JP3943922B2 - 撮像装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ズームレンズを備えた撮像装置に関し、特に、負の屈折力のレンズ群が先行するズームレンズに関し、これらの各レンズ群のレンズ構成を適切に設定することにより、画角が広く、かつ、レンズ系全体の小型化を図ったビデオカメラやデジタルスチルカメラ等に好適なズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、固体撮像素子を用いたビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等の撮像装置（カメラ）の高機能化に伴い、それに用いる光学系には広画角、高変倍比のズームレンズが求められている。この種のカメラには、レンズ最後部と撮像素子との間にローパスフィルター等の各種光学部材を配置するため、比較的長いバックフォーカスが要求され、さらに、撮像素子の角度に対する感度特性によるシェーディングを避けるため、像側でのテレセントリック性が要求される。これらの要求される特性を満たしつつ、広画角を達成するのは従来困難であった。
【０００３】
これらの要求を満たすものとして、特開２０００−１１１７９８や、特開２００１−１４１９９７に開示された３群ズームレンズがあるが、特開２０００−１１１７９８に開示されたズームレンズは、広角化のためには画面周辺部の収差補正に不利であったり、製造誤差に弱い等の欠点があった。また、特開２００１−１４１９９７に開示されたズームレンズは、第１群でフォーカシングを行うため、枠構成が複雑化し、ズームレンズの小型化が困難になる等の欠点を有していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ズームレンズに使用するレンズ面形状を工夫することにより、種々ズームレンズにおける広角化とレンズ枚数の低減等により撮像装置の性能向上を行うことを目的とする。さらには、構成枚数が少なくリアフォーカス方式等、機構レイアウト上小型で簡素にしやすく、無限遠から近距離まで安定した高い結像性能を有するズーム方式で広画角でかつ変倍比が大きいズームレンズを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の第１の撮像装置は、ズームレンズを備えた撮像装置において、
前記ズームレンズは、負パワーのレンズ群及び正パワーのレンズ群を含んだ複数のレンズ群を有し、各々のレンズ群間隔を変更することで変倍を行うズームレンズであって、
前記ズームレンズは明るさ絞りを有し、
少なくとも１つの負パワーのレンズ群は前記明るさ絞り側に非球面の凹面を向けた負レンズを有し、前記非球面は、光軸上の屈折力に対して外側程屈折力が弱くなる形状であり、以下の条件を満足することを特徴とするものである。
【０００６】
０．３０＜ａ／Ｒｈ＜２．５０ ・・・（１）
０．３０＜Ｒｃ／Ｒ＜０．９５ ・・・（２）
ただし、ａは非球面の面頂点（非球面と光軸との交点）から非球面における広角端時の最大画角の主光線の通過位置までの光軸方向での距離の絶対値、Ｒｈは非球面における広角端時の最大画角の軸外主光線の通過位置と光軸との距離の絶対値、Ｒｃは面頂点における曲率半径（非球面の光軸上の曲率半径）の絶対値、Ｒは光軸を対称軸とし面頂点と非球面の広角端時の最軸外主光線の通過位置とを含む球面の曲率半径の絶対値であり、Ｒ＝｜（ａ2 ＋Ｒｈ2 ）／（２ａ）｜で表される。
【０００７】
本発明の第２の撮像装置は、ズームレンズを備えた撮像装置において、
前記ズームレンズは、負パワーのレンズ群及び正パワーのレンズ群を含んだ複数のレンズ群を有し、各々のレンズ群間隔を変更することで変倍を行うズームレンズであって、
負パワーのレンズ群の中最も物体側に配される負レンズ群は面のパワーが負である非球面を有し、前記非球面の形状が以下の条件を満足することを特徴とするものである。
【０００８】
０．７０＜Ｒｃ／Ｒｈ＜１．３ ・・・（３）
ただし、Ｒｈは非球面における広角端時の最大画角の軸外主光線の通過位置と光軸との距離の絶対値、Ｒｃは面頂点における曲率半径（非球面の光軸上の曲率半径）の絶対値である。
【０００９】
本発明の第３の撮像装置は、ズームレンズを備えた撮像装置において、
前記ズームレンズは、負パワーのレンズ群及び正パワーのレンズ群を含んだ複数のレンズ群を有し、各々のレンズ群間隔を変更することで変倍を行うズームレンズであって、
負パワーのレンズ群の中最も物体側に配される負レンズ群は面のパワーが負である非球面を有し、前記非球面の形状が以下の条件を満足することを特徴とするものである。
【００１０】
１．３＜Ｒｅ／Ｒｃ＜１．６ ・・・（４）
ただし、Ｒｃは面頂点における曲率半径（非球面の光軸上の曲率半径）の絶対値、Ｒｅは非球面における広角端時の最大画角の軸外主光線の通過位置からその通過位置における面の法線と光軸との距離が最も小さくなる法線上の点までの距離の絶対値である。
【００１１】
以下、本発明において上記構成をとる理由と作用について説明する。
【００１２】
本発明の撮像装置は、負レンズ群と正レンズ群を含むズームレンズ、例えば、物体側より順に、負レンズ群と正レンズ群とからなる２群ズームレンズ、物体側より順に、負レンズ群と正レンズ群と正レンズ群とからなる３群ズームレンズ、物体側より順に、負レンズ群と正レンズ群と正レンズ群と正レンズ群とからなる４群ズームレンズ、に代表される、物体側から順に、負レンズ群、全体として正パワーを持つ後続レンズ群とからなる２群以上のズームレンズ、あるいは、物体側側から順に、正レンズ群、負レンズ群、正レンズ群、正レンズ群とからなる４群ズームレンズ、に代表される、物体側から順に、正レンズ群、負レンズ群、全体として正パワーを持つ後続レンズ群とからなる３群以上のズームレンズ、あるいは、物体側より順に、正レンズ群と負レンズ群とからなる２群ズームレンズ、物体側より順に、正レンズ群と正レンズ群と負レンズ群とからなる３群ズームレンズ、に代表される、物体側より順に、全体として正パワーの先行レンズ群と、最像側の負レンズ群とからなる２群以上のズームレンズ、における高画角化を図りつつ、かつ、レンズ構成枚数を少なくしてもなお良好な収差補正が行える技術を提案するものである。
【００１３】
本発明の第１の撮像装置のズームレンズは、負レンズ群中の負レンズに、明るさ絞り側が周辺程パワーが弱くなる負パワーの非球面を持たせている。しかも、その非球面形状が、以下の条件を満足するように構成することを特徴としている。
【００１４】
０．３０＜ａ／Ｒｈ＜２．５０ ・・・（１）
０．３０＜Ｒｃ／Ｒ＜０．９５ ・・・（２）
ただし、ａは非球面の面頂点（非球面と光軸との交点）から非球面における広角端時の最大画角の主光線の通過位置までの光軸方向での距離の絶対値、Ｒｈは非球面における広角端時の最大画角の軸外主光線の通過位置と光軸との距離の絶対値、Ｒｃは面頂点における曲率半径（非球面の光軸上の曲率半径）の絶対値、Ｒは光軸を対称軸とし面頂点と非球面の広角端時の最軸外主光線の通過位置とを含む球面の曲率半径の絶対値であり、Ｒ＝｜（ａ2 ＋Ｒｈ2 ）／（２ａ）｜で表される。
【００１５】
ここで、まず、パラメータａ、Ｒｈ、Ｒｃ、Ｒｅ（後で出てくる。）を図１８に示す。図１８に示すように、ａは、非球面の面頂点（つまり、非球面と光軸との交点）から、非球面における広角端時の最大画角の主光線の通過位置までの光軸方向での距離の絶対値、Ｒｈは、非球面における広角端時の最大画角の軸外主光線の通過位置と光軸との距離の絶対値、Ｒｃは、面頂点における曲率半径（つまり、非球面の光軸上の曲率半径）の絶対値、Ｒｅは、非球面における広角端時の最大画角の軸外主光線の通過位置から、その通過位置における面の法線と光軸との距離が最も小さくなる法線上の点までの距離（図の場合は、法線と光軸が交差しているのでその交点までの距離）の絶対値である。また、Ｒは、光軸を対称軸とし、面頂点と非球面の広角端時の最軸外主光線の通過位置とを含む球面（曲率中心は光軸上にある。）の曲率半径の絶対値であり、簡単な幾何学から、Ｒ＝｜（ａ2 ＋Ｒｈ2 ）／（２ａ）｜となる。
【００１６】
条件式（１）は、非球面の面頂点から、広角端時最軸外主光線の通過位置までの奥行き（絞りが像側の場合）、若しくは、広角端時最軸外主光線の通過位置から非球面の面頂点までの奥行き（絞りが物体側の場合）を表す式であり、広角端における最軸外光束の光量を確保するために、この光束の入射する非球面の周辺部を絞り側に相当量傾けることを意味している。この条件式の下限の０．３０を越えると、奥行きが浅くなるため、広画角とした際には最軸外光束の入射角度が大きくなってしまい軸外収差が補正し切れなくなる。一方、上限の２．５０を越えると、奥行きが深くなりすぎるため、周辺光量低下が起こりやすく、また、非球面精度を確保することが難しくなる。
【００１７】
また、条件式（２）は、面頂点における局所的曲率半径を規定するものである。つまり、条件式（２）は、広角端画角を大きくしたときの中心部ないし周辺部に至るまで良好な収差補正を行うための条件式である。この式は、非球面全体に対し中心部の負パワーをより強くすることを意味するものである。この条件式の下限の０．３０を越えて面頂点の曲率半径が小さくなるか、若しくは、上限の０．９５を越えて曲率半径が大きくなると、球面収差を良好に保つことが難しくなる。
【００１８】
本発明は、このような非球面を、絞りに対して凹面を向けて配する構成とすることで、この凹面に強い負パワーを持たせつつ、広画角とした際の収差補正作用、周辺光量の確保をなし得るものである。ひいては、少ないレンズ枚数で、広角端画角が大であっても性能の良く、かつ、レンズ枚数の少ないズームレンズを提供することができる。
【００１９】
また、条件式（１）において、下限値をさらに０．３５又は０．３９とすると、より好ましい。また、その上限値を１．００又は０．７０とするとより好ましい。例えば、
０．３５＜ａ／Ｒｈ＜１．００ ・・・（１）’
としてもよい。
【００２０】
また、条件式（２）において、下限値をさらに０．５０又は０．８０とすると、より好ましい。また、その上限値を０．９０又は０．８５とするとより好ましい。例えば、
０．５０＜Ｒｃ／Ｒ＜０．９０ ・・・（２）’
としてもよい。
【００２１】
また、次の条件式（３）を満たすことが望ましい。
【００２２】
０．７０＜Ｒｃ／Ｒｈ＜１．３ ・・・（３）
この条件式（３）は、最大軸外主光線の通過位置（Ｒｈ）を基に、非球面の光軸上の曲率半径（Ｒｃ）を規定するものである。つまり、非球面の中心部分の曲率半径を適度に強めることにより、軸外光束の光量を確保することを意味するものである。
【００２３】
この条件式（３）の上限の１．３を越えると、歪曲収差を抑えつつ広角端での画角を広げることが困難になる。逆に、下限の０．７０を越えると、負レンズ群の径が大きくなりすぎて小型化には不利となる。
【００２４】
さらに、この条件式の下限値を０．８又は０．８８とすることがより好ましい。また、この条件式の上限値を１．２４又は１．０とすることがより好ましい。
【００２５】
もちろん、第１発明の非球面の構成と同時に満足することが高性能の撮像装置とし得る点でより好ましい。
【００２６】
また、次の条件式（４）を満たすことが望ましい。
【００２７】
１．３＜Ｒｅ／Ｒｃ＜１．６ ・・・（４）
ただし、Ｒｅは非球面における広角端時の最大画角の軸外主光線の通過位置からその通過位置における面の法線と光軸との距離が最も小さくなる法線上の点までの距離の絶対値である（図１８参照）。
【００２８】
この条件式は、非球面の中心部の曲率半径（Ｒｃ）に対して非球面の周辺部にて曲率半径が相当量大きくなる旨を規定するものである。
【００２９】
広画角を確保しつつ倍率色収差、歪曲収差、非点収差を同時に小さくすることは非常に困難であり、条件式（４）の下限値の１．３を越えて小さくなると、周辺部での収差が出やすくなり、上限値の１．６を越えて大きくなると、非球面の加工が困難となる。そして、この条件式（４）の上限以下で下限以上の非球面を導入することで、広画角を確保しつつ倍率色収差、歪曲収差、非点収差を同時に小さくすることが可能になる。
【００３０】
さらに、この条件式の下限値を１．３２又は１．３４とすることがより好ましい。また、この条件式の上限値を１．５又は１．４とすることがより好ましい。
【００３１】
もちろん、第１発明又は第２発明の非球面の構成と同時に満足することが高性能の撮像装置とし得る点でより好ましい。
【００３２】
本発明におけるズームレンズにおいて、絞りと非球面との相対的距離は、広角端に対し望遠端で短くなることが望ましい。
【００３３】
このような構成とすることで、広角端時の軸外光束の透過位置に対し、望遠端の軸外光束の透過位置を光軸側に近づけることができるため、画角が狭くなる望遠端での収差の悪化を抑えることが可能となる。
【００３４】
また、本発明におけるズームレンズは、物体側から順に、負パワーの第１レンズ群と、全体として正の屈折力を有する後続レンズ群とからなり、その非球面が第１レンズ群中に配されるものとすることができる。
【００３５】
本発明に記載の非球面は、広角端時に軸上光束と軸外光束が離れた位置に用いることで、広画角化したときの収差補正に寄与し得るものである。そのため、最も物体側が負レンズ群であるズームレンズの第１レンズ群中に用いることが、レンズ構成枚数の削減、収差補正の点からより好ましい。
【００３６】
この場合に、後続レンズ群が、物体側より順に、正パワーの第２レンズ群、正パワーの第３レンズ群からなり、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が狭まり、絞りが第１レンズ群と第３レンズ群との間に配されることが望ましい。
【００３７】
物体側より、負レンズ群、正レンズ群、正レンズ群の３群構成のズームレンズの場合、負のパワーが第１レンズ群に集中するため、本発明における非球面を第１レンズ群に用いることが軸外収差補正の点で好ましい。また、このときに、絞りをズームレンズ全体の中心近傍に配する構成となるので、第１レンズ群の直径の肥大化を抑え、また、ズームレンズの射出光束を光軸に対し平行に近づけられる配置となるため、電子撮像装置に用いる場合に特に適する。同時に、広角端時の軸外光束を非球面に対して小さい入射角で入射させられるため、収差補正と小型化のバランスがとれ好ましい。また、第１レンズと第２レンズ群との間隔が、広角端から望遠端への変倍に際して狭くなるため、絞りを移動させ際にその可動範囲を大きくとることができるのでより好ましい。
【００３８】
