JP2007187879A - 撮像光学系および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で広画角のズームレンズであるとともに、収差が良好に補正された撮像光学系を提供する。
【解決手段】撮像光学系において、負パワーの第１レンズ群、正パワーの第２レンズ群、負パワーの第３レンズ群、正パワーの第４レンズ群及び後続レンズ群とを有し、変倍時及びフォーカシング時に第１レンズ群が像面に対して固定され、変倍時に少なくとも後続レンズ群を構成するレンズ群を適切な範囲で移動させるとともに、後続レンズ群の最も像側の面から像面までの距離を適切な範囲に設定することを特徴とする撮像光学系。
【選択図】図３

Description

本発明は、撮像光学系および撮像装置に関し、特に、撮像倍率が可変である撮像光学系に関する。

近年、パーソナルコンピュータの普及に伴い、手軽にパーソナルコンピュータに画像を取り込めるデジタルカメラが普及している。また、モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等の情報処理機器にデジタルカメラを組み込むことも一般化している。このようなデジタルカメラの普及にともない、より小型のデジタルカメラが要望されるようになり、撮像光学系も一層小型にする必要がある。

また、デジタルカメラの撮像光学系としては、ズーム光学系が要望され、中でも広角側が広画角であるものが求められている。

そこで、ズーム光学系を広画角で小型にするために、特許文献１では、物体側から順に負正負正正のパワー配列をした５群構成が開示され、第３レンズ群以外のレンズ群を移動させて変倍を行い、３倍程度の広画角ズームレンズが提案されている。また、特許文献２では、物体側から順に負正負正正のパワー配列をした５群構成において、変倍時に各群を個別に移動させて、５倍程度の広画角のズームレンズが提案されている。
特開２００１−１７４７０４号公報 特開２００４−２７１９３７号公報

ところが、特許文献１に記載されている光学系は、変倍時に第１レンズ群が移動し、また第１レンズ群の有効径が大きく、小型化を訴求するデジタルカメラに搭載するには光学系のサイズが大きくなる。また、特許文献２に記載されている光学系は、広画角で変倍比が大きいが、変倍時に各群を個別に移動させるカムなどの複雑な駆動機構の構成が必須となり、撮像装置が大型化し、また大きな駆動力が必要になり消費電力が増大する。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、小型の広画角のズームレンズであるとともに、収差が良好に補正された撮像光学系を提供することを目的とする。

上記の課題は次の構成により解決される。

１． 被写体からの光を撮像素子上に結像させる撮像光学系において、
物体側から順に、変倍時及びフォーカシング時に像面に対して固定されるとともに負のパワーを有する第１レンズ群と、
正のパワーを有する第２レンズ群と、
負のパワーを有する第３レンズ群と、
正のパワーを有する第４レンズ群と、
後続レンズ群と、を有し、
変倍時に少なくとも前記後続レンズ群を構成する移動レンズ群が移動するとともに、前記移動レンズ群の広角端から望遠端までの移動量をＭＧＢ、広角端での全系の焦点距離をｆｗ、望遠端での全系の焦点距離をｆｔ、前記後続レンズ群の最も像側面から像面までの距離で、全変倍域で最小となる値をＬＢ、撮像素子の対角長をｙで表すとき、
０．２＜ＭＧＢ／（ｆｗ×ｆｔ）^1/2＜１．５
ＬＢ／ｙ＜０．８
の関係を満たすことを特徴とする撮像光学系。

２． 変倍時に前記第２レンズ群と前記第４レンズ群が一体に移動し、フォーカシング時に前記後続レンズ群の前記移動レンズ群が移動するとともに、
全系の焦点距離が（ｆｗ×ｆｔ）^1/2である時の前記移動レンズ群の倍率をβＧＢ、前記移動レンズ群より像側に配置されたレンズ群の倍率をβＧＲで表すとき、
０．４＜｜（１−βＧＢ²）×βＧＲ²｜＜３
の関係を満たすことを特徴とする１に記載の撮像光学系。

