JP2007279541A - 屈曲変倍光学系 - Google Patents

Abstract

【課題】薄く小型に収納可能な高変倍の屈曲変倍光学系。
【解決手段】物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、第２レンズ群Ｇ２より像側に、撮影時に光軸を略直角に折り曲げる反射ミラーＲを有し、反射ミラーＲと撮像面Ｉの間には複数のレンズ群Ｇ２、Ｇ４を有しており、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔を変えつつ、反射ミラーＲの撮像面側にある複数のレンズ群Ｇ２、Ｇ４の中の少なくとも１つのレンズ群が移動して変倍する撮影光学系において、反射ミラーＲは、撮像面Ｉに対し撮影時固定であり、収納時には、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の光軸に対して反射面の法線が略平行になるように角度を変え、第１レンズ群Ｇ２と第２レンズ群Ｇ２が反射ミラーＲに近づき、間隔を狭めて収納される。
【選択図】図９

Description

本発明は、屈曲変倍光学系に関し、特に、薄く小型に収納可能な高変倍の屈曲変倍光学系に関するものである。

近年、デジタルスチルカメラのような電子撮像素子を用いた撮像装置が幅広く普及している。デジタルスチルカメラの発展と普及に伴い、高画質と共に小型化への要求が強く、中でも薄型高変倍で小型の光学系が求められている。

ところが、高変倍のズームレンズは光学全長が大きくなり、単純にレンズ群の間隔を縮めて収納時の全長を短くする鏡筒機構を用いても、収納時の厚みは余り薄くできない。これらの要求に対して、特許文献１に記載のもののように、一部のレンズ群を光軸上から鏡筒内の別の部分へ退避させ、積み重ねの厚みが薄くなるような機構を用いた提案もされている。

また、最も物体側のレンズ群の光軸中に反射部材を用いて、光路を折り曲げて薄型化する機構や光学系も提案されており、特許文献２に記載のもののように、反射部材よりも物体側のレンズを収納させる光学系及び撮像装置も提案されている。

また、特許文献３に記載のものでは、光路の途中で光軸を約９０゜に折り曲げて、入射光軸方向の寸法の小型化を図った提案がなされている。
特開２００３−１４９７２３号公報 特開２００４−１０２０８９号公報 特開平１０−２０１９１号公報 特開平１１−６４７１４号公報

一部のレンズ群を光軸上から退避して収納時の厚みを薄くする機構を用いる場合、撮影時の光学的な全長や変倍で移動するレンズ群の移動量も短くしないと、全長を確保するための機構が複雑になり、沈胴時の厚さの減少と鏡筒外径の大型化が相反する関係にある。すなわち、沈胴時の厚みを抑えるためには、それぞれの繰り出し機構を短くせざるを得ず、所定の長さへ繰り出すための構造部材の数を増やさなくてはならない。

また、最も物体側のレンズ群に反射部材を持たせて光路を折り曲げる機構を用いても、高変倍化すると全長が長くなってしまい、撮像装置に収まらなくなってしまう。

このように、従来の方法では、薄型高変倍化は同時に全長の短縮が必要となり、各レンズ群の屈折力を強くせざるを得ず、製造誤差により光学性能の確保が難しい。

また、特許文献３の光学系では、収納時の小型化という面で光学系に改善の余地がある。

本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、薄く小型に収納可能な高変倍の屈曲変倍光学系を提供することである。

本発明の屈曲変倍光学系は、物体側から順に、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２レンズ群と、第２レンズ群より像側に、撮影時に光軸を略直角に折り曲げる反射ミラーを有し、反射ミラーと撮像面の間には複数のレンズ群を有しており、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔を変えつつ、反射ミラーの撮像面側にある複数のレンズ群の中の少なくとも１つのレンズ群が移動して変倍する撮影光学系において、
反射ミラーは、撮像面に対し撮影時固定であり、収納時には、第１レンズ群と第２レンズ群の光軸に対して反射面の法線が略平行になるように角度を変え、第１レンズ群と第２レンズ群が反射ミラーに近づき、間隔を狭めて収納されることを特徴とするものである。

本発明のもう１つの屈曲変倍光学系は、物体側から順に、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２レンズ群と、第２レンズ群より像側に、撮影時に光軸を略直角に折り曲げる反射部材を有し、反射部材と撮像面の間には複数のレンズ群を有しており、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔を変えつつ、反射部材の撮像面側にある複数のレンズ群の中の少なくとも１つのレンズ群が移動して変倍する撮影光学系において、
反射部材は、撮像面に対し撮影時固定であり、収納時には、第１レンズ群と第２レンズ群の光軸に対して移動して退避し、退避して空いた空間を埋めるように第１レンズ群と第２レンズ群が収納されることを特徴とするものである。

本発明において、上記構成をとる理由と作用を以下に説明する。

正群先行の変倍光学系は、高変倍、大口径に適しているものの、全長が長くなるため、収納時の装置の小型化にはやや不利であるが、光路の途中で光軸を屈曲させることで、入射光軸方向の厚みを薄くすることができる。反射ミラー又は反射部材を上記のように退避させることで、入射光軸側のレンズ群が収納される空間を確保して、収納状態での厚みを抑えることができる。