また、その後続レンズ群が、物体側より順に、正パワーの第２レンズ群、正パワーの第３レンズ群、正又は負のパワーを有する第４レンズ群を有し、絞りが第１レンズ群と第３レンズ群との間に配されるものとすることもできる。
【００３９】
上記の３群ズームレンズの構成に対し、第４レンズ群を設けることで、より変倍比の増加、収差補正の効果を備えるようになる。
【００４０】
また、本発明によるズームレンズは、物体側より順に、負のパワーを持つ第１レンズ群、開口絞り、正のパワーを持つ第２レンズ群、正のパワーを持つ第３レンズ群を有し、第１レンズ群と第２レンズ群は非球面レンズを有し、第１レンズ群は、物体側に凸面を向けた少なくとも１枚の負メニスカスレンズと正レンズを有し、第２レンズ群は、正レンズと負レンズからなる接合レンズと正レンズからなるものとすることができる。
【００４１】
また、本発明によるズームレンズは、物体側より順に、負のパワーを持つ第１レンズ群、開口絞り、正のパワーを持つ第２レンズ群、正のパワーを持つ第３レンズ群を有し、第１レンズ群と第２レンズ群は非球面レンズを有し、第１レンズ群は、物体側に凸面を向けた少なくとも１枚の負メニスカスレンズと正レンズを有し、第２レンズ群は、正レンズと負レンズからなる接合レンズと２枚の正レンズからなるものとすることができる。
【００４２】
このように、第２レンズ群を、正レンズ、負レンズ、正レンズのトリプレット、又は、正レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズの構成とすることで、各収差を良好に補正しつつ、３倍以上の変倍比を確保できる。また、第２レンズ群中の正負のレンズを接合することで、色収差を補正でき、製造誤差に強い光学系を構成できる。
【００４３】
上記の構成において、第３レンズ群が、以下の条件を満足する正レンズを有することが望ましい。
【００４４】
ν3 ＞４９ ・・・（５）
ただし、ν3 は第３レンズ群に含まれる何れかの正レンズのｄ線基準のアッベ数である。
【００４５】
第３レンズ群を条件式（５）を満足する低分散ガラスで構成することにより、倍率色収差を良好に補正しつつ、画角を大きくすることができる。
【００４６】
また、第３レンズ群が負レンズと正レンズからなる接合レンズからなることが望ましい。
【００４７】
第３レンズ群を負レンズと正レンズからなる接合レンズで構成することにより、倍率色収差を良好に補正しつつ、画角を大きくすることができる。
【００４８】
なお、ν3 ＞６０ とするとよい。また、ν3 が９０より小さいことがより好ましい。ν3 が９０以上になると、レンズ材料が高価となる。
【００４９】
以上の第２レンズ群の接合レンズの形状が以下の条件を満足することが望ましい。
【００５０】
０．６＜Ｒ23／Ｒ21＜１．０ ・・・（６）
ただし、Ｒ21は接合レンズの最も物体側の曲率半径、Ｒ23は接合レンズの最も像面側の曲率半径である。
【００５１】
この接合レンズの最も物体側の曲率半径と最も像面側の曲率半径の比が条件式（６）の範囲より大きすぎても小さすぎても、接合レンズ全体の偏心に対して性能が劣化しやすくなる。
【００５２】
さらには、この条件式の下限値を０．６５又は０．７とすることがより好ましい。また、この条件式の上限値を０．９５又は０．９とすることがより好ましい。
【００５３】
また、第２レンズ群の接合レンズの接合面の形状が、以下の条件を満足することが望ましい。
【００５４】
−０．１＜ｆW ／Ｒ22＜０．２ ・・・（７）
ただし、Ｒ22は接合レンズの接合面の曲率半径、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。
【００５５】
ズーム全域にわたって軸上色収差を小さく保つには、この条件式（７）の上限０．２以下、下限の−０．１以上の範囲内にあるのが望ましい。
【００５６】
さらには、この条件式の下限値を−０．５又は０．００１とすることがより好ましい。また、この条件式の上限値を０．１又は０．０５とすることがより好ましい。
【００５７】
なお、ズームレンズの変倍比を２．７乃至６．０の高変倍比としたときに、条件式（７）を満足することが、全変倍域で色収差を良好に補正できるので好ましい。
【００５８】
また、以下の条件式を満足することが望ましい。
【００５９】
２．６＜ｆ2 ／ｆW ＜４．０ ・・・（８）
ただし、ｆ2 は第２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。
【００６０】
この条件式（８）の上限の４．０より大きいと、全長が長くなりやすく、カメラを小型化するために好ましくない。また、下限の２．６より小さいと、軸外の収差を小さくすることが困難になる。また、第２レンズ群が製造誤差に弱いものとなる。
【００６１】
さらには、この条件式の下限値を２．９又は３．２とすることがより好ましい。また、この条件式の上限値を３．７又は３．５とすることがより好ましい。
【００６２】
なお、ズームレンズの変倍比を２．７乃至６．０の高変倍比としたときに、条件式（８）を満足することが、全変倍域での小型化と収差とのバランスを良好に補正できるので好ましい。
【００６３】
また、以下の条件式を満足することが望ましい。
【００６４】
２．０＜｜ｆ1 ｜／Ｙ＜５．０ ・・・（９）
ただし、ｆ1 は第１レンズ群の焦点距離、Ｙは撮像面の有効対角長の１／２である。
【００６５】
この条件式（９）の上限の５．０より大きいと、変倍比を確保するために全長が長くなりやすい。また、下限の２．０より小さいと、倍率色収差の補正が困難になる。
【００６６】
さらには、この条件式の下限値を２．５又は３．２とすることがより好ましい。また、この条件式の上限値を４．７又は４．５とすることがより好ましい。
【００６７】
ここで、有効対角長Ｌについて説明しておく。図１９は、撮像面が電子撮像素子の場合の有効撮像面の対角長を示す図であり、有効撮像面は撮影した映像の再生（パソコン上での表示、プリンターによる印刷等）に用いる撮像素子上の光電変換面内における領域を意味する。図中に示す有効撮像面は、光学系の性能（光学系の性能が確保し得るイメージサークル）に合わせて、撮像素子の全光電変換面よりも狭い領域に設定されている。有効撮像面の対角長Ｌは、この有効撮像面の対角長である。なお、映像の再生に用いる撮像範囲を種々変更可能としてよいが、そのような機能を有する撮像装置に本発明のズームレンズを用いる際は、その有効撮像面の対角長Ｌが変化する。そのような場合は、本発明における有効撮像面の対角長Ｌは、Ｌのとり得る範囲における最大値とする。なお、図１９は、画素間隔ａでＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の画素あるいはシアン、マゼンダ、イエロー、グリーン（緑）の４色の画素がモザイク状に配されている画素配列の例を示すものである。
【００６８】
また、撮像面がフィルム面の場合は、撮像範囲を規制するフイルム想定面直前の視野絞りの対角長の半分が上記Ｙとなる。
【００６９】
また、ズームレンズの像面側に電子撮像素子を配し、かつ、以下の条件式を満足することが望ましい。
【００７０】
０．７＜ｆW ／ＥＲ3 ＜１．２ ・・・（10）
ただし、ｆW は広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離、ＥＲ3 は望遠端における最も像側の群で光線が光軸から最も離れた点での光軸からの距離である。
【００７１】
この条件式（１０）の上限の１．２より大きいと、撮像素子の感度特性との相まって周辺光量不足になりやすい。また、下限の０．７より小さいと、画角を広くしたときのコマ収差、非点収差の補正が困難になる。
【００７２】
さらには、この条件式の下限値を０．８又は０．９とすることがより好ましい。また、この条件式の上限値を１．１５又は１．００とすることがより好ましい。
【００７３】
なお、ズームレンズの変倍比を２．７乃至６．０の高変倍比としたときに、この条件を満足することが、全変倍域での性能を良好にできるので好ましい。
【００７４】
また、物体側から順に、正パワーを有する第１レンズ群と、負パワーの第２レンズ群と、全体として正の屈折力を有する後続レンズ群とからなり、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が広がり、非球面が第２レンズ群中に配されるようにすることができる。
【００７５】
このような構成とすることで、第２レンズ群の負レンズに主だった変倍作用を持たせ、高変倍比化がなされる。一方で、第２レンズ群に本発明の非球面を配する構成とすることで、第２レンズ群自身で収差補正を良好に行い得る。そのため、第１レンズ群のレンズ構成を簡素化（例えば、１枚又は２枚構成）することができる。
【００７６】
この場合に、後続レンズ群が、物体側より順に、正パワーの第３レンズ群と、正又は負のパワーを有する第４レンズ群とを有し、広角端から望遠端への変倍時に、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が狭まり、絞りが第２レンズ群と第４レンズ群との間に配されるようにすることができる。
【００７７】
第２レンズと第３レンズ群との間隔が、広角端から望遠端への変倍に際して狭くなるため、絞りを移動させた際にその可動範囲を大きくとることができるので、より好ましい。
【００７８】
また、以上において、非球面を含む負レンズは、絞りとは反対側に凸面を向けた負メニスカスレンズとすることができる。
【００７９】
非球面の中心部の屈折力は強くなるため、対向する面を凹面とすると、負レンズ中心部のパワーが強くなりすぎると共に、周辺部でのレンズ厚が厚くなる。そのため、この非球面を有するレンズはメニスカス形状とすることが好ましい。
【００８０】
より好ましくは、以下の条件（Ａ）、（Ｂ）何れか又は両方を満足するメニスカス形状とすることが好ましい。
【００８１】
１．２＜（Ｒａ＋Ｒｃ）／（Ｒａ−Ｒｃ）＜３．０ ・・・（Ａ）
ただし、Ｒａは非球面を有するレンズにおける非球面に対向する空気接触面の光軸上曲率半径、Ｒｃは面頂点における曲率半径（非球面の光軸上の曲率半径）の絶対値である。
【００８２】
この条件式（Ａ）の下限の１．２を越えると、非球面に対向する面での収差が補正し難くなる。上限の３．０を越えると、形状がきつくなり加工し難くなる。
【００８３】
さらに、この条件式の下限値を１．３又は１．５としてもよい。また、上限値を２．３又は１．７としてもよい。
【００８４】
２．０＜Ｒａ／Ｒｃ＜２０．０ ・・・（Ｂ）
この条件式（Ｂ）の下限の２．０下限を越えると、加工がし難くなり、上限の２０．０を越えると、レンズの縁肉が厚くなる。
【００８５】
さらに、この条件式（Ｂ）の下限値を２．５又は４．５としてもよい。また、上限値を１５．０又は１０．０としてもよい。
【００８６】
また、非球面を含む負レンズ群が絞り側に凹面を向けた１枚の正レンズと、１枚又は２枚の負レンズからなることができる。
【００８７】
また、ズームレンズの広角端における半画角が３５°より大であり５０°より小であることが望ましい。
【００８８】
この下限の３５°を越えて画角が小さくなると、一般的な撮像装置に求められる撮影画角が得られなくなり、また、本発明の非球面を用いて周辺部での性能を良くする必要も低くなる。上限の５０°を越えると、レンズ枚数を多くしないと、収差補正が困難となる。
【００８９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の撮像装置に用いられるズームレンズの実施例１〜８について説明する。ただし、実施例２〜３、８は参考例である。実施例１〜８の無限遠物点合焦時の広角端（ａ）、中間状態（ｂ）、望遠端（ｃ）でのレンズ断面図をそれぞれ図１〜図８に示す。図中、第１レンズ群はＧ１、絞りはＳ、第２レンズ群はＧ２、第３レンズ群はＧ３、第４レンズ群はＧ４、赤外カットフィルター、ローパスフィルター、電子撮像素子のカバーガラス等の平行平面板群はＰ、像面はＩで示してある。
【００９０】
実施例１のズームレンズは、図１に示すように、物体側に凸の負メニスカスレンズ２枚と、物体側に凸の正メニスカスレンズとからなる負屈折力の第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、両凸正レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと物体側に凸の負メニスカスレンズの接合レンズと、像面側に凸の正メニスカスレンズとからなる正屈折力の第２レンズ群Ｇ２、物体側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる正屈折力の第３レンズ群Ｇ３、像面側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる正屈折力の第４レンズ群Ｇ４からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１レンズ群Ｇ１は物体側に凹の軌跡を描いて移動し、望遠端では広角端より像面側の位置になり、第２レンズ群Ｇ２は開口絞りＳと一体に物体側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は像面側に移動し、第４レンズ群Ｇ４は固定である。
【００９１】
非球面については、第１レンズ群Ｇ１の２枚目の負メニスカスレンズの像面側の面、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の面、第４レンズ群Ｇ４の単レンズの物体側の面の３面に用いられている。
【００９２】
実施例２のズームレンズは、図２に示すように、物体側に凸の負メニスカスレンズ２枚と、物体側に凸の正メニスカスレンズとからなる負屈折力の第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、両凸正レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと物体側に凸の負メニスカスレンズの接合レンズと、像面側に凸の正メニスカスレンズとからなる正屈折力の第２レンズ群Ｇ２、物体側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる正屈折力の第３レンズ群Ｇ３、像面側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる正屈折力の第４レンズ群Ｇ４からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１レンズ群Ｇ１は物体側に凹の軌跡を描いて移動し、望遠端では中間状態より若干物体側の位置になり、第２レンズ群Ｇ２は開口絞りＳと一体に物体側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は若干物体側に移動し、第４レンズ群Ｇ４は固定である。
