JP2012208378A

JP2012208378A - ズームレンズおよびそれを用いた撮像装置

Info

Publication number: JP2012208378A
Application number: JP2011074865A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Yanai; 哲也矢内; Mayu Miki; 真優三木
Original assignee: Olympus Imaging Corp
Current assignee: Olympus Imaging Corp
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2012-10-25
Also published as: US20120250161A1; US8427758B2

Abstract

【課題】広画角で高い変倍比を持ちながら、諸収差が良好に補正された薄型のズームレンズおよびそれを用いた撮像装置を実現することは困難である。
【解決手段】物体側から順に、負屈折力の第１レンズ群、正屈折力の第２レンズ群、負屈折力の第３レンズ群、正屈折力の第４レンズ群を有するズームレンズにおいて、
第２レンズ群は、物体側から順に正レンズ、負レンズ、正レンズの３枚のレンズで構成され、
広角端から望遠端への変倍に際し、
第３レンズ群は物体側に移動し、第４レンズ群が移動し、
第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が減少し、
第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が増加し、
第３レンズ群と第４レンズ群との間隔が増加する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ズームレンズおよびそれを用いた撮像装置に関するものである。

近年では、フィルムを用いたカメラに代わり、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサーといった撮像素子を用いて被写体を撮影するデジタルカメラが主流となっている。更に、デジタルカメラは、業務用高機能タイプからコンパクトな普及タイプまで幅広い範囲でいくつものカテゴリーを有するようになってきている。

このうち、普及タイプのデジタルカメラに対しては、いつでもどこでも手軽に幅広いシーンで撮影を楽しみたいというユーザーの要望がある。特に、薄型のデジタルカメラは、服やカバンのポケット等への収納性がよく、持ち運びが便利なことから、このようなタイプのデジタルカメラが好まれるようになっている。そのため、撮影レンズ系にもより一層の小型化が要求されている。

また、撮影領域についても、広い領域を撮影したいというユーザーの要望がある。そのため、撮影レンズ系には、広い画角特性、例えば、対角での画角が７０°を超えるような広画角な撮影レンズ系が求められている。また、変倍比についても５倍を越える撮像レンズ系が求められている。

比較的広画角なズームレンズとしては、物体側より負屈折力の第１レンズ群、正屈折力の第２レンズ群、負屈折力の第３レンズ群、正屈折力の第４レンズ群を有するズームレンズが知られている（特許文献１、特許文献２）。

特開２０１０−５４７２２号公報特開２００３−１３１１３０公報

特許文献１に開示されているズームレンズは、変倍比が５倍のズームレンズである。このズームレンズでは、第２レンズ群を、物体側から順に、正レンズ、正レンズ、負レンズの３枚のレンズで構成している。一方、特許文献２に開示されているズームレンズは、変倍比が３倍のズームレンズである。このズームレンズでは、第２レンズ群を、物体側から順に、正レンズ、負レンズ、正レンズの３枚のレンズで構成している。

特許文献１に記載されている光学系は、広角で５倍程度の高い変倍比を達成しているが、変倍を担う第２レンズ群を物体側から順に正レンズ、正レンズ、負レンズの３枚のレンズにて構成しているため、第２レンズ群の全長が大きくなる構成である。そのため、スペース効率良く屈折力を強くすることが困難であり、変倍比を上げるために第２レンズ群の移動量が大きくなり、コンパクトな構成とすることが困難となる。また第３レンズ群の屈折力が小さく、第３レンズ群は変倍に寄与せず、コマ収差などの補正の役割を担っている。

一方、特許文献２のズームレンズでは、第２レンズ群及び第３レンズ群を移動させることにより変倍作用を担っているが、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔を、広角端から中間状態においては近づけ、中間状態から望遠端においては広げている。特許文献２の中間状態のように、第３レンズ群が第２レンズ群に近くなると、第２レンズ群と第３レンズ群との偏芯による球面収差等の諸収差の影響が大きくなり、収差性能を確保するのが困難となる。また、第４レンズ群は変倍時において固定されており、変倍作用を持っていないため、高い変倍比を有するズームレンズを構成するのが困難である。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、広画角で高い変倍比を持ちながら、諸収差が良好に補正された薄型のズームレンズおよびそれを用いた撮像装置を提供す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、本発明の第１のズームレンズは、物体側から順に、負屈折力の第１レンズ群、正屈折力の第２レンズ群、負屈折力の第３レンズ群、正屈折力の第４レンズ群を有するズームレンズにおいて、
第２レンズ群は、物体側から順に正レンズ、負レンズ、正レンズの３枚のレンズで構成され、
広角端から望遠端への変倍に際し、
第３レンズ群は物体側に移動し、第４レンズ群が移動し、
第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が減少し、
第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が増加し、
第３レンズ群と第４レンズ群との間隔が増加することを特徴とする。

本発明の第１のズームレンズ（以下、単に第１のズームレンズとする。）では、物体側から順に、負屈折力の第１レンズ群、正屈折力の第２レンズ群、負屈折力の第３レンズ群、正屈折力の第４レンズ群からなる構成を採用している。最も物体側に負レンズ群を配置し、最も像側に正レンズ群を配置する事により、光学系がレトロフォーカスの構成となる。そのため、広画角でありながら、ある程度バックフォーカスを確保したズームレンズを実現できる。

また、第１のズームレンズでは、第２レンズ群を３枚のレンズで構成し、物体側から順に正レンズ、負レンズ、正レンズの構成としている。このような構成をとることにより、第２レンズ群のレンズ構成が光軸方向に対して、正レンズ、正レンズ、負レンズ、のように配置した場合に比べ、第２レンズ群の全長を抑えることができる。また、第２レンズ群を正レンズ、負レンズ、正レンズの構成とすることで、第３レンズ群の負屈折力を強めつつ、第２レンズ群の正屈折力を強めることができるため、第２レンズ群の移動量を抑制することが可能となる。これにより、全長が短く、コンパクトなズームレンズを構成することが可能となる。

