JP2007072263A

JP2007072263A - 変倍光学系

Info

Publication number: JP2007072263A
Application number: JP2005260449A
Authority: JP
Inventors: Genta Yagyu; 玄太柳生; Tetsuo Kono; 哲生河野; Shinji Yamaguchi; 伸二山口
Original assignee: Konica Minolta Photo Imaging Inc
Current assignee: Konica Minolta Photo Imaging Inc
Priority date: 2005-09-08
Filing date: 2005-09-08
Publication date: 2007-03-22
Also published as: US7375900B2; US20070053069A1

Abstract

【課題】より一層小型で高画質な変倍光学系を提供する。
【解決手段】複数のレンズ群より構成され、撮像素子の撮像面上に物体の光学像を形成する変倍光学系において、複数のレンズ群のうち最も物体側の第１レンズ群は負の屈折力を有し、第１レンズ群は少なくとも１枚の負の屈折力を有するレンズと、光路を折り曲げるための反射光学素子を含み、変倍時に前記第１レンズ群と前記撮像面との間の軸上間隔が変化し、Ｎｄを少なくとも１枚の負の屈折力を有するレンズのｄ線における屈折率とした場合、条件式Ｎｄ＞１．８１を満たす。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ電荷結合素子）やＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌ−ＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ相補性金属酸化膜半導体）センサ等の撮像面上に形成される光学像を電気信号に変換する撮像素子を備えた撮像装置に用いられる変倍光学系に関する。

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製造誤差の低い撮影光学系への需要が増大している。さらに、携帯性やデザインの観点から、カメラ全体を薄型化が可能とされる撮像光学系が要望されている。

このような要望に対して、撮影光学系の中に光路を折り曲げるプリズムやミラー等の光路屈曲手段を備えて撮影光学系の奥行きを短くすることでカメラ全体の薄型化を達成し、また製造誤差による光学性能への影響が小さい最も物体側の第１レンズ群が負の屈折力を有する撮影光学系が開示されている（例えば、特許文献１、２及び３）。
特開２００２−３４１２４４号公報特開２００３−４３３５４号公報特開２００４−３７９２４号公報

しかしながら、上記で開示されてある撮影光学系は、カメラ全体のコンパクト化がますます進む中で、その要望に十分に答えた小型の撮影光学系となっているとは言えない状況であり、より一層の小型の撮影光学系が提供されることが課題となっている。

本発明は、この様な状況に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、より一層小型で高画質な変倍光学系を提供することである。

上記の課題は、以下の構成により解決される。

（１）複数のレンズ群より構成され、撮像素子の撮像面上に物体の光学像を形成する変倍光学系において、
前記複数のレンズ群のうち最も物体側の第１レンズ群は負の屈折力を有し、
前記第１レンズ群は少なくとも１枚の負の屈折力を有するレンズと、
光路を折り曲げるための反射光学素子を含み、
変倍時に前記第１レンズ群と前記撮像面との間の軸上間隔が変化し、
前記負の屈折力を有するレンズは、
下記の条件式を満たすことを特徴とする変倍光学系。
Ｎｄ＞１．８１
但し、
Ｎｄ：負の屈折力を有するレンズのｄ線における屈折率
（２）前記負の屈折力を有するレンズは、
下記の条件式を満たすことを特徴とする（１）に記載の変倍光学系。
νｄ＜３２
但し、
νｄ：負の屈折力を有するレンズのアッベ数
（３）前記反射光学素子より物体側には前記負の屈折力を有するレンズ１枚のみが配置され、
前記負の屈折力を有するレンズは、下記の条件式を満たすことを特徴とする（１）に記載の変倍光学系。
νｄ＜４０
但し、
νｄ：負の屈折力を有するレンズのアッベ数
（４）前記負の屈折力を有するレンズは、下記の条件式を満たすことを特徴とする（１）乃至（３）の何れか１項に記載の変倍光学系。
０．４７＜｜ φＬｎ／φＷ｜＜１．５０
但し、
φＬｎ：負の屈折力を有するレンズの屈折力
φＷ：変倍光学系の全系の最短焦点距離状態における屈折力
（５）（１）乃至（４）の何れか１項に記載の変倍光学系を搭載することを特徴とする撮像装置。

