JP4468748B2

JP4468748B2 - 変倍光学系及びそれを用いた電子機器

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Publication number: JP4468748B2
Application number: JP2004187341A
Authority: JP
Inventors: 文美今村
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2004-06-09
Filing date: 2004-06-25
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2024-06-25
Also published as: JP2006023323A

Description

本発明は、変倍光学系及びそれを用いた電子機器に関するものであり、特に、コンパクトな変倍光学系、及び、そのような変倍光学系を用いた電子機器に関する。この電子機器には、例えば、デジタルカメラ、ビデオカメラ、デジタルビデオユニット、パーソナルコンピュータ、モバイルコンピュータ、携帯電話、情報携帯端末がある。

近年、ＰＤＡと呼ばれる情報携帯端末や携帯電話が爆発的に普及している。これらの機器には、コンパクトなデジタルカメラやデジタルビデオユニットを内蔵したものも増えてきている。ここで、これらのデジタルカメラやデジタルビデオユニットには、撮像素子に、ＣＣＤ（Charge Coupled Device ）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor ）センサーが使われている。このようなデジタルカメラ等では、受光面の有効エリアが比較的小さい撮像素子が使われている。そこで、このようなデジタルカメラ等をコンパクト化する場合、光学系の性能を高性能に保ったままでの小型化と低コスト化の両立が必要となる。従来、小型化かつ低コストの光学系の１つとして、特許文献１等に示された負正負正変倍光学系があげられる。
特開平１０−４８５２４号公報

しかし、特許文献１に記載のものは第２群にレンズを２枚用いているために、第２群の厚さが大きくなりレンズ全長が長くなってしまう。

本発明は従来技術のこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、低コスト化と小型化との両立が効果的に可能な変倍光学系及びそれを用いた電子機器を提供することである。

上記目的を達成する本発明の変倍光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、
正の屈折力を有する第４レンズ群とから構成された変倍光学系であって、
前記第２レンズ群は、前記第１レンズ群及び第３レンズ群に含まれる他のレンズの何れよりも屈折率が高い材料からなる１枚の正レンズからなり、
前記第４レンズ群の少なくとも１枚の正レンズが、以下の条件式を満たすことを特徴とするものである。
０．５＜ＳＦ₄＜１０・・・（１０−４）
ただし、ＳＦ₄：第４レンズ群の正レンズのシェイピングファクターであり、
ＳＦ₄＝（ｒ₄₁＋ｒ₄₂）／（ｒ₄₁−ｒ₄₂）で定義され、
ｒ₄₁：第４レンズ群の正レンズの物体側の面の曲率半径、
ｒ₄₂：第４レンズ群の正レンズの像側の面の曲率半径、
である。

以下、上記構成をとる理由と作用を説明する。

変倍光学系としては、負正負正のパワー配置のものがある。このパワー配置では、光学系を、少ないレンズ枚数かつ短い全長で実現できる。よって、負正負正のパワー配置の変倍光学系では、コンパクトかつ低コストな光学系が実現できる。

その場合に、第２レンズ群を正レンズ１枚で実現するのが好ましい。このようにすることで、より少ない枚数で光学系を構成できるため、小型化できる上に、低コストになる。また、第２レンズ群を移動させて変倍あるいは合焦を行う際にも、第２レンズ群を軽量化できる。そのため、レンズ群の移動のためのアクチュエーター等の移動機構も小型化でき、ユニット全体としてもコンパクト化できる。

第２レンズ群の正レンズが大きなパワーを持つことで、第２レンズ群の移動量が小さくなりコンパクトな光学系が実現できる。しかしながら、ペッツバール和が大きくなり、像面湾曲が大きくなってしまう。そのため、第２レンズ群の正レンズの屈折率を、第１レンズ群及び第３レンズ群に含まれる他のレンズの何れよりも高くすることが好ましい。このようにすると、ペッツバール和が小さくなり、コンパクトでありながら像面湾曲を効果的に抑えることができる。

さらに、第３レンズ群で発生する収差量を小さくするには、第３レンズ群での光線高が小さいのが好ましい。このとき、第４レンズ群が条件式（１０−４）を満たすことが良い。この条件を満足すると、物体側の面の正の屈折力が小さくなる。その結果、物体側の面でのコマ収差や非点収差等の発生量を小さくできる。条件式（１０−４）の上限の１０を越えると、物体側の面の負の屈折力が大きくなりすぎる。この場合、コマ収差や非点収差等が補正過剰となり、条件式（１０−４）を満たす場合とは逆符号側に、これらの収差が大きく発生してしまう。また、偏心感度も大きくなり好ましくない。その下限値の０．５を下回ると、物体側の面の正の屈折力が大きくなる。この場合、コマ収差や非点収差等諸収差の発生量が大きくなってしまう。そうなると、補正するにはより多くのレンズ枚数が必要となる。よって、下限値を下回ることは好ましくない。

本発明によると、低コスト化と小型化との両立が効果的に可能な変倍光学系を得ることができ、また、それを用いた電子機器も同様に、低コスト化と小型化との両立が効果的に可能になる。

