JP2012003077A

JP2012003077A - 結像光学系及びそれを有する電子撮像装置

Info

Publication number: JP2012003077A
Application number: JP2010138552A
Authority: JP
Inventors: Masaki Arakawa; 正樹荒川; Keisuke Ichikawa; 啓介市川; Tetsuya Yanai; 哲也矢内
Original assignee: Olympus Imaging Corp
Current assignee: Olympus Imaging Corp
Priority date: 2010-06-17
Filing date: 2010-06-17
Publication date: 2012-01-05
Also published as: US8477230B2; US20110310286A1

Abstract

【課題】光学系の小型化・薄型化と軸外の収差を中心とした諸収差が良好に補正された結像光学系を得ること。
【解決手段】物体側より像側へ順に、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レンズ群を有する３群またはその像側にもう１つのレンズ群を加えた４群から成り、
第１レンズ群は物体側に凹面を向けた１つのレンズ成分から成り、
第２レンズ群は正の単レンズと全体で負の成分となる接合されたレンズから成り、
第３レンズ群が正のレンズ成分で構成され、
撮像光学系の全系の焦点距離が広角端に対して３．４倍以上の領域では広角端から望遠へのズーミングの際、第１レンズ群の光軸方向の移動量が以下の条件式（１）を満足することを特徴とする。
−１≦（Ｇ１（Ｗ）−Ｇ１（Ｈ））／ｆｗ≦０．５ …（１）
【選択図】図１

Description

本発明は、結像光学系及びそれを有する電子撮像装置に関するものである。

近年、銀塩３５ｍｍフィルムカメラに代わる次世代カメラとして、デジタルカメラが普及してきている。最近では、デジタルカメラはますます小型化・薄型化されてきている。

ズームレンズを小型化・薄型化するための代表的な手段としては、次の２つの手段Ａ、Ｂが考えられる。即ち、

Ａ．沈胴式鏡筒を採用して、光学系を筐体の厚み（奥行き）方向に収納する。この沈胴式鏡筒は、撮影時に光学系がカメラ筐体内からせり出し、携帯時にはカメラ筐体内に収納される構造の鏡筒である。

Ｂ．屈曲光学系を採用して、光学系を筐体の幅方向あるいは高さ方向に収納する。この屈曲光学系は、光学系の光路（光軸）を、ミラーやプリズムなど反射光学素子で折り曲げる構成の光学系である。

上記Ａの手段を用いた従来例としては、例えば、以下の特許文献１に記載の構成が、上記Ｂの手段を用いた従来例としては、例えば、以下の特許文献２に記載の構成がある。

また、ズームレンズを小型化・薄型化するためには、色収差の補正が重要な課題になる。この課題を解決するものとして、従来のガラスにはない有効な分散特性あるいは部分分散特性を有する透明媒質が、例えば以下の特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６にて知られている。

さらに、電子撮像素子を用いた電子撮像装置では、ｈ線（４０４．６６ｎｍ）の色収差によるフレアが発生しやすい。このため、ｈ線の色収差補正の重要性を説いたものとして、例えば以下の特許文献７が知られている。

また、４００ｎｍ近傍の色収差を補正できるような所望の部分分散特性を有する光学媒質がない。そのため、４００ｎｍの透過率を意図的に下げて撮像し、撮像後に撮像装置の画像処理機能を用いて色再現を整える趣旨のものとして、例えば以下の特許文献８に提案されている構成が知られている。

その他、光学材料の特に短波長側の部分分散特性が不満足なために、光学系自身で補正できなかった色フレアを画像処理にて補正するものとして、例えば以下の特許文献９、特許文献１０に提案されているものが知られている。

特開２００２−３６５５４５号公報特開２００３−４３３５４号公報特開２００５−１８１３９２号公報特開２００６−１４５８２３号公報特開２００３−２４１０９１号公報特開２００６−００３５４４号公報特開２００１−２０８９６４号公報特開２００１−０２１８０５号公報特開２００１−１４５１１７号公報特開２００１−２６８５８３号公報特開２００７−１５６３８５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の上記Ａの手段を用いた構成では、光学系を構成するレンズの枚数、あるいは移動レンズ群の数がまだまだ多く筐体を小型化・薄型化することは困難である。

また、特許文献２に記載の上記Ｂの手段を用いた構成は、上記Ａの手段を用いた場合よりも、筐体を薄くしやすい。しかしながら、変倍時の可動レンズ群の移動量や、光学系を構成するレンズの枚数が多くなる傾向になる。そのため、体積的には決して小型化には向いていない。

また、特許文献３、４に記載の光学媒質は高分散であり、かつ通常の光学ガラスと比べて特殊な部分分散比を持つ。このことを鑑みつつ各実施例を検討すると、色収差補正のバランスを取り切ることが難しく、光学系への適用が必ずしも最適な適用のしかたにはなっていない。そのため、結局はレンズの枚数増加をきたしており、光学系の小型化には結びついていない。

また、特許文献５に記載の光学媒質は低分散かつ通常の光学ガラスと比べて特殊な部分分散比であるが、部分分散比の特殊性（異常分散性）が少ないために色収差の補正は十分ではない。

また、特許文献６には低分散および高分散において部分分散比に特殊性を有する光学媒質が開示されている。

さらに、特許文献７、８、９、１０では、光学系にて色フレアを除去する具体的な有効手段が記載されていない。

特許文献１１では絞り位置を限定し光学系の色収差補正を試みているが、高倍率化すると、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔の変動が大きくなってしまう。このため、広角端から望遠端への変倍時に諸収差の変動が大きくなってしまう。

本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、光学系の小型化・薄型化と軸外の収差を中心とした諸収差が良好に補正された結像光学系を得ること、画像を鮮鋭化させるとともに、色にじみの発生を防止することを目的とする。
また、このような結像光学系を有する電子撮像装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の結像光学系は、
物体側より像側へ順に、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レンズ群を有する３群またはその像側にもう１つのレンズ群を加えた４群から成り、
第１レンズ群は物体側に凹面を向けた１つのレンズ成分から成り、
第２レンズ群は正の単レンズと全体で負の成分となる接合されたレンズから成り、
第３レンズ群が正のレンズ成分で構成され、
撮像光学系の全系の焦点距離が広角端に対して３．４倍以上の領域では広角端から望遠へのズーミングの際、第１レンズ群の光軸方向の移動量が以下の条件式（１）を満足することを特徴とする。
−１≦（Ｇ１（Ｗ）−Ｇ１（Ｈ））／ｆｗ≦０．５ …（１）
ここで、
Ｇ１（Ｗ）は結像光学系の広角端における像面から第１レンズ群の最も像面側の面までの距離、
Ｇ１（Ｈ）は結像光学系の広角端に対して焦点距離が３．４倍以上の領域の、像面から第１レンズ群の最も像面側の面までの距離、
である。

また、本発明の好ましい態様によれば、第１レンズ群は負レンズＡｎと正レンズＡｐの接合レンズからなり、接合面は球面であり、かつ第１レンズ群の像側の面が非球面であり、かつ条件式（２）を満足することが望ましい。
１≦φＲ_Ｇ１（Ｙ）／φＲ_Ｇ１≦２ …（２）
ここで、
φＲ_Ｇ１（Ｙ）は光軸から距離Ｙにおける第１レンズ群の最も像面側の面の屈折力、
φＲ_Ｇ１は第１レンズ群の最も像面側の面の屈折力、
また、Ｙの範囲は、像面における像高×０．８≦Ｙ≦像面における像高、
とする。

また、本発明の好ましい態様によれば、第１レンズ群の負レンズＡｎと正レンズＡｐの接合レンズにおいて、接合面は非球面であり、かつ第１レンズ群の最も像面側の面が非球面であり、かつ条件式（３）を満足することが望ましい。
−１≦｛φＬ_Ｇ１（Ｙ）＋φＲ_Ｇ１（Ｙ）}×ｆｗ≦０ …（３）
ここで、
φＬ_Ｇ１（Ｙ）は光線高Ｙの時の第１レンズ群の最も物体側の面の屈折力、
φＲ_Ｇ１（Ｙ）は光線高Ｙの時の第１レンズ群の最も像面側の面の屈折力、
ｆｗは広角端での結像光学系の全系の焦点距離、
である。

