JP2004264786A - ズームレンズ - Google Patents
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Abstract
【課題】高ズーム比で明るいＦ値など高い光学仕様性能を有するズームレンズと、奥行き方向が極めて薄く高画質な写真を得ることができ且つ歪曲が少なく広画角な撮影が可能な電子撮像装置を提供する。
【解決手段】ズームレンズは、物体側から光路に沿って順に配置された、光路を折り曲げるための反射面ＲＦを有し正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第１移動レンズ群Ｇ２と、広角端から望遠端に変倍する際に単調に物体側に移動する第２移動レンズ群Ｇ３とを含み、以下の条件をともに満足するように構成されている。
−１．０≦β２Ｗ≦−０．４０
−１．０≦β３Ｗ≦−０．４０
但し、β２Ｗ、β３Ｗはそれぞれ第２移動レンズ群、第２移動レンズ群の広角端における倍率である。
【選択図】図１
【解決手段】ズームレンズは、物体側から光路に沿って順に配置された、光路を折り曲げるための反射面ＲＦを有し正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第１移動レンズ群Ｇ２と、広角端から望遠端に変倍する際に単調に物体側に移動する第２移動レンズ群Ｇ３とを含み、以下の条件をともに満足するように構成されている。
−１．０≦β２Ｗ≦−０．４０
−１．０≦β３Ｗ≦−０．４０
但し、β２Ｗ、β３Ｗはそれぞれ第２移動レンズ群、第２移動レンズ群の広角端における倍率である。
【選択図】図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、奥行き方向の薄型化と広角化を実現したビデオカメラやデジタルカメラなどの電子撮像装置に適するズームレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、銀塩３５ｍｍフィルム（１３５フォーマット）カメラに代わる次世代カメラとして、デジタルカメラ（電子カメラ）が注目されてきている。さらに、それは業務用高機能タイプからポータブルな普及タイプまでの幅広い範囲で、いくつものカテゴリーを有するようになってきている。そして、特にポータブルな普及タイプの電子カメラでは、奥行きが薄くて使い勝手が良いものが望まれるようになっている。加えて、高画質であり、且つ広画角のものが望まれるようになってきている。
【０００３】
カメラの奥行き方向を薄くするのに最大のネックとなっているのは、光学系の最も物体側の面から撮像面までの厚みである。特にズームレンズ系では、この厚みがネックになっている。そこで、最近におけるカメラボディ薄型化技術の主流は、沈胴式鏡筒を採用することである。この沈胴式鏡筒は、撮影時には光学系がカメラボディ内から突出しているが、携帯時にはカメラボディ内に収納される構造である。沈胴式鏡筒を採用して効果的に薄型化できる可能性を有する光学系の例としては、特許文献１乃至３に記載のもの等がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１‐１９４２７４号公報
【特許文献２】
特開平１１‐２８７９５３号公報
【特許文献３】
特開２０００‐９９９７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
これらは、物体側から順に配置された負の屈折力を有する第１群と、正の屈折力を含む第２群を有しており、共に変倍時には移動する。しかし、広角端での画角が不十分であり、画角を確保した場合レンズ系が大きくなり分厚くなることが問題である。
【０００６】
また、最近では、光学系の光路（光軸）を、ミラーやプリズムなど反射光学素子で折り曲げる構成を採るものも出現している。この構成は、前記沈胴式鏡筒に見られるようなカメラの使用状態への立ち上げ時間（レンズのせり出し時間）がないという利点がある。また、防水・防塵上も好ましい。また、奥行き方向が極めて薄いカメラにすることができる。この構成では、最も物体側のレンズ群を固定して、その中に前記反射光学素子を設けている。そして、それ以降の光路はカメラボディの縦あるいは横方向へ折り曲げて、奥行き方向の寸法を極力薄くしている。この場合、ある程度の画角を確保するために、光路を折り曲げるための反射面よりも物体側に必ず発散面を設けることになる。
【０００７】
その場合、歪曲収差の発生を少なくするために、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズを設けることになる。これでは、奥行き方向の厚みを減らす本来の目的に反する結果となる。また、光路を折り曲げる方式において、或る程度の画角を確保する必要がある。そのためには、プリズムやミラーなどの反射光学素子の光学有効面を小さく抑えることをしなくてはならないが、そうすると結像性能の劣化をまねく。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高ズーム比で明るいＦ値など高い光学仕様性能を有するズームレンズを提供することである。また、奥行き方向が極めて薄く高画質な写真を得ることができ、且つ歪曲が少なく広画角な撮影が可能な電子撮像装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によるズームレンズは、物体側から光路に沿って順に配置された、光路を折り曲げるための反射面を有し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１移動レンズ群と、広角端から望遠端に変倍する際に単調に物体側に移動する第２移動レンズ群とを含み、下記の条件をともに満足するように構成されている。
−１．０≦β２Ｗ≦−０．４０ （１）
−１．０≦β３Ｗ≦−０．４０ （２）
但し、β２Ｗ、β３Ｗはそれぞれ第１移動レンズ群、第２移動レンズ群の広角端における倍率である。
また、本発明によるズームレンズは、物体側から光路に沿って順に配置された、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１移動レンズ群と、像面に対して略位置が固定である開口絞りと、広角端から望遠端に変倍する際に単調に物体側に移動する第２移動レンズ群とを含み、前記第１レンズ群は、像面に対して位置がほぼ固定されており物体側から光路に沿って順に配置された、物体側に凹面を向けた入射面と光路を折り曲げるための反射面を有する光学素子と、正レンズとを含み、前記第１移動レンズ群は、物体側から光路に沿って順に配置された、両凹レンズと、正レンズとを含み、前記第２移動レンズ群は、物体側から光路に沿って順に配置された、正の単レンズと、正レンズと像側に強い凹面を向けた負レンズの接合レンズとを含んでいる。
本発明によれば、前記第１レンズ群の光路を折り曲げるための反射面を有する光学素子の入射面と正レンズのいずれかの収斂面は、共に光軸から離れるほど曲率が弱くなる非球面である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示した実施例に基づき説明する。説明に先立ち、本発明の作用効果について述べる。
請求項１に記載の発明において、条件（１）の下限を下回ると、第１移動レンズ群の移動による変倍比が小さくなりやすい。また、上限を上回ると、第２移動レンズ群の移動による変倍比が小さくなりやすい。条件（１）の範囲内の場合には、第２移動レンズ群の倍率は条件（２）のようになる。また、少なくとも下記条件のいずれか一方を満たすとより良い。
−０．９≦β２Ｗ≦−０．４５ （１’）
−０．９≦β３Ｗ≦−０．４５ （２’）
さらに、少なくとも下記条件のいずれか一方を満たすと最良である。
−０．８≦β２Ｗ≦−０．５０ （１”）
−０．８≦β３Ｗ≦−０．５０ （２”）
【００１１】
請求項２に記載の発明において、変倍機能を効率的に行なって小型を確保するためには、下記の条件を満たすと良い。
１．４≦｜ｆ２｜／ｆｗ≦５．０ （３）
１．４≦ｆ３／ｆｗ≦５．０ （４）
但し、ｆ２、ｆ３、ｆｗはそれぞれ第１移動レンズ群、第２移動レンズ群、広角端全系の焦点距離である。
条件（３）、（４）の上限値を上回ると、第１移動レンズ群、第２移動レンズ群のパワーが弱くなる。また、下限値を下回ると、第１移動レンズ群、第２移動レンズ群の倍率が小さくなる。このような関係で、何れにしても移動量の割に変倍比が小さくなりやすい。
また、少なくとも下記条件の何れか一方を満たすとより良い。
１．７≦｜ｆ２｜／ｆｗ≦４．５ （３’）
１．７≦ｆ３／ｆｗ≦４．５ （４’）
さらに、少なくとも下記条件の何れか一方を満たすと最良である。
２．０≦｜ｆ２｜／ｆｗ≦４．０ （３”）
２．０≦ｆ３／ｆｗ≦４．０ （４”）
【００１２】
本発明のズームレンズでは、最も物体側にある反射光学素子で光路を折り曲げている。そのため、奥行き方向への厚みは最小限に抑えられることが特徴である。また、同時に、像面に対して絞り位置が固定されているため、絞りやシャッターアクチュエーター等の部材が、変倍時に移動するためのスペースが不要となる。加えて、最も物体側にあるレンズ群が正の屈折力を有するために開口絞り径がＦ値の割に小さく且つシャッター羽根の逃げスペースも小さくてすむ。これにより、折り曲げ後の光学部分系の厚さも抑えられるということも大きな特徴となっている。
また、ある程度の高いズーム比を得ながら絞り位置固定とすることが望ましい。これは、その前後に変倍時の移動レンズ群を二つに分けて配置することで実現出来る。そして、第１移動レンズ群と第２移動レンズ群の屈折力が異符号であることで、動き量に対して効率的な変倍を実現できる。また、反射光学素子（前記物体側に凹面を向けた入射面と、光路を折り曲げるための反射面を有する光学素子）を小さく薄くするには、入射瞳位置を出来るだけ入射面から浅くすることが重要になる。そのためには、開口絞りまでの光学部品点数を極力少なくし、各レンズ群共に物体側から光路に沿って発散成分、収斂成分の順で構成すればよい。
【００１３】
本発明では、第１レンズ群と第１移動レンズ群とで、合わせてわずか４部品で光学系を構成している。本発明のような光路折り曲げ光学系では、第１レンズ群と第１移動レンズ群との合成系による像点、つまり第２移動レンズ群以降の合成系に対する物点が被写体側に遠くなりやすくなる。そのために、第２移動レンズ群以降の合成系の倍率が小さくなりがちになる。これは、レンズ群の移動の割に倍率を稼ぎにくい傾向となる。この傾向を解消するには、第２移動レンズ群のパワーを出来るだけ強く、かつ主点を出来るだけ物体側に位置するようにするのが良い。そこで本発明では、第２移動レンズ群の内部構成を正レンズ、正レンズ、負レンズとしている。そして、偏心敏感度の大きい負レンズとその直前の正レンズは接合としている。また、第１移動レンズ群も、部品点数を減らしながら負の屈折力を強めるために、負レンズを両凹レンズとしている。
