JP2006330349A - 変倍光学系及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 最短撮影距離を十分小さくしつつ、コンパクトで高性能な変倍光学系及びこの変倍光学系を搭載した撮像装置を提供する。
【解決手段】 撮像素子に結像する変倍光学系は、物体側から順に、負の第１レンズ群、正の第２レンズ群、負の第３レンズ群、正の第４レンズ群を有し、広角端から望遠端への変倍は、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が減少し、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔が増大するように少なくとも第２レンズ群と第３レンズ群とを移動させ、フォーカシングは、第３レンズ群を移動させることで行い、第１レンズ群は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負のメニスカスレンズ、反射光学素子及び少なくとも１枚のレンズで構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサ等の受光面に形成された光学像を電気信号に変換する撮像素子を備えた電子撮像装置に用いられる変倍光学系及びこの変倍光学系を搭載した撮像装置に関する。

近年、撮像素子の高画素化に伴い、より高い設計光学性能を保持しつつ、製造による誤差の影響を受けにくい誤差感度の低い光学系への需要が増大している。このような要求を満たす技術として、物体側から負正正のパワー（焦点距離の逆数で定義される量で、屈折力とも呼ぶ。）配列とするレンズ群で構成される３成分変倍光学系が開示されている（例えば、特許文献１、特許文献２。）。

更に、携帯性やデザインの観点から、カメラ全体の薄型化ができる光学系が切望されており、変倍光学系の光路上に反射面を設け、この反射面で光路を屈曲させた負群先行型変倍光学系が開示されている（例えば、特許文献３。）。

また、第１レンズ群内に反射面を配置してカメラの厚みを薄くしつつ、物体側から負正負のパワー配列となるレンズ群で構成することでテレフォト光学系を形成して光学系の全長の短縮化を実現したものが開示されている（例えば、特許文献４）。

また、小型化に適した変倍光学系として、第１レンズ群と第４レンズ群とを固定とした物体側から負正負正のパワー配列のレンズ群で構成される４成分変倍光学系が開示されている（例えば、特許文献５）。
特開２００３−２２８００２号公報 特開２００４−６１６７５号公報 米国特許６７２８４８２号公報 特開２００４−２０５７９６号公報 特開平９−１７９０２６号公報

しかしながら、上記の特許文献１や特許文献２で開示されている変倍光学系は、正の第３レンズ群でフォーカスを行うため、物体距離が近づくと第３レンズ群が物体側へ移動され、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が狭くなる。このため、特に移動量が大きい望遠端では最短撮影距離を小さくすることができないという問題がある。

また、最短撮影距離を短くするためには、無限撮影距離時に第２レンズ群と第３レンズ群との間隔を広くする必要がある。この場合、第３レンズ群が像面側に近づくため、第３レンズ群を十分な収差補正を行うために利用するのが困難となり、また、これを回避するために第３レンズ群と像面との間隔を十分に確保しようとするとレンズ系全体が大きくなるという問題がある。

また、特許文献４によれば、負の第３レンズ群を像面側へ移動させることにより近距離へのフォーカシングを実現しており、最短撮影距離を短くしやすい構成としている。しかしながら、最も物体側のレンズの第１面が物体側に凹面を向けているため大きな軸外収差が発生し、それを補正するためには、多くの非球面を必要とし、更にレンズ全長を長くする必要があるという問題点がある。

また、特許文献５によれば、第１レンズ群と第２レンズ群と間に反射光学素子を設けるための必要な距離を確保しようとすると、第１レンズ群が負のレンズ１枚のみにて構成されていることから、上記と同様に大きな軸外収差が発生し、それを補正するためには、多くの非球面を必要とし、更にレンズ全長を長くする必要があるという問題がある。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、本発明の目的とするところは、最短撮影距離を十分短くし、かつコンパクトで高性能な変倍光学系を提供することにある。

上記の課題は、以下の構成により解決される。

（請求項１）
撮像素子に結像する変倍光学系において、
物体側から順に、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群、全体として負の屈折力を有する第３レンズ群及び全体として正の屈折力を有する第４レンズ群を有し、
広角端から望遠端への変倍は、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が増大するように少なくとも前記第２レンズ群と前記第３レンズ群とを移動させ、
フォーカシングは、前記第３レンズ群を移動させることで行い、
前記第１レンズ群は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズ、反射光学素子及び少なくとも１枚のレンズで構成されていることを特徴とする変倍光学系。