これらの場合に、撮影時に、開口絞りは反射ミラー又は反射部材と一体、又は、隣接するレンズ群と一体であることが望ましい。

開口絞りの位置を反射ミラー又は反射部材に近接させ、可動部材を小型にしておくことが装置の薄型化を図る上では望ましい。

また、以下の条件式を満足することが好ましい。

−１．２＞ｆ₂ ／ｆ_w ＞−３．０ ・・・（１）
ただし、ｆ_w は広角端における全系焦点距離、
ｆ₂ は第２レンズ群の焦点距離、
である。

この条件式（１）の下限の−３．０を下回ると、入射瞳位置が奥まってしまい、第１レンズ群が大きくなり、収納時の厚みを薄くできない。上限の−１．２を上回ると、変倍時の収差変動が大きくなるか、又は、収差補正のために第２レンズ群の構成枚数を増やすなどの対応が必要となり、収納時の厚みを抑えることができない。

条件式（１）はさらには以下の範囲にあることがより好ましい。

−１．４＞ｆ₂ ／ｆ_w ＞−２．０ ・・・（１−１）
なお、後記の実施例１〜４の条件式（１）の値は次の通りである。

実施例１ 実施例２ 実施例３ 実施例４
ｆ₂ ／ｆ_w -1.47 -1.85 -1.51 -1.96

以上の本発明によると、薄く小型に収納可能な高変倍の屈曲変倍光学系を提供することができる。

以下、本発明の屈曲変倍光学系の実施例１〜４について説明する。実施例１〜４の屈曲変倍光学系の光路を展開した無限遠物点合焦時の広角端（ａ）、中間状態（ｂ）、望遠端（ｃ）でのレンズ断面図をそれぞれ図１〜図４に示す。各図中、第１レンズ群はＧ１、第２レンズ群はＧ２、開口絞りはＳ、第３レンズ群はＧ３、第４レンズ群はＧ４、光学的ローパスフィルターはＦ、電子撮像素子であるＣＣＤのカバーガラスはＣ、ＣＣＤの像面はＩで示してある。なお、近赤外シャープカットコートについては、例えば光学的ローパスフィルターＦに直接コートを施こしてもよく、また、別に赤外カット吸収フィルターを配置してもよく、あるいは、透明平板の入射面に近赤外シャープカットコートしたものを用いてもよい。

実施例１の屈曲変倍光学系は、図１に示すように、物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１、負屈折力の第２レンズ群Ｇ２、開口絞りＳ、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３、正屈折力の第４レンズ群Ｇ４から構成されており、広角端から望遠端への変倍をする際に、第１レンズ群Ｇ１は物体側に凹の軌跡を描いて移動し、望遠端では広角端の位置より物体側に位置する。第２レンズ群Ｇ２は像側に単調に移動する。開口絞りＳは固定であり、第３レンズ群Ｇ３は、広角端から中間状態までは物体側へ移動し、中間状態から望遠端までは略固定である。第４レンズ群Ｇ４は第３レンズ群Ｇ３との間隔を広げながら物体側に凸の軌跡を描いて移動し、望遠端では広角端の位置より像側に位置する。

物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの接合レンズからなり、第２レンズ群Ｇ２は、両凹負レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとからなり、第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズと、両凸正レンズと両凹負レンズの接合レンズとからなり、第４レンズ群Ｇ４は、両凸正レンズ１枚からなる。

非球面は、第１レンズ群Ｇ１の接合レンズの最も像側の面、第２レンズ群Ｇ２の両凹負レンズの両面、第３レンズ群Ｇ３の両凸正レンズの両面、第４レンズ群Ｇ４の両凸正レンズの両面の７面に用いている。

そして、後記の数値データ中の第９面ｒ₉ は第３レンズ群Ｇ３と反射面との干渉を防ぐために設計上設けた仮想面であり、何ら部材は存在しない。そして、絞りＳとこの仮想面ｒ₉ の間に光軸を９０°屈曲させる反射面が光軸に対して４５°の角度で設けられ、その反射面は撮影時に絞りＳと一体で位置固定である。

実施例２の屈曲変倍光学系は、図２に示すように、物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１、負屈折力の第２レンズ群Ｇ２、開口絞りＳ、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３、正屈折力の第４レンズ群Ｇ４から構成されており、広角端から望遠端への変倍をする際に、第１レンズ群Ｇ１は広角端から中間状態までは略固定であり、中間状態から望遠端までは物体側に移動する。第２レンズ群Ｇ２は像側に単調に移動する。開口絞りＳは固定であり、第３レンズ群Ｇ３は、広角端から中間状態までは物体側へ移動し、中間状態から望遠端までは略固定である。第４レンズ群Ｇ４は第３レンズ群Ｇ３との間隔を広げながら物体側に凸の軌跡を描いて移動し、望遠端では広角端の位置より像側に位置する。

物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凸正レンズとからなり、第２レンズ群Ｇ２は、両凹負レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとからなり、第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズと、両凸正レンズと両凹負レンズの接合レンズとからなり、第４レンズ群Ｇ４は、両凸正レンズ１枚からなる。

非球面は、第１レンズ群Ｇ１の両凸正レンズの像側の面、第２レンズ群Ｇ２の両凹負レンズの両面、第３レンズ群Ｇ３の両凸正レンズの両面、第４レンズ群Ｇ４の両凸正レンズの物体側の面の６面に用いている。

そして、後記の数値データ中の第１０面ｒ₁₀は第３レンズ群Ｇ３と反射面との干渉を防ぐために設計上設けた仮想面であり、何ら部材は存在しない。そして、絞りＳとこの仮想面ｒ₁₀の間に光軸を９０°屈曲させる反射面が光軸に対して４５°の角度で設けられ、その反射面は撮影時に絞りＳと一体で位置固定である。

