JP2013210570A - ズームレンズ及びそれを備えた撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｆナンバーが小さく（口径が大きい）、高変倍なズームレンズでありながら、高い収差性能を有し、コンパクトな構成のズームレンズ及びこのズームレンズを用いる撮像装置を提供すること。
【解決手段】物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群と、負屈折力の第２レンズ群と、正屈折力の第３レンズ群と、を有し、前記正屈折力の第３レンズ群は物体側から順に、正屈折力の第１レンズ成分と、正屈折力のレンズと負屈折力のレンズを接合した負屈折力の第２レンズ成分と、を有し、以下の条件式（１）、（２）、（３）を満足することを特徴とする。
１．４＜｜ｆ_{3_2p}／ｆ_{3_2n}｜＜２．６ …（１）
ｎｄ_{3_2p}−ｎｄ_{3_2n}≧０ …（２）
ｎｄ_{3_2n}≧１．８ …（３）
【選択図】図１

Description

本発明は、ズームレンズ及びそれを備えた撮像装置、特にコンパクトなデジタルカメラに好適なものに関する。

近年、銀塩フィルムカメラに代わり、ＣＣＤやＣＭＯＳのような固体撮像素子を用いて被写体を撮影するようにしたデジタルカメラが主流となっている。更にそれ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。

このような普及タイプのデジタルカメラのユーザーは、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要望を有している。
そのため、小型な商品、特に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、厚み方向のサイズが薄型であるタイプのデジタルカメラが好まれるようになっている。そして、撮影レンズ系に対しても、より一層の小型化が要望されている。

さらには、明暗度の大きな状態でも撮影を行えるよう、ダイナミックレンジの感度域を広げるなど画像処理を行うデジタルカメラなども提案されている。これにより、撮影条件を限定しない撮影が可能となってきている。

このような暗所を含む撮影においては、ある程度の明暗度の電子補正は可能ではある。ここで、レンズ口径が大きいレンズを採用することにより、より暗所での撮影にも対応できる。この結果、撮影できる条件の可能性が広がる。

さらに、レンズ口径が大きいレンズにおいては、少ない入射光量でも明瞭な撮影が可能である。このため、動く被写体への連続撮影等においてシャッター速度をより高速に上げることが可能である。このように、撮影者に多くの選択肢を与えてくれる。このため、近年レンズ口径が大きいレンズが注目されている。

さらに、撮影領域を広げるという観点から高変倍ズームの要望も依然として存在している。このため、更なる高変倍化も期待されている。
このような比較的高変倍比で、Ｆナンバーが小さいズームレンズを構成した先行技術としては、物体側より正の第１レンズ群、負の第２レンズ群、正の第３レンズ群、正の第４レンズ群を有する、以下のような技術が提案されている。

特開２０１０−２１７４７８号公報

文献１のように広角端のＦナンバーが１．８５と比較的小さい明るいズームレンズの場合、瞳径が大きくかつ高い収差性能が求められるため、コンパクトな構成とするのが困難であった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、Ｆナンバーが小さく（口径が大きい）、高変倍なズームレンズでありながら、高い収差性能を有し、コンパクトな構成のズームレンズ及びこのズームレンズを備え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、本発明のズームレンズは、
物体側から順に、
正屈折力の第１レンズ群と、
負屈折力の第２レンズ群と、
正屈折力の第３レンズ群と、
を有し、
正屈折力の第３レンズ群は物体側から順に、
正屈折力の第１レンズ成分と、
正屈折力のレンズと負屈折力のレンズを接合した負屈折力の第２レンズ成分と、
を有し、
以下の条件式（１）、（２）、（３）を満足することを特徴とする。
１．４＜｜ｆ_{3_2p}／ｆ_{3_2n}｜＜２．６ …（１）
ｎｄ_{3_2p}−ｎｄ_{3_2n}≧０ …（２）
ｎｄ_{3_2n}≧１．８ …（３）
但し、
ｆ_{3_2p}は正屈折力の第３レンズ群内の負屈折力の第２レンズ成分における正屈折力レンズの焦点距離、
ｆ_{3_2n}は正屈折力の第３レンズ群内の負屈折力の第２レンズ成分における負屈折力レンズの焦点距離、
ｎｄ_{3_2p}は正屈折力の第３レンズ群内の負屈折力の第２レンズ成分における正屈折力レンズのｄ線における屈折率、
ｎｄ_{3_2n}は正屈折力の第３レンズ群内の負屈折力の第２レンズ成分における負屈折力レンズのｄ線における屈折率、
である。

また、本発明のズームレンズは、
物体側から順に、
正屈折力の第１レンズ群と、
負屈折力の第２レンズ群と、
正屈折力の第３レンズ群と、
を有し、
正屈折力の第３レンズ群は物体側から順に、
正屈折力の第１レンズ成分と、
正屈折力のレンズと負屈折力のレンズを接合した負屈折力の第２レンズ成分と、
第３レンズ成分と、
を有し、
以下の条件式（２ａ）、（４）を満足することを特徴とする。
ｎｄ_{3_2p}−ｎｄ_{3_2n}≧−０．１ …（２ａ）
Σｄ_3G／ｆ_t＜０．４２ …（４）
但し、
ｎｄ_{3_2p}は正屈折力の第３レンズ群内の負屈折力の第２レンズ成分における正屈折力レンズのｄ線における屈折率、
ｎｄ_{3_2n}は正屈折力の第３レンズ群内の負屈折力の第２レンズ成分における負屈折力レンズのｄ線における屈折率、
Σｄ_3Gは第３レンズ群の全長（絞り含まず）、
ｆ_tはズームレンズ全系の望遠端における焦点距離、
である。

また、本発明のズームレンズは、
物体側から順に、
正屈折力の第１レンズ群と、
負屈折力の第２レンズ群と、
正屈折力の第３レンズ群と、
を有し、
正屈折力の第３レンズ群は物体側から順に、
正屈折力の第１レンズ成分と、
正屈折力のレンズと負屈折力のレンズを接合した負屈折力の第２レンズ成分と、
第３レンズ成分と、
を有し、
前記第３レンズ成分は正レンズと負レンズとの接合レンズを有し、
以下の条件式（２ｂ）、（４）を満足することを特徴とする。
ｎｄ_{3_2p}−ｎｄ_{3_2n}≧−０．２ …（２ｂ）
Σｄ_3G／ｆ_t＜０．４２ …（４）
但し、
ｎｄ_{3_2p}は正屈折力の第３レンズ群内の負屈折力の第２レンズ成分における正屈折力レンズのｄ線における屈折率、
ｎｄ_{3_2n}は正屈折力の第３レンズ群内の負屈折力の第２レンズ成分における負屈折力レンズのｄ線における屈折率、
Σｄ_3Gは第３レンズ群の全長（絞り含まず）、
ｆ_tはズームレンズ全系の望遠端における焦点距離、
である。

また、本発明の撮像装置は、ズームレンズと、ズームレンズの像側に配置されズームレンズによって形成される像を受光する撮像面を備えた撮像素子とを有し、
ズームレンズが上述のいずれかのズームレンズであることを特徴とする。

本発明は、口径が大きく、高変倍なズームレンズでありながら、高い収差性能を有し、コンパクトな構成のズームレンズ及びこのズームレンズを用いる撮像装置を提供できるという効果を奏する。

