JP2007232974A - 変倍光学系および撮像装置 - Google Patents

変倍光学系および撮像装置 Download PDF

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Abstract

【課題】高性能で小型化された変倍光学系、およびそれを備えた撮像装置を提供する.
【解決手段】変倍光学系ＯＳは、光学プリズムＰＲを備える負の第１レンズ群ＧＲ１、３枚のレンズを備える正の第２レンズ群ＧＲ２、負の第３レンズ群ＧＲ３、および正の第４レンズ群ＧＲ４、を少なくとも含む。そして、その変倍光学系ＯＳでは、広角端から望遠端に至るまでのズーミングで、第１レンズ群ＧＲ１は不動でありながら、第１レンズ群ＧＲ１から第２レンズ群ＧＲ２までの間隔が減少、第３レンズ群ＧＲ３から第４レンズ群ＧＲ４までの間隔が増大する。さらに、第２レンズ群ＧＲ２は、最物体側の位置に、物体側で凸面を有する正レンズを配置させるとともに、他の位置に負レンズおよび正レンズを配置させる。そして、かかる変倍光学系ＯＳは、所定の条件式を満たす。
【選択図】図１

Description

本発明は、オプティカルユニット等に用いられる変倍光学系、およびこの変倍光学系を備える撮像装置に関するものである。
近年、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）の普及に伴い、手軽に画像を取り込めるデジタルスチルカメラ（撮像装置）が普及している。そして、このようなデジタルスチルカメラ（ＤＳＣ）にも、銀塩フィルムを用いたカメラ同様に、小型化（薄型化）や高性能化（例えば、高い変倍機能や高い収差補正機能）が要望されている。そのため、デジタルスチルカメラに搭載されるレンズ光学系（例えば変倍光学系）も、小型化かつ高性能化が要望されている。
すると、特許文献１・２のように、複数のレンズ群を一列状に配した変倍光学系（いわゆるストレート光学系）は、ＤＳＣの搭載には不向きといえる。なぜなら、変倍光学系の全長方向とＤＳＣの奥行き方向とが一致する場合、ＤＳＣの厚型化につながるためである。
そこで、昨今、ＤＳＣの薄型を実現すべく、光学プリズムよって、物体側から像側に至る光線を屈曲させ、全長の短縮化を図った変倍光学系が開発されている（例えば特許文献３）。このような全長の抑制された変倍光学系は、ＤＳＣのハウジングの限られたスペース内に適切に配設できる。そのため、ハウジングのサイズ（ひいてはＤＳＣのサイズ）が小型・薄型になる。
特開２００４−２４６０４３号公報 特開２００５−１５６８２８号公報 特開２００４−２０５７９６号公報
ところで、特許文献３の変倍光学系は、物体側から像側に向かって、「負・正・負」のパワー配置を有し、さらに、物体側から３番目のレンズ群（負パワーの第３レンズ群）を像側に移動させることで、近距離でのフォーカシングを実現している。そのため、この変倍光学系では、最短撮影距離が短くなりやすい。
しかしながら、かかる変倍光学系では、最物体側の第１レンズ群内の最物体側に、物体側凹面を有するプリズムが位置している。そのため、この凹面に起因する軸外収差が発生しやすい。すると、かかる軸外収差を補正のために、多くの非球面を変倍光学系内に含ませたり、変倍光学系の全長を延長させたりする方策が必要とされてくる。そのため、特許文献３の変倍光学系は、全長を十分に短縮しているとはいいがたい。つまり、特許文献３の変倍光学系は、小型化および高性能化という両要望を十分に満たしているとはいいがたい。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものである。そして、その目的は、高性能で小型化された変倍光学系、およびそれを備えた撮像装置を提供することにある。
本発明の一例としては、撮像素子に、物体側からの光を導く複数のレンズ群を有する変倍光学系が挙げられる。そして、かかる変倍光学系では、複数のレンズ群は、物体側から像側に向かって順番に、負パワーを有するとともに、光軸を変更させる光軸変更素子を備える第１レンズ群と、正パワーを有するとともに、３枚のレンズを備える第２レンズ群と、負パワーを有する第３レンズ群と、正パワーを有する第４レンズ群と、を少なくとも含んでいる。
その上、この変倍光学系では、広角端から望遠端に至るまでの変倍で、第１レンズ群は不動でありながら、第１レンズ群から第２レンズ群までの間隔が減少、第３レンズ群から第４レンズ群までの間隔が増大する。
つまり、変倍光学系のパワー配置は「負・正・負・正」になっており、広角端にあっては、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が変倍中で最も離れる。そのため、第１レンズ群と第２レンズ群とのパワー配置はレトロフォーカス配置となる。したがって、変倍光学系は全長を短くしながらも、比較的長いバックフォーカスを確保できる。
ただし、広角端から望遠端になるにしたがい、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が狭まるので、両レンズ群の合成パワーが正パワーを発揮する。そのため、かかる両レンズ群の合成の正パワーと、第３レンズ群の負パワーとのパワー配置は、「正・負」となりテレフォト配置となる。したがって、変倍光学系は比較的長い焦点距離も確保できる。
なお、負パワーを有する第１レンズ群と第３レンズ群との間に、第２レンズ群が介在している。すると、第２レンズ群の正パワーのために、例えば第１レンズ群の下端から射出する光は第３レンズ群の上端に入射する。つまり、第１レンズ群と第３レンズ群とでは、光軸を境に相反する位置で、光（軸外光）が通過することになる。そのため、両レンズ群に起因する収差（歪曲収差等）は相反する性質を有する収差になり、両収差の相殺ができる。したがって、高性能な（収差を抑制した）変倍光学系が実現する。
また、第１レンズ群は、負パワーを有するとともに、光軸を変更させる光学プリズムを備えているので、変倍光学系を一方向に長くならないようにできる。
また、第２レンズ群は、最物体側の位置に、物体側で凸面を有する正レンズを配置させているので、第１レンズ群の負パワーによって発散されてくる光（軸外光等）を効率よく収斂できる。そのため、変倍光学系は、球面収差を引き起こしやすい軸外光を収斂することになるので、かかる球面収差を効果的に補正できる。
その上、第２レンズ群は、最物体側以外の位置（要は他の位置に）に、負レンズおよび正レンズを配置させているので、負レンズと正レンズのとの組合せが成立する。そのため、変倍光学系は、色収差やコマ収差も効果的に補正できる。
また、変倍光学系は、下記条件式（１）を満たすと望ましい。なお、この条件式（１）は、光軸素子よりも物体側に位置するレンズに起因する歪曲収差の抑制と前玉径の大きさとのバランスを規定している。
−２．０＜f{GR1(PR-oL)}／fm＜−０．５
… 条件式（１）
ただし、
f{GR1(PR-oL)}：第１レンズ群内の光軸変更素子よりも、物体側に位置するレン
ズの焦点距離
fm ：√（fw×ft）
fw ：広角端での変倍光学系全体の焦点距離
ft ：望遠端での変倍光学系全体の焦点距離
である。
f{GR1(PR-oL)}／fmの値が条件式（１）の下限値以下になる場合、例えば、光軸素子よりも物体側に位置するレンズの負パワーは比較的弱くなる。そのため、歪曲収差が抑制されるものの、焦点距離が長いことに起因して前玉径が増大する。一方、f{GR1(PR-oL)}／fmの値が条件式（１）の上限値以上になる場合、例えば、光軸素子よりも物体側に位置するレンズの負パワーが比較的強くなる。そのため、かかるレンズの径は比較的小さくなるものの、負パワーが強いことに起因して歪曲収差が生じる。
すると、条件式（１）の範囲内に収まるように、光軸素子よりも物体側に位置するレンズの焦点距離と中間焦点状態での変倍光学系の焦点距離とが設定されると、レンズ径が比較的小さくなりつつ、歪曲収差も抑制される。
また、変倍光学系は、下記条件式（２）を満たすと望ましい。なお、この条件式（２）は、第２レンズ群における最物体側の正レンズにおける物体側面のパワーを像側面のパワーよりも強くするための条件を規定している。
−１．２＜[ｒ{GR2(oL:o)}＋ｒ{GR2(oL:i)}]／[ｒ{GR2(oL:o)}−ｒ{GR2(oL:i)}]＜０
… 条件式（２）
ただし、
ｒ{GR2(oL:o)}：第２レンズ群における最物体側の正レンズの物体側面が有する
曲率半径
ｒ{GR2(oL:i)}：第２レンズ群における最物体側の正レンズの像側面が有する曲
率半径
である。
[ｒ{GR2(oL:o)}＋ｒ{GR2(oL:i)}]／[ｒ{GR2(oL:o)}−ｒ{GR2(oL:i)}]の値が条件式（２）の下限値以下になる場合、例えば、像側面の曲率半径の絶対値よりも物体側面の曲率半径の絶対値が短くなり、物体側面の正パワーが強くなる。しかし、正パワーが強くなりすぎると、アンダー傾向の球面収差が生じる。一方、[ｒ{GR2(oL:o)}＋ｒ{GR2(oL:i)}]／[ｒ{GR2(oL:o)}−ｒ{GR2(oL:i)}]の値が条件式（２）の上限値以上になる場合、例えば、像側面の曲率半径の絶対値よりも物体側面の曲率半径の絶対値が長くなり、物体側面の正パワーが弱まる。しかし、正パワーが弱くなりすぎると、オーバー傾向の球面収差が生じる。
すると、条件式（２）の範囲内に収まるように、第２レンズ群における最物体側の正レンズにおける物体側面の曲率半径と像側面の曲率半径とが設定されると、アンダー傾向およびオーバー傾向の球面収差の発生が抑制される。
また、変倍光学系は、下記条件式（３）を満たすと望ましい。なお、この条件式（３）は、第１レンズ群に起因する諸収差の抑制と前玉径の大きさ（ひいては変倍光学系の全長）とのバランスを規定している。
−１．３＜f1／fm＜−０．５ … 条件式（３）
ただし、
f1：第１レンズ群の焦点距離
fm：√（fw×ft）
fw：広角端での変倍光学系全体の焦点距離
ft：望遠端での変倍光学系全体の焦点距離
である。
f1／fmの値が条件式（３）の下限値以下になる場合、第１レンズ群の負パワーは比較的弱くなるので諸収差が抑制されるものの、焦点距離が長いことに起因し前玉径が大きくなる（ひいては全系の全長が長くなる）。一方、f1／fmの値が条件式（３）の上限値以上になる場合、第１レンズ群の負パワーは比較的強くなるので前玉径が小型化する（ひいては全系の全長が比較的短くなる）ものの、負パワーが強いことに起因し諸収差（特に、広角端で負の歪曲収差、望遠端で球面収差）が生じる。