また、本発明の好ましい態様によれば、第２レンズ群の最も物体側に位置する正レンズ成分について、条件式（４）を満足することが望ましい。
−１≦（Ｒ_Ｇ２Ｌ＋Ｒ_Ｇ２Ｒ）／（Ｒ_Ｇ２Ｌ−Ｒ_Ｇ２Ｒ）≦−０．１ …（４）
ここで、
Ｒ_Ｇ２Ｌは正レンズ成分の物体側の面の曲率半径、
Ｒ_Ｇ２Ｒは正レンズ成分の像側の面の曲率半径、
である。

また、本発明の好ましい態様によれば、第２レンズ群において、条件式（５）を満足することが望ましい。
０．１４≦Ｄ_Ｇ２Ｎ／Ｄ_Ｇ２≦０．５ …（５）
ここで、
Ｄ_Ｇ２は第２レンズ群の総厚、
Ｄ_Ｇ２Ｎは第２レンズ群の負の接合レンズの最も像側の負のレンズ成分の肉厚、
である。

また、本発明の好ましい態様によれば、第３レンズ群がフォーカスレンズであって、以下の条件式（６）を満足することが望ましい。
０．０５≦｛ＡＳＰ_Ｇ３Ｒ（Ｙ）−ＳＰＨ_Ｇ３Ｒ（Ｙ）}／ｆｗ≦０．５ …（６）
ここで、
第３レンズ群の最も像側の面形状について、
ＳＰＨ_Ｇ３Ｒ（Ｙ）は近軸曲率半径、
ＡＳＰ_Ｇ３Ｒ（Ｙ）は非球面形状、
ＦＩＭは像面における像高、
とし、
さらに、非球面形状は、次式で示され、

Ｙは光軸からの高さ、
Ｒは近軸の曲率半径、
kは円錐係数、
Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは定数、
である。

また、本発明の好ましい態様によれば、第３レンズ群がフォーカスレンズであり、以下の条件式（７）を満足することが望ましい。
３≦Ｄ_Ｇ３−Ｉ／ＦＩＭ≦５ …（７）
ここで、
Ｄ_Ｇ３−Ｉは広角端で第３レンズ群の最も像側の面から像面までの距離を、
ＦＩＭは像面における像高、
である。

また、本発明の好ましい態様によれば、以下の条件式（８）を満足することが望ましい。
０．５≦ΔＷ_２−３／ΔＴ_３−Ｉ≦１ …（８）
ΔＷ_２−３は広角端において、第２レンズ群の像側の面から第３レンズ群の物体側の面の間隔を、
ΔＴ_３−Ｉは望遠端において、第３レンズ群の像側の面から像面までの距離、
とする。

また、本発明の好ましい態様によれば、第１レンズ群が２つのレンズの接合からなり、近軸焦点距離が正の値のレンズを正レンズとし、第１レンズ群内の正レンズをＬA、近軸焦点距離が負の値のレンズを負レンズとしたとき、正レンズLAが接合される相手のレンズＬBは負レンズであり、
以下の条件式（９）を満足することが望ましい。
０．０１≦｜１／νＬB−１／νＬA|≦０．０６ …（９）
ここで、
νLBは正レンズＬAのアッベ数（ｎd_A−1）／（ｎF_A−ｎC_A）
νLAは負レンズＬBのアッベ数（ｎd_B−1）／（ｎF_B−ｎC_B）、
ｎｄ_A、ｎC_A、ｎF_Aは、各々屈折光学素子ＬAのｄ線、Ｃ線、Ｆ線に対する屈折率、
ｎｄ_B、ｎC_B、ｎF_Bは、各々屈折光学素子ＬBのｄ線、Ｃ線、Ｆ線に対する屈折率、
である。

また、本発明の好ましい態様によれば、以下の条件式（１０）を満足することが望ましい。
０≦｜１／ｎLB−１／ｎLA|≦０．５５ …（１０）
ｎLAはレンズＬAの材料のｄ線の屈折率、
ｎLBはレンズＬBの材料のｄ線の屈折率、
である。

また、本発明の電子撮像装置は、上述の結像光学系と、電子撮像素子と、結像光学系を通じて結像した像を電子撮像素子で撮像することによって得られた画像データを加工して像の形状を変化させた画像データとして出力する画像処理手段とを有し、結像光学系がズームレンズであり、該結像光学系が、無限遠物点合焦時に次の条件式を満足することを特徴とする。
０．７００＜ｙ07／（ｆw×tanω07w）＜０．９７５ …（Ｂ）
ここで、ｙ07は電子撮像素子の有効撮像面内（撮像可能な面内）で中心から最も遠い点までの距離（最大像高）をｙ１0としたときｙ07=0．7×ｙ１0として表され、ω07wは広角端における撮像面上の中心からｙ07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、ｆwは結像光学系の広角端における全系の焦点距離である。

本発明によれば、光学系の小型化・薄型化と、色収差を中心とした諸収差が良好に補正された結像光学系を獲得することができる。また、電子撮像装置にこのような結像光学系を用いることで、画像の鮮鋭化、色にじみの発生の防止が図れる。

本発明の実施例１にかかるズームレンズの（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端における無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。実施例１にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、（a）は広角端、（b）は中間、（c）は望遠端での状態を示している。本発明の実施例２にかかるズームレンズの（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端における無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。実施例２にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、（a）は広角端、（b）は中間、（c）は望遠端での状態を示している。本発明の実施例３にかかるズームレンズの（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端における無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。実施例３にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、（a）は広角端、（b）は中間、（c）は望遠端での状態を示している。本発明の実施例４にかかるズームレンズの（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端における無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図である。実施例４にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、（a）は広角端、（b）は中間、（c）は望遠端での状態を示している。面の屈折力を説明する図である。本発明によるズーム光学系を組み込んだデジタルカメラ４０の外観を示す前方斜視図である。デジタルカメラ４０の後方斜視図である。デジタルカメラ４０の光学構成を示す断面図である。本発明のズーム光学系が対物光学系として内蔵された情報処理装置の一例であるパソコン３００のカバーを開いた状態の前方斜視図である。パソコン３００の撮影光学系３０３の断面図である。パソコン３００の側面図である。本発明の結像光学系が撮影光学系として内蔵された情報処理装置の一例である携帯電話を示す図であり、（a）は携帯電話４００の正面図、（b）は側面図、（c）は撮影光学系４０５の断面図である。

実施例の説明に先立ち、本実施形態の結像光学系の作用効果について説明する。

本実施形態の結像光学系は、
物体側より像側へ順に、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レンズ群を有する３群またはその像側にもう１つのレンズ群を加えた４群から成り、
第１レンズ群は物体側に凹面を向けた１つのレンズ成分から成り、
第２レンズ群は正の単レンズと全体で負の成分となる接合されたレンズから成り、
第３レンズ群が正のレンズ成分で構成され、
全系の焦点距離が広角端に対して３．４倍以上の領域では広角端から望遠へのズーミングの際、第１レンズ群の光軸方向の移動量が以下の条件式（１）を満足する事を特徴とする。

−１≦（Ｇ１（Ｗ）−Ｇ１（Ｈ））／ｆｗ≦０．５ …（１）
ここで、
Ｇ１（Ｗ）は結像光学系の広角端における像面から第１レンズ群の最も像面側の面までの距離、
Ｇ１（Ｈ）は結像光学系の広角端に対して焦点距離が３．４倍以上の領域の、像面から第１レンズ群最も像面側の面までの距離、
を表す。

本発明の光学系は、物体側より像側へ順に、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レンズ群を有する３群またはその像側にもう１つのレンズ群を加えた４群からなり、第１レンズ群は物体側に凹面を向けた１つのレンズ成分から成り、第２レンズ群は正の単レンズと全体で負の成分となる接合されたレンズから成り、第３レンズ群が正のレンズ成分で構成され、全系の焦点距離が広角端に対して３．４倍以上の領域において、広角端から望遠へのズーミングの際の第１レンズ群の光軸方向の移動量が条件式（１）を満たすものである。