以下に、まず本発明の変倍光学系のとり得る形態について説明する。
第１の変倍光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折
力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とから構成された変倍光学系であって、
前記第２レンズ群は１枚の正レンズからなり、
前記正レンズは、前記第１レンズ群及び第３レンズ群に含まれる他のレンズの何れよりも屈折率が高い材料からなることを特徴とするものである。
以下、第１の変倍光学系において上記構成をとる理由と作用を説明する。
変倍光学系としては、負正負正のパワー配置のものがある。この変倍光学系は、全長が固定された光学系を、少ないレンズ枚数かつ短い全長で実現できる。よって、負正負正のパワー配置の変倍光学系では、コンパクトかつ低コストな光学系が実現できる。
その場合に、第２レンズ群を正レンズ１枚で実現するのが好ましい。このようにすることで、より少ない枚数で光学系を構成できるため、小型化できる上に、低コストになる。また、第２レンズ群を移動させて変倍あるいは合焦を行う際にも、第２レンズ群を軽量化できる。そのため、レンズ群の移動のためのアクチュエーター等の移動機構も小型化でき、ユニット全体としてもコンパクト化できる。
第２レンズ群の正レンズが大きなパワーを持つことで、第２レンズ群の移動量が小さくなりコンパクトな光学系が実現できる。しかしながら、ペッツバール和が大きくなり、像面湾曲が大きくなってしまう。そのため、第２レンズ群の正レンズの屈折率を、第１レンズ群及び第３レンズ群に含まれる他のレンズの何れよりも高くすることが好ましい。このようにすると、ペッツバール和が小さくなり、コンパクトでありながら像面湾曲を効果的に抑えることができる。
第２の変倍光学系は、第１の変倍光学系において、前記第１レンズ群に含まれる少なくとも１枚の負レンズは、物体側の面に非球面を有することを特徴とするものである。
以下、第２の変倍光学系において上記構成をとる理由と作用を説明する。
広角端では、第１レンズ群での光線高が高い。そこで、負レンズの物体側に非球面を設けることが好ましい。このようにすることで、コマ収差等の軸外収差を良好に補正できる。
また、望遠端では、第１レンズ群での光束径は大きい。そこで、負レンズの物体側に非球面を設けることが好ましい。このようにすることで、球面収差等を良好に補正できる。
第３の変倍光学系は、第１、第２の変倍光学系において、前記第１レンズ群に含まれる少なくとも１枚の負レンズは、像側の面に非球面を有することを特徴とするものである。
以下、第３の変倍光学系において上記構成をとる理由と作用を説明する。
広角端では、第１レンズ群での光線高が高い。そこで、負レンズの像側に非球面を設けることが好ましい。このようにすることで、非点収差等の軸外収差を良好に補正できる。
また、望遠端では、第１レンズ群での光束径は大きい。そこで、負レンズの像側に非球面を設けることが好ましい。このようにすることで、球面収差等を良好に補正できる。
第４の変倍光学系は、第１〜第３の変倍光学系において、前記第１レンズ群に含まれる少なくとも１枚の負レンズは、樹脂材料で製作されたレンズであることを特徴とするものである。
以下、第４の変倍光学系において上記構成をとる理由と作用を説明する。樹脂材料のレンズは、ガラスより低コストで製作できる。よって、第１レンズ群に含まれる少なくとも１枚の負レンズは、樹脂材料で製作するのが良い。
第５の変倍光学系は、第１〜第４の変倍光学系において、前記第１レンズ群に含まれる少なくとも１枚の負レンズが、以下の条件式を満たす材料により製作されていることを特徴とするものである。
４０＜ν_d1＜１００・・・（１）
ただし、ν_d1：第１レンズ群の負レンズのアッベ数、
である。
以下、第５の変倍光学系において上記構成をとる理由と作用を説明する。
第１レンズ群は負のパワーを有するので、特に広角端で大きな倍率色収差が発生する。しかも、第１レンズ群を負レンズ１枚で構成すると、コンパクト化の点で有利であるが、
第１レンズ群に正レンズを配置して倍率色収差の発生量を抑えることはできない。そこで、第１レンズ群の負レンズが（１）の条件式を満たすことが好ましい。この条件を満足することで、倍率色収差の発生量を小さくできる。条件式（１）の上限値の１００を越えると、材料が存在しない。下限値の４０を下回る、第１レンズ群で発生する倍率色収差が大きくなりすぎる。そのため、全系で倍率色収差を抑制するには、多くのレンズ枚数が必要となってしまう。
さらに、次の条件式（１−２）を満たすことが好ましい。この条件を満足することで、倍率色収差の発生量を小さくできる。
５０＜ν_d1＜１００・・・（１−２）
さらに、次の条件式（１−３）を満たすことが好ましい。この条件を満足することで、倍率色収差の発生量をより小さくできる。
５５＜ν_d1＜１００・・・（１−３）
第６の変倍光学系は、第１〜第５の変倍光学系において、前記第１レンズ群に含まれる少なくとも１枚の負レンズが、以下の条件式を満たすことを特徴とするものである。
０．５＜｜ｆ₁｜／ｆ_w＜５・・・（２）
ただし、ｆ₁：第１レンズ群の負レンズの焦点距離、
ｆ_w：広角端における全系の換算焦点距離であり、
ｆ_w＝（Ｙ_h×０．６）／ tanωで定義され、
Ｙ_h：最大像高、
ω：最大像高の６０％位置に入射する光線の半画角、
である。
以下、第６の変倍光学系において上記構成をとる理由と作用を説明する。
第１レンズ群では、レンズ径が、第２レンズ群や第３レンズ群と比較して大きくなる。そこで、第１レンズ群にパワーを持たせることで、入射瞳位置はより物体側に位置させることができる。その結果、レンズ有効径を小さくできるだけでなく、レンズ全長も短くできる。このとき、（２）の条件式を満たすことで、性能を良好に保ったままレンズ有効径やレンズ全長を小さくできる。条件式（２）の上限値の５を越えると、負のパワーが強くなりすぎてしまい、広角端で発生するコマ収差や望遠端で発生する非点収差等が大きくなる。よって、上限値を越えることは、収差補正上好ましくない。条件式（２）の下限値の０．５を下回ると、負のパワーが弱くなってしまい、レンズ有効径やレンズ全長を十分に小さくできない。よって、下限値を下回るのは好ましくない。
さらに、次の条件式（２−２）を満たすことが好ましい。この条件を満足することで、性能を良好に保ったままレンズ有効径やレンズ全長を小さくできる。
１＜｜ｆ₁｜／ｆ_w＜３・・・（２−２）
さらに、次の条件式（２−３）を満たすことが好ましい。この条件を満足することで、性能をより良好に保ったままレンズ有効径やレンズ全長をさらに小さくできる。
１．４＜｜ｆ₁｜／ｆ_w＜２．５・・・（２−３）
第７の変倍光学系は、第１〜第６の変倍光学系において、前記第１レンズ群が少なくとも１枚の正レンズを有することを特徴とするものである。
以下、第７の変倍光学系において上記構成をとる理由と作用を説明する。
第１レンズ群では、レンズ径が、第２レンズ群や第３レンズ群と比較して大きくなる。この場合、第１レンズ群の負の屈折力を大きくすることで、入射瞳位置をより物体側に位置させることができる。その結果、レンズ有効径を小さくできるだけでなく、レンズ全長を短くできる。しかし、第１レンズ群の負レンズのパワーが大きくなると、倍率色収差が大きくなる。これは、収差補正上好ましくない。そこで、第１レンズ群に正レンズを配置することが好ましい。このようにすることで、第１レンズ群の倍率色収差量を小さくできる。
第８の変倍光学系は、第７の変倍光学系において、前記正レンズは最も像側に配置されていることを特徴とするものである。
以下、第８の変倍光学系において上記構成をとる理由と作用を説明する。第１レンズ群
の最も像側を正レンズとすることで、変倍に伴う球面収差やコマ収差・倍率色収差等諸収差の変動を抑制できる。
第９の変倍光学系は、第１〜第８の変倍光学系において、前記第１レンズ群が、以下の条件式を満たすことを特徴とするものである。
−１０＜ＳＦ_G1＜３・・・（３）
ただし、ＳＦ_G1：第１レンズ群のシェイピングファクターであり、
ＳＦ_G1＝（ｒ_G11＋ｒ_G12）／（ｒ_G11−ｒ_G12）で定義され、
ｒ_G11：第１レンズ群の最も物体側の面の曲率半径、
ｒ_G12：第１レンズ群の最も像側の面の曲率半径、
である。
以下、第９の変倍光学系において上記構成をとる理由と作用を説明する。
第１レンズ群では、レンズ径が、第２レンズ群や第３レンズ群と比較して大きくなる。このとき、第１レンズ群にパワーを持たせることで、入射瞳位置をより物体側に位置させることができる。その結果、レンズ有効径を小さくできるだけでなく、レンズ全長を短くできる。そして、（３）の条件式を満たすことが好ましい。この条件を満足することで、性能を良好に保ったままレンズ有効径を小さくできる。条件式（３）の上限値の３を越えると、物体側の面の正のパワーが大きくなり、入射瞳位置はより像側に位置することになる。そのため、レンズ有効径が大きくなってしまう。よって、上限値を越えるのは好ましくない。条件式（３）の下限値の−１０を下回ると、物体側の負のパワーが強くなりすぎてしまう。この場合、広角端で発生するコマ収差や望遠端で発生する非点収差等が大きくなる。よって、下限値を下回るのは、収差補正上好ましくない。
さらに、次の条件式（３−２）を満たすことが好ましい。この条件を満足することで、性能を良好に保ったままレンズ有効径を小さくできる。
−１＜ＳＦ_G1＜１．５・・・（３−２）
さらに、次の条件式（３−３）を満たすことが好ましい。この条件を満足することで、より性能を良好に保ったまま、レンズ有効径をさらに小さくできる。
−０．５＜ＳＦ_G1＜１・・・（３−３）
第１０の変倍光学系は、第１〜第９の変倍光学系において、前記第２レンズ群の正レンズが、物体側に非球面を有することを特徴とするものである。
以下、第１０の変倍光学系において上記構成をとる理由と作用を説明する。第２レンズ群での光束径は大きい。そこで、正レンズの物体側に非球面を設けることが好ましい。このようにすることにより、特に広角端での球面収差等を良好に補正できる。
第１１の変倍光学系は、第１〜第１０の変倍光学系において、前記第２レンズ群の正レンズが、像側に非球面を有することを特徴とするものである。
以下、第１１の変倍光学系において上記構成をとる理由と作用を説明する。
第２レンズ群での光束径は大きい。そこで、正レンズの像側に非球面を設けることが好ましい。このようにすることにより、特に広角端での球面収差等を良好に補正できる。
また、第２レンズ群の正レンズが大きなパワーを持つことで、第２レンズ群の移動量が小さくなる。この結果、コンパクトな光学系が実現できる。しかしながら、第２レンズ群での正レンズが大きなパワーを持つと、非点収差やコマ収差等が大きく発生してしまう。そこで、正レンズの像側に非球面を設けることが好ましい。このようにすることにより、特に広角端でのコマ収差や非点収差等を良好に補正できる。
第１２の変倍光学系は、第１〜第１１の変倍光学系において、前記第２レンズ群が以下の条件式を満たすことを特徴とするものである。
−５＜ＳＦ₂＜１・・・（４）
ただし、ＳＦ₂：第２レンズ群の正レンズのシェイピングファクターであり、
ＳＦ₂＝（ｒ₂₁＋ｒ₂₂）／（ｒ₂₁−ｒ₂₂）で定義され、
ｒ₂₁：第２レンズ群の正レンズの物体側の面の曲率半径、
ｒ₂₂：第２レンズ群の正レンズの像側の面の曲率半径、
である。
以下、第１２の変倍光学系において上記構成をとる理由と作用を説明する。
第２レンズ群の正レンズが条件式（４）を満たすと、像側の面の正の屈折力を小さくできるので、次の（１）（２）のような効果がある。（１）主点位置が第１レンズ群側に移動し、第１レンズ群と第２レンズ群の主点間隔が短縮でき、レンズ全長の短縮につながる。（２）第２レンズ群の倍率を大きくできるので、変倍に伴う第２レンズ群の移動量を小さくでき、全長の短縮につながる。
条件式（４）の上限値の１を越えると、像側の面の正の屈折力が大きくなる。この場合、第２レンズ群の倍率が小さくなるので、変倍比が小さくなってしまう。若しくは、同じ変倍比を得るには、変倍に伴う第２レンズ群の移動量が大きくなってしまう。下限値の−５を下回ると、物体側の面で発生する非点収差と像側の面で発生するコマ収差が共に大きくなりすぎしまう。そのため、補正により多くのレンズが必要となる。
さらに、次の条件式（４−２）を満たすことが好ましい。この条件を満足することで、光学系のコンパクト化が実現できる。
−１＜ＳＦ₂＜０．５・・・（４−２）
さらに、次の条件式（４−３）を満たすことが好ましい。この条件を満足することで、より光学系のコンパクト化が実現できる。
−０．５＜ＳＦ₂＜０・・・（４−３）
第１３の変倍光学系は、第１〜第１２の変倍光学系において、前記第２レンズ群の正レンズが、以下の条件式を満たす材料により製作されていることを特徴とするものである。
３５＜ν_d2＜１００・・・（５）
ただし、ν_d2：第２レンズ群の正レンズのアッベ数、
である。
以下、第１３の変倍光学系において上記構成をとる理由と作用を説明する。
第２レンズ群の正レンズが大きなパワーを持つことで、第２レンズ群の移動量が小さくなる。その結果、コンパクトな光学系が実現できる。しかしながら、第２レンズ群での正レンズが大きなパワーを持つと、それに伴い軸上色収差が大きく発生してしまう。そこで、第２レンズ群の正レンズが（５）の条件式を満たすことが好ましい。この条件を満足すると、軸上色収差の発生量を小さくできる。条件式（５）の上限値の１００を越えると、材料が存在しない。下限値の３５を下回ると、第２レンズ群で発生する軸上色収差が大きくなりすぎる。そのため、全系で軸上色収差を抑制するには、多くのレンズ枚数が必要となってしまう。よって、下限値を下回ることは、好ましくない。
さらに、次の条件式（５−２）を満たすことが好ましい。この条件を満足することで、軸上色収差の発生量を小さくできる。
４０＜ν_d2＜１００・・・（５−２）
さらに、次の条件式（５−３）を満たすことが好ましい。この条件を満足することで、軸上色収差の発生量をさらに小さくできる。
４５＜ν_d2＜１００・・・（５−３）
第１４の変倍光学系は、第１〜第１３の変倍光学系において、前記第２レンズ群の正レンズが、以下の条件式を満たすことを特徴とするものである。
０．３＜｜ｆ₂｜／ｆ_w＜１．３・・・（６）
ただし、ｆ₂：第２レンズ群の正レンズの焦点距離、
ｆ_w：広角端における全系の換算焦点距離であり、
ｆ_w＝（Ｙ_h×０．６）／ tanωで定義され、
Ｙ_h：最大像高、
ω：最大像高の６０％位置に入射する光線の半画角、
である。
以下、第１４の変倍光学系において上記構成をとる理由と作用を説明する。
第２レンズ群の正レンズが大きなパワーを持つことで、第２レンズ群の移動量が小さくなる。その結果、コンパクトな光学系が実現できる。しかしながら、第２レンズ群での正レンズが大きなパワーを持つと、それに伴い軸上色収差やコマ収差、非点収差等が大きく
発生してしまう。そこで、（６）の条件式を満たすことが好ましい。この条件を満足することで、性能を良好に保ったままコンパクトな光学系を実現できるので好ましい。条件式（６）の上限値の１．３を越えると、正のパワーが強くなりすぎてしまう。この場合、軸上色収差や広角端でのコマ収差・非点収差等が大きくなる。よって、上限値を越えることは、収差補正上好ましくない。条件式（６）の下限値の０．３を下回ると、正のパワーが弱くなってしまう。この場合、第２レンズ群の移動量が大きくなるので、レンズ全長を十分に小さくできない。よって、下限値を下回るのは好ましくない。
さらに、次の条件式（６−２）を満たすことが好ましい。この条件を満足することで、性能を良好に保ったままレンズ有効径やレンズ全長を小さくできる。
０．４＜｜ｆ₂｜／ｆ_w＜１・・・（６−２）
さらに、次の条件式（６−３）を満たすことが好ましい。この条件を満足することで、性能を良好に保ったままレンズ有効径やレンズ全長をさらに小さくできる。
０．５＜｜ｆ₂｜／ｆ_w＜０．９・・・（６−３）
第１５の変倍光学系は、第１〜第１４の変倍光学系において、前記第２レンズ群の正レンズが、以下の条件式を満たす材料により製作されていることを特徴とするものである。