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。 （ａ）〜（ｌ）は、実施例１の無限遠物点合焦時の収差図である。 （ａ）〜（ｌ）は、実施例２の無限遠物点合焦時の収差図である。 （ａ）〜（ｌ）は、実施例３の無限遠物点合焦時の収差図である。 （ａ）〜（ｌ）は、実施例４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。 本発明のズームレンズを用い、撮像素子として小型のＣＣＤ又はＣＭＯＳなどを用いた撮像装置としてのコンパクトカメラの断面図である。 撮像装置としてのデジタルカメラの外観を示す前方斜視図である。 撮像装置としてのデジタルカメラの外観を示す後方斜視図である。 デジタルカメラの主要部の内部回路を示すブロック図である。

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

第１の実施形態のズームレンズは、
物体側から順に、
正屈折力の第１レンズ群と、
負屈折力の第２レンズ群と、
正屈折力の第３レンズ群と、
を有し、
正屈折力の第３レンズ群は物体側から順に、
正屈折力の第１レンズ成分と、
正屈折力のレンズと負屈折力のレンズを接合した負屈折力の第２レンズ成分と、
を有し、
以下の条件式（１）、（２）、（３）を満足することを特徴とする。
１．４＜｜ｆ_{3_2p}／ｆ_{3_2n}｜＜２．６ …（１）
ｎｄ_{3_2p}−ｎｄ_{3_2n}≧０ …（２）
ｎｄ_{3_2n}≧１．８ …（３）
但し、
ｆ_{3_2p}は正屈折力の第３レンズ群内の負屈折力の第２レンズ成分における正屈折力レンズの焦点距離、
ｆ_{3_2n}は正屈折力の第３レンズ群内の負屈折力の第２レンズ成分における負屈折力レンズの焦点距離、
ｎｄ_{3_2p}は正屈折力の第３レンズ群内の負屈折力の第２レンズ成分における正屈折力レンズのｄ線における屈折率、
ｎｄ_{3_2n}は正屈折力の第３レンズ群内の負屈折力の第２レンズ成分における負屈折力レンズのｄ線における屈折率、
である。

以下、このような構成をとった理由と作用を説明する。
本実施形態は、正先行のズームレンズとすることで、先行するレンズ群の口径を抑えながら、高い変倍比を確保するズームレンズを設計することが可能となる。

また負正群を後群とすることでレトロフォーカスタイプのように変倍構成でありながら、ある程度のバックフォーカスを確保することができる。

また、第３レンズ群は、正の第１レンズ成分と、正レンズと負レンズとを接合した負の第２レンズ成分とを有し、条件式（１）〜（３）を満たす。これにより、第３レンズ群内で発生する収差量を抑制し、コンパクトな構成としながら屈折力をつけることができるため、ズームレンズ全系の全長を抑制することができる。

特に条件式（１）は、第３レンズ群内の負屈折力の第２レンズ成分における正屈折力レンズと負屈折力レンズの焦点距離の比を規定している。
条件式（１）の上限を上回ると、第３レンズ群内の負屈折力の第２レンズ成分における正屈折力レンズの屈折力が弱くなる。これにより、第３レンズ群内の第２成分の負の屈折力が相対的に強くなる。この結果、全体として正屈折力の第３レンズ群のパワーが小さくなる。従って、ズームレンズ全系の変倍比などの低下や、ズームレンズ全系の全長が長くなり好ましくない。

また条件式（１）の下限を下回ると、第３レンズ群内の負屈折力の第２レンズ成分における負屈折力レンズの屈折力が弱くなる。これにより、第３レンズ群内の負の第２レンズ成分としての負屈折力が弱くなり、第３レンズ群の主点を前方に出す効果が弱くなってしまう。この結果、第３レンズ群手前の絞り径を小さくすることが出来ない。従って、第３レンズ群全体の径が大きくなり、コンパクトな構成に好適ではない。

また、全体的にレンズ径が大きくなるため、レンズ外周部近傍での球面収差、コマ収差、特に高次収差の発生が大きくなる。従って、これらを抑えるため第３レンズ群の構成枚数を増やすなど、構成が複雑になってしまう。

また、条件式（２）は、第３レンズ群内の負屈折力の第２レンズ成分における正屈折力レンズと負屈折力レンズの屈折率差を規定している。
条件式（２）の下限を０以上とすることにより、第３レンズ群内の負屈折力の第２レンズ成分内の正屈折力レンズの屈折力を比較的大きく保つことができる。これにより、第３レンズ群内の負屈折力の第２レンズ成分全体を小さい負屈折力とすることが出来る。この結果、第３レンズ群全体に比較的大きい屈折力を持たせやすくなる。従って、ズームレンズ全系の全長を抑制することができ、また、変倍比に対する光学系の設計の自由度を増すことができる。

また、条件式（３）は、前記第３レンズ群内の負屈折力の第２レンズ成分における負屈折力レンズの屈折率を規定している。
条件式（３）の下限を下回ると、第２成分中の負レンズの屈折力が小さくなりすぎ、第３レンズ群の主点が後方に移動する。これにより、絞り径が大きくなるため、光束径が大きくなり、球面収差が悪化し、コンパクトな構成に不利となる。

また、第３レンズ群内の第２レンズ成分の負屈折力を維持するために第２レンズ成分のうちの像側の曲率半径などを小さくすると、コマ収差などの収差量が大きくなり、後側に収差補正用のレンズを追加する等が必要となり、小型化に不向きとなる。

また、第２の実施形態のズームレンズは、
物体側から順に、
正屈折力の第１レンズ群と、
負屈折力の第２レンズ群と、
正屈折力の第３レンズ群と、
を有し、
正屈折力の第３レンズ群は物体側から順に、
正屈折力の第１レンズ成分と、
正屈折力のレンズと負屈折力のレンズを接合した負屈折力の第２レンズ成分と、
第３レンズ成分と、
を有し、
以下の条件式（２ａ）、（４）を満足することを特徴とする。
ｎｄ_{3_2p}−ｎｄ_{3_2n}≧−０．１ …（２ａ）
Σｄ_3G／ｆ_t＜０．４２ …（４）
但し、
ｎｄ_{3_2p}は正屈折力の第３レンズ群内の負屈折力の第２レンズ成分における正屈折力レンズのｄ線における屈折率、
ｎｄ_{3_2n}は正屈折力の第３レンズ群内の負屈折力の第２レンズ成分における負屈折力レンズのｄ線における屈折率、
Σｄ_3Gは第３レンズ群の全長（絞り含まず）、
ｆ_tはズームレンズ全系の望遠端における焦点距離、
である。

物体から順に、正・負・正のレンズ群の構成を採用することについて既に上述している。このため、重複する説明は省略する。

また、第３レンズ群が正の第１レンズ成分と、正レンズと負レンズとを接合した負の第２レンズ成分と、第３レンズ成分とを有し、条件式（２ａ）（４）を満足する。これにより、第３レンズ群内で発生する収差量を抑制し、コンパクトな構成としながら、屈折力をつけることができる。このため、ズームレンズ全系の全長を抑制することができる。

特に条件式（２ａ）は、上述の条件式（２）と同様に、第３レンズ群内の負屈折力の第２レンズ成分内の正屈折力レンズの屈折力を比較的大きく保ち、第３レンズ群内の負屈折力の第２レンズ成分全体を小さい負屈折力とするための条件を規定している。

ここで、上述した実施形態の構成に比較して、第３レンズ群内の負屈折力の第２レンズ成分の負屈折力が大きくなる。このため、第３レンズ群の全体の屈折力を強くするため、相対的に正の第１レンズ成分等の屈折力が大きくなり、発生する球面収差量が増大したとしても、第３レンズ群内の第３レンズ成分により、発生した収差の補正を行うことで補うことが出来る。