すると、条件式（３）の範囲内に収まるように、第１レンズ群の焦点距離と中間焦点状態での変倍光学系の焦点距離とが設定されると、前玉径は比較的小さくなりつつ（ひいては全系の全長が短縮されつつ）、諸収差も抑制される。
また、変倍光学系は、下記条件式（４）を満たすと望ましい。なお、この条件式（４）は、第２レンズ群に起因する諸収差の抑制と変倍光学系の全長とのバランスを規定している。
０．５＜f2／fm＜ １．５ … 条件式（４）
ただし、
f2：第２レンズ群の焦点距離
fm：√（fw×ft）
fw：広角端での変倍光学系全体の焦点距離
ft：望遠端での変倍光学系全体の焦点距離
である。
f2／fmの値が条件式（４）の下限値以下になる場合、第２レンズ群の正パワーは比較的強くなるので全系の全長が比較的短くなるものの、正パワーが強いことに起因し諸収差（特に、球面収差とコマ収差）が生じる。一方、f2／fmの値が条件式（４）の上限値以上になる場合、第２レンズ群の正パワーは比較的弱くなるので諸収差が抑制されるものの、焦点距離が長いことに起因し全系の全長が長くなる。
すると、条件式（４）の範囲内に収まるように、第２レンズ群の焦点距離と中間焦点状態での変倍光学系の焦点距離とが設定されると、諸収差が抑制されつつも、変倍光学系の全長も短縮される。
なお、第２レンズ群における最物体側の正レンズの物体側面および像側面の少なくとも一方の面が、非球面になっていると望ましい。その上、第２レンズ群における最物体側の正レンズの非球面のうち、少なくとも１面が下記条件式（５）を満たすと望ましい。ただし、この条件式（５）は、第２レンズ群における最物体側の正レンズにおける正パワーの調整に要する非球面形状について規定している。
−０．０１＜[Ｘ{GR2(oL)}-Ｘ0{GR2(oL)}]／[(Ｎ’{GR2(oL)}-Ｎ{GR2(oL)})×f2]＜０
… 条件式（５）
ただし、
第２レンズ群における最物体側の正レンズに含まれる非球面にあって、
Ｘ{GR2(oL)} ：非球面の光軸から垂直方向に向かって有効径の７割の高さでの光
軸方向の変位量（なお、物体側の変位量の値は負、像側の変位量 の値は正とする）
Ｘ0{GR2(oL)} ：非球面の参照球面の光軸から垂直方向に向かって有効径の７割の
高さでの光軸方向の変位量（なお、物体側の変位量の値は負、像
側の変位量の値は正とする）
Ｎ{GR2(oL)} ：非球面に対する物体側媒質のｄ線に対する屈折力
Ｎ’{GR2(oL)}：非球面に対する像側媒質のｄ線に対する屈折力
f2 ：第２レンズ群の焦点距離
である。
[Ｘ{GR2(oL)}-Ｘ0{GR2(oL)}]／[(Ｎ’{GR2(oL)}-Ｎ{GR2(oL)})×f2]の値が条件式（５）の下限値以下になる場合、非球面の負パワーが過剰に強くなり、正レンズの正パワーが過剰に弱まる。そのため、オーバー傾向の球面収差が生じてしまう。一方、[Ｘ{GR2(oL)}-Ｘ0{GR2(oL)}]／[(Ｎ’{GR2(oL)}-Ｎ{GR2(oL)})×f2]の値が条件式（５）の上限値以上になる場合、非球面の負パワーが過剰に弱くなり、正レンズの正パワーが過剰に強くなる。そのため、アンダー傾向の球面収差が生じてしまう。
すると、条件式（５）の範囲内に収まるように、Ｘ{GR2(oL)}、Ｘ0{GR2(oL)}、Ｎ{GR2(oL)}、Ｎ’{GR2(oL)}、およびf2が設定されると、アンダー傾向およびオーバー傾向の球面収差の発生が抑制される。
また、第３レンズ群は、１枚のレンズ（単レンズ）で構成され、さらに、下記条件式（６）を満たすと望ましい。なお、この条件式（６）は、第３レンズ群の単レンズの形状を規定している。
−０．８＜[ｒ{GR3(L:o)}＋ｒ{GR3(L:i)}]／[ｒ{GR3(L:o)}−ｒ{GR3(L:i)}]＜１．６
… 条件式（６）
ただし、
ｒ{GR3(L:o)} ：第３レンズ群における単レンズの物体側面が有する曲率半径
ｒ{GR3(L:i)} ：第３レンズ群における単レンズの像側面が有する曲率半径
である。
[ｒ{GR3(L:o)}＋ｒ{GR3(L:i)}]／[ｒ{GR3(L:o)}−ｒ{GR3(L:i)}]の値が条件式（６）の下限値以下になる場合、単レンズの物体側面の曲率半径が像側面の曲率半径よりも短いので、物体側面のパワーが過剰に強くなり、諸収差が生じる（特に、望遠端での球面収差が生じる）。一方、[ｒ{GR3(L:o)}＋ｒ{GR3(L:i)}]／[ｒ{GR3(L:o)}−ｒ{GR3(L:i)}]の値が条件式（６）の上限値以上になる場合、単レンズの像側面の曲率半径が物体側面の曲率半径よりも短いので、像側面のパワーが過剰に強くなり、諸収差が生じる（特に、広角端での歪曲収差およびコマ収差が生じる）。
すると、条件式（６）の範囲内に収まるように、第３レンズ群の単レンズにおける物体側面の曲率半径と像側面の曲率半径とが設定されると、諸収差の発生が抑制される。
また、第３レンズ群における単レンズの物体側面および像面側面の少なくとも一方の面が、非球面になっていること望ましい。その上、かかる単レンズにおける非球面の少なくとも１面が、下記条件式（７）を満たすと望ましい。なお、この条件式（７）は、第３レンズ群の単レンズにおける負パワーの調整に要する非球面形状について規定している。
０＜[Ｘ{GR3(L)}-Ｘ0{GR3(L)}]／[(Ｎ’{GR3(L)}-Ｎ{GR3(L)})×f3]＜０.０１５
… 条件式（７）
ただし、
第３レンズ群における単レンズに含まれる非球面にあって、
Ｘ{GR3(L)} ：非球面の光軸から垂直方向に向かって有効径の７割の高さでの光軸
方向の変位量（なお、物体側の変位量の値は負、像側の変位量の値
は正とする）
Ｘ0{GR3(L)} ：非球面の参照球面の光軸から垂直方向に向かって有効径の７割の高
さでの光軸方向の変位量（なお、物体側の変位量の値は負、像側の
変位量の値は正とする）
Ｎ{GR3(L)} ：非球面に対する物体側媒質のｄ線に対する屈折力
Ｎ’{GR3(L)}：非球面に対する像側媒質のｄ線に対する屈折力
f3 ：第３レンズ群の焦点距離
である。
[Ｘ{GR3(L)}-Ｘ0{GR3(L)}]／[(Ｎ’{GR3(L)}-Ｎ{GR3(L)})×f3]の値が条件式（７）の下限値以下になる場合、非球面の負パワーが過剰に強くなり、単レンズの負パワー過剰に強まる。そのため、諸収差（特に広角端で像面湾曲）が生じてしまう。一方、[Ｘ{GR3(L)}-Ｘ0{GR3(L)}]／[(Ｎ’{GR3(L)}-Ｎ{GR3(L)})×f3]の値が条件式（７）の上限値以上になる場合、非球面の負パワーが強まらず、単レンズの負パワーが比較的不足する。そのため、諸収差（特に望遠端での球面収差等）の補正が不十分になる。
すると、条件式（７）の範囲内に収まるように、Ｘ{GR3(L)}、Ｘ0{GR3(L)}、Ｎ’{GR3(L)}、Ｎ{GR3(L)}、およびf3が設定されると、諸収差（像面湾曲や球面収差等）の発生が抑制される。
なお、合焦の場合、軽量の第３レンズ群（すなわち単レンズ）が移動することで、変倍光学系の合焦が行われるようになっている。
また、以上のような変倍光学系を備える撮像装置も、本発明の一例といえることはいうまでもない。
本発明によれば、パワー配置設定および変倍中のレンズ群間隔設定を調整することで、
、変倍光学系の全長を短くしながらも、比較的長いバックフォーカスを確保している。また、比較的長い焦点距離も確保している。その上、第１レンズ群が、光軸を変更させる光学プリズムを備えているので、変倍光学系を一方向に長くならないようにし、撮像装置に搭載しやすい変倍光学系になっている。
また、第２レンズ群が、最物体側の位置に、物体側で凸面を有する正レンズを配置させているので、第１レンズ群の負パワーによって発散されてくる光（軸外光等）を効率よく収斂する。そのため、変倍光学系は球面収差等を効果的に補正する。その上、第２レンズ群は、最物体側以外の位置に、負レンズおよび正レンズを配置させることで、負レンズと正レンズのとの組合せを成立させている。そのため、変倍光学系は色収差やコマ収差も効果的に補正する。
したがって、本発明の変倍光学系は、小型化および高性能化という両要望を十分に満たしているといえる。
［実施の形態１］
本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。
〔１．デジタルスチルカメラについて〕
図１７は、本発明の撮像装置の一例であるデジタルスチルカメラ（ＤＳＣ）２９の内部を示すブロック図である。
図１７に示すように、ＤＳＣ２９は、変倍光学系ＯＳ、フラッシュＦＬ、光学系駆動部１３、撮像素子ＳＲ、信号処理部１４、表示部１５、記録部１６、記録媒体１７、操作部１８、および制御部１９を含むようになっている。
変倍光学系ＯＳは、撮影対象（物体側）からの光を撮像素子ＳＲに導くとともに、その光を撮像素子ＳＲの受光面（像面）上に結像させるものである。したがって、この変倍光学系ＯＳは、結像光学系や撮像光学系と表現してもよい。なお、変倍光学系ＯＳの詳細については後述する。
フラッシュＦＬは、被写体へ光線を照射させることで、被写体からの光（反射光）を増加させ、容易に撮像素子ＳＲの撮像を可能にさせる光源である。
光学系駆動部１３は、いくつかの駆動モータ（光学系用駆動モータ）と、その駆動力を変倍光学系ＯＳを構成するレンズ群に伝達する伝達機構（光学系用伝達機構）とを有している（なお、駆動モータ・伝達機構は不図示）。そして、光学系駆動部１３は、駆動モータ・伝達機構を用いて、変倍光学系ＯＳの焦点距離および焦点位置を設定する。具体的には、光学系駆動部１３は、制御部１９からの指示に応じて、焦点距離および焦点位置を設定する。
撮像素子ＳＲは、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）のエリアセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ等であり、変倍光学系ＯＳを経た光線を受光し、電気的信号（撮像データ）に変換する。そして、撮像素子ＳＲは、この撮像データを信号処理部１４へと出力する。
信号処理部１４は、撮像素子ＳＲからの電子データ（撮像データ）を処理することで、撮像データに基づいた撮像画像データを生成する。なお、この信号処理部１４は、制御部１９の指示に応じて処理動作のＯＮまたはＯＦＦを行う。また、制御部１９の指示に応じて、信号処理部１４は、撮像画像データを表示部１５や記録部１６に出力する。
