JP4868202B2 - ズームレンズ及び撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、ズームレンズ及び撮像装置に関する。

近年、デジタルスチルカメラやビデオカメラの小型化に伴い、特に高変倍でありながらレンズ全長の短い高解像力を有するズームレンズの実現が強く望まれている。

ズームレンズの小型化を達成するためには、そのズームレンズに含まれる各レンズ群の厚みをできるだけ薄くする必要があり、一方、各レンズ群の屈折力は大きくなる傾向にある。小型のズームレンズとして、変倍が１０倍程度のコンパクトなズームレンズが考えられている（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−２８１３９３号公報

ズームレンズが小型である場合、広角端から望遠端までの変倍時に、変倍のための変倍レンズ群が光軸上を移動するストロークは短くなる。短い移動量で変倍比を維持するためには、変倍レンズ群の屈折力が大きくならざるを得ず、これに伴い変倍レンズ群で発生する収差も増大する。このような状況で高解像力を維持するためには各レンズ群を薄く保ちながら変倍レンズ群のレンズ枚数を増やすことで、各レンズが担うパワーを低減し、このレンズ群で発生する収差を小さく抑える必要がある。

しかしながら、特許文献１に開示されているような従来のズームレンズのように、変倍レンズ群である第２レンズ群を、負レンズと、正レンズと、負レンズとの３枚で構成する場合に、各レンズが担うパワーが大きいため、このレンズ群で発生する収差が増大し、広角端から望遠端までの全領域において、高解像力を維持することが困難になるといった問題があった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、全撮影範囲において高解像力を有する全長の短いコンパクトで高変倍のズームレンズ及びそのズームレンズを搭載した撮像装置を提供しようとするものである。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
物体側から順に、
正の屈折力を有する第１レンズ群と、
負の屈折力を有する第２レンズ群と、
正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、が配置されて構成され、
前記第１レンズ群及び前記第３レンズ群は、固定され、
前記第２レンズ群は、像面側への移動により広角端から望遠端への変倍を行い、
前記第４レンズ群は、移動により前記変倍に伴う像面変動を補正するとともに、移動によりフォーカスを行い、
前記第２レンズ群は、物体側から順に、像面側に強い曲率を有するメニスカス形状の負レンズと、負レンズと、正レンズと、負レンズと、を備え、
7≦（Σd+fb）/2YD≦10 …（２）
(但し、f2：第２レンズ群の焦点距離、fw、ft：広角端、望遠端の撮像レンズ全系の焦点距離、Σd+fb：撮像レンズ全系の最も物体側のレンズ面から像側焦点までの光軸上の距離、2YD：２×fw×ｔａｎωｗ（fw：広角端における焦点距離、ωｗ：広角端における最大の画角）)
を満たし、
前記第１レンズ群は、
負レンズと、
ν_1P≧75 …（６）
（但し、ν_1P：第１レンズ群の正レンズのアッベ数）
を満たす正レンズと、を含むことを特徴とするズームレンズである。

参考例の発明は、
物体側から順に、
正の屈折力を有する第１レンズ群と、
負の屈折力を有する第２レンズ群と、
正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、を含み、
前記第１レンズ群及び前記第３レンズ群は、固定され、
前記第２レンズ群は、像面側への移動により変倍を行い、
前記第４レンズ群は、移動により前記変倍に伴う像面変動を補正するとともに、移動によりフォーカスを行い、
前記第１レンズ群は、物体側から順に、負レンズと、正レンズと、正レンズとを備え、
前記第２レンズ群は、物体側から順に、像面側に強い曲率を有するメニスカス形状の負レンズと、負レンズと、正レンズと、負レンズとを備え、
前記第３レンズ群は、物体側から順に、正レンズと、正レンズと、像面側に強い曲率を有する負レンズとを備え、
前記第４レンズ群は、２枚以下のレンズを備え、
2.5≦ΣD/2YD≦5.0 …（３）
(但し、ΣD：各レンズ群厚の総和、2YD：２×fw×tanωw（fw：広角端における焦点距離、ωw：広角端における最大の画角）)
を満たすことを特徴とするズームレンズである。

参考例のズームレンズにおいて、前記第３レンズ群は、少なくとも１面の非球面を有することを特徴とする。

参考例のズームレンズにおいて、前記第４レンズ群は、少なくとも１面の非球面を有することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のズームレンズにおいて、
前記第２レンズ群は、少なくとも１面の非球面を有することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のズームレンズにおいて、
前記第２レンズ群の少なくとも１枚の負レンズは、
n_2N≧1.8 …（４）
（但し、n_2N：第２レンズ群の負レンズのｄ線での屈折率）
を満たすことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載のズームレンズにおいて、
前記第２レンズ群の正レンズは、
ν_2P≦30 …（５）
（但し、ν_2P：第２レンズ群の正レンズのアッベ数）
を満たすことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、
請求項１から４のいずれか一項に記載のズームレンズと、
前記ズームレンズを介して入射される光を撮像する撮像素子と、を搭載することを特徴とする撮像装置である。

請求項１に記載の発明によれば、第４レンズ群でフォーカスを行うリアフォーカスタイプの構成とするので、第１レンズ群のレンズ有効径の増大化を防ぐことができるとともに、第２レンズ群を、像面側に強い曲率を有するメニスカス形状の負レンズ、負レンズ、正レンズ、負レンズの４枚組構成とするので、各レンズが担うパワーを低減し、この第２レンズ群で発生する収差を小さく抑えることができる。