【００９３】
非球面については、第１レンズ群Ｇ１の２枚目の負メニスカスレンズの像面側の面、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の面、第４レンズ群Ｇ４の単レンズの物体側の面の３面に用いられている。
【００９４】
実施例３のズームレンズは、図３に示すように、物体側に凸の負メニスカスレンズ２枚と、物体側に凸の正メニスカスレンズとからなる負屈折力の第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、両凸正レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと物体側に凸の負メニスカスレンズの接合レンズと、像面側に凸の正メニスカスレンズとからなる正屈折力の第２レンズ群Ｇ２、両凸正レンズ１枚からなる正屈折力の第３レンズ群Ｇ３、像面側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる正屈折力の第４レンズ群Ｇ４からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１レンズ群Ｇ１は像面側に移動し、第２レンズ群Ｇ２は開口絞りＳと一体に物体側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は第２レンズ群Ｇ２との間隔を広げながら物体側に移動し、第４レンズ群Ｇ４は固定である。
【００９５】
非球面については、第１レンズ群Ｇ１の２枚目の負メニスカスレンズの像面側の面、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の面、第４レンズ群Ｇ４の単レンズの物体側の面の３面に用いられている。
【００９６】
実施例４のズームレンズは、図４に示すように、物体側に凸の負メニスカスレンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズとからなる負屈折力の第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、物体側に凸の正メニスカスレンズと物体側に凸の負メニスカスレンズの接合レンズと、両凸正レンズとからなる正屈折力の第２レンズ群Ｇ２、物体側に凸の負メニスカスレンズと両凸正レンズの接合レンズからなる正屈折力の第３レンズ群Ｇ３からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１レンズ群Ｇ１は物体側に凹の軌跡を描いて移動し、望遠端では中間状態より若干物体側の位置になり、第２レンズ群Ｇ２は開口絞りＳと一体に物体側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は像面側に若干移動する。
【００９７】
非球面については、第１レンズ群Ｇ１の負メニスカスレンズの像面側の面、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の面と最も像面側の面の３面に用いられている。
【００９８】
実施例５のズームレンズは、図５に示すように、物体側に凸の負メニスカスレンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズとからなる負屈折力の第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、物体側に凸の正メニスカスレンズと物体側に凸の負メニスカスレンズの接合レンズと、両凸正レンズとからなる正屈折力の第２レンズ群Ｇ２、両凸正レンズ１枚からなる正屈折力の第３レンズ群Ｇ３からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１レンズ群Ｇ１は像面側に移動し、第２レンズ群Ｇ２は開口絞りＳと一体に物体側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は像面側に若干移動する。
【００９９】
非球面については、第１レンズ群Ｇ１の負メニスカスレンズの像面側の面、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の面と最も像面側の面の３面に用いられている。
【０１００】
実施例６のズームレンズは、図６に示すように、物体側に凸の負メニスカスレンズ２枚と、物体側に凸の正メニスカスレンズとからなる負屈折力の第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、両凸正レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと物体側に凸の負メニスカスレンズの接合レンズと、像面側に凸の正メニスカスレンズとからなる正屈折力の第２レンズ群Ｇ２、両凸正レンズ１枚からなる正屈折力の第３レンズ群Ｇ３からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１レンズ群Ｇ１は物体側に凹の軌跡を描いて移動し、望遠端では中間状態より若干物体側の位置になり、第２レンズ群Ｇ２は開口絞りＳと一体に物体側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は物体側に凸の軌跡を描いて移動し、望遠端では広角端より若干物体側の位置になる。
【０１０１】
非球面については、第１レンズ群Ｇ１の２枚目の負メニスカスレンズの像面側の面、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の面、第３レンズ群Ｇ３の単レンズの物体側の面の３面に用いられている。
【０１０２】
実施例７のズームレンズは、図７に示すように、物体側に凸の負メニスカスレンズ２枚と、物体側に凸の正メニスカスレンズとからなる負屈折力の第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、両凸正レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと物体側に凸の負メニスカスレンズの接合レンズと、像面側に凸の正メニスカスレンズとからなる正屈折力の第２レンズ群Ｇ２、両凸正レンズと像面側に凸の負メニスカスレンズの接合レンズからなる正屈折力の第３レンズ群Ｇ３からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１レンズ群Ｇ１は像面側に移動し、第２レンズ群Ｇ２は開口絞りＳと一体に物体側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は物体側に凹の軌跡を描いて移動し、望遠端では広角端より若干物体側の位置になる。
【０１０３】
非球面については、第１レンズ群Ｇ１の２枚目の負メニスカスレンズの像面側の面、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の面の２面に用いられている。
【０１０４】
実施例８のズームレンズは、図８に示すように、物体側に凸の負メニスカスレンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズとからなる負屈折力の第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、両凸正レンズと、物体側に凸の負メニスカスレンズとからなる正屈折力の第２レンズ群Ｇ２からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１レンズ群Ｇ１は像面側に移動し、第２レンズ群Ｇ２は開口絞りＳと一体に物体側に移動する。
【０１０５】
非球面については、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２の全てのレンズ面８面に用いられている。
【０１０６】
以下に、上記各実施例の数値データを示すが、記号は上記の外、ｆは全系焦点距離、ＦNOはＦナンバー、ωは半画角、ＷＥは広角端、ＳＴは中間状態、ＴＥは望遠端、ｒ1 、ｒ2 …は各レンズ面の曲率半径、ｄ1 、ｄ2 …は各レンズ面間の間隔、ｎd1、ｎd2…は各レンズのｄ線の屈折率、νd1、νd2…は各レンズのアッベ数である。なお、非球面形状は、ｘ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。
【０１０７】
ただし、ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐係数、A4、A6、A8、A10 はそれぞれ４次、６次、８次、１０次の非球面係数である。
【０１０８】
【０１０９】
【０１１０】
【０１１１】
【０１１２】
【０１１３】
【０１１４】
【０１１５】
【０１１６】
以上の実施例１、３、４、８の無限遠物点合焦時の収差図をそれぞれ図９〜図１２に示す。各図中、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間状態、（ｃ）は望遠端での収差図である。
【０１１７】
次に、上記各実施例における条件（１）〜（４）、（６）〜（１０）、（Ａ）、（Ｂ）の値を示す。
実施例 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８
（１） 0.51 0.39 0.41 0.60 0.66 0.60 0.60 0.63
（２） 0.82 0.88 0.86 0.82 0.82 0.82 0.82 0.92
（３） 1.01 1.29 1.23 0.93 0.89 0.93 0.93 1.02
（４） 1.38 1.24 1.27 1.33 1.31 1.34 1.34 1.18
（６） 0.84 0.74 0.70 0.86 0.81 0.73 0.76 −
（７） 0.014 0.001 0.000 0.392 0.307 0.003 0.003 −
（８） 3.37 2.94 3.17 3.55 3.22 3.41 3.49 1.99
（９） 3.33 4.45 4.61 5.16 5.00 4.14 3.96 3.77
（10） 0.99 1.14 1.11 1.04 1.14 0.91 0.93 1.14
（Ａ） 2.27 1.30 1.33 1.23 1.40 2.25 1.64 1.00
（Ｂ） 2.58 7.77 7.02 9.73 5.97 2.59 4.12 -∞
。
【０１１８】
本発明は、上記実施例に示すズームレンズタイプの他にも、種々タイプのズームレンズに応用が可能である。例えば、図１３に模式的に断面図を示したように、実施例１の物体側に弱いパワーの正レンズを追加して第１レンズ群Ｇ１とし、それより物体側を、負の第２レンズ群Ｇ２、開口絞りＳ、正の第３レンズ群Ｇ３、正の第４レンズ群Ｇ４、正の第５レンズ群Ｇ５として、正・負・正・正・正タイプの５群ズームレンズとして構成してもよい。また、図１４に模式的に断面図を示したように、実施例４の物体側と像側を逆にして、正・正・負タイプの像面Ｉに銀塩写真フィルムを配置する銀塩カメラ用３群ズームレンズとして構成してもよい。
【０１１９】
さて、以上のような本発明の撮像装置は、ズームレンズで物体像を形成しその像をＣＣＤ等の電子撮像素子に受光させて撮影を行う撮影装置、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、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。
【０１２０】
図１５〜図１７は、本発明によるズームレンズ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１５はデジタルカメラ４０の外観を示す前方斜視図、図１６は同後方斜視図、図１７はデジタルカメラ４０の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等を含み、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、近赤外カットコートをダミー透明平板上に施してなる赤外カット吸収フィルターＩＦ、光学的ローパスフィルターＬＦ、カバーガラスＣＧを介して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、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、この処理手段５１には記録手段５２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５２は処理手段５１と別体に設けてもよいし、フロッピー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、ＣＣＤ４９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。
【０１２１】
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が配置してある。このファインダー用対物光学系５３によって形成された物体像は、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。このポリプリズム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。なお、撮影光学系４１及びファインダー用対物光学系５３の入射側、接眼光学系５９の射出側にそれぞれカバー部材５０が配置されている。
【０１２２】
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が広画角で高変倍比であり、収差が良好で、明るく、フィルター等が配置できるバックフォーカスの大きなズームレンズであるので、高性能・低コスト化が実現できる。
【０１２３】
なお、図１７の例では、カバー部材５０として平行平面板を配置しているが、パワーを持ったレンズを用いてもよい。