表示部１５は、例えば液晶パネルから構成されており、信号処理部１４からの撮像画像データ等や、ＤＳＣ２９の使用状況等を表示する。
記録部１６は、制御部１９の指示に応じて、記録媒体１７に、信号処理部１４の生成した撮像画像データを記録する。また、記録部１６は、操作部１８等による操作に応じた制御部１９の指示に従い、記録媒体１７から撮像画像データを読み出す。
記録媒体１７は、例えばＤＳＣ２９の内部に組み込まれるようになったものでもよいし、フラッシュメモリ等のように着脱可能なものであってもよい。要は、撮像画像データ等を記録できるような媒体（光ディスクや半導体メモリ等）であればよい。
操作部１８は、ユーザー等による各種操作指示を制御部１９に出力するものであり、例えばシャッターレリーズボタンや操作ダイヤル等から構成されている。
制御部１９は、ＤＳＣ２９全体の動作制御等を行う中枢部分となっており、ＤＳＣ２９の各部材の駆動を有機的に制御して、動作を統括制御する。
〔２．変倍光学系について〕
〈２−１．実施例１〜４の変倍光学系の構成について（図１〜図１６参照）〉
ここで、変倍光学系ＯＳ（実施例１〜４）について、図１〜図１６を用いて説明する。なお、図１〜図４が実施例１、図５〜図８が実施例２、図９〜図１２が実施例３、図１３〜図１６が実施例４に関する図面になっている。
また、図１・図５・図９・図１３は、実施例１・２・３・４の変倍光学系ＯＳを一列状の展開した状態を示すレンズ断面図である。そして、図２〜図４・図６〜図８・図１０〜図１２・図１４〜図１６は実施例１・２・３・４の変倍光学系ＯＳにおける収差図である。
なお、図面における「ＧＲｉ」はレンズ群を示し、「Ｌｉ」はレンズを示す。さらに、「ｓｉ」はレンズ面（透過面等）を示している。そして、「ＧＲｉ」、「Ｌｉ」、および「ｓｉ」に付される数字（ｉ）は、物体側から像側に至るまでの順番を示している。また、非球面の面には、「＊」（アスタリスク）が付されている。
《２−１−１．実施例１の変倍光学系の構成について（図１参照）》
実施例１の変倍光学系ＯＳは、撮影対象から順に、第１レンズ群ＧＲ１、第２レンズ群ＧＲ２、第３レンズ群ＧＲ３、および第４レンズ群ＧＲ４を有している。
《《第１レンズ群について》》
第１レンズ群ＧＲ１は、物体側から順に、第１レンズＬ１、光学プリズム（光軸変更素子）ＰＲ、第２レンズＬ２、および第３レンズＬ３を含んでいる。そして、この第１レンズ群ＧＲ１は、全体として「負（−）」の光学的パワー（屈折力）を有している。なお、パワーは、焦点距離の逆数で定義されている。
そして、各レンズおよび光学プリズムＰＲは、下記のような特徴を有している。
・第１レンズＬ１ ：物体側凸の負メニスカスレンズ
・光学プリズムＰＲ：物体側からの光線を直角に折り曲げることのできるプリズムであ
る（例えば直角プリズムである）。
なお、光学プリズムＰＲにおけるｓ３は光線の入射面、ｓ４は
光線の射出面になっている。
・第２レンズＬ２ ：物体側に平面を有する平凹レンズ
・第３レンズＬ３ ：物体側凸の正メニスカスレンズ
なお、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３とは、ｓ６にて接合することで接合レンズを構成している。また、接合方法としては、接着剤等による接合が挙げられる（なお、後述の接合レンズの接合方法としても、同様に接着剤等の接合が挙げられる）。
《《第２レンズ群について》》
第２レンズ群ＧＲ２は、物体側から順に、光学絞りＳＴ、第４レンズＬ４（少なくとも物体側に凸面を有する正レンズ）、第５レンズＬ５、および第６レンズＬ６を含んでいる。そして、この第２レンズ群ＧＲ２は、全体として「正（＋）」の光学的パワーを有している。
そして、光学絞りＳＴおよび各レンズは、下記のような特徴を有している。
・光学絞りＳＴ ：第１レンズ群ＧＲ１を経た光線を一部遮光する絞りであり、ｓ８と
も表記。なお、この光学絞りＳＴは、第２レンズ群ＧＲ２と一体的
に構成されている。
・第４レンズＬ４：両側凸の正レンズ（ただし、ｓ９＊・ｓ１０＊は非球面）
・第５レンズＬ５：物体側凸の負メニスカスレンズ
・第６レンズＬ６：両側凸の正レンズ（ただし、ｓ１３＊は非球面）
なお、第５レンズＬ５と第６レンズＬ６とは、ｓ１２にて接合することで接合レンズを構成している。また、非球面は、非球面形状の屈折光学面、非球面と等価な屈折作用を有する面等をいう。
《《第３レンズ群について》》
第３レンズ群ＧＲ３は、第７レンズＬ７のみで構成されている。そして、この第３レンズ群ＧＲ３は（実質的には第７レンズＬ７が）、全体として「負」の光学的パワーを有している。
そして、この第７レンズＬ７は、下記のような特徴を有している。
・第７レンズＬ７：両側凹の負レンズ（ただし、ｓ１４＊・ｓ１５＊は非球面）
《《第４レンズ群について》》
第４レンズ群ＧＲ４は、第８レンズＬ８、およびローパスフィルタＬＦを含んでいる。そして、この第４レンズ群ＧＲ４は、全体として「正」の光学的パワーを有している。
そして、第８レンズＬ８およびローパスフィルタＬＦは、下記のような特徴を有している。
・第８レンズＬ８ ：物体側凹の正メニスカスレンズ（ただし、ｓ１６＊・ｓ１７
＊は非球面）
・ローパスフィルタＬＦ：２面構成（ｓ１８・ｓ１９）の光学的フィルタであり、撮
像素子ＳＲの画素ピッチにより決定される所定の遮断周波 数特性を有する。
なお、実施例１および以降の実施例において、ローパスフィルタＬＦよりも像側に撮像素子ＳＲが位置するようになっている。そして、この撮像素子ＳＲと変倍光学系ＯＳとを含めたものをオプティカルユニットと称してもよい。
《２−１−２．実施例２の変倍光学系の構成について（図５参照）》
実施例２の変倍光学系ＯＳも、撮影対象から順に、第１レンズ群ＧＲ１、第２レンズ群ＧＲ２、第３レンズ群ＧＲ３、および第４レンズ群ＧＲ４を有している。そして、実施例１同様、パワー配置は、「負・正・負・正」になっている。
《《第１レンズ群について》》
第１レンズ群ＧＲ１は、物体側から順に、第１レンズＬ１、光学プリズムＰＲ、第２レンズＬ２、および第３レンズＬ３を含んでいる。
そして、各レンズおよび光学プリズムＰＲは、下記のような特徴を有している。
・第１レンズＬ１ ：物体側凸の負メニスカスレンズ
・光学プリズムＰＲ：実施例１同様、物体側からの光線を直角に折り曲げることのでき
るプリズムである
なお、光学プリズムＰＲにおけるｓ３は光線の入射面、ｓ４は
光線の射出面になっている。
・第２レンズＬ２ ：物体側凸の負メニスカスレンズ
・第３レンズＬ３ ：物体側凸の正メニスカスレンズ
なお、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３とは、ｓ６にて接合することで接合レンズを構成している。
《《第２レンズ群について》》
第２レンズ群ＧＲ２は、物体側から順に、光学絞りＳＴ、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５、第６レンズＬ６、および遮光板ＴＴを含んでいる。
そして、光学絞りＳＴ、各レンズ、および遮光板ＴＴは、下記のような特徴を有している。
・光学絞りＳＴ ：実施例１同様、第１レンズ群ＧＲ１を経た光線を一部遮光する絞り
であり、ｓ８とも表記。なお、この光学絞りＳＴも、実施例１同様
、第２レンズ群ＧＲ２と一体的に構成されている。
・第４レンズＬ４：両側凸の正レンズ（ただし、ｓ９＊・ｓ１０＊は非球面）
・第５レンズＬ５：物体側凸の負メニスカスレンズ
・第６レンズＬ６：両側凸の正レンズ（ただし、ｓ１３＊は非球面）
・遮光板ＴＴ ：不要な軸外光が撮像素子ＳＲへ到達することを防ぐための遮光板で あり、ｓ１４とも表記。なお、この遮光板ＴＴは、第３レンズ群Ｇ Ｒ３と一体的に構成されている。
なお、第５レンズＬ５と第６レンズＬ６とは、ｓ１２にて接合することで接合レンズを構成している。
《《第３レンズ群について》》
第３レンズ群ＧＲ３は、物体側から順に、第７レンズＬ７のみを含んでいる。そして、この第７レンズＬ７は、下記のような特徴を有している。
・第７レンズＬ７：両側凹の負レンズ（ただし、ｓ１５＊・ｓ１６＊は非球面）
《《第４レンズ群について》》
第４レンズ群ＧＲ４は、第８レンズＬ８、およびローパスフィルタＬＦを含んでいる。そして、第８レンズＬ８およびローパスフィルタＬＦは、下記のような特徴を有している。
・第８レンズＬ８ ：両側凸の正レンズ（ただし、ｓ１７＊・ｓ１８＊は非球面）
・ローパスフィルタＬＦ：２面構成（ｓ１９・ｓ２０）を有する実施例１同様の光学
的フィルタである。
《２−１−３．実施例３の変倍光学系の構成について（図９参照）》
実施例３の変倍光学系ＯＳも、撮影対象から順に、第１レンズ群ＧＲ１、第２レンズ群ＧＲ２、第３レンズ群ＧＲ３、および第４レンズ群ＧＲ４を有している。そして、実施例１・２同様、パワー配置は、「負・正・負・正」になっている。
《《第１レンズ群について》》
第１レンズ群ＧＲ１は、物体側から順に、第１レンズＬ１、光学プリズムＰＲ、第２レンズＬ２、および第３レンズＬ３を含んでいる。
そして、各レンズおよび光学プリズムＰＲは、下記のような特徴を有している。
・第１レンズＬ１ ：物体側凸の負メニスカスレンズ
・光学プリズムＰＲ：実施例１・２同様、物体側からの光線を直角に折り曲げることの
できるプリズムである
なお、光学プリズムＰＲにおけるｓ３は光線の入射面、ｓ４は
光線の射出面になっている。
・第２レンズＬ２ ：物体側凹の負メニスカスレンズ
・第３レンズＬ３ ：物体側凹の正メニスカスレンズ
なお、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３とは、ｓ６にて接合することで接合レンズを構成している。
《《第２レンズ群について》》
第２レンズ群ＧＲ２は、物体側から順に、光学絞りＳＴ、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５、および第６レンズＬ６を含んでいる。
そして、光学絞りＳＴおよび各レンズは、下記のような特徴を有している。
・光学絞りＳＴ ：実施例１・２同様、第１レンズ群ＧＲ１を経た光線を一部遮光する
絞りであり、ｓ８とも表記。なお、この光学絞りＳＴも、実施例１
・２同様、第２レンズ群ＧＲ２と一体的に構成されている。
・第４レンズＬ４：両側凸の正レンズ（ただし、ｓ９＊・ｓ１０＊は非球面）
・第５レンズＬ５：物体側凸の負メニスカスレンズ
・第６レンズＬ６：両側凸の正レンズ
《《第３レンズ群について》》