また、式（１）を満たすことにより、第２レンズ群の屈折力を適切に設定できる。式（１）の上限を下回ることで、第２レンズ群が変倍時に光軸上を移動するストロークが短くなり、ズームレンズ全長を短縮化できる。式（１）の下限を上回ることで、光学系全体のぺッツバール和が負の方向に大きくなることを防ぎ、良好な像面湾曲特性を得ることができる。

また、式（２）を満たすことにより、ズームレンズ全長を適切に設定できる。式（２）の上限を下回ることで、ズームレンズ全長を短縮化できる。式（２）の下限を上回ることで、変倍時に移動する第２レンズ群及び第４レンズ群が他のレンズ群と機械的干渉をしない構成にできる。

参考例の発明によれば、第４レンズ群でフォーカスを行うリアフォーカスタイプの構成とするので、第１レンズ群のレンズ有効径の増大化を防ぐことができるとともに、第２レンズ群を、像面側に強い曲率を有するメニスカス形状の負レンズ、負レンズ、正レンズ、負レンズの４枚組構成とするので、各レンズが担うパワーを低減し、この第２レンズ群で発生する収差を小さく抑えることができる。

また、第１レンズ群を物体側から順に負レンズ、正レンズ、正レンズの構成とすることで、入射光束径が大きくなる望遠側において、第１レンズ群で発生する軸上色収差を小さく抑えることができる。また、第３レンズ群を物体側から順に正レンズ、正レンズ、像面側に強い曲率を有するメニスカス形状の負レンズの構成とすることで、主点位置を物体側に配置することができ、第３レンズ群から結像面までの距離を短縮化できる。また、第４レンズ群を２枚以下のレンズ枚数で構成することで、第４レンズ群厚を薄くすることができる。この結果、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔を短縮化できる一方、変倍時やフォーカス時に移動する第４レンズ群が第３レンズ群や像面側に設けられたローパスフィルタ等の光学素子と機械的に干渉することがない構成にできる。

また、式（３）を満たすことにより、ズームレンズ全長を適切に設定できる。式（３）の上限を下回ることで、コンパクトでありながら、第２レンズ群や第４レンズ群が、他のレンズ群や光学素子と機械的に干渉することのないズームレンズを構成できる。式（３）の下限を上回ることで、各レンズの縁厚が薄くなり過ぎることがない、加工しやすいレンズ形状とすることができる。

上記第３レンズ群に少なくとも１面の非球面を有する構成とすることで、変倍に伴う球面収差、コマ収差の変動を良好に補正できる。

上記第４レンズ群に少なくとも１面の非球面を有する構成とすることで、変倍、フォーカスに伴うコマ収差や球面収差の変動を良好に補正できる。

請求項２に記載の発明によれば、第２レンズ群に少なくとも１面の非球面を有する構成とすることで、特に軸外のフレアを良好に補正できる。

請求項３に記載の発明によれば、式（４）を満たすことにより、光学系全体のぺッツバール和を適切に設定できる。式（４）の下限を上回ることで、光学系全体のぺッツバール和が負の方向に大きくなることを防ぎ、良好な像面湾曲特性を得ることができる。

請求項４に記載の発明によれば、式（５）を満たすことにより、第２レンズ群で発生する色収差を小さく抑えることができる。式（５）の上限を下回ることで、第２レンズ群中の負レンズで発生する色収差を打ち消すように働き、第２レンズ群で発生する色収差を小さく抑えることができる。

上述の式（６）を満たすことにより、望遠側において、第１レンズ群で発生する軸上色収差を適切に抑えることができる。全体で正のパワーを有する第１レンズ群内に負レンズと、式（６）を満たす正レンズを含む構成とすることで、望遠側において、第１レンズ群で発生する軸上色収差を小さく抑えることができる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項１から４のいずれか一項に記載のズームレンズを搭載することで、全撮影範囲において高解像力を有するコンパクトで高変倍の撮像装置を得ることができる。

以下、添付図を参照して本発明に係る実施の形態及び実施例を詳細に説明する。ただし、発明の範囲は、説明する例に限定されるものではない。

図１及び図２を参照して、本実施の形態の装置構成を説明する。図１に、本実施の形態のデジタルスチルカメラ１００の内部構成を示す。

図１に示すように、撮像装置としてのデジタルスチルカメラ１００は、光学系１０１と、固体撮像素子１０２と、Ａ／Ｄ変換部１０３と、制御部１０４と、光学系駆動部１０５と、タイミング発生部１０６と、撮像素子駆動部１０７と、画像メモリ１０８と、画像処理部１０９と、画像圧縮部１０Ａと、画像記録部１０Ｂと、表示部１０Ｃと、操作部１０Ｄとを備えて構成される。

光学系１０１は、後述するズームレンズ１を含む光学系であり、被写体からの光が入射される。固体撮像素子１０２は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子であり、入射光をＲ，Ｇ，Ｂ毎に光電変換してそのアナログ信号を出力する。Ａ／Ｄ変換部１０３は、アナログ信号をデジタルの画像データに変換する。

制御部１０４は、デジタルスチルカメラ１００の各部を制御する。制御部１０４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）を含み、ＲＯＭから読み出されてＲＡＭに展開された各種プログラムと、ＣＰＵとの協働で各種処理を実行する。

光学系駆動部１０５は、制御部１０４の制御により、変倍、フォーカス（後述する第２レンズ群２０及び第４レンズ群４０の移動）、露出等において、光学系１０１を駆動制御する。タイミング発生部１０６は、アナログ信号出力用のタイミング信号を出力する。撮像素子駆動部１０７は、固体撮像素子１０２を走査駆動制御する。