実施例３の屈曲変倍光学系は、図３に示すように、物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１、負屈折力の第２レンズ群Ｇ２、開口絞りＳ、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３、負屈折力の第４レンズ群Ｇ４から構成されており、広角端から望遠端への変倍をする際に、第１レンズ群Ｇ１は物体側へ移動する。第２レンズ群Ｇ２は固定であり、開口絞りＳは第３レンズ群Ｇ３と共に物体側へ単調に移動する。第４レンズ群Ｇ４は像側へ移動する。

物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凸正レンズとからなり、第２レンズ群Ｇ２は、両凹負レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとからなり、第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズと、両凸正レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズとからなり、第４レンズ群Ｇ４は、両凹負レンズと、両凸正レンズとからなる。

非球面は、第１レンズ群Ｇ１の両凸正レンズの像側の面、第２レンズ群Ｇ２の両凹負レンズの両面、第３レンズ群Ｇ３の物体側の両凸正レンズの両面、第４レンズ群Ｇ４の両凸正レンズの両面の７面に用いている。

そして、後記の数値データ中の第９面ｒ₉ と第１０面ｒ₁₀は第２レンズ群Ｇ２及び絞りＳと反射面との干渉を防ぐために設計上設けた仮想面であり、何ら部材は存在しない。そして、この２つの仮想面ｒ₉ 、ｒ₁₀の間に光軸を９０°屈曲させる反射面が光軸に対して４５°の角度で設けられ、その反射面は撮影時に第２レンズ群Ｇ２と一体で位置固定である。

実施例４の屈曲変倍光学系は、図４に示すように、物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１、負屈折力の第２レンズ群Ｇ２、開口絞りＳ、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３、正屈折力の第４レンズ群Ｇ４から構成されており、広角端から望遠端への変倍をする際に、第１レンズ群Ｇ１は固定であり、第２レンズ群Ｇ２は像側に単調に移動する。開口絞りＳは固定であり、第３レンズ群Ｇ３は物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４は像側へ移動する。

物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凸正レンズとからなり、第２レンズ群Ｇ２は、両凹負レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズとからなり、第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズと、両凸正レンズと両凹負レンズの接合レンズとからなり、第４レンズ群Ｇ４は、両凸正レンズ１枚からなる。

非球面は、第１レンズ群Ｇ１の両凸正レンズの像側の面、第２レンズ群Ｇ２の両凹負レンズの両面、第３レンズ群Ｇ３の両凸正レンズの両面、第４レンズ群Ｇ４の両凸正レンズの物体側の面の６面に用いている。

そして、後記の数値データ中の第１０面ｒ₁₀は第３レンズ群Ｇ３と反射面との干渉を防ぐために設計上設けた仮想面であり、何ら部材は存在しない。そして、絞りＳとこの仮想面ｒ₁₀の間に光軸を９０°屈曲させる反射面が光軸に対して４５°の角度で設けられ、その反射面は撮影時に絞りＳと一体で位置固定である。

以下に、上記各実施例の数値データを示すが、記号は上記の外、ｆは全系焦点距離、Ｆ_NOはＦナンバー、２ωは画角、ＷＥは広角端、ＳＴは中間状態、ＴＥは望遠端、ｒ₁ 、ｒ₂ …は各レンズ面の曲率半径、ｄ₁ 、ｄ₂ …は各レンズ面間の間隔、ｎ_d1、ｎ_d2…は各レンズのｄ線の屈折率、ν_d1、ν_d2…は各レンズのアッベ数である。なお、非球面形状は、ｘを光の進行方向を正とした光軸とし、ｙを光軸と直交する方向にとると、下記の式にて表される。

ｘ＝（ｙ² ／ｒ）／［１＋｛１−（Ｋ＋１）（ｙ／ｒ）² ｝^1/2 ］
＋Ａ₄ ｙ⁴ ＋Ａ₆ ｙ⁶ ＋Ａ₈ ｙ⁸ ＋Ａ₁₀ｙ¹⁰＋Ａ₁₂ｙ¹²
ただし、ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐係数、Ａ₄ 、Ａ₆ 、Ａ₈ 、Ａ₁₀、Ａ₁₂はそれぞれ４次、６次、８次、１０次、１２次の非球面係数である。