また、条件式（４）は、第３レンズ群の全長を規定している。条件式（４）の上限を上回ると、第３レンズ群がズームレンズ全系に対して大きくなりすぎ、コンパクトな構成をとるのが難しくなる。
なお、第３レンズ成分は、単レンズであることが望ましい。

また、さらに第３の実施形態のズームレンズは、
物体側から順に、
正屈折力の第１レンズ群と、
負屈折力の第２レンズ群と、
正屈折力の第３レンズ群と、
を有し、
正屈折力の第３レンズ群は物体側から順に、
正屈折力の第１レンズ成分と、
正屈折力のレンズと負屈折力のレンズを接合した負屈折力の第２レンズ成分と、
第３レンズ成分と、
を有し、
前記第３レンズ成分は、正レンズと負レンズとの接合レンズを有し、
以下の条件式（２ｂ）、（４）を満足することを特徴とする。
ｎｄ_{3_2p}−ｎｄ_{3_2n}≧−０．２ …（２ｂ）
Σｄ_3G／ｆ_t＜０．４２ …（４）
但し、
ｎｄ_{3_2p}は正屈折力の第３レンズ群内の負屈折力の第２レンズ成分における正屈折力レンズのｄ線における屈折率、
ｎｄ_{3_2n}は正屈折力の第３レンズ群内の負屈折力の第２レンズ成分における負屈折力レンズのｄ線における屈折率、
Σｄ_3Gは第３レンズ群の全長（絞り含まず）、
ｆ_tはズームレンズ全系の望遠端における焦点距離、
である。

本実施形態の構成を採用することについて既に上述している。このため、重複する説明は省略する。
また、条件式（２ｂ）は、上述した条件式（２）と同様に、第３レンズ群内の負屈折力の第２レンズ成分内の正屈折力レンズの屈折力を比較的大きく保つ効果を持ち、第３レンズ群内の負屈折力の第２レンズ成分全体を弱い負屈折力とするための条件を規定している。

ここで、本実施形態では、上述の第１、第２の実施形態よりも第３レンズ群内の負屈折力の第２レンズ成分の負屈折力が大きくなる。これにより、第３レンズ群の全体の屈折力を強くするため相対的に正の第１レンズ成分等の屈折力が大きくなり、発生する球面収差量や色収差量が増大したとしても、第３レンズ群内の第３レンズ成分により、発生した収差の補正を行うことで補うことが出来る。

また、条件式（４）は、第３レンズ群の全長に関する規定である。条件式（４）の上限を上回ると、第３レンズ群がズームレンズ全系に対して大きくなりすぎ、コンパクトな構成をとるのが難しくなる。

また、本発明の好ましい態様によれば、以下の条件式（５）を満たすことが望ましい。
０．６＜ｆ_{3_1}／ｆ₃＜１．２ …（５）
但し、
ｆ_{3_1}は第３レンズ群内の、正屈折力の第１レンズ成分の焦点距離、
ｆ₃は第３レンズ群の焦点距離、
である。

条件式（５）は第３レンズ群内の、正屈折力の第１レンズ成分の焦点距離を第３レンズ群の焦点距離で規格化している。
条件式（５）の下限を下回ると第３レンズ群内の正屈折力の第１レンズ成分の屈折力が大きくなりすぎ、球面収差の発生が大きくなり好ましくない。
条件式（５）の上限を上回ると、第３レンズ群内の正屈折力の第１レンズ成分の屈折力が過剰に小さくなり、第３レンズ群の屈折力も小さくなってしまう。従って、同様の変倍比を確保するために、第３レンズ群の移動量を大きくするなどの必要がある。この結果、全長が大きくなってしまう。

また、本発明の好ましい態様によれば、以下の条件式（６）を満たすことが望ましい。
０．７＜｜ｆ_{3_2}／ｆ₃｜＜３ …（６）
但し、
ｆ_{3_2}は第３レンズ群内の、負屈折力の第２レンズ成分の焦点距離、
ｆ₃は第３レンズ群の焦点距離、である。

条件式（６）の下限を下回ると第３レンズ群内の負屈折力の第２レンズ成分の屈折力が大きくなりすぎ、第３レンズ群全体の屈折力が小さくなり小型化の点で好ましくない。
条件式（６）の上限を上回ると、相対的に第３レンズ群内の正屈折力の第１レンズ成分の屈折力が過剰に大きくなる。これにより、第３レンズ群内の正屈折力の第１レンズ成分で発生する球面収差、コマ収差などを補正するのが困難となるため好ましくない。

また、本発明の好ましい態様によれば、以下の条件式（７）を満たすことが望ましい。
１＜｜ｆ_{3_2}／ｆ_{3_1}｜＜４ …（７）
但し、
ｆ_{3_1}は第３レンズ群内の正屈折力の第１レンズ成分の焦点距離、
ｆ_{3_2}は第３レンズ群内の負屈折力の第２レンズ成分の焦点距離、である。

条件式（７）は、第３レンズ群内の正屈折力の第１レンズ成分の焦点距離及び負屈折力の第２レンズ成分の焦点距離の比について規定している。
条件式（７）の下限を下回ると、第３レンズ群内の負屈折力の第２レンズ成分の屈折力が大きくなりすぎ、第３レンズ群全体の屈折力が小さくなり小型化の点で好ましくない。
条件式（７）の上限を上回ると、第３レンズ群内の正屈折力の第１レンズ成分の屈折力が過剰に大きくなり、第３レンズ群内の正屈折力の第１レンズ成分で発生する球面収差、コマ収差などを補正するのが困難となるため好ましくない。

また、本発明の好ましい態様によれば、以下の条件式（８）を満たすことが望ましい。
２＜ｆ₃／ｆ_w＜４ …（８）
但し、
ｆ₃は第３レンズ群の焦点距離、
ｆ_wはズームレンズ全系の広角端における焦点距離、
である。

条件式（８）は、第３レンズ群の焦点距離について規定したものであり、ズームレンズ全系の広角端における焦点距離で規格化したものである。
条件式（８）の下限を下回ると第３レンズ群の屈折力が過剰に大きくなることで、球面収差、コマ収差の発生が大きくなり、補正するのが困難となるため好ましくない。
条件式（８）の上限を上回ると、第３レンズ群の屈折力が小さくなりすぎ、同等の変倍比を確保するためには第３レンズ群の移動量を大きくするなどの措置が必要となり、レンズ全系の全長が長くなり、小型化が困難となる。

また、本発明の好ましい態様によれば、以下の条件式（４）を満たすことが望ましい。
Σｄ_3G／ｆ_t＜０．４２ …（４）
但し、Σｄ_3Gは第３レンズ群の全長である。

条件式（４）に関しては、既に上述しているので、重複する説明は省略する。

また、本発明の好ましい態様によれば、以下の条件式（９）を満たすことが望ましい。
Ｌ_t／ｆ_t＜２．７ …（９）
但し、
Ｌ_tはズームレンズ全系の望遠端における全長、
ｆ_tはズームレンズ全系の望遠端における焦点距離、
である。

条件式（８）はズームレンズ全系の望遠端における全長について規定したものであり、ズームレンズ全系の望遠端における焦点距離で規格化したものである。
条件式（９）の上限を上回ると、ズームレンズ全系の望遠端における全長が長くなりすぎ、小型化に向かない。
なお、「全長」とは、最も物体側のレンズ面から像面までの光軸に沿った距離（空気換算する）をいう。

