JP2009025800A

JP2009025800A - ズームレンズ及び撮像装置

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Publication number: JP2009025800A
Application number: JP2008144009A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Yamamoto; 康山本
Original assignee: Konica Minolta Opto Inc
Current assignee: Konica Minolta Opto Inc
Priority date: 2007-06-21
Filing date: 2008-06-02
Publication date: 2009-02-05
Anticipated expiration: 2028-06-02
Also published as: JP5206124B2; US7529035B2; US20080316614A1

Abstract

【課題】小型化を達成しつつ３倍程度の変倍比を有するズームレンズと、それを備えた撮像装置を提供する。
【解決手段】ズームレンズＺＬは、物体側から順に、負パワーの第１レンズ群Ｇｒ１、負パワーの第２レンズ群Ｇｒ２、正パワーの第３レンズ群Ｇｒ３、正パワーの第４レンズ群Ｇｒ４を含む。第１レンズ群Ｇｒ１はズーミング中に位置固定であり、第３レンズ群Ｇｒ３は、物体側から順に、正パワーの単レンズ、負パワーの単レンズ、負パワーの単レンズの３枚で構成されており、第３レンズ群Ｇｒ３を構成している３枚の単レンズを、物体側から順に、第３１レンズＧ３１、第３２レンズＧ３２、第３３レンズＧ３３とするとき、条件式：0.4＜L3／fw＜1.2(L3：第３２レンズＧ３２と第３３レンズＧ３３との間の軸上空気間隔、fw：広角端(Ｗ)における全系の焦点距離)を満たす。
【選択図】図１

Description

本発明はズームレンズ及び撮像装置に関するものであり、例えば被写体の映像を撮像素子で取り込むためのオプティカルユニット等に用いられるズームレンズと、それを備えた撮像装置(特にデジタルカメラ，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撮像装置)に関するものである。

近年、デジタルカメラが急速に普及し、単に画像をコンピュータに取り込むための手段にとどまらず、従来の銀塩カメラと同様に写真を残すための道具として広く用いられるようになってきている。また、撮像素子の小型化に伴ってカメラユニットの小型化も進展し、携帯電話等へのマイクロカメラユニットの搭載が一般的になっている。そして、写真を残す目的等から、撮像光学系の仕様としては高画素化への対応やズーム領域の拡大といった要求が高くなっている。

これらの要求を満足する手段の１つとして、物体側より順に、負のパワーを有する第１レンズ群と、負のパワーを有する第２レンズ群と、正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、を配置して小型化を図ったズームレンズが、特許文献１及び２で提案されている。
特開２００４−３４８０８２号公報特開２００５−２６６１７５号公報

特許文献１及び２で提案されているズームレンズは、第１レンズ群に光束を略９０°折り曲げる反射面を含み、２倍から３倍の変倍比を達成している。しかし、光学系のサイズが比較的大きいという問題がある。

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、その目的は、小型化を達成しつつ３倍程度の変倍比を有するズームレンズと、それを備えた撮像装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、第１の発明のズームレンズは、物体側から順に、負の光学的パワーを有する第１レンズ群と、負の光学的パワーを有する第２レンズ群と、正の光学的パワーを有する第３レンズ群と、正の光学的パワーを有する第４レンズ群と、を含むズームレンズであって、前記第１レンズ群がズーミング中に位置固定であり、前記第３レンズ群が、物体側から順に、正の光学的パワーを有する単レンズと、負の光学的パワーを有する単レンズと、負の光学的パワーを有する単レンズと、の３枚で構成されており、前記第３レンズ群を構成している３枚の単レンズを、物体側から順に、第３１レンズ、第３２レンズ、第３３レンズとするとき、以下の条件式(1)を満たすことを特徴とする。
0.4＜L3／fw＜1.2 …(1)
ただし、
L3：第３２レンズと第３３レンズとの間の軸上空気間隔、
fw：広角端における全系の焦点距離、
である。

第２の発明のズームレンズは、上記第１の発明において、以下の条件式(2)を満たすことを特徴とする。
0.5＜f3／fw＜1.5 …(2)
ただし、
f3：第３レンズ群の焦点距離、
fw：広角端における全系の焦点距離、
である。

第３の発明のズームレンズは、上記第１又は第２の発明において、以下の条件式(3)を満たすことを特徴とする。
0.2＜f32／f33＜2 …(3)
ただし、
f32：第３２レンズの焦点距離、
f33：第３３レンズの焦点距離、
である。

第４の発明のズームレンズは、上記第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記第３２レンズが両面非球面レンズであることを特徴とする。

第５の発明のズームレンズは、上記第１〜第４のいずれか１つの発明において、以下の条件式(4)を満たすことを特徴とする。
0.3＜(CR1−CR2)／(CR1＋CR2)＜2.1 …(4)
ただし、
CR1：第３２レンズの物体側面の曲率半径、
CR2：第３２レンズの像側面の曲率半径、
である。

第６の発明のズームレンズは、上記第１〜第５のいずれか１つの発明において、以下の条件式(5)を満たすことを特徴とする。
0.5＜｜f33／f3｜＜5 …(5)
ただし、
f33：第３３レンズの焦点距離、
f3：第３レンズ群の焦点距離、
である。

第７の発明のズームレンズは、上記第１〜第６のいずれか１つの発明において、以下の条件式(6)を満たすことを特徴とする。
-4＜f11／fw＜-2 …(6)
ただし、
f11：第１レンズ群中の負レンズの焦点距離、
fw：広角端における全系の焦点距離、
である。

第８の発明のズームレンズは、上記第１〜第７のいずれか１つの発明において、以下の条件式(7)を満たすことを特徴とする。
0.5＜f1／f2＜7 …(7)
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。

第９の発明のズームレンズは、上記第１〜第８のいずれか１つの発明において、さらに前記第３レンズ群内に光量調整装置を有することを特徴とする。

第１０の発明のズームレンズは、上記第９の発明において、前記光量調整装置を前記第３２レンズと前記第３３レンズとの間に有することを特徴とする。

第１１の発明のズームレンズは、上記第１〜第１０のいずれか１つの発明において、前記第１レンズ群が光束を略９０°折り曲げる反射面を含むことを特徴とする。

第１２の発明のズームレンズは、上記第１〜第１１のいずれか１つの発明において、前記第４レンズ群がズーミング中に位置固定であることを特徴とする。

第１３の発明の撮像装置は、上記第１〜第１２のいずれか１つの発明に係るズームレンズと、受光面上に形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備え、前記撮像素子の受光面上に被写体の光学像が形成されるように前記ズームレンズが設けられていることを特徴とする。

本発明で規定される特性を保持することによって、非点収差と球面収差が良好に補正された３倍程度の変倍比を有する小型で高性能のズームレンズと、それを備えた撮像装置を実現することができる。そして、本発明に係る撮像装置をデジタルカメラ等のデジタル機器に用いることによって、デジタル機器の薄型・軽量・コンパクト化，低コスト化，高性能化，高機能化等に寄与することができる。