第３レンズ群ＧＲ３は、物体側から順に、第７レンズＬ７のみを含んでいる。そして、この第７レンズＬ７は、下記のような特徴を有している。
・第７レンズＬ７：物体側凸の負メニスカスレンズ（ただし、ｓ１５＊・ｓ１６＊は非
球面）
《《第４レンズ群について》》
第４レンズ群ＧＲ４は、第８レンズＬ８、およびローパスフィルタＬＦを含んでいる。そして、第８レンズＬ８およびローパスフィルタＬＦは、下記のような特徴を有している。
・第８レンズＬ８ ：物体側凹の正メニスカスレンズ（ただし、ｓ１７＊・ｓ１８ ＊は非球面）
・ローパスフィルタＬＦ：２面構成（ｓ１９・ｓ２０）を有する実施例１・２同様の
光学的フィルタである。
《２−１−４．実施例４の変倍光学系の構成について（図１３参照）》
実施例４の変倍光学系ＯＳも、撮影対象から順に、第１レンズ群ＧＲ１、第２レンズ群ＧＲ２、第３レンズ群ＧＲ３、および第４レンズ群ＧＲ４を有している。そして、実施例１〜３同様、パワー配置は、「負・正・負・正」になっている。
《《第１レンズ群について》》
第１レンズ群ＧＲ１は、物体側から順に、第１レンズＬ１、光学プリズムＰＲ、第２レンズＬ２、および第３レンズＬ３を含んでいる。
そして、各レンズおよび光学プリズムＰＲは、下記のような特徴を有している。
・第１レンズＬ１ ：物体側凸の負メニスカスレンズ
・光学プリズムＰＲ：実施例１〜３同様、物体側からの光線を直角に折り曲げることの
できるプリズムである
なお、光学プリズムＰＲにおけるｓ３は光線の入射面、ｓ４は
光線の射出面になっている。
・第２レンズＬ２ ：両側凹の負レンズ
・第３レンズＬ３ ：物体側凸の正メニスカスレンズ
なお、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３とは、ｓ６にて接合することで接合レンズを構成している。
《《第２レンズ群について》》
第２レンズ群ＧＲ２は、物体側から順に、光学絞りＳＴ、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５、および第６レンズＬ６を含んでいる。
そして、光学絞りＳＴおよび各レンズは、下記のような特徴を有している。
・光学絞りＳＴ ：実施例１〜３同様、第１レンズ群ＧＲ１を経た光線を一部遮光する
絞りであり、ｓ８とも表記。なお、この光学絞りＳＴも、実施例１
〜３同様、第２レンズ群ＧＲ２と一体的に構成されている。
・第４レンズＬ４：両側凸の正レンズ（ただし、ｓ９＊・ｓ１０＊は非球面）
・第５レンズＬ５：物体側凹の正メニスカスレンズ
・第６レンズＬ６：物体側凸の負メニスカスレンズ
《《第３レンズ群について》》
第３レンズ群ＧＲ３は、物体側から順に、第７レンズＬ７のみを含んでいる。そして、この第７レンズＬ７は、下記のような特徴を有している。
・第７レンズＬ７：両側凹の負レンズ（ただし、ｓ１５＊・ｓ１６＊は非球面）
《《第４レンズ群について》》
第４レンズ群ＧＲ４は、第８レンズＬ８、およびローパスフィルタＬＦを含んでいる。そして、第８レンズＬ８およびローパスフィルタＬＦは、下記のような特徴を有している。
・第８レンズＬ８ ：両側凸の正レンズ（ただし、ｓ１７＊・ｓ１８＊は非球面）
・ローパスフィルタＬＦ：２面構成（ｓ１９・ｓ２０）を有する実施例１〜３同様の
光学的フィルタである。
〈２−２．実施例１〜４の変倍光学系のコンストラクションデータについて〉
次に、実施例１〜４の変倍光学系ＯＳのコンストラクションデータについて、表１〜表８を用いて説明する。
なお、これらの表での「ｒｉ」は、各面（ｓｉ）における曲率半径［単位；ｍｍ］を示している。なお、非球面の面には、アスタリスク（＊）が付されている。「ｄｉ」は、ｉ番目の面（ｓｉ）と、ｉ＋１番目の面（ｓｉ＋１）との間における軸上面間隔［単位；ｍｍ］を示している。なお、ズーミングにより軸上面間隔（群間距離）が変化する場合、広角端状態（Ｗ）でのｄｉ、中間焦点距離状態（Ｍ）でのｄｉ、および望遠端状態（Ｔ）でのｄｉが、この順で表記されている。
また、「Ｎｉ」および「υｉ」は、軸上面間隔（ｄｉ）での媒質の有する屈折率（Ｎｄ）およびアッベ数（νｄ）を示している。なお、屈折率（Ｎｄ）およびアッベ数（νｄ）は、ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に対するものである。
また、「焦点距離状態」は、広角端状態（Ｗ；最短焦点距離状態）〜中間焦点距離状態（Ｍ）〜望遠端状態（Ｔ；最長焦点距離状態）を意味している。そして、「ｆ」と「ＦＮＯ．」とは、各焦点状態（Ｗ）、（Ｍ）、および（Ｔ）に対応する全系の焦点距離［単位；ｍｍ］とＦナンバーとを示している。
なお、上記の非球面は、下記の式（定義式１）で定義される。
Ｘ（Ｈ）＝Ｃ0・Ｈ2／{１＋√（１−ε・Ｃ0 2・Ｈ2）}＋ΣＡｊ・Ｈj…（定義式
１）
ただし、定義式１中、
Ｈ ：光軸ＡＸに対しての垂直な方向の高さ
Ｘ（Ｈ）：高さＨの位置での光軸ＡＸ方向（サグ）の変位量
Ｃ0 ：近軸曲率（＝１／ｒｉ）
ε ：２次曲面パラメータ
ｊ ：非球面の次数、
Ａｊ ：ｊ次の非球面係数
である。
そこで、非球面に関するデータ（非球面データ）を下記の表２・表４・表６・表８に示す。ただし、表記されていない項の係数は「０」（ゼロ）であり、すべてのデータに関して、「Ｅ−ｎ」＝「×１０-n」になっている。
《２−２−１．実施例１の変倍光学系のコンストラクションデータについて》
Figure 2007232974
Figure 2007232974
 《２−２−２．実施例２の変倍光学系のコンストラクションデータについて》
Figure 2007232974
Figure 2007232974
《２−２−３．実施例３の変倍光学系のコンストラクションデータについて》
Figure 2007232974
Figure 2007232974
 《２−２−４．実施例４の変倍光学系のコンストラクションデータについて》
Figure 2007232974
Figure 2007232974
〈２−３．実施例１〜４の変倍光学系における各レンズ群の移動について〉
ここで、実施例１〜４の変倍光学系ＯＳおける各レンズ群（ＧＲ１〜ＧＲ４）の移動について、図１・図５・図９・図１３を用いて説明する。通常、広角端から望遠端に至るズーミング等（変倍等）のとき、変倍光学系ＯＳは、各レンズ群の間隔を光軸ＡＸに沿って変化させる。例えば、実施例１〜４の変倍光学系ＯＳは、第１レンズ群ＧＲ１・第４レンズ群ＧＲ４を不動にし、その他のレンズ群（ＧＲ２・ＧＲ３）を移動させている。
例えば、実施例１・２の変倍光学系ＯＳは、第２レンズ群ＧＲ２・第３レンズ群ＧＲ３を物体側に移動させることで、第１レンズ群ＧＲ１〜第２レンズ群ＧＲ２の群間距離を狭め、第２レンズ群ＧＲ２〜第３レンズ群ＧＲ３の群間距離を一旦狭めた後に広げ、第３レンズ群ＧＲ３〜第４レンズ群ＧＲ４の群間距離を広げている。
一方、実施例３・４の変倍光学系ＯＳは、第２レンズ群ＧＲ２・第３レンズ群ＧＲ３を物体側に移動させることで、第１レンズ群ＧＲ１〜第２レンズ群ＧＲ２の群間距離を狭め、第２レンズ群ＧＲ２〜第３レンズ群ＧＲ３の群間距離を広げ、第３レンズ群ＧＲ３〜第４レンズ群ＧＲ４の群間距離を広げている。
そこで、図１・図５・図９・図１３は、ズーミングに伴って間隔変動の生じる軸上面間隔（ｄｉ）のみに番号を付している。例えば、実施例１の場合はｄ７、ｄ１３、およびｄ１５が図示され、実施例２の場合はｄ７、ｄ１４、およびｄ１６が図示される。また、実施例３・４の場合は、ｄ７、ｄ１４、およびｄ１６が図示される。
なお、図における矢印「ＭＭｉ」は、望遠端状態（Ｗ）から中間焦点状態（Ｍ）、さらには、中間焦点状態（Ｍ）から望遠端状態（Ｔ）に至るまでの各レンズ群の移動を模式的に表記している。なお、ＭＭｉのｉは物体側から像側に至るまでの順番を示している。したがって、各レンズ群の順番に対応する。
また、フォーカシングの場合（合焦の場合）、実施例１〜４の変倍光学系ＯＳは、第３レンズ群ＧＲ３を移動させるようになっている。
〈２−４．実施例１〜４の変倍光学系における収差について〉
ズーミングにおける実施例１・２・３・４の変倍光学系の収差は、図２〜図４・図６〜図８・図１０〜１２・図１４〜図１６にて示される。ただし、図６〜図８・図１０〜１２・図１４〜図１６は、図２〜図４と同様の表現になっている。
そして、具体的には、図２（図２Ａ〜図２Ｃ）は広角端状態（Ｗ）での収差、図３（図３Ａ〜図３Ｃ）は中間焦点距離状態（Ｍ）での収差、図４（図４Ａ〜図４Ｃ）は望遠端状態（Ｔ）での収差を示している。
そして、図２Ａ・図３Ａ・図４Ａは球面収差・正弦条件を示している。なお、これらの図における縦軸は入射高さになっており、各線は下記のようになっている。
・線ｄ ：ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する球面収差［単位；ｍｍ］
・線ｇ ：ｇ線（波長４３５．８ｎｍ）に対する球面収差［単位；ｍｍ］
・線ＳＣ：正弦条件不満足量［単位；ｍｍ］
図２Ｂ・図３Ｂ・図４Ｂは非点収差を示している。なお、これらの図における縦軸は最大像高（Ｙ’；［単位：ｍｍ］）になっており、各線は下記のようになっている。
・線ＤＭ（破線） ：メリジオナル面でのｄ線に対する非点収差［単位：ｍｍ］
・線ＤＳ（実線） ：サジタル面でのｄ線に対する非点収差［単位：ｍｍ］
図２Ｃ・図３Ｃ・図４Ｃは歪曲収差を示している。なお、これらの図における縦軸は最大像高（Ｙ’；［単位：ｍｍ］）になっており、実線はｄ線に対する歪曲［単位：％］を示している。
〔２．種々の特徴の一例について〕
以上のように、変倍光学系ＯＳは、撮像素子ＳＲに、物体側からの光を導く複数のレンズ群{少なくとも、４個のレンズ群（ＧＲ１〜ＧＲ４）}を有する。そして、第１レンズＧＲ１〜第４レンズ群ＧＲ４までのパワー配置は、「負・正・負・正」になっている。
さらに、この変倍光学系ＯＳは、広角端から望遠端に至るまでのズーミングでは、少なくとも第１レンズ群ＧＲ１を不動にさせつつ、第１レンズ群ＧＲ１から第２レンズ群ＧＲ２までの間隔を減少、第３レンズ群ＧＲ３から第４レンズ群ＧＲ４までの間隔を増大させている。
具体的には、変倍光学系ＯＳは、第１レンズ群ＧＲ１・第４レンズ群ＧＲ４を不動にさせつつ、第２レンズ群ＧＲ２・第３レンズ群ＧＲ３を物体側に移動させることで、広角端から望遠端に至るまでのズーミングを行っている。そのため、第１レンズ群ＧＲ１から第２レンズ群ＧＲ２までの間隔は減少し、第３レンズ群ＧＲ３から第４レンズ群ＧＲ４までの間隔は増大する。