実施例１
ｒ₁ = 20.208 ｄ₁ = 1.40 ｎ_d1 =1.92286 ν_d1 =20.88
ｒ₂ = 14.652 ｄ₂ = 5.14 ｎ_d2 =1.69350 ν_d2 =53.20
ｒ₃ = 331.987 （非球面） ｄ₃ = （可変）
ｒ₄ = -23.029 （非球面） ｄ₄ = 1.00 ｎ_d3 =1.80610 ν_d3 =40.92
ｒ₅ = 5.924 （非球面） ｄ₅ = 3.57
ｒ₆ = 15.713 ｄ₆ = 2.71 ｎ_d4 =1.92286 ν_d4 =18.90
ｒ₇ = 57.508 ｄ₇ = （可変）
ｒ₈ = ∞（絞り） ｄ₈ = 10.00
ｒ₉ = ∞（仮想面） ｄ₉ = （可変）
ｒ₁₀= 10.162 （非球面） ｄ₁₀= 5.00 ｎ_d5 =1.58913 ν_d5 =61.25
ｒ₁₁= -20.305 （非球面） ｄ₁₁= 0.20
ｒ₁₂= 15.967 ｄ₁₂= 3.92 ｎ_d6 =1.57250 ν_d6 =57.74
ｒ₁₃= -10.788 ｄ₁₃= 0.65 ｎ_d7 =1.90366 ν_d7 =31.31
ｒ₁₄= 10.669 ｄ₁₄= （可変）
ｒ₁₅= 12.041 （非球面） ｄ₁₅= 3.00 ｎ_d8 =1.58313 ν_d8 =59.46
ｒ₁₆= -192.547 （非球面） ｄ₁₆= （可変）
ｒ₁₇= ∞ ｄ₁₇= 0.85 ｎ_d9 =1.54771 ν_d9 =62.84
ｒ₁₈= ∞ ｄ₁₈= 0.50
ｒ₁₉= ∞ ｄ₁₉= 0.50 ｎ_d10=1.51633 ν_d10=64.14
ｒ₂₀= ∞ ｄ₂₀= 1.00
ｒ₂₁= ∞（像面）
非球面係数
第３面
Ｋ = 0.000
Ａ₄ = 8.10303×10^-6
Ａ₆ = -4.28147×10^-9
Ａ₈ = -6.76544×10^-11
Ａ₁₀= 3.65815×10^-13
第４面
Ｋ = 0.000
Ａ₄ = 3.48094×10^-4
Ａ₆ = -3.52662×10^-6
Ａ₈ = -2.69430×10^-8
Ａ₁₀= 6.72906×10^-10
第５面
Ｋ = 0.000
Ａ₄ = -3.22507×10^-4
Ａ₆ = -2.53019×10^-6
Ａ₈ = -1.82882×10^-7
Ａ₁₀= -1.35943×10^-8
第１０面
Ｋ = 0.126
Ａ₄ = -9.41275×10^-5
Ａ₆ = 5.88155×10^-7
Ａ₈ = -3.28601×10^-8
Ａ₁₀= 8.71233×10^-10
第１１面
Ｋ = 0.000
Ａ₄ = 9.08242×10^-5
Ａ₆ = 1.26308×10^-6
Ａ₈ = -4.18338×10^-8
Ａ₁₀= 1.31850×10^-9
第１５面
Ｋ = 0.000
Ａ₄ = 1.84487×10^-4
Ａ₆ = 7.10013×10^-6
Ａ₈ = 6.61038×10^-8
Ａ₁₀= -3.97319×10^-10
Ａ₁₂= 4.49625×10^-11
第１６面
Ｋ = 0.000
Ａ₄ = 3.55573×10^-4
Ａ₆ = 1.02147×10^-5
Ａ₈ = 2.58662×10^-8
Ａ₁₀= 5.84654×10^-9
ズームデータ（∞）
ＷＥ ＳＴ ＴＥ
ｆ (mm) 6.44 16.71 43.40
Ｆ_NO 2.84 3.34 3.87
２ω（°） 60.35 24.20 9.48
ｄ₃ 1.43 10.63 18.63
ｄ₇ 14.55 4.66 1.05
ｄ₉ 4.75 0.80 0.80
ｄ₁₄ 4.00 5.99 11.11
ｄ₁₆ 5.97 7.91 2.75 。

実施例２
ｒ₁ = 34.215 ｄ₁ = 1.45 ｎ_d1 =1.80810 ν_d1 =22.76
ｒ₂ = 22.187 ｄ₂ = 0.10
ｒ₃ = 19.116 ｄ₃ = 5.10 ｎ_d2 =1.58913 ν_d2 =61.28
ｒ₄ = -112.861 （非球面） ｄ₄ = （可変）
ｒ₅ = -20.825 （非球面） ｄ₅ = 1.00 ｎ_d3 =1.80610 ν_d3 =40.92
ｒ₆ = 7.450 （非球面） ｄ₆ = 3.20
ｒ₇ = 21.082 ｄ₇ = 2.05 ｎ_d4 =1.92286 ν_d4 =18.90
ｒ₈ = 204.903 ｄ₈ = （可変）
ｒ₉ = ∞（絞り） ｄ₉ = 10.00
ｒ₁₀= ∞（仮想面） ｄ₁₀= （可変）
ｒ₁₁= 11.707 （非球面） ｄ₁₁= 4.35 ｎ_d5 =1.58913 ν_d5 =61.28
ｒ₁₂= -22.192 （非球面） ｄ₁₂= 0.20
ｒ₁₃= 9.203 ｄ₁₃= 4.44 ｎ_d6 =1.49700 ν_d6 =81.54
ｒ₁₄= -17.989 ｄ₁₄= 0.97 ｎ_d7 =1.90366 ν_d7 =31.31
ｒ₁₅= 7.821 ｄ₁₅= （可変）
ｒ₁₆= 17.634 （非球面） ｄ₁₆= 2.00 ｎ_d8 =1.52542 ν_d8 =55.78
ｒ₁₇= -61.206 ｄ₁₇= （可変）
ｒ₁₈= ∞ ｄ₁₈= 0.85 ｎ_d9 =1.54771 ν_d9 =62.84
ｒ₁₉= ∞ ｄ₁₉= 0.50
ｒ₂₀= ∞ ｄ₂₀= 0.50 ｎ_d10=1.51633 ν_d10=64.14
ｒ₂₁= ∞ ｄ₂₁= 0.60
ｒ₂₂= ∞（像面）
非球面係数
第４面
Ｋ = 0.000
Ａ₄ = 1.13511×10^-5
Ａ₆ = -1.07450×10^-8
Ａ₈ = 6.85102×10^-11
Ａ₁₀= -1.05519×10^-13
第５面
Ｋ = 0.000
Ａ₄ = 2.18566×10^-4
Ａ₆ = -2.82940×10^-7
Ａ₈ = -2.24959×10^-8
Ａ₁₀= 2.03799×10^-10
第６面
Ｋ = 0.000
Ａ₄ = -2.58889×10^-4
Ａ₆ = 3.14646×10^-6
Ａ₈ = -1.16884×10^-7
Ａ₁₀= -2.20849×10^-10
第１１面
Ｋ = 0.000
Ａ₄ = -6.94100×10^-5
Ａ₆ = 1.16580×10^-6
Ａ₈ = -3.06814×10^-8
Ａ₁₀= -1.22162×10^-11
第１２面
Ｋ = 0.000
Ａ₄ = 2.59535×10^-5
Ａ₆ = 1.73196×10^-6
Ａ₈ = -5.05624×10^-8
Ａ₁₀= 2.44892×10^-10
第１６面
Ｋ = 0.000
Ａ₄ = -1.24682×10^-4
Ａ₆ = -3.73536×10^-6
Ａ₈ = 2.68726×10^-7
Ａ₁₀= -3.36559×10^-9
ズームデータ（∞）
ＷＥ ＳＴ ＴＥ
ｆ (mm) 5.95 18.70 44.74
Ｆ_NO 2.78 3.78 4.02
２ω（°） 64.55 21.22 9.00
ｄ₄ 1.14 14.02 23.77
ｄ₈ 21.44 8.50 1.08
ｄ₁₀ 7.21 0.87 0.80
ｄ₁₅ 4.48 9.28 11.96
ｄ₁₇ 5.33 6.91 4.23 。