【０１２４】
以上の本発明の撮像装置は例えば次のように構成することができる。
【０１２５】
〔１〕 ズームレンズを備えた撮像装置において、
前記ズームレンズは、負パワーのレンズ群及び正パワーのレンズ群を含んだ複数のレンズ群を有し、各々のレンズ群間隔を変更することで変倍を行うズームレンズであって、
前記ズームレンズは明るさ絞りを有し、
少なくとも１つの負パワーのレンズ群は前記明るさ絞り側に非球面の凹面を向けた負レンズを有し、前記非球面は、光軸上の屈折力に対して外側程屈折力が弱くなる形状であり、以下の条件を満足することを特徴とする撮像装置。
【０１２６】
０．３０＜ａ／Ｒｈ＜２．５０ ・・・（１）
０．３０＜Ｒｃ／Ｒ＜０．９５ ・・・（２）
ただし、ａは非球面の面頂点（非球面と光軸との交点）から非球面における広角端時の最大画角の主光線の通過位置までの光軸方向での距離の絶対値、Ｒｈは非球面における広角端時の最大画角の軸外主光線の通過位置と光軸との距離の絶対値、Ｒｃは面頂点における曲率半径（非球面の光軸上の曲率半径）の絶対値、Ｒは光軸を対称軸とし面頂点と非球面の広角端時の最軸外主光線の通過位置とを含む球面の曲率半径の絶対値であり、Ｒ＝｜（ａ2 ＋Ｒｈ2 ）／（２ａ）｜で表される。
【０１２７】
〔２〕 ズームレンズを備えた撮像装置において、
前記ズームレンズは、負パワーのレンズ群及び正パワーのレンズ群を含んだ複数のレンズ群を有し、各々のレンズ群間隔を変更することで変倍を行うズームレンズであって、
負パワーのレンズ群の中最も物体側に配される負レンズ群は面のパワーが負である非球面を有し、前記非球面の形状が以下の条件を満足することを特徴とする撮像装置。
【０１２８】
０．７０＜Ｒｃ／Ｒｈ＜１．３ ・・・（３）
ただし、Ｒｈは非球面における広角端時の最大画角の軸外主光線の通過位置と光軸との距離の絶対値、Ｒｃは面頂点における曲率半径（非球面の光軸上の曲率半径）の絶対値である。
【０１２９】
〔３〕 ズームレンズを備えた撮像装置において、
前記ズームレンズは、負パワーのレンズ群及び正パワーのレンズ群を含んだ複数のレンズ群を有し、各々のレンズ群間隔を変更することで変倍を行うズームレンズであって、
負パワーのレンズ群の中最も物体側に配される負レンズ群は面のパワーが負である非球面を有し、前記非球面の形状が以下の条件を満足することを特徴とする撮像装置。
【０１３０】
１．３＜Ｒｅ／Ｒｃ＜１．６ ・・・（４）
ただし、Ｒｃは面頂点における曲率半径（非球面の光軸上の曲率半径）の絶対値、Ｒｅは非球面における広角端時の最大画角の軸外主光線の通過位置からその通過位置における面の法線と光軸との距離が最も小さくなる法線上の点までの距離の絶対値である。
【０１３１】
〔４〕 前記絞りと前記非球面との相対的距離は、広角端に対し望遠端で短くなることを特徴とする上記１記載の撮像装置。
【０１３２】
〔５〕 前記ズームレンズが、物体側から順に、負パワーの第１レンズ群と、全体として正の屈折力を有する後続レンズ群とからなり、前記非球面が前記第１レンズ群中に配されることを特徴とする上記１から４の何れか１項記載の撮像装置。
【０１３３】
〔６〕 前記後続レンズ群が、物体側より順に、正パワーの第２レンズ群、正パワーの第３レンズ群からなり、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が狭まり、前記絞りが前記第１レンズ群と第３レンズ群との間に配されることを特徴とする上記５記載の撮像装置。
【０１３４】
〔７〕 前記後続レンズ群が、物体側より順に、正パワーの第２レンズ群、正パワーの第３レンズ群、正又は負のパワーを有する第４レンズ群を有し、前記絞りが前記第１レンズ群と第３レンズ群との間に配されることを特徴とする上記５記載の撮像装置。
【０１３５】
〔８〕 前記ズームレンズが、物体側より順に、負のパワーを持つ第１レンズ群、開口絞り、正のパワーを持つ第２レンズ群、正のパワーを持つ第３レンズ群を有し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群は非球面レンズを有し、前記第１レンズ群は、物体側に凸面を向けた少なくとも１枚の負メニスカスレンズと正レンズを有し、前記第２レンズ群は、正レンズと負レンズからなる接合レンズと正レンズからなることを特徴とする上記１から３の何れか１項記載の撮像装置。
【０１３６】
〔９〕 前記ズームレンズが、物体側より順に、負のパワーを持つ第１レンズ群、開口絞り、正のパワーを持つ第２レンズ群、正のパワーを持つ第３レンズ群を有し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群は非球面レンズを有し、前記第１レンズ群は、物体側に凸面を向けた少なくとも１枚の負メニスカスレンズと正レンズを有し、前記第２レンズ群は、正レンズと負レンズからなる接合レンズと２枚の正レンズからなることを特徴とする上記１から３の何れか１項記載の撮像装置。
【０１３７】
〔１０〕 前記第３レンズ群が、以下の条件を満足する正レンズを有することを特徴とする上記８又は９記載の撮像装置。
【０１３８】
ν3 ＞４９ ・・・（５）
ただし、ν3 は第３レンズ群に含まれる何れかの正レンズのｄ線基準のアッベ数である。
【０１３９】
〔１１〕 前記第３レンズ群が負レンズと正レンズからなる接合レンズからなることを特徴とする上記８又は６記載の撮像装置。
【０１４０】
〔１２〕 前記第２レンズ群の接合レンズの形状が以下の条件を満足することを特徴とする上記８から１１の何れか１項記載の撮像装置。
【０１４１】
０．６＜Ｒ23／Ｒ21＜１．０ ・・・（６）
ただし、Ｒ21は接合レンズの最も物体側の曲率半径、Ｒ23は接合レンズの最も像面側の曲率半径である。
【０１４２】
〔１３〕 前記第２レンズ群の接合レンズの接合面の形状が、以下の条件を満足することを特徴とする上記１２記載の撮像装置。
【０１４３】
−０．１＜ｆW ／Ｒ22＜０．２ ・・・（７）
ただし、Ｒ22は接合レンズの接合面の曲率半径、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。
【０１４４】
〔１４〕 以下の条件式を満足することを特徴とする上記１２記載の撮像装置。
【０１４５】
２．６＜ｆ2 ／ｆW ＜４．０ ・・・（８）
ただし、ｆ2 は第２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。
【０１４６】
〔１５〕 以下の条件式を満足することを特徴とする上記１２記載の撮像装置。
【０１４７】
２．０＜｜ｆ1 ｜／Ｙ＜５．０ ・・・（９）
ただし、ｆ1 は第１レンズ群の焦点距離、Ｙは撮像面の有効対角長の１／２である。
【０１４８】
〔１６〕 前記ズームレンズの像面側に電子撮像素子を配し、かつ、以下の条件式を満足することを特徴とする上記１２記載の撮像装置。
【０１４９】
０．７＜ｆW ／ＥＲ3 ＜１．２ ・・・（10）
ただし、ｆW は広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離、ＥＲ3 は望遠端における最も像側の群で光線が光軸から最も離れた点での光軸からの距離である。
【０１５０】
〔１７〕 物体側から順に、正パワーを有する第１レンズ群と、負パワーの第２レンズ群と、全体として正の屈折力を有する後続レンズ群とからなり、広角端から望遠端への変倍時に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が広がり、前記非球面が前記第２レンズ群中に配されることを特徴とする上記１から４の何れか１項記載の撮像装置。
【０１５１】
〔１８〕 前記後続レンズ群が、物体側より順に、正パワーの第３レンズ群と、正又は負のパワーを有する第４レンズ群とを有し、広角端から望遠端への変倍時に、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が狭まり、前記絞りが前記第２レンズ群と前記第４レンズ群との間に配されることを特徴とする上記１７記載の撮像装置。
【０１５２】
〔１９〕 前記非球面を含む負レンズは、絞りとは反対側に凸面を向けた負メニスカスレンズであることを特徴とする上記１から１８の何れか１項記載の撮像装置。
【０１５３】
〔２０〕 前記非球面を含む負レンズ群が絞り側に凹面を向けた１枚の正レンズと、１枚又は２枚の負レンズからなることを特徴とする上記１から１９の何れか１項記載の撮像装置。
【０１５４】
〔２１〕 前記ズームレンズの広角端における半画角が３５°より大であり５０°より小であることを特徴とする上記１から２０の何れか１項記載の撮像装置。
【０１５５】
【発明の効果】
以上の本発明によると、ズームレンズに使用するレンズ面形状を工夫することにより、種々ズームレンズにおける広角化とレンズ枚数の低減等の撮像装置の性能向上を行うことができる。さらには、固体撮像素子を用いた撮影系に好適な広画角、高変倍比、かつ、構成レンズ枚数の少なく、コンパクトで、製造誤差にも強く、優れた光学性能を有するズームレンズを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の撮像装置に用いられる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。
【図２】実施例２のズームレンズの図１と同様のレンズ断面図である。
【図３】実施例３のズームレンズの図１と同様のレンズ断面図である。
【図４】実施例４のズームレンズの図１と同様のレンズ断面図である。
【図５】実施例５のズームレンズの図１と同様のレンズ断面図である。
【図６】実施例６のズームレンズの図１と同様のレンズ断面図である。
【図７】実施例７のズームレンズの図１と同様のレンズ断面図である。
【図８】実施例８のズームレンズの図１と同様のレンズ断面図である。
【図９】実施例１の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図１０】実施例３の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図１１】実施例４の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図１２】実施例８の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図１３】本発明によるズームレンズの変形例を模式的に示す断面図である。
【図１４】本発明によるズームレンズの別の変形例を模式的に示す断面図である。
【図１５】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。
【図１６】図１５のデジタルカメラの後方斜視図である。
【図１７】図１５のデジタルカメラの断面図である。
【図１８】本発明において用いるパラメータａ、Ｒｈ、Ｒｃ、Ｒｅの定義を説明するための図である。
【図１９】電子撮像素子にて撮影を行う場合の有効撮像面の対角長について説明するための図である。
【符号の説明】
Ｇ１…第１レンズ群
Ｇ２…第２レンズ群
Ｇ３…第３レンズ群
Ｇ４…第３レンズ群
Ｇ５…第３レンズ群
Ｓ…開口絞り
Ｐ…平行平面板群
Ｉ…像面
Ｅ…観察者眼球
ＩＦ…赤外カット吸収フィルター
ＬＦ…ローパスフィルター
ＣＧ…カバーガラス
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
４９…ＣＣＤ
５０…カバー部材
５１…処理手段
５２…記録手段
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
【発明の属する技術分野】
本発明は、ズームレンズを備えた撮像装置に関し、特に、負の屈折力のレンズ群が先行するズームレンズに関し、これらの各レンズ群のレンズ構成を適切に設定することにより、画角が広く、かつ、レンズ系全体の小型化を図ったビデオカメラやデジタルスチルカメラ等に好適なズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、固体撮像素子を用いたビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等の撮像装置（カメラ）の高機能化に伴い、それに用いる光学系には広画角、高変倍比のズームレンズが求められている。この種のカメラには、レンズ最後部と撮像素子との間にローパスフィルター等の各種光学部材を配置するため、比較的長いバックフォーカスが要求され、さらに、撮像素子の角度に対する感度特性によるシェーディングを避けるため、像側でのテレセントリック性が要求される。これらの要求される特性を満たしつつ、広画角を達成するのは従来困難であった。
【０００３】
これらの要求を満たすものとして、特開２０００−１１１７９８や、特開２００１−１４１９９７に開示された３群ズームレンズがあるが、特開２０００−１１１７９８に開示されたズームレンズは、広角化のためには画面周辺部の収差補正に不利であったり、製造誤差に弱い等の欠点があった。また、特開２００１−１４１９９７に開示されたズームレンズは、第１群でフォーカシングを行うため、枠構成が複雑化し、ズームレンズの小型化が困難になる等の欠点を有していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ズームレンズに使用するレンズ面形状を工夫することにより、種々ズームレンズにおける広角化とレンズ枚数の低減等により撮像装置の性能向上を行うことを目的とする。さらには、構成枚数が少なくリアフォーカス方式等、機構レイアウト上小型で簡素にしやすく、無限遠から近距離まで安定した高い結像性能を有するズーム方式で広画角でかつ変倍比が大きいズームレンズを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の第１の撮像装置は、ズームレンズを備えた撮像装置において、
前記ズームレンズは、負パワーのレンズ群及び正パワーのレンズ群を含んだ複数のレンズ群を有し、各々のレンズ群間隔を変更することで変倍を行うズームレンズであって、
前記ズームレンズは明るさ絞りを有し、
少なくとも１つの負パワーのレンズ群は前記明るさ絞り側に非球面の凹面を向けた負レンズを有し、前記非球面は、光軸上の屈折力に対して外側程屈折力が弱くなる形状であり、以下の条件を満足することを特徴とするものである。
【０００６】
０．３０＜ａ／Ｒｈ＜２．５０ ・・・（１）
０．３０＜Ｒｃ／Ｒ＜０．９５ ・・・（２）