本発明によれば、小型の撮影光学系の要望に十分応えた、より一層小型でかつ高画質な変倍光学系を提供することができる。

以下、図面を参照して、本発明に係わる実施の形態を説明する。

本発明の一実施の形態である撮像装置は、例えば図１１に示すように、物体側（被写体側）から順に、物体の光学像を変倍可能に形成する変倍光学系ＴＬと、光学的ローパスフィルタ及びＩＲカットフィルタである平行平面板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。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：ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｃｅ）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。

変倍光学系ＴＬは、第１レンズ群Ｇｒ１を含む複数のレンズ群から構成されており、各レンズ群の間の間隔を変化させることによって光学像の大きさを変化させることが可能である。第１レンズ群Ｇｒ１は負の屈折力（焦点距離の逆数で定義される量で、パワーとも称する。）を有しており、内部に物体側の光軸ＯＡＸを略９０°折り曲げて像面側の光軸ＩＡＸとする反射面ＲＦを有する反射光学素子ＰＲであるプリズムを有している。

平行平面板ＧＦに含まれる光学ローパスフィルタは、撮影光学系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もので、撮影光学系の空間周波数特性によっては設けなくてもよい。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。

また、ＩＲカットフィルタは、概ね７００ｎｍ以上の波長の光の透過率を低下させるフィルタである。可視光域で使用されることを意図されている撮影光学系を用いて物体を可視光域（概ね波長が４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲の光）でもって撮影する場合、それ以外の波長域の光により撮像面に形成される像は解像度の低下等をもたらす有害なものとなる。よってＩＲカットフィルターを用いることで可視光域より長い波長の光が撮像面に到達し難いようにするのが好ましい。また、可視光域以下の波長の光は、例えば石英ガラス等の特殊なガラス以外は透過率が低くく、また可視光域以下の波長の光に対する撮像素子ＳＲ自体の感度が低いことから可視光域以下の波長の光の透過率を低下させるフィルター等は設けなくてもよい。

撮像素子ＳＲは、複数の画素を有するＣＣＤからなり、変倍光学系が撮像素子ＳＲの撮像面に形成した光学像を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（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌ−ＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサを用いてもよい。

図１１で実施の形態の例として示した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１２に示す。デジタルカメラ１１１は、全面に対物窓１１６、フラッシュ発光部１１４、上面にレリーズボタン１１２、電源ボタン１１３を備えている。対物窓１１６は開閉可能であり、対物窓１１６を開くと撮影装置が現れる。また、１１５は撮像装置の物体側の光軸を示している。図１１に示す変倍光学系を含む撮像装置は、図１２のＡで示した位置に配設される。

図１乃至図５は、第１乃至第５の実施の形態それぞれの変倍光学系の最短焦点距離状態（広角端とも称する。）でのレンズ配置を示す構成図である。本発明に係わる変倍光学系は、第１乃至第５の実施の形態の様に、変倍時に第１レンズ群と撮像面との間の軸上間隔が変化する変倍光学系とするのが好ましい。これにより、広角端における入射瞳が物体側に寄せられ、第１レンズ群Ｇｒ１の厚みを薄くすることが可能となり、変倍光学系の厚みを減少させることができる。

具体的には、変倍時の第１レンズ群と撮像面との間の軸上間隔の変化は、撮像面に位置する撮像素子ＳＲを固定し第１レンズ群Ｇｒ１を含む変倍光学系を構成する各レンズ群を相対的に移動させても良いし、第１レンズ群Ｇｒ１を固定し撮像面に位置する撮像素子ＳＲ、第１レンズ群Ｇｒ１を除く各レンズ群を相対的に移動させても良い。以降の説明において、撮像面に位置する撮像素子ＳＲが固定されているものとして説明している。また、各図においては、反射光学素子ＰＲを内部反射面を有するプリズムとし、これを平行平面板で表し光路を直線的に表している。