−３０×１０^-6＜ｄｎ₂／ｄＴ＜５０×１０^-6 ・・・（７）
ただし、ｄｎ₂／ｄＴ：第２レンズ群の正レンズのｄ線における屈折率の温度係数［℃^-1
］、
である。
以下、第１５の変倍光学系において上記構成をとる理由と作用を説明する。
第２レンズ群の正レンズが大きなパワーを持つと、第２レンズ群の移動量が小さくなる。その結果、コンパクトな光学系が実現できる。しかし、温度が変化したときの屈折率変化の影響も大きくなり、性能劣化を招いてしまう。ここで、屈折率変化をキャンセルできるように、第２レンズ群を複数のレンズで構成しようとすると、第２レンズ群の全長が長くなって光学系の小型化ができない。そこで、光学系が条件式（７）を満たすことが好ましい。この条件を満足すると、温度が変化したときの屈折率の変化量が小さくなり、性能劣化を有効に防ぎながら小型化を実現できる。条件式（７）の上限値の５０×１０^-6 越えるか、あるいは下限値の−３０×１０^-6を下回ると、何れも温度が変化したときの屈折率変化が大きくなり、良好な性能を得られなくなる。
さらに、次の条件式（７−２）を満たすことが好ましい。この条件を満足することで、温度が変化したときの屈折率の変化量をより小さく抑えられる。
−２０×１０^-6＜ｄｎ₂／ｄＴ＜３０×１０^-6 ・・・（７−２）
さらに、次の条件式（７−３）を満たすことが好ましい。この条件を満足することで、温度が変化した時の屈折率の変化量をさらに小さく抑えられる。
−１０×１０^-6＜ｄｎ₂／ｄＴ＜１０×１０^-6 ・・・（７−３）
第１６の変倍光学系は、第１〜第１５の変倍光学系において、前記第３レンズ群の少なくとも１枚の負レンズが、樹脂材料で製作されたレンズであることを特徴とするものである。
以下、第１６の変倍光学系において上記構成をとる理由と作用を説明する。樹脂材料のレンズは、ガラスより低コストでレンズを製作できる。よって、第３レンズ群の少なくとも負レンズが樹脂で製作されているのが良い。
第１７の変倍光学系は、第１〜第１６の変倍光学系において、前記第３レンズ群の少なくとも１枚の負レンズが、以下の条件式を満たすことを特徴とするものである。
−１＜ＳＦ₃＜１０・・・（８）
ただし、ＳＦ₃：第３レンズ群の負レンズのシェイピングファクターであり、
ＳＦ₃＝（ｒ₃₁＋ｒ₃₂）／（ｒ₃₁−ｒ₃₂）で定義され、
ｒ₃₁：第３レンズ群の負レンズの物体側の面の曲率半径、
ｒ₃₂：第３レンズ群の負レンズの像側の面の曲率半径、
である。
以下、第１７の変倍光学系において上記構成をとる理由と作用を説明する。
条件式（８）を満たすことで、第３レンズ群の負レンズの主点位置がより物体側となる。そのため、第２レンズ群と第３レンズ群との主点間隔が短縮できるので、レンズ全長の短縮につながる。条件式（８）の上限値の１０を越えると、像側の面で発生する非点収差等諸収差の変動が大きくなる。よって、上限値を越えることは、収差補正上好ましくない。下限値の−１を下回ると、第３レンズ群の負レンズの主点位置が像側に位置する。そのため、第２レンズ群と第３レンズ群との主点間隔が長くなってしまい、レンズ全長も増大する。よって、下限値を下回ることは好ましくない。
さらに、次の条件式（８−２）を満たすことが好ましい。この条件を満足することで、光学系のコンパクト化が実現できる。
−０．５＜ＳＦ₃＜５・・・（８−２）
さらに、次の条件式（８−３）を満たすことが好ましい。この条件を満足することで、より光学系のコンパクト化が実現できる。
０＜ＳＦ₃＜２・・・（８−３）
第１８の変倍光学系は、第１〜第１７の変倍光学系において、前記第３レンズ群の少なくとも１枚の負レンズが、以下の条件式を満たす材料により製作されていることを特徴とするものである。
０＜ν_d3＜４５・・・（９）
ただし、ν_d3：第３レンズ群の負レンズのアッベ数、
である。
以下、第１８の変倍光学系において上記構成をとる理由と作用を説明する。
コンパクト化のためには、第１レンズ群のレンズ枚数も少ない方がよい。特に、１枚の負レンズで第１レンズ群を構成するとよい。しかし、第１レンズ群を１枚の負レンズで構成すると、倍率色収差が大きく発生してしまう。また、第２レンズ群では軸上色収差が発生する。そこで、条件式（９）を満たすことで、第１レンズ群を１枚の負レンズで構成しても、良好に倍率色収差を補正できる。また、それだけではなく、第２レンズ群で発生した軸上色収差も良好に補正できる。条件式（９）の上限値の４５を越えると、第１レンズ群で発生した倍率色収差及び第２レンズ群で発生した軸上色収差を良好に補正できなくなる。よって上限値を越えることは、収差補正上好ましくない。特に、第２レンズ群で発生した軸上色収差を補正できないと、変倍に伴う軸上色収差の変動が大きくなってしまう。そうなると、画像中心での画質が大きく劣化する。よって、上限値を越えることは好ましくない。下限値の０を下回ると、材料が存在しない。
さらに、次の条件式（９−２）を満たすことが好ましい。この条件を満足することで、第１レンズ群と第２レンズ群で発生した色収差をより良好に補正できる。
０＜ν_d3＜４０・・・（９−２）
さらに、次の条件式（９−３）を満たすことが好ましい。この条件を満足することで、第１レンズ群と第２レンズ群で発生した色収差をさらに良好に補正できる。
０＜ν_d3＜３５・・・（９−３）
第１９の変倍光学系は、第１〜第１８の変倍光学系において、前記第４レンズ群の少なくとも１枚の正レンズが、樹脂材料で製作されていることを特徴とするものである。
以下、第１９の変倍光学系において上記構成をとる理由と作用を説明する。樹脂材料のレンズは、ガラスより低コストでレンズを製作できる。よって、第４レンズ群の少なくとも１枚の正レンズが樹脂材料で製作されているのが好ましい。
第２０の変倍光学系は、第１〜第１９の変倍光学系において、前記第４レンズ群の少なくとも１枚の正レンズが、以下の条件式を満たすことを特徴とするものである。
−１＜ＳＦ₄＜１０・・・（１０）
ただし、ＳＦ₄：第４レンズ群の正レンズのシェイピングファクターであり、
ＳＦ₄＝（ｒ₄₁＋ｒ₄₂）／（ｒ₄₁−ｒ₄₂）で定義され、
ｒ₄₁：第４レンズ群の正レンズの物体側の面の曲率半径、
ｒ₄₂：第４レンズ群の正レンズの像側の面の曲率半径、
である。
以下、第２０の変倍光学系において上記構成をとる理由と作用を説明する。
第３レンズ群で発生する収差量を小さくするには、第３レンズ群での光線高が小さいのが好ましい。このとき、第４レンズ群が条件式（１０）を満たすことが良い。この条件を満足すると、物体側の面の正の屈折力が小さくなる。その結果、物体側の面でのコマ収差や非点収差等の発生量を小さくできる。条件式（１０）の上限の１０を越えると、物体側の面の負の屈折力が大きくなりすぎる。この場合、コマ収差や非点収差等が補正過剰となり、条件式（１０）を満たす場合とは逆符号側に、これらの収差が大きく発生してしまう。また、偏心感度も大きくなり好ましくない。その下限値の−１を下回ると、物体側の面の正の屈折力が大きくなる。この場合、コマ収差や非点収差等諸収差の発生量が大きくなってしまう。そうなると、補正するにはより多くのレンズ枚数が必要となる。よって、下限値を下回ることは好ましくない。
さらに、次の条件式（１０−２）を満たすことが好ましい。この条件を満足することで、諸収差の発生量をより小さくできる。
０＜ＳＦ₄＜７・・・（１０−２）
さらに、次の条件式（１０−３）を満たすことが好ましい。この条件を満足することで、諸収差の発生量をさらに小さくできる。
０．５＜ＳＦ₄＜４・・・（１０−３）
第２１の変倍光学系は、第１〜第２０の変倍光学系において、前記第４レンズ群少なくとも１枚の正レンズが、以下の条件式を満たす材料により製作されていることを特徴とするものである。
４０＜ν_d4＜１００・・・（１１）
ただし、ν_d4：第４レンズ群の正レンズのアッベ数、
である。
以下、第２１の変倍光学系において上記構成をとる理由と作用を説明する。
コンパクト化のためには、第１レンズ群のレンズ枚数も少ない方がよい。特に、１枚の負レンズで第１レンズ群を構成するとよい。しかし、第１レンズ群を１枚の負レンズで構成すると、特に広角端で倍率色収差が大きく発生する。ここで、第３レンズ群の負の屈折力でこの倍率色収差を補正するようにすると、望遠端で補正過剰となる。そこで条件式（１１）を満たすのがよい。この条件を満足することで、望遠端での補正過剰による倍率色収差の発生を良好に抑制することができる。条件式（１１）の上限値の１００を越えると、材料が存在しない。下限値の４０を下回ると、望遠端で発生する倍率色収差を抑制できなくなる。この場合、補正するには、より多くのレンズ枚数が必要となる。よって、下限値を下回ることは好ましくない。
さらに、次の条件式（１１−２）を満たすことが好ましい。この条件を満足することで、倍率色収差の発生をより良好に抑制することができる。
４５＜ν_d4＜１００・・・（１１−２）
さらに、次の条件式（１１−３）を満たすことが好ましい。この条件を満足することで、倍率色収差の発生をさらに良好に抑制することができる。
５０＜ν_d4＜１００・・・（１１−３）
第２２の変倍光学系は、第１〜第２１の変倍光学系において、前記第１レンズ群の光軸方向の位置が、変倍時に固定であることを特徴とするものである。
以下、第２２の変倍光学系において上記構成をとる理由と作用を説明する。第１レンズ群の光軸方向の位置が変倍時に固定であると、アクチュエーター等の移動手段の数を減らすことができる。その結果、移動手段等を含む全体の小型化、及び、低コスト化がさらに可能となる。
第２３の変倍光学系は、第１〜第２２の変倍光学系において、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が、変倍時に一定であることを特徴とするものである。
以下、第２３の変倍光学系において上記構成をとる理由と作用を説明する。
第２レンズ群と第３レンズ群が大きなパワーを持つと、第２レンズ群と第３レンズ群の移動量が小さくなる。よって、この点で好ましい。しかしながら、偏心感度も大きくなっ
て、性能の劣化が起こりやすくなる。そこで、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔を変倍時に一定とするのが好ましい。このようにすると、第２レンズ群と第３レンズ群を一体で移動させるため、第２レンズ群と第３レンズ群の相対偏心の発生を抑えることができる。その結果、性能劣化を効果的に抑えることができる。
第２４の変倍光学系は、第１〜第２３の変倍光学系において、以下の条件式を満たすことを特徴とするものである。
−３５＜ＤＴ_min＜２０・・・（１２）
ただし、ＤＴ_min：歪曲収差量［％］、
である。
以下、第２４の変倍光学系において上記構成をとる理由と作用を説明する。
歪曲収差を電気的に補正し広画角化する場合、条件式（１２）を満たすのが好ましい。この条件を満足することで、電気的に歪曲収差を補正した際、良好な画質で広画角化が実現できる。条件式（１２）の上限値の２０％を越えると、広角端でプラスの歪曲収差が発生することになる。この場合、歪曲収差を電気的に補正しても広画角化は実現できない。下限値の−３０％を下回ると、画像最周辺の引き伸ばし倍率が大きくなる。そのため、歪曲収差を電気的に補正した後の画像が粗くなる。よって、下限値を下回ることは好ましくない。なお、広角端でマイナスの歪曲収差を発生させるとよい。なお、図１５（ａ）〜（ｄ）に、ＤＴ_minの例を示す。図１５（ａ）〜（ｄ）は歪曲収差を示す収差図である。
さらに、次の条件式（１２−２）を満たすことが好ましい。この条件を満足することで、画像を粗くしないままで広画角化できる。
−３０＜ＤＴ_min＜０・・・（１２−２）
さらに、次の条件式（１２−３）を満たすことが好ましい。この条件を満足することで、画像を粗くしないままでより広画角化できる。
−２７＜ＤＴ_min＜−５・・・（１２−３）
第２５の変倍光学系は、第１〜第２４の変倍光学系において、光学系で発生する歪曲収差を電気的に補正することを特徴とするものである。
以下、第２５の変倍光学系において上記構成をとる理由と作用を説明する。
歪曲収差を光学系で良好に補正しようとすると、レンズ枚数が増え光学系が大型化する。光学系で補正し切れない歪曲収差を電気的に補正することで、光学系をよりコンパクトにすることができ好ましい。
レトロフォーカスタイプは広角端での負の歪曲収差が大きいので、電気的に像歪を補正する際に広画角化・高倍率化しやすい。よって、光学系としては、レトロフォーカスタイプが好ましい。
第２６の変倍光学系は、第１〜第２５の変倍光学系において、光学系で発生する倍率色収差を電気的に補正することを特徴とするものである。
以下、第２６の変倍光学系において上記構成をとる理由と作用を説明する。
第１レンズ群を１枚の負レンズで構成することにより、広角端で大きく倍率色収差が発生する。この時、光学系で倍率色収差を良好に補正しようとすると、レンズ枚数が増え光学系が大型化する。そこで、光学系で補正し切れない倍率色収差を、電気的に補正することが好ましい。このようにすることで、光学系をよりコンパクトにすることができる。なお、倍率の色収差を電気的に補正するには、各色ごとの像の大きさを一致させればよい。像の大きさの変更は、、像面湾曲の補正方法を利用すればよい。
第２７の変倍光学系は、第１〜第２６の変倍光学系において、光学系を構成する少なくとも１つの光学素子の光学材料として有機無機複合材料を用いることを特徴とするものである。
以下、第２７の変倍光学系において上記構成をとる理由と作用を説明する。
光学素子の光学材料として有機無機複合材料を用いると、有機成分と無機成分の種類と存在量比率に応じて、種々の光学特性（屈折率、波長分散性）が発現するようになる（得られる）。このことから、有機成分と無機成分を任意の比率で配合することで、種々の光学特性が得られるようになり、より少ない枚数すなわち低コスト・小型で諸収差を補正で
きる。
第２８の変倍光学系は、第２７の変倍光学系において、前記有機無機複合体は、ジルコニアのナノ粒子を含むことを特徴とするものである。
第２９の変倍光学系は、第２７の変倍光学系において、前記有機無機複合体は、ジルコニアとアルミナのナノ粒子を含むことを特徴とするものである。
第３０の変倍光学系は、第２７の変倍光学系において、前記有機無機複合体は、ニオブ酸化物のナノ粒子を含むことを特徴とするものである。
第３１の変倍光学系は、第２７の変倍光学系において、前記有機無機複合体は、ジルコニウムアルコキシドの加水分解物とアルミナのナノ粒子を含むことを特徴とするものである。
第２８〜第３１の変倍光学系において、上記構成をとる理由とその作用を説明する。これらの材料のナノ粒子は、無機成分の例示である。そして、このようなナノ粒子を有機成分のプラスチック中に所定の存在量比率で分散させることにより、種々の光学特性（屈折率、波長分散性）を発現させることができる。
また、電子機器は、第１〜第３１の変倍光学系と、その像側に配された電子撮像素子とを有することを特徴とするものである。
上記の電子機器において、上記構成をとる理由とその作用を説明する。以上の変倍光学系は、小型で低コストなものである。よって、このような変倍光学系を撮像光学系として搭載した電子機器において、機器の小型化・低コスト化を図ることができる。なお、電子機器としては、デジタルカメラ、ビデオカメラ、デジタルビデオユニット、パーソナルコンピュータ、モバイルコンピュータ、携帯電話、情報携帯端末等がある。
次に、以下に本発明の変倍光学系（ズームレンズ）の実施例１〜７について、図面を参照して説明する。実施例１〜７の無限遠物点合焦時の広角端（ａ）、中間状態（ｂ）、望遠端（ｃ）の光軸に沿うレンズ断面図を、それぞれ図１〜図７に示す。各図中、Ｇ１は第１レンズ群、Ｓは開口絞り、Ｇ２は第２レンズ群、Ｇ３は第３レンズ群、Ｇ４は第４レンズ群、Ｆは近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、Ｉは像面を示す。また、実施例１〜７の無限遠物点合焦時の広角端（ａ）、中間状態（ｂ）、望遠端（ｃ）の球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）の収差図をそれぞれ図８〜図１４に示す。なお、これら収差図中において、“ＦＩＹ”は像高を表す。