第１レンズ群が１つのレンズ成分のみからなるため、第１レンズ群の厚さを薄くでき、沈胴厚および光学系全長を短くできる。すなわち、１群を１成分で構成することで、光学系の全長を短くできる。

さらに、第１レンズ群において、像側に凹面を向けることで第１レンズ群の主点位置を像側に移動できる。これにより、第２レンズ群の前側主点との間隔を小さくすることができ、第２レンズ群以降の諸収差補正、特にコマ収差補正に有効である。
すなわち、１群の凹面の設定で第２レンズ群と組み合わせて補正することが容易になる。

また、第２レンズ群は正負の構成で主点を第１レンズ群側に出せて、第１レンズ群との主点間隔を小さくできる。
また、第２レンズ群に接合レンズが含まれるため、正の単レンズの屈折力を大きくした際に発生する色収差を第２レンズ群内で補正することができる。
また、光学系全長を短くすると発生してしまう軸上色収差を補正することができる。
すなわち、本構成がシンプルで且つ収差補正能力が高いということができる。

また、第３レンズ群が正のレンズ成分であることで、第３レンズ群の厚さを薄くでき、沈胴厚および光学系全長を短くできる。第２レンズ群の構成を維持することで、第３レンズ群を正のレンズ成分で構成しても十分な収差補正が可能となり、小型化に寄与する。

このような構成を満足することで、広角端と、広角端の焦点距離が３．４倍である位置での全長を同じ程度にして小型化をはかっても全体として良好な性能を得ることができる。具体的には条件式（１）を満足することで、このような効果を奏する。条件式（１）を満足しない場合、このレンズの効果が得られないか、又は、このレンズでは性能を得ることができない。

条件式（１）の上限値を上回る場合、第２レンズ群以降の横倍率が小さい。このため、広角端でのレンズ全長が長くなってしまい光学系の小型化に向かない。

条件式（１）の下限値を下回る場合、第１レンズ群の屈折力は大きいか、または第２レンズ群以降の横倍率が大きい。このため、望遠端でのレンズ全長が長くなってしまい光学系の小型化に向かない。また、第１レンズ群の屈折力が大きいため、特に広角端の画角の大きな光線のコマ収差が大きく発生してしまう。

したがって、以上の構成を満たす場合、従来技術では難しかった３．４倍以上の高変倍の領域で、光学全長を短くでき、さらに広角端から望遠端までの第１レンズ群の移動量を小さく抑えることができ、光学性能の良好な薄型なカメラを得ることができる。

また、第１レンズ群は負レンズＡｎと正レンズＡｐの接合レンズからなり、接合面は球面であり、かつ第１レンズ群の像側の面が非球面であり、かつ条件式（２）を満足することが望ましい。
１≦φＲ_Ｇ１（Ｙ）／φＲ_Ｇ１≦２ …（２）
ここで、
φＲ_Ｇ１（Ｙ）は光軸から距離Ｙにおける第１レンズ群の最も像面側の面の屈折力、
φＲ_Ｇ１は第１レンズ群の最も像面側の面の屈折力、
Ｙの範囲は、像面における像高×０．８≦Ｙ≦像面における像高、
とする。

ここで、「面の屈折力」の定義について説明する。図９は、「面の屈折力」を説明している。
局所的な面の屈折力は、以下のように定義する（「光学の原理Ｉ、第２１７頁参照）。屈折力 φ＝（ｎ２−ｎ１）／Ｒ
ここで、
ｎ１は入射側媒質の屈折率、
ｎ２は射出側媒質の屈折率、
Ｒは屈折面の曲率半径、
である。

また、非球面の場合の換算曲率半径Ｒは以下のように導出する。
Ｒ＝ｙ／ＳＲＭ
ｙは入射光線の光軸からの距離、
ＳＲＭは射出光線の方向余弦の大きさ、
である。

また、図９において、入射光線Ｉは、光軸ＡＸから高さｙの位置に光軸ＡＸに平行に屈折面（図中、実線で示す非球面）に入射する。射出光線Ｏは、光線追跡の結果、大きさ＝１である。
また、射出光線Ｏの方向余弦ＳＲＭは、０≦大きさ≦１、である。さらに、大きさの関係は、ＳＲＭ：Ｏ＝ｙ：Ｒである。図９において、換算球面は、破線で示している。

ここで、接合面球面に関する特徴であるため、後述する実施例２と実施例４のみ適応できる。

本発明の光学系は、第１レンズ群は負レンズＡｎと正レンズＡｐの接合レンズからなり、接合面は球面であり、かつ第１レンズ群の像側の面が非球面であり、かつ条件式（３）を満足することを特徴とする。

接合面が球面であるため、高次の色収差の発生を抑えることができる。

条件式（２）の上限値を上回ると、広角端において画角の大きな入射光束のコマ収差の補正が過剰になり、結像性能が悪くなる。
また、像面湾曲の補正も過剰になり、高次の項を含む収差となり易く、非点格差も大きくなりがちである。

条件式（２）の下限値を下回ると、広角端において画角の大きな入射光束のコマ収差の補正、及び非点格差の補正が不十分で、十分な結像性能を得ることができない。
条件式（２）を満たすことで、接合面は球面でありながら、高変倍でも諸収差の補正された結像光学系を得ることができる。
したがって、以上の構成を満たせば従来技術では難しかった３．４倍以上の高変倍の領域で、光学全長を短くでき、光学性能の良好な薄型なカメラを得ることができる。

また、第１レンズ群の負レンズＡｎと正レンズＡｐの接合レンズにおいて、接合面は非球面であり、かつ第１レンズ群の像側の面が非球面であり、かつ条件式（３）を満足することを特徴とする。

−１≦{φＬ_Ｇ１（Ｙ）＋φＲ_Ｇ１（Ｙ）}×ｆｗ≦０ …（３）
ここで、
φＬ_Ｇ１（Ｙ）は光線高Ｙの時の第１レンズ群の最も物体側の面の屈折力、
φＲ_Ｇ１（Ｙ）は光線高Ｙの時の第１レンズ群の最も像面側の面の屈折力、
ｆｗは広角端での結像光学系の全系の焦点距離、
を表す。

この特徴は、接合面が非球面である場合であるため、後述する実施例１と実施例３のみに適応することができる。

また、本発明の結像光学系は、第１レンズ群の負レンズＡｎと正レンズＡｐの接合レンズにおいて、接合面は非球面であり、かつ第１レンズ群の像側の面が非球面であり、かつ条件式（３）を満足することが好ましい。

接合面が非球面であるため、色収差の補正に有利である。特に、高変倍にした際に発生する倍率色収差の補正に効果的である。
かつ、第１レンズ群の像側の面が非球面であり、接合面を色補正に主に用いた場合に副次的に発生した単色収差（コマ収差、非点格差）の補正をすることができ、結像性能を良くすることができる。

条件式（３）の上限値を上回ると、高次のコマ収差、像面湾曲、非点格差が生まれるため結像性能は低下する。
また、非球面量が大きい場合、偏心感度が高くなり製造上不利になることが多い。
条件式（３）を下回ると、諸収差の補正が不十分で、十分な結像性能を得ることができない。

条件式（３）を満たすことで、接合面で色収差を補正しつつ、高変倍でも諸収差の補正された結像光学系を得ることができる。
したがって、以上の構成を満たせば従来技術では難しかった３．４倍以上の高変倍の領域で、光学全長を短くでき、光学性能の良好な薄型なカメラを得ることができる。

また、第２レンズ群の最も物体側に位置する正レンズ成分について、物体側の面の曲率半径をＲ_Ｇ２Ｌ、像側の面の曲率半径をＲ_Ｇ２Ｒとするとき、条件式（４）を満足することを特徴とする。
−１≦（Ｒ_Ｇ２Ｌ＋Ｒ_Ｇ２Ｒ）／（Ｒ_Ｇ２Ｌ−Ｒ_Ｇ２Ｒ）≦−０．１ …（４）