以下、本発明に係るズームレンズ，撮像装置等を、図面を参照しつつ説明する。本発明に係るズームレンズは、物体側から順に、負の光学的パワーを有する第１レンズ群と、負の光学的パワーを有する第２レンズ群と、正の光学的パワーを有する第３レンズ群と、正の光学的パワーを有する第４レンズ群と、を含むズームレンズであって、前記第１レンズ群がズーミング中に位置固定であり、前記第３レンズ群が、物体側から順に、正の光学的パワーを有する単レンズと、負の光学的パワーを有する単レンズと、負の光学的パワーを有する単レンズと、の３枚で構成されている。そして、第３レンズ群を構成している３枚の単レンズを、物体側から順に、第３１レンズ、第３２レンズ、第３３レンズとするとき、以下の条件式(1)を満たすことを特徴としている。
0.4＜L3／fw＜1.2 …(1)
ただし、
L3：第３２レンズと第３３レンズとの間の軸上空気間隔、
fw：広角端における全系の焦点距離、
である。

レンズ全長を変倍時不変にするため、上記のように第１レンズ群はズーミング中に位置固定となっている。第２レンズ群はコンペンセーターの役割を持っており、第３レンズ群が主な変倍を担っている。小型化のためもあって、第３レンズ群のパワーは比較的強くなっている。また、第４レンズ群は正のパワーを持ち、射出瞳位置を物体側に寄せる働きを持っている。

第３レンズ群は、物体側から順に正・負・負の単レンズ３枚で構成されており、条件式(1)を満たすことにより、第３２レンズと第３３レンズとの空気間隔が適切な大きさに設定されている。小型化を達成しようとすると、第３レンズ群の正パワーが非常に強くなって、非点収差の補正と球面収差の補正が難しくなるが、第３２レンズと第３３レンズとの間の軸上空気間隔L3を適切に設定することにより、非点収差と球面収差を効果的に補正することが可能となる。つまり、第３１レンズと第３２レンズで主に球面収差の補正を行い、第３３レンズで非点収差の補正を行うことができる。

条件式(1)の上限を越えると、長い空気間隔L3によって第３レンズ群全体が長くなりすぎてしまう。その結果、光学系の全長が長くなるため、光学系の小型化を達成する上で望ましくない。逆に、条件式(1)の下限を越えると、第３３レンズでの非点収差の補正効果が弱くなるため、望ましくない。

第３レンズ群のパワーは、以下の条件式(2)を満足することが望ましい。
0.5＜f3／fw＜1.5 …(2)
ただし、
f3：第３レンズ群の焦点距離、
fw：広角端における全系の焦点距離、
である。

条件式(2)は、第３レンズ群のズームレンズ全系に対するパワー比を適切にし、ズームレンズ系を小型化するための条件式である。また、ズームレンズ系が条件式(2)を満たすときに、特に条件式(1)の効果が顕著となる。条件式(2)の下限値は、第３レンズ群のパワーを抑えることで、第３レンズ群で発生する球面収差を補正するために好適な範囲を定めており、条件式(2)の上限値は、ズーム時の第３レンズ群の移動量を適切にし、小型化を行うために好適な範囲を定めている。

また、以下の条件式(2a)を満たすことが更に望ましい。
0.7＜f3／fw＜1.3 …(2a)
この条件式(2a)は、上記条件式(2)が規定している条件範囲のなかでも、上記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定しており、条件式(2a)を満たすことにより上記の効果が更に発揮される。

また、第３２レンズと第３３レンズとのパワーバランスに関しては、以下の条件式(3)を満足することが望ましい。
0.2＜f32／f33＜2 …(3)
ただし、
f32：第３２レンズの焦点距離、
f33：第３３レンズの焦点距離、
である。

条件式(3)は、負の光学的パワーを有する第３２レンズと負の光学的パワーを有する第３３レンズとの焦点距離比に関する好ましい条件範囲を規定している。条件式(3)の上限を越えると、第３３レンズのパワーが強くなりすぎるため、非点収差の補正が困難になる。逆に、条件式(3)の下限を越えると、第３２レンズのパワーが強くなり過ぎるため、球面収差の補正が困難になる。

第３２レンズは両面非球面レンズであることが望ましい。第３１レンズは第３レンズ群の正のパワーを全て負担しているため、強い球面収差が発生する。第３２レンズを両面非球面とすることにより、第３１レンズで発生した球面収差を第３２レンズの物体側の非球面で補正することができ、また、第３２レンズの像側の非球面で非点収差を効果的に補正することができる。

第３２レンズの面形状に関しては、以下の条件式(4)を満足することが望ましい。
0.3＜(CR1−CR2)／(CR1＋CR2)＜2.1 …(4)
ただし、
CR1：第３２レンズの物体側面の曲率半径、
CR2：第３２レンズの像側面の曲率半径、
である。

条件式(4)は、第３２レンズの物体側と像側の面の曲率を適切に設定するための好ましい条件範囲を規定している。条件式(4)の上限を越えると、第３２レンズの像側面の曲率半径が大きくなり、主点位置が物体側に寄り過ぎるため第３レンズ群内での光束が大きくなる。結果的に光束規制の径が大きくなるため、望ましくない。逆に、条件式(4)の下限を越えると、第３２レンズの像側面の曲率半径が小さくなり過ぎて、像側の面で発生する非点収差が大きくなり、その補正が困難になる。

ＣＣＤ(Charge Coupled Device)やＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサー等の撮像素子を用いたカメラユニットでは、シャッターやＮＤフィルター等の光量調整装置が用いられる。光量調整装置は高輝度時の露出調整のために用いられ、いわゆる光学絞り面以外の場所でも用いられる。例えば、特許文献２に記載のズームレンズでは、物体側から、負のパワーを有する第１レンズ群、負のパワーを有する第２レンズ群、正のパワーを有する第３レンズ群、光量調整装置、正のパワーを有する第４レンズ群、という順に配置されており、光学絞り面以外での光量調整を行う構成になっている。特許文献２の構成では、主たる変倍群である第３レンズ群の後方に光量調整装置が配置されているため、第４レンズ群との干渉を避けようとすれば、第３レンズ群と第４レンズ群との間隔を十分に確保しておく必要がある。結果として第３レンズ群の移動量が制限されるので、光学系の小型化に関しては不利になる。

上記観点から、第３レンズ群内に光量調整装置を有することが望ましい。第３レンズ群内に光量調整装置を配置すれば、他のズーム群との干渉を避けて、第３レンズ群の移動量を十分に確保することができる。移動量を確保することができるため、第３レンズ群のパワーの増大を低減することができ、良好な収差性能を確保しつつ光学系の小型化を図ることが可能となる。

第３２レンズと第３３レンズとの間に光量調整装置を有することが更に望ましい。光量調整装置は、そのカメラユニットに要求される仕様によって異なるが、遮光用のシャッター板，光量減衰用ＮＤフィルター等、複数の板材によって構成されるため、光軸方向の厚みが必要となる。光束規制板が退避するスペースも必要となるため、開口径のサイズが大きくなると光軸に対して垂直な方向のサイズも大きくなる。したがって、開口規制部のサイズをより小さくすることが光学系には望まれる。