実施例１の変倍光学系は、図１に示すように、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳと、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とで構成されている。そして、広角端から望遠端に変倍する際に、第１レンズ群Ｇ１は固定であり、第２レンズ群Ｇ２は開口絞りＳと共に物体側へ単調に移動し、第３レンズ群Ｇ３は第２レンズ群Ｇ２との間隔を若干広げながら物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４は固定である。

第１レンズ群Ｇ１は、両凹負レンズで構成されており、負のパワーを有している。この両凹負レンズの両面は非球面である。

第２レンズ群Ｇ２は、両凸正レンズで構成されており、正のパワーを有している。この両凸正レンズの両面は非球面である。

第３レンズ群Ｇ３は、両凹負レンズで構成されており、負のパワーを有している。この両凹負レンズの像側の面は非球面である。

第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズで構成されており、正のパワーを有している。この正メニスカスレンズの像側の面は非球面である。

本実施例のレンズは、第２レンズ群Ｇ２の両凸正レンズがガラスで製作されている他は、全て樹脂材料で製作されている。

実施例２の変倍光学系は、図２に示すように、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳと、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とで構成されている。そして、広角端から望遠端に変倍する際に、第１レンズ群Ｇ１は固定であり、第２レンズ群Ｇ２は開口絞りＳと共に物体側へ単調に移動し、第３レンズ群Ｇ３は第２レンズ群Ｇ２との間隔を若干一旦狭め次いで広げるように物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４は固定である。

実施例３の変倍光学系は、図３に示すように、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳと、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とで構成されている。そして、広角端から望遠端に変倍する際に、第１レンズ群Ｇ１は固定であり、第２レンズ群Ｇ２は開口絞りＳと共に物体側へ単調に移動し、第３レンズ群Ｇ３は第２レンズ群Ｇ２との間隔を若干一旦狭め次いで広げるように物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４は固定である。

本実施例のレンズは、第１レンズ群Ｇ１の両凹負レンズと第２レンズ群Ｇ２の両凸正レンズがガラスで製作されている他は、全て樹脂材料で製作されている。

実施例４の変倍光学系は、図４に示すように、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳと、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とで構成されている。そして、広角端から望遠端に変倍する際に、第１レンズ群Ｇ１は固定であり、第２レンズ群Ｇ２は開口絞りＳと共に物体側へ単調に移動し、第３レンズ群Ｇ３は第２レンズ群Ｇ２との間隔を若干一旦狭め次いで広げるように物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４は固定である。

第１レンズ群Ｇ１は、両凹負レンズと像側に凹面を向けた正メニスカスレンズで構成されており、負のパワーを有している。この両凹負レンズの両面と正メニスカスレンズの像側の面は非球面である。

実施例５の変倍光学系は、図５に示すように、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳと、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とで構成されている。そして、広角端から望遠端に変倍する際に、第１レンズ群Ｇ１は固定であり、第２レンズ群Ｇ２は開口絞りＳと共に物体側へ単調に移動し、第３レンズ群Ｇ３は第２レンズ群Ｇ２との間隔を若干一旦狭め次いで広げるように物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４は固定である。

本実施例のレンズは、第２レンズ群Ｇ２の両凸正レンズと第３レンズ群Ｇ３の両凹負レンズがガラスで製作されている他は、全て樹脂材料で製作されている。

実施例６の変倍光学系は、図６に示すように、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳと、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とで構成されている。そして、広角端から望遠端に変倍する際に、第１レンズ群Ｇ１は固定であり、第２レンズ群Ｇ２は開口絞りＳと共に物体側へ単調に移動し、第３レンズ群Ｇ３は第２レンズ群Ｇ２との間隔を若干一旦狭め次いで広げるように物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４は固定である。

第１レンズ群Ｇ１は、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズで構成されており、負のパワーを有している。この負メニスカスレンズの両面は非球面である。

本実施例のレンズは、第１レンズ群Ｇ１の負メニスカスレンズと第２レンズ群Ｇ２の両凸正レンズが樹脂材料で製作されている他は、全てガラスで製作されている。

実施例７の変倍光学系は、図７に示すように、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳと、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とで構成されている。そして、広角端から望遠端に変倍する際に、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側に位置し、第２レンズ群Ｇ２は開口絞りＳと共に物体側へ単調に移動し、第３レンズ群Ｇ３は第２レンズ群Ｇ２と一体に移動し、第４レンズ群Ｇ４は固定である。

本実施例のレンズは、第２レンズ群Ｇ２の両凸正レンズが樹脂材料で製作されている他は、全てガラスで製作されている。

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は全系換算焦点距離、Ｆ_NOはＦナンバー、ωは最大像高の６０％位置に入射する光線の半画角、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、ｎ_d1、ｎ_d2…は各レンズのｄ線の屈折率、ν_d1、ν_d2…は各レンズのアッベ数である。ここで、換算焦点距離とは、各状態で条件式（２）と同様に定義される焦点距離である。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。

ｘ＝（ｙ²／ｒ）／［１＋｛１−（Ｋ＋１）（ｙ／ｒ）²｝^1/2］
＋Ａ₄ｙ⁴＋Ａ₆ｙ⁶＋Ａ₈ｙ⁸
ただし、ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐係数、Ａ₄、Ａ₆、Ａ₈はそれぞれ４次、６次、８次の非球面係数である。

実施例１
ｒ₁= -6.183 （非球面）ｄ₁= 0.50 ｎ_d1 =1.52542 ν_d1 =55.78
ｒ₂= 5.256 （非球面）ｄ₂= （可変）
ｒ₃= ∞（絞り）ｄ₃= 0.11
ｒ₄= 2.506 （非球面）ｄ₄= 1.40 ｎ_d2 =1.69350 ν_d2 =53.21
ｒ₅= -3.911 （非球面）ｄ₅= （可変）
ｒ₆= -10.763 ｄ₆= 0.69 ｎ_d3 =1.60687 ν_d3 =27.03
ｒ₇= 2.550 （非球面）ｄ₇= （可変）
ｒ₈= -10.931 ｄ₈= 0.93 ｎ_d4 =1.52542 ν_d4 =55.78
ｒ₉= -3.297 （非球面）ｄ₉= 1.47
ｒ₁₀= ∞ ｄ₁₀= 0.50 ｎ_d5 =1.51633 ν_d5 =64.14
ｒ₁₁= ∞
非球面係数
第１面
Ｋ = -8.832
Ａ₄= -1.6811 ×10^-2
Ａ₆= 4.6095 ×10^-3
Ａ₈= -3.7318 ×10^-4
第２面
Ｋ = 2.683
Ａ₄= -1.7005 ×10^-2
Ａ₆= 4.8706 ×10^-3
Ａ₈= -8.7160 ×10^-5
第４面
Ｋ = -1.446
Ａ₄= 7.1820 ×10^-3
Ａ₆= -1.3597 ×10^-3
Ａ₈= -8.9543 ×10^-4
第５面
Ｋ = 4.998
Ａ₄= 3.1231 ×10^-2
Ａ₆= -3.7519 ×10^-3
Ａ₈= 3.3416 ×10^-3
第７面
Ｋ = 0.398
Ａ₄= -6.3058 ×10^-3
Ａ₆= 1.3348 ×10^-2
Ａ₈= -2.0305 ×10^-3
第９面
Ｋ = -5.648
Ａ₄= -1.2285 ×10^-2
Ａ₆= 1.4116 ×10^-3
Ａ₈= -1.5701 ×10^-4
ズームデータ（∞）
ＷＥＳＴＴＥ
ｔａｎω 0.464 0.268 0.155
ｆ (mm) 2.912 5.044 8.737
Ｆ_NO 2.80 3.62 4.70
ｄ₂ 3.80 2.08 0.29
ｄ₅ 0.38 0.39 0.72
ｄ₇ 0.99 2.71 4.17
Ｙ_h＝2.25mm 。