本発明の光学系は、第２レンズ群の最も物体側に位置する正レンズ成分について、物体側の面の曲率半径をＲ_Ｇ２Ｌ、像側の面の曲率半径をＲ_Ｇ２Ｒとするとき、条件式（４）を満足することを特徴とする。

条件式（４）の上限値を上回ると、第２レンズ群のパワーが小さくなり、全長短縮には不利となる。
条件式（４）の下限値を下回ると、球面収差やコマ収差の補正にとって不利となる。特に、軸外の周辺光線の補正が困難になる。

条件式（４）を満たすと、周辺光線の入射角をほぼ変える事なく変倍できる形状となる。このため、変倍による球面収差、コマ収差、および非点格差の補正に有利な構成にできる。
したがって条件式（４）を満たすと、球面収差やコマ収差を良好にしつつ全長短縮を行ないやすい。

また、第２レンズ群において、第２レンズ群総厚をＤ_Ｇ２、第２レンズ群の負の接合レンズの最も像側の負のレンズ成分の肉厚をＤ_Ｇ２Ｎとするとき、条件式（５）を満足することを特徴とする。
０．１４≦Ｄ_Ｇ２Ｎ／Ｄ_Ｇ２≦０．５ …（５）

本発明の光学系は、第２レンズ群において、第２レンズ群総厚をＤ_Ｇ２、第２レンズ群の負の接合レンズの最も像側の負のレンズ成分の肉厚をＤ_Ｇ２Ｎとするとき、条件式（５）を満足することが好ましい。

第２レンズ群中の正の単レンズは、第２レンズ群が全体で変倍を担当するために強い正の屈折力を持ちやすい。このため、発生した色収差（軸上の色収差、コマの色収差）を全体で負の接合レンズにより補正する事で結像性能を良くすることができる。
かつ、色収差補正のためには負の接合レンズにある程度の厚みが必要になる。

条件式（５）の上限値を上回ると、負の接合レンズが厚くなり収差補正が過剰になる。
また、厚くなりすぎると正の単レンズと主点間隔が大きくなる。このことは、光束の太い第２レンズ群において、軸上の収差、コマ収差を大きく発生する要因になる。
また、第２レンズ群の厚みが増えるため小型化に不向きである。
また、正の単レンズ（物体側正レンズ）の縁肉の確保が困難でＦナンバーが暗くなりやすい。

条件式（５）の下限値を下回ると、色収差の補正にとって不利となる。
したがって条件式（５）を満たすと、物体側正レンズの縁肉を十分確保しつつ、色収差を十分に補正できる。

かつ、光束の太い第２レンズ群において、構成レンズの主点間隔を近接して適切に配置することができるため、収差補正能力を格段に上げることが出来る。

また、第３レンズ群がフォーカスレンズであって、最も像側の面形状について、近軸曲率半径をＳＰＨ_Ｇ３Ｒ（Ｙ）、非球面形状をＡＳＰ_Ｇ３Ｒ（Ｙ）、像面における像高をＦＩＭとするとき、以下の条件式（６）を満足する。

０．０５≦｛ＡＳＰ_Ｇ３Ｒ（Ｙ）−ＳＰＨ_Ｇ３Ｒ（Ｙ）｝／ｆｗ≦０．５ …（６）
ここで、非球面形状は次式で定義される。

ここで、
Ｙは光軸からの高さ、
Ｒは近軸の曲率半径、
ｋは円錐係数、
Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは定数、
である。

条件式（６）の上限値を上回ると、特にフォーカスによるコマ収差、メリジオナル像面が変動劣化しやすくなる。
条件式（６）の下限値を下回ると、任意のフォーカス状態におけるメリジオナル像面、歪曲収差の補正に不利となる。
したがって条件式（６）を満たすと、第３レンズ群をフォーカスレンズとして用いる場合、フォーカス全域に亘り、特に軸外収差を良好に補正できる。

また、第３レンズ群がフォーカスレンズであり、広角端で第３レンズ群の最も像側の面から像面までの距離をＤ_Ｇ３−Ｉ、像高をＦＩＭとするとき、以下の条件式（７）を満足することを特徴とする。
３≦Ｄ_Ｇ３−Ｉ／ＦＩＭ≦５ …（７）

本発明の光学系は、第３レンズ群の最も像側の面から像面までの距離をＤ_Ｇ３−Ｉ、像高をＦＩＭとするとき、条件式（７）を満足することが好ましい。

条件式（７）の上限値を上回ると、第３レンズ群と像面の間隔が大きくなるため、小型化、薄型化に不向きである。
また、広角端で第２レンズ群との主点間隔が小さくなり、第３レンズ群の移動に伴う変倍作用が大きくなる。このため、第３レンズ群をフォーカシングに使用することを想定した場合、無限遠の被写体、至近の被写体で諸収差の変動が大きくなり、補正が難しくなる。

条件式（７）の下限値を下回ると、第３レンズ群をフォーカシングした場合にフォーカスに伴う移動量が大きくなる。このため、鏡筒が大型化する。
条件式（７）の範囲では、特に第３レンズ群をフォーカシングに使用することを想定した場合、適切なフォーカス感度と移動量を確保しつつ、諸収差を補正することができる。
したがって、以上の構成を満たせば、光学全長を短くでき、光学性能の良好な薄型なカメラを得ることができる。

また、広角端において、第２レンズ群の像側の面から第３レンズ群の物体側の面の間隔をΔＷ_２−３、
望遠端において、第３レンズ群の像側の面から像面までの距離をΔＴ_３−Ｉとするとき、
以下の条件式（８）を満足することを特徴とする。
０．５≦ΔＷ_２−３／ΔＴ_３−Ｉ≦１ …（８）

本発明の光学系は、広角端において、第２レンズ群の像側の面から第３レンズ群の物体側の面の間隔をΔＷ_２−３、望遠端において、第３レンズ群の像側の面から像面までの距離をΔＴ_３−Ｉとするとき、条件式（８）を満足する結像光学系であるのが好ましい。

条件式（８）の上限値を上回ると電子受光素子（CCD等）を用いる際、軸外光の素子への入射角が大きくなり不適である。無理に確保しようとすると、光学全長が長くなりやすい。

条件式（８）の下限値を下回ると第３レンズ群をフォーカスレンズとして用いる際、十分な移動量を確保することができなくなる。無理に確保しようとすると、第３レンズ群のパワーを強める必要があり、特にフォーカスによる収差変動が大きくなりやすい。
したがって条件式（８）を満たすと、光学全長が短く、フォーカシングし易い薄型なカメラを得ることができる。

第１レンズ群が２つのレンズの接合からなり、近軸焦点距離が正の値のレンズを正レンズとしたとき、第１レンズ群内の正レンズをＬA、近軸焦点距離が負の値のレンズを負レンズとしたとき、レンズＬAが接合される相手のレンズＬBは負レンズであり、レンズの材料のアッベ数を各々νLB、νLAとするとき、
０．０１≦|１／νLB−１／νLA|≦０．０６ …（９）
なる条件を満足することを特徴とする。

ここで、
νLBは正レンズＬAのアッベ数（ｎd_A−1）／（ｎF_A−ｎC_A）
νLAは負レンズＬBのアッベ数（ｎd_B−1）／（ｎF_B−ｎC_B）、
ｎｄ_A、ｎC_A、ｎF_Aは、各々屈折光学素子ＬAのｄ線、Ｃ線、Ｆ線に対する屈折率、
ｎｄ_B、ｎC_B、ｎF_Bは、各々屈折光学素子ＬBのｄ線、Ｃ線、Ｆ線に対する屈折率、
である。

本発明の光学系は、第１レンズ群が２つのレンズの接合からなり、近軸焦点距離が正の値のレンズを正レンズとしたとき、第１レンズ群内の正レンズをＬA、近軸焦点距離が負の値のレンズを負レンズとしたとき、レンズＬAが接合される相手のレンズＬBは負レンズであり、レンズの材料のアッベ数を各々νLB、νLAとするとき、条件式（９）を満足することが好ましい。