（請求項２）
前記第２レンズ群のうち最も像面側のレンズは、光軸から離れるにしたがって屈折力が弱くなる非球面形状を両面に有する非球面レンズであることを特徴とする請求項１に記載の変倍光学系。

（請求項３）
前記第２レンズ群は、次の条件式を満足することを特徴とする請求項２に記載の変倍光学系。
０．５ ＜ ｆａｓｐ／ｆ２ ＜ １．５
但し、
ｆａｓｐ：第２レンズ群のうち最も像面側のレンズの焦点距離
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
（請求項４）
前記第２レンズ群は、物体側から順に、絞り、正の屈折力を有するレンズと負屈折力を有するレンズとの接合レンズ及び両面非球面レンズで構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の変倍光学系。

（請求項５）
前記第３レンズ群は、負の屈折力を有するレンズと正の屈折力を有するレンズとの接合レンズで構成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の変倍光学系。

（請求項６）
請求項１乃至５の何れか１項に記載の変倍光学系を搭載したことを特徴とする撮像装置。

本発明のように構成することで、最短撮影距離を十分小さくしつつ、コンパクトで高性能な変倍光学系及びこの変倍光学系を搭載した撮像装置を提供することができる。

以下、本発明に係わる変倍光学系の実施の形態を、図を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の実施の形態の一例として数値実施例の変倍光学系の、それぞれ最短焦点距離（広角端とも呼ぶ。）状態（Ｗ）、中間焦点距離状態（Ｍ）、最長焦点距離（望遠端とも呼ぶ。）状態（Ｔ）におけるレンズ配置を表す光学断面図である。なお、図１において、反射光学素子ＰＲは、例えば、内部反射面を有するプリズムとして、これを平行平板で表すことで光路を直線的に表している。

数値実施例の変倍光学系は、物体側から像側へ順に、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズの第１レンズＬ１、反射光学素子ＰＲ、両凹形状の第２レンズＬ２と両凸形状の第３レンズＬ３とを接合してなる第１接合レンズＤＬ１から構成される全体として負のパワーの第１レンズ群Ｇｒ１と、絞りＳＴ、両凸形状の第４レンズＬ４と両凹形状の第５レンズＬ５とを接合してなる第２接合レンズＤＬ２、両凸形状の第６レンズＬ６から構成される全体として正のパワーの第２レンズ群Ｇｒ２と、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズの第７レンズＬ７と物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズの第８レンズＬ８とを接合してなる第３接合レンズＤＬ３から構成される全体として負のパワーの第３レンズ群Ｇｒ３と、物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズの第９レンズＬ９から構成される全体として正のパワーの第４レンズ群Ｇｒ４とから構成さている。

さらに、この変倍光学系の第４レンズ群Ｇｒ４の像側には、光学的ローパスフィルタ、ＩＲカットフィルタ、固体撮像素子ＳＲのシールドガラスを想定した平行平板ＧＦが配置されている。

この変倍光学系は、最短焦点距離状態（Ｗ）から中間焦点距離状態（Ｍ）を経由して最長焦点距離状態（Ｔ）への変倍に際して、第１レンズ群Ｇｒ１は像面に対して固定され、第２レンズ群Ｇｒ２はほぼ単調に物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇｒ３は最短焦点距離状態（Ｗ）から中間焦点距離状態（Ｍ）まではほぼ単調に物体側へ移動し、その後わずかに物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇｒ４は第４レンズ群Ｇｒ４の像側に配置された平行平板ＧＦとともに、像面に対して固定されている。よって、広角端である最短焦点距離状態（Ｗ）から望遠端である最長焦点距離状態（Ｔ）への変倍に際して、第１レンズ群Ｇｒ１と第２レンズ群との間隔ｄ７は減少し、第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４との間隔ｄ１６は増大する。