また、第１のズームレンズでは、広角端から望遠端への変倍に際し、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が減少し、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が増加し、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔が増加するように、各レンズ群が変倍に有利な方向に移動するようにしている。
第２レンズ群と第３レンズ群との間隔を増加する方向に変化させることで、第２レンズ群と第３レンズ群との偏芯による球面収差等の諸収差の影響を抑え、収差性能が確保できるようにしている。
また、広角端から望遠端への変倍に際し、第３レンズ群を物体側に移動させることで第３レンズ群に変倍作用を持たせながら、第４レンズ群を移動させ、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔を増加させることで、第４レンズ群にも変倍作用を持たせている。これにより、第２レンズ群と第３レンズ群の移動量を抑制することができるため、高い変倍比でありながらズームレンズの全長を抑えたコンパクトな構成にすることが可能であり、また、諸収差の変動を抑制することが可能である。

また、本発明の第２のズームレンズは、物体側から順に、負屈折力の第１レンズ群、正屈折力の第２レンズ群、負屈折力の第３レンズ群、正屈折力の第４レンズ群を有するズームレンズにおいて、
第２レンズ群は、物体側から順に正レンズ、負レンズ、正レンズの３枚のレンズで構成され、
以下の条件式（１）を満たすことを特徴とする。
ｆｔ／ｆｗ≧５・・・（１）
但し、
ｆｔは望遠端における前記ズームレンズ全系の焦点距離、
ｆｗ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。

第１レンズ群乃至第４レンズ群の屈折力と第２レンズ群のレンズ構成についての作用効果は、第１のズームレンズと同じである。

条件式（１）は、変倍比を規定する条件式である。条件式（１）を満足することで、コンパクトな構成を取りながら高い変倍比を持つズームレンズを実現することができる。

また、本発明の第１及び第２のズームレンズ（以下、上記のズームレンズとする）は、以下の条件式（２）を満たすことが望ましい。
０．３３≦Δ２Ｇ(w-t)／ｄｔ≦０．６・・・（２）
但し、
Δ２Ｇ(w-t)は、広角端から望遠端に変倍したときの第２レンズ群の移動量、
ｄｔは望遠端におけるズームレンズの全長、
である。

条件式（２）は、第２レンズ群の変倍時の移動量を規定する条件式で、広角端から望遠端における第２レンズ群の移動量をズームレンズ望遠端における全長で規格化している。条件式（２）を満足することで、コンパクトな構成を取りながら高い変倍比を持つズームレンズを実現することができる。

条件式（２）の上限を上回ると、第２レンズ群の移動量が大きくなる。この場合、ズームレンズの全長が長くなるため、ズームレンズをコンパクトな構成とするのが困難となる。条件式（２）の下限を下回ると、第２レンズ群の移動量が小さくなるので、第２レンズ群での変倍作用が小さくなる。その結果、高い変倍比を得ることができない。

また、上記のズームレンズは、以下の条件式（３）を満たすことが望ましい。
０＜Δ３Ｇ(w-t)／Δ２Ｇ(w-t)≦０．７・・・（３）
但し、
Δ２Ｇ(w-t)は、広角端から望遠端に変倍したときの第２レンズ群の移動量、
Δ３Ｇ(w-t)は、広角端から望遠端に変倍したときの第３レンズ群の移動量、
である。

条件式（３）は、広角端から望遠端における第３レンズ群の移動量と第２レンズ群の移動量を規定する条件式である。条件式（３）を満足することで、変倍時の色収差の変動を抑えた上で、高い変倍比を得ることができる。

条件式（３）の上限を上回ると、第２レンズ群の移動量に対して第３レンズ群の移動量が大きくなるので、変倍時の色収差の変動が大きくなる。また、第３レンズ群が第２レンズ群に近づくため、第２レンズ群と第３レンズ群との偏芯による影響が大きくなり、収差性能を確保するのが困難となる。条件式（３）の下限を下回ると、第２レンズ群の移動量に対して第３レンズ群の移動量が小さくなるので、第３レンズ群での変倍作用が小さくなる。

また、上記のズームレンズは、以下の条件式（４）を満たすことが望ましい。
０．１≦｜φ３／φ４｜≦１．５・・・（４）
但し、
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。

条件式（４）は、第３レンズ群の屈折力と第４レンズ群の屈折力を規定する条件式である。条件式（４）を満足することで、望遠端での像面湾曲と変倍時の色収差の変動を抑えた上で、高い変倍比を得ることができる。

条件式（４）の上限を上回ると、第３レンズ群に対して第４レンズ群の屈折力が弱くなるため、望遠端の像面湾曲に対する第４レンズ群の補正能力が低下する。また、第４レンズ群での変倍作用が小さくなる。そこで、変倍比を上げるために第４レンズ群の移動量を大きくしようとすると、変倍時の色収差の変動が大きくなる。条件式（４）の下限を下回ると、第３レンズ群に対して第４レンズ群の屈折力が強くなるため、偏心による性能への影響が大きくなる。

また、上記のズームレンズは、以下の条件式（５）を満たすことが望ましい。
３．０≦｜ｆ３｜／ｆｗ≦１３．５・・・（５）
但し、
ｆ３は第３レンズ群の焦点距離、
ｆｗ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（５）は第３レンズ群の焦点距離を規定した条件式で、第３レンズ群の焦点距離を、ズームレンズ広角端における焦点距離で規格化している。条件式（５）を満足すると、第３レンズ群が最適な屈折力を保持しながら、第３レンズ群と第４レンズ群の屈折力バランスを確保することができる。

条件式（５）の上限を上回ると、第３レンズ群で行っていたコマ収差等の補正能力が低下する。また、第３レンズ群での変倍作用が小さくなる。そこで、第３レンズ群の変倍作用を大きくするために第３レンズ群の移動量を大きくしようとすると、変倍時の色収差の変動が大きくなる。条件式（５）の下限を下回ると、偏心による性能への影響が大きくなるので、収差性能を確保するのが困難となる。