条件式（９）の上限値を上回ると、色収差補正上有利であるが、材料の確保が困難である。
条件式（９）の下限値を下回ると、変倍全域に亘っての色収差補正（特に望遠側）が困難となる。
したがって条件式（９）を満たすと、３．４倍以上の高いズーム比であっても変倍全域に亘って色収差補正を良好に行なえる。

また、レンズＬA、レンズＬBにおいて、レンズの材料の屈折率を各々ｎLA、ｎLBとするとき、
０≦|１／ｎLB−１／ｎLA|≦０．５５ …（１０）
なる条件を満足することを特徴とする。

本発明の光学系は、レンズＬA、レンズＬBにおいて、レンズの材料の屈折率を各々ｎLA、ｎLBとするとき、条件式（１０）を満足することが好ましい。

条件式（１０）の上限値を上回ると、（接合面に非球面を用いた場合）高次の倍率色収差や色コマ収差の補正が困難となる。
条件式（１０）の下限値を下回る事は数式上ない。
したがって条件式（１０）を満たすと、高次の色収差に悪影響をきたさずに広角側のコマ収差などを良好に補正できる。

また、レンズＬAが接合される相手のレンズ（レンズＬBとする）は負レンズであり、以下の条件を満足するのが好ましい。
−０．４０≦θgF（LA）−θgF（LB）≦−０．０５ …（Ａ）

ここで、
θgF（LA）はレンズＬAの部分分散比（ｎg_A−ｎC_A）／（ｎF_A−ｎC_A）、
θgF（LB）は接合される相手のレンズLBの部分分散比（ｎg_B−ｎC_B）／（ｎF_B−ｎC_B）、
ｎｄ_A、ｎC_A、ｎF_A、ｎg_Aは、各々屈折光学素子ＬAのｄ線、Ｃ線、Ｆ線、ｇ線に対する屈折率、
ｎｄ_B、ｎC_B、ｎF_B、ｎg_Bは各々屈折光学素子ＬBのｄ線、Ｃ線、Ｆ線、ｇ線に対する屈折率、
である。

また、結像光学系はズームレンズであり、変倍時には各レンズ群同士の光軸上における相対的間隔が変化するのが好ましい。

また、本発明の電子撮像装置は、上述した本発明のいずれかの結像光学系と、電子撮像素子と、結像光学系を通じて結像した像を電子撮像素子で撮像することによって得られた画像データを加工して像の形状を変化させた画像データとして出力する画像処理手段とを有し、結像光学系がズームレンズであり、該結像光学系が、無限遠物点合焦時に次の条件式を満足する。

０．７００＜ｙ07／（ｆw×tanω07w）＜０．９７５ …（Ｂ）
ここで、ｙ07は電子撮像素子の有効撮像面内（撮像可能な面内）で中心から最も遠い点までの距離（最大像高）をｙ１0としたときｙ07=0．7×ｙ１0として表され、ω07wは広角端における撮像面上の中心からｙ07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、ｆwは結像光学系の広角端における全系の焦点距離である。

上述した結像光学系は、色収差などを悪化させることなく光学系全長や沈胴厚を薄くすることが可能である。そのため、電子撮像装置にこのような結像光学系を用いると、高画質な画像を得られつつ薄型化された電子撮像装置を得ることができる。

（実施例）
以下に、本発明にかかる結像光学系及び電子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。

各実施例の概略構成を説明する。
実施例１は、負・正・正の３群構成であり、正・負の第２レンズ群接合レンズを有する。
実施例２は、負・正・正の３群構成であり、負・負の第２レンズ群接合レンズを有する。
実施例３は、負・正・正・正の４群構成であり、正・負の第２レンズ群接合レンズを有する。
実施例４は、負・正・正・正の４群構成であり、負・負の第２レンズ群接合レンズを有する。

次に、本発明の実施例１にかかるズームレンズについて説明する。図１は本発明の実施例１にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端での断面図である。

図２は実施例１にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）を示す図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端での状態を示している。また、ＦＩＹは像高を示している。なお、収差図における記号は、後述の実施例においても共通である。

実施例１のズームレンズは、図１に示すように、物体側より順に、第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳを有する第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３と、を有している。なお、以下全ての実施例において、レンズ断面図中、ＬＰＦはローパスフィルター、ＣＧはカバーガラス、Ｉは電子撮像素子の撮像面を示している。

第１レンズ群Ｇ１は、両凹負レンズＬ１と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２との接合レンズで構成されており、全体で負の屈折力を有している。

第２レンズ群Ｇ２は、両凸正レンズＬ３と、両凸正レンズＬ４と両凹負レンズＬ５との接合レンズで構成されており、全体で正の屈折力を有している。

第３レンズ群Ｇ３は、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ６で構成されており、全体で正の屈折力を有している。

広角端から望遠端へと変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１は像面側へ移動した後反転し、物体側へ移動し、第２レンズ群Ｇ２は物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３は像面側へ移動する。

非球面は、第１レンズ群Ｇ１中の両凹負レンズＬ１の両面、正メニスカスレンズＬ２の像面側の面、第２レンズ群Ｇ２中の物体側の両凸正レンズＬ３の両面、第３レンズ群Ｇ３の正メニスカスレンズＬ６の像面側の面、との６面に設けられている。

次に、本発明の実施例２にかかるズームレンズについて説明する。図３は本発明の実施例２にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端での断面図である。

図４は実施例２にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）を示す図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端での状態を示している。

実施例２のズームレンズは、図３に示すように、物体側より順に、第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳと、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３と、を有している。

第２レンズ群Ｇ２は、両凸正レンズＬ３と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５との接合レンズと、で構成されており、全体で正の屈折力を有している。

非球面は、第１レンズ群Ｇ１中の両凹負レンズＬ１の物体側の面、正メニスカスレンズＬ２の像面側の面、第２レンズ群Ｇ２中の両凸正レンズＬ３の両面、像面側の負メニスカスレンズＬ５の像面側の面、第３レンズ群Ｇ３の正メニスカスレンズＬ６の像面側の面、との６面に設けられている。

次に、本発明の実施例３にかかるズームレンズについて説明する。図５は本発明の実施例３にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端での断面図である。

図６は実施例３にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）を示す図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端での状態を示している。

実施例３のズームレンズは、図５に示すように、物体側より順に、第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳを有する第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とを有している。

第２レンズ群Ｇ２は、両凸正レンズＬ３と、両凸正レンズＬ４と両凹負レンズＬ５との接合レンズと、で構成されており、全体で正の屈折力を有している。

第４レンズ群Ｇ４は、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ７で構成されており、全体で正の屈折力を有している。

広角端から望遠端へと変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１は像面側へ移動した後反転し、物体側へ移動し、第２レンズ群Ｇ２は物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３は像面側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４は固定している。

次に、本発明の実施例４にかかるズームレンズについて説明する。図７は本発明の実施例４にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端での断面図である。

図８は実施例４にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）を示す図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間焦点距離状態、（ｃ）は望遠端での状態を示している。

実施例４のズームレンズは、図７に示すように、物体側より順に、第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳと、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とを有している。

次に、上記各実施例のズームレンズを構成する光学部材の数値データを掲げる。なお、各実施例の数値データにおいて、ｒ１、ｒ２、…は各レンズ面の曲率半径、ｄ１、ｄ２、…は各レンズの肉厚または空気間隔、ｎｄ１、ｎｄ２、…は各レンズのｄ線での屈折率、νｄ１、νｄ２、…は各レンズのアッべ数、Ｆｎｏ．はＦナンバー、ｆは全系焦点距離、Ｄ０は物体から第１面までの距離をそれぞれ表している。また、＊は非球面を示している。

また、非球面形状は、光軸方向をｚ、光軸に直交する方向をｙにとり、円錐係数をＫ、非球面係数をＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０としたとき、次の式（Ｉ）で表される。
ｚ＝（ｙ²／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｙ／ｒ）²｝^1/2］
＋Ａ４ｙ⁴＋Ａ６ｙ⁶＋Ａ８ｙ⁸＋Ａ１０ｙ¹⁰ …（Ｉ）
また、「ｅ−ｎ」は１０のべき乗を表している。なお、これら諸元値の記号は後述の実施例の数値データにおいても共通である。