実施例３
ｒ₁ = 244.854 ｄ₁ = 1.15 ｎ_d1 =1.92286 ν_d =20.88
ｒ₂ = 38.880 ｄ₂ = 0.10
ｒ₃ = 21.300 ｄ₃ = 3.39 ｎ_d2 =1.74330 ν_d =49.33
ｒ₄ = -51.449 （非球面） ｄ₄ = （可変）
ｒ₅ = -21.640 （非球面） ｄ₅ = 0.90 ｎ_d3 =1.80610 ν_d =40.92
ｒ₆ = 7.060 （非球面） ｄ₆ = 1.76
ｒ₇ = 11.751 ｄ₇ = 2.05 ｎ_d4 =1.92286 ν_d =20.88
ｒ₈ = 24.727 ｄ₈ = 0.50
ｒ₉ = ∞（仮想面） ｄ₉ = 10.20
ｒ₁₀= ∞（仮想面） ｄ₁₀= （可変）
ｒ₁₁= ∞（絞り） ｄ₁₁= 0.40
ｒ₁₂= 10.274 （非球面） ｄ₁₂= 2.80 ｎ_d5 =1.58313 ν_d =59.46
ｒ₁₃= -29.469 （非球面） ｄ₁₃= 0.16
ｒ₁₄= 9.245 ｄ₁₄= 3.83 ｎ_d6 =1.48749 ν_d =70.23
ｒ₁₅= -52.560 ｄ₁₅= 0.26
ｒ₁₆= 199.572 ｄ₁₆= 0.55 ｎ_d7 =1.83400 ν_d =37.16
ｒ₁₇= 6.042 ｄ₁₇= （可変）
ｒ₁₈= -17.085 ｄ₁₈= 0.65 ｎ_d8 =1.84666 ν_d =23.78
ｒ₁₉= 26.750 ｄ₁₉= 0.10
ｒ₂₀= 10.841 （非球面） ｄ₂₀= 3.14 ｎ_d9 =1.69350 ν_d =53.20
ｒ₂₁= -10.117 （非球面） ｄ₂₁= （可変）
ｒ₂₂= ∞ ｄ₂₂= 1.00 ｎ_d10=1.51633 ν_d =64.14
ｒ₂₃= ∞ ｄ₂₃= 0.50
ｒ₂₄= ∞ ｄ₂₄= 0.50 ｎ_d11=1.51633 ν_d =64.14
ｒ₂₅= ∞ ｄ₂₅= 0.60
ｒ₂₆= ∞（像面）
非球面係数
第４面
Ｋ = 0.000
Ａ₄ = 2.44242×10^-5
Ａ₆ = -3.45144×10^-8
Ａ₈ = 0
Ａ₁₀= 0
第５面
Ｋ = 0.000
Ａ₄ = 2.01680×10^-4
Ａ₆ = -2.64128×10^-6
Ａ₈ = 8.65607×10^-9
Ａ₁₀= 1.18229×10^-10
第６面
Ｋ = 0.000
Ａ₄ = -2.01118×10^-4
Ａ₆ = -1.22817×10^-6
Ａ₈ = -1.43653×10^-7
Ａ₁₀= -7.10098×10^-10
第１２面
Ｋ = 0.000
Ａ₄ = -7.01310×10^-5
Ａ₆ = -2.52348×10^-6
Ａ₈ = 1.89707×10^-7
Ａ₁₀= 0
第１３面
Ｋ = 0.000
Ａ₄ = 1.28030×10^-4
Ａ₆ = -1.47197×10^-6
Ａ₈ = 2.01652×10^-7
Ａ₁₀= 0
第２０面
Ｋ = 0.000
Ａ₄ = 5.17251×10^-5
Ａ₆ = -2.00697×10^-5
Ａ₈ = 7.68022×10^-7
Ａ₁₀= 0
第２１面
Ｋ = 0.000
Ａ₄ = 5.71194×10^-4
Ａ₆ = -1.22472×10^-5
Ａ₈ = -1.28119×10^-7
Ａ₁₀= 2.46792×10^-8
ズームデータ（∞）
ＷＥ ＳＴ ＴＥ
ｆ (mm) 6.44 16.98 45.47
Ｆ_NO 2.84 3.87 4.97
２ω（°） 61.99 23.23 8.86
ｄ₄ 1.00 7.34 15.05
ｄ₁₀ 17.52 5.83 0.50
ｄ₁₇ 4.53 16.41 25.68
ｄ₂₁ 6.66 6.48 2.51 。