また、上記のズームレンズは、以下の条件式（６）を満たすことが望ましい。
Σｄ２Ｇ／ｙ≦１．５・・・（６）
但し、
Σｄ２Ｇは第２レンズ群の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの距離であって、光軸上での位置および仮想線上での位置のそれぞれで光軸に平行な方向に線分を引いたうちで最長となる線分の距離、
ｙはズームレンズにおける結像面での最大像高、
であって、
仮想線は、ズームレンズの開口絞り径が最大のときに、開口絞りと接し且つ光軸と平行な線である。

条件式（６）はコンパクトなズームレンズを実現するための条件式であり、第２レンズ群の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの距離を、ズームレンズにおける結像面での最大像高で規格化したものである。条件式（６）を満足することで、コンパクトなズームレンズを実現できる。

Σｄ２Ｇについて、図１８を参照して説明する。図１８において、Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３は第２レンズ群レンズを構成するレンズ、Ｓは開口絞り、Ｌは光軸、Ａは仮想線を示している。開口絞りＳの矢印の先端は、開口絞り径の最大を示している。図１８に示すように、仮想線Ａは開口絞りＳの矢印の先端と接し、且つ光軸Ｌと平行になっている。そして、ｄ１〜ｄ４はそれぞれ光軸上での位置および仮想線上での位置に対して、光軸に平行な方向に線分を引いたものである。このうちｄ２が線分として最長となるため、Σｄ２Ｇ＝ｄ２となる。

条件式（６）の上限を上回ると、第２レンズ群の全長が大きくなるので、ズームレンズをコンパクトな構成とすることが困難となる。

また、上記のズームレンズは、以下の条件式（７）を満たすことが望ましい。
８．０≦ｄｔ／ｙ≦１２・・・（７）
但し、
ｄｔは望遠端におけるズームレンズの全長、
ｙはズームレンズにおける結像面での最大像高、
である。

条件式（７）は、望遠端におけるズームレンズの全長を規定する条件式であり、望遠端におけるズームレンズの全長を結像面での最大像高で規格化したものである。条件式（７）を満足することで、変倍比が高くコンパクトなズームレンズを実現できる。なお、条件式（１）を同時に満足すると、よりコンパクトで高い変倍比を有するズームレンズが実現できる。

条件式（７）の上限を上回ると、ズームレンズをコンパクトに構成するのが難しくなる。また条件式（７）の下限を下回ると各レンズ群の移動量が制限されることにより、変倍比を確保するのが困難になる。

また、上記のズームレンズは、第２レンズ群の最も物体側のレンズ面が物体側に凸であり、第２レンズ群の最も像側のレンズ面が像側に凸であることが望ましい。

第２レンズ群の最も物体側のレンズ面を物体側に凸にし、第２レンズ群の最も像側のレンズ面を像側に凸とすることで、第２レンズ群の全体の形状を両凸とすることができる。それにより、第２レンズ群の屈折力を強くすることができるため、第２レンズ群の移動量を抑制できる。その結果、ズームレンズをコンパクトな構成とすることが可能となる。

また、上記のズームレンズは、第１レンズ群が２枚のレンズより構成され、第３レンズ群が１枚のレンズより構成され、第４レンズ群が１枚のレンズより構成されることが望ましい。

第１レンズ群に２枚、第２レンズ群に３枚のレンズを使用することで、色収差を群内で効率的に抑えることが可能となる。また、第３レンズ群と第４レンズ群を１枚のレンズで構成することにより、ズームレンズをコンパクトな構成とすることができる。

また、上記のズームレンズは、以下の条件式（８）を満たすことが望ましい。
ｆｗ／ｙ≦１．３・・・（８）
但し、
ｆｗは広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離、
ｙはズームレンズにおける結像面での最大像高、
である。

条件式（８）は、ズームレンズ広角端における焦点距離を規定する条件式で、ズームレンズ広角端における焦点距離をズームレンズにおける結像面での最大像高で規格化している。

条件式（８）の上限を上回ると、広角端における焦点距離が大きくなるので、広角端における画角が小さくなる。また、広角端における焦点距離が大きくなると、光学全長が長くなる。そのため、ズームレンズをコンパクトな構成とすることが困難になる。

また、本発明の撮像装置は、上記のズームレンズと、このズームレンズの像側に配置され、ズームレンズにより形成される光学像を電気信号に変換する撮像素子とを有することを特徴とする。このようにすることで、広画角で高い変倍比を持つ薄型の撮像装置を実現できる。

また、上述の各条件式については、更に以下のようにすることが好ましい。なお、各条件式の上限値のみ、もしくは下限値のみを新たな上限値、下限値としても良い。このようにすることで、各条件式で説明した効果をより有効に得ることができる。
ｆｔ／ｆｗ≧５．４・・・（１）’
ｆｔ／ｆｗ≧５．７４・・・（１）’’
０．３８≦Δ２Ｇ(w-t)／ｄｔ≦０．５４・・・（２）’
０．４２≦Δ２Ｇ(w-t)／ｄｔ≦０．４８・・・（２）’’
０＜Δ３Ｇ(w-t)／Δ2Ｇ(w-t)≦０．６・・・（３）’
０．２＜Δ３Ｇ(w-t)／Δ2Ｇ(w-t)≦０．６・・・（３）’’
０．２≦｜φ_３／φ_４｜≦１．３・・・（４）’
０．２９≦｜φ_３／φ_４｜≦１．１・・・（４）’’
０．５≦｜φ_３／φ_４｜≦１．１・・・（４）’’’
３．１５≦｜ｆ３｜／ｆｗ≦１３．４５・・・（５）’
３．３０≦｜ｆ３｜／ｆｗ≦１３．４・・・（５）’’
３．３０≦｜ｆ３｜／ｆｗ≦１０．０・・・（５）’’’
Σｄ２Ｇ／ｙ≦１．４・・・（６）’
Σｄ２Ｇ／ｙ≦１．２５・・・（６）’’
８．５≦ｄｔ／ｙ≦１１．６・・・（７）’
９．０≦ｄｔ／ｙ≦１１．２・・・（７）’’
ｆｗ／ｙ≦１．２・・・（８）’
ｆｗ／ｙ≦１．１５・・・（８）’’