第１の実施の形態の変倍光学系（図１）は、負の屈折力の第１レンズ群Ｇｒ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｇｒ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｇｒ３、負の屈折力の第４レンズ群Ｇｒ４の４つのレンズ群により構成され各レンズ群が以下のように構成されている。物体側から像側へ順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズ素子Ｌ１と反射光学素子ＰＲとしてのプリズムに相当する平行平面板と、両凹形状の第２レンズ素子Ｌ２と両凸形状の第３レンズ素子Ｌ３とを接合してなる第１接合レンズ素子ＤＬ１から構成される第１レンズ群Ｇｒ１と、絞りＳＴと、両凸形状の第４レンズ素子Ｌ４と両凸形状の第５レンズ素子Ｌ５と両凹形状の第６レンズ素子Ｌ６とを接合してなる第２接合レンズ素子ＤＬ２と物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第７レンズ素子Ｌ７から構成される第２レンズ群Ｇｒ２と、物体側に凹面を向けた負メニスカス形状の第８レンズ素子Ｌ８と両凸形状の第９レンズ素子Ｌ９から構成される第３レンズ群Ｇｒ３と、両凹形状の第１０レンズ素子Ｌ１０で構成される第４レンズ群Ｇｒ４とが配置されている。さらに、第４レンズ群Ｇｒ４の像側に、光学ローパスフィルタ及びＩＲカットフィルタに相当する平行平面板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はほぼ単調に物体側へ移動し、第２レンズ群Ｇｒ２は第２レンズ群Ｇｒ２の最も物体側に配置された絞りＳＴと一体となりほぼ単調に物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇｒ３はほぼ単調に像側へ移動し、第４レンズ群Ｇｒ４及び平行平面板ＧＦは撮像面に対して固定されている。

レンズ素子の面のうち、第１レンズ素子Ｌ１の像側と、第７レンズ素子Ｌ７の両面と、第９レンズ素子Ｌ９の両面は、それぞれ非球面形状を有している。

第２の実施の形態の変倍光学系（図２）は、負の屈折力の第１レンズ群Ｇｒ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｇｒ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｇｒ３、負の屈折力の第４レンズ群Ｇｒ４の４つのレンズ群により構成され各レンズ群が以下のように構成されている。物体側から像側へ順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第１レンズ素子Ｌ１と反射光学素子ＰＲとしてのプリズムに相当する平行平面板と、両凹形状の第２レンズ素子Ｌ２と両凸形状の第３レンズ素子Ｌ３とを接合してなる第１接合レンズ素子ＤＬ１から構成される第１レンズ群Ｇｒ１と、絞りＳＴと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの第４レンズ素子Ｌ４と次の両凸形状の第５レンズ素子Ｌ５と両凹形状の第６レンズ素子Ｌ６とを接合してなる第２接合レンズ素子ＤＬ２と物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第７レンズ素子Ｌ７から構成される第２レンズ群Ｇｒ２と、物体側に凹面を向けた負メニスカス形状の第８レンズ素子Ｌ８と両凸形状の第９レンズ素子Ｌ９から構成される第３レンズ群Ｇｒ３と、両凹形状の第１０レンズ素子Ｌ１０で構成される第４レンズ群Ｇｒ４とが配置されている。さらに、第４レンズ群Ｇｒ４の像側に、光学ローパスフィルタ及びＩＲカットフィルタに相当する平行平面板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は移動量の増加量を増加しながら物体側へ移動し、第２レンズ群Ｇｒ２は第２レンズ群Ｇｒ２の最も物体側に配置された絞りＳＴと一体となりほぼ単調に物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇｒ３はほぼ単調に像側へ移動し、第４レンズ群Ｇｒ４及び平行平面板ＧＦは撮像面に対して固定されている。

第３の実施の形態の変倍光学系（図３）は、負の屈折力の第１レンズ群Ｇｒ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｇｒ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｇｒ３の３つのレンズ群により構成され各レンズ群が以下のように構成されている。物体側から像側へ順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第１レンズ素子Ｌ１と反射光学素子ＰＲとしてのプリズムに相当する平行平面板と、両凹形状の第２レンズ素子Ｌ２と両凸形状の第３レンズ素子Ｌ３とを接合してなる第１接合レンズ素子ＤＬ１から構成される第１レンズ群Ｇｒ１と、絞りＳＴと、両凸形状の第４レンズ素子Ｌ４と両凸形状の第５レンズ素子Ｌ５と両凹形状の第６レンズ素子Ｌ６とを接合してなる第２接合レンズ素子ＤＬ２と物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第７レンズ素子Ｌ７から構成される第２レンズ群Ｇｒ２と、物体側に凹面を向けた負メニスカス形状の第８レンズ素子Ｌ８と両凸形状の第９レンズ素子Ｌ９から構成される第３レンズ群Ｇｒ３とが配置されている。さらに、第３レンズ群Ｇｒ３の像側に、光学ローパスフィルタ及びＩＲカットフィルタに相当する平行平面板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はほぼ単調に物体側へ移動し、第２レンズ群Ｇｒ２は第２レンズ群Ｇｒ２の最も物体側に配置された絞りＳＴと一体となりほぼ単調に物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇｒ３はほぼ単調に像側へ移動し、平行平面板ＧＦは撮像面に対して固定されている。