実施例２
ｒ₁= -32.606 （非球面）ｄ₁= 0.50 ｎ_d1 =1.52542 ν_d1 =55.78
ｒ₂= 2.845 （非球面）ｄ₂= （可変）
ｒ₃= ∞（絞り）ｄ₃= -0.16
ｒ₄= 1.761 （非球面）ｄ₄= 1.00 ｎ_d2 =1.74320 ν_d2 =49.34
ｒ₅= -3.652 （非球面）ｄ₅= （可変）
ｒ₆= -8.689 ｄ₆= 0.50 ｎ_d3 =1.60687 ν_d3 =27.03
ｒ₇= 1.972 （非球面）ｄ₇= （可変）
ｒ₈= -7.397 ｄ₈= 0.90 ｎ_d4 =1.52542 ν_d4 =55.78
ｒ₉= -2.804 （非球面）ｄ₉= 1.04
ｒ₁₀= ∞ ｄ₁₀= 0.50 ｎ_d5 =1.51633 ν_d5 =64.14
ｒ₁₁= ∞
非球面係数
第１面
Ｋ = 339.509
Ａ₄= -5.0584 ×10^-2
Ａ₆= 1.5427 ×10^-2
Ａ₈= -1.3268 ×10^-3
第２面
Ｋ = -2.129
Ａ₄= -5.2582 ×10^-2
Ａ₆= 1.7185 ×10^-2
Ａ₈= 1.0183 ×10^-3
第４面
Ｋ = -0.740
Ａ₄= 1.7275 ×10^-2
Ａ₆= -3.1227 ×10^-3
Ａ₈= 1.7476 ×10^-2
第５面
Ｋ = -0.368
Ａ₄= 6.5061 ×10^-2
Ａ₆= -2.4639 ×10^-2
Ａ₈= 4.5010 ×10^-2
第７面
Ｋ = 1.724
Ａ₄= -3.3630 ×10^-2
Ａ₆= 3.5465 ×10^-2
Ａ₈= -2.4462 ×10^-2
第９面
Ｋ = 0.404
Ａ₄= 1.3104 ×10^-2
Ａ₆= -2.7380 ×10^-3
Ａ₈= 3.2071 ×10^-4
ズームデータ（∞）
ＷＥＳＴＴＥ
ｔａｎω 0.464 0.328 0.232
ｆ (mm) 2.912 4.119 5.824
Ｆ_NO 2.80 3.30 3.92
ｄ₂ 2.03 1.23 0.36
ｄ₅ 0.12 0.10 0.16
ｄ₇ 0.73 1.55 2.36
Ｙ_h＝2.25mm 。

実施例３
ｒ₁= -9.655 （非球面）ｄ₁= 0.50 ｎ_d1 =1.49700 ν_d1 =81.54
ｒ₂= 4.784 （非球面）ｄ₂= （可変）
ｒ₃= ∞（絞り）ｄ₃= 0.08
ｒ₄= 2.585 （非球面）ｄ₄= 1.21 ｎ_d2 =1.69350 ν_d2 =53.21
ｒ₅= -3.456 （非球面）ｄ₅= （可変）
ｒ₆= -9.610 ｄ₆= 1.01 ｎ_d3 =1.60687 ν_d3 =27.03
ｒ₇= 2.239 （非球面）ｄ₇= （可変）
ｒ₈= -20.331 ｄ₈= 1.08 ｎ_d4 =1.52542 ν_d4 =55.78
ｒ₉= -3.315 （非球面）ｄ₉= 1.20
ｒ₁₀= ∞ ｄ₁₀= 0.50 ｎ_d5 =1.51633 ν_d5 =64.14
ｒ₁₁= ∞
非球面係数
第１面
Ｋ = 0.000
Ａ₄= -1.8649 ×10^-2
Ａ₆= 4.3938 ×10^-3
Ａ₈= -3.0112 ×10^-4
第２面
Ｋ = 0.000
Ａ₄= -2.1364 ×10^-2
Ａ₆= 4.9041 ×10^-3
Ａ₈= -5.0578 ×10^-5
第４面
Ｋ = -2.226
Ａ₄= 9.2902 ×10^-3
Ａ₆= -2.4966 ×10^-3
Ａ₈= 0
第５面
Ｋ = 0.000
Ａ₄= 1.8077 ×10^-2
Ａ₆= -5.3925 ×10^-3
Ａ₈= 5.3371 ×10^-4
第７面
Ｋ = -0.294
Ａ₄= -2.2536 ×10^-3
Ａ₆= 1.2288 ×10^-2
Ａ₈= -1.1899 ×10^-3
第９面
Ｋ = -0.992
Ａ₄= 4.5567 ×10^-3
Ａ₆= -1.1044 ×10^-3
Ａ₈= 5.8436 ×10^-5
ズームデータ（∞）
ＷＥＳＴＴＥ
ｔａｎω 0.464 0.271 0.155
ｆ (mm) 2.912 4.982 8.737
Ｆ_NO 2.80 3.66 4.83
ｄ₂ 3.98 2.25 0.22
ｄ₅ 0.28 0.22 0.39
ｄ₇ 0.77 2.57 4.43
Ｙ_h＝2.25mm 。

実施例４
ｒ₁= -4.079 （非球面）ｄ₁= 0.50 ｎ_d1 =1.49700 ν_d1 =81.54
ｒ₂= 8.948 （非球面）ｄ₂= 0.26
ｒ₃= 6.961 ｄ₃= 0.50 ｎ_d2 =1.58423 ν_d2 =30.49
ｒ₄= 8.499 （非球面）ｄ₄= （可変）
ｒ₅= ∞（絞り）ｄ₅= 0.05
ｒ₆= 2.577 （非球面）ｄ₆= 1.33 ｎ_d3 =1.69350 ν_d3 =53.21
ｒ₇= -3.853 （非球面）ｄ₇= （可変）
ｒ₈= -7.684 ｄ₈= 0.65 ｎ_d4 =1.60687 ν_d4 =27.03
ｒ₉= 2.484 （非球面）ｄ₉= （可変）
ｒ₁₀= -77.410 ｄ₁₀= 1.07 ｎ_d5 =1.52542 ν_d5 =55.78
ｒ₁₁= -3.896 （非球面）ｄ₁₁= 1.51
ｒ₁₂= ∞ ｄ₁₂= 0.50 ｎ_d6 =1.51633 ν_d6 =64.14
ｒ₁₃= ∞
非球面係数
第１面
Ｋ = -5.031
Ａ₄= 9.1900 ×10^-4
Ａ₆= 2.3688 ×10^-4
Ａ₈= -2.0369 ×10^-5
第２面
Ｋ = 0.000
Ａ₄= 6.9305 ×10^-3
Ａ₆= -2.9645 ×10^-4
Ａ₈= 0
第４面
Ｋ = 3.002
Ａ₄= -1.0237 ×10^-4
Ａ₆= 5.8425 ×10^-4
Ａ₈= 3.3321 ×10^-5
第６面
Ｋ = -1.455
Ａ₄= 7.1596 ×10^-3
Ａ₆= -7.5701 ×10^-4
Ａ₈= 7.2848 ×10^-5
第７面
Ｋ = 4.302
Ａ₄= 2.9455 ×10^-2
Ａ₆= -4.3530 ×10^-3
Ａ₈= 2.0768 ×10^-3
第９面
Ｋ = 0.462
Ａ₄= -9.8796 ×10^-3
Ａ₆= 1.1006 ×10^-2
Ａ₈= -4.9352 ×10^-4
第１１面
Ｋ = -2.202
Ａ₄= 6.4804 ×10^-4
Ａ₆= -2.5619 ×10^-4
Ａ₈= -9.1878 ×10^-6
ズームデータ（∞）
ＷＥＳＴＴＥ
ｔａｎω 0.464 0.268 0.155
ｆ (mm) 2.912 5.044 8.737
Ｆ_NO 2.80 3.64 4.70
ｄ₄ 4.44 2.41 0.27
ｄ₇ 0.30 0.29 0.51
ｄ₉ 1.41 3.45 5.37
Ｙ_h＝2.25mm 。

実施例５
ｒ₁= -8.223 （非球面）ｄ₁= 0.50 ｎ_d1 =1.52542 ν_d1 =55.78
ｒ₂= 6.042 （非球面）ｄ₂= （可変）
ｒ₃= ∞（絞り）ｄ₃= 0.00
ｒ₄= 2.602 （非球面）ｄ₄= 1.26 ｎ_d2 =1.74320 ν_d2 =49.34
ｒ₅= -3.543 （非球面）ｄ₅= （可変）
ｒ₆= -8.926 ｄ₆= 0.69 ｎ_d3 =1.68893 ν_d3 =31.07
ｒ₇= 2.496 （非球面）ｄ₇= （可変）
ｒ₈= -13.204 ｄ₈= 0.98 ｎ_d4 =1.52542 ν_d4 =55.78
ｒ₉= -3.213 （非球面）ｄ₉= 1.35
ｒ₁₀= ∞ ｄ₁₀= 0.50 ｎ_d5 =1.51633 ν_d5 =64.14
ｒ₁₁= ∞
非球面係数
第１面
Ｋ = -10.658
Ａ₄= -1.3563 ×10^-2
Ａ₆= 2.8485 ×10^-3
Ａ₈= -1.7401 ×10^-4
第２面
Ｋ = 1.931
Ａ₄= -1.3665 ×10^-2
Ａ₆= 2.8113 ×10^-3
Ａ₈= 3.6936 ×10^-5
第４面
Ｋ = -1.594
Ａ₄= 6.3703 ×10^-3
Ａ₆= -1.4234 ×10^-3
Ａ₈= -8.5820 ×10^-4
第５面
Ｋ = 3.729
Ａ₄= 3.1487 ×10^-2
Ａ₆= -6.1491 ×10^-3
Ａ₈= 1.5899 ×10^-3
第７面
Ｋ = 0.548
Ａ₄= -9.0292 ×10^-3
Ａ₆= 1.2875 ×10^-2
Ａ₈= -1.1363 ×10^-3
第９面
Ｋ = -3.124
Ａ₄= -3.0035 ×10^-3
Ａ₆= 1.3365 ×10^-4
Ａ₈= -1.4921 ×10^-5
ズームデータ（∞）
ＷＥＳＴＴＥ
ｔａｎω 0.464 0.268 0.155
ｆ (mm) 2.912 5.044 8.737
Ｆ_NO 2.80 3.67 4.80
ｄ₂ 4.37 2.49 0.40
ｄ₅ 0.22 0.16 0.29
ｄ₇ 1.14 3.08 5.05
Ｙ_h＝2.25mm 。