本発明によれば、広画角で高い変倍比を持ちながら、諸収差が良好に補正された薄型のズームレンズおよびそれを用いた撮像装置を提供することができる。

本発明のズームレンズの実施例１の無限遠物点合焦時の広角端（ａ）、中間状態（ｂ）、望遠端（ｃ）でのレンズ断面図である。本発明のズームレンズの実施例２の図１と同様の図である。本発明のズームレンズの実施例３の図１と同様の図である。本発明のズームレンズの実施例４の図１と同様の図である。本発明のズームレンズの実施例５の図１と同様の図である。本発明のズームレンズの実施例６の図１と同様の図である。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。実施例６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。条件式（６）のΣｄ２Ｇを説明する図である。

本実施形態のズームレンズ及び撮像装置の構成による作用効果を説明する。なお、この実施形態によって本発明は限定されるものではない。すなわち、実施形態の説明に当たって、例示のために特定の詳細な内容が多く含まれるが、これらの詳細な内容に色々なバリエーションや変更を加えても、本発明の範囲を超えない。従って、以下で説明する本発明の例示的な実施形態は、権利請求された発明に対して、一般性を失わせることなく、また、何ら限定をすることもなく、述べられたものである。

以下、本実施形態のズームレンズの実施例１〜６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６に示す。図１〜図６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最も像側のレンズ群の移動により行う。さらに、ズームデータは広角端（ＷＥ）、中間焦点距離状態（ＳＴ）、望遠端（ＴＥ）での値である。また、屈折力の正負は、近軸曲率半径に基づく。

また、ゴーストやフレア等の不要光をカットするために、明るさ絞り以外にフレア絞りを配置してもかまわない。フレア絞りは、第１レンズ群の物体側、第１レンズ群と２レンズ群の間、第２レンズ群と３レンズ群の間、第３レンズ群と４レンズ群の間、第４レンズ群と像面の間のいずれの場所に配置しても良い。枠部材によりフレア光線をカットするように構成しても良いし、別の部材を構成しても良い。また光学系に直接印刷しても塗装してもシールなどを接着してもかまわない。またその形状は円形、楕円形、矩形、多角形、関数曲線で囲まれる範囲等、いかなる形状でもかまわない。また有害光束をカットするだけでなく画面周辺のコマフレア等の光束をカットしても良い。

また、各レンズには反射防止コートを行い、ゴーストやフレアを軽減してもかまわない。反射防止コートがマルチコートであれば、効果的にゴーストやフレアを軽減できる。ゴーストや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。また赤外カットコートをレンズ面やカバーガラスの表面に施してもかまわない。

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、接合面での反射率は、もともと単層コート並みか、あるいはそれ以下となっていることが多い。そのため、接合レンズの接合面にあえて反射防止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、さらにゴーストやフレアを軽減することができる。その結果、より良好な画像を得ることができるようになる。

特に、最近になって普及してきた高屈折率硝材は、収差補正効果が高い。そのため、高屈折率硝材はカメラ光学系に多用されるようになってきている。ただし、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号公報、特開２００１−３２４６７６号公報、特開２００５−９２１１５号公報、米国特許第７１１６４８２号明細書等の特許文献に開示されている。

これらの特許文献のズームレンズは正先行型のズームレンズで、第１レンズ群内の接合レンズ面コートについて述べられている。本実施形態の正屈折力の第１レンズ群内の接合レンズ面についてもこれら文献に開示されているごとく実施すればよい。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Ta₂O₅、TiO₂、Nb₂O₅、ZrO₂、HfO₂、CeO₂、SnO₂、In₂O₃、ZnO、Y₂O₃などのコート材、比較的低屈折率なMgF₂、SiO₂、Al₂O₃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。

またピント調節を行うためのフォーカシングは第４レンズ群、もしくは第３レンズ群が望ましい。この群でフォーカシングを行うとレンズ重量が軽量なためモータにかかる負荷が少ない。他レンズ群でフォーカシングを行っても良い。また複数のレンズ群を移動してフォーカシングを行っても良い。またレンズ系全体を繰り出してフォーカスを行っても良いし、一部のレンズを繰り出し、もしくは繰り込みしてフォーカスしても良い。

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

広角端から望遠端にかけての変倍時、第１レンズ群Ｇ１は像面側へ移動した後、物体側へ移動する。第２レンズ群Ｇ２は物体側に移動する。第３レンズ群Ｇ３は物体側へ移動する。第４レンズ群Ｇ４は物体側に移動した後、像側へ移動する。よって、レンズ群の間隔は、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が減少し、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が増加し、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔が増加する。

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

非球面は、第１レンズ群Ｇ１の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの両面と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの両面と、第２レンズ群Ｇ２の物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの物体側面と両凸正レンズの両面と、第３レンズ群の両凹負レンズの像側面と、第４レンズ群Ｇ４の両凸正レンズの像側面との９面に用いている。

実施例２のズームレンズは、図３に示すように、物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、明るさ絞りＳと、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力の第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、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとからなる。第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凸正レンズとからなる。第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる。第４レンズ群Ｇ４は、両凸正レンズからなる。

非球面は、第１レンズ群Ｇ１の両凹負レンズの両面と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの両面と、第２レンズ群Ｇ２の物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの物体側面と両凸正レンズの両面と、第３レンズ群の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの像側面と、第４レンズ群Ｇ４の両凸正レンズの像側面との９面に用いている。

実施例３のズームレンズは、図５に示すように、物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、明るさ絞りＳと、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力の第４レンズ群Ｇ４と、正の屈折力の第５レンズ群Ｇ５とを配置している。

広角端から望遠端にかけての変倍時、第１レンズ群Ｇ１は像面側へ移動した後、物体側へ移動する。第２レンズ群Ｇ２は物体側に移動する。第３レンズ群Ｇ３は物体側へ移動する。第４レンズ群Ｇ４は物体側に移動した後、像側へ移動する。第５レンズ群Ｇ５は固定である。よって、レンズ群の間隔は、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が減少し、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が増加し、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔が増加する。