第４の実施の形態の変倍光学系（図４）は、負の屈折力の第１レンズ群Ｇｒ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｇｒ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｇｒ３の３つのレンズ群により構成され各レンズ群が以下のように構成されている。物体側から像側へ順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第１レンズ素子Ｌ１と反射光学素子ＰＲとしてのプリズムに相当する平行平面板と、両凹形状の第２レンズ素子Ｌ２と両凸形状の第３レンズ素子Ｌ３とを接合してなる第１接合レンズ素子ＤＬ１から構成される第１レンズ群Ｇｒ１と、絞りＳＴと、両凸形状の第４レンズ素子Ｌ４と両凸形状の第５レンズ素子Ｌ５と両凹形状の第６レンズ素子Ｌ６とを接合してなる第２接合レンズ素子ＤＬ２と物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第７レンズ素子Ｌ７から構成される第２レンズ群Ｇｒ２と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第８レンズ素子Ｌ８と両凸形状の第９レンズ素子Ｌ９から構成される第３レンズ群Ｇｒ３とが配置されている。さらに、第３レンズ群Ｇｒ３の像側に、光学ローパスフィルタ及びＩＲカットフィルタに相当する平行平面板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はほぼ単調に物体側へ移動し、第２レンズ群Ｇｒ２は第２レンズ群Ｇｒ２の最も物体側に配置された絞りＳＴと一体となりほぼ単調に物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇｒ３及び平行平面板ＧＦは撮像面に対し固定されている。

第５の実施の形態の変倍光学系（図５）は、負の屈折力の第１レンズ群Ｇｒ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｇｒ２、負の屈折力の第３レンズ群Ｇｒ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｇｒ４の４つのレンズ群により構成され各レンズ群が以下のように構成されている。物体側から像側へ順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第１レンズ素子Ｌ１と反射光学素子ＰＲとしてのプリズムに相当する平行平面板と、両凹形状の第２レンズ素子Ｌ２と両凸形状の第３レンズ素子Ｌ３とを接合してなる第１接合レンズ素子ＤＬ１から構成される第１レンズ群Ｇｒ１と、絞りＳＴと、両凸形状の第４レンズ素子Ｌ４と両凸形状の第５レンズ素子Ｌ５と両凹形状の第６レンズ素子Ｌ６とを接合してなる第２接合レンズ素子ＤＬ２と物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第７レンズ素子Ｌ７から構成される第２レンズ群Ｇｒ２と、物体側に凹面を向けた負メニスカス形状の第８レンズ素子Ｌ８から構成される第３レンズ群Ｇｒ３と、両凸形状の第９レンズ素子Ｌ９から構成される第４レンズ群Ｇｒ４とが配置されている。さらに、第４レンズ群Ｇｒ４の像側に、光学ローパスフィルタ及びＩＲカットフィルタに相当する平行平面板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はほぼ単調に物体側へ移動し、第２レンズ群Ｇｒ２は第２レンズ群Ｇｒ２の最も物体側に配置された絞りＳＴと一体となりほぼ単調に物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇｒ３はほぼ単調に像側へ移動し、第４レンズ群Ｇｒ４は移動量の増加量を減少させながらに像側へ移動し平行平面板ＧＦは撮像面に対して固定されている。

第１乃至第５の実施の形態の変倍光学系において、第１レンズ群Ｇｒ１は負のパワーを有している。これより、各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。

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、反射光学素子ＰＲであるプリズムの反射位置での反射面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、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズＬ１、反射光学素子ＰＲ、および第１接合レンズＤＬ１が配置されている。この構成に関して以下に説明する。