第３レンズ群は、正の光学的パワーを有する第３１レンズと、負の光学的パワーを有する第３２レンズと、負の光学的パワーを有する第３３レンズと、の単レンズ３枚で構成されており、第３２レンズと第３３レンズとの間で適切な間隔を確保するように構成されている。この間隔に光量調整装置を配置することにより、光量調整装置に必要な厚みを第３レンズ群内で確保することができる。また、第３３レンズに負のパワーを持たせることによって、軸外光を含めた光束幅を第３２レンズと第３３レンズとの間隔内では小さく絞ることが可能となる。例えば、第３レンズ群の像側に光量調整装置を配置するよりも、光量調整装置の開口径を小さくすることができる。

第３３レンズのパワーに関しては、以下の条件式(5)を満足することが望ましい。
0.5＜｜f33／f3｜＜5 …(5)
ただし、
f33：第３３レンズの焦点距離、
f3：第３レンズ群の焦点距離、
である。

条件式(5)は、負の光学的パワーを有する第３３レンズのパワーを適切に設定するための好ましい条件範囲を規定している。条件式(5)の上限を越えると、第３３レンズのパワーが弱くなりすぎるため、第３２レンズと第３３レンズとの間隔内で光束幅が広がりすぎてしまい、光量調整装置の開口径が大きくなるため望ましくない。逆に、条件式(5)の下限を越えると、第３３レンズのパワーが強くなり過ぎるため、非点収差の補正が困難になる。

また、第３３レンズは樹脂レンズで構成することが可能である。第３３レンズは比較的像面に近いため軸上光線高さが低く、樹脂材料で構成したとしても、樹脂材料を用いた場合に問題となる温度変化による結像位置の変動や、面精度誤差による性能劣化が生じにくい。したがって、コストや重量の点で第３３レンズは樹脂材料で構成することが望ましい。

第１レンズ群は、光束を略９０°折り曲げる反射面を含むことが望ましい。特許文献１，２で提案されているズームレンズには、カメラユニットの厚み方向の薄型化を図るため、第１レンズ群内に光束を略９０°折り曲げる反射素子が設けられている。本発明に係るズームレンズにおいても、第１レンズ群内に光束を略９０°折り曲げる反射素子を設けることにより、厚み方向に薄型化を図ったカメラユニットを達成することが可能である。光束を折り曲げて厚み方向を薄型化する場合、反射素子部分の厚みと光量調整装置の厚み方向のサイズとを抑えることが課題となる。前述した第３レンズ群の構成を採用すれば、光束規制部の開口径を小さくすることができるため、光量調整装置の厚み方向のサイズを抑えることが可能となり、カメラユニットとして厚み方向の薄型化が可能となる。

第４レンズ群はズーミング中に位置固定であることが望ましい。第４レンズ群をズーミング中固定にすると、ズーミング中に可動とすることの必要なズーム群は、最少構成である第２レンズ群と第３レンズ群のみとなる。したがって、第４レンズ群を固定群とすることにより、機械構成上の簡略化が可能となる。

第４レンズ群は少なくとも１面の非球面を有することが望ましい。第４レンズ群に少なくとも１面の非球面を配置することにより、歪曲収差や非点収差を効率良く補正することができる。

第４レンズ群は樹脂材料から成るレンズで構成されることが望ましい。第４レンズ群は像面に近いため軸上光線高さが低く、このため、第４レンズ群を樹脂材料で構成したとしても、樹脂材料を用いた場合に問題となる温度変化による結像位置の変動や、面精度誤差による性能劣化は生じにくい。したがって、コストや重量の点で第４レンズ群を樹脂材料で構成することが望ましい。

第１レンズ群の負パワーに関しては、以下の条件式(6)を満足することが望ましい。
-4＜f11／fw＜-2 …(6)
ただし、
f11：第１レンズ群中の負レンズの焦点距離、
fw：広角端における全系の焦点距離、
である。

条件式(6)は、第１レンズ群の負のパワーを適切に設定するための好ましい条件範囲を規定している。条件式(6)の上限を越えると、第１レンズ群の負のパワーが強くなり過ぎて、第１レンズ群で発生する負の歪曲を補正することが困難になる。逆に、条件式(6)の下限を越えると、第１レンズ群の負のパワーが弱くなり過ぎて、第１レンズ群の有効径が増大してしまうため、光学系の小型化という点で望ましくない。

また、第１レンズ群と第２レンズ群とのパワーバランスに関しては、以下の条件式(7)を満足することが望ましい。
0.5＜f1／f2＜7 …(7)
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。

条件式(7)は、第１レンズ群と第２レンズ群とのパワー比を適切に設定するための好ましい条件範囲を規定している。条件式(7)の下限を越えると、第１レンズ群のパワーが強くなり過ぎて、第１レンズ群で発生する負の歪曲を補正することが困難になる。逆に、条件式(7)の上限を越えると、第１レンズ群のパワーが弱くなり過ぎて、第１レンズ群の有効径が増大してしまうため、光学系の小型化という点で望ましくない。

本発明に係るズームレンズは、画像入力機能付きデジタル機器(例えば、デジタルカメラ，ビデオカメラ等)用の撮像光学系としての使用に適しており、これを撮像素子等と組み合わせることにより、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撮像装置を構成することができる。撮像装置は、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光学装置であり、例えば、物体(すなわち被写体)側から順に、物体の光学像を形成する撮像光学系と、撮像光学系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と、を備えることにより構成される。

カメラの例としては、デジタルカメラ，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等が挙げられ、また、パーソナルコンピュータ，携帯情報機器(例えば、モバイルコンピュータ，携帯電話，携帯情報端末等の小型で携帯可能な情報機器端末)，これらの周辺機器(スキャナー，プリンター等)，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が挙げられる。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が可能である。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。

図１１に、デジタル機器ＣＵ(デジタルカメラ等の画像入力機能付きデジタル機器に相当する。)の概略構成例を模式的断面で示す。図１１に示すデジタル機器ＣＵに搭載されている撮像装置ＬＵは、物体(すなわち被写体)側から順に、物体の光学像(像面)ＩＭを変倍可能に形成するズームレンズＺＬ(撮像光学系に相当する。)と、平行平面板ＰＴ(必要に応じて配置される光学的ローパスフィルター，赤外カットフィルター等の光学フィルター；撮像素子ＳＲのカバーガラス等に相当する。)と、ズームレンズＺＬにより受光面ＳＳ上に形成された光学像ＩＭを電気的な信号に変換する撮像素子ＳＲと、を備えている。この撮像装置ＬＵで画像入力機能付きデジタル機器ＣＵを構成する場合、通常そのボディ内部に撮像装置ＬＵを配置することになるが、カメラ機能を実現する際には必要に応じた形態を採用することが可能である。例えば、ユニット化した撮像装置ＬＵをデジタル機器ＣＵの本体に対して着脱自在又は回動自在に構成することが可能である。