また、本発明の好ましい態様によれば、以下の条件式（１０）を満たすことが望ましい。
ｎｄ_{3_2p}≧１．８ …（１０）
但し、
ｎｄ_{3_2p}は正屈折力の第３レンズ群内の負屈折力の第２レンズ成分における正屈折力レンズのｄ線における屈折率である。

条件式（１０）を満足する屈折率バランスとすることで、正屈折力の第３レンズ群内の負屈折力の第２レンズ成分における、正屈折力レンズの屈折力を大きくすることができる。これにより、前記第２レンズ成分の屈折力が小さくなることで、正屈折力の第３レンズ群の屈折力を大きく保つことができる。

また、本発明の好ましい態様によれば、以下の条件式（３）を満たすことが望ましい。
ｎｄ_{3_2n}≧１．８ …（３）
但し、
ｎｄ_{3_2n}は正屈折力の第３レンズ群内の負屈折力の第２レンズ成分における負屈折力レンズのｄ線における屈折率である。

また、本発明の好ましい態様によれば、以下の条件式（１）を満たすことが望ましい。
１．４＜｜ｆ_{3_2p}／ｆ_{3_2n}｜＜２．６ …（１）
但し、
ｆ_{3_2p}は正屈折力の第３レンズ群内の負屈折力の第２レンズ成分における正屈折力レンズの焦点距離、
ｆ_{3_2n}は正屈折力の第３レンズ群内の負屈折力の第２レンズ成分における負屈折力レンズの焦点距離、
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（１１）を満たすことが望ましい。
０．３＜（β_2t／β_2w）／（β_3t／β_3w）＜０．７ ・・・（１１）

但し、
β_2tは第２レンズ群の望遠端における横倍率、
β_2wは第２レンズ群の広角端における横倍率、
β_3tは第３レンズ群の望遠端における横倍率、
β_3wは第３レンズ群の広角端における横倍率、
である。

条件式（１１）は第２レンズ群の変倍比と第３レンズ群の変倍比との比について規定したものである。
条件式（１１）の上限を上回ると第２レンズ群の変倍負担が大きくなりすぎ、広角端における像面湾曲、倍率色収差等の発生が大きくなる。このため、これらの補正にレンズ枚数を増やすなどの構成上の負担が大きくなり、小型化に向かない。
条件式（１１）の下限を下回ると、第３レンズ群の変倍負担が大きくなりすぎ、球面収差、コマ収差などの発生が大きくなる。また軸上色収差の変動が大きくなり、これらの補正が困難となる。

また、本実施形態の撮像装置は、
ズームレンズと、
ズームレンズの像側に配置されズームレンズによって形成される像を受光する撮像面を備えた撮像素子と、を有し、
ズームレンズが上述のズームレンズであることを特徴とする。

これにより、Ｆナンバーが小さく（口径が大きく）、高変倍なズームレンズでありながら、高い収差性能を有し、コンパクトな構成のズームレンズを用いる撮像装置を提供できる。

また、機能（作用効果）をより確実にする上で、上述の各条件式は上限値、下限値を以下のようにすることが、好ましい。
条件式（１）について、
下限値を１、更には１．４とすることがより好ましい。
上限値を２．５、更には２．４５とすることがより好ましい。
条件式（２）について、
下限値を０．０２とすることがより好ましい。
条件式（２ａ）について、
下限値を−０．０５、更には０とすることがより好ましい。
条件式（２ｂ）について、
下限値を−０．１、更には０とすることがより好ましい。
条件式（３）について、
下限値を１．８１とすることがより好ましい。
条件式（４）について、
上限値を０．４とすることがより好ましい。
条件式（５）について、
下限値を０．６５とすることがより好ましい。
上限値を１．２、更には１．０とすることがより好ましい。
条件式（６）について、
下限値を０．８、更には０．９とすることがより好ましい。
上限値を２．５、更には２とすることがより好ましい。
条件式（７）について、
下限値を１．１、更には１．２とすることがより好ましい。
上限値を３、更には２．５とすることがより好ましい。
条件式（８）について、
下限値を２．１、更には２．２とすることがより好ましい。
上限値を３．７、更には３．５とすることがより好ましい。
条件式（９）について、
上限値を２．６とすることがより好ましい。
条件式（１０）について、
下限値を１．８２とすることがより好ましい。
条件式（１１）について、
下限値を０．３５とすることがより好ましい。
上限値を０．６５とすることがより好ましい。

なお、上述のズームレンズは、複数の構成を同時に満足してもよい。このようにすることが、良好なズームレンズ、撮像装置を得る上で好ましい。また、好ましい構成の組み合わせは任意である。また、各条件式について、より限定した条件式の数値範囲の上限値あるいは下限値のみを限定しても構わない。

以下、本発明のズームレンズの実施例１〜４について説明する。実施例１〜４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４に示す。図１〜図４中、第１レンズ群はＧ１、第２レンズ群はＧ２、第３レンズ群はＧ３、第４レンズ群はＧ４、第５レンズ群はＧ５、明るさ（開口）絞りはＳ、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。平行平板Ｆは、ローバスフィルターの機能を持たないようにしてもよい。また、フィルターＦが図示されていない実施例については、カバーガラスＣがフィルターＦの機能をあわせ持っている。

また、ゴースト、フレア等の不要光をカットするために、明るさ絞りＳ以外にフレア絞りを配置してもかまわない。フレア絞りを配置する場所は、第１レンズ群Ｇ１の物体側、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間、のいずれでも良い。加えて、ズームレンズが４つのレンズ群で構成されている場合、フレア絞りを配置する場所は、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間、第４レンズ群Ｇ４と像面Ｉの間のいずれでも良い。
また、ズームレンズが５つのレンズ群で構成されている場合、フレア絞りを配置する場所は、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の間、第５レンズ群Ｇ５と像面Ｉの間のいずれでも良い。

また、枠部材により不要光をカットするように構成しても良いし、別の部材を用いて不要光をカットする構成にしても良い。また、不要光をカットするパターンを、直接、光学系（光学面）に印刷、あるいは塗装しても良い。また、不要光をカットするシールなどを、光学系に接着（貼付）してもかまわない。

また、フレア絞りや、不要光をカットする部材・パターンにおいて、不要光をカットする領域の形状は、円形、楕円形、矩形、多角形、所定の曲線で囲んだ形状等、いかなる形状でもかまわない。また、これらを使って、不要光（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原因となる光束をカットしても良い。なお、所定の曲線は関数で表された曲線であっても良い。

また、各レンズ群のレンズには反射防止コートを施し、ゴースト、フレアを軽減してもかまわない。反射防止コートをマルチコートにすれば、効果的にゴースト、フレアを軽減できる。また、赤外カットコートをレンズ面、カバーガラス等に施してもかまわない。

画像周辺部の明るさのかげり（シェーディング）をＣＣＤのマイクロレンズをシフトすることにより軽減しても良い。例えば、各像高における光線の入射角に合わせてＣＣＤのマイクロレンズの設計を変えても良い。また画像処理により画像周辺部の低下量を補正しても良い。

ゴースト・フレアの発生を防止するために、レンズの空気接触面に反射防止コートを施すことは一般的に行われている。一方、接合レンズの接合面では接着材の屈折率が空気の屈折率よりも十分高い。そのため、接合面の反射率は、もともと単層コート並み、あるいはそれ以下の反射率となっていることが多いので、あえて接合面に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・フレアを軽減できるので、なお良好な画像を得ることができるようになる。