数値実施例１
単位ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1* -13.332 0.80 1.52542 55.78
2* 12.259 0.63 1.63494 23.22
3* 23.856 可変
4* 6.080 1.46 1.74320 49.34
5* -26.523 0.10
6(絞り) ∞ 0.10
7 12.200 1.23 1.80610 40.92
8 -8.871 1.03 1.72151 29.23
9 3.944 可変
10 -20.000 1.78 1.52542 55.78
11* -5.926 可変
12 ∞ 0.50 1.52542 55.78
13 ∞ 0.50
14 ∞ 0.50 1.51633 64.14
15 ∞ 0.37
像面（撮像面）∞

非球面データ
第１面
K=-0.145
A4=7.25318e-05,A6=-1.19008e-06,A8=2.62337e-08
第２面
K=0.000
A4=1.64212e-05,A6=-1.18005e-05,A8=1.22010e-08
第３面
K=-0.228
A4=-4.45014e-05,A6=-4.06624e-06,A8=7.00304e-08,A10=5.46740e-11
第４面
K=-0.097
A4=-4.58138e-04,A6=-3.07424e-05,A8=2.28084e-06,A10=-5.62682e-08
第５面
K=-3.283
A4=4.32944e-04,A6=-3.85171e-05,A8=4.06296e-06,A10=-1.40317e-07
第１１面
K=-0.852
A4=1.04307e-03,A6=-4.91126e-05,A8=1.52891e-06,A10=-2.22105e-08

ズームデータ
広角中間2 望遠中間1 中間3
焦点距離 6.47 13.34 24.86 9.91 19.62
ＦＮＯ． 2.74 4.04 6.14 3.39 5.21
画角２ω 71.45 31.28 17.19 42.47 21.56
BF(inair) 4.62 4.01 3.65 4.31 3.64
全長(in air) 29.53 25.45 29.25 25.95 26.94

d3 14.08 4.70 0.30 7.77 1.76
d9 3.70 9.61 18.18 6.74 14.41
d11 3.09 2.35 2.00 2.66 2.00

群焦点距離
f1=-17.31 f2=9.85 f3=15.36

数値実施例２
単位ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1* -10.946 0.70 1.52542 55.78
2 10.738 0.76 1.63494 23.22
3* 40.183 可変
4(絞り) ∞ -0.20
5* 5.417 1.57 1.74320 49.34
6* -11.069 0.10
7 15.682 1.00 1.92286 18.90
8 5.695 1.53 1.69350 53.21
9* 3.162 可変
10 -61.542 2.49 1.52542 55.78
11* -6.128 可変
12 ∞ 0.60 1.52542 55.78
13 ∞ 0.30
14 ∞ 0.50 1.51633 64.14
15 ∞ 0.50
16 ∞ -0.01
像面（撮像面）∞

非球面データ
第１面
K=-5.139
A4=1.16427e-04,A6=-1.28940e-06
第３面
K=0.000
A4=3.36449e-04,A6=-1.77161e-06
第５面
K=-1.510
A4=5.19673e-04,A6=3.42006e-05,A8=-3.21256e-06
第６面
K=0.000
A4=2.23013e-03,A6=-9.84966e-05,A8=1.17518e-06
第９面
K=-0.745
A4=-1.35331e-03,A6=3.34481e-04,A8=2.58848e-06
第１１面
K=-0.745
A4=1.15198e-03,A6=-2.92821e-05,A8=3.79516e-07

ズームデータ
広角中間2 望遠中間1 中間3
焦点距離 6.27 13.60 30.40 8.96 20.02
ＦＮＯ． 2.45 3.84 6.83 2.97 5.00
画角２ω 70.03 30.24 14.30 46.12 21.00
BF(in air) 4.45 3.51 2.51 4.08 3.00
全長(in air) 29.48 25.74 31.45 26.51 27.20

d3 14.91 5.36 0.30 9.63 2.51
d9 2.16 8.92 20.68 4.85 13.73
d11 2.94 2.00 0.99 2.57 1.49

群焦点距離
f1=-18.52 f2=9.96 f3= 12.75

数値実施例３
単位ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1* -12.787 0.76 1.52542 55.78
2* 11.152 0.70 1.63494 23.22
3* 24.628 可変
4* 6.036 1.42 1.74320 49.34
5* -26.893 0.11
6(絞り) ∞ 0.08
7 12.034 1.20 1.80610 40.92
8 -9.091 0.97 1.72151 29.23
9 3.932 可変
10 -20.000 1.76 1.52542 55.78
11* -5.895 可変
12 -10.000 0.50 1.52542 55.78
13 -10.000 0.50
14 ∞ 0.50 1.51633 64.14
15 ∞ 0.40
像面（撮像面）∞

非球面データ
第１面
K=-0.317
A4=1.25939e-04,A6=3.70230e-07,A8=4.19316e-09
第２面
K=0.000
A4=-4.19678e-04,A6=5.79213e-06,A8=4.62633e-08
第３面
K=0.701
A4=-6.89254e-05,A6=2.00496e-06,A8=4.12169e-08,A10=5.46740e-11
第４面
K=-0.088
A4=-4.90879e-04,A6=-2.10004e-05,A8=6.51579e-07,A10=3.12615e-09
第５面
K=-3.208
A4=4.04069e-04,A6=-3.29391e-05,A8=2.90967e-06,A10=-8.99780e-08
第１１面
K=-0.831
A4=7.96270e-04,A6=-2.33898e-05,A8=4.28033e-07,A10=-3.24976e-09

ズームデータ
広角中間2 望遠中間1 中間3
焦点距離 6.54 13.47 25.10 10.06 19.93
ＦＮＯ． 2.74 4.06 6.14 3.42 5.24
画角２ω 70.56 31.21 17.07 42.15 21.31
BF(inair) 1.23 1.36 1.36 1.36 1.36
全長(in air) 29.78 25.90 29.81 26.40 27.46

d3 14.10 4.80 0.30 7.85 1.74
d9 3.70 9.81 18.46 6.99 14.72
d11 3.26 2.42 2.19 2.69 2.14

群焦点距離
f1=-17.32 f2=9.96 f3=15.26 f4=1105.11

数値実施例４
単位ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1* -10.845 0.70 1.52542 55.78
2 11.220 0.71 1.63494 23.22
3* 40.344 可変
4(絞り) ∞ -0.20
5* 5.421 1.76 1.74320 49.34
6* -10.915 0.10
7 15.570 1.00 1.92286 18.90
8 5.537 1.50 1.69350 53.21
9* 3.145 可変
10 -48.975 2.21 1.52542 55.78
11* -6.107 可変
12 -10.000 0.60 1.52542 55.78
13 -10.000 0.30
14 ∞ 0.50 1.51633 64.14
15 ∞ 0.50
16 ∞ 0.00
像面（撮像面）∞

非球面データ
第１面
K=-2.647
A4=2.97954e-04,A6=-1.71520e-06
第３面
K=0.000
A4=2.90137e-04,A6=1.96918e-06
第５面
K=-1.432
A4=4.58888e-04,A6=3.52860e-05,A8=-2.75236e-06
第６面
K=0.000
A4=2.27579e-03,A6=-9.27755e-05,A8=7.10848e-07
第９面
K=-0.700
A4=-1.46636e-03,A6=2.65673e-04,A8=2.19727e-05
第１１面
K=-0.640
A4=1.08288e-03,A6=-2.89123e-05,A8=4.34085e-07

ズームデータ
広角中間2 望遠中間1 中間3
焦点距離 6.30 13.67 30.56 9.13 20.41
ＦＮＯ． 2.45 3.84 6.73 2.99 5.02
画角２ω 69.24 30.40 14.23 45.59 20.75
BF(inair) 1.13 1.13 1.12 1.13 1.13
全長(in air) 29.87 26.13 32.47 26.76 27.69

d3 15.21 5.66 0.30 9.69 2.57
d9 2.08 8.83 20.87 4.83 13.78
d11 3.08 2.13 1.80 2.73 1.84