撮像素子ＳＲとしては、例えば複数の画素を有するＣＣＤやＣＭＯＳセンサー等の固体撮像素子が用いられる。ズームレンズＺＬは、撮像素子ＳＲの受光面ＳＳ上に被写体の光学像ＩＭが形成されるように設けられているので、ズームレンズＺＬによって形成された光学像ＩＭは、撮像素子ＳＲによって電気的な信号に変換される。

デジタル機器ＣＵは、撮像装置ＬＵの他に、信号処理部１，制御部２，メモリ３，操作部４，表示部５等を備えている。撮像素子ＳＲで生成した信号は、信号処理部１で所定のデジタル画像処理や画像圧縮処理等が必要に応じて施され、デジタル映像信号としてメモリ３(半導体メモリ，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。制御部２はマイクロコンピュータから成っており、撮影機能，画像再生機能，並びにズーミング及びフォーカシングのためのレンズ移動機構等を集中的に制御する。例えば、被写体の静止画撮影，動画撮影のうちの少なくとも一方を行うように、制御部２により撮像装置ＬＵに対する制御が行われる。表示部５は液晶モニター等のディスプレイを含む部分であり、撮像素子ＳＲによって変換された画像信号あるいはメモリ３に記録されている画像情報を用いて画像表示を行う。操作部４は、操作ボタン(例えばレリーズボタン)，操作ダイヤル(例えば撮影モードダイヤル)等の操作部材を含む部分であり、操作者が操作入力した情報を制御部２に伝達する。

ズームレンズＺＬは、前述したように負・負・正・正の４群を含むズーム構成になっており、複数のレンズ群が光軸ＡＸに沿って移動し、レンズ群間隔を変化させることにより変倍(すなわちズーミング)を行う構成になっている。ズームレンズＺＬで形成されるべき光学像は、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光学的ローパスフィルター(図１１中の平行平面板ＰＴに相当する。)を通過することにより、電気的な信号に変換される際に発生するいわゆる折り返しノイズが最小化されるように、空間周波数特性が調整される。これにより、色モアレの発生を抑えることができる。ただし、解像限界周波数周辺の性能を抑えてやれば、光学的ローパスフィルターを用いなくてもノイズの発生を懸念する必要がなく、また、ノイズがあまり目立たない表示系(例えば、携帯電話の液晶画面等)を用いてユーザーが撮影や鑑賞を行う場合には、光学的ローパスフィルターを用いる必要がない。

次に、第１〜第５の実施の形態を挙げて、ズームレンズＺＬの具体的な光学構成を更に詳しく説明する。図１〜図５に、ズームレンズＺＬの第１〜第５の実施の形態を、広角端(Ｗ)でのレンズ配置で示す。これらのズームレンズＺＬは屈曲光学系として構成されており、図１〜図５はその光路展開状態における光学断面で各レンズ構成を示している。第１の実施の形態については、その光路展開状態における光学断面を、広角端(Ｗ)，中間(Ｍ)，望遠端(Ｔ)でのレンズ配置で図１２に示し、その光路折り曲げ状態における光学断面を、広角端(Ｗ)でのレンズ配置で図１３に示す。

第１〜第５の実施の形態のズームレンズＺＬは、撮像素子ＳＲに対して物体の光学像ＩＭを変倍可能に形成する負・負・正・正の４群ズームレンズであり、そのズーミングは、各レンズ群間隔(例えば、第１〜第４の実施の形態の場合、面間隔ｄ４，ｄ８，ｄ１６であり、第５の実施の形態の場合、面間隔ｄ５，ｄ７，ｄ１５である。)を変化させることにより行われる。図１〜図５中に、各実施の形態におけるズーム移動の軌跡を矢印ｍ１〜ｍ４で模式的に示す。

図１〜図５中の矢印ｍ１〜ｍ４は、広角端(Ｗ)から望遠端(Ｔ)へのズーミングにおける第１レンズ群Ｇｒ１〜第４レンズ群Ｇｒ４の移動(つまり像面ＩＭに対する相対的な位置の変化)をそれぞれ示している。ただし、矢印ｍ１，ｍ４は、第１レンズ群Ｇｒ１と第４レンズ群Ｇｒ４がズーミングにおいて位置固定であることを示している。つまり、第１レンズ群Ｇｒ１と第４レンズ群Ｇｒ４が固定群となっており、第２レンズ群Ｇｒ２と第３レンズ群Ｇｒ３が移動群となっている。広角端(Ｗ)から望遠端(Ｔ)へのズーミングにおいて、第２レンズ群Ｇｒ２は像側に凸の軌跡を描くように、像側への移動後に像側から物体側へＵターン移動し、第３レンズ群Ｇｒ３は物体側へ単調に移動する。

いずれの実施の形態においても、第３レンズ群Ｇｒ３内には絞り(開口絞りに相当する。)ＳＡと光量調整装置ＳＴが配置されている。具体的には、第３１レンズＧ３１の物体側に隣り合うように絞りＳＡが配置されており、第３２レンズＧ３２と第３３レンズＧ３３との間に光量調整装置ＳＴが配置されている。絞りＳＡと光量調整装置ＳＴは第３レンズ群Ｇｒ３と一体にズーム移動する構成になっているので(図１〜図５中の矢印ｍ３，図１２参照。)、これらを第３レンズ群Ｇｒ３の一部として考えることができる。各実施の形態のレンズ構成を以下に詳しく説明する。

第１の実施の形態(図１)では、各レンズ群が以下のように構成されている。第１レンズ群Ｇｒ１は、物体側から順に、像側に凹の負メニスカスレンズと、プリズムＰＲと、で構成されている。第２レンズ群Ｇｒ２は、物体側から順に、物体側面が非球面から成る両凹の負レンズと、両凸の正レンズと、から成る接合レンズで構成されている。第３レンズ群Ｇｒ３は、物体側から順に、絞りＳＡと、両面が非球面から成る両凸の正レンズ(第３１レンズＧ３１)と、両面が非球面から成る像側に凹の負メニスカスレンズ(第３２レンズＧ３２)と、光量調整装置ＳＴと、両面が非球面から成る両凹の負レンズ(第３３レンズＧ３３)と、で構成されている。第４レンズ群Ｇｒ４は、両面が非球面から成る像側に凸の正メニスカスレンズ１枚で構成されている。

第２の実施の形態(図２)では、各レンズ群が以下のように構成されている。第１レンズ群Ｇｒ１は、物体側から順に、像側に凹の負メニスカスレンズと、プリズムＰＲと、で構成されている。第２レンズ群Ｇｒ２は、物体側から順に、両面が非球面から成る像側に凹の負メニスカスレンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと、で構成されている。第３レンズ群Ｇｒ３は、物体側から順に、絞りＳＡと、両凸の正レンズ(第３１レンズＧ３１)と、両面が非球面から成る像側に凹の負メニスカスレンズ(第３２レンズＧ３２)と、光量調整装置ＳＴと、両面が非球面から成る両凹の負レンズ(第３３レンズＧ３３)と、で構成されている。第４レンズ群Ｇｒ４は、両面が非球面から成る像側に凸の正メニスカスレンズ１枚で構成されている。