３． 前記第３レンズ群は変倍時及びフォーカシング時に像面に対して固定されていることを特徴とする１または２に記載の撮像光学系。

４． ブレ補正を行う場合には、前記第３レンズ群は光軸と垂直な面で移動させられることを特徴とする３に記載の撮像光学系。

５． 前記第１レンズ群は光軸を略垂直に折り曲げる反射光学部材を有することを特徴とする１乃至４のいずれか１項に記載の撮像光学系。

６． 前記移動レンズ群は一つのレンズからなることを特徴とする１乃至５のいずれか１項に記載の撮像光学系。

７． 前記移動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１乃至６のいずれか１項に記載の撮像光学系。

８． 前記第２レンズ群と前記第３レンズ群、または前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間には絞りが配置され、前記絞りは像面に対して固定されていることを特徴とする１乃至７のいずれか１項に記載の撮像光学系。

９． 前記第１レンズ群はレンズを有し、前記レンズは一つの負レンズからなることを特徴とする１乃至８のいずれか１項に記載の撮像光学系。

１０． １乃至９のいずれか１項に記載の撮像光学系と撮像素子とを備えることを特徴とする撮像装置。

本発明は、物体側から順に、負パワーの第１レンズ群、正パワーの第２レンズ群、負パワーの第３レンズ群、正パワーの第４レンズ群及び後続レンズ群とを有し、変倍時及びフォーカシング時に第１レンズ群が像面に対して固定され、変倍時に少なくとも後続レンズ群の一部のレンズ群を適切な範囲で移動させるとともに、後続レンズ群の最も像側の面から像面までの距離を適切な範囲に設定することにより、小型で広画角のズームレンズであり、収差を良好に補正した撮像光学系と小型の撮像装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。本発明の実施形態であるデジタルカメラの外観を図１に模式的に示す。図１において、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図である。

デジタルカメラ１は、前面に撮像光学系１２、フラッシュ発光部１３、セルフタイマーランプ１４、背面に表示部１５、モード設定スイッチ１６、十字キー１７、複数の操作キー１８、上面にレリーズボタン１９、電源ボタン２０を備えている。

撮像光学系１２は、その一部が筐体１０の前面に配置され、後述する反射光学部材により光軸を略直角に折り曲げて、残りのレンズ部が図１（ａ）の点線で示すように筐体１０の内部に配置される。フラッシュ発光部１３は撮像対象を照明するフラッシュ光を発する。セルフタイマーランプ１４は、セルフタイマー撮像の準備が進行中であることを点灯により示す。

表示部１５は、液晶表示器から成り、撮像した画像のほか、デジタルカメラ１の設定状況、操作案内等の諸情報を表示する。モード設定スイッチ１６は、スライド式であり、デジタルカメラ１の動作モードの設定に用いられる。十字キー１７は、上下左右に４つの接点を有しており、表示部１５に表示されるカーソルの移動に用いられる。撮像光学系１２はズームレンズを備えており、十字キー１７はその焦点距離の調節にも使用される。操作キー１８は、表示部１５に表示される項目の切り換え、表示された項目の選択等、デジタルカメラ１の機能に関する設定に用いられる。レリーズボタン１９は２段階で動作し、記録する画像の撮像準備の指示と、記録する画像の撮像の指示に用いられる。

図２にデジタルカメラ１の構成を模式的に示す。デジタルカメラ１は、撮像光学系１２および表示部１５のほか、撮像素子２８、信号処理部２２、記録部２３、操作部２４、撮像光学系駆動部２５および制御部２６を有している。撮像素子２８はＣＣＤエリアセンサであり、画素ごとの受光量を表す信号を出力する。信号処理部２２は、撮像素子２６の出力信号を処理して、撮像した画像を表す画像データを生成する。記録部２３は、信号処理部２２が生成した画像データを着脱可能な記録媒体２３ａに記録し、また、画像の再生表示のために、記録媒体２３ａから画像データを読み出す。操作部２４は、モード設定スイッチ１６、十字キー１７、操作キー１８、レリーズボタン１９及び電源ボタン２０の総称であり、使用者の操作に関する信号を制御部２６に伝達する。

撮像光学系駆動部２５は、モータとその駆動力を撮像光学系１２のレンズ群に伝達する伝達機構を有しており、撮像光学系１２の焦点距離と焦点位置を設定する。制御部２６は操作部２４を介して与えられる指示に応じて各部を制御する。