実施例４
ｒ₁ = 102.112 ｄ₁ = 1.45 ｎ_d1 =1.92286 ν_d1 =20.88
ｒ₂ = 37.564 ｄ₂ = 0.10
ｒ₃ = 22.459 ｄ₃ = 4.00 ｎ_d2 =1.74330 ν_d2 =49.33
ｒ₄ = -122.386 （非球面） ｄ₄ = （可変）
ｒ₅ = -30.875 （非球面） ｄ₅ = 1.00 ｎ_d3 =1.80610 ν_d3 =40.92
ｒ₆ = 7.108 （非球面） ｄ₆ = 3.00
ｒ₇ = 16.733 ｄ₇ = 2.35 ｎ_d4 =1.92286 ν_d4 =18.90
ｒ₈ = 58.085 ｄ₈ = （可変）
ｒ₉ = ∞（絞り） ｄ₉ = 10.00
ｒ₁₀= ∞（仮想面） ｄ₁₀= （可変）
ｒ₁₁= 12.581 （非球面） ｄ₁₁= 3.92 ｎ_d5 =1.58913 ν_d5 =61.28
ｒ₁₂= -22.606 （非球面） ｄ₁₂= 0.20
ｒ₁₃= 8.478 ｄ₁₃= 4.61 ｎ_d6 =1.49700 ν_d6 =81.54
ｒ₁₄= -24.391 ｄ₁₄= 0.70 ｎ_d7 =1.90366 ν_d7 =31.31
ｒ₁₅= 7.231 ｄ₁₅= （可変）
ｒ₁₆= 22.237 （非球面） ｄ₁₆= 2.00 ｎ_d8 =1.52542 ν_d8 =55.78
ｒ₁₇= -33.250 ｄ₁₇= （可変）
ｒ₁₈= ∞ ｄ₁₈= 0.85 ｎ_d9 =1.54771 ν_d9 =62.84
ｒ₁₉= ∞ ｄ₁₉= 0.50
ｒ₂₀= ∞ ｄ₂₀= 0.50 ｎ_d10=1.51633 ν_d10=64.14
ｒ₂₁= ∞ ｄ₂₁= 0.60
ｒ₂₂= ∞（像面）
非球面係数
第４面
Ｋ = 0.000
Ａ₄ = 1.16293×10^-5
Ａ₆ = 0
Ａ₈ = 0
Ａ₁₀= 0
第５面
Ｋ = 0.000
Ａ₄ = 2.18771×10^-4
Ａ₆ = -2.54903×10^-6
Ａ₈ = 1.67156×10^-9
Ａ₁₀= 1.33293×10^-10
第６面
Ｋ = 0.000
Ａ₄ = -1.73246×10^-4
Ａ₆ = -1.88427×10^-6
Ａ₈ = -1.03220×10^-7
Ａ₁₀= -1.46082×10^-9
第１１面
Ｋ = 0.000
Ａ₄ = -2.10850×10^-5
Ａ₆ = 2.70967×10^-7
Ａ₈ = -2.81874×10^-8
Ａ₁₀= 1.84433×10^-10
第１２面
Ｋ = 0.000
Ａ₄ = 7.56637×10^-5
Ａ₆ = 1.10687×10^-8
Ａ₈ = -2.81308×10^-8
Ａ₁₀= 2.48539×10^-10
第１６面
Ｋ = 0.000
Ａ₄ = -1.12645×10^-4
Ａ₆ = -2.80056×10^-6
Ａ₈ = 1.50577×10^-7
Ａ₁₀= 1.84171×10^-9
ズームデータ（∞）
ＷＥ ＳＴ ＴＥ
ｆ (mm) 5.93 18.59 45.22
Ｆ_NO 2.83 3.85 4.12
２ω（°） 64.29 21.40 8.91
ｄ₄ 1.05 14.21 23.57
ｄ₈ 23.52 10.36 0.99
ｄ₁₀ 7.40 1.09 0.80
ｄ₁₅ 4.76 10.32 12.87
ｄ₁₇ 5.39 6.14 3.88 。

以上の実施例１〜４の無限遠物点合焦時の収差図をそれぞれ図５〜図８に示す。これらの収差図において、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間状態、（ｃ）は望遠端における球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）を示す。各図中、“ＦＩＹ”は最大像高（ｍｍ）を示す。