画像メモリ１０８は、画像データを読み出し及び書き込み可能に記憶する。画像処理部１０９は、画像データに各種画像処理を施す。画像圧縮部１０Ａは、ＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）等の圧縮方式により、撮像画像データを圧縮する。画像記録部１０Ｂは、図示しないスロットにセットされた、ＳＤ（Secure Digital）メモリカード、メモリスティック、ｘＤピクチャカード等の記録メディアに画像データを記録する。

表示部１０Ｃは、カラー液晶パネル等であり、撮影後の画像データ、撮影前のスルー画像、各種操作画面等を表示する。操作部１０Ｄは、レリーズボタン、各種モード、値を設定するための各種操作キーを含み、ユーザにより操作入力された情報を制御部１０４に出力する。

ここで、デジタルスチルカメラ１００における動作を説明する。被写体撮影では、被写体のモニタリング（スルー画像表示）と、画像撮影実行とが行われる。モニタリングにおいては、光学系１０１を介して得られた被写体の像が、固体撮像素子１０２の受光面に結像される。光学系１０１の撮影光軸後方に配置された固体撮像素子１０２が、タイミング発生部１０６、撮像素子駆動部１０７によって走査駆動され、一定周期毎に結像した光像に対応する光電変換出力としてのアナログ信号を１画面分出力する。

このアナログ信号は、ＲＧＢの各原色成分毎に適宜ゲイン調整された後に、Ａ／Ｄ変換部１０３でデジタルデータに変換される。そのデジタルデータは、画像処理部１０９により、画素補間処理及びγ補正処理を含むカラープロセス処理が行なわれて、デジタル値の輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｂ，Ｃｒ（画像データ）が生成されて画像メモリ１０８に格納され、定期的にその信号が読み出されてそのビデオ信号が生成されて、表示部１０Ｃに出力される。

この表示部１０Ｃは、モニタリングにおいては電子ファインダとして機能し、撮像画像をリアルタイムに表示することとなる。この状態で、随時、ユーザの操作部１０Ｄを介する操作入力に基づいて、光学系駆動部１０５の駆動により光学系１０１の変倍、フォーカス、露出等が設定される。

このようなモニタリング状態において、静止画撮影を行ないたいタイミングで、ユーザが操作部１０Ｄのレリーズボタンを押下することにより、静止画像データが撮影される。レリーズボタンの押下のタイミングで、画像メモリ１０８に格納された１コマの画像データが読み出されて、画像圧縮部１０Ａにより圧縮される。その圧縮された画像データが、画像記録部１０Ｂにより記録メディアに記録される。

図２に、光学系１０１に含まれるズームレンズ１の構成を示す。図２（ａ）に、広角端時のズームレンズ１の構成を示す。図２（ｂ）に、標準時のズームレンズ１の構成を示す。図２（ｃ）に、望遠端時のズームレンズ１の構成を示す。

図２に示すように、ズームレンズ１は、物体側（被写体側）から像面ＩＭＧ側へ光軸Ｏ１に沿って順に、正の屈折力の第１レンズ群１０と、負の屈折力の第２レンズ群２０と、開口絞りＥ１と、正の屈折力の第３レンズ群３０と、正の屈折力の第４レンズ群４０と、カバーガラス５１と、を備えて構成される。像面ＩＭＧは、固体撮像素子１０２の受光面とする。なお、カバーガラス５１の前段に、ローパスフィルタ、赤外線カットフィルタ等を備える構成としてもよい。

ズームレンズ１は、広角端及び望遠端間の変倍（図２（ａ）⇔図２（ｂ）⇔図２（ｃ））とフォーカスとに際し、第１レンズ群１０、第３レンズ群３０及び開口絞りＥ１は光軸Ｏ１上の位置が不変であるものとするが、これに限定されるものではない。例えば、開口絞りＥ１が上記変倍時及びフォーカス時に光軸Ｏ１上の位置を移動する構成としてもよい。

また、変倍時には、第２レンズ群２０の光軸Ｏ１上の位置を移動し、その変倍に伴う象面移動を、第４レンズ群４０の光軸Ｏ１上の位置の移動により補正する。また、フォーカス時には、第４レンズ群４０の光軸Ｏ１上の位置を移動する。

第１レンズ群１０は、物体側から像面ＩＭＧ側へ光軸Ｏ１に沿って順に、負の屈折力を有する負レンズ１１と、正の屈折力を有する正レンズ１２と、正の屈折力を有する正レンズ１３と、を備えて構成される。また、負レンズ１１及び正レンズ１２により接合レンズが構成される。物体側から像面ＩＭＧ側へ光軸Ｏ１に沿って順に、負レンズ１１，正レンズ１２が面Ｓ１〜Ｓ３を有し、正レンズ１３が面Ｓ４，Ｓ５を有する。

第２レンズ群２０は、物体側から像面ＩＭＧ側へ光軸Ｏ１に沿って順に、像面側の面（面Ｓ７）が非球面形状で像面側に強い曲率を有するメニスカス形状の負レンズ２１と、負レンズ２２と、正レンズ２３と、負レンズ２４と、を備えて構成される。また、正レンズ２３及び負レンズ２４により接合レンズが構成される。物体側から像面ＩＭＧ側へ光軸Ｏ１に沿って順に、負レンズ２１が面Ｓ６，Ｓ７を有し、負レンズ２２が面Ｓ８，Ｓ９を有し、正レンズ２３及び負レンズ２４が面Ｓ１０〜Ｓ１２を有する。