【００１４】
なお、本発明においては、反射光学素子を出来るだけ小さくするようにしている。そのために、第１レンズ群の発散成分、収斂成分のそれぞれのパワーを強くしている。従って、歪曲収差やコマ収差が発生しやすい。コマ収差の補正には、前記第１レンズ群の光学要素の入射面と正レンズのいずれかの収斂面を、共に光軸から離れるほど曲率が弱くなる非球面とするのが良い。なお、歪曲収差の補正については後述する。
【００１５】
また、反射光学素子を小さくするためには、第１移動レンズ群の移動量の方を第２移動レンズ群に比べて出来るだけ小さくすることが望ましい。本発明では、第１移動レンズ群と第２移動レンズ群は、開口絞りを挟んで隣接している。そこで、下記条件を満足ようにするとよい。
０．５＜Ｄ３／Ｄ２＜１．４ （５）
但し、Ｄ２は広角端における第１移動レンズ群の最も像側の面頂から開口絞りまでの光軸に沿った距離、Ｄ３は開口絞りから第２移動レンズ群の最も物体側の面頂までの光軸に沿った距離である。
上限を上回ると望遠端のＦ値が暗くなりやすい。また、下限を下回ると反射光学素子としてのプリズムが肥大化しやすい。
なお、下記条件を満たすとより良い。
０．６＜Ｄ３／Ｄ２＜１．３ （５’）
さらに、下記条件を満たすと最良である。
０．７＜Ｄ３／Ｄ２＜１．２ （５”）
【００１６】
さらに、負の屈折力を有する第１移動レンズ群は負レンズに、正の屈折力を有する第２移動レンズ群は正レンズに共に非球面を導入するのが良い。これにより、変倍時の第１移動レンズ群と第２移動レンズ群の動きによる収差変動を出来るだけ小さくすることができる。出来れば２面ずつに非球面を導入するのが好ましい。
【００１７】
また、フォーカスについては、第２移動レンズ群の像側にフォーカスレンズ群を配置するとよい。このフォーカスレンズ群は、フォーカス時にも移動可能である。その場合、変倍全域に亘りフォーカスのために移動する領域を、出来るだけ少なくするのが良い。これにより、フォーカスアクチュエーターを著しく小型化できる。従って、下記条件を満足すると良い。
０．８×１０２＜Ｍ４・Ｓ１＜６．０×１０２ （６）
但し、Ｍ４はフォーカスレンズ群があらゆる状態の中で最も物体側に位置するときと最も像側に位置するときの距離差、Ｓ１はフォーカスレンズ群が最も物体側に位置するときに合焦されている被写体から光学系入射面までの距離（ｍｍ）である。
上限を上回ると、フォーカスのためのアクチュエーターが肥大化する。
なお、下記条件を満たすとより良い。
１．２×１０２＜Ｍ４・Ｓ１＜５．５×１０２ （６’）
さらに、下き条件を満たすと最良である。
１．６×１０２＜Ｍ４・Ｓ１＜５．０×１０２ （６”）
このほか、収差補正や主光線射出角を小さくすることを主たる目的として、最も像面に近いレンズ群を、像面に対して位置をほぼ固定して配置しても良い。このレンズ群はフォーカスレンズ群とは別である。そして、このレンズ群には、フィルターを添付したり、赤外カットのコートを施しても良い。
【００１８】
本発明のズームレンズは入射面が発散面である関係上、物体側に凹面を向ける形状になる。しかもそのパワーは強いため、歪曲収差が発生しやすい。しかし、歪曲収差を許容すると、画角の割に入射光線高が低くなる。その結果、プリズムを小さくすることが可能である。そこで、本発明のズームレンズにおいては、意図的に樽型歪曲収差を野放し的に発生させている。そして、結像光学系を通じて結像された像を、電子撮像素子にて撮像する。このようにして得られた画像データを、加工して形状を変化させる。このように画像データを加工する機能を用いて、ズームレンズで発生した歪曲収差による画像歪みを補正して観察できるようにしている。特に、カメラなど電子撮像装置からは、既に補正されたかたちの画像データが出力されるのが理想的である。なお、ズームレンズについては、ほぼ無限遠物点合焦時に、結像光学系の歪曲収差に関して下記条件を満足するとよい。
０．７５＜ｙ０７ ／（ｆｗ・ ｔａｎ ω０７ｗ ）＜０．９６ （７）
１．０＜ｆｗ／ｙ１０ ＜２．１ （８）
但し、電子撮像素子の有効撮像面内（撮像可能な面内）で中心から最も遠い点までの距離（最大像高）をｙ１０ とすると、ｙ０７ ＝０．７ｙ１０ 、ω０７ｗは広角端における前記撮像面上の中心からｙ０７ の位置に結ぶ像点に対応する物点方向の光軸に対する角度である。
なお、少なくとも下記条件の何れか一方を満たすとより良い。
０．８０＜ｙ０７ ／（ｆｗ・ ｔａｎ ω０７ｗ ） ＜０．９５ （７’）
１．１＜ｆｗ／ｙ１０ ＜２．０ （８’）
さらに、少なくとも下記条件の何れか一方を満たすと最良である。
０．８５＜ｙ０７ ／（ｆｗ・ ｔａｎ ω０７ｗ ）＜０．９４ （７”）
１．２＜ｆｗ／ｙ１０ ＜１．９ （８”）
【００１９】
以上述べた本発明によるズームレンズを用いるにあたり、以下に示すように第１レンズ群に関して条件（Ａ）、（Ｂ）のいずれか１つ以上を満足するとさらに良い。
（Ａ）光路折り曲げのための光学素子に関して以下の条件を満たすのが良い。
０．３＜ｄＦ ／ ｄＰ ＜０．７ （９）
−６．０＜Ｒ１１ ／ｙ１０ ＜−１．２ （１０）
−０．７５≦ｆｗ・（ｎ１−１）／Ｒ１１≦−０．１５ （１１）
但し、ｄＦ は第１レンズ群の最も物体側の面と光軸との交点から、最初の反射面と光軸との交点までの距離、ｄＰ は前記反射面より物体側に最も近い屈折面（プリズムの場合は入射面）と光軸との交点から、前記反射面より像側に最も近い屈折面（プリズムの場合は射出面）と光軸との交点までの光軸に沿って測った距離、ｆｗは広角端における全系の焦点距離、ｎ１は前記プリズムの媒質屈折率（基準波長）、Ｒ１１は前記プリズム入射面の光軸上での曲率半径である。
条件（９）の上限を上回ると、入射瞳位置の関係で第１レンズ群が大型化しやすい。また、下限を下回ると、ゴーストが多くなる。条件（１０）の下限を下回ると、軸外の入射光線高が高く前記プリズムが大型化しやすくなる。また、色収差の補正が十分でなくなる。上限を上回ると、逆に第１レンズ群中の正レンズへの光線高が高くなる。その結果、奥行き方向の寸法が肥大化しやすくなる。また、望遠側にてコマ収差が発生しやすくなる。条件（１１）の上限を上回ると、曲率が強すぎることになる。その結果、各軸外収差が悪化しやすく好ましくない。下限を下回ると、入射瞳位置が深くなりすぎる。そのため、前記プリズムが肥大化傾向となる。
また、少なくとも下記条件の何れか一つを満たすとより良い。
０．３５＜ｄＦ ／ ｄＰ ＜０．６ （９’）
−５．０＜Ｒ１１ ／ｙ１０＜−１．６ （１０’）
−０．７０≦ｆｗ・（ｎ１−１）／Ｒ１１≦−０．２０ （１１’）
さらに、少なくとも下記条件の何れか一つを満たすと最良である。
０．４＜ｄＦ ／ ｄＰ ＜０．５５ （９”）
−４．０＜Ｒ１１ ／ｙ１０ ＜−２．０ （１０”）
−０．６５≦ｆｗ・（ｎ１−１）／Ｒ１１≦−０．２５ （１１”）
なお、前記反射光学素子としてプリズムを採用するのが、奥行きを薄くする上で最も有利である。プリズムの媒質のｄ線に対する屈折率は高い方が好ましく、１．６５以上が良く、１．７５以上ならば理想的である。
【００２０】
（Ｂ）第１レンズ群は第１移動レンズ群の変倍効率を高めるためには、第１レンズ群全体としては、下記条件（１２）を満たすように出来るだけ強い正のパワーにする必要がある。従って、第１レンズ群の正レンズに関しては、下記条件（１３）を満たすようにするのが良い。つまり、前記正レンズについては、通過する軸外光線の高さの割に強いパワーを持たせるのが良い。同時に形状も下記条件（１４）を満たすようにすると良い。
２．０≦ｆ１ ／ｆｗ≦１０．０ （１２）
１．１≦ｆ１２ ／ ｆｗ≦５．０ （１３）
−１．１＜（Ｒ１ＰＦ ＋ Ｒ１ＰＲ ）／（Ｒ１ＰＦ − Ｒ１ＰＲ ）＜０．４ （１４）
但し、ｆ１は第１レンズ群全体の焦点距離、ｆ１２は第１レンズ群中の正レンズの焦点距離、Ｒ１ＰＦ 、Ｒ１ＰＲ はそれぞれ第１レンズ群の正レンズの物体側の面、像側の面の光軸上での曲率半径である。
条件（１２）の下限を下回ると、第１移動レンズ群の変倍時の移動量の割に変倍率が少なくなる。また、上限を上回ると、軸外収差や色収差の補正が困難になる。または、前記プリズムが肥大化しやすい。条件（１３）の上限を上回ると、第１移動レンズ群の変倍率が移動量の割に低くなる。そのため、光学系が大きくなりやすい。下限を下まわると、コマ収差、非点収差などの軸外収差の補正が困難となりやすい。条件（１４）の上限を上回ると、第１レンズ群の主点が像側寄り傾向となる。そのため、第１移動レンズ群の変倍効率が悪化傾向となる。また、収差的にもコマ収差が発生しやすくなる。下限を下回ると、第１レンズ群中のレンズが強いメニスカス形状となる。そのため、第１移動レンズ群と干渉しやすくなり好ましくない。
また、少なくとも下き条件の何れか一つを満たすとより良い。
２．５≦ｆ１ ／ｆｗ ≦８．０ （１２’）
１．３≦ｆ１２ ／ ｆｗ ≦４．０ （１３’）
−０．９＜（Ｒ１ＰＦ ＋ Ｒ１ＰＲ ）／（Ｒ１ＰＦ − Ｒ１ＰＲ ）＜０．２ （１４’）
さらに、少なくとも下記条件の何れか一つを満たすと最良である。
３．０≦ｆ１ ／ｆｗ≦６．０ （１２”）
１．５≦ｆ１２ ／ ｆｗ≦３．２ （１３”）
−０．７＜（Ｒ１ＰＦ ＋ Ｒ１ＰＲ ）／（Ｒ１ＰＦ − Ｒ１ＰＲ ）＜０．０ （１４”）
【００２１】
第１移動レンズ群については下記条件を満足するとさらに良い。
−１．０＜（Ｒ２ＮＦ ＋ Ｒ２ＮＲ ）／（Ｒ２ＮＦ − Ｒ２ＮＲ ）＜ １．０ （１５）
−３．０＜（Ｒ２ＰＦ ＋ Ｒ２ＰＲ ）／（Ｒ２ＰＦ − Ｒ２ＰＲ ）＜ １．０ （１６）
ｄ２２／ｆｗ＜０．３ （１７）
但し、Ｒ２ＮＦ 、Ｒ２ＮＲ 、Ｒ２ＰＦ 、Ｒ２ＰＲ はそれぞれ第１移動レンズ群中の負レンズの物体側の面、像側の面、正レンズの物体側の面、像側の面の光軸上での曲率半径、ｄ２２は第１移動レンズ群中の負レンズの像側の面と正レンズの物体側の面の光軸上での距離である。
条件（１５）、（１６）の上限、下限と条件（１７）の上限を上回ると、ズームレンズ全系の入射面からの入射瞳位置が深くなりやすい。また、前記プリズムが肥大化する傾向となる。
また、少なくとも下記条件の何れか一つを満たすとより良い。
−０．８＜（Ｒ２ＮＦ ＋ Ｒ２ＮＲ ）／（Ｒ２ＮＦ − Ｒ２ＮＲ ）＜０．８ （１５’）
−２．０＜（Ｒ２ＰＦ ＋ Ｒ２ＰＲ ）／（Ｒ２ＰＦ − Ｒ２ＰＲ ）＜０．５ （１６’）
ｄ２２／ｆｗ＜０．２５ （１７’）
さらに、少なくとも下記条件の何れか一つを満たすと最良である。
−０．６＜（Ｒ２ＮＦ ＋ Ｒ２ＮＲ ）／（Ｒ２ＮＦ − Ｒ２ＮＲ ）＜０．６ （１５”）