なお、実施例１・２の変倍光学系ＯＳでは、第２レンズ群ＧＲ２から第３レンズ群ＧＲ３までの間隔（群間隔）は、広角端状態から中間焦点距離状態に至るまでは減少し、中間焦点距離状態から望遠端状態に至るまでは増大するようになっている。ただし、広角端での間隔よりも望遠端での間隔のほうが長いため、広角端から望遠端に至るまでのズーミングでは、第２レンズ群ＧＲ２から第３レンズ群ＧＲ３までの間隔は増大すると表現してもよい。
このような変倍光学系ＯＳでは、パワー配置が「負・正・負・正」になっており、広角端にあっては、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２との間隔はズーミング中で最も離れている。そのため、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２とのパワー配置を「レトロフォーカス配置」と称してもよい。そして、かかるようなレトロフォーカス配置の場合、比較的長いバックフォーカスが確保しやすい。
ところが、広角端から望遠端になるにしたがい、第１レンズ群ＧＲ１と第２レンズ群ＧＲ２との間隔が狭まる。すると、両レンズ群の合成パワーが正パワーを発揮するようになる（すなわち、第１レンズ群ＧＲ１の負パワーが弱まるようになる）。その結果、第１レンズ群ＧＲ１および第２レンズ群ＧＲ２の合成の正パワーと、第３レンズ群ＧＲ３の負パワーとのパワー配置は、「正・負」となり「テレフォト配置」と称せる。かかるようなテレフォト配置は、変倍光学系ＯＳの全長を延長させることなく、比較的長い焦点距離（長焦点）を確保できる。そのため、変倍光学系ＯＳは、望遠端に適した長焦点を確保しやすい。
また、第１レンズ群ＧＲ１が負パワーを有し、第２レンズ群ＧＲ２が正パワーを有することから、第１レンズ群ＧＲ１から射出する光の指向性と、第２レンズ群ＧＲ２から射出する光の指向性とが異なってくる。例えば、第１レンズ群ＧＲ１から光が射出する場合、光軸ＡＸに対し下方から射出する光は、負パワー（発散力）によって光軸ＡＸから離間するような指向性を有する。そして、そのような光が、第２レンズ群ＧＲ２から射出する場合、正パワー（収斂力）によって光軸ＡＸに近づくような指向性を有する。
すると、第１レンズ群ＧＲ１から射出する軸外光（特に、光軸ＡＸからの高さが比較的高い軸外光）は、第１レンズ群ＧＲ１から離れている第３レンズ群ＧＲ３に入射する場合、光軸ＡＸを境に位置を変えることになる。例えば、第１レンズ群ＧＲ１から射出する場合には光軸ＡＸに対して下方に位置する光が、第３レンズ群ＧＲ３に入射する場合には光軸ＡＸに対して上方に位置するようになる。
つまり、光軸ＡＸに対して下方等に位置する軸外光は、第３レンズ群ＧＲ３に入射する場合には光軸ＡＸを境に反対に位置（すなわち上方等に位置）する軸外光となる。そのため、負パワーの第１レンズ群ＧＲ１によって生じる歪曲収差と、負パワーの第３レンズ群ＧＲ３によって生じる歪曲収差との、歪曲の向きが相反することになる。そのため、第１レンズ群ＧＲ１に起因する歪曲収差は、第３レンズ群ＧＲ３に起因する歪曲収差によって相殺される。
特に、第１レンズ群ＧＲ１から第３レンズ群ＧＲ３の間隔が比較的長いほど、第１レンズ群ＧＲ１からの射出の場合には光軸ＡＸに対して下方等に位置する軸外光が、第３レンズ群ＧＲ３への入射の場合に、より軸外高さ（光軸ＡＸからの高さ）を高くして光軸ＡＸの上方等に位置する軸外光になる。このような場合、第３レンズ群ＧＲに起因する歪曲収差は、軸外高さの比較的高い軸外光によって生じやすいといえる。すると、第１レンズ群ＧＲ１から第３レンズ群ＧＲ３までの間隔が最も長い広角端の場合、最も効率よく歪曲収差の相殺が行われるといえる。
また、第１レンズ群ＧＲ１は、負パワーを有するとともに、光軸を変更させる光学プリズム（例え直角プリズム）ＰＲを備えている。そのため、物体側から入射してくる光の進行方向が、ほぼ９０°に折り曲げられる。すると、折り曲げ後の光の進行方向とＤＳＣ２９の奥行き方向とがほぼ垂直な関係になっていれば、ＤＳＣ２９の奥行きが短縮化されたことになる。そのため、このような光学プリズムＰＲを有する第１レンズ群ＧＲ１を備える変倍光学系ＯＳは、薄型のＤＳＣ２９に搭載しやすいといえる。
ところで、実施例１〜４の変倍光学系ＯＳでは、第１レンズ群ＧＲ１が負パワーを有するだけでなく、その負パワーは第３レンズ群ＧＲ３に比べても強い。そのため、第１レンズ群ＧＲ１の負パワーに起因する球面収差が顕著に現れやすい。そこで、変倍光学系ＯＳは、第１レンズ群ＧＲ１からの射出光を最初に受光するレンズ（すなわち、第２レンズ群ＧＲ２内の最物体側のレンズ）を正パワーを有するようにしている。
具体的には、かかるレンズは、少なくとも、物体側面に凸面を備えることで正パワーを有している。このように、第２レンズ群ＧＲ２の最物体側に、物体側に凸面を備える正レンズが位置していると、第１レンズ群ＧＲ１の負パワーによって発散されてくる光、特に軸外光を効率よく収斂できる。すると、球面収差を引き起こしやすい軸外光が収斂されることになるから、変倍光学系ＯＳは球面収差を効果的に補正できる。
ところで、物体側に凸面を備える正レンズで球面収差を補正するには、一定の収斂力が必要になる。しかし、物体側の凸面のみでは収斂力が足りない場合がある。かかる場合、像側に凸面等を設けることで収斂力を補う方策が挙げられる。このような方策をとる場合、両側の凸面が近づいていると望ましい。なぜなら、物体側になるべく近い位置で、軸外光等を収斂でき、球面収差を効果的に補正できるためである。
すると、実施例１〜４の変倍光学系ＯＳのように、第２レンズ群ＧＲ２の第４レンズＬ４（最物体側レンズ）が１枚状になっていると、両側の凸面を近づけやすいので望ましいといえる。また、第４レンズＬ４が１枚状であると、複数のレンズで球面収差補正のために複数枚のレンズ（例えば接合レンズ）を配置する場合に比べて、レンズ厚も薄くできる。そのため、変倍光学系ＯＳの短縮化の点からも望ましい。
また、第２レンズ群ＧＲ２内において、第４レンズＬ４の像側に、負レンズ（第５レンズＬ５）および正レンズ（第６レンズＬ６）が位置していると望ましい。このようになっていれば、負レンズと正レンズとの組合せが成立することから、色収差やコマ収差が効果的に補正される。
ところで、第１レンズ群ＧＲ１内において、光学プリズムＰＲの前後（物体側および像側）には、レンズが位置するようになっている。例えば、光学プリズムＰＲの物体側には、１枚のレンズ（実施例１〜４では負パワーを有する第１レンズＬ１）が位置している。このような場合、第１レンズＬ１に起因する歪曲収差の抑制と第１レンズＬ１の直径（前玉径）の縮小化を図ることが望ましい。そこで、変倍光学系ＯＳは、下記条件式Ａ{条件式（１）}を満たすと望ましい。
−２．０＜f{GR1(PR-oL)}／fm＜−０．５ … 条件式Ａ
ただし、
f{GR1(PR-oL)}：第１レンズ群ＧＲ１内の光学プリズムＰＲよりも、物体側に位置す るレンズ（第１レンズＬ１）の焦点距離［単位；ｍｍ］
fm ：√（fw×ft）
fw ：広角端での変倍光学系ＯＳ全体（全系）の焦点距離［単位；ｍｍ］
ft ：望遠端での変倍光学系ＯＳ全体（全系）の焦点距離［単位；ｍｍ］
である。
この条件式Ａは、第１レンズＬ１に起因する歪曲収差の抑制と前玉径の大きさとの調和（バランス）を規定している。
例えば、第１レンズＬ１の焦点距離（絶対値換算の焦点距離；｜f{GR1(PR-oL)}｜）が長いために、f{GR1(PR-oL)}／fmの値が条件式Ａの下限値以下になる場合、第１レンズＬ１の負パワーは比較的弱くなる。そのため、歪曲収差（負の歪曲収差）が抑制される。しかしながら、焦点距離が長いことに起因して前玉径が増大しやすい。
一方、例えば、第１レンズＬ１の焦点距離（絶対値換算の焦点距離）が短いために、f{GR1(PR-oL)}／fmの値が条件式Ａの上限値以上になる場合、第１レンズＬ１の負パワーは比較的強くなる。そのため、前玉径は比較的小さくなる。しかしながら、負パワーが強いことに起因して歪曲収差が生じやすい。
したがって、条件式Ａの範囲内に収まるように、第１レンズＬ１の焦点距離と中間焦点状態の変倍光学系ＯＳの焦点距離（fm）とが設定されると、前玉径が比較的小さくなりつつ、歪曲収差が抑制（補正）される。
また、変倍光学系ＯＳは下記条件式Ｂを満たすと望ましい。
０．５＜f{GR1(PR-oL)}／f1＜２．５ … 条件式Ｂ
ただし、
f{GR1(PR-oL)}：第１レンズ群ＧＲ１内の光学プリズムＰＲよりも、物体側に位置す るレンズ（第１レンズＬ１）の焦点距離［単位；ｍｍ］
f1 ：第１レンズ群ＧＲ１の焦点距離［単位；ｍｍ］
である。
この条件式Ｂは、第１レンズＬ１の焦点距離（f{GR1(PR-oL)}）と第１レンズ群ＧＲ１の焦点距離との比率から、歪曲収差の抑制と前玉径の大きさとのバランスをさらに良好にするための条件式になっている。
例えば、第１レンズＬ１の焦点距離（絶対値換算の焦点距離；｜f{GR1(PR-oL)}｜）が短いために、f{GR1(PR-oL)}／f1の値が条件式Ｂの下限値以下になる場合、光学プリズムＰＲの反射面よりも物体側の焦点距離が比較的短いことになる。そのため、前玉径の小型化が実現できる。しかしながら、焦点距離が短いことから負パワーが強くなり、諸収差（特に広角端での負の歪曲収差）が生じやすい。
一方、例えば、第１レンズＬ１の焦点距離（絶対値換算の焦点距離）が長いために、f{GR1(PR-oL)}／f1の値が条件式Ｂの上限値以上になる場合、光学プリズムＰＲの反射面よりも物体側の焦点距離が比較的長いことになる。そのため、第１レンズＬ１の負パワーは比較的弱くなり、諸収差が抑制される。しかしながら、焦点距離が長いことに起因して前玉径が増大しやすい。
したがって、条件式Ｂの範囲内に収まるように、第１レンズＬ１の焦点距離と第１レンズ群ＧＲ１の焦点距離とが設定されると、歪曲収差は抑制されつつ、前玉径が比較的小さくなる。
また、変倍光学系ＯＳは下記条件式Ｃを満たすと望ましい。
−０．８＜f{GR1(PR-oL)}／f{GR1(PR-iL)}＜１．２ … 条件式Ｃ
ただし、
f{GR1(PR-oL)}：第１レンズ群ＧＲ１内の光学プリズムＰＲよりも、物体側に位置す るレンズの焦点距離［単位；ｍｍ］
f{GR1(PR-iL)}：第１レンズ群ＧＲ１内の光学プリズムＰＲよりも、像側に位置する レンズの焦点距離［単位；ｍｍ］
である。