次に、上記のような本発明の屈曲変倍光学系の光軸を撮影時に９０°屈曲させる反射ミラーの配置と、収納時にその反射ミラーが退避してレンズ群をその空いた空間に収納する方式の１例を実施例２を例にして図９に示す。図９（ａ）は実施例２の光学系の撮影時（広角端）の光軸を含む断面図であり、図９（ｂ）は収納時の同様の断面図である。撮影時には、この実施例の場合、図９（ａ）に示すように、反射ミラーＲが固定の回動支点軸Ｐの周りで図上反時計周りに回動して開口絞りＳと第３レンズ群の間の第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の光軸に対して４５°の角度をなすようにその光軸内に挿入され、反射ミラーＲで図の下方に直角に折り曲げられた光軸中に第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４が光軸に沿って移動可能に配置され、光学的ローパスフィルターＦとカバーガラスＣとＣＣＤの像面Ｉが第４レンズ群Ｇ４の像側に固定配置される。

この屈曲変倍光学系を使用しないで収納するときには、図９（ｂ）に示すように、反射ミラーＲを回動支点軸Ｐの周りで図上時計周りに回動させて反射ミラーＲの法線が第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の光軸と略平行になるように光軸外に退避させ、その退避した反射ミラーＲに接近するように開口絞りＳ、第２レンズ群Ｇ２、第１レンズ群Ｇ１を光軸に沿って移動させることで、入射光軸方向の収納時の厚みを薄くすることができる。その際、撮影時の反射ミラーＲからその後のレンズ群（第３レンズ群Ｇ３）の間の空間を広げてレンズ枠等の機械部品の収納空間を確保するために、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４は光学的ローパスフィルターＦ側へ間隔を詰めるように移動させる。

次に、以上のような本発明の屈曲変倍光学系の収納のための機械的構成の１例を図１０に示す。図１０（ａ）は光学系の撮影時の断面図であり、図１０（ｂ）はその収納時の断面図である。また、図１０（ｃ）は図１０（ｂ）の○で囲んだ第４レンズ枠の割りナット部の拡大図である。

第１レンズ群Ｇ１及び第２レンズ群Ｇ２がそれぞれ第１レンズ枠１１、第２レンズ枠１２に保持されている。連結枠１４の内側面の下側には撮影時に固定の開口絞りＳが配置されている。この固定絞りＳの直下には外枠１５に設けられた捩じりばねと支持軸からなり、回動支点軸Ｐを持つ回動レバー１６が配置されており、この回動レバー１６に反射ミラーＲが接合されている。第１レンズ枠１１及び第２レンズ枠１２とカム枠１３、連結枠１４は図示されていないモータと連結されている。

また、第１レンズ枠１１と第２レンズ枠１２の光軸方向への移動を案内するキーを備えている。また、第１レンズ群Ｇ１の光軸は第２レンズ群Ｇ２の光軸に一致するように、第１レンズ枠１１の内周面の一部と第２レンズ枠１２の外周面の一部とが嵌合状態にある。そして、図１０（ａ）に示された状態を保持するために、カム枠１３から第１レンズ枠１１が飛び出さないように第１レンズ枠１１は光軸方向に対して移動が規制される。

また、第２レンズ群Ｇ２の光軸は連結枠１４の内周に設けられた開口絞りＳの光軸に対して一致するように、第２レンズ枠１２の外表面の一部はカム枠１３の内側面の一部と嵌合状態にある。

さらに、カム枠１３の中心が外枠１５に設けられた反射ミラーＲの光軸に対して一致するように、カム枠１３の外表面の一部は連結枠１４の内側面の一部と嵌合状態にある。このような構成により、第１レンズ群Ｇ１及び第２レンズ群Ｇ２の光軸が開口絞りＳの光軸に常に一致している。

そして、物体側から入射する光軸は、第２レンズ群Ｇ２の撮像素子側にある反射ミラーＲによって約９０゜折り曲げられて、第３レンズ群Ｇ３に入射する。外枠１５の側面には第３レンズ群Ｇ３の光軸に対して垂直に開口部が設けられている。さらに、第３レンズ群Ｇ３と撮像素子Ｄとの間には、単独で光軸方向に移動する第４レンズ群Ｇ４が配置されている。

上記モータの回転軸の回転がねじを介して係合部に伝わり、第１レンズ枠１１及び第２レンズ枠１２及び開口絞りＳがキー軸に沿って移動する。なお、第１レンズ枠１１及び第２レンズ枠１２がキー軸に沿って移動するための駆動用のモータと、開口絞りＳが設けられた連結枠１４がガイドに沿って移動するための駆動用のモータとは、別々に設けることもできる。

このとき、収納時から撮影時や撮影時から収納時において、第３レンズ群Ｇ３及び第４レンズ群Ｇ４は外枠１５の開口部から撮像素子Ｄ側に移動した状態において、連結枠１４が下降するようになっている。また、撮影時の状態において、第３レンズ群Ｇ３及び第４レンズ群Ｇ４は開口部よりも撮像素子Ｄ側に配置するようにしてもよい。さらに、連結枠１４の内側の一部が回動レバー１６に当接し、さらに連結枠１４が下降し、回動レバー１６の回動支点軸Ｐに付勢力が加わった状態でモータは停止する。

以上が撮影時から収納時におけるズームレンズ（変倍光学系）の動作である。また、収納時から撮影時においては、モータの駆動軸を逆回転させて、連結枠１４の移動が開始され、第１レンズ枠１１及び第２レンズ枠１２、開口絞りＳを収納状態から撮影状態に移動させる。外枠１５の開口部の上面より上昇した状態に同期して、第３レンズ群Ｇ３及び第４レンズ群Ｇ４が撮影時の所定の位置に移動する。第１レンズ群Ｇ１及び第２レンズ群Ｇ２が撮影時の所望位置で停止すると、撮影時の状態となる。この構成と類似の技術は特許文献４の図１に記載されている。