特に、最近では高屈折率硝材が普及しているが、高屈折率硝材は収差補正効果が高いため、カメラ光学系に多用されるようになってきている。しかしながら、高屈折率硝材を接合レンズに用いた場合、接合面での反射が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。

接合面における反射防止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号明細書等の文献に開示されている。これらの文献では、正先行型のズームレンズが開示され、反射防止コートについては、特に、第１レンズ群内の接合面の反射防止コートについて述べられている。

そこで、本実施形態のズームレンズにおいても、第１レンズ群Ｇ１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コートを施せばよい。使用するコート材は、基盤となるレンズの屈折率と接着材の屈折率に応じて、適宜選択すればよい。例えば、比較的高屈折率なコート材として、Ｔａ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＺｒＯ_２、ＨｆＯ_２、ＣｅＯ_２、ＳｎＯ_２、Ｉｎ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、Ｙ_２Ｏ_３などを、比較的低屈折率なコート材として、ＭｇＦ_２、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３などを適宜使用し、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、接合面への反射防止コートをマルチコートとしても良い。また、膜数（２層あるいはそれ以上）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、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Ｇ１以外のレンズ群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への反射防止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、ズームレンズが４つのレンズ群で構成されている場合、第３レンズ群Ｇ３で行なうことが望ましく、また、ズームレンズが５つのレンズ群で構成されている場合、第３レンズ群Ｇ３、あるいは第４レンズ群Ｇ４で行なうことが望ましい。第３レンズ群Ｇ３はレンズの重量が軽量なため、この第３レンズ群Ｇ３でフォーカシングを行うと、モータにかかる負荷が少ない。
なお、他の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シングを行っても良いし、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シングしても良い。

また、各実施例において、数値データはいずれも無限遠の被写体に合焦した状態でのデータである。各数値の長さの単位はｍｍ、角度の単位は°（度）である。さらに、ズームデータは広角端（広角）、中間焦点距離状態（中間）、望遠端（望遠）での値である。

実施例１〜４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３に示す。

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、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、明るさ（開口）絞りＳと、正の屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力の第４レンズ群Ｇ４と、を有する。

広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１は像側に移動した後に物体側に移動する。第２レンズ群Ｇ２は像側に移動した後、略固定している。第３レンズ群Ｇ３は物体側に移動する。第４レンズ群Ｇ４は物体側に移動する。明るさ絞りＳは、第３レンズ群Ｇ３と共に移動する。

物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は、両凸正レンズＬ１からなる。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２と、両凹負レンズＬ３と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４と、からなる。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズＬ５と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ６と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ７との接合レンズからなる。
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Ｌ８からなる。

非球面は、両凸正レンズＬ５の両面と、正メニスカスレンズＬ８の物体側面と、の３面に用いられている。

実施例２のズームレンズは、図２に示すように、物体側から順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、明るさ（開口）絞りＳと、正の屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力の第４レンズ群Ｇ４と、を有する。

広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１は像側に移動した後に物体側に移動する。第２レンズ群Ｇ２は像側に移動した後、略固定している。第３レンズ群Ｇ３は物体側に移動する。第４レンズ群Ｇ４は物体側に移動する。明るさ絞りＳは、第３レンズ群Ｇ３と共に移動する。

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との接合レンズからなる。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３と、両凹負レンズＬ４と、両凸正レンズＬ５と、からなる。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズＬ６と、両凸正レンズＬ７と両凹負レンズＬ８との接合レンズと、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ９と、からなる。
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Ｌ１０からなる。

非球面は、両凸正レンズＬ６の両面と、正メニスカスレンズＬ９の像側面と、正メニスカスレンズＬ１０の物体側面の４面に用いられている。

実施例３のズームレンズは、図３に示すように、物体側から順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、明るさ（開口）絞りＳと、正の屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力の第４レンズ群Ｇ４と、を有する。

広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１は像側に移動した後に物体側に移動する。第２レンズ群Ｇ２は像側に移動した後、略固定している。第３レンズ群Ｇ３は物体側に移動する。第４レンズ群Ｇ４は物体側に移動する。明るさ絞りＳは、第３レンズ群Ｇ３と共に移動する。

物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は、両凸正レンズＬ１からなる。
第２レンズ群Ｇ２は、両凹負レンズＬ２と、両凹負レンズＬ３と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４と、からなる。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ５と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ６と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ７との接合レンズと、両凹負レンズＬ８と両凸正レンズＬ９との接合レンズと、からなる。
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Ｌ１０からなる。

非球面は、正メニスカスレンズＬ５の両面と、両凸正レンズＬ９の像側面と、正メニスカスレンズＬ１０の物体側面と、の４面に用いられている。

実施例４のズームレンズは、図４に示すように、物体側から順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、明るさ（開口）絞りＳと、正の屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、負の屈折力の第４レンズ群Ｇ４と、正の屈折力の第５レンズ群Ｇ５と、を有する。

広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１は像側に移動した後に物体側に移動する。第２レンズ群Ｇ２は像側に移動する。第３レンズ群Ｇ３は物体側に移動する。第４レンズ群Ｇ４は物体側に移動した後に像側に移動する。第５レンズ群Ｇ５は物体側に移動した後に像側に移動する。明るさ絞りＳは、第３レンズ群Ｇ３と共に移動する。

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との接合レンズからなる。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３と、両凹負レンズＬ４と、両凸正レンズＬ５と、からなる。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズＬ６と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ７と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ８との接合レンズと、両凹負レンズＬ９と両凸正レンズＬ１０との接合レンズと、からなる。
第４レンズ群Ｇ４は、両凹負レンズレンズＬ１１からなる。
第５レンズ群Ｇ５は、両凸正レンズＬ１２からなる。

非球面は、両凸正レンズＬ６の両面と、両凸正レンズＬ１０との像側面と、両凸正レンズＬ１２の物体側面の４面に用いられている。

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、ｆｂはバックフォーカス、ｆ１、ｆ２…は各レンズ群の焦点距離、ＦＮＯはＦナンバー、ωは半画角、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。ｆｂ（バックフォーカス）は、レンズ最終面から近軸像面までの距離を空気換算して表したものである。

また、各非球面形状は、各実施例における各非球面係数を用いて、以下の式（Ｉ）で表される。
ここで、光軸方向の座標をＺ、光軸と垂直な方向の座標をＹとする。
Ｚ＝（Ｙ^２／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）・（Ｙ／ｒ）^２｝^１／２］＋Ａ_４×Ｙ^４＋Ａ_６×Ｙ^６＋Ａ_８×Ｙ^８＋Ａ_１０×Ｙ^１０＋Ａ_１２×Ｙ^１２ （Ｉ）
ここで、
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 32.135 2.00 1.49700 81.54
2 -102.316 可変
3 328.385 0.40 1.88300 40.76
4 7.290 3.10
5 -22.607 0.40 1.88300 40.76
6 833.870 0.20
7 17.699 1.45 1.92286 18.90
8 307.224 可変
9(絞り) ∞ 0.10
10* 6.919 1.99 1.58313 59.38
11* -28.825 0.10
12 7.122 1.70 1.88300 40.76
13 21.541 0.40 1.80810 22.76
14 4.206 可変
15* 10.426 1.60 1.52542 55.78
16 90.000 可変
17 ∞ 0.30 1.51633 64.14
18 ∞ 0.50
19 ∞ 0.50 1.51633 64.14
20 ∞ 0.50
像面（撮像面）∞