最も物体側の負の屈折力を有するレンズ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変倍光学系の厚みを薄くすることができる。また、負の屈折力を有するレンズ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の最も像側の第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の屈折力を有する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、各実施の形態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。

また、各実施の形態の変倍光学系は、第１レンズ群Ｇｒ１内に光路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、物体側の光軸を、例えば、概９０°折り曲げることができる。この結果、各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で光路を折り曲げることができるため、各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。

ここで、反射光学素子ＰＲは、（ａ）内部反射プリズム（各実施の形態）、（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。

各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（最も像側のレンズ面から撮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、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。

次に、上記の各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を以下に示す。第１レンズ群Ｇｒ１が含む少なくとも１枚の負の屈折力を有するレンズは、次の条件式（１）を満たすことが好ましい。
Ｎｄ＞１．８１（１）
ただし、
Ｎｄ：負の屈折力を有するレンズのｄ線における屈折率
である。

条件式（１）の下限値を超えると負の屈折力を有するレンズの屈折力を大きくするためには負の屈折力を有するレンズの曲率を強くすることが必要となり、撮影光学系の厚みが増大し変倍光学系が大きくなる。

更に、第１レンズ群Ｇｒ１が含む少なくとも１枚の負の屈折力を有するレンズは以下の条件式を満たすことが好ましい。
νｄ＜３２（２）
但し、
νｄ：負の屈折力を有するレンズのアッベ数
である。

条件式（２）の上限値を超えると第１レンズ群Ｇｒ１内における色収差が十分に補正できなくなり、変倍光学系の結像状態に色収差による画質の低下が生じる。

第１レンズ群Ｇｒ１が含む反射光学素子より物体側には負の屈折力を有するレンズ１枚のみが配置され、この負の屈折力を有するレンズは次の条件式（３）を満たすことが好ましい。
νｄ＜４０（３）
ただし、
νｄ：負の屈折力を有するレンズのアッベ数
である。

条件式（３）の上限値を超えると第１レンズ群Ｇｒ１内における色収差が十分に補正できなくなり、変倍光学系の結像状態に色収差による画質の低下が生じる。各実施の形態の変倍光学系は、物体側より順に負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇｒ１、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇｒ２及び少なくとも１つの後続のレンズ群から構成され、第１レンズ群Ｇｒ１内は物体側より順に１枚のみの負の屈折力を有するレンズと反射光学素子と少なくとも一つのレンズ要素から構成されており、条件式（３）を満たしている。

第１レンズ群内の負の屈折力を有するレンズは、下記の条件式（４）を満たすことが好ましい。
０．４７＜｜ φＬｎ／φＷ｜＜１．５０（４）
但し、
Ｌｎ：負の屈折力を有するレンズの屈折力
φＷ：広角端における全系の屈折力
である。

条件式（４）は、第１レンズ群Ｇｒ１内の負の屈折力を有するレンズの屈折力を規定する式である。条件式（４）の下限値を超えると負の屈折力を有するレンズの屈折力が弱くなりすぎるため、広角端の周辺光束の広がりが大きく変倍光学系自体が大きくなる。条件式（４）の上限値を超えると負の屈折力を有するレンズの屈折力が強くなりすぎるために広角端における歪曲の補正が困難となる。

第１レンズ群Ｇｒ１が含む反射光学素子ＰＲは内部反射プリズムとされる場合、下記の条件式（５）を満たすことが好ましい。
０．５０＜Ｄｐ／ｆｗ＜１．５０（５）
但し、
Ｄｐ：内部反射プリズムの光軸方向の長さ
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
である。

条件式（５）は内部反射プリズムの光軸方向の長さを規定する式であり、条件式（５）の下限値を超えると内部反射プリズムによる周辺光束のケラレが生じてしまい、撮像面上での周辺照度の低下が生じる。条件式（５）の上限値を超えると内部反射プリズムが大きくなるため、変倍光学系の厚み及び全長が大きくなる。