−１．０＜（Ｒ２ＰＦ ＋ Ｒ２ＰＲ ）／（Ｒ２ＰＦ − Ｒ２ＰＲ ）＜０．０ （１６”）
ｄ２２／ｆｗ＜０．２ （１７”）
【００２２】
第２移動レンズ群についても下記条件を満足するとさらに良い。
０．２８＜ＲＢ３ ／ＲＢ１ ＜１．０ （１８）
−０．７＜ｆｗ ／ＲＢ２ ＜０．７ （１９）
２０＜νＢＰ − νＢＮ （２０）
但し、ＲＢ１ 、ＲＢ３ はそれぞれ第２移動レンズ群の接合レンズ成分の最も物体側の面、最も像側の面の光軸上での曲率半径、ＲＢ２ は第２移動レンズ群の接合レンズ成分の接合面の光軸上での曲率半径、νＢＰ 、νＢＮ はそれぞれ第２移動レンズ群の接合レンズ成分の正レンズ、負レンズの媒質アッベ数である。
条件（１８）の上限を上回ると、全系収差の球面収差、コマ収差、非点収差の補正には有利であるが、接合による偏心敏感度の緩和の効果が少ない。下限を下回ると、全系収差の球面収差、コマ収差、非点収差の補正が困難になりやすい。条件（１９）の下限を下回ると、軸上色収差、倍率色収差の補正には有利だが、球面収差の色収差が発生しやすい。特に、基準波長における球面収差が良好に補正できても、短波長の球面収差はオーバーコレクト状態となる。これは、画像における色のにじみの原因となるので好ましくない。上限を上回ると、軸上色収差、倍率色収差が、補正不足や短波長球面収差のアンダーコレクト状態となりやすい。条件（２０）の下限を下回ると、軸上色収差が補正不足になりやすい。一方、上限は、これを上回る媒質の組み合わせが自然界には存在しないことになる。
また、少なくとも下記条件の何れか一つを満たすとより良い。
０．３０＜ＲＢ３ ／ＲＢ１ ＜０．８ （１８’）
−０．５＜ｆｗ ／ＲＢ２ ＜０．４ （１９’）
２５＜νＢＰ − νＢＮ （２０’）
さらに、少なくとも下記条件の何れか一つを満たすと最良である。
０．３２＜ＲＢ３ ／ＲＢ１ ＜０．６ （１８”）
−０．３＜ｆｗ ／ＲＢ２ ＜０．１ （１９”）
３０＜νＢＰ − νＢＮ （２０”）
【００２３】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
第１実施例
図１は本発明にかかるズームレンズの第１実施例の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。図２は第１実施例のズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態をそれぞれ示している。図３〜図５は第１実施例のズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差をそれぞれ示す図であり、図３は広角端、図４は中間、図５は望遠端での状態を示している。また、図６〜図８は第１実施例のズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差をそれぞれ示す図であり、図６は広角端、図７は中間、図８は望遠端での状態を示している。
【００２４】
図１中、Ｉは電子撮像素子であるＣＣＤの撮像面、ＣＧは平面平板状のＣＣＤカバーガラスで、物体側から順に、本発明によるズームレンズと、カバーガラスＣＧと、撮像面Ｉが配置されている。
そして、第１実施例のズームレンズは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とを有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に配置された、プリズムＰと、正の屈折力を有する後側副群とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。プリズムＰは、物体側から順に、物体側に光路を折り曲げるための反射面ＲＦと、物体側に凹面であり光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面を持つ光線入射面ＩＦとを有している。また、プリスムＰは反射光学素子であって、光路を９０°折り曲げる反射プリズムとして構成されている。一方、後側副群は１枚の両凸正レンズＬ１で構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹負レンズＬ２１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２２とで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズＬ３１と、両凸正レンズＬ３２と両凹負レンズＬ３３の接合レンズとで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４１と、物体側が凸面に形成され像側が平面に形成された凸平正レンズＬ４２とで構成されている。なお、この凸平正レンズＬ４２の凸面側には、必要に応じ反射防止コートや赤外カットコートが付設されている。また、平面側には、必要に応じ赤外カットコートや光学的ローパスフィルターが付設されている。
【００２５】
第１実施例のズームレンズにおいては、無限遠物点合焦時において広角端から望遠端へと変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は像側へ移動し、開口絞りＳは位置が固定され、第３レンズ群Ｇ３は物体側へ移動し、第４レンズ群は位置が固定されるようになっている。
また、合焦動作時には、第４レンズ群Ｇ４が光軸上を移動するようになっている。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中のプリズムＰの光線入射面ＩＦのほかに、第１レンズ群Ｇ１中の両凸正レンズＬ１の物体側の面、第２レンズ群Ｇ２中の両凹負レンズＬ２１の両面、第３レンズ群Ｇ３中の両凸正レンズＬ３１の両面、第４レンズ群Ｇ４中の凸平正レンズＬ４２の物体側の面にそれぞれ設けられている。
【００２６】
次に、第１実施例のズームレンズを構成する光学部材の数値データを示す。
なお、第１実施例の数値データにおいて、ｒ１、ｒ２、…は各レンズ面の曲率半径、ｄ１、ｄ２、…は各レンズの肉厚または空気間隔、ｎｄ１、ｎｄ２、…は各レンズのｄ線での屈折率、νｄ１、νｄ２、…は各レンズのアッべ数、Ｆｎｏ．はＦナンバー、ｆは全系焦点距離、Ｄ０は物体から第１面までの距離を表している。
非球面形状は、光軸方向をｚ、光軸に直交する方向をｙにとり、円錐係数をＫ、非球面係数をＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０としたとき、次の式で表される。
なお、これらの記号は、後述の各実施例の数値データにおいても共通に用いられている。
また、本発明の各実施例における有効撮像領域の縦横比は３：４であり、折り曲げ方向は横方向である。
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】
第２実施例
図９は本発明にかかるズームレンズの第２実施例の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。図１０は第２実施例のズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態をそれぞれ示している。図１１〜図１３は第２実施例のズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差をそれぞれ示す図であり、図１１は広角端、図１２は中間、図１３は望遠端での状態を示している。また、図１４〜図１６は第２実施例のズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差をそれぞれ示す図であり、図１４は広角端、図１５は中間、図１６は望遠端での状態を示している。
【００３１】
図９中、Ｉは電子撮像素子であるＣＣＤの撮像面、ＣＧは平面平板状のＣＣＤカバーガラスで、物体側から順に、本発明によるズームレンズと、カバーガラスＣＧと、撮像面Ｉが配置されている。
そして、第２実施例のズームレンズは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とを有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に配置された、プリズムＰと、正の屈折力を有する後側副群とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。プリズムＰは、物体側から順に、物体側に光路を折り曲げるための反射面ＲＦと、物体側に凹面であり光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面を持つ光線入射面ＩＦとを有している。また、プリスムＰは反射光学素子であって、光路を９０°折り曲げる反射プリズムとして構成されている。一方、後側副群は１枚の両凸正レンズＬ１で構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹負レンズＬ２１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２２とで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズＬ３１と、両凸正レンズＬ３２と両凹負レンズＬ３３の接合レンズとで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４１と、物体側が凸面に形成され像側が平面に形成された凸平正レンズＬ４２とで構成されている。なお、この凸平正レンズＬ４２の凸面側には、必要に応じ反射防止コートや赤外カットコートが、また、平面側には、必要に応じ赤外カットコートや光学的ローパスフィルターが付設されている。
【００３２】
第２実施例のズームレンズにおいては、無限遠物点合焦時において広角端から望遠端へと変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は像側へ移動し、開口絞りＳは位置が固定され、第３レンズ群Ｇ３は物体側へ移動し、第４レンズ群は位置が固定されるようになっている。
また、合焦動作時には、第４レンズ群Ｇ４が光軸上を移動するようになっている。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中のプリズムＰの光線入射面ＩＦのほかに、第１レンズ群Ｇ１中の両凸正レンズＬ１の物体側の面、第２レンズ群Ｇ２中の両凹負レンズＬ２１の両面、第３レンズ群Ｇ３中の両凸正レンズＬ３１の両面にそれぞれ設けられている。
【００３３】