非球面データ
第１０面
K=0.000
A4=-3.56614e-04,A6=-2.66751e-07,A8=-2.38109e-07
第１１面
K=0.000
A4=1.04332e-04,A6=1.85779e-06,A8=-1.38006e-07
第１５面
K=0.000
A4=-1.67784e-04,A6=7.36083e-07,A8=2.38133e-08

ズームデータ
広角 中間 望遠
焦点距離 5.06 9.82 19.43
ＦＮＯ． 2.04 2.46 3.06
画角２ω 76.16 43.39 22.23
fb (in air) 4.76 7.15 10.50
全長 (in air) 43.08 40.81 47.33

d2 0.30 5.30 12.29
d8 18.49 7.68 1.44
d14 6.09 7.23 9.66
d16 3.23 5.63 8.97


群焦点距離
f1=49.45 f2=-9.73 f3=11.71 f4=22.29

数値実施例２
単位ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 27.270 0.65 1.94595 17.98
2 20.019 2.64 1.83481 42.71
3 203.376 可変
4 73.749 0.40 1.91082 35.25
5 7.249 3.99
6 -21.829 0.40 1.83481 42.71
7 32.903 0.10
8 17.612 1.80 1.92286 18.90
9 -89.189 可変
10(絞り) ∞ 0.10
11* 7.510 2.25 1.74320 49.34
12* -48.545 0.33
13 14.459 1.65 1.83481 42.71
14 -52.242 0.40 1.80518 25.42
15 5.370 1.46
16 -61.650 0.98 1.49700 81.54
17* -12.375 可変
18* 13.813 1.60 1.52542 55.78
19 58.824 可変
20 ∞ 0.30 1.51633 64.14
21 ∞ 0.50
22 ∞ 0.50 1.51633 64.14
23 ∞ 0.50
像面（撮像面）∞

非球面データ
第１１面
K=0.000
A4=-1.92439e-04,A6=-4.01467e-06,A8=-7.06408e-09
第１２面
K=0.000
A4=2.80184e-04,A6=-5.94716e-06,A8=1.14233e-07
第１７面
K=0.000
A4=-2.95183e-04,A6=2.10662e-06,A8=-7.25857e-07
第１８面
K=0.000
A4=-6.51591e-05,A6=8.92210e-07

ズームデータ
広角 中間 望遠
焦点距離 5.03 10.70 24.20
ＦＮＯ． 1.84 2.23 2.89
画角２ω 75.25 39.93 17.88
fb (in air) 6.28 8.72 10.04
全長 (in air) 49.79 46.41 53.00

d3 0.30 5.65 13.14
d9 20.95 8.52 1.80
d17 3.50 4.77 9.27
d19 4.74 7.17 8.50

群焦点距離
f1=39.50 f2=-9.06 f3=12.62 f4=33.94

数値実施例３
単位ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 45.610 1.98 1.43700 95.10
2 -62.539 可変
3 -177.607 0.40 1.88300 40.76
4 8.662 3.16
5 -30.819 0.40 1.72916 54.68
6 106.371 0.19
7 18.181 1.57 1.92286 18.90
8 107.134 可変
9(絞り) ∞ 0.10
10* 8.164 1.80 1.74320 49.29
11* 2266.058 0.10
12 7.396 1.74 1.88300 40.76
13 52.632 0.40 1.84666 23.78
14 4.647 1.70
15 -19.473 0.40 1.60342 38.03
16 20.125 1.15 1.74320 49.29
17* -17.070 可変
18* 10.632 1.38 1.52542 55.78
19 38.861 可変
20 ∞ 0.30 1.51633 64.14
21 ∞ 0.50
22 ∞ 0.50 1.51633 64.14
23 ∞ 0.50
像面（撮像面）∞

非球面データ
第１０面
K=0.000
A4=-1.37600e-04,A6=-2.97778e-06,A8=-3.44388e-08
第１１面
K=0.000
A4=7.33111e-05,A6=-2.67414e-06
第１７面
K=0.000
A4=8.08396e-05,A6=8.15239e-07
第１８面
K=0.000
A4=-9.67408e-05,A6=-7.54455e-07,A8=2.45503e-08

ズームデータ
広角 中間 望遠
焦点距離 5.05 9.50 19.49
ＦＮＯ． 1.85 2.22 2.82
画角２ω 77.56 45.15 21.99
fb (in air) 5.34 6.84 8.50
全長 (in air) 45.02 41.43 50.20

d2 0.30 4.91 14.26
d8 19.58 7.86 1.15
d17 3.33 5.35 9.82
d19 3.82 5.31 6.97

群焦点距離
f1=60.69 f2=-11.16 f3=12.03 f4=27.40

数値実施例４
単位ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ ∞
1 28.889 0.60 1.84666 23.78
2 20.000 2.88 1.72916 54.68
3 208.957 可変
4 77.769 0.70 1.88300 40.76
5 7.884 4.72
6 -19.304 0.60 1.88300 40.76
7 77.522 0.20
8 25.964 1.58 1.92286 18.90
9 -63.164 可変
10(絞り) ∞ 0.10
11* 8.590 2.31 1.80610 40.92
12* -48.184 0.10
13 15.611 1.64 2.00069 25.46
14 47.686 0.40 1.80810 22.76
15 6.466 1.49
16 -67.532 0.40 1.68893 31.07
17 5.514 2.62 1.61800 63.40
18* -11.933 可変
19 -36.251 0.40 1.49700 81.54
20 25.420 可変
21* 13.202 1.90 1.58313 59.38
22 -490.562 4.57
23 ∞ 0.30 1.51633 64.14
24 ∞ 0.50
25 ∞ 0.50 1.51633 64.14
26 ∞ 0.50
像面（撮像面）∞

非球面データ
第１１面
K=0.000
A4=-1.56695e-04,A6=8.23410e-07,A8=-1.98009e-08
第１２面
K=0.000
A4=1.89134e-04,A6=3.70857e-07,A8=-1.08528e-08
第１８面
K=0.000
A4=-2.99070e-05,A6=1.75807e-06,A8=-1.36656e-08
第２１面
K=0.000
A4=-4.43828e-05,A6=1.52765e-07,A8=3.77505e-08

ズームデータ
広角 中間 望遠
焦点距離 5.06 11.08 24.29
ＦＮＯ． 1.68 2.22 2.97
画角２ω 76.31 39.15 17.81
fb (in air) 6.10 9.33 4.80
全長 (in air) 53.44 50.13 57.73

d3 0.30 6.80 16.00
d9 21.21 7.30 1.45
d18 1.20 1.68 10.85
d20 2.00 2.39 2.00

群焦点距離
f1=49.58 f2=-9.53 f3=11.74 f4=-30.00 f5=22.08

条件式 実施例１ 実施例２ 実施例３ 実施例４
条件式1 |ｆ_{3_2p}/ｆ_{3_2n} | 1.75 2.28 1.58 2.43
条件式2 ｎｄ_{3_2p}−ｎｄ_{3_2n} 0.07 0.03 0.04 0.19
条件式3 ｎｄ_{3_2n} 1.81 1.85 1.81 1.85
条件式4 Σｄ_3G／ｆ_t 0.22 0.29 0.37 0.37
条件式5 ｆ_{3_1}/ｆ₃ 0.83 0.71 0.92 0.78
条件式6 ｜ｆ_{3_2}/ｆ₃｜ 1.92 0.97 2.15 1.51
条件式7 ｜ｆ_{3_1}/ｆ_{3_2}｜ 2.30 1.37 2.35 1.92
条件式8 ｆ₃／ｆ_w 2.31 2.51 2.38 2.32
条件式9 Ｌ_t/ｆ_t 2.44 2.19 2.58 2.38
条件式10 ｎｄ_{3_2p} 1.88 1.83 1.88 2.00
条件式11 （β_2t/β_2w）／（β_3t／β_3w）
0.36 0.61 0.43 0.64