第３の実施の形態(図３)では、各レンズ群が以下のように構成されている。第１レンズ群Ｇｒ１は、物体側から順に、像側に凹の負メニスカスレンズと、プリズムＰＲと、で構成されている。第２レンズ群Ｇｒ２は、物体側から順に、物体側面が非球面から成る両凹の負レンズと、両凸の正レンズと、から成る接合レンズで構成されている。第３レンズ群Ｇｒ３は、物体側から順に、絞りＳＡと、両凸の正レンズ(第３１レンズＧ３１)と、両面が非球面から成る両凹の負レンズ(第３２レンズＧ３２)と、光量調整装置ＳＴと、両面が非球面から成る両凹の負レンズ(第３３レンズＧ３３)と、で構成されている。第４レンズ群Ｇｒ４は、両面が非球面から成る像側に凸の正メニスカスレンズ１枚で構成されている。

第４の実施の形態(図４)では、各レンズ群が以下のように構成されている。第１レンズ群Ｇｒ１は、物体側から順に、像側に凹の負メニスカスレンズと、プリズムＰＲと、で構成されている。第２レンズ群Ｇｒ２は、物体側から順に、物体側に凹の負メニスカスレンズと、像側に凸の正メニスカスレンズと、から成る接合レンズで構成されている。第３レンズ群Ｇｒ３は、物体側から順に、絞りＳＡと、両面が非球面から成る両凸の正レンズ(第３１レンズＧ３１)と、両面が非球面から成る像側に凹の負メニスカスレンズ(第３２レンズＧ３２)と、光量調整装置ＳＴと、両面が非球面から成る両凹の負レンズ(第３３レンズＧ３３)と、で構成されている。第４レンズ群Ｇｒ４は、両面が非球面から成る像側に凸の正メニスカスレンズ１枚で構成されている。

第５の実施の形態(図５)では、各レンズ群が以下のように構成されている。第１レンズ群Ｇｒ１は、物体側から順に、像側面が非球面から成る像側に凹の負メニスカスレンズと、プリズムＰＲと、像側に凸の平凸レンズと、で構成されており、その平凸レンズは物体側の平面でプリズムＰＲと接合している。第２レンズ群Ｇｒ２は、物体側に凹の負メニスカスレンズ１枚で構成されている。第３レンズ群Ｇｒ３は、物体側から順に、絞りＳＡと、両面が非球面から成る両凸の正レンズ(第３１レンズＧ３１)と、両面が非球面から成る像側に凹の負メニスカスレンズ(第３２レンズＧ３２)と、光量調整装置ＳＴと、両面が非球面から成る物体側に凹の負メニスカスレンズ(第３３レンズＧ３３)と、で構成されている。第４レンズ群Ｇｒ４は、両面が非球面から成る像側に凸の正メニスカスレンズ１枚で構成されている。

各実施の形態のズームレンズＺＬは、光軸ＡＸを略９０°折り曲げるプリズムＰＲを(屈曲手段として)第１レンズ群Ｇｒ１内に有する屈曲光学系の構成になっている。プリズムＰＲは、例えば図１３に示すように、光束を略９０°折り曲げる反射面ＲＬを含んでいる。この反射面ＲＬにより、ズームレンズＺＬを屈曲光学系として使用するための光路の折り曲げが行われ、その際、光軸ＡＸが略９０度(つまり９０度又は実質的に９０度)折り曲げられるようにして光束が反射される。このようにズームレンズＺＬの光路中に光路を折り曲げる反射面ＲＬを設ければ、撮像装置ＬＵの配置の自由度が高まるとともに、撮像装置ＬＵの厚さ方向のサイズを変化させて、撮像装置ＬＵの見かけ上の薄型化を達成することが可能となる。なお、光路の折り曲げ位置はズームレンズＺＬの途中だけに限らず、必要に応じて更にズームレンズＺＬの前側や後ろ側に設定してもよい。光路の適正な折り曲げにより、撮像装置ＬＵが搭載されるデジタル機器ＣＵの見かけ上の薄型化やコンパクト化を効果的に達成することが可能となる。

各実施の形態では、反射素子であるプリズムＰＲが、光軸ＡＸを折り曲げる屈曲手段として用いられており、ズームレンズＺＬの光軸ＡＸを略９０度折り曲げるように、１つの反射面ＲＬで光束を反射させる構成になっている。その反射面ＲＬを構成する反射素子は、プリズム類(直角プリズム等)に限らず、例えばミラー類(平面ミラー等)でも構わない。また、屈曲手段が有する反射面は２つ以上でもよい。つまり、２つ以上の反射面でズームレンズＺＬの光軸ＡＸを略９０度折り曲げるように光束を反射させる反射素子を用いてもよい。光路を折り曲げるための光学的作用も反射に限らず、屈折，回折，又はそれらの組み合わせでもよい。つまり、反射面，屈折面，回折面，又はそれらのうちの２つ以上を組み合わせて有する屈曲手段を用いてもよい。また、各実施の形態に用いられているプリズムＰＲは光学的なパワーを有していないが、光路を折り曲げる屈曲手段に光学的なパワーを持たせてもよい。例えば、プリズムの反射面，光入射側面，光射出側面；ミラーの反射面等に、ズームレンズＺＬの光学的なパワーを一部負担させれば、レンズ素子のパワー負担を減らして光学性能を向上させることが可能となる。

各実施の形態では、３倍程度の変倍比を有するズームレンズが、例えばイメージサークルが対角長で６ｍｍ程度の場合、全ズーム領域で球面収差及び像面湾曲が５０μｍ程度以内、歪曲収差が最大５％程度の高い光学性能を有しつつ、最大全長３０ｍｍ以下の大きさで実現可能となる。

以下、本発明を実施したズームレンズの構成等を、コンストラクションデータ等を挙げて更に具体的に説明する。ここで挙げる実施例１〜５は、前述した第１〜第５の実施の形態にそれぞれ対応する数値実施例であり、第１〜第５の実施の形態を表すレンズ構成図(図１〜図５)は、対応する実施例１〜５のレンズ構成，ズーム移動等をそれぞれ示している。

各実施例のコンストラクションデータでは、左側の欄から順に、面番号，曲率半径r(mm)，軸上での面間隔d(mm)，ｄ線に関する屈折率nd，ｄ線に関するアッベ数νd，有効半径(mm)を示す。面番号に*が付された面は非球面であり、非球面の面形状を表わす以下の式(AS)で定義される。なお、各実施例の非球面データにおいて表記の無い項の係数は０であり、すべてのデータに関してE-n=×10^-nである。
X(H)＝(C0・H²)／{1＋√(1−ε・C0²・H²)}＋Σ(Aj・H^j) …(AS)
ただし、式(AS)中、
X(H)：高さHの位置での光軸ＡＸ方向の変位量(面頂点基準)、
H：光軸ＡＸに対して垂直な方向の高さ、
C0：近軸曲率(=1／r)、
ε：２次曲面パラメータ、
Aj：ｊ次の非球面係数、
である。

