３面および第１７面の各光学面が非球面であり、式（９）における各非球面のパラメータは、次表の通りである。
すなわち、表１３においても、「＊」が付された第６面、第１０面、第１２面、第１３面および第１７面の各光学面が非球面であり、式（９）における各非球面のパラメータは、次表の通りである。
この実施例４においても、全光学系の焦点距離ｆ、ＦナンバＦ、半画角ω、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の可変間隔ＤＡ、第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＡＤとの間の可変間隔ＤＢ、開口絞りＡＤと第３レンズ群Ｇ３との間の可変間隔ＤＣ、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間の可変間隔ＤＤ、そして第４レンズ群Ｇ４とフィルタ等との間の可変間隔ＤＥは、ズーミングに伴って次表のように変化させられる。
また、長焦点（Ｔｅｌｅ）端における開口絞りＡＤの開口径はΦ３．６であり、このときの像高Ｙ′＝４．１である。図２０を参照して、先に述べたように、歪曲収差の画像処理による収差補正を行うため、受光素子の撮像範囲に長焦点端（および中間焦点距離）における撮像範囲をほぼ一致させて、矩形の撮像範囲とし、短焦点（Ｗｉｄｅ）端では、Ｙ′＝３．６５として、短焦点端における撮像範囲が樽型となるような歪曲収差を発生させる。そして、短焦点端における樽型の有効撮像範囲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。
したがって、条件式（１）〜条件式（８）に対応する値は、次表のようになり、それぞれ条件式（１）〜条件式（８）を満足している。
したがって、条件式（１）〜条件式（８）に対応する値は、次表のようになり、それぞれ条件式（１）〜条件式（８）を満足している。
また、図１４、図１５および図１６に、それぞれ、実施例４の広角端、中間焦点距離および望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差、並びにコマ収差の各収差図を示している。なお、これらの図において、球面収差における破線は正弦条件をあらわし、非点収差における実線はサジタル、そして破線はメリディオナルをそれぞれあらわしている。また、球面収差、非点収差、並びにコマ収差の各収差図におけるｇおよびｄはそれぞれ、ｇ線およびｄ線をあらわしている。これらは、他の実施例の収差図についても同様である。
上述のように、本発明の第１の実施の形態の実施例１〜実施例４によれば、短焦点端の半画角が３８度以上と充分に広画角でありながら８倍以上の変倍比を有し、レンズ構成枚数が１０程度と少なく、小型で且つ１０００万〜１５００万画素の撮像素子に対応する解像力を有するズームレンズを提供することができ、本発明の第２の実施の形態によれば、本発明の第１の実施の形態に係るズームレンズを用いて、小型且つ高画質で、通常の撮影領域を充分にカバーする変倍域を有するディジタルカメラ等の撮像装置および携帯情報端末装置等の情報装置を実現することができる。
上述のように、本発明の第１の実施の形態の実施例１〜実施例４によれば、短焦点端の半画角が３８度以上と充分に広画角でありながら８倍以上の変倍比を有し、レンズ構成枚数が１０程度と少なく、小型で且つ１０００万〜１５００万画素の撮像素子に対応する解像力を有するズームレンズを提供することができ、本発明の第２の実施の形態によれば、本発明の第１の実施の形態に係るズームレンズを用いて、小型且つ高画質で、通常の撮影領域を充分にカバーする変倍域を有するディジタルカメラ等の撮像装置および携帯情報端末装置等の情報装置を実現することができる。
また、短焦点端の軸外収差をより良好に補正して、高性能で小型なズームレンズを提供することができ、そのようなズームレンズを用いて短焦点端において画面周辺部まで良好な描写の得られる小型な撮像装置および情報装置を実現することができる。
さらに、各収差をさらに良好に補正し、高性能で安定したズームレンズを提供することができ、一層高い解像力を有する高画質の撮像装置および情報装置を実現することができる。
さらに、各収差をさらに良好に補正し、高性能で安定したズームレンズを提供することができ、一層高い解像力を有する高画質の撮像装置および情報装置を実現することができる。
Ｇ１ 第１レンズ群（正）
Ｌ１１ 第１レンズ（負レンズ）
Ｌ１２ 第２レンズ（第１正レンズ）
Ｌ１３ 第３レンズ（第２正レンズ）
Ｇ２ 第２レンズ群（負）
Ｌ２１ 第１レンズ（第１負レンズ）
Ｌ２２ 第２レンズ（第２負レンズ）
Ｌ２３ 第３レンズ（正レンズ）
Ｇ３ 第３レンズ群（正）
Ｌ３１ 第１レンズ（第１正レンズ）
Ｌ３２ 第２レンズ（第２正レンズ）
Ｌ３３ 第３レンズ（負レンズ）
Ｇ４ 第４レンズ群（正）
Ｌ４０ 単一正レンズ
ＡＤ 開口絞り
ＦＭ フィルタ等
１０１ 撮影レンズ
１０２ 光学ファインダ
１０３ ストロボ（フラッシュライト）
１０４ シャッタボタン
１０５ カメラボディ
１０６ 電源スイッチ
１０７ 液晶モニタ