この条件式Ｃは、第１レンズＬ１の焦点距離（f{GR1(PR-oL)}）と光学プリズムＰＲよりも像側に位置するレンズの焦点距離（例えば、第２レンズＬ２および第３レンズＬ３の合成の焦点距離）との比率から、歪曲収差の抑制と前玉径の大きさとのバランスをさらに一層良好にするための条件式になっている。
例えば、第１レンズＬ１の焦点距離（絶対値換算の焦点距離；｜f{GR1(PR-oL)}｜）が短いために、f{GR1(PR-oL)}／f{GR1(PR-iL)}の値が条件式Ｃの下限値以下になる場合、光学プリズムＰＲの反射面よりも物体側の焦点距離が比較的短いことになり、前玉径の小型化が実現できる。しかしながら、焦点距離が短いことから負パワーが強くなり、諸収差（特に広角端での負の歪曲収差）が生じやすい。
一方、例えば、第１レンズＬ１の焦点距離（絶対値換算の焦点距離）が長いために、f{GR1(PR-oL)}／f{GR1(PR-iL)}の値が条件式Ｃの上限値以上になる場合、光学プリズムＰＲの反射面よりも物体側の焦点距離が比較的長いことになり、第１レンズＬ１の負パワーは比較的弱くなり、諸収差が抑制される。しかしながら、焦点距離が長いことに起因して前玉径が増大しやすい。
したがって、条件式Ｃの範囲内に収まるように、第１レンズＬ１の焦点距離と光学プリズムＰＲよりも像側に位置するレンズの焦点距離とが設定されると、歪曲収差が抑制されつつ、前玉径が比較的小さくなる。
また、諸収差の抑制と変倍光学系ＯＳの全長とのバランスをとるために、変倍光学系ＯＳが下記の条件式Ｄ{条件式（３）}を満たしていると望ましい。
−１．３＜f1／fm＜−０．５ … 条件式Ｄ
ただし、
f1：第１レンズ群ＧＲ１の焦点距離［単位；ｍｍ］
fm：√（fw×ft）
fw：広角端での変倍光学系ＯＳ全体（全系）の焦点距離［単位；ｍｍ］
ft：望遠端での変倍光学系ＯＳ全体（全系）の焦点距離［単位；ｍｍ］
である。
この条件式Ｄは、第１レンズ群ＧＲ１に起因する諸収差の抑制と前玉径の大きさ（ひいては変倍光学系ＯＳの全長）とバランスを規定している。
例えば、第１レンズ群ＧＲ１の焦点距離（絶対値換算の焦点距離；｜f1｜）が長いために、f1／fmの値が条件式Ｄの下限値以下になる場合、第１レンズ群ＧＲ１の負パワーは比較的弱くなる。そのため、諸収差が抑制される。しかしながら、焦点距離が長いことに起因して前玉径が大きくなり、ひいては全系の全長が長くなる。
一方、例えば、第１レンズ群ＧＲ１の焦点距離（絶対値換算の焦点距離）が短いために、f1／fmの値が条件式Ｄの上限値以上になる場合、第１レンズ群ＧＲ１の負パワーは比較的強くなる。そのため、前玉径が小型化したり全系の全長が比較的短くなりやすい。しかしながら、負パワーが強いことに起因して諸収差が生じやすい。特に、広角端で負の歪曲収差が生じやすくなったり、望遠端で球面収差が生じやすくなる。
したがって、条件式Ｄの範囲内に収まるように、第１レンズ群ＧＲ１の焦点距離と中間焦点状態での変倍光学系ＯＳの焦点距離とが設定されると、前玉径が比較的小さくなりつつ（ひいては全系の全長が短縮しつつ）、諸収差が抑制される。
なお、第２レンズ群ＧＲ２の焦点距離を適切に設定することで、諸収差の抑制と変倍光学系ＯＳの全長とのバランスをとることもできる。例えば、変倍光学系が下記の条件式Ｅ{条件式（４）}を満たしていると望ましい。
０．５＜f2／fm＜ １．５ … 条件式Ｅ
ただし、
f2：第２レンズ群ＧＲ２の焦点距離［単位；ｍｍ］
fm：√（fw×ft）
fw：広角端での変倍光学系ＯＳ全体（全系）の焦点距離［単位；ｍｍ］
ft：望遠端での変倍光学系ＯＳ全体（全系）の焦点距離［単位；ｍｍ］
である。
この条件式Ｅは、第２レンズ群ＧＲ２に起因する諸収差の抑制と変倍光学系ＯＳの全長とバランスを規定している。
例えば、第２レンズ群ＧＲ２の焦点距離が短いために、f2／fmの値が条件式Ｅの下限値以下になる場合、第２レンズ群ＧＲ２の正パワーは比較的強くなる。そのため、全系の全長が比較的短くなる。しかしながら、正パワーが強いことに起因して諸収差が生じやすい。特に、球面収差とコマ収差とが生じやすくなる。
一方、例えば、第２レンズ群ＧＲ２の焦点距離が長いために、f2／fmの値が条件式Ｅの上限値以上になる場合、第２レンズ群ＧＲ２の正パワーは比較的弱くなる。そのため、諸収差が抑制される。しかしながら、焦点距離が長いことに起因して全系の全長が長くなる。
したがって、条件式Ｅの範囲内に収まるように、第２レンズ群ＧＲ２の焦点距離と中間焦点状態での変倍光学系ＯＳの焦点距離とが設定されると、諸収差が抑制されつつ、変倍光学系ＯＳの全長が短縮する。
また、第３レンズ群ＧＲ３の焦点距離を適切に設定することで、諸収差の抑制と変倍光学系ＯＳの全長とのバランスをとることもできる。例えば、変倍光学系が下記の条件式Ｆを満たしていると望ましい。
−１．１＜f3／fm＜−０．２ … 条件式Ｆ
ただし、
f3：第３レンズ群ＧＲ３の焦点距離［単位；ｍｍ］
fm：√（fw×ft）
fw：広角端での変倍光学系ＯＳ全体（全系）の焦点距離［単位；ｍｍ］
ft：望遠端での変倍光学系ＯＳ全体（全系）の焦点距離［単位；ｍｍ］
である。
例えば、第３レンズ群ＧＲ３の焦点距離（絶対値換算の焦点距離；｜f3｜）が長いために、f3／fmの値が条件式Ｆの下限値以下になる場合、第３レンズ群ＧＲ３の負パワーは比較的弱くなる。そのため、第３レンズ群ＧＲ３に起因する諸収差は抑制される。しかしながら、負パワーが弱いために、フォーカシングでの第３レンズ群ＧＲ３の移動量を比較的長くする必要が生じ、変倍光学系ＯＳの全長が増大しやすい。
一方、例えば、第３レンズ群ＧＲ３の焦点距離（絶対値換算の焦点距離）が短いために、f3／fmの値が条件式Ｆの上限値以上になる場合、第３レンズ群ＧＲ３の負パワーは比較的強くなる。そのため、フォーカシングでの第３レンズ群ＧＲ３の移動量は比較的短くなる。しかしながら、負パワーが強いことに起因して諸収差が生じやすい。特に、広角端で負の歪曲収差が生じやすい。
したがって、条件式Ｆの範囲内に収まるように、第３レンズ群ＧＲ３の焦点距離と中間焦点状態での変倍光学系ＯＳの焦点距離とが設定されると、変倍光学系ＯＳの全長が抑制されつつ、諸収差が抑制される。
ところで、第２レンズ群ＧＲ２における最物体側の正レンズ（第４レンズＬ４）は、球面収差を補正するにあたって、下記の条件式Ｇ{条件式（２）}を満たすと望ましい。
−１．２＜[ｒ{GR2(oL:o)}＋ｒ{GR2(oL:i)}]／[ｒ{GR2(oL:o)}−ｒ{GR2(oL:i)}]＜０
… 条件式Ｇ
ただし、
ｒ{GR2(oL:o)}：第２レンズ群ＧＲ２における最物体側の正レンズの物体側面が有
する曲率半径［単位；ｍｍ］
ｒ{GR2(oL:i)}：第２レンズ群ＧＲ２における最物体側の正レンズの像側面が有す
る曲率半径［単位；ｍｍ］
である。
この条件式Ｇは、最物体側の正レンズの形状を規定している。具体的には、この条件式Ｇは、物体側面のパワーを像側面のパワーよりも強くするための条件を規定している。
例えば、像側面の曲率半径の絶対値よりも物体側面の曲率半径の絶対値が短いために、[ｒ{GR2(oL:o)}＋ｒ{GR2(oL:i)}]／[ｒ{GR2(oL:o)}−ｒ{GR2(oL:i)}]の値が条件式Ｇの下限値以下になる場合、曲率半径の短縮化に（曲率が強くなりすぎることに）起因して物体側面の正パワーが強くなってしまう。このように正パワーが強くなりすぎると、アンダー傾向の球面収差が生じる。
一方、例えば、像側面の曲率半径の絶対値よりも物体側面の曲率半径の絶対値が長いために、[ｒ{GR2(oL:o)}＋ｒ{GR2(oL:i)}]／[ｒ{GR2(oL:o)}−ｒ{GR2(oL:i)}]の値が条件式Ｇの上限値以上になる場合、曲率半径の延長化に（曲率が弱くなりすぎることに）起因して物体側面の正パワーが弱まってしまう。このように正パワーが弱くなりすぎると、オーバー傾向の球面収差が生じる。
したがって、条件式Ｇの範囲内に収まるように、物体側面の曲率半径（ｒ{GR2(oL:0)}）と像側面の曲率半径（ｒ{GR2(oL:i)}）とが設定されると、アンダー傾向およびオーバー傾向の球面収差の発生が抑制される。
なお、[ｒ{GR2(oL:o)}＋ｒ{GR2(oL:i)}]／[ｒ{GR2(oL:o)}−ｒ{GR2(oL:i)}]の値が、０（ゼロ）未満であることは、物体側面の曲率半径がと像側面の曲率半径よりも短くなるので、必ず物体側面のパワーが像側面のパワーよりも強いといえる。
また、第２レンズ群ＧＲ２における最物体側の正レンズ（第４レンズＬ４）の物体側面および像側面の少なくとも一方の面が非球面になっていると望ましい。このように非球面があれば、諸収差の補正が効果的に行えるためである。なお、実施１〜４では、第４レンズＬ４は両面とも非球面になっている。
さらに、第２レンズ群ＧＲ２における最物体側の正レンズ（第４レンズＬ４）の非球面のうち、少なくとも１面が下記の条件式Ｈ{条件式（５）}を満たすと望ましい。
−０．０１＜[Ｘ{GR2(oL)}-Ｘ0{GR2(oL)}]／[(Ｎ’{GR2(oL)}-Ｎ{GR2(oL)})×f2]＜０
… 条件式Ｈ
ただし、
第２レンズ群ＧＲ２における最物体側の正レンズに含まれる非球面にあって、
Ｘ{GR2(oL)} ：非球面の光軸から垂直方向に向かって有効径の７割の高さでの光
軸方向の変位量［単位；ｍｍ］
(なお、物体側の変位量の値は負、像側の変位量の値は正とする)
Ｘ0{GR2(oL)} ：非球面の参照球面の光軸から垂直方向に向かって有効径の７割の
高さでの光軸方向の変位量［単位；ｍｍ］
(なお、物体側の変位量の値は負、像側の変位量の値は正とする)
Ｎ{GR2(oL)} ：非球面に対する物体側媒質のｄ線に対する屈折力［単位；１／ｍ ｍ］
Ｎ’{GR2(oL)}：非球面に対する像側媒質のｄ線に対する屈折力［単位；１／ｍｍ ］
f2 ：第２レンズ群の焦点距離［単位；ｍｍ］
である。
この条件式Ｈは、第２レンズ群ＧＲ２の第４レンズＬ４（正レンズ）における正パワーの調整に要する非球面形状について規定している。具体的には、非球面に起因する負パワーを設定することで、かかる最物体側の正レンズの正パワーを適切に弱めるようにしている。
なぜなら、例えば非球面の物体側が空気で像側が媒質とすると、Ｎ’{GR2(oL)}-Ｎ{GR2(oL)}の値の符号は正になる（なお、第２レンズ群ＧＲ２が正パワーを有するので、f2の符号は正）。そのため、Ｘ{GR2(oL)}-Ｘ0{GR2(oL)}の値の符号は負となる。このように、Ｘ{GR2(oL)}-Ｘ0{GR2(oL)}の値が負になるということは、正レンズにおける物体側の非球面は、物体側に対して変位量を有することになる。そのため、この物体側の非球面は負パワーを生じることになる。