レンズの面のうち、第１レンズＬ１の像側面と、第６レンズＬ６の両面と、第９レンズＬ９の両面は、それぞれ非球面形状を有している。

図３は、数値実施例の変倍光学系の最短焦点距離状態（Ｗ）における、反射光学素子ＰＲとして内部反射プリズムを用いて、これが有する反射面ＲＦにて光軸を概９０°屈曲させた状態でのレンズ配置を表す光学断面図である。前述の通り物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズである第１レンズＬ１の光軸、言い換えれば物体光の光軸ＯＡＸと、反射光学素子ＰＲの光軸、言い換えれば像光の光軸ＩＡＸとは、概９０°を成して屈曲している。

以下、本発明に係わる変倍光学系の実施の形態を詳しく説明する。

第１レンズ群Ｇｒ１は、負のパワーを有している。これより、本実施の形態の変倍光学系がいわゆる負群先行タイプになり、広い焦点距離領域において、レトロフォーカスタイプの構成をとりやすく、撮像素子に光学像を形成するための光学系に必要な像側テレセントリック性を達成することが容易となる。

また、第１レンズ群Ｇｒ１を通過する軸外光束が光軸に近づくためレンズ径の小口径化を図ることができ、例えば、反射面位置での反射面ＲＦの大きさを小さくすることが可能になる。

第１レンズ群Ｇｒ１を物体側から順に、像側に凹面を向けた負のメニスカスレンズＬ１、反射光学素子ＰＲ、および少なくとも１枚のレンズ（数値実施例の第１接合レンズＤＬ１）で配置されている。

更に、最も物体側の負レンズＬ１の発散作用により入射瞳位置が物体側へ移動し、光路の折り曲げに必要な光路長が短くなることで光学系の厚みを薄くすることができる。また、負のレンズＬ１をメニスカスレンズにすることで、このレンズ両面の曲率中心が瞳位置に近くなり、軸外収差の発生を抑えることが可能となる。

また、第１レンズ群Ｇｒ１の最も像面側に配置されたレンズ（数値実施例の第１接合レンズＤＬ１）は、主に第１レンズ群Ｇｒ１内の収差を補正する効果を持たせており、第１レンズ群Ｇｒ１内での各光学素子のパワー配分や収差補正の観点から負レンズとするのが好ましい。特に色収差補正を効果的に行うには負のパワーを有する接合レンズとするのがより好ましい。

尚、このレンズは、実施例においては接合レンズとしているが、１枚のレンズで構成してもよい。

更に、第１レンズ群Ｇｒ１内に物体光の光軸を折り曲げる反射面ＲＦを有する反射光学素子ＰＲを設けることで、物体光の光軸を、例えば、概９０°折り曲げることができる。この結果、本実施の形態の変倍光学系の撮影物体方向の大きさを概ね最も物体側のレンズＬ１から反射面ＲＦまでの大きさまでと小さくすることが可能になり、また反射面ＲＦ近傍では物体光の光路を折り曲げることができるため、本実施の形態の変倍光学系を見かけ上薄くすることが可能になる。この様子を図３に示す。

ここで、反射光学素子ＰＲは、（ａ）内部反射プリズム（実施の形態）、（ｂ）表面反射プリズム、（Ｃ）内部反射平板ミラー、（ｄ）表面反射ミラー、のいずれを採用してもよいが、コンパクト化の観点から（ａ）内部反射プリズムが好ましい。レンズ全長が制限されている場合、第１レンズＬ１から第３レンズＬ３間の空気換算距離は短い方が収差補正上好ましい。従って、内部反射プリズムを用いることにより光学的により短い面間隔で折り曲げに必要な実間隔を確保することができる。

また、反射面ＲＦは、完全な全反射面でなくてもよい。反射面のうち一部分の反射率を適宜調整して物体光を分岐するようにし、測光や測距用のセンサに入射させてもよい。さらに、反射面全面の反射率を適宜調整して光学式ファインダ用として分岐させてもよい。

また、広角端から望遠端に変倍する際に第１レンズ群Ｇｒ１は固定であることが好ましい。これは、主に機構上の負担を軽くすることができるからである。例えば内部反射プリズムを含み、これが有する反射面ＲＦにて光軸を概９０°屈曲させる構成とする第１レンズ群Ｇｒ１を移動させて変倍すると、第１レンズ群Ｇｒ１の保持や移動させる機構が複雑になり、また近接撮影時においては撮影範囲が移動するといった不都合が生じる。