実施例６
ｒ₁= 7.747 （非球面）ｄ₁= 0.62 ｎ_d1 =1.49700 ν_d1 =81.54
ｒ₂= 2.692 （非球面）ｄ₂= （可変）
ｒ₃= ∞（絞り）ｄ₃= 0.00
ｒ₄= 2.784 （非球面）ｄ₄= 1.37 ｎ_d2 =1.69350 ν_d2 =53.21
ｒ₅= -4.121 （非球面）ｄ₅= （可変）
ｒ₆= -8.694 ｄ₆= 1.40 ｎ_d3 =1.60687 ν_d3 =27.03
ｒ₇= 2.109 （非球面）ｄ₇= （可変）
ｒ₈= -583.06 ｄ₈= 1.35 ｎ_d4 =1.52542 ν_d4 =55.78
ｒ₉= -3.099 （非球面）ｄ₉= 0.80
ｒ₁₀= ∞ ｄ₁₀= 0.50 ｎ_d5 =1.51633 ν_d5 =64.14
ｒ₁₁= ∞
非球面係数
第１面
Ｋ = 0.000
Ａ₄= -3.1844 ×10^-2
Ａ₆= 4.5979 ×10^-3
Ａ₈= -2.2469 ×10^-4
第２面
Ｋ = 0.000
Ａ₄= -4.3997 ×10^-2
Ａ₆= 6.1072 ×10^-3
Ａ₈= -3.0480 ×10^-4
第４面
Ｋ = -1.718
Ａ₄= 6.1590 ×10^-3
Ａ₆= -3.5451 ×10^-5
Ａ₈= 0
第５面
Ｋ = 0.000
Ａ₄= 1.4067 ×10^-2
Ａ₆= -1.3236 ×10^-3
Ａ₈= -4.0202 ×10^-5
第７面
Ｋ = -0.880
Ａ₄= 4.0675 ×10^-3
Ａ₆= 8.2640 ×10^-3
Ａ₈= 7.3958 ×10^-4
第９面
Ｋ = -1.385
Ａ₄= 7.2789 ×10^-3
Ａ₆= -1.6320 ×10^-3
Ａ₈= 1.0057 ×10^-4
ズームデータ（∞）
ＷＥＳＴＴＥ
ｔａｎω 0.386 0.209 0.120
ｆ (mm) 3.501 6.451 11.226
Ｆ_NO 2.80 4.01 5.41
ｄ₂ 5.14 2.76 0.30
ｄ₅ 0.40 0.29 0.42
ｄ₇ 0.73 3.22 5.56
Ｙ_h＝2.25mm 。

実施例７
ｒ₁= -10.830 （非球面）ｄ₁= 0.50 ｎ_d1 =1.52542 ν_d1 =55.78
ｒ₂= 5.001 （非球面）ｄ₂= （可変）
ｒ₃= ∞（絞り）ｄ₃= 0.12
ｒ₄= 2.379 （非球面）ｄ₄= 1.40 ｎ_d2 =1.69350 ν_d2 =53.21
ｒ₅= -4.330 （非球面）ｄ₅= （可変）
ｒ₆= -12.684 ｄ₆= 0.50 ｎ_d3 =1.60687 ν_d3 =27.03
ｒ₇= 2.616 （非球面）ｄ₇= （可変）
ｒ₈= -4.500 ｄ₈= 0.89 ｎ_d4 =1.52542 ν_d4 =55.78
ｒ₉= -2.437 （非球面）ｄ₉= 0.80
ｒ₁₀= ∞ ｄ₁₀= 0.50 ｎ_d5 =1.51633 ν_d5 =64.14
ｒ₁₁= ∞
非球面係数
第１面
Ｋ = 1.353
Ａ₄= -1.9133 ×10^-2
Ａ₆= 3.9701 ×10^-3
Ａ₈= -2.4010 ×10^-4
第２面
Ｋ = -1.448
Ａ₄= -2.0173 ×10^-2
Ａ₆= 4.1109 ×10^-3
Ａ₈= 1.4332 ×10^-5
第４面
Ｋ = -1.242
Ａ₄= 8.6803 ×10^-3
Ａ₆= -1.8366 ×10^-3
Ａ₈= 7.1887 ×10^-4
第５面
Ｋ = 4.369
Ａ₄= 3.0765 ×10^-2
Ａ₆= -9.1609 ×10^-3
Ａ₈= 3.5814 ×10^-3
第７面
Ｋ = 0.376
Ａ₄= -4.4877 ×10^-3
Ａ₆= 2.1909 ×10^-2
Ａ₈= -3.8175 ×10^-3
第９面
Ｋ = -2.625
Ａ₄= -7.2840 ×10^-3
Ａ₆= -3.3813 ×10^-4
Ａ₈= -2.7375 ×10^-5
ズームデータ（∞）
ＷＥＳＴＴＥ
ｔａｎω 0.464 0.268 0.155
ｆ (mm) 2.912 5.044 8.737
Ｆ_NO 2.80 3.67 4.79
ｄ₂ 4.15 1.89 0.28
ｄ₅ 0.38 0.38 0.38
ｄ₇ 1.06 2.32 4.73
Ｙ_h＝2.25mm 。

次に、上記各実施例における条件式（１）〜（１２）の値を示す。

条件式（１）（２）（３）（４）（５）（６）
実施例１ 55.78 1.83 0.08 -0.22 53.21 0.83
実施例２ 55.78 1.70 0.84 -0.35 49.34 0.60
実施例３ 81.54 2.19 0.34 -0.14 53.21 0.80
実施例４ 81.54 1.91 -0.35 -0.20 53.21 0.84
実施例５ 55.78 2.25 0.15 -0.15 49.34 0.76
実施例６ 81.54 2.47 2.07 -0.19 53.21 0.74
実施例７ 55.78 2.21 0.37 -0.29 53.21 0.83
。

条件式（７）（８）（９）（10）（11）（12）
実施例１ 3.2×10^-6 0.62 27.03 1.86 55.78 -25.1
実施例２ 6.2×10^-6 0.63 27.03 2.22 55.78 -19.4
実施例３ 3.2×10^-6 0.62 27.03 1.39 55.78 -23.0
実施例４ 3.2×10^-6 0.51 23.78 1.11 55.78 -24.1
実施例５ 6.2×10^-6 0.56 31.07 1.64 55.78 -24.7
実施例６ 3.2×10^-6 0.61 27.03 1.01 55.78 -6.2
実施例７ 3.2×10^-6 0.66 27.03 3.36 55.78 -24.9
。

ところで、以上の実施例のズームレンズ（変倍光学系）は何れも、歪曲収差が比較的大きく発生している。したがって、電子撮像素子を介して被写体画像情報を取り込むと、電子撮像素子から出力される映像信号も、その歪みの情報が含まれる。すなわち、歪みを持つ画像データが、電子撮像装置に取り込まれる。このような光学歪みの例としては、図１６に示すような樽型歪曲収差がある。この樽型歪曲収差の場合、本来、破線で示される位置にあるべき画面１０１の画像が、実線位置に結像した画面１０２の画像となるような歪みである。

以上の全ての実施例においては、このような歪曲収差を電気的に補正している。その電気的な補正方法について以下に説明する。

上記のような電子撮像素子を介して取り込まれた光学歪みを伴う映像信号において、その歪みを補正するには、まず、映像信号をデジタル信号に変換して画像メモリに書き込む。そして、歪み特性に応じて読み出すことにより、画像メモリ上で歪みを補正する。図１６において、歪曲収差がない場合、格子状の画像は破線で示す画像１０１となる。一方、歪曲収差がある場合、格子状の画像は実線で示す画像１０２となる。本発明のズームレンズのように、光学系で光学歪みが発生する状態では、破線で示す画像１０１が、上記の光学歪みにより、実線の画像１０２のように画像メモリに記憶される。そこで、この歪みの補正を行うには、この補正前画像データを画像メモリから読み出すとき、Ｐ_A点を読み出すべきタイミングにＰ_a点に記憶されている補正前画像データを、また、Ｐ_B点を読み出すべきタイミングにＰ_b点に記憶されている補正前画像データを、同様にＰ_D点を読み出すぺきタイミングにＰ_d点に記憶されている補正前画像データをそれぞれ読み出す。このようにすると、補正前画像１０２は、破線で示す歪みのない元の格子状の画面１０１の画像として読み出されるので、光学歪みが補正された画像が表示される。

なお、歪みの補正方法としては、Ｐ_x点を基準にして、それ以外の点を補正しても良い。この場合、補正後の画像１０３の最も外枠（外側）は、１点鎖線で示されたようになる。図からわかるように、Ｐ_x点はＰ_X点であり、補正の前後で変わらない。一方、例えばＰ_y点にはＰ_Y点が対応することになる。また、図から分かるように、１点鎖線の像は、点線で示す像が縮小されたものになる。よって、実線で示された像の各点は、縮小された外枠１０３’と破線の外枠１０２’の比に応じた位置に補正されることになる。

図１７は、光学歪み補正を行う画像処理機能を備えた装置のブロック構成図である。この装置においては、まず、本発明のズームレンズ１を介して、被写体像がＣＣＤ（電子撮像素子）２の撮像面上に形成される。このＣＣＤ２の撮像面に形成されている被写体像は、上記のような光学歪みを含んでいる。この被写体像は、ＣＣＤ２で電気信号に変換される。ＣＣＤ２からの電気信号は、撮像プロセス回路３で所定の処理が施されて映像信号としてＡ／Ｄ変換回路４に供給される。そのＡ／Ｄ変換回路４でデジタル信号に変換された映像信号は、画像メモリ５に記憶される。画像メモリ５への信号の書き込み及び読み出しは、ライトコントロール回路１０とリードコントロール回路１２Ａによって制御される。

なお、ＳＳＧ（同期信号発生）回路９は、基準タイミング信号を発生する。そして、ＳＳＧ（同期信号発生）回路９はこの基準タイミング信号を、後述するＴＧ（タイミング発生）回路８、上記撮像プロセス回路３、および、ライトコントロール回路１０、リードコントロール回路１２Ａに供給する。ＴＧ回路８は、ＳＳＧ回路９からの水平（Ｈ）方向、垂直（Ｖ）方向の読み出しタイミング信号をＣＣＤ２に送出する。また、補正量ＲＯＭ１３Ａには、画面の各部について、予め定まる補正量データが格納されている。この予め定まる補正量として格納されるものは、例えば、図１６に示すように、実線上の位置と破線上の位置との関係で定まる光学歪みを補正する補正量アドレス値である。

そして、上記リードコントロール回路１２Ａから出力されるリード信号により、画像メモリ５から信号（データ）が読み出される。この時、信号は、光学歪みを補正すべく画像メモリ５から読み出される。読み出された信号は、補間処理回路６で補間処理された後、Ｄ／Ａコンバータ７によりアナログ信号に変換され、出力される。

なお、デジタルカメラ（電子カメラ）の場合、画像メモリ５に余裕がない場合もある。そのような場合には、画像メモリ５に記憶する前、すなわちＣＣＤ２から映像信号を読み出すときに、光学歪みの補正量に相当する時間だけタイミングを変化させるようにしてもよい。

次に、倍率色収差も、色分解画像それぞれについて上記と同様の歪み補正をすれば電気系に補正することができる。以上の全ての実施例においては、歪曲収差だけでなく倍率色収差も同時に電気的に補正している。

ところで、以上の実施例の変倍光学系ではレンズにガラスや樹脂材料を用いているが、代わりに有機無機複合材料を用いてもよい。本発明で利用可能な有機無機複合体について説明する。

有機無機複合体は、有機成分と無機成分とが分子レベル、若しくはナノスケールで混合複合化されたものである。その形態は、(1) 有機骨格からなる高分子マトリックスと無機骨格からなるマトリックスが相互に絡み合い、互いのマトリックスへ貫入された構造のもの、(2) 有機骨格からなる高分子マトリックス中に、ナノスケールの光の波長より十分小さな無機微粒子（いわゆるナノ粒子）が均一分散したもの、及び(3) これらの複合構造になったものがある。有機成分と無機成分との間には、水素結合や分散力、クーロン力等の分子間力や、共有結合、イオン結合、π電子雲の相互作用による引力等、何らかの相互作用が働いている。有機無機複合体では、前述のように有機成分と無機成分が分子レベル、若しくは光の波長より小さなスケール領域で混合されている。このため、光の散乱に対する影響がほとんどなくなっており、透明体が得られる。また、マックスウェル方程式からも導かれるように、有機成分、無機成分それぞれの光学特性を反映した材料となる。よって、有機成分、無機成分の種類と存在量比率に応じて、種々の光学特性（屈折率、波長分散性）を発現するようになる。このことから、有機成分と無機成分を任意の比率で配合することで、種々の光学特性が得られるようになる。