ただし、ａは非球面の面頂点（非球面と光軸との交点）から非球面における広角端時の最大画角の主光線の通過位置までの光軸方向での距離の絶対値、Ｒｈは非球面における広角端時の最大画角の軸外主光線の通過位置と光軸との距離の絶対値、Ｒｃは面頂点における曲率半径（非球面の光軸上の曲率半径）の絶対値、Ｒは光軸を対称軸とし面頂点と非球面の広角端時の最軸外主光線の通過位置とを含む球面の曲率半径の絶対値であり、Ｒ＝｜（ａ2 ＋Ｒｈ2 ）／（２ａ）｜で表される。
【０００７】
本発明の第２の撮像装置は、ズームレンズを備えた撮像装置において、
前記ズームレンズは、負パワーのレンズ群及び正パワーのレンズ群を含んだ複数のレンズ群を有し、各々のレンズ群間隔を変更することで変倍を行うズームレンズであって、
負パワーのレンズ群の中最も物体側に配される負レンズ群は面のパワーが負である非球面を有し、前記非球面の形状が以下の条件を満足することを特徴とするものである。
【０００８】
０．７０＜Ｒｃ／Ｒｈ＜１．３ ・・・（３）
ただし、Ｒｈは非球面における広角端時の最大画角の軸外主光線の通過位置と光軸との距離の絶対値、Ｒｃは面頂点における曲率半径（非球面の光軸上の曲率半径）の絶対値である。
【０００９】
本発明の第３の撮像装置は、ズームレンズを備えた撮像装置において、
前記ズームレンズは、負パワーのレンズ群及び正パワーのレンズ群を含んだ複数のレンズ群を有し、各々のレンズ群間隔を変更することで変倍を行うズームレンズであって、
負パワーのレンズ群の中最も物体側に配される負レンズ群は面のパワーが負である非球面を有し、前記非球面の形状が以下の条件を満足することを特徴とするものである。
【００１０】
１．３＜Ｒｅ／Ｒｃ＜１．６ ・・・（４）
ただし、Ｒｃは面頂点における曲率半径（非球面の光軸上の曲率半径）の絶対値、Ｒｅは非球面における広角端時の最大画角の軸外主光線の通過位置からその通過位置における面の法線と光軸との距離が最も小さくなる法線上の点までの距離の絶対値である。
【００１１】
以下、本発明において上記構成をとる理由と作用について説明する。
【００１２】
本発明の撮像装置は、負レンズ群と正レンズ群を含むズームレンズ、例えば、物体側より順に、負レンズ群と正レンズ群とからなる２群ズームレンズ、物体側より順に、負レンズ群と正レンズ群と正レンズ群とからなる３群ズームレンズ、物体側より順に、負レンズ群と正レンズ群と正レンズ群と正レンズ群とからなる４群ズームレンズ、に代表される、物体側から順に、負レンズ群、全体として正パワーを持つ後続レンズ群とからなる２群以上のズームレンズ、あるいは、物体側側から順に、正レンズ群、負レンズ群、正レンズ群、正レンズ群とからなる４群ズームレンズ、に代表される、物体側から順に、正レンズ群、負レンズ群、全体として正パワーを持つ後続レンズ群とからなる３群以上のズームレンズ、あるいは、物体側より順に、正レンズ群と負レンズ群とからなる２群ズームレンズ、物体側より順に、正レンズ群と正レンズ群と負レンズ群とからなる３群ズームレンズ、に代表される、物体側より順に、全体として正パワーの先行レンズ群と、最像側の負レンズ群とからなる２群以上のズームレンズ、における高画角化を図りつつ、かつ、レンズ構成枚数を少なくしてもなお良好な収差補正が行える技術を提案するものである。
【００１３】
本発明の第１の撮像装置のズームレンズは、負レンズ群中の負レンズに、明るさ絞り側が周辺程パワーが弱くなる負パワーの非球面を持たせている。しかも、その非球面形状が、以下の条件を満足するように構成することを特徴としている。
【００１４】
０．３０＜ａ／Ｒｈ＜２．５０ ・・・（１）
０．３０＜Ｒｃ／Ｒ＜０．９５ ・・・（２）
ただし、ａは非球面の面頂点（非球面と光軸との交点）から非球面における広角端時の最大画角の主光線の通過位置までの光軸方向での距離の絶対値、Ｒｈは非球面における広角端時の最大画角の軸外主光線の通過位置と光軸との距離の絶対値、Ｒｃは面頂点における曲率半径（非球面の光軸上の曲率半径）の絶対値、Ｒは光軸を対称軸とし面頂点と非球面の広角端時の最軸外主光線の通過位置とを含む球面の曲率半径の絶対値であり、Ｒ＝｜（ａ2 ＋Ｒｈ2 ）／（２ａ）｜で表される。
【００１５】
ここで、まず、パラメータａ、Ｒｈ、Ｒｃ、Ｒｅ（後で出てくる。）を図１８に示す。図１８に示すように、ａは、非球面の面頂点（つまり、非球面と光軸との交点）から、非球面における広角端時の最大画角の主光線の通過位置までの光軸方向での距離の絶対値、Ｒｈは、非球面における広角端時の最大画角の軸外主光線の通過位置と光軸との距離の絶対値、Ｒｃは、面頂点における曲率半径（つまり、非球面の光軸上の曲率半径）の絶対値、Ｒｅは、非球面における広角端時の最大画角の軸外主光線の通過位置から、その通過位置における面の法線と光軸との距離が最も小さくなる法線上の点までの距離（図の場合は、法線と光軸が交差しているのでその交点までの距離）の絶対値である。また、Ｒは、光軸を対称軸とし、面頂点と非球面の広角端時の最軸外主光線の通過位置とを含む球面（曲率中心は光軸上にある。）の曲率半径の絶対値であり、簡単な幾何学から、Ｒ＝｜（ａ2 ＋Ｒｈ2 ）／（２ａ）｜となる。
【００１６】
条件式（１）は、非球面の面頂点から、広角端時最軸外主光線の通過位置までの奥行き（絞りが像側の場合）、若しくは、広角端時最軸外主光線の通過位置から非球面の面頂点までの奥行き（絞りが物体側の場合）を表す式であり、広角端における最軸外光束の光量を確保するために、この光束の入射する非球面の周辺部を絞り側に相当量傾けることを意味している。この条件式の下限の０．３０を越えると、奥行きが浅くなるため、広画角とした際には最軸外光束の入射角度が大きくなってしまい軸外収差が補正し切れなくなる。一方、上限の２．５０を越えると、奥行きが深くなりすぎるため、周辺光量低下が起こりやすく、また、非球面精度を確保することが難しくなる。
【００１７】
また、条件式（２）は、面頂点における局所的曲率半径を規定するものである。つまり、条件式（２）は、広角端画角を大きくしたときの中心部ないし周辺部に至るまで良好な収差補正を行うための条件式である。この式は、非球面全体に対し中心部の負パワーをより強くすることを意味するものである。この条件式の下限の０．３０を越えて面頂点の曲率半径が小さくなるか、若しくは、上限の０．９５を越えて曲率半径が大きくなると、球面収差を良好に保つことが難しくなる。
【００１８】
本発明は、このような非球面を、絞りに対して凹面を向けて配する構成とすることで、この凹面に強い負パワーを持たせつつ、広画角とした際の収差補正作用、周辺光量の確保をなし得るものである。ひいては、少ないレンズ枚数で、広角端画角が大であっても性能の良く、かつ、レンズ枚数の少ないズームレンズを提供することができる。
【００１９】
また、条件式（１）において、下限値をさらに０．３５又は０．３９とすると、より好ましい。また、その上限値を１．００又は０．７０とするとより好ましい。例えば、
０．３５＜ａ／Ｒｈ＜１．００ ・・・（１）’
としてもよい。
【００２０】
また、条件式（２）において、下限値をさらに０．５０又は０．８０とすると、より好ましい。また、その上限値を０．９０又は０．８５とするとより好ましい。例えば、
０．５０＜Ｒｃ／Ｒ＜０．９０ ・・・（２）’
としてもよい。
【００２１】
また、次の条件式（３）を満たすことが望ましい。
【００２２】
０．７０＜Ｒｃ／Ｒｈ＜１．３ ・・・（３）
この条件式（３）は、最大軸外主光線の通過位置（Ｒｈ）を基に、非球面の光軸上の曲率半径（Ｒｃ）を規定するものである。つまり、非球面の中心部分の曲率半径を適度に強めることにより、軸外光束の光量を確保することを意味するものである。
【００２３】
この条件式（３）の上限の１．３を越えると、歪曲収差を抑えつつ広角端での画角を広げることが困難になる。逆に、下限の０．７０を越えると、負レンズ群の径が大きくなりすぎて小型化には不利となる。
【００２４】
さらに、この条件式の下限値を０．８又は０．８８とすることがより好ましい。また、この条件式の上限値を１．２４又は１．０とすることがより好ましい。
【００２５】
もちろん、第１発明の非球面の構成と同時に満足することが高性能の撮像装置とし得る点でより好ましい。
【００２６】
また、次の条件式（４）を満たすことが望ましい。
【００２７】
１．３＜Ｒｅ／Ｒｃ＜１．６ ・・・（４）
ただし、Ｒｅは非球面における広角端時の最大画角の軸外主光線の通過位置からその通過位置における面の法線と光軸との距離が最も小さくなる法線上の点までの距離の絶対値である（図１８参照）。
【００２８】
この条件式は、非球面の中心部の曲率半径（Ｒｃ）に対して非球面の周辺部にて曲率半径が相当量大きくなる旨を規定するものである。
【００２９】
広画角を確保しつつ倍率色収差、歪曲収差、非点収差を同時に小さくすることは非常に困難であり、条件式（４）の下限値の１．３を越えて小さくなると、周辺部での収差が出やすくなり、上限値の１．６を越えて大きくなると、非球面の加工が困難となる。そして、この条件式（４）の上限以下で下限以上の非球面を導入することで、広画角を確保しつつ倍率色収差、歪曲収差、非点収差を同時に小さくすることが可能になる。
【００３０】
さらに、この条件式の下限値を１．３２又は１．３４とすることがより好ましい。また、この条件式の上限値を１．５又は１．４とすることがより好ましい。
【００３１】
もちろん、第１発明又は第２発明の非球面の構成と同時に満足することが高性能の撮像装置とし得る点でより好ましい。
【００３２】
本発明におけるズームレンズにおいて、絞りと非球面との相対的距離は、広角端に対し望遠端で短くなることが望ましい。
【００３３】
このような構成とすることで、広角端時の軸外光束の透過位置に対し、望遠端の軸外光束の透過位置を光軸側に近づけることができるため、画角が狭くなる望遠端での収差の悪化を抑えることが可能となる。
【００３４】
また、本発明におけるズームレンズは、物体側から順に、負パワーの第１レンズ群と、全体として正の屈折力を有する後続レンズ群とからなり、その非球面が第１レンズ群中に配されるものとすることができる。
【００３５】
本発明に記載の非球面は、広角端時に軸上光束と軸外光束が離れた位置に用いることで、広画角化したときの収差補正に寄与し得るものである。そのため、最も物体側が負レンズ群であるズームレンズの第１レンズ群中に用いることが、レンズ構成枚数の削減、収差補正の点からより好ましい。
【００３６】
この場合に、後続レンズ群が、物体側より順に、正パワーの第２レンズ群、正パワーの第３レンズ群からなり、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が狭まり、絞りが第１レンズ群と第３レンズ群との間に配されることが望ましい。
【００３７】
物体側より、負レンズ群、正レンズ群、正レンズ群の３群構成のズームレンズの場合、負のパワーが第１レンズ群に集中するため、本発明における非球面を第１レンズ群に用いることが軸外収差補正の点で好ましい。また、このときに、絞りをズームレンズ全体の中心近傍に配する構成となるので、第１レンズ群の直径の肥大化を抑え、また、ズームレンズの射出光束を光軸に対し平行に近づけられる配置となるため、電子撮像装置に用いる場合に特に適する。同時に、広角端時の軸外光束を非球面に対して小さい入射角で入射させられるため、収差補正と小型化のバランスがとれ好ましい。また、第１レンズと第２レンズ群との間隔が、広角端から望遠端への変倍に際して狭くなるため、絞りを移動させ際にその可動範囲を大きくとることができるのでより好ましい。
【００３８】
また、その後続レンズ群が、物体側より順に、正パワーの第２レンズ群、正パワーの第３レンズ群、正又は負のパワーを有する第４レンズ群を有し、絞りが第１レンズ群と第３レンズ群との間に配されるものとすることもできる。
【００３９】
上記の３群ズームレンズの構成に対し、第４レンズ群を設けることで、より変倍比の増加、収差補正の効果を備えるようになる。
【００４０】
また、本発明によるズームレンズは、物体側より順に、負のパワーを持つ第１レンズ群、開口絞り、正のパワーを持つ第２レンズ群、正のパワーを持つ第３レンズ群を有し、第１レンズ群と第２レンズ群は非球面レンズを有し、第１レンズ群は、物体側に凸面を向けた少なくとも１枚の負メニスカスレンズと正レンズを有し、第２レンズ群は、正レンズと負レンズからなる接合レンズと正レンズからなるものとすることができる。
【００４１】
また、本発明によるズームレンズは、物体側より順に、負のパワーを持つ第１レンズ群、開口絞り、正のパワーを持つ第２レンズ群、正のパワーを持つ第３レンズ群を有し、第１レンズ群と第２レンズ群は非球面レンズを有し、第１レンズ群は、物体側に凸面を向けた少なくとも１枚の負メニスカスレンズと正レンズを有し、第２レンズ群は、正レンズと負レンズからなる接合レンズと２枚の正レンズからなるものとすることができる。
【００４２】
このように、第２レンズ群を、正レンズ、負レンズ、正レンズのトリプレット、又は、正レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズの構成とすることで、各収差を良好に補正しつつ、３倍以上の変倍比を確保できる。また、第２レンズ群中の正負のレンズを接合することで、色収差を補正でき、製造誤差に強い光学系を構成できる。
【００４３】
上記の構成において、第３レンズ群が、以下の条件を満足する正レンズを有することが望ましい。
【００４４】
ν3 ＞４９ ・・・（５）
ただし、ν3 は第３レンズ群に含まれる何れかの正レンズのｄ線基準のアッベ数である。
【００４５】
第３レンズ群を条件式（５）を満足する低分散ガラスで構成することにより、倍率色収差を良好に補正しつつ、画角を大きくすることができる。
【００４６】
また、第３レンズ群が負レンズと正レンズからなる接合レンズからなることが望ましい。
【００４７】
第３レンズ群を負レンズと正レンズからなる接合レンズで構成することにより、倍率色収差を良好に補正しつつ、画角を大きくすることができる。
【００４８】
なお、ν3 ＞６０ とするとよい。また、ν3 が９０より小さいことがより好ましい。ν3 が９０以上になると、レンズ材料が高価となる。
【００４９】
以上の第２レンズ群の接合レンズの形状が以下の条件を満足することが望ましい。
【００５０】
０．６＜Ｒ23／Ｒ21＜１．０ ・・・（６）
ただし、Ｒ21は接合レンズの最も物体側の曲率半径、Ｒ23は接合レンズの最も像面側の曲率半径である。
【００５１】
この接合レンズの最も物体側の曲率半径と最も像面側の曲率半径の比が条件式（６）の範囲より大きすぎても小さすぎても、接合レンズ全体の偏心に対して性能が劣化しやすくなる。