本実施の形態の変倍光学系は、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔ｄ７を減少させている。これに関することを、以下に説明する。

本実施の形態の変倍光学系は上述したように負群先行タイプの変倍光学系であることから、焦点距離が最も短い広角端においても十分なバックフォーカス（最も像面側のレンズ面から像面までの空気換算長を言う。）が得られる。しかしながら、第２レンズ群Ｇｒ２は正のパワーを有していることから、先の効果を考慮すると、第２レンズ群Ｇｒ２は第１レンズ群Ｇｒ１より離れているようにする、一方で、変倍光学系の全長の短縮化を達成するためには、望遠端における変倍光学系の全長の短縮化が必要である。このため、望遠端において、強い収斂作用を有する第２レンズ群Ｇｒ２を第１レンズ群Ｇｒ１に近づけ、合成のパワーを正となるようにする。

また、負群先行タイプの変倍光学系においては、第２レンズ群Ｇｒ２の正のパワーが最も変倍に寄与する構成となる。よって、変倍に伴って第２レンズ群Ｇｒ２で発生する収差、特に軸上色収差の変動が大きい。これに対して、第２レンズ群Ｇｒ２を正のパワーを有する第４レンズＬ４と負のパワーを有する第５レンズＬ５との第２接合レンズＤＬ２と両面非球面第６レンズＬ６との２要素のみで構成することにより、軸上色収差を効果的に補正しつつ、更に第２レンズ群Ｇｒ２のレンズ保持機構を簡素化することができる。

また、第２レンズ群Ｇｒ２の最も物体側に絞りＳＴを設けることで、第１レンズ群Ｇｒ１の大きさを抑制し、コンパクトな変倍光学系とすることができる。

更に、第２レンズ群Ｇｒ２内で絞りＳＴから最も遠くて軸外光線が高い位置を通る最も像面側の第６レンズＬ６を両面共に光軸から離れるに従って屈折力が弱くなる非球面にすることで、第２レンズ群Ｇｒ２内の球面収差と像面湾曲の補正バランスを効果的に最適化することができる。

本実施の形態の変倍光学系は、広角端から望遠端への変倍に際して、第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４との間隔ｄ１６を増大させている。これに関して以下に説明する。

本実施の形態の変倍光学系の広角端において、負の第３レンズ群Ｇｒ３を軸外光線高さが高い第４レンズ群Ｇｒ４に近づく方向の像面側に位置させることで第１レンズ群Ｇｒ１で発生する負の歪曲を打ち消すことができる。

一方、望遠端においては、第３レンズ群Ｇｒ３を第４レンズ群Ｇｒ４から遠ざかる方向の軸上光線高さの高い物体側に位置させ、第２レンズ群Ｇｒ２と併せて正・負のパワーを有するいわゆるテレフォト光学系を構成することで本実施の形態の変倍光学系を光軸方向に長くすることなく長い焦点距離を確保しやすくすることができる。

本実施の形態の変倍光学系は、第３レンズ群を移動させてフォーカスさせている。これに関して以下に説明する。

物点位置が無限遠から近点に近づくとき、正のパワーを有する第２レンズ群Ｇｒ２で合焦させるには、第２レンズ群Ｇｒ２を光軸に沿って物体側に移動させる必要がある。これは、広角端から望遠端に変倍する際に第２レンズ群Ｇｒ２が光軸に沿って移動する方向と同じであるため、第２レンズ群Ｇｒ２の移動範囲が広がってしまい、レンズ全長の短縮が難しくなる。その上、第２レンズ群Ｇｒ２を移動させるアクチュエータの負担も大きくなる。また、第１レンズ群Ｇｒ１と第２レンズ群Ｇｒ２との間隔を確保することが設計上の大きな制約条件となる。

これに対し、第３レンズ群Ｇｒ３でフォーカスさせる場合、第３レンズ群Ｇｒ３を光軸に沿って像面側に移動させれば良く、第３レンズ群Ｇｒ３の移動範囲を抑えることができる。その結果、第３レンズ群Ｇｒ３の移動範囲の確保が設計上の制約条件にならない上、移動させる機構も単純にすることができる。