第３レンズ群３０は、開口絞りＥ１の光軸Ｏ１上像側近傍に位置し、両面が非球面形状の正レンズ３１と、正レンズ３２と、像面ＩＭＧ側に強い曲率を有する負レンズ３３と、を備えて構成される。また、正レンズ３２及び負レンズ３３により接合レンズが構成される。物体側から像面ＩＭＧ側へ光軸Ｏ１に沿って順に、開口絞りＥ１が面Ｓ１３を有し、正レンズ３１が面Ｓ１４，Ｓ１５を有し、正レンズ３２及び負レンズ３３が面Ｓ１６〜Ｓ１８を有する。

第４レンズ群４０は、物体側から像面ＩＭＧ側へ光軸Ｏ１に沿って順に、両面が非球面形状のレンズ４１と、正レンズ４２と、を備えて構成される。物体側から像面ＩＭＧ側へ光軸Ｏ１に沿って順に、レンズ４１が面Ｓ１９，Ｓ２０を有し、正レンズ４２が面Ｓ２１，Ｓ２２を有する。カバーガラス５１は、物体側から像面ＩＭＧ側へ光軸Ｏ１に沿って順に、面Ｓ２３，Ｓ２４を有し、像面ＩＭＧを面Ｓ２５とする。

レンズの各非球面の形状は、面の頂点を原点とし、光軸方向をＸ軸とした直交座標系において、非球面の円錐定数をK、非球面係数をA₄，A₆，A₈，A₁₀、近軸曲率半径をRとして、次式（７）で表す。

また、ズームレンズ１の各レンズ群は、次式（１），（２）を満たす。
7≦（Σd+fb）/2YD≦10 …（２）
但し、f2：第２レンズ群の焦点距離、fw、ft：広角端、望遠端の撮像レンズ全系の焦点距離、Σd+fb：撮像レンズ全系の最も物体側のレンズ面から像側焦点までの光軸上の距離、2YD：２×fw×tanωw（fw、ωw:広角端における焦点距離、最大の画角）、である。

また、ズームレンズ１の各レンズ群は、次式（３）を満たす。
2.5≦ΣD/2YD≦5.0 …（３）
但し、ΣD：各レンズ群厚の総和、2YD：２×fw×tanωw（fw：広角端における焦点距離、ωw：広角端における最大の画角）、である。

また、第２レンズ群２０の少なくとも１枚の負レンズ（負レンズ２１，２２，２４の少なくとも１枚）は、次式（４）を満たす。
n_2N≧1.8 …（４）
但し、n_2N：第２レンズ群２０の負レンズのｄ線での屈折率、である。

また、第２レンズ群２０の正レンズ２３は、次式（５）を満たす。
ν_2P≦30 …（５）
但し、ν_2P：第２レンズ群の正レンズのアッベ数、である。

また、第１レンズ群１０の正レンズ１２，１３は、次式（６）を満たす。
ν_1P≧70 …（６）
但し、ν_1P：第１レンズ群の正レンズのアッベ数、である。

以上、従来の第１レンズ群を繰り出してフォーカスを行う４レンズ群構成では、第１レンズ群のレンズ有効半径が大きくなるためコンパクト化に適さなかったが、本実施の形態によれば、第４レンズ群４０でフォーカスを行うリアフォーカスタイプの構成とするので、第１レンズ群１０のレンズ有効径の増大化を防ぐことができる。また、第２レンズ群２０を、像面ＩＭＧ側に強い曲率を有するメニスカス形状の負レンズ２１、負レンズ２２、正レンズ２３、負レンズ２４の４枚組構成とするので、各レンズが担うパワーを低減し、この第２レンズ群２０で発生する収差を小さく抑えることができる。

また、式（１）を満たすことにより、第２レンズ群２０の屈折力を適切に設定できる。式（１）の上限を下回ることで、第２レンズ群２０が変倍時に光軸Ｏ１上を移動するストロークが短くなり、ズームレンズ１全長を短縮化できる。式（１）の下限を上回ることで、光学系全体のぺッツバール和が負の方向に大きくなることを防ぎ、良好な像面湾曲特性を得ることができる。

また、式（２）を満たすことにより、ズームレンズ１全長を適切に設定できる。式（２）の上限を下回ることで、ズームレンズ１全長を短縮化できる。式（２）の下限を上回ることで、変倍時に移動する第２レンズ群２０及び第４レンズ群４０が他のレンズ群（１０，３０）と機械的干渉をしない構成にできる。

また、第１レンズ群１０を物体側から順に負レンズ１１、正レンズ１２、正レンズ１３の構成とすることで、入射光束径が大きくなる望遠側において、第１レンズ群１０で発生する軸上色収差を小さく抑えることができる。また、第３レンズ群３０を物体側から順に正レンズ３１、正レンズ３２、像面ＩＭＧ側に強い曲率を有する負レンズ３３の構成とすることで、主点位置を物体側に配置することができ、第３レンズ群３０から結像面ＩＭＧまでの距離を短縮化できる。また、第４レンズ群４０をレンズ４１及び正レンズ４２の２枚で構成することで、第４レンズ群４０厚を薄くすることができる。この結果、第３レンズ群３０と第４レンズ群４０との間隔を短縮化できる一方、変倍時やフォーカス時に移動する第４レンズ群４０が第３レンズ群３０や像面ＩＭＧ側に設けられたカバーガラス５１等の光学素子と機械的に干渉することがない構成にできる。