群焦点距離
f1=-18.24 f2=9.92 f3=13.05 f4=920.93

以下、各実施例の条件式対応値を掲げる。

実施例1 実施例2 実施例3 実施例4 備考
(1) (G1(W)−G1(H))/fw
0.2509 0.2973 0.2102 0.2865 最大値
(望遠端における参考値) 0.0428 -0.3132 -0.0030 -0.4118
(2) φR_G1(Y)/φR_G1 --- 1.4637 --- 1.4751 最小値
--- 1.6838 --- 1.7684 最大値
(3) {φL_G1(Y)+φR_G1(Y)}×fw
-0.4275 --- -0.4372 --- 最小値
-0.3685 --- -0.4085 --- 最大値
(4)(R_G2L+R_G2R)/(R_G2L-R_G2R)
-0.6270 -0.3428 -0.6334 -0.3363
(5)D_G2N/D_G2 0.3734 0.3735 0.3764 0.4033
(6) {ASP_G3R(Y)−SPH_G3R(Y)}/fw
0.0525 0.1024 0.0504 0.1040
(7)D_G3-I/FIM 1.2935 1.2607 1.3436 1.3003
(8)ΔW_2-3/ΔT_3-I 0.9271 0.7505 0.8763 0.5639
(9) |1/νLB−1/νLA| 0.0251 0.0251 0.0251 0.0251
(10) |1/nLB−1/nLA| 0.0439 0.0439 0.0439 0.0439

さて、以上のような本発明の結像光学系は、物体の像をＣＣＤやＣＭＯＳなどの電子撮像素子で撮影する撮影装置、とりわけデジタルカメラやビデオカメラ、情報処理装置の例であるパソコン、電話、携帯端末、特に持ち運びに便利な携帯電話等に用いることができる。以下に、その実施形態を例示する。

図９〜図１１に本発明による結像光学系をデジタルカメラの撮影光学系４１に組み込んだ構成の概念図を示す。図９はデジタルカメラ４０の外観を示す前方斜視図、図１０は同後方斜視図、図１１はデジタルカメラ４０の光学構成を示す断面図である。

デジタルカメラ４０は、この例の場合、撮影用光路４２を有する撮影光学系４１、ファインダー用光路４４を有するファインダー光学系４３、シャッター４５、フラッシュ４６、液晶表示モニター４７等を含む。そして、撮影者が、カメラ４０の上部に配置されたシャッター４５を押圧すると、それに連動して撮影光学系４１、例えば実施例１のズームレンズ４８を通して撮影が行われる。

撮影光学系４１によって形成された物体像は、ＣＣＤ４９の撮像面上に形成される。このＣＣＤ４９で受光された物体像は、画像処理手段５１を介し、電子画像としてカメラ背面に設けられた液晶表示モニター４７に表示される。また、この画像処理手段５１にはメモリ等が配置され、撮影された電子画像を記録することもできる。なお、このメモリは画像処理手段５１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。

さらに、ファインダー用光路４４上には、ファインダー用対物光学系５３が配置されている。このファインダー用対物光学系５３は、カバーレンズ５４、第１プリズム１０、開口絞り２、第２プリズム２０、フォーカス用レンズ６６からなる。このファインダー用対物光学系５３によって、結像面６７上に物体像が形成される。この物体像は、像正立部材であるポロプリズム５５の視野枠５７上に形成される。このポロプリズム５５の後方には、正立正像にされた像を観察者眼球Ｅに導く接眼光学系５９が配置されている。

このように構成されたデジタルカメラ４０によれば、撮影光学系４１の構成枚数を少なくした小型化・薄型化のズームレンズを有する電子撮像装置が実現できる。なお、本発明は、上述した沈胴式のデジタルカメラに限られず、屈曲光学系を採用する折り曲げ式のデジタルカメラにも適用できる。

次に、本発明の結像光学系が対物光学系として内蔵された情報処理装置の一例であるパソコンを図１２〜図１４に示す。図１２はパソコン３００のカバーを開いた状態の前方斜視図、図１３はパソコン３００の撮影光学系３０３の断面図、図１４は図１４の側面図である。図１２〜図１４に示されるように、パソコン３００は、キーボード３０１と、情報処理手段や記録手段と、モニター３０２と、撮影光学系３０３とを有している。

ここで、キーボード３０１は、外部から操作者が情報を入力するためのものである。情報処理手段や記録手段は、図示を省略している。モニター３０２は、情報を操作者に表示するためのものである。撮影光学系３０３は、操作者自身や周辺の像を撮影するためのものである。モニター３０２は、液晶表示素子やＣＲＴディスプレイ等であってよい。液晶表示素子としては、図示しないバックライトにより背面から照明する透過型液晶表示素子や、前面からの光を反射して表示する反射型液晶表示素子がある。また、図中、撮影光学系３０３は、モニター３０２の右上に内蔵されているが、その場所に限らず、モニター３０２の周囲や、キーボード３０１の周囲のどこであってもよい。

この撮影光学系３０３は、撮影光路３０４上に、例えば実施例１のズームレンズからなる対物光学系１００と、像を受光する電子撮像素子チップ１６２とを有している。これらはパソコン３００に内蔵されている。

鏡枠の先端には、対物光学系１００を保護するためのカバーガラス１０２が配置されている。
電子撮像素子チップ１６２で受光された物体像は、端子１６６を介して、パソコン３００の処理手段に入力される。そして、最終的に、物体像は電子画像としてモニター３０２に表示される。図１２には、その一例として、操作者が撮影した画像３０５が示されている。また、この画像３０５は、処理手段を介し、遠隔地から通信相手のパソコンに表示されることも可能である。遠隔地への画像伝達は、インターネットや電話を利用する。

次に、本発明の結像光学系が撮影光学系として内蔵された情報処理装置の一例である電話、特に持ち運びに便利な携帯電話を図１５に示す。図１５（a）は携帯電話４００の正面図、図１５（b）は側面図、図１５（c）は撮影光学系４０５の断面図である。図１５（a）〜（c）に示されるように、携帯電話４００は、マイク部４０１と、スピーカ部４０２と、入力ダイアル４０３と、モニター４０４と、撮影光学系４０５と、アンテナ４０６と、処理手段とを有している。

ここで、マイク部４０１は、操作者の声を情報として入力するためのものである。スピーカ部４０２は、通話相手の声を出力するためのものである。入力ダイアル４０３は、操作者が情報を入力するためのものである。モニター４０４は、操作者自身や通話相手等の撮影像や、電話番号等の情報を表示するためのものである。アンテナ４０６は、通信電波の送信と受信を行うためのものである。処理手段（不図示）は、画像情報や通信情報、入力信号等の処理を行ためのものである。

ここで、モニター４０４は液晶表示素子である。また、図中、各構成の配置位置は、特にこれらに限られない。この撮影光学系４０５は、撮影光路４０７上に配された対物光学系１００と、物体像を受光する電子撮像素子チップ１６２とを有している。対物光学系１００としては、例えば実施例１のズームレンズが用いられる。これらは、携帯電話４００に内蔵されている。

鏡枠の先端には、対物光学系１００を保護するためのカバーガラス１０２が配置されている。
電子撮影素子チップ１６２で受光された物体像は、端子１６６を介して、図示していない画像処理手段に入力される。そして、最終的に物体像は、電子画像としてモニター４０４に、又は、通信相手のモニターに、又は、両方に表示される。また、処理手段には信号処理機能が含まれている。通信相手に画像を送信する場合、この機能により、電子撮像素子チップ１６２で受光された物体像の情報を、送信可能な信号へと変換する。

なお、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変形例をとることができる。

本発明によれば、広角端と望遠端で両立しづらい諸収差の発生を抑制しつつ、広角端と望遠端で全長の短い光学系を提供することができる。
特に、レンズ枚数が少ない（〜７枚程度）光学系で撮影時の全長が短い、３．４（公称４）倍以上のコンパクトデジタルカメラ向けの光学系において光学性能が良好な結像光学系を提供することができる。