また、例えば非球面の物体側が媒質で像側が空気とすると、Ｎ’{GR2(oL)}-Ｎ{GR2(oL)}の値の符号は負になる。そのため、Ｘ{GR2(oL)}-Ｘ0{GR2(oL)}の値の符号は正となる。このように、Ｘ{GR2(oL)}-Ｘ0{GR2(oL)}の値が正になるということは、正レンズにおける像側の非球面は、像側に対して変位量を有することになる。そのため、この像側の非球面は負パワーを生じることになる。
すると、[Ｘ{GR2(oL)}-Ｘ0{GR2(oL)}]／[(Ｎ’{GR2(oL)}-Ｎ{GR2(oL)})×f2]の絶対値は、負パワーを反映しているといえる。そのため、[Ｘ{GR2(oL)}-Ｘ0{GR2(oL)}]／[(Ｎ’{GR2(oL)}-Ｎ{GR2(oL)})×f2]の値が条件式Ｈの下限値以下になる場合、非球面の負パワーが過剰に強くなり、正レンズの正パワー過剰に弱まる。そのため、オーバー傾向の球面収差が生じてしまう。
一方、[Ｘ{GR2(oL)}-Ｘ0{GR2(oL)}]／[(Ｎ’{GR2(oL)}-Ｎ{GR2(oL)})×f2]の値が条件式Ｈの上限値以上になる場合、非球面の負パワーが過剰に弱くなり、正レンズの正パワー過剰に強くなる。そのため、アンダー傾向の球面収差が生じてしまう。
したがって、条件式Ｈの範囲内に収まるように、Ｘ{GR2(oL)}、Ｘ0{GR2(oL)}、Ｎ{GR2(oL)}、Ｎ’{GR2(oL)}、およびf2が設定されると、オーバー傾向およびアンダー傾向の球面収差の発生が抑制される。
ただし、第２レンズ群ＧＲ２における第４レンズＬ４の両面が非球面になっている場合にあっても、両面とも必ず条件式Ｈを満たす必要はない。例えば、第４レンズＬ４の正パワーを弱らせるために、両非球面で負パワーを分担させる場合（実施例１・２・４）、両非球が条件式Ｈを満たすとのぞましい。
しかしながら、球面収差の補正では、両非球面で負パワーを分担させるのではなく、互いに特性の異なる球面収差を発生させることで、球面収差自体を相殺させる場合（実施例３）もある。かかる場合は、両非球面が負パワーを必要がなく、両非球面が相反するパワーを有することが望ましい。
そのため、後述の表９に示されるように、実施例１・２・４の場合は第４レンズＬ４の両面が条件式Ｈを満たすものの、実施例３の場合は第４レンズＬ４の片面のみが条件式Ｈを満たすようになっている。
ところで、第３レンズ群ＧＲ３は、１枚のレンズ（第７レンズＬ７）で構成されている。このようになっていれば、変倍光学系ＯＳの全長を短くできるだけでなく、第３レンズ群ＧＲ３の重量も軽くなるためである。
その上、第３レンズ群ＧＲ３は、フォーカシングを負担するレンズ群である。すると、比較的軽い第３レンズ群ＧＲ３を移動させるための推力（例えばアクチュエータの推力）が小さくなる。その結果、アクチュエータ等の消費電力の抑制につながるだけでなく、そのアクチュエータ等のサイズ、ひいてはＤＳＣ２９のサイズの小型化につながる。
なお、第３レンズ群ＧＲ３（実質的には単レンズ；第７レンズＬ７）は、下記の条件式Ｉ{条件式（６）}を満たすと望ましい。
−０．８＜[ｒ{GR3(L:o)}＋ｒ{GR3(L:i)}]／[ｒ{GR3(L:o)}−ｒ{GR3(L:i)}]＜１．６
… 条件式Ｉ
ただし、
ｒ{GR3(L:o)} ：第３レンズ群ＧＲ３を構成する単レンズの物体側面が有する曲率半
径［単位；ｍｍ］
ｒ{GR3(L:i)} ：第３レンズ群ＧＲ３を構成する単レンズの像側面が有する曲率半径
［単位；ｍｍ］
である。
この条件式Ｉは、第３レンズ群ＧＲ３における単レンズの形状を規定している。具体的には、この条件式Ｉは、単レンズにおける物体側面のパワーと像側面のパワーとのバランスを規定している。
例えば、[ｒ{GR3(L:o)}＋ｒ{GR3(L:i)}]／[ｒ{GR3(L:o)}−ｒ{GR3(L:i)}]の値が条件式Ｉの下限値以下になる場合、単レンズの物体側面の曲率半径が像側面の曲率半径よりも短い。そのため、物体側面のパワーが過剰に強くなり、諸収差が生じる（特に、望遠端での球面収差が生じやすい）。
一方、[ｒ{GR3(L:o)}＋ｒ{GR3(L:i)}]／[ｒ{GR3(L:o)}−ｒ{GR3(L:i)}]の値が条件式Ｉの上限値以上になる場合、単レンズの像側面の曲率半径が物体側面の曲率半径よりも短い。そのため、像側面のパワーが過剰に強くなり、諸収差が生じる（特に、広角端での歪曲収差およびコマ収差が生じやすい）。
したがって、条件式Ｉの範囲内に収まるように、物体側面の曲率半径（ｒ{GR3(L:0)}）と像側面の曲率半径（ｒ{GR3(L:i)}）とが設定されると、諸収差の発生が抑制できる。
また、第３レンズ群ＧＲ３における単レンズの物体側面および像面側面の少なくとも一方の面が、非球面になっていると望ましい。このように非球面があれば、諸収差の補正が効果的に行えるためである。なお、実施１〜４では、第７レンズＬ７は両面とも非球面になっている。
さらに、第３レンズ群ＧＲ３における単レンズ（第７レンズＬ７）の非球面のうち、少なくとも１面が下記の条件式Ｊ{条件式（７）}を満たすと望ましい。
０＜[Ｘ{GR3(L)}-Ｘ0{GR3(L)}]／[(Ｎ’{GR3(L)}-Ｎ{GR3(L)})×f3]＜０.０１５
… 条件式Ｊ
ただし、
第３レンズ群ＧＲ３における単レンズに含まれる非球面にあって、
Ｘ{GR3(L)} ：非球面の光軸から垂直方向に向かって有効径の７割の高さでの光軸
方向の変位量［単位；ｍｍ］
(なお、物体側の変位量の値は負、像側の変位量の値は正とする)
Ｘ0{GR3(L)} ：非球面の参照球面の光軸から垂直方向に向かって有効径の７割の高
さでの光軸方向の変位量［単位；ｍｍ］
(なお、物体側の変位量の値は負、像側の変位量の値は正とする)
Ｎ{GR3(L)} ：非球面に対する物体側媒質のｄ線に対する屈折力
Ｎ’{GR3(L)}：非球面に対する像側媒質のｄ線に対する屈折力
f3 ：第３レンズ群の焦点距離［単位；ｍｍ］
である。
この条件式Ｊは、第３レンズ群ＧＲ３の第７レンズＬ７（単レンズ）における負パワーの調整に要する非球面形状について規定している。具体的には、非球面に起因する負パワーを設定することで、かかる最物体側の単レンズの負パワーを適切に強めるようにしている。
なぜなら、例えば非球面の物体側が空気で像側が媒質とすると、Ｎ’{GR3(L)}-Ｎ{GR3(L)}の値の符号は正になる（なお、第３レンズ群ＧＲ３が負パワーを有するので、f3の符号は負）。そのため、Ｘ{GR3(L)}-Ｘ0{GR3(L)}の値の符号は負となる。このように、Ｘ{GR3(L)}-Ｘ0{GR3(L)}の値が負になるということは、単レンズにおける物体側の非球面は、物体側に対して変位量を有することになる。そのため、この物体側の非球面は負パワーを生じることになる。
また、例えば非球面の物体側が媒質で像側が空気とすると、Ｎ’{GR3(L)}-Ｎ{GR3(L)}の値の符号は負になる。そのため、Ｘ{GR3(L)}-Ｘ0{GR3(L)}の値の符号は正となる。このように、Ｘ{GR3(L)}-Ｘ0{GR3(L)}の値が正になるということは、単レンズにおける像側の非球面は、像側に対して変位量を有することになる。そのため、この像側の非球面は負パワーを生じることになる。
すると、[Ｘ{GR3(L)}-Ｘ0{GR3(L)}]／[(Ｎ’{GR3(L)}-Ｎ{GR3(L)})×f3]の値は、負パワーを反映しているといえる。そのため、[Ｘ{GR3(L)}-Ｘ0{GR3(L)}]／[(Ｎ’{GR3(L)}-Ｎ{GR3(L)})×f3]の値が条件式Ｊの下限値以下になる場合、非球面の負パワーが過剰に強くなり、単レンズの負パワー過剰に強まる。そのため、諸収差（特に広角端で像面湾曲）が生じてしまう。
一方、[Ｘ{GR3(L)}-Ｘ0{GR3(L)}]／[(Ｎ’{GR3(L)}-Ｎ{GR3(L)})×f3]の値が条件式Ｊの上限値以上になる場合、非球面の負パワーが強まらず、単レンズの負パワーが比較的不足する。そのため、例えば球面収差補正のために、軸外光を跳ね上げるパワーが不足し、かかる球面収差の補正が不十分になる（特に望遠端の場合、球面収差が顕著になる）。
したがって、条件式Ｊの範囲内に収まるように、Ｘ{GR3(L)}、Ｘ0{GR3(L)}、Ｎ’{GR3(L)}、Ｎ{GR3(L)}、およびf2が設定されると、諸収差像面湾曲や球面収差等の諸収差の発生が抑制される。
ただし、第３レンズ群ＧＲ３における第７レンズＬ７の両面が非球面になっている場合にあっても、両面とも必ず条件式Ｊを満たす必要はない。例えば、第７レンズＬ７の負パワーを強めるために、両非球面で負パワーを分担させる場合（実施例３）、両非球が条件式Ｊを満たすとのぞましい。
しかしながら、諸収差の補正では、両非球面で負パワーを分担させるのではなく、互いに特性の異なる諸収差を発生させることで、諸収差自体を相殺させる場合（実施例１・２・４）もある。かかる場合は、両非球面が負パワーを必要がなく、両非球面が相反するパワーを有することが望ましい。
そのため、後述の表９に示されるように、実施例３の場合は第７レンズＬ７の両面が条件式Ｊを満たすものの、実施例１・２・４の場合は第７レンズＬ７の片面のみが条件式Ｊを満たすようになっている。
以上のように、変倍光学系ＯＳは、種々の条件式を満たすようになっていると望ましい。そこで、実施例１〜４の変倍光学系ＯＳに対応する各条件式の結果について、下記の表９に示しておく。
Figure 2007232974
［その他の実施の形態］
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
例えば、撮像装置は、被写体の映像を光学的に取り込んで電気的な信号として出力する光学装置であって、被写体の静止画撮影や動画撮影に用いられるカメラの主たる構成要素を成すものである。そのようなカメラの例としては、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、監視カメラ、車載カメラ、テレビ電話用カメラ、ドアホーン用カメラ等が挙げられる。また、パーソナルコンピュータ、携帯情報機器(モバイルコンピュータ・携帯電話・携帯情報端末(ＰＤＡ：Personal Digital Assistant)等の小型で携帯可能な情報機器端末)、これらの周辺機器(マウス・スキャナー・プリンター・メモリー等)、その他のデジタル機器等に内蔵又は外付けされるカメラも挙げられる。