各種データとして、ズーム比，焦点距離(mm)，Ｆナンバー，画角(2ω，°)，像高(mm)，レンズ全長(mm)，ＢＦ(mm)，可変面間隔(mm)を示し、ズームレンズ群データとして、各レンズ群の焦点距離(mm)を示す。ただし、ここで使っているＢＦは、カバーガラス(平行平面板ＰＴに相当する。)の像側面から像面までの距離を表すものとする。また、表１に各実施例の条件式対応値を示す。

図６〜図１０は、実施例１〜実施例５にそれぞれ対応する収差図であり、(Ｗ)は広角端，(Ｍ)は中間，(Ｔ)は望遠端における諸収差(左から順に、球面収差等，非点収差，歪曲収差である。)を示している。図６〜図１０中、FNOはＦナンバー、Y'(mm)は撮像素子ＳＲの受光面ＳＳ上での最大像高(光軸ＡＸからの距離に相当する。)である。球面収差図において、実線ｄはｄ線に対する球面収差(mm)を表しており、破線ＳＣは正弦条件不満足量(mm)を表している。非点収差図において、破線ＤＭはメリディオナル面、実線ＤＳはサジタル面でのｄ線に対する各非点収差(mm)を表している。また、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。

実施例１
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効半径
物面 ∞ ∞
1 1000.000 0.500 1.88300 40.80 3.57
2 16.961 0.569 3.33
3 ∞ 4.880 1.90366 31.32 3.24
4 ∞ 可変 2.35
5* -6.483 0.500 1.77250 49.36 2.1
6 25.361 0.010 1.51400 42.83 2.07
7 25.361 0.844 1.90366 31.32 2.07
8 -17.396 可変 2.05
9(ＳＡ) ∞ 0.000 1.41
10* 2.529 1.394 1.51835 70.30 1.44
11* -7.029 0.509 1.44
12* 39.270 0.700 1.63550 23.89 1.32
13* 5.349 0.452 1.24
14(ＳＴ) ∞ 2.192 1.28
15* -5.580 0.700 1.53048 55.72 1.48
16* 8.187 可変 1.72
17* -5.217 1.260 1.60280 28.30 2.38
18* -3.004 0.200 2.68
19 ∞ 0.500 1.51680 64.20 4
20 ∞ ＢＦ 4
像面 ∞

非球面データ
第5面
ε=1.0000,
A4= 0.22366454E-04,A6=-0.26922616E-04,A8= 0.96549515E-05,A10=-0.87532631E-06
第10面
ε=1.0000,
A4=-0.54674344E-02,A6=-0.22822274E-02,A8= 0.39814022E-03,A10=-0.33631805E-03
第11面
ε=1.0000,
A4=-0.15494243E-01,A6= 0.47796762E-02,A8=-0.17300419E-02,A10= 0.10922749E-03
第12面
ε=1.0000,
A4=-0.42224735E-01,A6= 0.17850083E-01,A8=-0.21172455E-02,A10= 0.31592500E-03
第13面
ε=1.0000,
A4=-0.26197753E-01,A6= 0.21131043E-01,A8=-0.40775413E-02,A10= 0.18781265E-02
第15面
ε=1.0000,
A4=-0.58895103E-01,A6= 0.96176580E-02,A8= 0.40498591E-02,A10=-0.86990107E-03
第16面
ε=1.0000,
A4=-0.44606249E-01,A6= 0.13271668E-01,A8=-0.10328750E-02,A10= 0.36356018E-04
第17面
ε=1.0000,
A4=-0.77051130E-02,A6= 0.15316800E-02,A8= 0.65919947E-04,A10=-0.27466513E-04
第18面
ε=1.0000,
A4=-0.42960861E-02,A6= 0.60861974E-02,A8=-0.15159029E-02,A10= 0.28050520E-03,A12=-0.29982584E-04,A14= 0.13218726E-05

各種データ
ズーム比 2.748
(Ｗ)広角 (Ｍ)中間 (Ｔ)望遠
焦点距離 5.00 8.74 13.74
Ｆナンバー 3.55 5.14 6.98
画角(2ω) 61.85 35.28 22.9
像高 2.88 2.88 2.88
レンズ全長 22.759 22.759 22.759
ＢＦ 0.498 0.497 0.497
d4 1.025 2.462 1.025
d8 5.313 1.599 0.400
d16 0.715 2.992 5.627

ズームレンズ群データ
群始面焦点距離
1 1 -19.544
2 5 -17.408
3 9 4.659
4 17 9.674

実施例２
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効半径
物面 ∞ ∞
1 158.008 0.480 1.89188 36.05 3.62
2 9.551 0.792 3.29
3 ∞ 4.800 1.90366 31.32 3.23
4 ∞ 可変 2.54
5* 17.808 0.560 1.68863 52.90 2.36
6* 2.932 0.403 2.16
7 5.026 0.975 1.90366 31.32 2.20
8 27.375 可変 2.13
9(ＳＡ) ∞ 0.000 1.35
10 2.198 2.149 1.49700 81.61 1.39
11 -13.282 0.325 1.2
12* 5.736 0.800 1.82114 24.06 1.16
13* 2.487 0.460 1.2
14(ＳＴ) ∞ 2.767 1.26
15* -14.910 0.560 1.60280 28.30 1.63
16* 106.472 可変 2.02
17* -28.462 1.387 1.60280 28.30 2.55
18* -5.000 0.160 2.93
19 ∞ 0.400 1.51680 64.20 4
20 ∞ ＢＦ 4
像面 ∞

非球面データ
第5面
ε=1.0000,
A4=-0.10783264E-01,A6= 0.20334107E-02,A8=-0.24238114E-03,A10= 0.13837928E-04
第6面
ε=1.0000,
A4=-0.15886325E-01,A6= 0.22654142E-02,A8=-0.34841055E-03,A10= 0.17447863E-04
第12面
ε=1.0000,
A4=-0.54015427E-01,A6=-0.10465479E-01,A8= 0.21494257E-02,A10=-0.16254723E-02
第13面
ε=1.0000,
A4=-0.64537266E-01,A6=-0.32677892E-02,A8= 0.28959871E-02,A10=-0.55365793E-03
第15面
ε=1.0000,
A4=-0.41108036E-01,A6= 0.12930166E-02,A8= 0.30205648E-03,A10=-0.12263764E-02
第16面
ε=1.0000,
A4=-0.35882742E-01,A6= 0.57373086E-02,A8=-0.14053482E-02,A10=-0.14801384E-03,A12= 0.38478227E-04
第17面
ε=1.0000,
A4=-0.80081786E-02,A6=-0.36605635E-02,A8= 0.98203137E-03,A10=-0.10116623E-03,A12=-0.71195649E-05,A14= 0.10214687E-05
第18面
ε=1.0000,
A4= 0.21047934E-02,A6=-0.52203535E-02,A8= 0.14059616E-02,A10=-0.19764666E-03,A12= 0.12554431E-04,A14=-0.31246691E-06