次に、撮像光学系１２の構成について説明する。図３乃至図６は、本発明の第１乃至第４実施形態の撮像光学系の広角端焦点距離における無限遠合焦状態を示し、矢印はズーミングに際しての各レンズ群の位置を表している。矢印の基端が広角端（Ｗ）、先端が望遠端（Ｔ）に対応する。なお、図３乃至図６は、デジタルカメラ１に組み込まれた状態を平面に展開した図であり、プリズムを平行平板で表し光軸を直線上で表している。

第１実施形態を図３に示す。図３の撮像光学系は、物体側から順に、負のパワーを有する第１レンズ群Ｇ１、正のパワーを有する第２レンズ群Ｇ２、負のパワーを有する第３レンズ群Ｇ３、絞りＳ、正のパワーを有する第４レンズ群Ｇ４及び正のパワーを有する第５レンズ群Ｇ５から構成される。ローパスフィルタ、カバーガラスと等価な平行平板Ｆが撮像光学系の像側にある。なお、「パワー」とは焦点距離の逆数で定義される量を表す。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状で像側面が非球面である負レンズＬ１、図上平行平板で表わされる直角プリズムＬ２から構成される。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ３、レンズＬ３と接合された両凸形状の正レンズＬ４、両凸形状の正レンズＬ５から構成される。

第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凹形状の負レンズＬ６、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ７、レンズＬ７と接合された両凹形状の負レンズＬ８から構成される。

第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ９、両凸形状の正レンズＬ１０、レンズＬ１０と接合された両凹形状である負レンズＬ１１、物体側に凹面を向けたメニスカス形状で両面が非球面である負レンズＬ１２から構成される。

第５レンズ群Ｇ５は、後続レンズ群であり、物体側に凹面を向けたメニスカス形状で両面が非球面である正レンズＬ１３から構成される。

広角端から望遠端へのズーミングに際しては、第１レンズ群Ｇ１は像面に対して固定であり、第２レンズ群Ｇ２は物体側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は像面に対して固定であり、第４レンズ群Ｇ４は第２レンズ群Ｇ２と一体となり物体側に移動し、第５レンズ群Ｇ５は像側に移動する。

無限遠から近接距離へのフォーカシングに際しては、第５レンズ群Ｇ５が物体側に移動し、他のレンズ群が像面に対して固定される。

第２実施形態を図４に示す。図４の撮像光学系は、物体側から順に、負のパワーを有する第１レンズ群Ｇ１、正のパワーを有する第２レンズ群Ｇ２、負のパワーを有する第３レンズ群Ｇ３、絞りＳ、正のパワーを有する第４レンズ群Ｇ４、負のパワーを有する第５レンズ群Ｇ５及び正のパワーを有する第６レンズ群Ｇ６から構成される。ローパスフィルタ、カバーガラスと等価な平行平板Ｆが撮像光学系の像側にある。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状で像側面が非球面である負レンズＬ１、図上平行平板で表わされる直角プリズムＬ２から構成される。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ３、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ４、レンズＬ４と接合された両凸形状の正レンズＬ５から構成される。

第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凹形状の負レンズＬ６、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ７、レンズＬ７と接合され物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ８から構成される。

第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、両凸形状で物体側面が非球面である正レンズＬ９、両凸形状の正レンズＬ１０、レンズＬ１０と接合され物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ１１から構成される。

第５レンズ群Ｇ５は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状で両面が非球面である負レンズＬ１２から構成される。

第６レンズ群Ｇ６は、両凸形状で物体側面が非球面である正レンズＬ１３からなり、第５レンズ群Ｇ５とともに後続レンズ群を構成する。

広角端から望遠端へのズーミングに際しては、第１レンズ群Ｇ１は像面に対して固定であり、第２レンズ群Ｇ２は物体側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は像面に対して固定であり、第４レンズ群Ｇ４は第２レンズ群Ｇ２と一体となり物体側に移動し、第５レンズ群Ｇ５は物体側に移動し、第６レンズ群Ｇ６は像面に対して固定される。