次に、第２実施例のズームレンズを構成する光学部材の数値データを示す。
【００３４】
【００３５】
【００３６】
第３実施例
図１７は本発明にかかるズームレンズの第３実施例の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。図１８は第３実施例のズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態をそれぞれ示している。図１９〜図２１は第３実施例のズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差をそれぞれ示す図であり、図１９は広角端、図２０は中間、図２１は望遠端での状態を示している。また、図２２〜図２４は第３実施例のズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差をそれぞれ示す図であり、図２２は広角端、図２３は中間、図２４は望遠端での状態を示している。
【００３７】
図１７中、Ｉは電子撮像素子であるＣＣＤの撮像面、ＣＧは平面平板状のＣＣＤカバーガラスで、物体側から順に、本発明によるズームレンズと、カバーガラスＣＧと、撮像面Ｉが配置されている。
そして、第３実施例のズームレンズは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とを有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に配置された、プリズムＰと、正の屈折力を有する後側副群とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。プリズムＰは、物体側から順に、物体側に光路を折り曲げるための反射面ＲＦと、物体側に凹面であり光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面を持つ光線入射面ＩＦとを有している。また、プリスムＰは反射光学素子であって、光路を９０°折り曲げる反射プリズムとして構成されている。一方、後側副群は１枚の両凸正レンズＬ１で構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹負レンズＬ２１と、両凸正レンズＬ２２とで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズＬ３１と、両凸正レンズＬ３２と両凹負レンズＬ３３の接合レンズとで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４１と、物体側が凸面に形成され像側が平面に形成された凸平正レンズＬ４２とで構成されている。なお、この凸平正レンズＬ４２の凸面側には、必要に応じ反射防止コートや赤外カットコートが、また、平面側には、必要に応じ赤外カットコートや光学的ローパスフィルターが付設されている。
【００３８】
第３実施例のズームレンズにおいては、無限遠物点合焦時において広角端から望遠端へと変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は像側へ移動し、開口絞りＳは位置が固定さ
れ、第３レンズ群Ｇ３は物体側へ移動し、第４レンズ群は位置が固定されるようになっている。
また、合焦動作時には、第４レンズ群Ｇ４が光軸上を移動するようになっている。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中のプリズムＰの光線入射面ＩＦのほかに、第１レンズ群Ｇ１中の両凸正レンズＬ１の物体側の面、第２レンズ群Ｇ２中の両凹負レンズＬ２１の両面、第３レンズ群Ｇ３中の両凸正レンズＬ３１の両面にそれぞれ設けられている。
【００３９】
次に、第３実施例のズームレンズを構成する光学部材の数値データを示す。
【００４０】
【００４１】
【００４２】
上記各実施例における前記条件式のパラメータ等の値は下表に示す通りである。
【表１】
第１〜第３実施例においてＳ１＝１７７．３０４９６（ｍｍ）である。
【００４３】
以上説明したように、本発明のズームレンズは、特許請求の範囲に記載された特徴の他に、以下に示すような特徴も備えている。
（１）前記第１移動レンズ群と前記第２移動レンズ群は前記開口絞りを挟んで隣接しており、広角端における前記第１移動レンズ群の最も像側の面頂から前記開口絞りまでの光軸に沿った距離をＤ２、前記開口絞りから前記第２移動レンズ群の最も物体側の面頂までの光軸に沿った同距離をＤ３としたとき、下記条件を満足する請求項１乃至３の何れかに記載のズームレンズ。
０．５＜Ｄ３／Ｄ２＜１．４
【００４４】
（２）前記第１移動レンズ群は負レンズに、前記第２移動レンズ群は正レンズにそれぞれ非球面を有している請求項１乃至３の何れかまたは上記（１）に記載のズームレンズ。
【００４５】
（３）前記第２移動レンズ群の像側にフォーカスのために移動可能であるレンズ群を有する請求範囲１乃至３の何れかまたは上記（１）または（２）に記載のズームレンズ。
【００４６】
（４）最も像面に近いレンズ群が像面に対して位置がほぼ固定されている請求項１乃至３の何れかまたは上記（１）乃至（３）の何れかに記載のズームレンズ。
【００４７】
（５）請求項１乃至３の何れかまたは上記（１）乃至（４）の何れかに記載のズームレンズと電子撮像素子とを有し、前記ズームレンズを通じて前記電子撮像素子の撮像面上に結像された像を撮像して得られた画像データを加工して、形状を変化させた画像データとして出力することが可能な電子撮像装置において、実質上無限遠物点合焦時に前記ズームレンズの歪曲収差に関して下記条件を満足するようにした電子撮像装置。
０．７５＜ｙ０７ ／（ｆｗ・ ｔａｎ ω０７ｗ ）＜０．９６
１．０＜ｆｗ／ｙ１０ ＜２．１
但し、前記電子撮像素子の有効撮像面内（撮像可能な面内）で中心から最も遠い点までの距離（最大像高）をｙ１０ とすると、ｙ０７ ＝０．７ｙ１０ 、ω０７ｗは広角端における前記撮像面上の中心からｙ０７ の位置に結ぶ像点に対応する物点方向の光軸に対する角度である。
【００４８】
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、物体側にプリズムなどの反射光学素子を配置して光学系特にズームレンズ系の光路（光軸）を折り曲げ、前記プリズムの入射面を凹面とすると共に非球面を活用することにより、ズーム比，画角，Ｆ値，少ない収差など、高い光学仕様性能を確保しながらも沈胴式鏡筒に見られるようなカメラの使用状態への立ち上げ時間（レンズのせり出し時間）がなく、防水・防塵上も好ましく、また、奥行き方向が極めて薄いカメラを提供することが可能となる。さらに、絞りやシャッター機構などを移動させない光学構成とすることにより、奥行きをさらに薄くすることが出来るのみならず、歪曲が少なく高画質で広画角の撮影が可能な電子撮像装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電子撮像装置に用いるズームレンズの第１実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。
【図２】第１実施例のズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示している。
【図３】第１実施例のズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図４】第１実施例のズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図５】第１実施例のズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【図６】第１実施例のズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図７】第１実施例のズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図８】第１実施例のズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【図９】本発明による電子撮像装置に用いるズームレンズの第２実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。
【図１０】第２実施例のズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示している。
【図１１】第２実施例のズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図１２】第２実施例のズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図１３】第２実施例のズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【図１４】第２実施例のズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図１５】第２実施例のズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図１６】第２実施例のズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【図１７】本発明による電子撮像装置に用いるズームレンズの第３実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。
【図１８】第３実施例のズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示している。
【図１９】第３実施例のズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図２０】第３実施例のズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図２１】第３実施例のズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【図２２】第３実施例のズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図２３】第３実施例のズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図２４】第３実施例のズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【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