また、式（３）を満たすことにより、ズームレンズ１全長を適切に設定できる。式（３）の上限を下回ることで、コンパクトでありながら、第２レンズ群２０や第４レンズ群４０が、他のレンズ群（１０，３０）や光学素子と機械的に干渉することのないズームレンズ１を構成できる。式（３）の下限を上回ることで、縁厚が薄くなり過ぎることがない、加工しやすいレンズ形状とすることができる。

また、第３レンズ群３０に少なくとも１面の非球面（本実施の形態では面Ｓ１４、Ｓ１５）を有する構成とすることで、変倍に伴う球面収差、コマ収差の変動を良好に補正できる。

また、第４レンズ群４０に少なくとも１面の非球面（本実施の形態では面Ｓ１９、Ｓ２０）を有する構成とすることで、変倍、フォーカスに伴うコマ収差や球面収差の変動を良好に補正できる。

また、第２レンズ群２０に少なくとも１面の非球面（本実施の形態では面Ｓ７）を有する構成とすることで、特に軸外のフレアを良好に補正できる。

また、式（４）を満たすことにより、光学系全体のぺッツバール和を適切に設定できる。式（４）の下限を上回ることで、光学系全体のぺッツバール和が負の方向に大きくなることを防ぎ、良好な像面湾曲特性を得ることができる。

また、式（５）を満たすことにより、第２レンズ群２０で発生する色収差を小さく抑えることができる。式（５）の上限を下回ることで、第２レンズ群２０中の負レンズ２１，２２，２４で発生する色収差を打ち消すように働き、第２レンズ群２０で発生する色収差を小さく抑えることができる。

また、式（６）を満たすことにより、望遠側において、第１レンズ群１０で発生する軸上色収差を適切に抑えることができる。通常、広角端と望遠端との間の状態変化でＦナンバーを略一定の構成とする場合に、望遠側に行くほど第１レンズ群に入射する光束径が大きくなるため、第１レンズ群で発生する軸上色収差が大きくなり、解像力の低下を招くこととなる。しかし、本実施の形態のように、全体で正のパワーを有する第１レンズ群１０内に負レンズ１１と、式（６）を満たす正レンズ１２，１３を含む構成とすることで、望遠側において、第１レンズ群１０で発生する軸上色収差を小さく抑えることができる。さらに好ましくはν_1P≧75がよい。

また、ズームレンズ１を搭載することで、全撮影範囲において高解像力を有するコンパクトで高変倍の撮像装置としてのデジタルスチルカメラ１００を得ることができる。

（第１の変形例）
図３を参照して、上記実施の形態の第１の変形例を説明する。本変形例は、上記実施の形態のズームレンズ１をズームレンズ２に代えた構成であり、ズームレンズ１と異なる部分を主として説明する。

図３に、光学系１０１に含まれるズームレンズ２の構成を示す。図３（ａ）に、広角端時のズームレンズ２の構成を示す。図３（ｂ）に、標準時のズームレンズ２の構成を示す。図３（ｃ）に、望遠端時のズームレンズ２の構成を示す。

図３に示すように、ズームレンズ２は、物体側から像面ＩＭＧ側へ光軸Ｏ２に沿って順に、正の屈折力の第１レンズ群１１０と、負の屈折力の第２レンズ群１２０と、開口絞りＥ２と、正の屈折力の第３レンズ群１３０と、正の屈折力の第４レンズ群１４０と、カバーガラス１５１と、を備えて構成される。第１レンズ群１１０、第２レンズ群１２０、開口絞りＥ２、第３レンズ群１３０、第４レンズ群１４０、カバーガラス１５１は、順に、ズームレンズ１の第１レンズ群１０、第２レンズ群２０、開口絞りＥ１、第３レンズ群３０、第４レンズ群４０、カバーガラス５１と同様である。

第１レンズ群１１０は、第１レンズ群１０と同様に、物体側から像面ＩＭＧ側へ光軸Ｏ２に沿って順に、負レンズ１１１及び正レンズ１１２の接合レンズと、正レンズ１１３と、を備えて構成され、面Ｔ１〜Ｔ５を有する。

第２レンズ群１２０は、第２レンズ群１２０と同様に、物体側から像面ＩＭＧ側へ光軸Ｏ２に沿って順に、像面側の面（面Ｔ７）が非球面形状で像面側に強い曲率を有するメニスカス形状の負レンズ１２１と、負レンズ１２２と、正レンズ１２３及び負レンズ１２４の接合レンズと、を備えて構成され、面Ｔ６〜Ｔ１２を備えて構成される。

開口絞りＥ２は、面Ｔ１３を有する。第３レンズ群１３０は、第３レンズ群３０と同様に、物体側から像面ＩＭＧ側へ光軸Ｏ２に沿って順に、両面が非球面形状の正レンズ１３１と、正レンズ１３２及び像面側に強い曲率を有する負レンズ１３３の接合レンズと、を備えて構成され、面Ｔ１４〜Ｔ１８を有する。

第４レンズ群１４０は、物体側から像面ＩＭＧ側へ光軸Ｏ２に沿って、正レンズ１４１を備えて構成される。物体側から像面ＩＭＧ側へ光軸Ｏ２に沿って順に、正レンズ１４１が面Ｔ１９，Ｔ２０を有する。カバーガラス１５１は、物体側から像面ＩＭＧ側へ光軸Ｏ２に沿って順に、面Ｔ２１，Ｔ２２を備える。また、像面ＩＭＧを面Ｔ２３とする。