（歪曲収差の補正）
ところで、本発明のズームレンズを用いたときに、像の歪曲は電気的にデジタル補正する。以下に、像の歪曲をデジタル補正するための基本的概念について説明する。

例えば、図９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ることで歪曲を補正する。より具体的には、任意の半径ｒ（ω）が半径ｒ’（ω）となるように、各円周上の点を同心円状に移動させる。

例えば、図９において、半径Ｒの円の内側に位置する任意の半径ｒ_１（ω）の円周上の点Ｐ_１は、円の中心に向けて補正すべき半径ｒ_１’（ω）の円周上の点Ｐ_２に移動させる。また、半径Ｒの円の外側に位置する任意の半径ｒ_２（ω）の円周上の点Ｑ_１は、円の中心から離れる方向に向けて補正すべき半径ｒ_２’（ω）の円周上の点Ｑ_２に移動させる。

ここで、ｒ’（ω）は次のように表わすことができる。
ｒ’（ω）＝α・ｆ・ｔａｎω
ここで、
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、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るため、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ることで歪曲を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わされる画像データの形状補正においては、倍率を固定できる円は存在しない。そこで、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像の歪みが著しく、光学像上に描かれる半径Ｒの円が非対称になった場合の補正に有効である。また、このような方法は、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、半径Ｒが、次の条件式を満足するのがよい。

０≦Ｒ≦０．６Ｌｓ
ここで、Ｌｓは有効撮像面の短辺の長さである。

好ましくは、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。

ここで、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、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。
ここで、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。

結像光学系に樽型の歪曲収差がある場合は、
ｆ＞ｙ／ｔａｎω
となる。つまり、結像光学系の焦点距離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１０は、本発明のズームレンズを用い、撮像素子として小型のＣＣＤ又はＣＭＯＳなどを用いた撮像装置としてのコンパクトカメラ１の断面図である。コンパクトカメラ１の鏡筒内には撮像レンズ系２が配置され、ボディには、撮像素子面４、バックモニタ５が配置されている。
ここで、鏡筒にマウント部を設けて、撮像レンズ系２を一眼ミラーレスカメラのボディに対して着脱可能とすることもできる。このマウント部は、例えばスクリュータイプやバヨネットタイプ等のマウントを用いる。
また、コンパクトカメラ１は、フィールドレンズと撮像素子４ａを一体に駆動する機構である駆動部６を有する。これにより、ズームレンズ部分の小型化が容易となる。また、ゴーストの影響を低下させることができる。

このような構成のコンパクトカメラ１の撮像レンズ系２として、例えば上記実施例１〜４に示した各実施例のズームレンズが用いられる。

図１１、図１２は、ズームレンズを撮影光学系４１に組み込んだ、本発明に係る撮像装置の構成の概念図を示す。図１１は撮像装置としてのデジタルカメラ４０の外観を示す前方斜視図、図１２は同後方斜視図である。

この実施形態のデジタルカメラ４０は、撮影用光路４２上に位置する撮影光学系４１、シャッターボタン４５、液晶表示モニター４７等を含み、デジタルカメラ４０の上部に配置されたシャッターボタン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が、結像面近傍に設けられた撮像素子（光電変換面）上に形成される。この撮像素子で受光された物体像は、処理手段によって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、撮影された電子画像は記録手段に記録することができる。

（内部回路）
図１３は、デジタルカメラ４０の主要部の内部回路を示すブロック図である。なお、以下の説明では、前述した処理手段は、例えばＣＤＳ／ＡＤＣ部２４、一時記憶メモリ１７、画像処理部１８等で構成され、記憶手段は、記憶媒体部等で構成される。

図１３に示すように、デジタルカメラ４０は、操作部１２と、この操作部１２に接続された制御部１３と、この制御部１３の制御信号出力ポートにバス１４及び１５を介して接続された撮像駆動回路１６並びに一時記憶メモリ１７、画像処理部１８、記憶媒体部１９、表示部２０、及び設定情報記憶メモリ部２１を備えている。

上記の一時記憶メモリ１７、画像処理部１８、記憶媒体部１９、表示部２０、及び設定情報記憶メモリ部２１は、バス２２を介して相互にデータの入力、出力が可能とされている。また、撮像駆動回路１６には、ＣＣＤ４９とＣＤＳ／ＡＤＣ部２４が接続されている。

操作部１２は、各種の入力ボタンやスイッチを備え、これらを介して外部（カメラ使用者）から入力されるイベント情報を制御部１３に通知する。制御部１３は、例えばＣＰＵなどからなる中央演算処理装置であって、不図示のプログラムメモリを内蔵し、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、デジタルカメラ４０全体を制御する。

ＣＣＤ４９は、撮像駆動回路１６により駆動制御され、撮像光学系４１を介して形成された物体像の画素ごとの光量を電気信号に変換し、ＣＤＳ／ＡＤＣ部２４に出力する撮像素子である。

ＣＤＳ／ＡＤＣ部２４は、ＣＣＤ４９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１７に出力する回路である。

一時記憶メモリ１７は、例えばＳＤＲＡＭ等からなるバッファであり、ＣＤＳ／ＡＤＣ部２４から出力される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１８は、一時記憶メモリ１７に記憶されたＲＡＷデータ又は記憶媒体部１９に記憶されているＲＡＷデータを読み出して、制御部１３にて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１９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、これらのフラッシュメモリに、一時記憶メモリ１７から転送されるＲＡＷデータや画像処理部１８で画像処理された画像データを記録して保持する。

表示部２０は、液晶表示モニター４７などにて構成され、撮影したＲＡＷデータ、画像データや操作メニューなどを表示する。設定情報記憶メモリ部２１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、操作部１２の入力操作によってＲＯＭ部から読み出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。

このように構成されたデジタルカメラ４０は、撮影光学系４１として本発明のズームレンズを採用することで、広画角で高い変倍比を有しながらも、収差変動を抑えつつ、光軸方向の空間を効率良く使うことができる撮像装置とすることが可能となる。

以上のように、本発明に係るズームレンズ及び撮像装置は、Ｆナンバーが小さく（口径が大きい）、高変倍なズームレンズでありながら、高い収差性能を有し、コンパクトな構成のズームレンズ、撮像装置に有用である。

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
Ｇ５…第５レンズ群
Ｓ…明るさ（開口）絞り
Ｆ…フィルター
Ｃ…カバーガラス
Ｉ…像面
１…コンパクトカメラ
２…撮像レンズ系
４…撮像素子面
４ａ…撮像素子
５…バックモニタ
６…駆動部
１２…操作部
１３…制御部
１４、１５…バス
１６…撮像駆動回路
１７…一時記憶メモリ
１８…画像処理部
１９…記憶媒体部
２０…表示部
２１…設定情報記憶メモリ部
２２…バス
２４…ＣＤＳ／ＡＤＣ部
４０…デジタルカメラ
４１…撮影光学系
４２…撮影用光路
４５…シャッターボタン
４７…液晶表示モニター
４９…ＣＣＤ

Claims (14)