物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとからなる。第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凸正レンズとからなる。第３レンズ群Ｇ３は、両凹負レンズからなる。第４レンズ群Ｇ４は、両凸正レンズからなる。第５レンズＧ５群は、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズとからなる。

非球面は、第１レンズ群Ｇ１の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの両面と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの両面と、第２レンズ群Ｇ２の物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの物体側面と両凸正レンズの両面と、第３レンズ群の両凹負レンズの像側面と、第４レンズ群Ｇ４の両凸正レンズの像側面と、第５レンズＧ５群の像側に凸面を向けた正メニスカスレンズの物体側面の１０面に用いている。

実施例４のズームレンズは、図７に示すように、物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、明るさ絞りＳと、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力の第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、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとからなる。第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凸正レンズとからなる。第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる。第４レンズ群Ｇ４は、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる。

実施例５のズームレンズは、図９に示すように、物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、明るさ絞りＳと、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力の第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。

実施例６のズームレンズは、図１１に示すように、物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、明るさ絞りＳと、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力の第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。

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、Ｆno.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、ｒは各レンズ面の曲率半径、ｄは各レンズ面間の間隔、ｎｄは各レンズのｄ線の屈折率、νｄは各レンズのアッベ数である。後述するレンズ全長は、レンズ最前面からレンズ最終面までの距離にバックフォーカスを加えたものである。ＢＦ（バックフォーカス）は、レンズ最終面から近軸像面までの距離を空気換算して表したものである。

なお、非球面形状は、ｚを光の進行方向を正とした光軸とし、ｙを光軸と直交する方向にとると、下記の式にて表される。

ｚ＝（ｙ^２／ｒ）／［１＋｛１−（Ｋ＋１）（ｙ／ｒ）^２｝^１／２］
＋Ａ４ｙ^４＋Ａ６ｙ^６＋Ａ８ｙ^８＋Ａ１０ｙ^１０＋Ａ１２ｙ^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* 283.133 0.45 1.74320 49.34
2* 4.463 1.30
3* 8.450 2.00 1.63493 23.90
4* 31.322 可変
5(絞り ∞ 0.10
6* 4.583 1.99 1.74320 49.34
7 35.623 0.35 1.68893 31.07
8 3.996 0.51
9* 5.959 1.27 1.49700 81.54
10* -13.883 可変
11 -157.605 0.50 1.53071 55.69
12* 9.935 可変
13 69.552 1.80 1.53071 55.69
14* -10.363 可変
15 ∞ 0.30 1.51633 64.14
16 ∞ 0.50
17 ∞ 0.50 1.51633 64.14
18 ∞ 0.37
像面(撮像面) ∞

非球面データ
第１面
K=0.000
A4=6.84901e-05,A6=-8.33023e-06,A8=1.22648e-07,A10=-6.72800e-10
第２面
K=-0.761
A4=3.77706e-04,A6=-4.12051e-06,A8=-3.43048e-07
第３面
K=0.000
A4=3.52168e-04
第４面
K=0.000
A4=2.30604e-05,A6=6.44907e-06,A8=-6.85607e-07,A10=1.46814e-08
第６面
K=-0.373
A4=2.47927e-04,A6=-5.02956e-06,A8=9.20528e-07
第９面
K=-0.859
A4=-8.57863e-04,A6=4.63418e-05
第１０面
K=0.000
A4=-2.74028e-04,A6=1.38205e-05,A8=5.74087e-06
第１２面
K=0.000
A4=8.27027e-04,A6=-3.68947e-05
第１４面
K=0.000
A4=1.45508e-04,A6=2.20566e-06,A8=4.67234e-08

ズームデータ
ＷＥＳＴＴＥ
像高(IH) 3.84 3.84 3.84
焦点距離(f) 4.32 11.79 24.95
Ｆno. 2.57 3.92 6.59
画角２ω 94.79 35.32 16.98
ＢＦ(in air) 6.11 7.40 4.38
全長 (in air) 37.93 32.01 37.45

d4 17.75 4.06 0.50
d10 1.51 4.85 10.81
d12 2.30 5.43 11.49
d14 4.71 6.01 3.00

群焦点距離
f1=-10.09 f2=8.69 f3=-17.59 f4=17.13

数値実施例２
単位ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1* -39.538 0.60 1.74320 49.34
2* 6.071 1.30
3* 9.203 1.73 2.00129 20.64
4* 14.389 可変
5(絞り) ∞ 0.10
6* 5.623 1.56 1.80610 40.92
7 10.050 0.40 1.84666 23.78
8 5.185 0.44
9* 5.868 2.23 1.49700 81.54
10* -11.739 可変
11 24.038 0.60 1.53071 55.69
12* 5.534 可変
13 302.806 2.25 1.53071 55.69
14* -7.885 可変
15 ∞ 0.30 1.51633 64.14
16 ∞ 0.50
17 ∞ 0.50 1.51633 64.14
18 ∞ 0.37
像面(撮像面) ∞

非球面データ
第１面
K=0.000
A4=2.54412e-04,A6=-6.06770e-06,A8=7.48500e-08,A10=-4.45000e-10
第２面
K=-1.247
A4=4.08850e-05,A6=2.11073e-05,A8=-3.23402e-07
第３面
K=0.000
A4=-2.28624e-04
第４面
K=0.000
A4=1.22707e-05,A6=-1.73667e-05,A8=4.35113e-07,A10=-4.37631e-09
第６面
K=-0.285
A4=2.29129e-04,A6=-1.51407e-05,A8=5.51813e-07
第９面
K=-0.954
A4=-6.73859e-04,A6=3.07853e-05
第１０面
K=0.000
A4=5.18933e-05,A6=1.77375e-06,A8=8.82455e-07
第１２面
K=0.000
A4=4.60787e-04,A6=1.14881e-05
第１４面
K=0.000
A4=5.61312e-04,A6=-9.25884e-06,A8=1.72700e-07