また、ズームレンズ２は、上記式（１）〜式（６）を満たす。

本変形例によれば、ズームレンズ２において、上記実施の形態のズームレンズ１と同様の効果が得られる。また、第４レンズ群１４０を１枚の正レンズ１４１で構成することで、第４レンズ群１４０厚をさらに薄くすることができる。この結果、第３レンズ群１３０と第４レンズ群１４０との間隔をさらに短縮化できる一方、変倍時やフォーカスに移動する第４レンズ群１４０が第３レンズ群１３０や像側に設けられたカバーガラス１５１等の光学素子と機械的にさらに干渉することがない構成にできる。

（第２の変形例）
図４を参照して、上記実施の形態の第２の変形例を説明する。本変形例は、上記第１の変形例のズームレンズ２をズームレンズ３に代えた構成であり、ズームレンズ２と異なる部分を主として説明する。

図４に、光学系１０１に含まれるズームレンズ３の構成を示す。図４（ａ）に、広角端時のズームレンズ３の構成を示す。図４（ｂ）に、標準時のズームレンズ３の構成を示す。図４（ｃ）に、望遠端時のズームレンズ３の構成を示す。

図４に示すように、ズームレンズ３は、物体側から像面ＩＭＧ側へ光軸Ｏ３に沿って順に、正の屈折力の第１レンズ群２１０と、負の屈折力の第２レンズ群２２０と、開口絞りＥ３と、正の屈折力の第３レンズ群２３０と、正の屈折力の第４レンズ群２４０と、カバーガラス２５１と、を備えて構成される。第１レンズ群２１０、第２レンズ群２２０、開口絞りＥ３、第３レンズ群２３０、第４レンズ群２４０、カバーガラス２５１は、順に、ズームレンズ１の第１レンズ群１１０、第２レンズ群１２０、開口絞りＥ２、第３レンズ群１３０、第４レンズ群１４０、カバーガラス１５１と同様である。

第１レンズ群２１０は、第１レンズ群１１０と同様に、物体側から像面ＩＭＧ側へ光軸Ｏ３に沿って順に、負レンズ２１１及び正レンズ２１２の接合レンズと、正レンズ２１３と、を備えて構成され、面Ｕ１〜Ｕ５を有する。

第２レンズ群２２０は、物体側から像面ＩＭＧ側へ光軸Ｏ３に沿って順に、像面側の面（面Ｕ７）が非球面形状で像面側に強い曲率を有するメニスカス形状の負レンズ２２１と、負レンズ２２２と、正レンズ２２３と、負レンズ２２４と、を備えて構成される。物体側から像面ＩＭＧ側へ光軸Ｏ３に沿って順に、負レンズ２２１が面Ｕ６，Ｕ７を有し、負レンズ２２２が面Ｕ８，Ｕ９を有し、正レンズ２２３が面Ｕ１０，Ｕ１１を有し、負レンズ２２４が面Ｕ１２，Ｕ１３を有する。

開口絞りＥ３は、面Ｕ１４を有する。第３レンズ群２３０は、第３レンズ群１３０と同様に、物体側から像面ＩＭＧ側へ光軸Ｏ３に沿って順に、両面が非球面形状の正レンズ２３１と、正レンズ２３２及び像面側に強い曲率を有する負レンズ２３３の接合レンズと、を備えて構成され、面Ｕ１５〜Ｕ１９を有する。

第４レンズ群２４０は、第４レンズ群１４０と同様に、物体側から像面ＩＭＧ側へ光軸Ｏ３に沿って、正レンズ２４１を備えて構成される。物体側から像面ＩＭＧ側へ光軸Ｏ３に沿って順に、正レンズ２４１が面Ｕ２０，Ｕ２１を有する。カバーガラス２５１は、物体側から像面ＩＭＧ側へ光軸Ｏ３に沿って順に、面Ｕ２２，Ｕ２３を備える。また、像面ＩＭＧを面Ｕ２４とする。

また、ズームレンズ３は、上記式（１）〜式（６）を満たす。

本変形例によれば、ズームレンズ３において、上記第１の変形例のズームレンズ２と同様の効果が得られる。

上記実施の形態に係る具体的な実施例１を説明する。本実施例のズームレンズ１は、次表１を満たす。

上記表１（ａ）において、群：第iレンズ群（i＝１〜４）の番号i、面番号：（屈折）面Ｓjの番号j、R：屈折面の曲率半径、Dj：屈折面の間隔（光軸上の光学素子の厚さ又はそのgap長）、ndj: Dj部分のレンズ材料のｄ線での屈折率、νj：Dj部分のアッベ数、である。また、面番号に*があるものは、非球面であることを示す。

上記表１（ｂ）において、面Ｓ７，Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ１９，Ｓ２０での上記式（７）の各係数K、A₄，A₆，A₈，A₁₀の値を示す。

また、上記表１（ｃ）において、ｆ［mm］：ズームレンズの焦点距離、Ｆno：Ｆナンバー、２ω：画角、であり、ズームレンズ１の状態を広角端、標準、望遠端に変化させた場合の、焦点距離ｆと、Ｆナンバーと、画角２ωと、長さD5、D12、D18、D22と、の値を示す。