無限遠から近接距離へのフォーカシングに際しては、第５レンズ群Ｇ５が像側に移動し、他のレンズ群が像面に対して固定される。

第３実施形態を図５に示す。図５の撮像光学系は、物体側から順に、負のパワーを有する第１レンズ群Ｇ１、正のパワーを有する第２レンズ群Ｇ２、負のパワーを有する第３レンズ群Ｇ３、絞りＳ、正のパワーを有する第４レンズ群Ｇ４、負のパワーを有する第５レンズ群Ｇ５及び正のパワーを有する第６レンズ群Ｇ６から構成される。ローパスフィルタ、カバーガラスと等価な平行平板Ｆが撮像光学系の像側にある。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状で像側面が非球面である負レンズＬ１、図上平行平板で表わされる直角プリズムＬ２から構成される。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ３、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ４から構成される。

第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ５、レンズＬ５と接合され物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ６から構成される。

第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、両凸形状で物体側面が非球面である正レンズＬ７、両凸形状の正レンズＬ８、レンズＬ８と接合され物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ９から構成される。

第５レンズ群Ｇ５は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状で両面が非球面である負レンズＬ１０から構成される。

第６レンズ群Ｇ６は、両凸形状で両面が非球面である正レンズＬ１１からなり、第５レンズ群Ｇ５とともに後続レンズ群を構成する。

広角端から望遠端へのズーミングに際しては、第１レンズ群Ｇ１は像面に対して固定であり、第２レンズ群Ｇ２は物体側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は像面に対して固定であり、第４レンズ群Ｇ４は第２レンズ群Ｇ２と一体となり物体側に移動し、第５レンズ群Ｇ５は物体側に移動し、第６レンズ群Ｇ６は像面に対して固定される。

無限遠から近接距離へのフォーカシングに際しては、第５レンズ群Ｇ５が像側に移動し、他のレンズ群が像面に対して固定される。

第４実施形態を図６に示す。図６の撮像光学系は、物体側から順に、負のパワーを有する第１レンズ群Ｇ１、正のパワーを有する第２レンズ群Ｇ２、負のパワーを有する第３レンズ群Ｇ３、絞りＳ、正のパワーを有する第４レンズ群Ｇ４、負のパワーを有する第５レンズ群Ｇ５及び正のパワーを有する第６レンズ群Ｇ６から構成される。ローパスフィルタ、カバーガラスと等価な平行平板Ｆが撮像光学系の像側にある。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカス形状で像側面が非球面である負レンズＬ１、図上平行平板で表わされる直角プリズムＬ２から構成される。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ３、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ４、レンズＬ４と接合された両凸形状の正レンズＬ５から構成される。

第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凹形状の負レンズＬ６、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズＬ７、レンズＬ７と接合され物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ８から構成される。

第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、両凸形状で物体側面が非球面である正レンズＬ９、両凸形状の正レンズＬ１０、レンズＬ１０と接合され物体側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ１１から構成される。

第５レンズ群Ｇ５は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状で両面が非球面である負レンズＬ１２から構成される。

第６レンズ群Ｇ６は、両凸形状で物体側面が非球面である正レンズＬ１３からなり、第５レンズ群Ｇ５とともに後続レンズ群を構成する。

広角端から望遠端へのズーミングに際しては、第１レンズ群Ｇ１は像面に対して固定であり、第２レンズ群Ｇ２は物体側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は像面に対して固定であり、第４レンズ群Ｇ４は第２レンズ群Ｇ２と一体となり物体側に移動し、第５レンズ群Ｇ５は物体側に移動し、第６レンズ群Ｇ６は像面に対して固定される。

無限遠から近接距離へのフォーカシングに際しては、第５レンズ群Ｇ５が像側に移動し、他のレンズ群が像面に対して固定される。

ここまで説明した各実施形態の撮像光学系は、物体側から順に、負のパワーを有する第１レンズ群と、正のパワーを有する第２レンズ群と、負のパワーを有する第３レンズ群と、正のパワーを有する第４レンズ群と、後続レンズ群とを有し、変倍時に、第１レンズ群が像面に対して固定され、後続レンズ群を構成する移動レンズ群が移動する構成である。

この構成にすることにより、変倍時に移動する移動レンズ群の移動量を確保することができ、撮像光学系が広画角で大きい変倍比になり、また、広角端から望遠端において良好な収差性能が得られるとともに、広角端から望遠端において全系の光軸方向のサイズが小さくなる。