ズームデータ
ＷＥＳＴＴＥ
像高 3.84 3.84 3.84
焦点距離 4.08 11.29 31.30
Ｆno. 3.21 5.17 6.67
画角２ω 97.91 36.30 14.03
ＢＦ (in air) 5.65 6.06 2.70
全長 (in air) 42.73 37.67 42.73

d4 21.86 7.46 1.70
d10 2.70 4.71 11.03
d12 1.30 8.22 16.09
d14 4.26 4.66 1.30

群焦点距離
f1=-10.41 f2=9.03 f3=-13.70 f4=14.52

数値実施例３
単位ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1* 290.650 0.45 1.74320 49.34
2* 4.462 1.30
3* 8.425 2.00 1.63493 23.90
4* 31.783 可変
5(絞り) ∞ 0.10
6* 4.583 1.99 1.74320 49.34
7 31.019 0.35 1.68893 31.07
8 3.996 0.51
9* 5.972 1.27 1.49700 81.54
10* -13.931 可変
11 -164.384 0.50 1.53071 55.69
12* 9.954 可変
13 68.341 1.80 1.53071 55.69
14* -10.335 可変
15* -25.000 0.60 1.51633 64.14
16 -25.000 0.35
17 ∞ 0.50 1.51633 64.14
18 ∞ 0.37
像面(撮像面) ∞

非球面データ
第１面
K=0.000
A4=6.91736e-05,A6=-9.82214e-06,A8=1.38631e-07,A10=-5.91818e-10
第２面
K=-0.761
A4=3.48404e-04,A6=-1.19235e-05,A8=-1.21454e-07
第３面
K=0.000
A4=2.88704e-04
第４面
K=0.000
A4=6.16666e-05,A6=2.32444e-06,A8=-6.29438e-07,A10=1.38917e-08
第６面
K=-0.373
A4=2.06263e-04,A6=-8.01337e-06,A8=9.59479e-07
第９面
K=-0.859
A4=-7.45192e-04,A6=5.56460e-05
第１０面
K=0.000
A4=-3.62399e-04,A6=2.08596e-05,A8=4.79844e-06
第１２面
K=0.000
A4=8.40737e-04,A6=-2.54416e-05
第１４面
K=0.000
A4=1.89960e-04,A6=-3.41510e-06,A8=4.60717e-08
第１５面
K=0.000
A4=-5.56690e-05,A6=-1.34100e-05,A8=-3.24840e-07

ズームデータ
ＷＥＳＴＴＥ
像高 3.84 3.84 3.84
焦点距離 4.37 11.88 25.10
Ｆno. 2.60 3.95 6.63
画角２ω 93.56 34.62 16.71
ＢＦ (in air) 1.05 1.05 1.05
全長 (in air) 38.18 32.26 37.71

d4 17.75 4.06 0.50
d10 1.51 4.85 10.81
d12 2.30 5.43 11.49
d14 4.71 6.01 3.00

群焦点距離
f1=-10.15 f2=8.73 f3=-17.67 f4=17.05 f5=5924.72

数値実施例４
単位ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1* -2618.256 0.30 1.74320 49.34
2* 4.653 1.36
3* 8.689 2.27 1.63493 23.90
4* 26.736 可変
5(絞り) ∞ 0.10
6* 4.425 1.96 1.74320 49.34
7 22.645 0.30 1.68893 31.07
8 3.903 0.47
9* 6.532 1.52 1.49700 81.54
10* -11.296 可変
11 30.000 0.50 1.53071 55.69
12* 8.343 可変
13 -40.000 1.70 1.53071 55.69
14* -6.630 可変
15 ∞ 0.30 1.51633 64.14
16 ∞ 0.50
17 ∞ 0.50 1.51633 64.14
18 ∞ 0.37
像面(撮像面) ∞

非球面データ
第１面
K=0.000
A4=2.85469e-05,A6=-7.75018e-06,A8=1.11878e-07,A10=-4.81268e-10
第２面
K=-0.742
A4=4.77485e-04,A6=-1.41360e-05,A8=-1.36444e-07
第３面
K=0.000
A4=2.82573e-04
第４面
K=0.000
A4=-1.03469e-04,A6=4.44622e-06,A8=-5.59528e-07,A10=1.38238e-08
第６面
K=-0.387
A4=1.99356e-04,A6=-8.98759e-06,A8=5.09602e-07
第９面
K=-1.004
A4=-9.43803e-04,A6=5.55426e-05
第１０面
K=0.000
A4=-4.68722e-04,A6=3.65876e-05,A8=-1.55716e-06
第１２面
K=0.000
A4=7.98098e-04,A6=-2.02486e-05
第１４面
K=0.000
A4=1.03338e-03,A6=-2.07608e-05,A8=6.17717e-07

ズームデータ
ＷＥＳＴＴＥ
像高 3.84 3.84 3.84
焦点距離 3.98 10.87 23.02
Ｆno. 2.49 4.04 6.67
画角２ω 100.58 37.52 18.64
ＢＦ (in air) 5.04 4.63 2.08
全長 (in air) 35.53 31.39 34.77

d4 16.12 4.29 0.50
d10 1.89 4.73 10.81
d12 2.00 7.26 10.90
d14 3.64 3.24 0.68

群焦点距離
f1=-9.78 f1=8.59 f1=-21.95 f1=14.71

数値実施例５
単位ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1* -40.985 0.45 1.74320 49.34
2* 5.175 1.30
3* 11.586 2.00 1.63493 23.90
4* 389.892 可変
5(絞り) ∞ 0.10
6* 4.755 1.99 1.74320 49.34
7 54.818 0.35 1.68893 31.07
8 4.194 0.47
9* 6.642 1.90 1.49700 81.54
10* -13.548 可変
11 13.288 0.50 1.53071 55.69
12* 6.628 可変
13 -41.749 1.80 1.53071 55.69
14* -6.757 可変
15 ∞ 0.30 1.51633 64.14
16 ∞ 0.50
17 ∞ 0.50 1.51633 64.14
18 ∞ 0.37
像面(撮像面) ∞