更に、第３レンズ群Ｇｒ３を物体側から順に負のパワーを有する第７レンズＬ７と正のパワーを有する第８レンズＬ８とで構成する第３接合レンズＤＬ３の１要素で構成することにより、合焦に伴う像面湾曲と倍率色収差変動を抑えつつ、レンズ保持機構を簡素化できる。

一般に撮像レンズとＣＣＤ等の撮像素子とを組み合わせて撮像装置とする場合、軸外光（軸外主光線）がＣＣＤに斜めに入射することで実質的な開口率の減少により光量不足となりいわゆるシェーディング現象を招くことがある。この場合、光学系の射出瞳を像面から離し、撮像レンズより射出した主光線が光軸となす角度を小さくする（いわゆるテレセントリック特性を確保する。）必要がある。このため、本実施の形態の変倍光学系においては、正のパワーを有する第４レンズ群Ｇｒ４により、射出瞳を像面から離し、テレセントリック特性を確保している。

また、広角端から望遠端に変倍する際および合焦時に第４レンズ群Ｇｒ４が固定されているのが好ましい。これは、変倍の際に第４レンズ群Ｇｒ４を固定にすることで、変倍に伴う収差変動や瞳位置の変動を抑制するとともにレンズ保持機構の簡素化、およびレンズ鏡筒の小型化ができる。

次に、本実施の形態の変倍光学系が満足することが好ましい条件式を説明する。

第２レンズ群Ｇｒ２は、以下の条件式（１）を満足することが望ましい。
０．５ ＜ ｆａｓｐ／ｆ２ ＜ １．５ （１）
ただし、
ｆａｓｐ：第２レンズ群Ｇｒ２のうち最も像面側のレンズの焦点距離
ｆ２：第２レンズ群Ｇｒ２の焦点距離
である。

条件式（１）は、第２レンズ群Ｇｒ２のパワーに対する第２レンズ群Ｇｒ２のうち最も像面側の第６レンズＬ６の非球面のパワーの負担割合を規定している。条件式（１）を満足することにより、第２レンズ群内の球面収差と像面湾曲の補正バランスを最適に保ちつつ、光学系の小型化に必要な第２レンズ群Ｇｒ２の屈折力を得ることができる。
条件式（１）の下限を超えると、先の非球面のパワーが強く出てくることになり非球面による収差補正の自由度が低くなる。逆に、条件式（１）の上限を超えると、先の非球面のパワーが弱くなり第２レンズ群Ｇｒ２内での球面収差が発生しやすくなる。

第２レンズ群Ｇｒ２は、以下の条件式（１Ａ）を満足するとより好ましい。
０．８ ＜ ｆａｓｐ／ｆ２ ＜ １．２ （１Ａ）
但し、
ｆａｓｐ：第２レンズ群Ｇｒ２のうち最も像面側のレンズの焦点距離
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
である。

本実施の形態の変倍光学系を構成している各レンズ群は、入射光線を屈折により偏向させる屈折型レンズ（つまり、異なる屈折率を有する媒質同士の界面で偏向が行われるタイプのレンズ）のみで構成されているが、これに限られない。例えば、回折により入射光線を偏向させる回折型レンズ，回折作用と屈折作用との組合わせにより入射光線を偏向させる屈折・回折ハイブリッド型レンズ，入射光線を媒質内の屈折率分布により偏向させる屈折率分布レンズ等で、各レンズ群を構成してもよい。

本発明の実施の形態である撮像装置は、例えば図４に示すように、物体側（被写体側）から順に、本発明に係わる物体の光学像を変倍可能に形成する変倍光学系ＴＬ及び光学的ローパスフィルタ、ＩＲカットフィルタ、固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板ＧＦと、変倍光学系ＴＬにより形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子ＳＲと、で構成されている。

また、変倍光学系ＴＬは、内部に反射光学素子ＰＲを有する第１レンズ群Ｇｒ１と、後続する第２レンズ群Ｇｒ２，第３レンズ群Ｇｒ３，第４レンズ群Ｇｒ４を含んでおり、反射光学素子ＰＲの反射面ＲＦにて概９０°光軸を屈曲させることで、非常に薄型の撮像装置を構成することが可能となる。