Ｌ１〜Ｌ４２ レンズ
Ｐ 反射光学素子（プリズム）
ＲＦ 反射面
ＩＦ 光線入射面
Ｓ 開口絞り
ＣＧ カバーガラス
Ｉ 撮像面
【発明の属する技術分野】
本発明は、奥行き方向の薄型化と広角化を実現したビデオカメラやデジタルカメラなどの電子撮像装置に適するズームレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、銀塩３５ｍｍフィルム（１３５フォーマット）カメラに代わる次世代カメラとして、デジタルカメラ（電子カメラ）が注目されてきている。さらに、それは業務用高機能タイプからポータブルな普及タイプまでの幅広い範囲で、いくつものカテゴリーを有するようになってきている。そして、特にポータブルな普及タイプの電子カメラでは、奥行きが薄くて使い勝手が良いものが望まれるようになっている。加えて、高画質であり、且つ広画角のものが望まれるようになってきている。
【０００３】
カメラの奥行き方向を薄くするのに最大のネックとなっているのは、光学系の最も物体側の面から撮像面までの厚みである。特にズームレンズ系では、この厚みがネックになっている。そこで、最近におけるカメラボディ薄型化技術の主流は、沈胴式鏡筒を採用することである。この沈胴式鏡筒は、撮影時には光学系がカメラボディ内から突出しているが、携帯時にはカメラボディ内に収納される構造である。沈胴式鏡筒を採用して効果的に薄型化できる可能性を有する光学系の例としては、特許文献１乃至３に記載のもの等がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１‐１９４２７４号公報
【特許文献２】
特開平１１‐２８７９５３号公報
【特許文献３】
特開２０００‐９９９７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
これらは、物体側から順に配置された負の屈折力を有する第１群と、正の屈折力を含む第２群を有しており、共に変倍時には移動する。しかし、広角端での画角が不十分であり、画角を確保した場合レンズ系が大きくなり分厚くなることが問題である。
【０００６】
また、最近では、光学系の光路（光軸）を、ミラーやプリズムなど反射光学素子で折り曲げる構成を採るものも出現している。この構成は、前記沈胴式鏡筒に見られるようなカメラの使用状態への立ち上げ時間（レンズのせり出し時間）がないという利点がある。また、防水・防塵上も好ましい。また、奥行き方向が極めて薄いカメラにすることができる。この構成では、最も物体側のレンズ群を固定して、その中に前記反射光学素子を設けている。そして、それ以降の光路はカメラボディの縦あるいは横方向へ折り曲げて、奥行き方向の寸法を極力薄くしている。この場合、ある程度の画角を確保するために、光路を折り曲げるための反射面よりも物体側に必ず発散面を設けることになる。
【０００７】
その場合、歪曲収差の発生を少なくするために、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズを設けることになる。これでは、奥行き方向の厚みを減らす本来の目的に反する結果となる。また、光路を折り曲げる方式において、或る程度の画角を確保する必要がある。そのためには、プリズムやミラーなどの反射光学素子の光学有効面を小さく抑えることをしなくてはならないが、そうすると結像性能の劣化をまねく。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高ズーム比で明るいＦ値など高い光学仕様性能を有するズームレンズを提供することである。また、奥行き方向が極めて薄く高画質な写真を得ることができ、且つ歪曲が少なく広画角な撮影が可能な電子撮像装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によるズームレンズは、物体側から光路に沿って順に配置された、光路を折り曲げるための反射面を有し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１移動レンズ群と、広角端から望遠端に変倍する際に単調に物体側に移動する第２移動レンズ群とを含み、下記の条件をともに満足するように構成されている。
−１．０≦β２Ｗ≦−０．４０ （１）
−１．０≦β３Ｗ≦−０．４０ （２）
但し、β２Ｗ、β３Ｗはそれぞれ第１移動レンズ群、第２移動レンズ群の広角端における倍率である。
また、本発明によるズームレンズは、物体側から光路に沿って順に配置された、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１移動レンズ群と、像面に対して略位置が固定である開口絞りと、広角端から望遠端に変倍する際に単調に物体側に移動する第２移動レンズ群とを含み、前記第１レンズ群は、像面に対して位置がほぼ固定されており物体側から光路に沿って順に配置された、物体側に凹面を向けた入射面と光路を折り曲げるための反射面を有する光学素子と、正レンズとを含み、前記第１移動レンズ群は、物体側から光路に沿って順に配置された、両凹レンズと、正レンズとを含み、前記第２移動レンズ群は、物体側から光路に沿って順に配置された、正の単レンズと、正レンズと像側に強い凹面を向けた負レンズの接合レンズとを含んでいる。
本発明によれば、前記第１レンズ群の光路を折り曲げるための反射面を有する光学素子の入射面と正レンズのいずれかの収斂面は、共に光軸から離れるほど曲率が弱くなる非球面である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示した実施例に基づき説明する。説明に先立ち、本発明の作用効果について述べる。
請求項１に記載の発明において、条件（１）の下限を下回ると、第１移動レンズ群の移動による変倍比が小さくなりやすい。また、上限を上回ると、第２移動レンズ群の移動による変倍比が小さくなりやすい。条件（１）の範囲内の場合には、第２移動レンズ群の倍率は条件（２）のようになる。また、少なくとも下記条件のいずれか一方を満たすとより良い。
−０．９≦β２Ｗ≦−０．４５ （１’）
−０．９≦β３Ｗ≦−０．４５ （２’）
さらに、少なくとも下記条件のいずれか一方を満たすと最良である。
−０．８≦β２Ｗ≦−０．５０ （１”）
−０．８≦β３Ｗ≦−０．５０ （２”）
【００１１】
請求項２に記載の発明において、変倍機能を効率的に行なって小型を確保するためには、下記の条件を満たすと良い。
１．４≦｜ｆ２｜／ｆｗ≦５．０ （３）
１．４≦ｆ３／ｆｗ≦５．０ （４）
但し、ｆ２、ｆ３、ｆｗはそれぞれ第１移動レンズ群、第２移動レンズ群、広角端全系の焦点距離である。
条件（３）、（４）の上限値を上回ると、第１移動レンズ群、第２移動レンズ群のパワーが弱くなる。また、下限値を下回ると、第１移動レンズ群、第２移動レンズ群の倍率が小さくなる。このような関係で、何れにしても移動量の割に変倍比が小さくなりやすい。
また、少なくとも下記条件の何れか一方を満たすとより良い。
１．７≦｜ｆ２｜／ｆｗ≦４．５ （３’）
１．７≦ｆ３／ｆｗ≦４．５ （４’）
さらに、少なくとも下記条件の何れか一方を満たすと最良である。
２．０≦｜ｆ２｜／ｆｗ≦４．０ （３”）
２．０≦ｆ３／ｆｗ≦４．０ （４”）
【００１２】
本発明のズームレンズでは、最も物体側にある反射光学素子で光路を折り曲げている。そのため、奥行き方向への厚みは最小限に抑えられることが特徴である。また、同時に、像面に対して絞り位置が固定されているため、絞りやシャッターアクチュエーター等の部材が、変倍時に移動するためのスペースが不要となる。加えて、最も物体側にあるレンズ群が正の屈折力を有するために開口絞り径がＦ値の割に小さく且つシャッター羽根の逃げスペースも小さくてすむ。これにより、折り曲げ後の光学部分系の厚さも抑えられるということも大きな特徴となっている。
また、ある程度の高いズーム比を得ながら絞り位置固定とすることが望ましい。これは、その前後に変倍時の移動レンズ群を二つに分けて配置することで実現出来る。そして、第１移動レンズ群と第２移動レンズ群の屈折力が異符号であることで、動き量に対して効率的な変倍を実現できる。また、反射光学素子（前記物体側に凹面を向けた入射面と、光路を折り曲げるための反射面を有する光学素子）を小さく薄くするには、入射瞳位置を出来るだけ入射面から浅くすることが重要になる。そのためには、開口絞りまでの光学部品点数を極力少なくし、各レンズ群共に物体側から光路に沿って発散成分、収斂成分の順で構成すればよい。
【００１３】
本発明では、第１レンズ群と第１移動レンズ群とで、合わせてわずか４部品で光学系を構成している。本発明のような光路折り曲げ光学系では、第１レンズ群と第１移動レンズ群との合成系による像点、つまり第２移動レンズ群以降の合成系に対する物点が被写体側に遠くなりやすくなる。そのために、第２移動レンズ群以降の合成系の倍率が小さくなりがちになる。これは、レンズ群の移動の割に倍率を稼ぎにくい傾向となる。この傾向を解消するには、第２移動レンズ群のパワーを出来るだけ強く、かつ主点を出来るだけ物体側に位置するようにするのが良い。そこで本発明では、第２移動レンズ群の内部構成を正レンズ、正レンズ、負レンズとしている。そして、偏心敏感度の大きい負レンズとその直前の正レンズは接合としている。また、第１移動レンズ群も、部品点数を減らしながら負の屈折力を強めるために、負レンズを両凹レンズとしている。
【００１４】
なお、本発明においては、反射光学素子を出来るだけ小さくするようにしている。そのために、第１レンズ群の発散成分、収斂成分のそれぞれのパワーを強くしている。従って、歪曲収差やコマ収差が発生しやすい。コマ収差の補正には、前記第１レンズ群の光学要素の入射面と正レンズのいずれかの収斂面を、共に光軸から離れるほど曲率が弱くなる非球面とするのが良い。なお、歪曲収差の補正については後述する。
【００１５】
また、反射光学素子を小さくするためには、第１移動レンズ群の移動量の方を第２移動レンズ群に比べて出来るだけ小さくすることが望ましい。本発明では、第１移動レンズ群と第２移動レンズ群は、開口絞りを挟んで隣接している。そこで、下記条件を満足ようにするとよい。
０．５＜Ｄ３／Ｄ２＜１．４ （５）
但し、Ｄ２は広角端における第１移動レンズ群の最も像側の面頂から開口絞りまでの光軸に沿った距離、Ｄ３は開口絞りから第２移動レンズ群の最も物体側の面頂までの光軸に沿った距離である。
上限を上回ると望遠端のＦ値が暗くなりやすい。また、下限を下回ると反射光学素子としてのプリズムが肥大化しやすい。
なお、下記条件を満たすとより良い。
０．６＜Ｄ３／Ｄ２＜１．３ （５’）
さらに、下記条件を満たすと最良である。
０．７＜Ｄ３／Ｄ２＜１．２ （５”）