これらの例から分かるように、撮像装置を用いることによりカメラを構成することができるだけでなく、各種機器に撮像装置を搭載することによりカメラ機能を付加することも可能である。例えば、カメラ付き携帯電話等の画像入力機能付きデジタル機器を構成することが可能である。
なお、従来「デジタルスチルカメラ」の語は、専ら光学的な静止画を記録するものを指していたが、静止画と動画を同時に扱えるデジタルスチルカメラや家庭用デジタルムービーカメラも提案されており、現在では特に区別されなくなってきている。したがって「デジタルスチルカメラ」の語は、デジタルスチルカメラ、デジタルムービーカメラ、ウェッブカメラ(オープン型・プライベート型を問わず、ネットワークに接続されて画像の送受信を可能にする機器に接続されるカメラであって、ネットワークに直接接続されるもの、パーソナルコンピュータ等の情報処理機能を有する機器を介して接続されるもの、の両方を含む。)等のように、光学像を形成する撮影レンズ系、その光学像を電気映像信号に変換する撮像素子等を備えた撮像装置を主たる構成要素とするカメラすべてを含むものとする。
また、変倍光学系ＯＳは、種々の撮像装置やデジタル入力機器（例えば撮像装置を具備したデジタル機器）に用いられる。したがって、かかる変倍光学系ＯＳを用いた撮像装置等は、コンパクトなものになる。また、撮像装置等における限られた筐体内（ハウジング内）の容積に占める変倍光学系ＯＳの割合は、比較的小さくなる。そのため、撮像装置等の余裕のあるハウジング内に、種々の部品（電子部品等）が配置できる（ハウジング容積の有効活用が達成できる）。したがって、種々の部品を搭載した高性能な撮像装置が実現できる。
実施例１の変倍光学系を一列状の展開した状態を示すレンズ構成図である。 実施例１の変倍光学系でのズーミングにおける収差図であり、（Ａ）は球面収差図、（Ｂ）は非点収差図、（Ｃ）は歪曲収差図である（ただし、広角端状態）。 実施例１の変倍光学系でのズーミングにおける収差図であり、（Ａ）は球面収差図、（Ｂ）は非点収差図、（Ｃ）は歪曲収差図である（ただし、中間焦点距離状態）。 実施例１の変倍光学系でのズーミングにおける収差図であり、（Ａ）は球面収差図、（Ｂ）は非点収差図、（Ｃ）は歪曲収差図である（ただし、望遠端状態）。 実施例２の変倍光学系を一列状の展開した状態を示すレンズ構成図である 。 実施例２の変倍光学系でのズーミングにおける収差図であり、（Ａ）は球面収差図、（Ｂ）は非点収差図、（Ｃ）は歪曲収差図である（ただし、広角端状態）。 実施例２の変倍光学系でのズーミングにおける収差図であり、（Ａ）は球面収差図、（Ｂ）は非点収差図、（Ｃ）は歪曲収差図である（ただし、中間焦点距離状態）。 実施例２の変倍光学系でのズーミングにおける収差図であり、（Ａ）は球面収差図、（Ｂ）は非点収差図、（Ｃ）は歪曲収差図である（ただし、望遠端状態）。 実施例３の変倍光学系を一列状の展開した状態を示すレンズ構成図である。 実施例３の変倍光学系でのズーミングにおける収差図であり、（Ａ）は球面収差図、（Ｂ）は非点収差図、（Ｃ）は歪曲収差図である（ただし、広角端状態）。 実施例３の変倍光学系でのズーミングにおける収差図であり、（Ａ）は球面収差図、（Ｂ）は非点収差図、（Ｃ）は歪曲収差図である（ただし、中間焦点距離状態）。 実施例３の変倍光学系でのズーミングにおける収差図であり、（Ａ）は球面収差図、（Ｂ）は非点収差図、（Ｃ）は歪曲収差図である（ただし、望遠端状態）。 実施例４の変倍光学系を一列状の展開した状態を示すレンズ構成図である。 実施例４の変倍光学系でのズーミングにおける収差図であり、（Ａ）は球面収差図、（Ｂ）は非点収差図、（Ｃ）は歪曲収差図である（ただし、広角端状態）。 実施例４の変倍光学系でのズーミングにおける収差図であり、（Ａ）は球面収差図、（Ｂ）は非点収差図、（Ｃ）は歪曲収差図である（ただし、中間焦点距離状態）。 実施例４の変倍光学系でのズーミングにおける収差図であり、（Ａ）は球面収差図、（Ｂ）は非点収差図、（Ｃ）は歪曲収差図である（ただし、望遠端状態）。 撮像装置（ＤＳＣ）内に構成を示すブロック図である。
符号の説明
２９ ＤＳＣ（撮像装置）
ＯＳ 変倍光学系
ＰＲ 光学プリズム（光軸変更素子）
ＳＲ 撮像素子
ＬＦ ローパスフィルタ
ｓ レンズ面
Ｌ レンズ
＊ 非球面
ＡＸ 光軸
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

Claims (9)

  1. 撮像素子に、物体側からの光を導く複数のレンズ群を有する変倍光学系にあって、
    上記の複数のレンズ群は、
    物体側から像側に向かって順番に、
    負パワーを有するとともに、光軸を変更させる光軸変更素子を備える第１レンズ 群と、
    正パワーを有するとともに、３枚のレンズを備える第２レンズ群と、
    負パワーを有する第３レンズ群と、
    正パワーを有する第４レンズ群と、
    を少なくとも含み、
    広角端から望遠端に至るまでの変倍では、
    第１レンズ群は不動でありながら、
    第１レンズ群から第２レンズ群までの間隔が減少、第３レンズ群から第４レンズ群 までの間隔が増大するようになっており、
    さらに、第２レンズ群は、
    最物体側の位置に、物体側で凸面を有する正レンズを配置させるとともに、
    他の位置に、負レンズおよび正レンズを配置させるようになっており、
    加えて、下記の条件式（１）および条件式（２）を満たすことを特徴とする変倍光学系；
    −２．０＜f{GR1(PR-oL)}／fm＜−０．５
    … 条件式（１）
    −１．２＜[ｒ{GR2(oL:o)}＋ｒ{GR2(oL:i)}]／[ｒ{GR2(oL:o)}−ｒ{GR2(oL:i)}]＜０
    … 条件式（２）
    ただし、
    f{GR1(PR-oL)}：第１レンズ群内の光軸変更素子よりも、物体側に位置するレン
    ズの焦点距離
    fm ：√（fw×ft）
    fw ：広角端での変倍光学系全体の焦点距離
    ft ：望遠端での変倍光学系全体の焦点距離
    ｒ{GR2(oL:o)}：第２レンズ群における最物体側の正レンズの物体側面が有する
    曲率半径
    ｒ{GR2(oL:i)}：第２レンズ群における最物体側の正レンズの像側面が有する曲
    率半径
    である。
  2. 下記の条件式（３）および条件式（４）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；
    −１．３＜f1／fm＜−０．５ … 条件式（３）
    ０．５＜f2／fm＜ １．５ … 条件式（４）
    ただし、
    f1：第１レンズ群の焦点距離
    f2：第２レンズ群の焦点距離
    である。
  3. 第２レンズ群における最物体側の正レンズの物体側面および像側面の少なくとも一方の面が、非球面になっていることを特徴とする請求項１または２に記載の変倍光学系。
  4. 第２レンズ群における最物体側の正レンズの非球面のうち、少なくとも１面が下記の条件式（５）を満たすことを特徴とする請求項３に記載の変倍光学系；
    −０．０１＜[Ｘ{GR2(oL)}-Ｘ0{GR2(oL)}]／[(Ｎ’{GR2(oL)}-Ｎ{GR2(oL)})×f2]＜０
    … 条件式（５）
    ただし、
    上記の最物体側の正レンズに含まれる非球面にあって、
    Ｘ{GR2(oL)} ：非球面の光軸から垂直方向に向かって有効径の７割の高さでの光
    軸方向の変位量（なお、物体側の変位量の値は負、像側の変位量 の値は正とする）
    Ｘ0{GR2(oL)} ：非球面の参照球面の光軸から垂直方向に向かって有効径の７割の
    高さでの光軸方向の変位量（なお、物体側の変位量の値は負、像
    側の変位量の値は正とする）
    Ｎ{GR2(oL)} ：非球面に対する物体側媒質のｄ線に対する屈折力
    Ｎ’{GR2(oL)}：非球面に対する像側媒質のｄ線に対する屈折力
    である。
  5. 上記の第３レンズ群は、１枚のレンズで構成され、さらに、下記の条件式（６）を満たすことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の変倍光学系；
    −０．８＜[ｒ{GR3(L:o)}＋ｒ{GR3(L:i)}]／[ｒ{GR3(L:o)}−ｒ{GR3(L:i)}]＜１．６
    … 条件式（６）
    ただし、
    ｒ{GR3(L:o)} ：第３レンズ群における１枚のレンズの物体側面が有する曲率半径
    ｒ{GR3(L:i)} ：第３レンズ群における１枚のレンズの像側面が有する曲率半径
    である。
  6. 上記の第３レンズ群における１枚のレンズの物体側面および像面側面の少なくとも一方の面が、非球面になっていることを特徴とする請求項５に記載の変倍光学系。
  7. 第３レンズ群における１枚のレンズの非球面の少なくとも１面が、下記の条件式（７）を満たすことを特徴とする請求項６に記載の変倍光学系；
    ０＜[Ｘ{GR3(L)}-Ｘ0{GR3(L)}]／[(Ｎ’{GR3(L)}-Ｎ{GR3(L)})×f3]＜０.０１５
    … 条件式（７）
    ただし、
    上記の１枚のレンズに含まれる非球面にあって、
    Ｘ{GR3(L)} ：非球面の光軸から垂直方向に向かって有効径の７割の高さでの光軸
    方向の変位量（なお、物体側の変位量の値は負、像側の変位量の値
    は正とする）
    Ｘ0{GR3(L)} ：非球面の参照球面の光軸から垂直方向に向かって有効径の７割の高
    さでの光軸方向の変位量（なお、物体側の変位量の値は負、像側の
    変位量の値は正とする）
    Ｎ{GR3(L)} ：非球面に対する物体側媒質のｄ線に対する屈折力
    Ｎ’{GR3(L)}：非球面に対する像側媒質のｄ線に対する屈折力
    f3 ：第３レンズ群の焦点距離
    である。
  8. 上記の第３レンズ群が移動することで、合焦が行われることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の変倍光学系。
  9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の変倍光学系を備えることを特徴とする撮像装置。
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