光学ローパスフィルタは、撮影レンズの空間周波数特性を調整し撮像素子で発生する色モアレを解消するための特定の遮断周波数を有している。本実施の形態の光学ローパスフィルタは、結晶軸を所定方向に調整された水晶等の複屈折材料や偏光面を変化させる波長板等を積層して作成された複屈折型ローパスフィルタである。なお、光学ローパスフィルタとしては、必要な光学的な遮断周波数の特性を回折効果により達成する位相型ローパスフィルタ等を採用してもよい。

撮像素子ＳＲは、複数の画素を有するＣＣＤからなり、本実施の形態の変倍光学系が形成した光学像をＣＣＤで電気信号に変換する。撮像素子ＳＲで生成された信号は、必要に応じて所定のデジタル画像処理や画像圧縮処理等を施されてデジタル映像信号としてメモリー（半導体メモリー，光ディスク等）に記録されたり、場合によってはケーブルを介したり赤外線信号に変換されたりして他の機器に伝送される。なお、ＣＣＤの代わりにＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサを用いてもよい。

また、ＣＣＤのように撮像面が長方形の場合、反射光学素子により撮像面の短辺に平行又は長辺方向のいずれの方向に折り曲げても良いが、撮像面の短辺に平行になるように光軸を折り曲げれば長辺に平行に折り曲げるより薄くすることができる。このとき、特に、撮像面付近の面の有効径は撮像面と近似形状に近くなるので、レンズ外径形状を光軸を中心とした円形ではなく長方形にすると撮像光学系をより小型化することができる。

上述のような撮像装置は、デジタルカメラ；ビデオカメラ；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（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）等に内蔵又は外付けされるカメラの主たる構成要素である。この構成要素を本実施形態の撮像装置とすることで、上記のデジタルカメラやパーソナルコンピュータ等の情報処理装置を小型・薄型化することができる。本実施の形態の撮像装置を構成要素としたデジタルカメラの一例の外観を図５（ａ）に示す。また、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡで示した位置での概略の断面図であり、本実施の形態の撮像装置がデジタルカメラに搭載されている様子を示している。

以下、本実施の形態である撮像装置に搭載されている変倍光学系の構成等を、コンストラクションデータ、収差図等を挙げて、具体的に示す。

ここで説明する数値実施例は、前述の実施の形態で示したレンズ構成図である図１に対応している。Ｌｉ（ｉ＝１，２，３，・・・・）は物体側から数えてｉ番目のレンズを示し、また、ＤＬ１は第２レンズＬ２と第３レンズＬ３とで構成される第１接合接合レンズ、ＤＬ２は第４レンズＬ４と第５レンズＬ５とで構成される第２接合レンズ、ＤＬ３は第７レンズＬ７と第８レンズＬ８とで構成される第３接合レンズを示している。

数値実施例において、ｒｉ（ｉ＝１，２，３，・・・・）は物体側から数えてｉ番目の面の曲率半径（ｍｍ）、ｄｉ（ｉ＝１，２，３，・・・・）は物体側から数えてｉ番目の軸上面間隔（ｍｍ）、Ｎｉ（ｉ＝１，２，３，・・・・）及びνｉ（ｉ＝１，２，３，・・・・）はそれぞれ物体側から数えてｉ番目のレンズのｄ線に対する屈折率及びアッベ数を示す。

また、数値実施例には、ズーミングにおいて変化する軸上面間隔ｄ７，ｄ１３，ｄ１６は、最短焦点距離状態（広角端：Ｗ）〜中間焦点距離（ミドル：Ｍ）〜最長焦点距離（望遠端：Ｔ）での可変間隔の値を示す。また、各焦点距離状態（Ｗ），（Ｍ），（Ｔ）に対する全系の焦点距離（ｆ：ｍｍ）及びＦナンバー（ＦＮＯ）も上記と同様の様式で他のデータと併せて示す。

更に、数値実施例において、曲率半径ｒｉに＊印を付した面は非球面形状の屈折光学面或いは非球面と等価な屈折作用を有する面であることを示し、その非球面の面形状は以下の式（ＡＳ）で表す。