次に、第３レンズ群Ｇ３と第３レンズ枠１７及び第４レンズ群Ｇ４と第４レンズ枠１８との関係について説明をする。

第３レンズ枠１７の外周側にはカムピン１９が一体的に配設されており、このカムピン１９の先端部はカム枠２０の所定のカム溝に係合するようになっている。さらに、ガイドシャフト２１を挿通支持する挿通孔をそれぞれ有する腕部が一体的に形成されている。したがって、第３レンズ枠１７は、平行な２本のガイドシャフト２１に支持されて、カム枠２０により光軸方向に移動するようになっている。

また、第４レンズ枠１８は、上記ガイドシャフト２１の一方が挿通支持する挿通孔とネジ軸２２に支持されている。ＡＦモータＭの回転軸であるネジ軸２２に螺合されるナットにコイルバネ２４を備えた割りナット２３の突部が係合するようになっている。これにより、ＡＦモータＭが回転すると割りナット２３が光軸に沿う方向に移動するようになっている。実際には、ＡＦモータＭやネジ軸２２等のガイドシャフトは、外枠１５の底面より撮影側に配置されている。

次に、撮影時の状態から収納状態への動作を説明する。第３レンズ群Ｇ３を支持する第３レンズ枠１７が外枠１５の内側面に位置し、第４レンズ群Ｇ４と第３レンズ群Ｇ３が撮像素子Ｄ側に移動した後に停止する。なお、第３レンズ枠１７のカムピン１９を駆動するカム枠２０の回転は図示されていない連結枠１４と間に設けた伝達歯車の動力によって移動するようにすることもできる。このとき、移動開始時は、第３レンズ枠１７が外枠１５から左側に移動した後に連結枠１４が下降し、両方の枠１４、１７が衝突しないようにする。あるいは、独立にモータを設けてカム枠２０とモータを直結するようにすることもできる。

本発明の屈曲変倍光学系の実施例１の光路を展開した状態での無限遠物点合焦時の広角端（ａ）、中間状態（ｂ）、望遠端（ｃ）でのレンズ断面図である。 本発明の屈曲変倍光学系の実施例２の図１と同様のレンズ断面図である。 本発明の屈曲変倍光学系の実施例３の図１と同様のレンズ断面図である。 本発明の屈曲変倍光学系の実施例４の図１と同様のレンズ断面図である。 実施例１の無限遠物点合焦時の広角端（ａ）、中間状態（ｂ）、望遠端（ｃ）での収差図である。 実施例２の図５と同様の収差図である。 実施例３の図５と同様の収差図である。 実施例４の図５と同様の収差図である。 本発明の屈曲変倍光学系の収納方式の１例を示す断面図である。 本発明の屈曲変倍光学系の収納のための機械的構成の１例を示す図である。

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
Ｓ…開口絞り
Ｆ…光学的ローパスフィルター
Ｃ…ＣＣＤのカバーガラス
Ｉ…ＣＣＤの像面
Ｒ…反射ミラー
Ｐ…回動支点軸
Ｄ…撮像素子
Ｍ…ＡＦモータ
１１…第１レンズ枠
１２…第２レンズ枠
１３…カム枠
１４…連結枠
１５…外枠
１６…回動レバー
１７…第３レンズ枠
１８…第４レンズ枠
１９…カムピン
２０…カム枠
２１…ガイドシャフト
２２…ネジ軸
２４…コイルバネ
２３…割りナット

Claims (4)

1. 物体側から順に、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２レンズ群と、第２レンズ群より像側に、撮影時に光軸を略直角に折り曲げる反射ミラーを有し、反射ミラーと撮像面の間には複数のレンズ群を有しており、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔を変えつつ、反射ミラーの撮像面側にある複数のレンズ群の中の少なくとも１つのレンズ群が移動して変倍する撮影光学系において、
   反射ミラーは、撮像面に対し撮影時固定であり、収納時には、第１レンズ群と第２レンズ群の光軸に対して反射面の法線が略平行になるように角度を変え、第１レンズ群と第２レンズ群が反射ミラーに近づき、間隔を狭めて収納されることを特徴とする屈曲変倍光学系。
2. 物体側から順に、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２レンズ群と、第２レンズ群より像側に、撮影時に光軸を略直角に折り曲げる反射部材を有し、反射部材と撮像面の間には複数のレンズ群を有しており、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔を変えつつ、反射部材の撮像面側にある複数のレンズ群の中の少なくとも１つのレンズ群が移動して変倍する撮影光学系において、
   反射部材は、撮像面に対し撮影時固定であり、収納時には、第１レンズ群と第２レンズ群の光軸に対して移動して退避し、退避して空いた空間を埋めるように第１レンズ群と第２レンズ群が収納されることを特徴とする屈曲変倍光学系。
3. 撮影時に、開口絞りは反射ミラー又は反射部材と一体、又は、隣接するレンズ群と一体であることを特徴とする請求項１又は２記載の屈曲変倍光学系。
4. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２記載の屈曲変倍光学系。
   −１．２＞ｆ₂ ／ｆ_w ＞−３．０ ・・・（１）
   ただし、ｆ_w は広角端における全系焦点距離、
   ｆ₂ は第２レンズ群の焦点距離、
   である。
   

Images