各実施の形態を構成している変倍光学系ＴＬには、入射光線を屈折作用により偏向させる屈折型レンズ（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）が用いられているが、使用可能なレンズはこれに限らない。例えば、回折作用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み合わせで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型レンズ等を用いてもよい。ただし、媒質内で屈折率が変化する屈折率分布型レンズは、その複雑な製法がコストアップを招くため、屈折率分布の均一な均質素材レンズを用いることが好ましい。また、開口絞りＳＴのほかに不要光をカットするための光束規制板等を必要に応じて配置してもよい。

以下、各実施の形態で例として挙げた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。

ここで示す数値実施例１乃至５は、前述の各実施の形態で示したレンズ構成図である図１乃至５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５レンズＬ５と第６レンズＬ６とで構成される第２接合レンズを示している。

数値実施例１乃至５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１乃至４においては、変倍において変化する軸上面間隔ｄ７、ｄ１５、ｄ１９、数値実施例５においては、変倍において変化する軸上面間隔ｄ７、ｄ１５、ｄ１７、ｄ１９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１乃至５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１乃至５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１乃至５中のデータに付された文字Ｄは、該当する数値の指数部分を表し、例えば、１．０Ｄ−０２であれば１．０×１０^-2を示す。
（数値実施例１）

（数値実施例２）

（数値実施例３）

（数値実施例４）

（数値実施例５）

図６乃至図１０は、数値実施例１乃至５に対応する収差図であり、各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）、破線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、破線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。

また、各数値実施例１乃至５における各条件式（１）、（２）、（３）、（４）、（５）で規定されるパラメータに対応する値を併せて以下の表に示す。

第１の実施の形態（数値実施例１）のレンズ構成図。第２の実施の形態（数値実施例２）のレンズ構成図。第３の実施の形態（数値実施例３）のレンズ構成図。第４の実施の形態（数値実施例４）のレンズ構成図。第５の実施の形態（数値実施例５）のレンズ構成図。数値実施例１の無限遠合焦状態での収差図。数値実施例２の無限遠合焦状態での収差図。数値実施例３の無限遠合焦状態での収差図。数値実施例４の無限遠合焦状態での収差図。数値実施例５の無限遠合焦状態での収差図。実施の形態の一例である変倍光学系を用い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

ＧＦ平行平面板
ＳＲ撮像素子
ＴＬ変倍光学系
Ｇｒ１第１レンズ群Ｇｒ１
Ｇｒ２第２レンズ群Ｇｒ２
Ｇｒ３第３レンズ群Ｇｒ３
Ｇｒ４第４レンズ群Ｇｒ４
ＰＲ反射光学素子
ＲＦ反射面
ＳＴ絞り
ＯＡＸ、１１５物体側の光軸
ＩＡＸ像面側の光軸
１１１デジタルカメラ
１１２レリーズボタン
１１３電源ボタン
１１４フラッシュ発光部
１１６対物窓

Claims

複数のレンズ群より構成され、撮像素子の撮像面上に物体の光学像を形成する変倍光学系において、
前記複数のレンズ群のうち最も物体側の第１レンズ群は負の屈折力を有し、
前記第１レンズ群は少なくとも１枚の負の屈折力を有するレンズと、
光路を折り曲げるための反射光学素子を含み、
変倍時に前記第１レンズ群と前記撮像面との間の軸上間隔が変化し、
前記負の屈折力を有するレンズは、
下記の条件式を満たすことを特徴とする変倍光学系。
Ｎｄ＞１．８１
但し、
Ｎｄ：負の屈折力を有するレンズのｄ線における屈折率
前記負の屈折力を有するレンズは、
下記の条件式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の変倍光学系。
νｄ＜３２
但し、
νｄ：負の屈折力を有するレンズのアッベ数
前記反射光学素子より物体側には前記負の屈折力を有するレンズ１枚のみが配置され、
前記負の屈折力を有するレンズは、下記の条件式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の変倍光学系。
νｄ＜４０
但し、
νｄ：負の屈折力を有するレンズのアッベ数
前記負の屈折力を有するレンズは、下記の条件式を満たす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。
０．４７＜｜ φＬｎ／φＷ｜＜１．５０
但し、
φＬｎ：負の屈折力を有するレンズの屈折力
φＷ：変倍光学系の全系の最短焦点距離状態における屈折力
請求項１乃至４の何れか１項に記載の変倍光学系を搭載することを特徴とする撮像装置。