【００１６】
さらに、負の屈折力を有する第１移動レンズ群は負レンズに、正の屈折力を有する第２移動レンズ群は正レンズに共に非球面を導入するのが良い。これにより、変倍時の第１移動レンズ群と第２移動レンズ群の動きによる収差変動を出来るだけ小さくすることができる。出来れば２面ずつに非球面を導入するのが好ましい。
【００１７】
また、フォーカスについては、第２移動レンズ群の像側にフォーカスレンズ群を配置するとよい。このフォーカスレンズ群は、フォーカス時にも移動可能である。その場合、変倍全域に亘りフォーカスのために移動する領域を、出来るだけ少なくするのが良い。これにより、フォーカスアクチュエーターを著しく小型化できる。従って、下記条件を満足すると良い。
０．８×１０２＜Ｍ４・Ｓ１＜６．０×１０２ （６）
但し、Ｍ４はフォーカスレンズ群があらゆる状態の中で最も物体側に位置するときと最も像側に位置するときの距離差、Ｓ１はフォーカスレンズ群が最も物体側に位置するときに合焦されている被写体から光学系入射面までの距離（ｍｍ）である。
上限を上回ると、フォーカスのためのアクチュエーターが肥大化する。
なお、下記条件を満たすとより良い。
１．２×１０２＜Ｍ４・Ｓ１＜５．５×１０２ （６’）
さらに、下き条件を満たすと最良である。
１．６×１０２＜Ｍ４・Ｓ１＜５．０×１０２ （６”）
このほか、収差補正や主光線射出角を小さくすることを主たる目的として、最も像面に近いレンズ群を、像面に対して位置をほぼ固定して配置しても良い。このレンズ群はフォーカスレンズ群とは別である。そして、このレンズ群には、フィルターを添付したり、赤外カットのコートを施しても良い。
【００１８】
本発明のズームレンズは入射面が発散面である関係上、物体側に凹面を向ける形状になる。しかもそのパワーは強いため、歪曲収差が発生しやすい。しかし、歪曲収差を許容すると、画角の割に入射光線高が低くなる。その結果、プリズムを小さくすることが可能である。そこで、本発明のズームレンズにおいては、意図的に樽型歪曲収差を野放し的に発生させている。そして、結像光学系を通じて結像された像を、電子撮像素子にて撮像する。このようにして得られた画像データを、加工して形状を変化させる。このように画像データを加工する機能を用いて、ズームレンズで発生した歪曲収差による画像歪みを補正して観察できるようにしている。特に、カメラなど電子撮像装置からは、既に補正されたかたちの画像データが出力されるのが理想的である。なお、ズームレンズについては、ほぼ無限遠物点合焦時に、結像光学系の歪曲収差に関して下記条件を満足するとよい。
０．７５＜ｙ０７ ／（ｆｗ・ ｔａｎ ω０７ｗ ）＜０．９６ （７）
１．０＜ｆｗ／ｙ１０ ＜２．１ （８）
但し、電子撮像素子の有効撮像面内（撮像可能な面内）で中心から最も遠い点までの距離（最大像高）をｙ１０ とすると、ｙ０７ ＝０．７ｙ１０ 、ω０７ｗは広角端における前記撮像面上の中心からｙ０７ の位置に結ぶ像点に対応する物点方向の光軸に対する角度である。
なお、少なくとも下記条件の何れか一方を満たすとより良い。
０．８０＜ｙ０７ ／（ｆｗ・ ｔａｎ ω０７ｗ ） ＜０．９５ （７’）
１．１＜ｆｗ／ｙ１０ ＜２．０ （８’）
さらに、少なくとも下記条件の何れか一方を満たすと最良である。
０．８５＜ｙ０７ ／（ｆｗ・ ｔａｎ ω０７ｗ ）＜０．９４ （７”）
１．２＜ｆｗ／ｙ１０ ＜１．９ （８”）
【００１９】
以上述べた本発明によるズームレンズを用いるにあたり、以下に示すように第１レンズ群に関して条件（Ａ）、（Ｂ）のいずれか１つ以上を満足するとさらに良い。
（Ａ）光路折り曲げのための光学素子に関して以下の条件を満たすのが良い。
０．３＜ｄＦ ／ ｄＰ ＜０．７ （９）
−６．０＜Ｒ１１ ／ｙ１０ ＜−１．２ （１０）
−０．７５≦ｆｗ・（ｎ１−１）／Ｒ１１≦−０．１５ （１１）
但し、ｄＦ は第１レンズ群の最も物体側の面と光軸との交点から、最初の反射面と光軸との交点までの距離、ｄＰ は前記反射面より物体側に最も近い屈折面（プリズムの場合は入射面）と光軸との交点から、前記反射面より像側に最も近い屈折面（プリズムの場合は射出面）と光軸との交点までの光軸に沿って測った距離、ｆｗは広角端における全系の焦点距離、ｎ１は前記プリズムの媒質屈折率（基準波長）、Ｒ１１は前記プリズム入射面の光軸上での曲率半径である。
条件（９）の上限を上回ると、入射瞳位置の関係で第１レンズ群が大型化しやすい。また、下限を下回ると、ゴーストが多くなる。条件（１０）の下限を下回ると、軸外の入射光線高が高く前記プリズムが大型化しやすくなる。また、色収差の補正が十分でなくなる。上限を上回ると、逆に第１レンズ群中の正レンズへの光線高が高くなる。その結果、奥行き方向の寸法が肥大化しやすくなる。また、望遠側にてコマ収差が発生しやすくなる。条件（１１）の上限を上回ると、曲率が強すぎることになる。その結果、各軸外収差が悪化しやすく好ましくない。下限を下回ると、入射瞳位置が深くなりすぎる。そのため、前記プリズムが肥大化傾向となる。
また、少なくとも下記条件の何れか一つを満たすとより良い。
０．３５＜ｄＦ ／ ｄＰ ＜０．６ （９’）
−５．０＜Ｒ１１ ／ｙ１０＜−１．６ （１０’）
−０．７０≦ｆｗ・（ｎ１−１）／Ｒ１１≦−０．２０ （１１’）
さらに、少なくとも下記条件の何れか一つを満たすと最良である。
０．４＜ｄＦ ／ ｄＰ ＜０．５５ （９”）
−４．０＜Ｒ１１ ／ｙ１０ ＜−２．０ （１０”）
−０．６５≦ｆｗ・（ｎ１−１）／Ｒ１１≦−０．２５ （１１”）
なお、前記反射光学素子としてプリズムを採用するのが、奥行きを薄くする上で最も有利である。プリズムの媒質のｄ線に対する屈折率は高い方が好ましく、１．６５以上が良く、１．７５以上ならば理想的である。
【００２０】
（Ｂ）第１レンズ群は第１移動レンズ群の変倍効率を高めるためには、第１レンズ群全体としては、下記条件（１２）を満たすように出来るだけ強い正のパワーにする必要がある。従って、第１レンズ群の正レンズに関しては、下記条件（１３）を満たすようにするのが良い。つまり、前記正レンズについては、通過する軸外光線の高さの割に強いパワーを持たせるのが良い。同時に形状も下記条件（１４）を満たすようにすると良い。
２．０≦ｆ１ ／ｆｗ≦１０．０ （１２）
１．１≦ｆ１２ ／ ｆｗ≦５．０ （１３）
−１．１＜（Ｒ１ＰＦ ＋ Ｒ１ＰＲ ）／（Ｒ１ＰＦ − Ｒ１ＰＲ ）＜０．４ （１４）
但し、ｆ１は第１レンズ群全体の焦点距離、ｆ１２は第１レンズ群中の正レンズの焦点距離、Ｒ１ＰＦ 、Ｒ１ＰＲ はそれぞれ第１レンズ群の正レンズの物体側の面、像側の面の光軸上での曲率半径である。
条件（１２）の下限を下回ると、第１移動レンズ群の変倍時の移動量の割に変倍率が少なくなる。また、上限を上回ると、軸外収差や色収差の補正が困難になる。または、前記プリズムが肥大化しやすい。条件（１３）の上限を上回ると、第１移動レンズ群の変倍率が移動量の割に低くなる。そのため、光学系が大きくなりやすい。下限を下まわると、コマ収差、非点収差などの軸外収差の補正が困難となりやすい。条件（１４）の上限を上回ると、第１レンズ群の主点が像側寄り傾向となる。そのため、第１移動レンズ群の変倍効率が悪化傾向となる。また、収差的にもコマ収差が発生しやすくなる。下限を下回ると、第１レンズ群中のレンズが強いメニスカス形状となる。そのため、第１移動レンズ群と干渉しやすくなり好ましくない。
また、少なくとも下き条件の何れか一つを満たすとより良い。
２．５≦ｆ１ ／ｆｗ ≦８．０ （１２’）
１．３≦ｆ１２ ／ ｆｗ ≦４．０ （１３’）
−０．９＜（Ｒ１ＰＦ ＋ Ｒ１ＰＲ ）／（Ｒ１ＰＦ − Ｒ１ＰＲ ）＜０．２ （１４’）
さらに、少なくとも下記条件の何れか一つを満たすと最良である。
３．０≦ｆ１ ／ｆｗ≦６．０ （１２”）
１．５≦ｆ１２ ／ ｆｗ≦３．２ （１３”）
−０．７＜（Ｒ１ＰＦ ＋ Ｒ１ＰＲ ）／（Ｒ１ＰＦ − Ｒ１ＰＲ ）＜０．０ （１４”）
【００２１】
第１移動レンズ群については下記条件を満足するとさらに良い。
−１．０＜（Ｒ２ＮＦ ＋ Ｒ２ＮＲ ）／（Ｒ２ＮＦ − Ｒ２ＮＲ ）＜ １．０ （１５）
−３．０＜（Ｒ２ＰＦ ＋ Ｒ２ＰＲ ）／（Ｒ２ＰＦ − Ｒ２ＰＲ ）＜ １．０ （１６）
ｄ２２／ｆｗ＜０．３ （１７）
但し、Ｒ２ＮＦ 、Ｒ２ＮＲ 、Ｒ２ＰＦ 、Ｒ２ＰＲ はそれぞれ第１移動レンズ群中の負レンズの物体側の面、像側の面、正レンズの物体側の面、像側の面の光軸上での曲率半径、ｄ２２は第１移動レンズ群中の負レンズの像側の面と正レンズの物体側の面の光軸上での距離である。
条件（１５）、（１６）の上限、下限と条件（１７）の上限を上回ると、ズームレンズ全系の入射面からの入射瞳位置が深くなりやすい。また、前記プリズムが肥大化する傾向となる。
また、少なくとも下記条件の何れか一つを満たすとより良い。
−０．８＜（Ｒ２ＮＦ ＋ Ｒ２ＮＲ ）／（Ｒ２ＮＦ − Ｒ２ＮＲ ）＜０．８ （１５’）
−２．０＜（Ｒ２ＰＦ ＋ Ｒ２ＰＲ ）／（Ｒ２ＰＦ − Ｒ２ＰＲ ）＜０．５ （１６’）
ｄ２２／ｆｗ＜０．２５ （１７’）
さらに、少なくとも下記条件の何れか一つを満たすと最良である。
−０．６＜（Ｒ２ＮＦ ＋ Ｒ２ＮＲ ）／（Ｒ２ＮＦ − Ｒ２ＮＲ ）＜０．６ （１５”）
−１．０＜（Ｒ２ＰＦ ＋ Ｒ２ＰＲ ）／（Ｒ２ＰＦ − Ｒ２ＰＲ ）＜０．０ （１６”）
ｄ２２／ｆｗ＜０．２ （１７”）
【００２２】
第２移動レンズ群についても下記条件を満足するとさらに良い。
０．２８＜ＲＢ３ ／ＲＢ１ ＜１．０ （１８）
−０．７＜ｆｗ ／ＲＢ２ ＜０．７ （１９）
２０＜νＢＰ − νＢＮ （２０）
但し、ＲＢ１ 、ＲＢ３ はそれぞれ第２移動レンズ群の接合レンズ成分の最も物体側の面、最も像側の面の光軸上での曲率半径、ＲＢ２ は第２移動レンズ群の接合レンズ成分の接合面の光軸上での曲率半径、νＢＰ 、νＢＮ はそれぞれ第２移動レンズ群の接合レンズ成分の正レンズ、負レンズの媒質アッベ数である。
条件（１８）の上限を上回ると、全系収差の球面収差、コマ収差、非点収差の補正には有利であるが、接合による偏心敏感度の緩和の効果が少ない。下限を下回ると、全系収差の球面収差、コマ収差、非点収差の補正が困難になりやすい。条件（１９）の下限を下回ると、軸上色収差、倍率色収差の補正には有利だが、球面収差の色収差が発生しやすい。特に、基準波長における球面収差が良好に補正できても、短波長の球面収差はオーバーコレクト状態となる。これは、画像における色のにじみの原因となるので好ましくない。上限を上回ると、軸上色収差、倍率色収差が、補正不足や短波長球面収差のアンダーコレクト状態となりやすい。条件（２０）の下限を下回ると、軸上色収差が補正不足になりやすい。一方、上限は、これを上回る媒質の組み合わせが自然界には存在しないことになる。