【００５２】
さらには、この条件式の下限値を０．６５又は０．７とすることがより好ましい。また、この条件式の上限値を０．９５又は０．９とすることがより好ましい。
【００５３】
また、第２レンズ群の接合レンズの接合面の形状が、以下の条件を満足することが望ましい。
【００５４】
−０．１＜ｆW ／Ｒ22＜０．２ ・・・（７）
ただし、Ｒ22は接合レンズの接合面の曲率半径、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。
【００５５】
ズーム全域にわたって軸上色収差を小さく保つには、この条件式（７）の上限０．２以下、下限の−０．１以上の範囲内にあるのが望ましい。
【００５６】
さらには、この条件式の下限値を−０．５又は０．００１とすることがより好ましい。また、この条件式の上限値を０．１又は０．０５とすることがより好ましい。
【００５７】
なお、ズームレンズの変倍比を２．７乃至６．０の高変倍比としたときに、条件式（７）を満足することが、全変倍域で色収差を良好に補正できるので好ましい。
【００５８】
また、以下の条件式を満足することが望ましい。
【００５９】
２．６＜ｆ2 ／ｆW ＜４．０ ・・・（８）
ただし、ｆ2 は第２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。
【００６０】
この条件式（８）の上限の４．０より大きいと、全長が長くなりやすく、カメラを小型化するために好ましくない。また、下限の２．６より小さいと、軸外の収差を小さくすることが困難になる。また、第２レンズ群が製造誤差に弱いものとなる。
【００６１】
さらには、この条件式の下限値を２．９又は３．２とすることがより好ましい。また、この条件式の上限値を３．７又は３．５とすることがより好ましい。
【００６２】
なお、ズームレンズの変倍比を２．７乃至６．０の高変倍比としたときに、条件式（８）を満足することが、全変倍域での小型化と収差とのバランスを良好に補正できるので好ましい。
【００６３】
また、以下の条件式を満足することが望ましい。
【００６４】
２．０＜｜ｆ1 ｜／Ｙ＜５．０ ・・・（９）
ただし、ｆ1 は第１レンズ群の焦点距離、Ｙは撮像面の有効対角長の１／２である。
【００６５】
この条件式（９）の上限の５．０より大きいと、変倍比を確保するために全長が長くなりやすい。また、下限の２．０より小さいと、倍率色収差の補正が困難になる。
【００６６】
さらには、この条件式の下限値を２．５又は３．２とすることがより好ましい。また、この条件式の上限値を４．７又は４．５とすることがより好ましい。
【００６７】
ここで、有効対角長Ｌについて説明しておく。図１９は、撮像面が電子撮像素子の場合の有効撮像面の対角長を示す図であり、有効撮像面は撮影した映像の再生（パソコン上での表示、プリンターによる印刷等）に用いる撮像素子上の光電変換面内における領域を意味する。図中に示す有効撮像面は、光学系の性能（光学系の性能が確保し得るイメージサークル）に合わせて、撮像素子の全光電変換面よりも狭い領域に設定されている。有効撮像面の対角長Ｌは、この有効撮像面の対角長である。なお、映像の再生に用いる撮像範囲を種々変更可能としてよいが、そのような機能を有する撮像装置に本発明のズームレンズを用いる際は、その有効撮像面の対角長Ｌが変化する。そのような場合は、本発明における有効撮像面の対角長Ｌは、Ｌのとり得る範囲における最大値とする。なお、図１９は、画素間隔ａでＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の画素あるいはシアン、マゼンダ、イエロー、グリーン（緑）の４色の画素がモザイク状に配されている画素配列の例を示すものである。
【００６８】
また、撮像面がフィルム面の場合は、撮像範囲を規制するフイルム想定面直前の視野絞りの対角長の半分が上記Ｙとなる。
【００６９】
また、ズームレンズの像面側に電子撮像素子を配し、かつ、以下の条件式を満足することが望ましい。
【００７０】
０．７＜ｆW ／ＥＲ3 ＜１．２ ・・・（10）
ただし、ｆW は広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離、ＥＲ3 は望遠端における最も像側の群で光線が光軸から最も離れた点での光軸からの距離である。
【００７１】
この条件式（１０）の上限の１．２より大きいと、撮像素子の感度特性との相まって周辺光量不足になりやすい。また、下限の０．７より小さいと、画角を広くしたときのコマ収差、非点収差の補正が困難になる。
【００７２】
さらには、この条件式の下限値を０．８又は０．９とすることがより好ましい。また、この条件式の上限値を１．１５又は１．００とすることがより好ましい。
【００７３】
なお、ズームレンズの変倍比を２．７乃至６．０の高変倍比としたときに、この条件を満足することが、全変倍域での性能を良好にできるので好ましい。
【００７４】
また、物体側から順に、正パワーを有する第１レンズ群と、負パワーの第２レンズ群と、全体として正の屈折力を有する後続レンズ群とからなり、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が広がり、非球面が第２レンズ群中に配されるようにすることができる。
【００７５】
このような構成とすることで、第２レンズ群の負レンズに主だった変倍作用を持たせ、高変倍比化がなされる。一方で、第２レンズ群に本発明の非球面を配する構成とすることで、第２レンズ群自身で収差補正を良好に行い得る。そのため、第１レンズ群のレンズ構成を簡素化（例えば、１枚又は２枚構成）することができる。
【００７６】
この場合に、後続レンズ群が、物体側より順に、正パワーの第３レンズ群と、正又は負のパワーを有する第４レンズ群とを有し、広角端から望遠端への変倍時に、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が狭まり、絞りが第２レンズ群と第４レンズ群との間に配されるようにすることができる。
【００７７】
第２レンズと第３レンズ群との間隔が、広角端から望遠端への変倍に際して狭くなるため、絞りを移動させた際にその可動範囲を大きくとることができるので、より好ましい。
【００７８】
また、以上において、非球面を含む負レンズは、絞りとは反対側に凸面を向けた負メニスカスレンズとすることができる。
【００７９】
非球面の中心部の屈折力は強くなるため、対向する面を凹面とすると、負レンズ中心部のパワーが強くなりすぎると共に、周辺部でのレンズ厚が厚くなる。そのため、この非球面を有するレンズはメニスカス形状とすることが好ましい。
【００８０】
より好ましくは、以下の条件（Ａ）、（Ｂ）何れか又は両方を満足するメニスカス形状とすることが好ましい。
【００８１】
１．２＜（Ｒａ＋Ｒｃ）／（Ｒａ−Ｒｃ）＜３．０ ・・・（Ａ）
ただし、Ｒａは非球面を有するレンズにおける非球面に対向する空気接触面の光軸上曲率半径、Ｒｃは面頂点における曲率半径（非球面の光軸上の曲率半径）の絶対値である。
【００８２】
この条件式（Ａ）の下限の１．２を越えると、非球面に対向する面での収差が補正し難くなる。上限の３．０を越えると、形状がきつくなり加工し難くなる。
【００８３】
さらに、この条件式の下限値を１．３又は１．５としてもよい。また、上限値を２．３又は１．７としてもよい。
【００８４】
２．０＜Ｒａ／Ｒｃ＜２０．０ ・・・（Ｂ）
この条件式（Ｂ）の下限の２．０下限を越えると、加工がし難くなり、上限の２０．０を越えると、レンズの縁肉が厚くなる。
【００８５】
さらに、この条件式（Ｂ）の下限値を２．５又は４．５としてもよい。また、上限値を１５．０又は１０．０としてもよい。
【００８６】
また、非球面を含む負レンズ群が絞り側に凹面を向けた１枚の正レンズと、１枚又は２枚の負レンズからなることができる。
【００８７】
また、ズームレンズの広角端における半画角が３５°より大であり５０°より小であることが望ましい。
【００８８】
この下限の３５°を越えて画角が小さくなると、一般的な撮像装置に求められる撮影画角が得られなくなり、また、本発明の非球面を用いて周辺部での性能を良くする必要も低くなる。上限の５０°を越えると、レンズ枚数を多くしないと、収差補正が困難となる。
【００８９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の撮像装置に用いられるズームレンズの実施例１〜８について説明する。ただし、実施例２〜３、８は参考例である。実施例１〜８の無限遠物点合焦時の広角端（ａ）、中間状態（ｂ）、望遠端（ｃ）でのレンズ断面図をそれぞれ図１〜図８に示す。図中、第１レンズ群はＧ１、絞りはＳ、第２レンズ群はＧ２、第３レンズ群はＧ３、第４レンズ群はＧ４、赤外カットフィルター、ローパスフィルター、電子撮像素子のカバーガラス等の平行平面板群はＰ、像面はＩで示してある。
【００９０】
実施例１のズームレンズは、図１に示すように、物体側に凸の負メニスカスレンズ２枚と、物体側に凸の正メニスカスレンズとからなる負屈折力の第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、両凸正レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと物体側に凸の負メニスカスレンズの接合レンズと、像面側に凸の正メニスカスレンズとからなる正屈折力の第２レンズ群Ｇ２、物体側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる正屈折力の第３レンズ群Ｇ３、像面側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる正屈折力の第４レンズ群Ｇ４からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１レンズ群Ｇ１は物体側に凹の軌跡を描いて移動し、望遠端では広角端より像面側の位置になり、第２レンズ群Ｇ２は開口絞りＳと一体に物体側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は像面側に移動し、第４レンズ群Ｇ４は固定である。
【００９１】
非球面については、第１レンズ群Ｇ１の２枚目の負メニスカスレンズの像面側の面、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の面、第４レンズ群Ｇ４の単レンズの物体側の面の３面に用いられている。
【００９２】
実施例２のズームレンズは、図２に示すように、物体側に凸の負メニスカスレンズ２枚と、物体側に凸の正メニスカスレンズとからなる負屈折力の第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、両凸正レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと物体側に凸の負メニスカスレンズの接合レンズと、像面側に凸の正メニスカスレンズとからなる正屈折力の第２レンズ群Ｇ２、物体側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる正屈折力の第３レンズ群Ｇ３、像面側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる正屈折力の第４レンズ群Ｇ４からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１レンズ群Ｇ１は物体側に凹の軌跡を描いて移動し、望遠端では中間状態より若干物体側の位置になり、第２レンズ群Ｇ２は開口絞りＳと一体に物体側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は若干物体側に移動し、第４レンズ群Ｇ４は固定である。
【００９３】
非球面については、第１レンズ群Ｇ１の２枚目の負メニスカスレンズの像面側の面、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の面、第４レンズ群Ｇ４の単レンズの物体側の面の３面に用いられている。
【００９４】
実施例３のズームレンズは、図３に示すように、物体側に凸の負メニスカスレンズ２枚と、物体側に凸の正メニスカスレンズとからなる負屈折力の第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、両凸正レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと物体側に凸の負メニスカスレンズの接合レンズと、像面側に凸の正メニスカスレンズとからなる正屈折力の第２レンズ群Ｇ２、両凸正レンズ１枚からなる正屈折力の第３レンズ群Ｇ３、像面側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる正屈折力の第４レンズ群Ｇ４からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１レンズ群Ｇ１は像面側に移動し、第２レンズ群Ｇ２は開口絞りＳと一体に物体側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は第２レンズ群Ｇ２との間隔を広げながら物体側に移動し、第４レンズ群Ｇ４は固定である。
【００９５】
非球面については、第１レンズ群Ｇ１の２枚目の負メニスカスレンズの像面側の面、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の面、第４レンズ群Ｇ４の単レンズの物体側の面の３面に用いられている。
【００９６】
実施例４のズームレンズは、図４に示すように、物体側に凸の負メニスカスレンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズとからなる負屈折力の第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、物体側に凸の正メニスカスレンズと物体側に凸の負メニスカスレンズの接合レンズと、両凸正レンズとからなる正屈折力の第２レンズ群Ｇ２、物体側に凸の負メニスカスレンズと両凸正レンズの接合レンズからなる正屈折力の第３レンズ群Ｇ３からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１レンズ群Ｇ１は物体側に凹の軌跡を描いて移動し、望遠端では中間状態より若干物体側の位置になり、第２レンズ群Ｇ２は開口絞りＳと一体に物体側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は像面側に若干移動する。