各種データ
ズーム比 2.89
(Ｗ)広角 (Ｍ)中間 (Ｔ)望遠
焦点距離 4.93 8.52 14.25
Ｆナンバー 3.60 5.17 7.64
画角(2ω) 68.84 41.07 26.34
像高 2.88 2.88 2.88
レンズ全長 23.6 23.6 23.6
ＢＦ 0.399 0.399 0.399
d4 0.626 2.487 0.253
d8 5.319 0.866 0.287
d16 0.240 2.831 5.645

ズームレンズ群データ
群始面焦点距離
1 1 -11.415
2 5 -27.132
3 9 5.071
4 17 9.843

実施例３
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効半径
物面 ∞ ∞
1 20.499 0.500 1.88300 40.80 3.65
2 7.519 1.000 3.28
3 ∞ 4.880 1.90366 31.32 3.19
4 ∞ 可変 2.34
5* -6.388 0.500 1.77250 49.36 2.09
6 7.990 0.010 1.5140 42.83 2.07
7 7.990 1.033 1.90366 31.32 2.07
8 -17.207 可変 2.05
9(ＳＡ) ∞ 0.000 1.39
10 2.428 1.586 1.49700 81.61 1.43
11 -7.354 0.363 1.4
12* -34.785 0.700 1.63550 23.89 1.31
13* 8.201 0.477 1.31
14(ＳＴ) ∞ 2.668 1.34
15* -4.520 0.700 1.53048 55.72 1.51
16* 19.118 可変 1.82
17* -6.659 1.299 1.60280 28.30 2.53
18* -3.136 0.200 2.85
19 ∞ 0.500 1.51680 64.20 4
20 ∞ ＢＦ 4
像面 ∞

非球面データ
第5面
ε=1.0000,
A4=-0.89951111E-04,A6= 0.11825219E-04,A8=-0.39586275E-05,A10= 0.40470829E-06
第12面
ε=1.0000,
A4=-0.36204412E-01,A6= 0.13425046E-02,A8= 0.84209913E-03,A10=-0.45278290E-05
第13面
ε=1.0000,
A4=-0.28813056E-01,A6= 0.65696774E-02,A8=-0.28897680E-03,A10= 0.47934063E-03
第15面
ε=1.0000,
A4=-0.56638179E-01,A6= 0.10094347E-02,A8= 0.21079106E-02,A10= 0.97603176E-04
第16面
ε=1.0000,
A4=-0.39790895E-01,A6= 0.69130197E-02,A8=-0.21312615E-03,A10= 0.43475116E-04
第17面
ε=1.0000,
A4=-0.44005716E-02,A6= 0.14126293E-02,A8=-0.11386831E-04,A10=-0.21513702E-04
第18面
ε=1.0000,
A4= 0.52278180E-02,A6= 0.17967416E-02,A8=-0.18334812E-03,A10= 0.32896371E-04,A12=-0.65852086E-05,A14= 0.40258351E-06

各種データ
ズーム比 2.748
(Ｗ)広角 (Ｍ)中間 (Ｔ)望遠
焦点距離 4.40 7.70 12.09
Ｆナンバー 3.55 5.16 6.94
画角(2ω) 67.81 39.84 25.92
像高 2.88 2.88 2.88
レンズ全長 23.9 23.9 23.9
ＢＦ 0.498 0.498 0.498
d4 1.080 2.760 1.033
d8 5.418 1.345 0.400
d16 0.488 2.882 5.553

ズームレンズ群データ
群始面焦点距離
1 1 -13.694
2 5 -21.465
3 9 4.794
4 17 8.638

実施例４
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効半径
物面 ∞ ∞
1 550.907 0.500 1.90366 31.32 3.59
2 16.234 0.582 3.34
3 ∞ 4.850 1.84666 23.78 3.25
4 ∞ 可変 2.31
5 -6.202 0.400 1.77250 49.62 2.09
6 -113.562 0.010 1.51400 42.83 2.07
7 -113.562 0.759 1.94595 17.98 2.07
8 -15.233 可変 2.05
9(ＳＡ) ∞ 0.000 1.36
10* 2.420 1.394 1.51835 70.30 1.4
11* -3.533 0.100 1.37
12* 376.705 0.500 1.80542 26.12 1.31
13* 4.983 0.569 1.22
14(ＳＴ) ∞ 2.335 1.25
15* -3.089 0.700 1.53048 55.72 1.38
16* 34.220 可変 1.67
17* -5.153 1.314 1.63550 23.89 2.36
18* -2.996 0.200 2.7
19 ∞ 0.500 1.51680 64.20 4
20 ∞ ＢＦ 4
像面 ∞

非球面データ
第10面
ε=1.0000,
A4=-0.45839736E-02,A6=-0.32455261E-02,A8= 0.52699352E-03,A10=-0.51553810E-03
第11面
ε=1.0000,
A4= 0.10358764E-01,A6= 0.17898672E-02,A8=-0.22228635E-02,A10= 0.24799805E-03
第12面
ε=1.0000,
A4=-0.22625464E-01,A6= 0.19048604E-01,A8=-0.42833710E-02,A10= 0.82977289E-03
第13面
ε=1.0000,
A4=-0.24223335E-01,A6= 0.22378538E-01,A8=-0.48140524E-02,A10= 0.17157953E-02
第15面
ε=1.0000,
A4=-0.40480824E-01,A6= 0.94684944E-02,A8= 0.11609029E-02,A10=-0.68836331E-03
第16面
ε=1.0000,
A4=-0.24357422E-01,A6= 0.95682125E-02,A8=-0.89582580E-03,A10=-0.12486802E-04
第17面
ε=1.0000,
A4=-0.15545263E-01,A6= 0.36143966E-02,A8=-0.37156578E-03,A10= 0.73444153E-05
第18面
ε=1.0000,
A4=-0.92382060E-02,A6= 0.71904159E-02,A8=-0.17590264E-02,A10= 0.29522836E-03,A12=-0.29072357E-04,A14= 0.12573336E-05

各種データ
ズーム比 2.748
(Ｗ)広角 (Ｍ)中間 (Ｔ)望遠
焦点距離 4.84 8.47 13.31
Ｆナンバー 3.55 5.12 6.94
画角(2ω) 64.2 36.25 23.59
像高 2.88 2.88 2.88
レンズ全長 22.01 22.01 22.01
ＢＦ 0.498 0.498 0.498
d4 0.964 2.282 0.838
d8 5.084 1.533 0.400
d16 0.751 2.984 5.561