非球面データ
第１面
K=0.000
A4=9.87561e-05,A6=-8.26858e-06,A8=1.28195e-07,A10=-6.35000e-10
第２面
K=-0.762
A4=3.84815e-04,A6=-1.06520e-05,A8=-9.12385e-08
第３面
K=0.000
A4=4.12216e-04
第４面
K=0.000
A4=-5.82024e-05,A6=1.30871e-06,A8=-4.04389e-07,A10=1.02861e-08
第６面
K=-0.395
A4=2.07144e-04,A6=-7.90379e-06,A8=5.78208e-07
第９面
K=-0.674
A4=-7.57817e-04,A6=5.60996e-05
第１０面
K=0.000
A4=-1.40025e-04,A6=3.26707e-05,A8=7.86476e-07
第１２面
K=0.000
A4=6.27334e-04,A6=-1.10246e-05
第１４面
K=0.000
A4=9.38294e-04,A6=-1.85385e-05,A8=4.66428e-07

ズームデータ
ＷＥＳＴＴＥ
像高 3.84 3.84 3.84
焦点距離 4.10 11.20 23.70
Ｆno. 2.52 4.03 6.73
画角２ω 98.51 36.50 18.18
ＢＦ (in air) 5.16 4.50 1.56
全長 (in air) 37.23 32.13 35.81

d4 16.99 4.31 0.50
d10 1.74 5.82 12.81
d12 2.48 6.64 10.09
d14 3.77 3.10 0.16

群焦点距離
f1=-10.21 f2=9.21 f3=-25.58 f4=14.92

数値実施例６
単位ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1* -61.884 0.30 1.74320 49.34
2* 5.098 1.35
3* 10.332 2.34 1.63493 23.90
4* 88.836 可変
5(絞り) ∞ 0.10
6* 4.443 2.00 1.74320 49.34
7 86.345 0.30 1.68893 31.07
8 3.982 0.50
9* 7.527 1.80 1.49700 81.54
10* -17.569 可変
11 40.000 0.50 1.53071 55.69
12* 16.400 可変
13 -30.000 1.80 1.53071 55.69
14* -6.630 可変
15 ∞ 0.30 1.51633 64.14
16 ∞ 0.50
17 ∞ 0.50 1.51633 64.14
18 ∞ 0.37
像面(撮像面) ∞

非球面データ
第１面
K=0.000
A4=9.67976e-05,A6=-6.98409e-06,A8=1.04787e-07,A10=-5.43550e-10
第２面
K=-0.741
A4=5.51962e-04,A6=-1.61587e-05,A8=-5.49850e-09
第３面
K=0.000
A4=4.24502e-04
第４面
K=0.000
A4=-6.01998e-05,A6=2.02543e-06,A8=-1.93632e-07,A10=4.96129e-09
第６面
K=-0.421
A4=1.62187e-04,A6=-9.67061e-06,A8=1.03945e-06
第９面
K=0.500
A4=-3.51518e-04,A6=1.18876e-04
第１０面
K=0.000
A4=5.29905e-04,A6=8.55582e-05,A8=5.19543e-06
第１２面
K=0.000
A4=6.18582e-04,A6=-1.15140e-06
第１４面
K=0.000
A4=9.88417e-04,A6=-2.61011e-05,A8=6.83952e-07

ズームデータ
ＷＥＳＴＴＥ
像高 3.84 3.84 3.84
焦点距離 3.96 10.81 22.89
Ｆno. 2.44 3.92 6.64
画角２ω 100.76 37.91 18.85
ＢＦ (in air) 5.43 4.25 1.50
全長 (in air) 37.22 31.71 37.23

d4 17.31 4.24 0.50
d10 1.50 8.95 18.26
d12 2.00 3.28 5.98
d14 4.03 2.85 0.10

群焦点距離
f1=-10.76 f2=9.88 f3=-52.76 f4=15.62

以上の実施例１〜６の無限遠物点合焦時の収差図をそれぞれ図７〜図１２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、”ＦＩＹ”は最大像高を示す。

次に、各実施例における条件式の値を掲げる。
条件式実施例１実施例２実施例３
(1)ft/fw 5.78 7.68 5.75
(2)Δ2G(w-t)/dt 0.45 0.47 0.44
(3)Δ3G(w-t)/Δ2G(w-t) 0.45 0.59 0.45
(4)|φ3/φ4| 0.97 1.06 0.97
(5)|f3|/fw 4.08 3.36 4.05
(6)Σd2G/y 1.07 1.20 1.07
(7)dt/y 9.75 11.13 9.82
(8)fw/y 1.12 1.06 1.14

条件式実施例４実施例５実施例６
(1)ft/fw 5.78 5.78 5.78
(2)Δ2G(w-t)/dt 0.43 0.42 0.45
(3)Δ3G(w-t)/Δ2G(w-t) 0.40 0.27 0.003
(4)|φ3/φ4| 0.67 0.58 0.30
(5)|f3|/fw 5.51 6.24 13.32
(6)Σd2G/y 1.11 1.23 1.20
(7)dt/y 9.05 9.32 9.69
(8)fw/ｙ 1.04 1.07 1.03

（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。そのため、広角端付近での像高ＩＨを小さくし、広角端付近での有効撮像領域をたる型にしている。
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１３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１３において、半径Ｒの円の内側に位置する任意の半径ｒ₁（ω）の円周上の点Ｐ₁は、円の中心に向けて補正すべき半径ｒ₁'（ω）円周上の点Ｐ₂に移動させる。また、半径Ｒの円の外側に位置する任意の半径ｒ₂（ω）の円周上の点Ｑ₁は、円の中心から離れる方向に向けて補正すべき半径ｒ₂'（ω）円周上の点Ｑ₂に移動させる。

ここで、ｒ'（ω）は次のように表すことができる。
ｒ'（ω）＝α・ｆ・ｔａｎω （０≦α≦１）
ただし、
ωは被写体半画角、ｆは結像光学系（本発明では、ズームレンズ）の焦点距離、
αは０以上１以下である。