以上のように、本発明にかかる結像光学系は、特に、良好な光学性能を有し、コンパクトデジタルカメラに適している。

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
Ｌ１〜Ｌ７各レンズ
ＬＰＦローパスフィルタ
ＣＧカバーガラス
Ｉ撮像面
Ｅ観察者の眼球
４０デジタルカメラ
４１撮影光学系
４２撮影用光路
４３ファインダー光学系
４４ファインダー用光路
４５シャッター
４６フラッシュ
４７液晶表示モニター
４８ズームレンズ
４９ＣＣＤ
５０撮像面
５１処理手段
５３ファインダー用対物光学系
５５ポロプリズム
５７視野枠
５９接眼光学系
６６フォーカス用レンズ
６７結像面
１００対物光学系
１０２カバーガラス
１６２電子撮像素子チップ
１６６端子
３００パソコン
３０１キーボード
３０２モニター
３０３撮影光学系
３０４撮影光路
３０５画像
４００携帯電話
４０１マイク部
４０２スピーカ部
４０３入力ダイアル
４０４モニター
４０５撮影光学系
４０６アンテナ
４０７撮影光路

Claims

物体側より像側へ順に、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レンズ群を有する３群またはその像側にもう１つのレンズ群を加えた４群から成り、
前記第１レンズ群は物体側に凹面を向けた１つのレンズ成分から成り、
前記第２レンズ群は正の単レンズと全体で負の成分となる接合されたレンズから成り、
前記第３レンズ群が正のレンズ成分で構成され、
撮像光学系の全系の焦点距離が広角端に対して３．４倍以上の領域では広角端から望遠へのズーミングの際、前記第１レンズ群の光軸方向の移動量が以下の条件式（１）を満足することを特徴とする結像光学系。
−１≦（Ｇ１（Ｗ）−Ｇ１（Ｈ））／ｆｗ≦０．５ …（１）
ここで、
Ｇ１（Ｗ）は前記結像光学系の広角端における像面から第１レンズ群の最も像面側の面までの距離、
Ｇ１（Ｈ）は前記結像光学系の広角端に対して焦点距離が３．４倍以上の領域の、像面から前記第１レンズ群の最も像面側の面までの距離、
である。
前記第１レンズ群は負レンズＡｎと正レンズＡｐの接合レンズからなり、接合面は球面であり、かつ前記第１レンズ群の像側の面が非球面であり、かつ条件式（２）を満足することを特徴とする請求項１に記載の結像光学系。
１≦φＲ_Ｇ１（Ｙ）／φＲ_Ｇ１≦２ …（２）
ここで、
φＲ_Ｇ１（Ｙ）は光軸から距離Ｙにおける前記第１レンズ群の最も像面側の面の屈折力、
φＲ_Ｇ１は前記第１レンズ群の最も像面側の面の屈折力、
また、Ｙの範囲は、像面における像高×０．８≦Ｙ≦像面における像高、
とする。
前記第１レンズ群の前記負レンズＡｎと前記正レンズＡｐの接合レンズにおいて、接合面は非球面であり、かつ前記第１レンズ群の最も像面側の面が非球面であり、かつ条件式（３）を満足することを特徴とする請求項１に記載の結像光学系。
−１≦｛φＬ_Ｇ１（Ｙ）＋φＲ_Ｇ１（Ｙ）}×ｆｗ≦０ …（３）
ここで、
φＬ_Ｇ１（Ｙ）は光線高Ｙの時の前記第１レンズ群の最も物体側の面の屈折力、
φＲ_Ｇ１（Ｙ）は光線高Ｙの時の前記第１レンズ群の最も像面側の面の屈折力、
ｆｗは広角端での前記結像光学系の全系の焦点距離、
である。
前記第２レンズ群の最も物体側に位置する正レンズ成分について、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のいずれか一項に記載の結像光学系。
−１≦（Ｒ_Ｇ２Ｌ＋Ｒ_Ｇ２Ｒ）／（Ｒ_Ｇ２Ｌ−Ｒ_Ｇ２Ｒ）≦−０．１ …（４）
ここで、
Ｒ_Ｇ２Ｌは前記正レンズ成分の物体側の面の曲率半径、
Ｒ_Ｇ２Ｒは前記正レンズ成分の像側の面の曲率半径、
である。
前記第２レンズ群において、条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の結像光学系。
０．１４≦Ｄ_Ｇ２Ｎ／Ｄ_Ｇ２≦０．５ …（５）
ここで、
Ｄ_Ｇ２は前記第２レンズ群の総厚、
Ｄ_Ｇ２Ｎは前記第２レンズ群の負の接合レンズの最も像側の負のレンズ成分の肉厚、
である。
前記第３レンズ群がフォーカスレンズであって、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５のいずれか一項に記載の結像光学系。
０．０５≦｛ＡＳＰ_Ｇ３Ｒ（Ｙ）−ＳＰＨ_Ｇ３Ｒ（Ｙ）}／ｆｗ≦０．５ …（６）
ここで、
前記第３レンズ群の最も像側の面形状について、
ＳＰＨ_Ｇ３Ｒ（Ｙ）は近軸曲率半径、
ＡＳＰ_Ｇ３Ｒ（Ｙ）は非球面形状、
ＦＩＭは像高、
とし、
さらに、非球面形状は、次式で示され、

Ｙは光軸からの高さ、
Ｒは近軸の曲率半径、
kは円錐係数、
Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは定数、
である。
前記第３レンズ群がフォーカスレンズであり、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６のいずれか一項に記載の結像光学系。
３≦Ｄ_Ｇ３−Ｉ／ＦＩＭ≦５ …（７）
ここで、
Ｄ_Ｇ３−Ｉは広角端で前記第３レンズ群の最も像側の面から像面までの距離を、
ＦＩＭは像面における像高、
である。
以下の条件式（８）を満足することを特徴とする請求項１に記載の結像光学系。
０．５≦ΔＷ_２−３／ΔＴ_３−Ｉ≦１ …（８）
ΔＷ_２−３は広角端において、前記第２レンズ群の像側の面から前記第３レンズ群の物体側の面の間隔を、
ΔＴ_３−Ｉは望遠端において、前記第３レンズ群の像側の面から像面までの距離、
とする。
前記第１レンズ群が２つのレンズの接合からなり、近軸焦点距離が正の値のレンズを正レンズとし、前記第１レンズ群内の正レンズをＬA、近軸焦点距離が負の値のレンズを負レンズとしたとき、前記正レンズLAが接合される相手のレンズＬBは負レンズであり、
以下の条件式（９）を満足することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の結像光学系。
０．０１≦｜１／νＬB−１／νＬA|≦０．０６ …（９）
ここで、
νLBは前記正レンズＬAのアッベ数（ｎd_A−1）／（ｎF_A−ｎC_A）
νLAは前記負レンズＬBのアッベ数（ｎd_B−1）／（ｎF_B−ｎC_B）、
ｎｄ_A、ｎC_A、ｎF_Aは、各々前記屈折光学素子ＬAのｄ線、Ｃ線、Ｆ線に対する屈折率、
ｎｄ_B、ｎC_B、ｎF_Bは、各々前記屈折光学素子ＬBのｄ線、Ｃ線、Ｆ線に対する屈折率、
である。
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９のいずれか一項に記載の結像光学系。
０≦｜１／ｎLB−１／ｎLA|≦０．５５ …（１０）
ｎLAは前記レンズＬAの材料のｄ線の屈折率、
ｎLBは前記レンズＬBの材料のｄ線の屈折率、
である。
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の結像光学系と、電子撮像素子と、前記結像光学系を通じて結像した像を前記電子撮像素子で撮像することによって得られた画像データを加工して像の形状を変化させた画像データとして出力する画像処理手段とを有し、前記結像光学系がズームレンズであり、該結像光学系が、無限遠物点合焦時に次の条件式を満足することを特徴とする電子撮像装置。
０．７００＜ｙ07／（ｆw×tanω07w）＜０．９７５ …（Ｂ）
ここで、ｙ07は前記電子撮像素子の有効撮像面内（撮像可能な面内）で中心から最も遠い点までの距離（最大像高）をｙ１0としたときｙ07=0．7×ｙ１0として表され、ω07wは広角端における前記撮像面上の中心からｙ07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、ｆwは前記結像光学系の広角端における全系の焦点距離である。