また、少なくとも下記条件の何れか一つを満たすとより良い。
０．３０＜ＲＢ３ ／ＲＢ１ ＜０．８ （１８’）
−０．５＜ｆｗ ／ＲＢ２ ＜０．４ （１９’）
２５＜νＢＰ − νＢＮ （２０’）
さらに、少なくとも下記条件の何れか一つを満たすと最良である。
０．３２＜ＲＢ３ ／ＲＢ１ ＜０．６ （１８”）
−０．３＜ｆｗ ／ＲＢ２ ＜０．１ （１９”）
３０＜νＢＰ − νＢＮ （２０”）
【００２３】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
第１実施例
図１は本発明にかかるズームレンズの第１実施例の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。図２は第１実施例のズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態をそれぞれ示している。図３〜図５は第１実施例のズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差をそれぞれ示す図であり、図３は広角端、図４は中間、図５は望遠端での状態を示している。また、図６〜図８は第１実施例のズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差をそれぞれ示す図であり、図６は広角端、図７は中間、図８は望遠端での状態を示している。
【００２４】
図１中、Ｉは電子撮像素子であるＣＣＤの撮像面、ＣＧは平面平板状のＣＣＤカバーガラスで、物体側から順に、本発明によるズームレンズと、カバーガラスＣＧと、撮像面Ｉが配置されている。
そして、第１実施例のズームレンズは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とを有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に配置された、プリズムＰと、正の屈折力を有する後側副群とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。プリズムＰは、物体側から順に、物体側に光路を折り曲げるための反射面ＲＦと、物体側に凹面であり光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面を持つ光線入射面ＩＦとを有している。また、プリスムＰは反射光学素子であって、光路を９０°折り曲げる反射プリズムとして構成されている。一方、後側副群は１枚の両凸正レンズＬ１で構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹負レンズＬ２１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２２とで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズＬ３１と、両凸正レンズＬ３２と両凹負レンズＬ３３の接合レンズとで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４１と、物体側が凸面に形成され像側が平面に形成された凸平正レンズＬ４２とで構成されている。なお、この凸平正レンズＬ４２の凸面側には、必要に応じ反射防止コートや赤外カットコートが付設されている。また、平面側には、必要に応じ赤外カットコートや光学的ローパスフィルターが付設されている。
【００２５】
第１実施例のズームレンズにおいては、無限遠物点合焦時において広角端から望遠端へと変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は像側へ移動し、開口絞りＳは位置が固定され、第３レンズ群Ｇ３は物体側へ移動し、第４レンズ群は位置が固定されるようになっている。
また、合焦動作時には、第４レンズ群Ｇ４が光軸上を移動するようになっている。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中のプリズムＰの光線入射面ＩＦのほかに、第１レンズ群Ｇ１中の両凸正レンズＬ１の物体側の面、第２レンズ群Ｇ２中の両凹負レンズＬ２１の両面、第３レンズ群Ｇ３中の両凸正レンズＬ３１の両面、第４レンズ群Ｇ４中の凸平正レンズＬ４２の物体側の面にそれぞれ設けられている。
【００２６】
次に、第１実施例のズームレンズを構成する光学部材の数値データを示す。
なお、第１実施例の数値データにおいて、ｒ１、ｒ２、…は各レンズ面の曲率半径、ｄ１、ｄ２、…は各レンズの肉厚または空気間隔、ｎｄ１、ｎｄ２、…は各レンズのｄ線での屈折率、νｄ１、νｄ２、…は各レンズのアッべ数、Ｆｎｏ．はＦナンバー、ｆは全系焦点距離、Ｄ０は物体から第１面までの距離を表している。
非球面形状は、光軸方向をｚ、光軸に直交する方向をｙにとり、円錐係数をＫ、非球面係数をＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０としたとき、次の式で表される。
また、本発明の各実施例における有効撮像領域の縦横比は３：４であり、折り曲げ方向は横方向である。
【００２７】
第２実施例
図９は本発明にかかるズームレンズの第２実施例の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。図１０は第２実施例のズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態をそれぞれ示している。図１１〜図１３は第２実施例のズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差をそれぞれ示す図であり、図１１は広角端、図１２は中間、図１３は望遠端での状態を示している。また、図１４〜図１６は第２実施例のズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差をそれぞれ示す図であり、図１４は広角端、図１５は中間、図１６は望遠端での状態を示している。
【００３１】
図９中、Ｉは電子撮像素子であるＣＣＤの撮像面、ＣＧは平面平板状のＣＣＤカバーガラスで、物体側から順に、本発明によるズームレンズと、カバーガラスＣＧと、撮像面Ｉが配置されている。
そして、第２実施例のズームレンズは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とを有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に配置された、プリズムＰと、正の屈折力を有する後側副群とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。プリズムＰは、物体側から順に、物体側に光路を折り曲げるための反射面ＲＦと、物体側に凹面であり光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面を持つ光線入射面ＩＦとを有している。また、プリスムＰは反射光学素子であって、光路を９０°折り曲げる反射プリズムとして構成されている。一方、後側副群は１枚の両凸正レンズＬ１で構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹負レンズＬ２１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２２とで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズＬ３１と、両凸正レンズＬ３２と両凹負レンズＬ３３の接合レンズとで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４１と、物体側が凸面に形成され像側が平面に形成された凸平正レンズＬ４２とで構成されている。なお、この凸平正レンズＬ４２の凸面側には、必要に応じ反射防止コートや赤外カットコートが、また、平面側には、必要に応じ赤外カットコートや光学的ローパスフィルターが付設されている。
【００３２】
第２実施例のズームレンズにおいては、無限遠物点合焦時において広角端から望遠端へと変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は像側へ移動し、開口絞りＳは位置が固定され、第３レンズ群Ｇ３は物体側へ移動し、第４レンズ群は位置が固定されるようになっている。
また、合焦動作時には、第４レンズ群Ｇ４が光軸上を移動するようになっている。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中のプリズムＰの光線入射面ＩＦのほかに、第１レンズ群Ｇ１中の両凸正レンズＬ１の物体側の面、第２レンズ群Ｇ２中の両凹負レンズＬ２１の両面、第３レンズ群Ｇ３中の両凸正レンズＬ３１の両面にそれぞれ設けられている。
【００３３】
次に、第２実施例のズームレンズを構成する光学部材の数値データを示す。
第３実施例
図１７は本発明にかかるズームレンズの第３実施例の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。図１８は第３実施例のズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態をそれぞれ示している。図１９〜図２１は第３実施例のズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差をそれぞれ示す図であり、図１９は広角端、図２０は中間、図２１は望遠端での状態を示している。また、図２２〜図２４は第３実施例のズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差をそれぞれ示す図であり、図２２は広角端、図２３は中間、図２４は望遠端での状態を示している。
【００３７】
図１７中、Ｉは電子撮像素子であるＣＣＤの撮像面、ＣＧは平面平板状のＣＣＤカバーガラスで、物体側から順に、本発明によるズームレンズと、カバーガラスＣＧと、撮像面Ｉが配置されている。