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、広画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１４〜図１６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１４はデジタルカメラ１４０の外観を示す前方斜視図、図１５は同後方正面図、図１６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１４と図１６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１６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、高変倍で全変倍域において結像性能が極めて安定的であるので、高性能・小型化・広画角化が実現できる。

また、撮像素子を保持するカメラ本体から、ズームレンズを分離可能に構成し、ズームレンズを交換レンズとして構成しても良い。最近では、カメラ本体内にクイックリターンミラーを備えた一眼レフレックスカメラの他に、クイックリターンミラーを排除したレンズ交換式のカメラが人気を集めているが、各実施例のズームレンズは、バックフォーカスが適度に短いので、このようなクイックリターンミラーの無いカメラの交換レンズとして用いることが好ましい。

（内部回路構成）
図１７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１７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、高変倍で全変倍域において結像性能が極めて安定的であるので、高性能・小型化・広画角化が実現できる。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、広画角で高い変倍比を持ちながら、諸収差を良好に補正する光学系に有用であり、特に、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の電子撮像素子を備える撮像装置の光学系に適している。

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
Ｓ…明るさ絞り
Ｆ…ローパスフィルタ
Ｃ…カバーガラス
Ｉ…像面
１１２…操作部
１１３…制御部
１１４…バス
１１５…バス
１１６…撮像駆動回路
１１７…一時記憶メモリ
１１８…画像処理部
１１９…記憶媒体部
１２０…表示部
１２１…設定情報記憶メモリ部
１２２…バス
１２４…ＣＤＳ／ＡＤＣ部
１４０…デジタルカメラ
１４１…撮影光学系
１４２…撮影用光路
１４３…ファインダー光学系
１４４…ファインダー用光路
１４５…シャッターボタン
１４６…フラッシュ
１４７…液晶表示モニター
１４９…ＣＣＤ
１５０…カバー部材
１５１…処理手段
１５２…記録手段
１５３…ファインダー用対物光学系
１５５…正立プリズム
１５７…視野枠
１５９…接眼光学系
１６０…カバー
１６１…焦点距離変更ボタン
１６２…設定変更スイッチ

Claims

物体側から順に、負屈折力の第１レンズ群、正屈折力の第２レンズ群、負屈折力の第３レンズ群、正屈折力の第４レンズ群を有するズームレンズにおいて、
前記第２レンズ群は、物体側から順に正レンズ、負レンズ、正レンズの３枚のレンズで構成され、
広角端から望遠端への変倍に際し、前記第３レンズ群は物体側に移動し、前記第４レンズ群が移動し、
前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が減少し、
前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が増加し、
前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が増加することを特徴とするズームレンズ。
物体側から順に、負屈折力の第１レンズ群、正屈折力の第２レンズ群、負屈折力の第３レンズ群、正屈折力の第４レンズ群を有するズームレンズにおいて、
前記第２レンズ群は、物体側から順に正レンズ、負レンズ、正レンズの３枚のレンズで構成され、
以下の条件式（１）を満たすことを特徴とするズームレンズ。
ｆｔ／ｆｗ≧５・・・（１）
但し、
ｆｔは望遠端における前記ズームレンズ全系の焦点距離、
ｆｗ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（２）を満たす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。
０．３３≦Δ２Ｇ(w-t)／ｄｔ≦０．６・・・（２）
但し、
Δ２Ｇ(w-t)は、広角端から望遠端に変倍したときの前記第２レンズ群の移動量、
ｄｔは望遠端における前記ズームレンズの全長、
である。
以下の条件式（３）を満たすことを特徴とする請求項３に記載のズームレンズ。
０＜Δ３Ｇ(w-t)／Δ２Ｇ(w-t)≦０．７・・・（３）
但し、
Δ２Ｇ(w-t)は、広角端から望遠端に変倍したときの前記第２レンズ群の移動量、
Δ３Ｇ(w-t)は、広角端から望遠端に変倍したときの前記第３レンズ群の移動量、
である。
以下の条件式（４）を満たすことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
０．１≦｜φ３／φ４｜≦１．５・・・（４）
但し、
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３レンズ群が１枚のレンズで構成され、
以下の条件式（５）を満たすことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
３．０≦｜ｆ３｜／ｆｗ≦１３．５・・・（５）
但し、
ｆ３は前記第３レンズ群の焦点距離、
ｆｗ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）を満たすことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
Σｄ２Ｇ／ｙ≦１．５・・・（６）
但し、
Σｄ２Ｇは第２レンズ群の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの距離であって、光軸上での位置および仮想線上での位置のそれぞれで光軸に平行な方向に線分を引いたうちで最長となる線分の距離、
ｙは前記ズームレンズにおける結像面での最大像高、
であって、
仮想線は、ズームレンズの開口絞り径が最大のときに、開口絞りと接し且つ光軸と平行な線である。
以下の条件式（７）を満たすことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のズームレンズ。
８．０≦ｄｔ／ｙ≦１２・・・（７）
但し、
ｄｔは望遠端における前記ズームレンズの全長、
ｙは前記ズームレンズにおける結像面での最大像高、
である。
前記第２レンズ群の最も物体側のレンズ面が物体側に凸であり、
前記第２レンズ群の最も像側のレンズ面が像側に凸であることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のズームレンズ。
前記第１レンズ群が２枚のレンズより構成され、
前記第３レンズ群が１枚のレンズより構成され、
前記第４レンズ群が１枚のレンズより構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のズームレンズ。
以下の条件式（８）を満たすことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載のズームレンズ。
ｆｗ／ｙ≦１．３・・・（８）
但し、
ｆｗは広角端における前記ズームレンズ全系の焦点距離、
ｙは前記ズームレンズにおける結像面での最大像高、
である。
請求項１から１１のいずれか１項に記載のズームレンズと、
前記ズームレンズの像側に配置され、前記ズームレンズにより形成される光学像を電気信号に変換する撮像素子とを有することを特徴とする撮像装置。