【００９７】
非球面については、第１レンズ群Ｇ１の負メニスカスレンズの像面側の面、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の面と最も像面側の面の３面に用いられている。
【００９８】
実施例５のズームレンズは、図５に示すように、物体側に凸の負メニスカスレンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズとからなる負屈折力の第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、物体側に凸の正メニスカスレンズと物体側に凸の負メニスカスレンズの接合レンズと、両凸正レンズとからなる正屈折力の第２レンズ群Ｇ２、両凸正レンズ１枚からなる正屈折力の第３レンズ群Ｇ３からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１レンズ群Ｇ１は像面側に移動し、第２レンズ群Ｇ２は開口絞りＳと一体に物体側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は像面側に若干移動する。
【００９９】
非球面については、第１レンズ群Ｇ１の負メニスカスレンズの像面側の面、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の面と最も像面側の面の３面に用いられている。
【０１００】
実施例６のズームレンズは、図６に示すように、物体側に凸の負メニスカスレンズ２枚と、物体側に凸の正メニスカスレンズとからなる負屈折力の第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、両凸正レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと物体側に凸の負メニスカスレンズの接合レンズと、像面側に凸の正メニスカスレンズとからなる正屈折力の第２レンズ群Ｇ２、両凸正レンズ１枚からなる正屈折力の第３レンズ群Ｇ３からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１レンズ群Ｇ１は物体側に凹の軌跡を描いて移動し、望遠端では中間状態より若干物体側の位置になり、第２レンズ群Ｇ２は開口絞りＳと一体に物体側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は物体側に凸の軌跡を描いて移動し、望遠端では広角端より若干物体側の位置になる。
【０１０１】
非球面については、第１レンズ群Ｇ１の２枚目の負メニスカスレンズの像面側の面、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の面、第３レンズ群Ｇ３の単レンズの物体側の面の３面に用いられている。
【０１０２】
実施例７のズームレンズは、図７に示すように、物体側に凸の負メニスカスレンズ２枚と、物体側に凸の正メニスカスレンズとからなる負屈折力の第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、両凸正レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと物体側に凸の負メニスカスレンズの接合レンズと、像面側に凸の正メニスカスレンズとからなる正屈折力の第２レンズ群Ｇ２、両凸正レンズと像面側に凸の負メニスカスレンズの接合レンズからなる正屈折力の第３レンズ群Ｇ３からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１レンズ群Ｇ１は像面側に移動し、第２レンズ群Ｇ２は開口絞りＳと一体に物体側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は物体側に凹の軌跡を描いて移動し、望遠端では広角端より若干物体側の位置になる。
【０１０３】
非球面については、第１レンズ群Ｇ１の２枚目の負メニスカスレンズの像面側の面、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の面の２面に用いられている。
【０１０４】
実施例８のズームレンズは、図８に示すように、物体側に凸の負メニスカスレンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズとからなる負屈折力の第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、両凸正レンズと、物体側に凸の負メニスカスレンズとからなる正屈折力の第２レンズ群Ｇ２からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１レンズ群Ｇ１は像面側に移動し、第２レンズ群Ｇ２は開口絞りＳと一体に物体側に移動する。
【０１０５】
非球面については、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２の全てのレンズ面８面に用いられている。
【０１０６】
以下に、上記各実施例の数値データを示すが、記号は上記の外、ｆは全系焦点距離、ＦNOはＦナンバー、ωは半画角、ＷＥは広角端、ＳＴは中間状態、ＴＥは望遠端、ｒ1 、ｒ2 …は各レンズ面の曲率半径、ｄ1 、ｄ2 …は各レンズ面間の間隔、ｎd1、ｎd2…は各レンズのｄ線の屈折率、νd1、νd2…は各レンズのアッベ数である。なお、非球面形状は、ｘ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。
【０１０７】
【０１０８】
以上の実施例１、３、４、８の無限遠物点合焦時の収差図をそれぞれ図９〜図１２に示す。各図中、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間状態、（ｃ）は望遠端での収差図である。
【０１１７】
次に、上記各実施例における条件（１）〜（４）、（６）〜（１０）、（Ａ）、（Ｂ）の値を示す。
実施例 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８
（１） 0.51 0.39 0.41 0.60 0.66 0.60 0.60 0.63
（２） 0.82 0.88 0.86 0.82 0.82 0.82 0.82 0.92
（３） 1.01 1.29 1.23 0.93 0.89 0.93 0.93 1.02
（４） 1.38 1.24 1.27 1.33 1.31 1.34 1.34 1.18
（６） 0.84 0.74 0.70 0.86 0.81 0.73 0.76 −
（７） 0.014 0.001 0.000 0.392 0.307 0.003 0.003 −
（８） 3.37 2.94 3.17 3.55 3.22 3.41 3.49 1.99
（９） 3.33 4.45 4.61 5.16 5.00 4.14 3.96 3.77
（10） 0.99 1.14 1.11 1.04 1.14 0.91 0.93 1.14
（Ａ） 2.27 1.30 1.33 1.23 1.40 2.25 1.64 1.00
（Ｂ） 2.58 7.77 7.02 9.73 5.97 2.59 4.12 -∞
。
【０１１８】
本発明は、上記実施例に示すズームレンズタイプの他にも、種々タイプのズームレンズに応用が可能である。例えば、図１３に模式的に断面図を示したように、実施例１の物体側に弱いパワーの正レンズを追加して第１レンズ群Ｇ１とし、それより物体側を、負の第２レンズ群Ｇ２、開口絞りＳ、正の第３レンズ群Ｇ３、正の第４レンズ群Ｇ４、正の第５レンズ群Ｇ５として、正・負・正・正・正タイプの５群ズームレンズとして構成してもよい。また、図１４に模式的に断面図を示したように、実施例４の物体側と像側を逆にして、正・正・負タイプの像面Ｉに銀塩写真フィルムを配置する銀塩カメラ用３群ズームレンズとして構成してもよい。
【０１１９】
さて、以上のような本発明の撮像装置は、ズームレンズで物体像を形成しその像をＣＣＤ等の電子撮像素子に受光させて撮影を行う撮影装置、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、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。
【０１２０】
図１５〜図１７は、本発明によるズームレンズ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１５はデジタルカメラ４０の外観を示す前方斜視図、図１６は同後方斜視図、図１７はデジタルカメラ４０の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等を含み、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、近赤外カットコートをダミー透明平板上に施してなる赤外カット吸収フィルターＩＦ、光学的ローパスフィルターＬＦ、カバーガラスＣＧを介して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、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、この処理手段５１には記録手段５２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５２は処理手段５１と別体に設けてもよいし、フロッピー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、ＣＣＤ４９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。
【０１２１】
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が配置してある。このファインダー用対物光学系５３によって形成された物体像は、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。このポリプリズム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。なお、撮影光学系４１及びファインダー用対物光学系５３の入射側、接眼光学系５９の射出側にそれぞれカバー部材５０が配置されている。
【０１２２】
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が広画角で高変倍比であり、収差が良好で、明るく、フィルター等が配置できるバックフォーカスの大きなズームレンズであるので、高性能・低コスト化が実現できる。
【０１２３】
なお、図１７の例では、カバー部材５０として平行平面板を配置しているが、パワーを持ったレンズを用いてもよい。
【０１２４】
以上の本発明の撮像装置は例えば次のように構成することができる。
【０１２５】
〔１〕 ズームレンズを備えた撮像装置において、
前記ズームレンズは、負パワーのレンズ群及び正パワーのレンズ群を含んだ複数のレンズ群を有し、各々のレンズ群間隔を変更することで変倍を行うズームレンズであって、
前記ズームレンズは明るさ絞りを有し、
少なくとも１つの負パワーのレンズ群は前記明るさ絞り側に非球面の凹面を向けた負レンズを有し、前記非球面は、光軸上の屈折力に対して外側程屈折力が弱くなる形状であり、以下の条件を満足することを特徴とする撮像装置。
【０１２６】
０．３０＜ａ／Ｒｈ＜２．５０ ・・・（１）
０．３０＜Ｒｃ／Ｒ＜０．９５ ・・・（２）
ただし、ａは非球面の面頂点（非球面と光軸との交点）から非球面における広角端時の最大画角の主光線の通過位置までの光軸方向での距離の絶対値、Ｒｈは非球面における広角端時の最大画角の軸外主光線の通過位置と光軸との距離の絶対値、Ｒｃは面頂点における曲率半径（非球面の光軸上の曲率半径）の絶対値、Ｒは光軸を対称軸とし面頂点と非球面の広角端時の最軸外主光線の通過位置とを含む球面の曲率半径の絶対値であり、Ｒ＝｜（ａ2 ＋Ｒｈ2 ）／（２ａ）｜で表される。
【０１２７】
〔２〕 ズームレンズを備えた撮像装置において、
前記ズームレンズは、負パワーのレンズ群及び正パワーのレンズ群を含んだ複数のレンズ群を有し、各々のレンズ群間隔を変更することで変倍を行うズームレンズであって、
負パワーのレンズ群の中最も物体側に配される負レンズ群は面のパワーが負である非球面を有し、前記非球面の形状が以下の条件を満足することを特徴とする撮像装置。
【０１２８】
０．７０＜Ｒｃ／Ｒｈ＜１．３ ・・・（３）
ただし、Ｒｈは非球面における広角端時の最大画角の軸外主光線の通過位置と光軸との距離の絶対値、Ｒｃは面頂点における曲率半径（非球面の光軸上の曲率半径）の絶対値である。
【０１２９】
〔３〕 ズームレンズを備えた撮像装置において、
前記ズームレンズは、負パワーのレンズ群及び正パワーのレンズ群を含んだ複数のレンズ群を有し、各々のレンズ群間隔を変更することで変倍を行うズームレンズであって、
負パワーのレンズ群の中最も物体側に配される負レンズ群は面のパワーが負である非球面を有し、前記非球面の形状が以下の条件を満足することを特徴とする撮像装置。
【０１３０】
１．３＜Ｒｅ／Ｒｃ＜１．６ ・・・（４）
ただし、Ｒｃは面頂点における曲率半径（非球面の光軸上の曲率半径）の絶対値、Ｒｅは非球面における広角端時の最大画角の軸外主光線の通過位置からその通過位置における面の法線と光軸との距離が最も小さくなる法線上の点までの距離の絶対値である。
【０１３１】
〔４〕 前記絞りと前記非球面との相対的距離は、広角端に対し望遠端で短くなることを特徴とする上記１記載の撮像装置。
【０１３２】
〔５〕 前記ズームレンズが、物体側から順に、負パワーの第１レンズ群と、全体として正の屈折力を有する後続レンズ群とからなり、前記非球面が前記第１レンズ群中に配されることを特徴とする上記１から４の何れか１項記載の撮像装置。
【０１３３】
〔６〕 前記後続レンズ群が、物体側より順に、正パワーの第２レンズ群、正パワーの第３レンズ群からなり、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が狭まり、前記絞りが前記第１レンズ群と第３レンズ群との間に配されることを特徴とする上記５記載の撮像装置。