また、本実施例のズームレンズ１におけるf2／（fw＊ft）^1/2と、（Σd+fb）／2YDと、n_2Nと、ν_2Pと、ν_1Pと、の値を次表２に示す。

上記表２に示すように、本実施例のズームレンズ１におけるf2／（fw＊ft）^1/2と、（Σd+fb）／2YDと、n_2Nと、ν_2Pと、ν_1Pと、の各値は、上記式（１）〜（６）を満たす。

図５（ａ）に、本実施例のズームレンズ１の広角端での球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。図５（ｂ）に、標準時における本実施例のズームレンズ１の標準状態での球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。図５（ｃ）に、本実施例のズームレンズ１の望遠端での球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。図５（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、本実施例のズームレンズ１によれば、その状態を広角端、標準、望遠端と変化させても、球面収差、非点収差及び歪曲収差を良好に補正できる。

上記第１の変形例に係る具体的な実施例２を説明する。本実施例のズームレンズ２は、次表２を満たす。

上記表３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の記載形式は、上記実施例１の表１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）と同様である。

また、本実施例のズームレンズ２におけるf2／（fw＊ft）^1/2と、（Σd+fb）／2YDと、n_2Nと、ν_2Pと、ν_1Pと、の値を上記表２に示す。上記表２に示すように、本実施例のズームレンズ２におけるf2／（fw＊ft）^1/2と、（Σd+fb）／2YDと、n_2Nと、ν_2Pと、ν_1Pと、の各値は、上記式（１）〜（６）を満たす。

図６（ａ）に、本実施例のズームレンズ２の広角端での球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。図６（ｂ）に、本実施例のズームレンズ２の標準状態での球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。図６（ｃ）に、本実施例のズームレンズ２の望遠端での球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。図６（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、本実施例のズームレンズ２によれば、その状態を広角端、標準、望遠端と変化させても、球面収差、非点収差及び歪曲収差を良好に補正できる。

上記第２の変形例に係る具体的な実施例３を説明する。本実施例のズームレンズ３は、次表４を満たす。

上記表４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の記載形式は、上記実施例１の表１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）と同様である。

また、本実施例のズームレンズ２におけるf2／（fw＊ft）^1/2と、（Σd+fb）／2YDと、n_2Nと、ν_2Pと、ν_1Pと、の値を上記表２に示す。上記表２に示すように、本実施例のズームレンズ２におけるf2／（fw＊ft）^1/2と、（Σd+fb）／2YDと、n_2Nと、ν_2Pと、ν_1Pと、の各値は、上記式（１）〜（６）を満たす。

図７（ａ）に、本実施例のズームレンズ３の広角端での球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。図７（ｂ）に、本実施例のズームレンズ３の標準状態での球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。図７（ｃ）に、本実施例のズームレンズ３の望遠端での球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す。図７（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、本実施例のズームレンズ３によれば、その状態を広角端、標準、望遠端と変化させても、球面収差、非点収差及び歪曲収差を良好に補正できる。

なお、上記実施の形態、各変形例及び各実施例における記述は、本発明に係る好適なズームレンズ及び撮像装置の一例であり、これに限定されるものではない。

例えば、上記実施の形態及び実施例１において、ズームレンズを搭載した撮像装置として、デジタルスチルカメラの例を説明したがこれに限定されるものではなく、ビデオカメラや、撮像機能付の携帯電話機、ＰＨＳ（Personal Handyphone System）、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の少なくとも撮像機能を有する携帯端末等の機器としてもよい。

また、ズームレンズを搭載した撮像装置を、上記機器に搭載される撮像ユニットとしてもよい。ここで、図８を参照して、撮像装置としての撮像ユニット３５０を搭載した携帯電話機３００の例を説明する。図８に、携帯電話機３００の内部構成を示す。

図８に示すように、携帯電話機３００は、各部を統括的に制御すると共に各処理に応じたプログラムを実行する制御部（ＣＰＵ）３１０と、番号等をキーにより操作入力するための操作部３２０と、所定のデータの他に撮像した映像等を表示する表示部３３０と、アンテナ３４１を介して外部サーバ等との間の各種情報通信を実現するための無線通信部３４０と、撮像装置としての撮像ユニット３５０と、携帯電話機３００のシステムプログラムや各種処理プログラム及び端末ＩＤ等の必要な諸データを記憶している記憶部（ＲＯＭ）３６０と、制御部３１０によって実行される各種処理プログラムやデータ、若しくは処理データ、或いは撮像ユニット３５０により撮像データ等を一時的に格納する作業領域として用いられる一時記憶部（ＲＡＭ）３７０とを備えている。

撮像ユニット３５０は、上記実施の形態又は各変形例におけるズームレンズ１、２、３と、（固体）撮像素子と、鏡筒と、ズームレンズ１，２，３の駆動機構等と、により構成され、撮像ユニット３５０自体は、制御部や画像処理部を有せず、コネクタ等により制御部、操作部、表示部等に結合されることを前提としたレンズユニットとする。具体的には、撮像ユニット３５０は、例えば、撮像光学系における筐体の物体側端面が携帯電話機３００の背面（表示部３３０のメイン表示部を正面とする）に設けられ、メイン表示部の下方に相当する位置に配設される。また、撮像ユニット３５０の外部接続端子は、携帯電話機３００の制御部３１０と接続され、撮像ユニット３５０により撮像された輝度信号や色差信号等の画像信号が外部接続端子を介して制御部３１０側に出力される。また、撮像ユニット３５０から入力された画像信号は、携帯電話機３００の制御系により、記憶部３６０に記憶されたり、或いは表示部３３０で表示され、さらには、無線通信部３４０を介して映像情報として外部に送信される。