また、次の関係を満たす構成である。
０．２＜ＭＧＢ／（ｆｗ×ｆｔ）^1/2＜１．５ ・・・式１
ＬＢ／ｙ＜０．８ ・・・式２
ただし、ＭＧＢは後続レンズ群の移動する移動レンズ群の広角端から望遠端までの移動量、ｆｗは広角端での全系の焦点距離、ｆｔは望遠端での全系の焦点距離、ＬＢは後続レンズ群の最も像側面から像面までの距離で、全変倍域で最小となる値、ｙは撮像素子の対角長である。

式１は、全系の広角端と望遠端の中間焦点距離に対する変倍時に移動する移動レンズ群の移動量を適切な範囲に規定し、変倍比を確保するとともに収差を良好に補正するものである。ＭＧＢ／（ｆｗ×ｆｔ）^1/2の値が式１の下限を下回ると、変倍時の移動レンズ群の移動量が小さくなりすぎ、十分な変倍比を確保できなくなり、また、変倍時に他のレンズ群の移動量が大きくなり、光軸方向に全長を長くせざるを得なくなる。逆に、ＭＧＢ／（ｆｗ×ｆｔ）^1/2の値が式１の上限を上回ると、変倍時の移動レンズ群の移動量が大きくなりすぎ、コマ収差や非点収差などの軸外収差が大きくなり、画面周辺の性能が劣化する。

式１に代えて、式１’の関係を満たすようにすると一層好ましい。
０．４＜ＭＧＢ／（ｆｗ×ｆｔ）^1/2＜１ ・・・式１’
式２は、撮像素子の対角長に対する後続レンズ群の最も像側面から像面までの距離で、全変倍域で最小となる値を適切な範囲に規定するものである。ＬＢ／ｙの式の値が式２の上限を上回ると、後続レンズ群の最も像側面から像面までの距離が大きくなるため、全系のサイズが大きくなる。

さらに、変倍時に接続レンズ群の移動レンズ群とともに第２レンズ群と第４レンズ群を一体に移動させる構成であるために、変倍に伴う収差の変動を小さく抑えることができ、また、変倍時に移動レンズ群とともに第２レンズ群と第４レンズ群を一体に移動させ、フォーカシング時に移動レンズ群を移動させ、移動レンズ群をフォーカシングと変倍の移動に兼用するため、レンズ群の駆動機構を簡素にすることができ、小型の撮像装置になる。

また、次の式３の関係を満たすことが一層好ましい。
０．４＜｜（１−βＧＢ²）×βＧＲ²｜＜３ ・・・式３
ただし、βＧＢは全系の焦点距離が（ｆｗ×ｆｔ）^1/2である時の移動レンズ群の倍率、βＧＲは移動レンズ群より像側に配置されたレンズ群の倍率である。なお、移動レンズ群より像側にレンズ群が配置されていない場合にはβＧＲを１とする。

式３は、移動レンズ群とその像面側のレンズ群の結像倍率を適正な範囲に規定し、フォーカシング時の像面におけるピントズレ量と収差補正をバランスさせるものである。｜（１−βＧＢ²）×βＧＲ²｜の値が式３の下限を下回ると、フォーカシング時に必要となる移動レンズ群の移動量が大きくなりすぎ、収差補正が困難となる。逆に、｜（１−βＧＢ²）×βＧＲ²｜の値が式３の上限を上回ると、フォーカシング時の移動レンズの単位移動量に対する像面のピントズレ量が大きくなりすぎ、レンズ群の駆動機構を構成することが難しくなる。

式３に代えて、式３’の関係を満たすようにすると一層好ましい。
０．４＜｜（１−βＧＢ²）×βＧＲ²｜＜２．５ ・・・式３’
また、第３レンズ群は変倍時及びフォーカシング時に像面に対して固定されている構成により、フォーカシングと変倍におけるレンズ群の駆動機構を簡素にすることができ、小型の撮像装置になる。

また、第３レンズ群は光軸と垂直な面で移動する構成とすることにより、第３レンズ群は、レンズの光軸の垂直ズレに対する像面での光軸垂直ズレ感度が大きく、また軸外性能の劣化感度が小さいため、第３レンズ群でブレ補正をしても、軸外収差の劣化が小さく良好な描写性能が得られ、また、第３レンズ群の有効径が小さいため、第３レンズ群の周囲にブレ補正機構を配置しても大型化せず、ブレ補正機構の駆動出力が小さく消費電力を抑えることができる。