以下の表１は、アクリレート樹脂（紫外線硬化型）とジルコニア（ＺｒＯ₂）ナノ粒子の有機無機複合体の組成例を示す。表２は、アクリレート樹脂とジルコニア（ＺｒＯ₂）／アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）ナノ粒子の有機無機複合体の組成例を示す。表３は、アクリレート系樹脂とニオブ酸化物（Ｎｂ₂Ｏ₅）ナノ粒子の有機無機複合体の組成例を示す。表４は、アクリレート樹脂とジルコニウムアルコキシドとアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）ナノ粒子の有機無機複合体の組成例を示す。

表１
┌────┬────┬────┬────┬────┬────┬─────┐
│ジルコニ│ｎ_d │ν_d │ｎ_C │ｎ_F │ｎ_g │ 備考 │
│ア含有量│ │ │ │ │ │ │
├────┼────┼────┼────┼────┼────┼─────┤
│ 0 │1.49236 │57.85664│1.48981 │1.49832 │1.50309 │アクリル │
│ │ │ │ │ │ │100 ％ │
├────┼────┼────┼────┼────┼────┼─────┤
│ 0.1 │1.579526│54.85037│1.57579 │1.586355│1.59311 │ │
├────┼────┼────┼────┼────┼────┼─────┤
│ 0.2 │1.662128│53.223 │1.657315│1.669756│1.678308│ │
├────┼────┼────┼────┼────┼────┼─────┤
│ 0.3 │1.740814│52.27971│1.735014│1.749184│1.759385│ │
├────┼────┼────┼────┼────┼────┼─────┤
│ 0.4 │1.816094│51.71726│1.809379│1.825159│1.836887│ │
├────┼────┼────┼────┼────┼────┼─────┤
│ 0.5 │1.888376│51.3837 │1.880807│1.898096│1.911249│ │
└────┴────┴────┴────┴────┴────┴─────┘
。

表２
┌───┬───┬────┬────┬────┬────┬────┬────┐
│AlsO₃│ZrOs │ｎ_d │ν_d │ｎ_C │ｎ_F │ｎ_g │ 備考 │
│存在率│存在率│ │ │ │ │ │ │
├───┼───┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤
│0.1 │0.4 │1.831515│53.56672│1.824851│1.840374│1.851956│アクリレ│
│ │ │ │ │ │ │ │ート50％│
├───┼───┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤
│0.2 │0.3 │1.772832│56.58516│1.767125│1.780783│1.790701│ │
├───┼───┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤
│0.3 │0.2 │1.712138│60.97687│1.707449│1.719127│1.727275│ │
├───┼───┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤
│0.4 │0.1 │1.649213│67.85669│1.645609│1.655177│1.661429│ │
├───┼───┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤
│0.2 │0.2 │1.695632│58.32581│1.690903│1.702829│1.774891│ │
└───┴───┴────┴────┴────┴────┴────┴────┘
。

表３
┌───┬───┬────┬────┬────┬────┬────┐
│NbsO₅│AlsO₃│ｎ_d │ν_d │ｎ_C │ｎ_F │ｎ_g │
│含有量│含有量│ │ │ │ │ │
├───┼───┼────┼────┼────┼────┼────┤
│0.1 │ 0 │1.589861│29.55772│1.584508│1.604464│1.617565│
├───┼───┼────┼────┼────┼────┼────┤
│0.2 │ 0 │1.681719│22.6091 │1.673857│1.70401 │1.724457│
├───┼───┼────┼────┼────┼────┼────┤
│0.3 │ 0 │1.768813│19.52321│1.758673│1.798053│1.8251 │
├───┼───┼────┼────┼────┼────┼────┤
│0.4 │ 0 │1.851815│17.80818│1.839583│1.887415│1.920475│
├───┼───┼────┼────┼────┼────┼────┤
│0.5 │ 0 │1.931253│16.73291│1.91708 │1.972734│2.011334│
└───┴───┴────┴────┴────┴────┴────┘
。

表４
┌─────┬──────┬────┬────┬────┬────┐
│AlsOc(膜）│ジルコニアア│ｎ_d │ν_d │ｎ_C │ｎ_F │
│含有量 │ルコキシド │ │ │ │ │
├─────┼──────┼────┼────┼────┼────┤
│ 0 │ 0.3 │1.533113│58.39837│1.530205│1.539334│
├─────┼──────┼────┼────┼────┼────┤
│ 0.1 │ 0.27 │1.54737 │62.10192│1.544525│1.553339│
├─────┼──────┼────┼────┼────┼────┤
│ 0.2 │ 0.24 │1.561498│66.01481│1.558713│1.567219│
├─────┼──────┼────┼────┼────┼────┤
│ 0.3 │ 0.21 │1.575498│70.15415│1.572774│1.580977│
├─────┼──────┼────┼────┼────┼────┤
│ 0.4 │ 0.18 │1.589376│74.53905│1.586709│1.594616│
└─────┴──────┴────┴────┴────┴────┘
。

さて、以上のような本発明の変倍光学系、結像光学系を備えた電子機器について説明する。この電子機器には、上記光学系で物体像を形成し、その像をＣＣＤ等の撮像素子に受光させて撮影を行う撮影装置が用いられている。電子機器には、デジタルカメラやビデオカメラ、デジタルビデオユニット、情報処理装置の例であるパーソナルコンピュータ、モバイルコンピュータ、電話、特に持ち運びに便利な携帯電話、情報携帯端末等がある。以下に、その実施形態を例示する。

図１８〜図２０はデジタルカメラの例であり、本発明による変倍光学系を撮影光学系４１として用いた構成の概念図である。図１８はデジタルカメラ４０の外観を示す前方斜視図、図１９は同後方斜視図、図２０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、撮影光学系４１ファインダー光学系４３、シャッター４５、フラッシュ４６、液晶表示モニター４７等を含む。撮影光学系４１は、撮影用光路４２上に配置されている。また、ファインダー光学系４３は、撮影用光路４２とは別のファインダー用光路４４上に配置されている。また、カメラ４０の上部には、シャッター４５が設けられている。よって、撮影者がシャッター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の変倍光学系を通して撮影が行われる。撮影光学系４１によって形成された物体像は、平行平板Ｐ１とカバーガラスＰ２を介して、ＣＣＤ４９の撮像面上に形成される。ここで、平行平板Ｐ１には近紫外線カットコートが施されている。また、平行平板Ｐ１に、ローパスフィルター作用を持たせても良い。ＣＣＤ４９で受光された物体像は、処理手段５１を介して、電子画像として液晶表示モニター４７に表示される。液晶表示モニター４７は、カメラ背面に設けられている。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。例えば、記録手段５２は、フロッピーディスク、メモリーカードあるいはＭＯ等であってもよい。このように記録手段５２は、、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。

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、視野枠５７上に形成される。ここで、視野枠５７上は、像正立部材であるポロプリズム５５に設けられている。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の射出側には、それぞれカバー部材５０が配置されている。なお、ここでは、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。

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が高性能で小型であるので、高性能・小型化が実現できる。

次に、図２１〜図２３は情報処理装置の一例であるパソコンであって、本発明の変倍光学系を対物光学系として用いた構成の概念図である。図２１はパソコン３００のカバーを開いた前方斜視図、図２２はパソコン３００の撮影光学系３０３の断面図、図２３は図２１の状態の側面図である。

パソコン３００は、外部から繰作者が情報を入力するためのキーボード３０１と、情報を操作者に表示するモニター３０２と、操作者自身や周辺の像を撮影するための撮影光学系３０３とを有している。更に、パソコン３００は、図示を省略した情報処理手段や記録手段を有する。ここで、モニター３０２は、図示しないバックライトにより背面から照明する透過型液晶表示素子や、前面からの光を反射して表示する反射型液晶表示素子や、ＣＲＴディスプレイ等であってよい。また、図中、撮影光学系３０３は、モニター３０２の右上に内蔵されているが、その場所に限られない。例えば、モニター３０２の周囲や、キーボード３０１の周囲のどこであってもよい。

この撮影光学系３０３は、撮影光路３０４上に、本発明による変倍光学系（図では略記）からなる対物レンズ１１２と、像を受光する撮像素子チップ１６２とを有している。これらはパソコン３００に内蔵されている。

ここで、撮像素子チップ１６２上には、光学的ローパスフィルター等の平行平面板群Ｆが、付加的に貼り付けられている。よって、撮像素子チップ１６２と平行平面板群Ｆは一体となって、撮像ユニット１６０を構成している。そして、この撮像ユニット１６０は、対物レンズ１１２の鏡枠１１３の後端に、ワンタッチで嵌め込まれて取り付け可能になっている。そのため、対物レンズ１１２と撮像素子チップ１６２の中心合わせや、面間隔の調整が不要であり、組立が簡単となっている。また、鏡枠１１３の先端には、対物レンズ１１２を保護するためのカバーガラス１１４が配置されている。なお、鏡枠１１３中の変倍光学系の駆動機構は図示を省いてある。

撮像素子チップ１６２で受光された物体像は、端子１６６を介して、パソコン３００の処理手段に入力される。そして、物体像は、電子画像としてモニター３０２に表示される、図２１には、その一例として、操作者の撮影された画像３０５が示されている。また、この画像３０５は、処理手段を介し、インターネットや電話を介して、遠隔地から通信相手のパソコンに表示されることも可能である。

次に、図２４は情報処理装置の一例である電話であって、本発明の変倍光学系を撮影光学系として用いた構成の概念図である。ここで、電話は、持ち運びに便利な携帯電話である。図２４（ａ）は携帯電話４００の正面図、図２４（ｂ）は側面図、図２４（ｃ）は撮影光学系４０５の断面図である。

携帯電話４００は、マイク部４０１、スピーカ部４０２、入力ダイアル４０３、モニター４０４、撮影光学系４０５、アンテナ４０６及び処理手段（図示せず）とを有している。マイク部４０１には、操作者の声が情報として入力される。スピーカ部４０２は、通話相手の声を出力する。入力ダイアル４０３は、操作者が情報を入力するボタンを有する。モニター４０４は、操作者自身や通話相手等の撮影像や、電話番号等の情報を表示する。アンテナ４０６は、通信電波の送信と受信を行う。ここで、モニター４０４は、液晶表示素子である。また、図中、各構成の配置位置は、特にこれらに限られない。この撮影光学系４０５は、撮影光路４０７上に配置されている。そして、この撮影光学系４０５は、本発明による変倍光学系（図では略記）からなる対物レンズ１１２と、物体像を受光する撮像素子チップ１６２とを有している。これらは、携帯電話４００に内蔵されている。

撮影素子チップ１６２で受光された物体像は、端子１６６を介して、図示していない処理手段に入力される。そして、物体像は、電子画像としてモニター４０４に表示される。また、撮像素子チップ１６２で受光された物体像の情報を、送信可能な信号へと変換する信号処理機能が処理手段に含まれている。よって、通信相手に画像を送信することができるので、物体像を通信相手のモニターに表示させることもできる。

以上の本発明の変倍光学系及びそれを用いた電子機器は、例えば次のように構成することができる。

〔１〕物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とから構成された変倍光学系であって、
前記第２レンズ群は１枚の正レンズからなり、
前記正レンズは、前記第１レンズ群及び第３レンズ群に含まれる他のレンズの何れよりも屈折率が高い材料からなることを特徴とする変倍光学系。

〔２〕前記第１レンズ群に含まれる少なくとも１枚の負レンズは、物体側の面に非球面を有することを特徴とする上記１記載の変倍光学系。

〔３〕前記第１レンズ群に含まれる少なくとも１枚の負レンズは、像側の面に非球面を有することを特徴とする上記１又は２記載の変倍光学系。

〔４〕前記第１レンズ群に含まれる少なくとも１枚の負レンズは、樹脂材料で製作されたレンズであることを特徴とする上記１から３の何れか１項記載の変倍光学系。

〔５〕前記第１レンズ群に含まれる少なくとも１枚の負レンズが、以下の条件式を満たす材料により製作されていることを特徴とする上記１から４の何れか１項記載の変倍光学系。