1. 物体側から順に、
   正屈折力の第１レンズ群と、
   負屈折力の第２レンズ群と、
   正屈折力の第３レンズ群と、
   を有し、
   前記正屈折力の第３レンズ群は物体側から順に、
   正屈折力の第１レンズ成分と、
   正屈折力のレンズと負屈折力のレンズを接合した負屈折力の第２レンズ成分と、
   を有し、
   以下の条件式（１）、（２）、（３）を満足することを特徴とするズームレンズ。
   １．４＜｜ｆ_{3_2p}／ｆ_{3_2n}｜＜２．６ …（１）
   ｎｄ_{3_2p}−ｎｄ_{3_2n}≧０ …（２）
   ｎｄ_{3_2n}≧１．８ …（３）
   但し、
   ｆ_{3_2p}は前記正屈折力の第３レンズ群内の負屈折力の前記第２レンズ成分における正屈折力レンズの焦点距離、
   ｆ_{3_2n}は前記正屈折力の第３レンズ群内の負屈折力の前記第２レンズ成分における負屈折力レンズの焦点距離、
   ｎｄ_{3_2p}は前記正屈折力の第３レンズ群内の負屈折力の前記第２レンズ成分における前記正屈折力レンズのｄ線における屈折率、
   ｎｄ_{3_2n}は前記正屈折力の第３レンズ群内の負屈折力の前記第２レンズ成分における前記負屈折力レンズのｄ線における屈折率、
   である。
2. 物体側から順に、
   正屈折力の第１レンズ群と、
   負屈折力の第２レンズ群と、
   正屈折力の第３レンズ群と、
   を有し、
   前記正屈折力の第３レンズ群は物体側から順に、
   正屈折力の第１レンズ成分と、
   正屈折力のレンズと負屈折力のレンズを接合した負屈折力の第２レンズ成分と、
   第３レンズ成分と、
   を有し、
   以下の条件式（２ａ）、（４）を満足することを特徴とするズームレンズ。
   ｎｄ_{3_2p}−ｎｄ_{3_2n}≧−０．１ …（２ａ）
   Σｄ_3G／ｆ_t＜０．４２ …（４）
   但し、
   ｎｄ_{3_2p}は前記正屈折力の第３レンズ群内の負屈折力の前記第２レンズ成分における正屈折力レンズのｄ線における屈折率、
   ｎｄ_{3_2n}は前記正屈折力の第３レンズ群内の負屈折力の前記第２レンズ成分における負屈折力レンズのｄ線における屈折率、
   Σｄ_3Gは前記第３レンズ群の全長（絞り含まず）、
   ｆ_tは前記ズームレンズ全系の望遠端における焦点距離、
   である。
3. 物体側から順に、
   正屈折力の第１レンズ群と、
   負屈折力の第２レンズ群と、
   正屈折力の第３レンズ群と、
   を有し、
   前記正屈折力の第３レンズ群は物体側から順に、
   正屈折力の第１レンズ成分と、
   正屈折力のレンズと負屈折力のレンズを接合した負屈折力の第２レンズ成分と、
   第３レンズ成分と、
   を有し、
   前記第３レンズ成分は正レンズと負レンズとの接合レンズを有し、
   以下の条件式（２ｂ）、（４）を満足することを特徴とするズームレンズ。
   ｎｄ_{3_2p}−ｎｄ_{3_2n}≧−０．２ …（２ｂ）
   Σｄ_3G／ｆ_t＜０．４２ …（４）
   但し、
   ｎｄ_{3_2p}は前記正屈折力の第３レンズ群内の負屈折力の前記第２レンズ成分における正屈折力レンズのｄ線における屈折率、
   ｎｄ_{3_2n}は前記正屈折力の第３レンズ群内の負屈折力の前記第２レンズ成分における負屈折力レンズのｄ線における屈折率、
   Σｄ_3Gは前記第３レンズ群の全長（絞り含まず）、
   ｆ_tは前記ズームレンズ全系の望遠端における焦点距離、
   である。
4. 以下の条件式（５）を満たすことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
   ０．６＜ｆ_{3_1}／ｆ₃＜１．２ …（５）
   但し、
   ｆ_{3_1}は前記第３レンズ群内の、正屈折力の前記第１レンズ成分の焦点距離、
   ｆ₃は前記第３レンズ群の焦点距離、
   である。
5. 以下の条件式（６）を満たすことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
   ０．７＜｜ｆ_{3_2}／ｆ₃｜＜３ …（６）
   但し、
   ｆ_{3_2}は前記第３レンズ群内の負屈折力の前記第２レンズ成分の焦点距離、
   ｆ₃は前記第３レンズ群の焦点距離、である。
6. 以下の条件式（７）を満たすことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
   １＜｜ｆ_{3_2}／ｆ_{3_1}｜＜４ …（７）
   但し、
   ｆ_{3_1}は前記第３レンズ群内の正屈折力の前記第１レンズ成分の焦点距離、
   ｆ_{3_2}は前記第３レンズ群内の負屈折力の前記第２レンズ成分の焦点距離、
   である。
7. 以下の条件式（８）を満たすことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
   ２＜ｆ₃／ｆ_w＜４ …（８）
   但し、
   ｆ₃は前記第３レンズ群の焦点距離、
   ｆ_wは前記ズームレンズ全系の広角端における焦点距離、
   である。
8. 以下の条件式（４）を満たすことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
   Σｄ_3G／ｆ_t＜０．４２ …（４）
   但し、Σｄ_3Gは前記第３レンズ群の全長である。
9. 以下の条件式（９）を満たすことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のズームレンズ。
   Ｌ_t／ｆ_t＜２．７ …（９）
   但し、
   Ｌ_tは前記ズームレンズ全系の望遠端における全長、
   ｆ_tは前記ズームレンズ全系の望遠端における焦点距離、
   である。
10. 以下の条件式（１０）を満たすことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のズームレンズ。
    ｎｄ_{3_2p}≧１．８ …（１０）
    但し、
    ｎｄ_{3_2p}は前記正屈折力の第３レンズ群内の負屈折力の前記第２レンズ成分における前記正屈折力レンズのｄ線における屈折率である。
11. 以下の条件式（３）を満たすことを特徴とする請求項２または３に記載のズームレンズ。
    ｎｄ_{3_2n}≧１．８ …（３）
    但し、
    ｎｄ_{3_2n}は前記正屈折力の第３レンズ群内の負屈折力の前記第２レンズ成分における前記負屈折力レンズのｄ線における屈折率である。
12. 以下の条件式（１）を満たすことを特徴とする請求項２または３に記載のズームレンズ。
    １．４＜｜ｆ_{3_2p}／ｆ_{3_2n}｜＜２．６ …（１）
    但し、
    ｆ_{3_2p}は前記正屈折力の第３レンズ群内の負屈折力の前記第２レンズ成分における前記正屈折力レンズの焦点距離、
    ｆ_{3_2n}は前記正屈折力の第３レンズ群内の負屈折力の前記第２レンズ成分における前記負屈折力レンズの焦点距離、
    である。
13. 以下の条件式（１１）を満たすことを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載のズームレンズ。
    ０．３＜（β_2t／β_2w）／（β_3t／β_3w）＜０．７ ・・・（１１）
    
    但し、
    β_2tは前記第２レンズ群の望遠端における横倍率、
    β_2wは前記第２レンズ群の広角端における横倍率、
    β_3tは前記第３レンズ群の望遠端における横倍率、
    β_3wは前記第３レンズ群の広角端における横倍率、
    である。
14. 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って形成される像を受光する撮像面を備えた撮像素子と、を有し、
    前記ズームレンズが請求項１から１３のいずれか１項に記載のズームレンズであることを特徴とする撮像装置。
    
    
    

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