１０８ 操作ボタン
１０９ メモリカードスロット
１１０ ズームスイッチ
１１１ 中央演算装置（ＣＰＵ）
１１２ 画像処理装置
１１３ 受光素子
１１４ 信号処理装置
１１５ 半導体メモリ
１１６ 通信カード等
Ｌ１１ 第１レンズ（負レンズ）
Ｌ１２ 第２レンズ（第１正レンズ）
Ｌ１３ 第３レンズ（第２正レンズ）
Ｇ２ 第２レンズ群（負）
Ｌ２１ 第１レンズ（第１負レンズ）
Ｌ２２ 第２レンズ（第２負レンズ）
Ｌ２３ 第３レンズ（正レンズ）
Ｇ３ 第３レンズ群（正）
Ｌ３１ 第１レンズ（第１正レンズ）
Ｌ３２ 第２レンズ（第２正レンズ）
Ｌ３３ 第３レンズ（負レンズ）
Ｇ４ 第４レンズ群（正）
Ｌ４０ 単一正レンズ
ＡＤ 開口絞り
ＦＭ フィルタ等
１０１ 撮影レンズ
１０２ 光学ファインダ
１０３ ストロボ（フラッシュライト）
１０４ シャッタボタン
１０５ カメラボディ
１０６ 電源スイッチ
１０７ 液晶モニタ
１０８ 操作ボタン
１０９ メモリカードスロット
１１０ ズームスイッチ
１１１ 中央演算装置（ＣＰＵ）
１１２ 画像処理装置
１１３ 受光素子
１１４ 信号処理装置
１１５ 半導体メモリ
１１６ 通信カード等
Claims (10)
- 物体側から、順次、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とを配置してなり、
短焦点端から長焦点端への変倍に際して、前記第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が増大し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が増大し、そして前記第１レンズ群および前記第３レンズ群が、長焦点端にて短焦点端におけるよりも物体側に位置するように移動するズームレンズにおいて、
前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間に開口絞りを配設するとともに、
前記第２レンズ群は物体側から、順次、第１負レンズと、物体側に凸の第２負レンズおよび正レンズの接合レンズとを配置してなることを特徴とするズームレンズ。 - 前記第２レンズ群の前記第１負レンズの焦点距離をｆ２１とし、そして前記第２レンズ群の前記第２負レンズの焦点距離をｆ２２として、
条件式：
０．１＜ｆ２１／ｆ２２＜０．８
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。 - 前記第２レンズ群の前記第１負レンズの焦点距離をｆ２１とし、そして前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２として、
条件式：
０．５＜ｆ２１／ｆ２＜１．５
を満足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レンズ群の光軸上の厚さをＤ２とし、そしてレンズ全系の短焦点端の焦点距離をｆｗとして、
条件式：
０．７＜Ｄ２／ｆｗ＜１．３
を満足することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のズームレンズ。 - 短焦点端における前記第２レンズ群と前記開口絞りの間隔をＤ２Ｓｗとし、そして短焦点端における前記開口絞りと前記第３レンズ群の間隔をＤＳ３ｗとして、
条件式：
０．３＜ＤＳ３ｗ／ Ｄ２Ｓｗ＜２．０
を満足することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のズームレンズ。 - 前記第２レンズ群の前記正レンズの像側の面は、物体側に凸で且つ非球面であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
- 短焦点端から長焦点端への変倍に際しての前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔の変化量をＸ１−２とし、そして前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２として、
条件式：
２．０＜｜Ｘ１−２／ｆ２｜＜４．０
を満足することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のズームレンズ。 - 前記第２レンズ群の前記第１負レンズの物体側の面の有効光線径をφ１とし、そして前記第２レンズ群の前記第２負レンズの物体側の面の有効光線径をφ２として、
条件式：
０．５０＜φ２／φ１＜０．８０
を満足することを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のズームレンズ。 - 撮像用光学系として、請求項１〜請求項８のいずれか１項のズームレンズを具備することを特徴とする撮像装置。
- 撮像機能を有し、撮像用光学系として、請求項１〜請求項８のいずれか１項のズームレンズを具備することを特徴とする情報装置。
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