そして、第３実施例のズームレンズは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とを有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に配置された、プリズムＰと、正の屈折力を有する後側副群とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。プリズムＰは、物体側から順に、物体側に光路を折り曲げるための反射面ＲＦと、物体側に凹面であり光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面を持つ光線入射面ＩＦとを有している。また、プリスムＰは反射光学素子であって、光路を９０°折り曲げる反射プリズムとして構成されている。一方、後側副群は１枚の両凸正レンズＬ１で構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹負レンズＬ２１と、両凸正レンズＬ２２とで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズＬ３１と、両凸正レンズＬ３２と両凹負レンズＬ３３の接合レンズとで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４１と、物体側が凸面に形成され像側が平面に形成された凸平正レンズＬ４２とで構成されている。なお、この凸平正レンズＬ４２の凸面側には、必要に応じ反射防止コートや赤外カットコートが、また、平面側には、必要に応じ赤外カットコートや光学的ローパスフィルターが付設されている。
【００３８】
第３実施例のズームレンズにおいては、無限遠物点合焦時において広角端から望遠端へと変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は像側へ移動し、開口絞りＳは位置が固定さ
れ、第３レンズ群Ｇ３は物体側へ移動し、第４レンズ群は位置が固定されるようになっている。
また、合焦動作時には、第４レンズ群Ｇ４が光軸上を移動するようになっている。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中のプリズムＰの光線入射面ＩＦのほかに、第１レンズ群Ｇ１中の両凸正レンズＬ１の物体側の面、第２レンズ群Ｇ２中の両凹負レンズＬ２１の両面、第３レンズ群Ｇ３中の両凸正レンズＬ３１の両面にそれぞれ設けられている。
【００３９】
次に、第３実施例のズームレンズを構成する光学部材の数値データを示す。
上記各実施例における前記条件式のパラメータ等の値は下表に示す通りである。
【表１】
【００４３】
以上説明したように、本発明のズームレンズは、特許請求の範囲に記載された特徴の他に、以下に示すような特徴も備えている。
（１）前記第１移動レンズ群と前記第２移動レンズ群は前記開口絞りを挟んで隣接しており、広角端における前記第１移動レンズ群の最も像側の面頂から前記開口絞りまでの光軸に沿った距離をＤ２、前記開口絞りから前記第２移動レンズ群の最も物体側の面頂までの光軸に沿った同距離をＤ３としたとき、下記条件を満足する請求項１乃至３の何れかに記載のズームレンズ。
０．５＜Ｄ３／Ｄ２＜１．４
【００４４】
（２）前記第１移動レンズ群は負レンズに、前記第２移動レンズ群は正レンズにそれぞれ非球面を有している請求項１乃至３の何れかまたは上記（１）に記載のズームレンズ。
【００４５】
（３）前記第２移動レンズ群の像側にフォーカスのために移動可能であるレンズ群を有する請求範囲１乃至３の何れかまたは上記（１）または（２）に記載のズームレンズ。
【００４６】
（４）最も像面に近いレンズ群が像面に対して位置がほぼ固定されている請求項１乃至３の何れかまたは上記（１）乃至（３）の何れかに記載のズームレンズ。
【００４７】
（５）請求項１乃至３の何れかまたは上記（１）乃至（４）の何れかに記載のズームレンズと電子撮像素子とを有し、前記ズームレンズを通じて前記電子撮像素子の撮像面上に結像された像を撮像して得られた画像データを加工して、形状を変化させた画像データとして出力することが可能な電子撮像装置において、実質上無限遠物点合焦時に前記ズームレンズの歪曲収差に関して下記条件を満足するようにした電子撮像装置。
０．７５＜ｙ０７ ／（ｆｗ・ ｔａｎ ω０７ｗ ）＜０．９６
１．０＜ｆｗ／ｙ１０ ＜２．１
但し、前記電子撮像素子の有効撮像面内（撮像可能な面内）で中心から最も遠い点までの距離（最大像高）をｙ１０ とすると、ｙ０７ ＝０．７ｙ１０ 、ω０７ｗは広角端における前記撮像面上の中心からｙ０７ の位置に結ぶ像点に対応する物点方向の光軸に対する角度である。
【００４８】
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、物体側にプリズムなどの反射光学素子を配置して光学系特にズームレンズ系の光路（光軸）を折り曲げ、前記プリズムの入射面を凹面とすると共に非球面を活用することにより、ズーム比，画角，Ｆ値，少ない収差など、高い光学仕様性能を確保しながらも沈胴式鏡筒に見られるようなカメラの使用状態への立ち上げ時間（レンズのせり出し時間）がなく、防水・防塵上も好ましく、また、奥行き方向が極めて薄いカメラを提供することが可能となる。さらに、絞りやシャッター機構などを移動させない光学構成とすることにより、奥行きをさらに薄くすることが出来るのみならず、歪曲が少なく高画質で広画角の撮影が可能な電子撮像装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電子撮像装置に用いるズームレンズの第１実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。
【図２】第１実施例のズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示している。
【図３】第１実施例のズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図４】第１実施例のズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図５】第１実施例のズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【図６】第１実施例のズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図７】第１実施例のズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図８】第１実施例のズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【図９】本発明による電子撮像装置に用いるズームレンズの第２実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。
【図１０】第２実施例のズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示している。
【図１１】第２実施例のズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図１２】第２実施例のズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図１３】第２実施例のズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【図１４】第２実施例のズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図１５】第２実施例のズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図１６】第２実施例のズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【図１７】本発明による電子撮像装置に用いるズームレンズの第３実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。
【図１８】第３実施例のズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示している。
【図１９】第３実施例のズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図２０】第３実施例のズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図２１】第３実施例のズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【図２２】第３実施例のズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図２３】第３実施例のズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図２４】第３実施例のズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【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
Ｌ１〜Ｌ４２ レンズ
Ｐ 反射光学素子（プリズム）
ＲＦ 反射面
ＩＦ 光線入射面
Ｓ 開口絞り
ＣＧ カバーガラス
Ｉ 撮像面
Claims (3)
- 物体側から光路に沿って順に配置された、光路を折り曲げるための反射面を有し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１移動レンズ群と、広角端から望遠端に変倍する際に単調に物体側に移動する第２移動レンズ群とを含み、以下の条件をともに満足するズームレンズ。
−１．０≦β２Ｗ≦−０．４０
−１．０≦β３Ｗ≦−０．４０
但し、β２Ｗ、β３Ｗはそれぞれ第１移動レンズ群、第２移動レンズ群の広角端における倍率である。 - 物体側から光路に沿って順に配置された、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１移動レンズ群と、像面に対して略位置が固定である開口絞りと、広角端から望遠端に変倍する際に単調に物体側に移動する第２移動レンズ群とを含み、前記第１レンズ群は、像面に対して位置が実質上固定されており物体側から光路に沿って順に配置された、物体側に凹面を向けた入射面と光路を折り曲げるための反射面を有する光学素子と、正レンズとを含み、前記第１移動レンズ群は、物体側から光路に沿って順に配置された、両凹レンズと、正レンズとを含み、前記第２移動レンズ群は、物体側から光路に沿って順に配置された、正の単レンズと、正レンズと像側に強い凹面を向けた負レンズの接合レンズとを含んでいるズームレンズ。
- 前記第１レンズ群の光路を折り曲げるための反射面を有する光学素子の入射面と正レンズのいずれかの収斂面が、共に光軸から離れるほど曲率が弱くなる非球面である請求項２に記載のズームレンズ。
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