【０１３４】
〔７〕 前記後続レンズ群が、物体側より順に、正パワーの第２レンズ群、正パワーの第３レンズ群、正又は負のパワーを有する第４レンズ群を有し、前記絞りが前記第１レンズ群と第３レンズ群との間に配されることを特徴とする上記５記載の撮像装置。
【０１３５】
〔８〕 前記ズームレンズが、物体側より順に、負のパワーを持つ第１レンズ群、開口絞り、正のパワーを持つ第２レンズ群、正のパワーを持つ第３レンズ群を有し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群は非球面レンズを有し、前記第１レンズ群は、物体側に凸面を向けた少なくとも１枚の負メニスカスレンズと正レンズを有し、前記第２レンズ群は、正レンズと負レンズからなる接合レンズと正レンズからなることを特徴とする上記１から３の何れか１項記載の撮像装置。
【０１３６】
〔９〕 前記ズームレンズが、物体側より順に、負のパワーを持つ第１レンズ群、開口絞り、正のパワーを持つ第２レンズ群、正のパワーを持つ第３レンズ群を有し、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群は非球面レンズを有し、前記第１レンズ群は、物体側に凸面を向けた少なくとも１枚の負メニスカスレンズと正レンズを有し、前記第２レンズ群は、正レンズと負レンズからなる接合レンズと２枚の正レンズからなることを特徴とする上記１から３の何れか１項記載の撮像装置。
【０１３７】
〔１０〕 前記第３レンズ群が、以下の条件を満足する正レンズを有することを特徴とする上記８又は９記載の撮像装置。
【０１３８】
ν3 ＞４９ ・・・（５）
ただし、ν3 は第３レンズ群に含まれる何れかの正レンズのｄ線基準のアッベ数である。
【０１３９】
〔１１〕 前記第３レンズ群が負レンズと正レンズからなる接合レンズからなることを特徴とする上記８又は６記載の撮像装置。
【０１４０】
〔１２〕 前記第２レンズ群の接合レンズの形状が以下の条件を満足することを特徴とする上記８から１１の何れか１項記載の撮像装置。
【０１４１】
０．６＜Ｒ23／Ｒ21＜１．０ ・・・（６）
ただし、Ｒ21は接合レンズの最も物体側の曲率半径、Ｒ23は接合レンズの最も像面側の曲率半径である。
【０１４２】
〔１３〕 前記第２レンズ群の接合レンズの接合面の形状が、以下の条件を満足することを特徴とする上記１２記載の撮像装置。
【０１４３】
−０．１＜ｆW ／Ｒ22＜０．２ ・・・（７）
ただし、Ｒ22は接合レンズの接合面の曲率半径、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。
【０１４４】
〔１４〕 以下の条件式を満足することを特徴とする上記１２記載の撮像装置。
【０１４５】
２．６＜ｆ2 ／ｆW ＜４．０ ・・・（８）
ただし、ｆ2 は第２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。
【０１４６】
〔１５〕 以下の条件式を満足することを特徴とする上記１２記載の撮像装置。
【０１４７】
２．０＜｜ｆ1 ｜／Ｙ＜５．０ ・・・（９）
ただし、ｆ1 は第１レンズ群の焦点距離、Ｙは撮像面の有効対角長の１／２である。
【０１４８】
〔１６〕 前記ズームレンズの像面側に電子撮像素子を配し、かつ、以下の条件式を満足することを特徴とする上記１２記載の撮像装置。
【０１４９】
０．７＜ｆW ／ＥＲ3 ＜１．２ ・・・（10）
ただし、ｆW は広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離、ＥＲ3 は望遠端における最も像側の群で光線が光軸から最も離れた点での光軸からの距離である。
【０１５０】
〔１７〕 物体側から順に、正パワーを有する第１レンズ群と、負パワーの第２レンズ群と、全体として正の屈折力を有する後続レンズ群とからなり、広角端から望遠端への変倍時に、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が広がり、前記非球面が前記第２レンズ群中に配されることを特徴とする上記１から４の何れか１項記載の撮像装置。
【０１５１】
〔１８〕 前記後続レンズ群が、物体側より順に、正パワーの第３レンズ群と、正又は負のパワーを有する第４レンズ群とを有し、広角端から望遠端への変倍時に、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が狭まり、前記絞りが前記第２レンズ群と前記第４レンズ群との間に配されることを特徴とする上記１７記載の撮像装置。
【０１５２】
〔１９〕 前記非球面を含む負レンズは、絞りとは反対側に凸面を向けた負メニスカスレンズであることを特徴とする上記１から１８の何れか１項記載の撮像装置。
【０１５３】
〔２０〕 前記非球面を含む負レンズ群が絞り側に凹面を向けた１枚の正レンズと、１枚又は２枚の負レンズからなることを特徴とする上記１から１９の何れか１項記載の撮像装置。
【０１５４】
〔２１〕 前記ズームレンズの広角端における半画角が３５°より大であり５０°より小であることを特徴とする上記１から２０の何れか１項記載の撮像装置。
【０１５５】
【発明の効果】
以上の本発明によると、ズームレンズに使用するレンズ面形状を工夫することにより、種々ズームレンズにおける広角化とレンズ枚数の低減等の撮像装置の性能向上を行うことができる。さらには、固体撮像素子を用いた撮影系に好適な広画角、高変倍比、かつ、構成レンズ枚数の少なく、コンパクトで、製造誤差にも強く、優れた光学性能を有するズームレンズを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の撮像装置に用いられる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。
【図２】実施例２のズームレンズの図１と同様のレンズ断面図である。
【図３】実施例３のズームレンズの図１と同様のレンズ断面図である。
【図４】実施例４のズームレンズの図１と同様のレンズ断面図である。
【図５】実施例５のズームレンズの図１と同様のレンズ断面図である。
【図６】実施例６のズームレンズの図１と同様のレンズ断面図である。
【図７】実施例７のズームレンズの図１と同様のレンズ断面図である。
【図８】実施例８のズームレンズの図１と同様のレンズ断面図である。
【図９】実施例１の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図１０】実施例３の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図１１】実施例４の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図１２】実施例８の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図１３】本発明によるズームレンズの変形例を模式的に示す断面図である。
【図１４】本発明によるズームレンズの別の変形例を模式的に示す断面図である。
【図１５】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。
【図１６】図１５のデジタルカメラの後方斜視図である。
【図１７】図１５のデジタルカメラの断面図である。
【図１８】本発明において用いるパラメータａ、Ｒｈ、Ｒｃ、Ｒｅの定義を説明するための図である。
【図１９】電子撮像素子にて撮影を行う場合の有効撮像面の対角長について説明するための図である。
【符号の説明】
Ｇ１…第１レンズ群
Ｇ２…第２レンズ群
Ｇ３…第３レンズ群
Ｇ４…第３レンズ群
Ｇ５…第３レンズ群
Ｓ…開口絞り
Ｐ…平行平面板群
Ｉ…像面
Ｅ…観察者眼球
ＩＦ…赤外カット吸収フィルター
ＬＦ…ローパスフィルター
ＣＧ…カバーガラス
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
４９…ＣＣＤ
５０…カバー部材
５１…処理手段
５２…記録手段
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
Claims (15)
- ズームレンズを備えた撮像装置において、
前記ズームレンズは、物体側から順に、負パワーの第１レンズ群と、全体として正の屈折力を有する後続レンズ群とからなり、前記後続レンズ群は正パワーの第２レンズ群を含み、各々のレンズ群間隔を変更することで変倍を行うズームレンズであって、
前記ズームレンズは明るさ絞りを有し、
前記負パワーの第１レンズ群は前記明るさ絞り側に非球面の凹面を向けた負レンズを有し、前記非球面は、光軸上の屈折力に対して外側程屈折力が弱くなる形状であり、
前記絞りと前記非球面との相対的距離は、広角端に対し望遠端で短くなり、
以下の条件を満足することを特徴とする撮像装置。
０．５１≦ａ／Ｒｈ＜２．５０ ・・・（１’）
０．３０＜Ｒｃ／Ｒ＜０．９５ ・・・（２）
０．７０＜Ｒｃ／Ｒｈ≦１．０２ ・・・（３’）
３．２＜ｆ 2 ／ｆ W ＜４．０ ・・・（８’）
ただし、ａは非球面の面頂点（非球面と光軸との交点）から非球面における広角端時の最大画角の主光線の通過位置までの光軸方向での距離の絶対値、Ｒｈは非球面における広角端時の最大画角の軸外主光線の通過位置と光軸との距離の絶対値、Ｒｃは面頂点における曲率半径（非球面の光軸上の曲率半径）の絶対値、Ｒは光軸を対称軸とし面頂点と非球面の広角端時の最軸外主光線の通過位置とを含む球面の曲率半径の絶対値であり、Ｒ＝｜（ａ2 ＋Ｒｈ2 ）／（２ａ）｜で表され、ｆ 2 は第２レンズ群の焦点距離、ｆ W は広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離である。 - 前記非球面の形状が以下の条件を満足することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
１．３＜Ｒｅ／Ｒｃ＜１．６ ・・・（４）
ただし、Ｒｃは面頂点における曲率半径（非球面の光軸上の曲率半径）の絶対値、Ｒｅは非球面における広角端時の最大画角の軸外主光線の通過位置からその通過位置における面の法線と光軸との距離が最も小さくなる法線上の点までの距離の絶対値である。 - 前記後続レンズ群が、物体側より順に、正パワーの前記第２レンズ群、正パワーの第３レンズ群からなり、広角端から望遠端への変倍時に、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が狭まり、前記絞りが前記第１レンズ群と第３レンズ群との間に配されることを特徴とする請求項１又は２記載の撮像装置。
- 前記後続レンズ群が、物体側より順に、正パワーの前記第２レンズ群、正パワーの第３レンズ群、正又は負のパワーを有する第４レンズ群を有し、前記絞りが前記第１レンズ群と第３レンズ群との間に配されることを特徴とする請求項１又は２記載の撮像装置。
- 前記ズームレンズが、物体側より順に、負のパワーを持つ前記第１レンズ群、前記絞りである開口絞り、正のパワーを持つ前記第２レンズ群、正のパワーを持つ第３レンズ群を有し、
前記第１レンズ群と前記第２レンズ群は非球面レンズを有し、前記第１レンズ群は、物体側に凸面を向けた少なくとも１枚の負メニスカスレンズと正レンズを有し、前記第２レンズ群は、正レンズと負レンズからなる接合レンズと正レンズからなることを特徴とする請求項１又は２記載の撮像装置。 - 前記ズームレンズが、物体側より順に、負のパワーを持つ前記第１レンズ群、前記絞りである開口絞り、正のパワーを持つ前記第２レンズ群、正のパワーを持つ第３レンズ群を有し、
前記第１レンズ群と前記第２レンズ群は非球面レンズを有し、前記第１レンズ群は、物体側に凸面を向けた少なくとも１枚の負メニスカスレンズと正レンズを有し、前記第２レンズ群は、正レンズと負レンズからなる接合レンズと２枚の正レンズからなることを特徴とする請求項１又は２記載の撮像装置。 - 前記第３レンズ群が、以下の条件を満足する正レンズを有することを特徴とする請求項５又は６記載の撮像装置。
ν3 ＞４９ ・・・（５）
ただし、ν3 は第３レンズ群に含まれる何れかの正レンズのｄ線基準のアッベ数である。 - 前記第３レンズ群が負レンズと正レンズからなる接合レンズからなることを特徴とする請求項５又は６記載の撮像装置。
- 前記第２レンズ群の接合レンズの形状が以下の条件を満足することを特徴とする請求項５から８の何れか１項記載の撮像装置。
０．６＜Ｒ23／Ｒ21＜１．０ ・・・（６）
ただし、Ｒ21は接合レンズの最も物体側の面の曲率半径、Ｒ23は接合レンズの最も像面側の面の曲率半径である。 - 前記第２レンズ群の接合レンズの接合面の形状が、以下の条件を満足することを特徴とする請求項９記載の撮像装置。
−０．１＜ｆW ／Ｒ22＜０．２ ・・・（７）
ただし、Ｒ22は接合レンズの接合面の曲率半径、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。 - 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項９記載の撮像装置。
２．０＜｜ｆ1 ｜／Ｙ＜５．０ ・・・（９）
ただし、ｆ1 は第１レンズ群の焦点距離、Ｙは撮像面の有効対角長の１／２である。 - 前記ズームレンズの像面側に電子撮像素子を配し、かつ、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項９記載の撮像装置。
０．７＜ｆW ／ＥＲ3 ＜１．２ ・・・（10）
ただし、ｆW は広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離、ＥＲ3 は望遠端における最も像側の群で光線が光軸から最も離れた点での光軸からの距離である。 - 前記非球面を含む負レンズは、前記絞りとは反対側に凸面を向けた負メニスカスレンズであることを特徴とする請求項１から１２の何れか１項記載の撮像装置。
- 前記非球面を含む前記第１レンズ群が前記絞り側に凹面を向けた１枚の正レンズと、１枚又は２枚の負レンズからなることを特徴とする請求項１から１３の何れか１項記載の撮像装置。
- 前記ズームレンズの広角端における半画角が３５°より大であり５０°より小であることを特徴とする請求項１から１４の何れか１項記載の撮像装置。
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