また、第１レンズ群は光軸を略垂直に折り曲げる反射光学部材を有する構成とすることにより、撮像装置を被写体方向に小さくすることができる。

また、移動レンズ群は一つのレンズからなる構成とすることにより、変倍またはフォーカシングにおける駆動機構の駆動出力が小さく消費電力を抑えることができる。

移動レンズ群は少なくとも１面の非球面を有する構成とすることにより、フォーカシングに伴う収差変動を小さく抑えることができる。

また、第２レンズ群と第３レンズ群、または第３レンズ群と第４レンズ群との間には絞りが配置され、絞りは像面に対して固定されている構成とすることにより、軸外収差を良好に補正することができるとともに全系を小さくすることができる。

第１レンズ群がレンズを有し、そのレンズは一つの負レンズからなる構成とすることにより、収差性能を良好に維持しながら製造コストを安くすることができる。

なお、撮像光学系１２は、デジタルカメラ１の筐体１０に対して、左右方向に配置しても、また、上下方向に配置しても良い。撮像光学系１２が上下方向に配置されると、プリズムの光軸方向長さが小さくなり、撮像光学系１２を小型にすることができる。

また、上記の各実施形態ではスチル画像を撮像するデジタルカメラの例を掲げたが、本発明の撮像光学系は、動画を撮像するデジタルビデオカメラや、モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯情報端末等の情報処理機器に組み込まれるカメラに採用することも可能である。

本発明を実施した撮像装置に含まれる撮像光学系の構成を、表１乃至８のコンストラクションデータ、図７乃至１０の収差図を挙げて、更に具体的に説明する。ここで実施例として説明する実施例１乃至４は、前述した第１乃至第４の実施形態にそれぞれ対応している。第１乃至第４の実施形態を表すレンズ構成図（図３乃至６）は、対応する実施例１乃至４のレンズ構成をそれぞれ示している。

表１乃至８のコンストラクションデータにおいて、曲率半径をｒで示し、物体側から順に番号を付し、軸上間隔をｄで示し、物体側からの軸上間隔を表の上から順に表している。ズーミングにより変化する軸上間隔については、広角端と中間の焦点距離と望遠端での値を、左から順に表している。屈折率、アッベ数をＮ、νで示し、物体側からの屈折率、アッベ数を表の上から順に表している。また、屈折率およびアッベ数はｄ線に対するものであり、屈折率およびアッベ数は空気については省略してある。なお、非球面については面番号の前にアスタリスク（＊印）を付している。撮像素子が最終面の後ろに配置されている。全系の焦点距離距離（ｆ）を広角端と中間の焦点距離と望遠端で、各焦点距離におけるＦナンバー（Ｆｎｏ）を他のデータとともに示す。焦点距離、曲率半径、軸上間隔の単位はｍｍである。

非球面は次の式４で定義している。
Ｘ（Ｈ）＝Ｃ・Ｈ²／｛１＋（１−ε・Ｃ²・Ｈ²）^1/2｝＋ΣＡｋ・Ｈｋ ・・・式４
ここで、Ｈは光軸に対して垂直な方向の高さ、Ｘ（Ｈ）は高さＨの位置での光軸方向の変位量（面頂点基準）、Ｃは近軸曲率、εは２次曲面パラメータ、ｋは非球面の次数、Ａｋはｋ次の非球面係数、ＨｋはＨのｋ乗である。非球面に関するデータを示す表２、４、６、８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。

図７乃至１０の収差図について、広角端（ａ）と中間の焦点距離（ｂ）と望遠端（ｃ）の各収差を示す。球面収差の線ｄはｄ線の収差、線ｇはｇ線の収差、線ＳＣは正弦条件不満足量を表している。また、非点収差の線ＤＭおよび線ＤＳはそれぞれメリジオナル面およびサジタル面での収差である。単位は、歪曲の横軸のみ百分率であり、他の軸については全てｍｍである。また、Ｙ′＝４．５ｍｍは、対角長９ｍｍの撮像素子（１．８型）に対応するものである。