ズームレンズ群データ
群始面焦点距離
1 1 -18.519
2 5 -16.897
3 9 4.529
4 17 9.107

実施例５
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効半径
物面 ∞ ∞
1 10000.000 0.400 1.88300 40.80 3.55
2* 13.153 0.650 3.31
3 ∞ 4.850 1.90366 31.32 3.23
4 ∞ 0.568 1.94595 17.98 2.4
5 -22.561 可変 2.33
6 -6.405 0.400 1.77250 49.62 1.96
7 -24.601 可変 1.9
8(ＳＡ) ∞ 0.000 1.3
9* 2.280 1.338 1.51835 70.30 1.33
10* -3.940 0.143 1.3
11* 38.772 0.500 1.80542 26.12 1.24
12* 4.844 0.508 1.16
13(ＳＴ) ∞ 2.026 1.19
14* -2.025 0.650 1.53048 55.72 1.31
15* -8.122 可変 1.63
16* -6.474 1.480 1.63550 23.89 2.4
17* -3.155 0.200 2.77
18 ∞ 0.500 1.51680 64.20 4
19 ∞ ＢＦ 4
像面 ∞

非球面データ
第2面
ε=1.0000,
A4= 0.14853671E-04,A6=-0.83612910E-05,A8= 0.17242335E-06
第9面
ε=1.0000,
A4=-0.50481359E-02,A6=-0.26394225E-02,A8= 0.48729360E-03,A10=-0.50031918E-03
第10面
ε=1.0000,
A4= 0.97008297E-02,A6= 0.42758581E-02,A8=-0.33734408E-02,A10= 0.42831913E-03
第11面
ε=1.0000,
A4=-0.20918539E-01,A6= 0.20571155E-01,A8=-0.51073310E-02,A10= 0.99656907E-03
第12面
ε=1.0000,
A4=-0.21816354E-01,A6= 0.22669864E-01,A8=-0.41402705E-02,A10= 0.20167967E-02
第14面
ε=1.0000,
A4=-0.27743890E-01,A6= 0.77878417E-02,A8= 0.58772737E-02,A10=-0.19293649E-02
第15面
ε=1.0000,
A4=-0.13932055E-01,A6= 0.69542126E-02,A8= 0.32954578E-03,A10=-0.21862348E-03
第16面
ε=1.0000,
A4=-0.71447179E-02,A6= 0.18036243E-02,A8=-0.32308797E-03,A10= 0.13188466E-04
第17面
ε=1.0000,
A4= 0.15542640E-02,A6= 0.25271854E-02,A8=-0.41550046E-03,A10= 0.31049823E-04,A12=-0.19584366E-05,A14= 0.12692147E-06

各種データ
ズーム比 2.746
(Ｗ)広角 (Ｍ)中間 (Ｔ)望遠
焦点距離 4.80 8.39 13.18
Ｆナンバー 3.55 5.03 6.90
画角(2ω) 64.34 36.56 23.89
像高 2.88 2.88 2.88
レンズ全長 21.41 21.41 21.41
ＢＦ 0.499 0.499 0.499
d5 0.975 1.955 0.662
d7 4.952 1.826 0.400
d15 0.780 2.926 5.644

ズームレンズ群データ
群始面焦点距離
1 1 -65.336
2 6 -11.319
3 8 4.481
4 16 8.253

第１の実施の形態(実施例１)のレンズ構成図。第２の実施の形態(実施例２)のレンズ構成図。第３の実施の形態(実施例３)のレンズ構成図。第４の実施の形態(実施例４)のレンズ構成図。第５の実施の形態(実施例５)のレンズ構成図。実施例１の収差図。実施例２の収差図。実施例３の収差図。実施例４の収差図。実施例５の収差図。撮像装置を搭載したデジタル機器の概略構成例を模式的断面で示す図。第１の実施の形態(実施例１)を光路展開状態における光学断面で示す光路図。第１の実施の形態(実施例１)を光路折り曲げ状態における光学断面で示す光路図。

符号の説明

ＣＵデジタル機器
ＬＵ撮像装置
ＺＬズームレンズ
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
Ｇ３１第３１レンズ
Ｇ３２第３２レンズ
Ｇ３３第３３レンズ
ＰＲプリズム
ＲＬ反射面
ＳＡ絞り
ＳＴ光量調整装置
ＰＴ平行平面板
ＳＲ撮像素子
ＳＳ受光面
ＩＭ像面(光学像)
ＡＸ光軸
１信号処理部
２制御部
３メモリ
４操作部
５表示部

Claims

物体側から順に、負の光学的パワーを有する第１レンズ群と、負の光学的パワーを有する第２レンズ群と、正の光学的パワーを有する第３レンズ群と、正の光学的パワーを有する第４レンズ群と、を含むズームレンズであって、
前記第１レンズ群がズーミング中に位置固定であり、前記第３レンズ群が、物体側から順に、正の光学的パワーを有する単レンズと、負の光学的パワーを有する単レンズと、負の光学的パワーを有する単レンズと、の３枚で構成されており、前記第３レンズ群を構成している３枚の単レンズを、物体側から順に、第３１レンズ、第３２レンズ、第３３レンズとするとき、以下の条件式(1)を満たすことを特徴とするズームレンズ；
0.4＜L3／fw＜1.2 …(1)
ただし、
L3：第３２レンズと第３３レンズとの間の軸上空気間隔、
fw：広角端における全系の焦点距離、
である。
以下の条件式(2)を満たすことを特徴とする請求項１記載のズームレンズ；
0.5＜f3／fw＜1.5 …(2)
ただし、
f3：第３レンズ群の焦点距離、
fw：広角端における全系の焦点距離、
である。
以下の条件式(3)を満たすことを特徴とする請求項１又は２記載のズームレンズ；
0.2＜f32／f33＜2 …(3)
ただし、
f32：第３２レンズの焦点距離、
f33：第３３レンズの焦点距離、
である。
前記第３２レンズが両面非球面レンズであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
以下の条件式(4)を満たすことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のズームレンズ；
0.3＜(CR1−CR2)／(CR1＋CR2)＜2.1 …(4)
ただし、
CR1：第３２レンズの物体側面の曲率半径、
CR2：第３２レンズの像側面の曲率半径、
である。
以下の条件式(5)を満たすことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のズームレンズ；
0.5＜｜f33／f3｜＜5 …(5)
ただし、
f33：第３３レンズの焦点距離、
f3：第３レンズ群の焦点距離、
である。
以下の条件式(6)を満たすことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のズームレンズ；
-4＜f11／fw＜-2 …(6)
ただし、
f11：第１レンズ群中の負レンズの焦点距離、
fw：広角端における全系の焦点距離、
である。
以下の条件式(7)を満たすことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のズームレンズ；
0.5＜f1／f2＜7 …(7)
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。
さらに前記第３レンズ群内に光量調整装置を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のズームレンズ。
前記光量調整装置を前記第３２レンズと前記第３３レンズとの間に有することを特徴とする請求項９記載のズームレンズ。
前記第１レンズ群が光束を略９０°折り曲げる反射面を含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のズームレンズ。
前記第４レンズ群がズーミング中に位置固定であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のズームレンズ。
請求項１〜１２のいずれか１項に記載のズームレンズと、受光面上に形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備え、前記撮像素子の受光面上に被写体の光学像が形成されるように前記ズームレンズが設けられていることを特徴とする撮像装置。