また、ズームレンズを搭載した撮像装置としての撮像ユニットは、上記レンズユニットと、基板上に配置された制御部及び画像処理部等と、を有し、コネクタ等により表示部及び操作部等を有する別体に結合され用いられることを前提とするカメラモジュールとして構成してもよい。

本発明に係る第１の実施の形態のデジタルスチルカメラ１００の内部構成を示す図である。 光学系１０１に含まれるズームレンズ１の構成を示す図である。（ａ）は、広角端時のズームレンズ１の構成を示す図である。（ｂ）は、標準時のズームレンズ１の構成を示す図である。（ｃ）は、望遠端時のズームレンズ１の構成を示す図である。 光学系１０１に含まれるズームレンズ２の構成を示す図である。（ａ）は、広角端時のズームレンズ２の構成を示す図である。（ｂ）は、標準時のズームレンズ２の構成を示す図である。（ｃ）は、望遠端時のズームレンズ２の構成を示す図である。 光学系１０１に含まれるズームレンズ３の構成を示す図である。（ａ）は、広角端時のズームレンズ３の構成を示す図である。（ｂ）は、標準時のズームレンズ３の構成を示す図である。（ｃ）は、望遠端時のズームレンズ３の構成を示す図である。 （ａ）は、実施例１における広角端でのズームレンズ１の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。（ｂ）は、ズームレンズ１の標準状態での球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。（ｃ）は、ズームレンズ１の望遠端での球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 （ａ）は、実施例２における広角端でのズームレンズ２の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。（ｂ）は、ズームレンズ２の標準状態での球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。（ｃ）は、ズームレンズ２の望遠端での球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 （ａ）は、実施例３における広角端でのズームレンズ１の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。（ｂ）は、ズームレンズ１の標準状態での球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。（ｃ）は、ズームレンズ１の望遠端での球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。 携帯電話機３００の内部構成を示すブロック図である。

符号の説明

Ｏ１、Ｏ２，Ｏ３ 光軸
１００ デジタルスチルカメラ
１０１ 光学系
１、２，３ ズームレンズ
Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３ 開口絞り
１０，１１０，２１０ 第１レンズ群
１１，１１１，２１１ 負レンズ
１２，１１２，２１２ 正レンズ
１３，１１３，２１３ 正レンズ
２０，１２０，２２０ 第２レンズ群
２１，１２１，２２１ 負レンズ
２２，１２２，２２２ 負レンズ
２３，１２３，２２３ 正レンズ
２４，１２４，２２４ 負レンズ
３０，１３０，２３０ 第３レンズ群
３１，１３１，２３１ 正レンズ
３２，１３２，２３２ 正レンズ
３３，１３３，２３３ 負レンズ
４０，１４０，２４０ 第４レンズ群
４１ レンズ
４２，１４１、２４１ 正レンズ
５１ カバーガラス
１０２ 固体撮像素子
１０３ Ａ／Ｄ変換部
１０４ 制御部
１０５ 光学系駆動部
１０６ 撮像素子駆動部
１０７ タイミング発生部
１０８ 画像メモリ
１０９ 画像処理部
１０Ａ 画像圧縮部
１０Ｂ 画像記録部
１０Ｃ 表示部
１０Ｄ 操作部
３００ 携帯電話機
３１０ 制御部
３２０ 操作部
３３０ 表示部
３４０ 無線通信部
３４１ アンテナ
３５０ 撮像ユニット
３６０ 記憶部
３７０ 一時記憶部

Claims (5)

1. 物体側から順に、
   正の屈折力を有する第１レンズ群と、
   負の屈折力を有する第２レンズ群と、
   正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、が配置されて構成され、
   前記第１レンズ群及び前記第３レンズ群は、固定され、
   前記第２レンズ群は、像面側への移動により広角端から望遠端への変倍を行い、
   前記第４レンズ群は、移動により前記変倍に伴う像面変動を補正するとともに、移動によりフォーカスを行い、
   前記第２レンズ群は、物体側から順に、像面側に強い曲率を有するメニスカス形状の負レンズと、負レンズと、正レンズと、負レンズと、を備え、
   (但し、f2：第２レンズ群の焦点距離、fw、ft：広角端、望遠端の撮像レンズ全系の焦点距離、Σd+fb：撮像レンズ全系の最も物体側のレンズ面から像側焦点までの光軸上の距離、2YD：２×fw×ｔａｎωｗ（fw：広角端における焦点距離、ωｗ：広角端における最大の画角）)
   を満たし、
   前記第１レンズ群は、
   負レンズと、
   ν_1P≧75 …（６）
   （但し、ν_1P：第１レンズ群の正レンズのアッベ数）
   を満たす正レンズと、を含むことを特徴とするズームレンズ。
2. 前記第２レンズ群は、少なくとも１面の非球面を有することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
3. 前記第２レンズ群の少なくとも１枚の負レンズは、
   n_2N≧1.8 …（４）
   （但し、ｎ_2N：第２レンズ群の負レンズのｄ線での屈折率）
   を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載のズームレンズ。
4. 前記第２レンズ群の正レンズは、
   ν_2P≦30 …（５）
   （但し、ν_2P：第２レンズ群の正レンズのアッベ数）
   を満たすことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のズームレンズ。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のズームレンズと、
   前記ズームレンズを介して入射される光を撮像する撮像素子と、を搭載することを特徴とする撮像装置。