条件式に対応する各実施例の値を表９に示し、各実施例はすべて条件式を満たしている。
＜実施例１＞

［非球面データ］

＜実施例２＞

［非球面データ］

＜実施例３＞

［非球面データ］

＜実施例４＞

［非球面データ］

［条件式対応値］

各実施形態のデジタルカメラの外観を模式的に示す正面図（ａ）および背面図（ｂ）。 各実施形態のデジタルカメラの構成を模式的に示す図。 第１実施形態のデジタルカメラの撮像光学系の構成を示す図。 第２実施形態のデジタルカメラの撮像光学系の構成を示す図。 第３実施形態のデジタルカメラの撮像光学系の構成を示す図。 第４実施形態のデジタルカメラの撮像光学系の構成を示す図。状態を示す模式図（ｂ）。 第１実施形態のデジタルカメラの撮像光学系の広角端（ａ）、中間焦点距離（ｂ）、望遠端（ｃ）での収差を示す図。 第２実施形態のデジタルカメラの撮像光学系の広角端（ａ）、中間焦点距離（ｂ）、望遠端（ｃ）での収差を示す図。 第３実施形態のデジタルカメラの撮像光学系の広角端（ａ）、中間焦点距離（ｂ）、望遠端（ｃ）での収差を示す図。 第４実施形態のデジタルカメラの撮像光学系の広角端（ａ）、中間焦点距離（ｂ）、望遠端（ｃ）での収差を示す図。

符号の説明

１ デジタルカメラ
１２ 撮像光学系
２８ 撮像素子
Ｇ１〜Ｇ６ レンズ群
Ｌ１〜Ｌ１３ レンズ
Ｓ 絞り
Ｆ ローパスフィルタ
ｒ１〜ｒ２６ 面

Claims (10)

1. 被写体からの光を撮像素子上に結像させる撮像光学系において、
   物体側から順に、変倍時及びフォーカシング時に像面に対して固定されるとともに負のパワーを有する第１レンズ群と、
   正のパワーを有する第２レンズ群と、
   負のパワーを有する第３レンズ群と、
   正のパワーを有する第４レンズ群と、
   後続レンズ群と、を有し、
   変倍時に少なくとも前記後続レンズ群を構成する移動レンズ群が移動するとともに、前記移動レンズ群の広角端から望遠端までの移動量をＭＧＢ、広角端での全系の焦点距離をｆｗ、望遠端での全系の焦点距離をｆｔ、前記後続レンズ群の最も像側面から像面までの距離で、全変倍域で最小となる値をＬＢ、撮像素子の対角長をｙで表すとき、
   ０．２＜ＭＧＢ／（ｆｗ×ｆｔ）^1/2＜１．５
   ＬＢ／ｙ＜０．８
   の関係を満たすことを特徴とする撮像光学系。
2. 変倍時に前記第２レンズ群と前記第４レンズ群が一体に移動し、フォーカシング時に前記後続レンズ群の前記移動レンズ群が移動するとともに、
   全系の焦点距離が（ｆｗ×ｆｔ）^1/2である時の前記移動レンズ群の倍率をβＧＢ、前記移動レンズ群より像側に配置されたレンズ群の倍率をβＧＲで表すとき、
   ０．４＜｜（１−βＧＢ²）×βＧＲ²｜＜３
   の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の撮像光学系。
3. 前記第３レンズ群は変倍時及びフォーカシング時に像面に対して固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像光学系。
4. ブレ補正を行う場合には、前記第３レンズ群は光軸と垂直な面で移動させられることを特徴とする請求項３に記載の撮像光学系。
5. 前記第１レンズ群は光軸を略垂直に折り曲げる反射光学部材を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像光学系。
6. 前記移動レンズ群は一つのレンズからなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像光学系。
7. 前記移動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乃至６のいずれか１項に記載の撮像光学系。
8. 前記第２レンズ群と前記第３レンズ群、または前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間には絞りが配置され、前記絞りは像面に対して固定されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像光学系。
9. 前記第１レンズ群はレンズを有し、前記レンズは一つの負レンズからなることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮像光学系。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の撮像光学系と撮像素子とを備えることを特徴とする撮像装置。

Images