４０＜ν_d1＜１００・・・（１）
ただし、ν_d1：第１レンズ群の負レンズのアッベ数、
である。

〔６〕前記第１レンズ群に含まれる少なくとも１枚の負レンズが、以下の条件式を満たすことを特徴とする上記１から５の何れか１項記載の変倍光学系。

０．５＜｜ｆ₁｜／ｆ_w＜５・・・（２）
ただし、ｆ₁：第１レンズ群の負レンズの焦点距離、
ｆ_w：広角端における全系の換算焦点距離であり、
ｆ_w＝（Ｙ_h×０．６）／ tanωで定義され、
Ｙ_h：最大像高、
ω：最大像高の６０％位置に入射する光線の半画角、
である。

〔７〕前記第１レンズ群が少なくとも１枚の正レンズを有することを特徴とする上記１から６の何れか１項記載の変倍光学系。

〔８〕前記正レンズは最も像側に配置されていることを特徴とする上記７記載の変倍光学系。

〔９〕前記第１レンズ群が、以下の条件式を満たすことを特徴とする上記１から８の何れか１項記載の変倍光学系。

−１０＜ＳＦ_G1＜３・・・（３）
ただし、ＳＦ_G1：第１ンズ群のシェイピングファクターであり、
ＳＦ_G1＝（ｒ_G11＋ｒ_G12）／（ｒ_G11−ｒ_G12）で定義され、
ｒ_G11：第１レンズ群の最も物体側の面の曲率半径、
ｒ_G12：第１レンズ群の最も像側の面の曲率半径、
である。

〔１０〕前記第２レンズ群の正レンズが、物体側に非球面を有することを特徴とする上記１から９の何れか１項記載の変倍光学系。

〔１１〕前記第２レンズ群の正レンズが、像側に非球面を有することを特徴とする上記１から１０の何れか１項記載の変倍光学系。

〔１２〕前記第２レンズ群が以下の条件式を満たすことを特徴とする上記１から１１の何れか１項記載の変倍光学系。

−５＜ＳＦ₂＜１・・・（４）
ただし、ＳＦ₂：第２ンズ群の正レンズのシェイピングファクターであり、
ＳＦ₂＝（ｒ₂₁＋ｒ₂₂）／（ｒ₂₁−ｒ₂₂）で定義され、
ｒ₂₁：第２レンズ群の正レンズの物体側の面の曲率半径、
ｒ₂₂：第２レンズ群の正レンズの像側の面の曲率半径、
である。

〔１３〕前記第２レンズ群の正レンズが、以下の条件式を満たす材料により製作されていることを特徴とする上記１から１２の何れか１項記載の変倍光学系。

３５＜ν_d2＜１００・・・（５）
ただし、ν_d2：第２レンズ群の正レンズのアッベ数、
である。

〔１４〕前記第２レンズ群の正レンズが、以下の条件式を満たすことを特徴とする上記１から１３の何れか１項記載の変倍光学系。

０．３＜｜ｆ₂｜／ｆ_w＜１．３・・・（６）
ただし、ｆ₂：第２レンズ群の正レンズの焦点距離、
ｆ_w：広角端における全系の換算焦点距離であり、
ｆ_w＝（Ｙ_h×０．６）／ tanωで定義され、
Ｙ_h：最大像高、
ω：像面に配置される撮像素子の短辺端に入射する光線の半画角、
である。

〔１５〕前記第２レンズ群の正レンズが、以下の条件式を満たす材料により製作されていることを特徴とする上記１から１４の何れか１項記載の変倍光学系。

−３０×１０^-6＜ｄｎ₂／ｄＴ＜５０×１０^-6 ・・・（７）
ただし、ｄｎ₂／ｄＴ：第２レンズ群の正レンズのｄ線における屈折率の温度係数［℃^-1 ］
である。

〔１６〕前記第３レンズ群の少なくとも１枚の負レンズが、樹脂材料で製作されたレンズであることを特徴とする上記１から１５の何れか１項記載の変倍光学系。

〔１７〕前記第３レンズ群の少なくとも１枚の負レンズが、以下の条件式を満たすことを特徴とする上記１から１６の何れか１項記載の変倍光学系。

−１＜ＳＦ₃＜１０・・・（８）
ただし、ＳＦ₃：第３ンズ群の負レンズのシェイピングファクターであり、
ＳＦ₂＝（ｒ₃₁＋ｒ₃₂）／（ｒ₃₁−ｒ₃₂）で定義され、
ｒ₃₁：第３レンズ群の負レンズの物体側の面の曲率半径、
ｒ₃₂：第３レンズ群の負レンズの像側の面の曲率半径、
である。

〔１８〕前記第３レンズ群の少なくとも１枚の負レンズが、以下の条件式を満たす材料により製作されていることを特徴とする上記１から１７の何れか１項記載の変倍光学系。

０＜ν_d3＜４５・・・（９）
ただし、ν_d3：第３レンズ群の負レンズのアッベ数、
である。

〔１９〕前記第４レンズ群の少なくとも１枚の正レンズが、樹脂材料で製作されていることを特徴とする上記１から１８の何れか１項記載の変倍光学系。

〔２０〕前記第４レンズ群の少なくとも１枚の正レンズが、以下の条件式を満たすことを特徴とする上記１から１９の何れか１項記載の変倍光学系。

−１＜ＳＦ₄＜１０・・・（１０）
ただし、ＳＦ₄：第４ンズ群の正レンズのシェイピングファクターであり、
ＳＦ₄＝（ｒ₄₁＋ｒ₄₂）／（ｒ₄₁−ｒ₄₂）で定義され、
ｒ₄₁：第４レンズ群の正レンズの物体側の面の曲率半径、
ｒ₄₂：第４レンズ群の正レンズの像側の面の曲率半径、
である。

〔２１〕前記第４レンズ群少なくとも１枚の正レンズが、以下の条件式を満たす材料により製作されていることを特徴とする上記１から２０の何れか１項記載の変倍光学系。

４０＜ν_d4＜１００・・・（１１）
ただし、ν_d4：第４レンズ群の正レンズのアッベ数、
である。

〔２２〕前記第１レンズ群の光軸方向の位置が、変倍時に固定であることを特徴とする上記１から２１の何れか１項記載の変倍光学系。

〔２３〕前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が、変倍時に一定であることを特徴とする上記１から２２の何れか１項記載の変倍光学系。

〔２４〕以下の条件式を満たすことを特徴とする上記１から２３の何れか１項記載の変倍光学系。

−３５＜ＤＴ_min＜２０・・・（１２）
ただし、ＤＴ_min：歪曲収差量［％］
〔２５〕光学系で発生する歪曲収差を電気的に補正することを特徴とする上記１から２４の何れか１項記載の変倍光学系。

〔２６〕光学系で発生する倍率色収差を電気的に補正することを特徴とする上記１から２５の何れか１項記載の変倍光学系。

〔２７〕光学系を構成する少なくとも１つの光学素子の光学材料として有機無機複合材料を用いることを特徴とする上記１から２６の何れか１項記載の変倍光学系。

〔２８〕前記有機無機複合体は、ジルコニアのナノ粒子を含むことを特徴とする上記２７記載の変倍光学系。

〔２９〕前記有機無機複合体は、ジルコニアとアルミナのナノ粒子を含むことを特徴とする上記２７記載の変倍光学系。

〔３０〕前記有機無機複合体は、ニオブ酸化物のナノ粒子を含むことを特徴とする上記第２７項記載の変倍光学系。

〔３１〕前記有機無機複合体は、ジルコニウムアルコキシドの加水分解物とアルミナのナノ粒子を含むことを特徴とする上記第２７項記載の変倍光学系。

〔３２〕上記１から３１の何れか１項記載の変倍光学系と、その像側に配された電子撮像素子とを有することを特徴とする電子機器。

本発明の変倍光学系の実施例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。実施例２の変倍光学系の図１と同様のレンズ断面図である。実施例３の変倍光学系の図１と同様のレンズ断面図である。実施例４の変倍光学系の図１と同様のレンズ断面図である。実施例５の変倍光学系の図１と同様のレンズ断面図である。実施例６の変倍光学系の図１と同様のレンズ断面図である。実施例７の変倍光学系の図１と同様のレンズ断面図である。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）での収差図である。実施例２の図８と同様の収差図である。実施例３の図１２と同様の収差図である。実施例４の図８と同様の収差図である。実施例５の図８と同様の収差図である。実施例６の図８と同様の収差図である。実施例７の図８と同様の収差図である。歪曲収差量ＤＴ_minの例を示す収差図である。光学歪みの例としての樽型歪曲収差と本来の画面の画像とを示す光学歪み図である。光学歪み補正を行う画像処理装置の１例のブロック構成図である。本発明による変倍光学系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１８のデジタルカメラの後方斜視図である。図１８のデジタルカメラの断面図である。本発明による変倍光学系を対物光学系として組み込れたパソコンのカバーを開いた前方斜視図である。パソコンの撮影光学系の断面図である。図２１の状態の側面図である。本発明による変倍光学系を対物光学系として組み込れた携帯電話の正面図（ａ）、側面図（ｂ）、その撮影光学系の断面図（ｃ）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４レンズ群
Ｓ…開口絞り
Ｆ…平行平面板群
Ｉ…像面
Ｅ…観察者眼球
１…ズームレンズ
２…ＣＣＤ
３…撮像プロセス回路
４…Ａ／Ｄ変換回路
５…画像メモリ
６…補間処理回路
７…Ｄ／Ａコンバータ
８…ＴＧ（タイミング発生）回路
９…ＳＳＧ（同期信号発生）回路
１０…ライトコントロール回路
１２Ａ…リードコントロール回路
１３Ａ…補正量ＲＯＭ
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
１０１…歪みのない状態の画面
１０２…光学歪みを持った画面
１１２…対物レンズ
１１３…鏡枠
１１４…カバーガラス
１６０…撮像ユニット
１６２…撮像素子チップ
１６６…端子
３００…パソコン
３０１…キーボード
３０２…モニター
３０３…撮影光学系
３０４…撮影光路
３０５…画像
４００…携帯電話
４０１…マイク部
４０２…スピーカ部
４０３…入力ダイアル
４０４…モニター
４０５…撮影光学系
４０６…アンテナ
４０７…撮影光路

Claims

物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とから構成された変倍光学系であって、
前記第２レンズ群は、前記第１レンズ群及び第３レンズ群に含まれる他のレンズの何れよりも屈折率が高い材料からなる１枚の正レンズからなり、
前記第４レンズ群の少なくとも１枚の正レンズが、以下の条件式を満たすことを特徴とする変倍光学系。
０．５＜ＳＦ ₄ ＜１０・・・（１０−４）
ただし、ＳＦ ₄ ：第４レンズ群の正レンズのシェイピングファクターであり、
ＳＦ ₄ ＝（ｒ ₄₁ ＋ｒ ₄₂ ）／（ｒ ₄₁ −ｒ ₄₂ ）で定義され、
ｒ ₄₁ ：第４レンズ群の正レンズの物体側の面の曲率半径、
ｒ ₄₂ ：第４レンズ群の正レンズの像側の面の曲率半径、
である。
前記第４レンズ群の少なくとも１枚の前記正レンズが、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項１記載の変倍光学系。
０．５＜ＳＦ ₄ ＜４・・・（１０−３）
請求項１又は２記載の変倍光学系と、その像側に配された電子撮像素子とを有することを特徴とする電子機器。