Ｚ（ｈ）＝ｒ−（ｒ²−ε・ｈ²）^1/2＋ΣＡｉ・ｈｉ （ＡＳ）
但し、
ｈ：光軸に対して垂直な方向の高さ
Ｚ（ｈ）：高さｈの位置での光軸方向の変位量（面頂点基準）
ｒ：非球面の近軸曲率半径
ε：楕円係数
Ａｉ：ｉ次の非球面係数
ｈｉ：ｈのｉ乗を示す記号
である。数値実施例の非球面データを他のデータと併せて示す。

尚、数値実施例中のデータに付された文字Ｅは、該当する数値の指数部分を表し、例えば、１．０Ｅ−０２であれば１．０×１０^-2を示す。
（数値実施例１）

この場合、条件式（１）の値はｆａｓｐ／ｆ２＝１．０である。

図２は、数値実施例に対応する収差図であり、数値実施例の変倍光学系の無限遠合焦時状態で、（Ｗ）は最短焦点距離状態、（Ｍ）は中間焦点距離状態、（Ｔ）は最長焦点距離状態における諸収差（左から順に、球面収差図、非点収差図、歪曲収差図である。）を表している。

各球面収差図において、実線ｄはｄ線、一点鎖線ｇはｇ線、二点鎖線ｃはｃ線それぞれに対する球面収差量（ｍｍ）、ＳＣは正弦条件不満足量（ｍｍ）を表す。

各非点収差図において、実線ＤＳはサジタル面、点線ＤＭはメリディオナル面でのｄ線に対する各非点収差量（ｍｍ）それぞれ表す。

各歪曲収差図において、実線はｄ線に対する歪曲（％）を表している。

また、球面収差図の縦軸は光線のＦナンバー（ＦＮＯ）を、非点収差図及び歪曲収差図の縦軸は、最大像高Ｙ’をそれぞれ表す。

実施の形態の一例である数値実施例のレンズ配置の光学断面図である。 数値実施例の無限遠合焦状態での収差図である。 実施の形態の一例である数値実施例の変倍光学系の最短焦点距離における使用状態の一例でのレンズ配置の光学断面図である。 実施の形態の一例である変倍光学系を搭載した撮像装置の概念図である。 本実施の形態の一例の撮像装置がデジタルカメラに搭載されている様子を表す図である。

符号の説明

Ｇｒ１ 第１レンズ群
Ｇｒ２ 第２レンズ群
Ｇｒ３ 第３レンズ群
Ｇｒ４ 第４レンズ群
ＳＴ 開放絞り
ＰＲ 反射光学素子
ＲＦ 反射面
ＴＬ 変倍光学系
ＧＦ 平行平板
ＳＲ 撮像素子
５０１ デジタルカメラ
５０２ シャッターボタン
５０３ 電源ＯＮ／ＯＦＦ用スイッチ
５０４ フラッシュ
５０５ 撮影用光路
５０６ 撮影用光学系

Claims (6)

1. 撮像素子に結像する変倍光学系において、
   物体側から順に、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群、全体として負の屈折力を有する第３レンズ群及び全体として正の屈折力を有する第４レンズ群を有し、
   広角端から望遠端への変倍は、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が減少し、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間隔が増大するように少なくとも前記第２レンズ群と前記第３レンズ群とを移動させ、
   フォーカシングは、前記第３レンズ群を移動させることで行い、
   前記第１レンズ群は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズ、反射光学素子及び少なくとも１枚のレンズで構成されていることを特徴とする変倍光学系。
2. 前記第２レンズ群のうち最も像面側のレンズは、光軸から離れるにしたがって屈折力が弱くなる非球面形状を両面に有する非球面レンズであることを特徴とする請求項１に記載の変倍光学系。
3. 前記第２レンズ群は、次の条件式を満足することを特徴とする請求項２に記載の変倍光学系。
   ０．５ ＜ ｆａｓｐ／ｆ２ ＜ １．５
   但し、
   ｆａｓｐ：第２レンズ群のうち最も像面側のレンズの焦点距離
   ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
4. 前記第２レンズ群は、物体側から順に、絞り、正の屈折力を有するレンズと負屈折力を有するレンズとの接合レンズ及び両面非球面レンズで構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の変倍光学系。
5. 前記第３レンズ群は、負の屈折力を有するレンズと正の屈折力を有するレンズとの接合レンズで構成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の変倍光学系。
6. 請求項１乃至５の何れか１項に記載の変倍光学系を搭載したことを特徴とする撮像装置。

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