JP4788953B2 - 撮像装置及びズームレンズ - Google Patents

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Description

本発明は新規な撮像装置及びズームレンズに関する。詳しくは、光軸折曲手段を有するズームレンズ及び該ズームレンズを使用した撮像装置に関し、デジタルカメラにおいて撮像素子の大型化とカメラの薄型化を両立させる技術に関する。
近年のデジタルカメラの年間販売台数は、フィルムカメラのそれを超え驚異的に普及している。特に、民生用普及機種のいわゆるコンパクトデジタルカメラは、コンパクトフィルムカメラに比べて、小型軽量でランニングコストが安く、写した結果が液晶画面ですぐに確認できるという要素が、普及した大きな原因だと思われる。
コンパクトデジタルカメラの小型化に関しては、特に、レンズの薄型化が大きな課題となっており、いわゆる沈胴レンズと言われる伸縮式鏡筒で、使用しないときは薄く畳んでカメラ内に収納できるものが多い。しかし、沈胴レンズでは外力による衝撃で破損しやすいという大きな欠点がある。
これに対して、衝撃にも強く、薄型化ができる手段として、特許文献１乃至３に示すようなレンズ系の中に光軸を折り曲げる反射部材を設けて、薄型化を実現したコンパクトデジタルカメラがある。これらのいわゆる折り曲げ光学系は、薄型化だけは達成できるが、レンズ系の中に反射部材であるプリズムやミラーを配置する空間を設ける必要があり、また、反射部材はズームレンズの変倍機能や結像機能には寄与しないので、反射部材が本来は無用な空間を占有することになり、本質的にはレンズの体積の増加を招き、小型化にはなっていない。そのため、折り曲げ光学系を採用するコンパクトデジタルカメラでは、画面寸法が小さい撮像素子を採用することによりカメラの小型化を達成している。
しかしながら、高解像度を確保できる有効画素数を維持したまま、画面寸法を小さくすると、画素ピッチが細かくなり、光電変換するセンサの１画素中の面積が小さくなって、感度の低下、ノイズの増大を招き、明るい被写体の白飛びや暗い被写体の黒つぶれが顕著になって、画質の点では沈胴レンズに対して不利になりやすい。
また、小さい撮像素子を採用してレンズの小型化を達成しても、撮像素子のパッケージの外形寸法は、有効画面寸法に比べてかなり大きいので、カメラの厚みは撮像素子のパッケージ寸法で制約されて、薄型化に限界がある。
コンパクトデジタルカメラが小さい撮像素子に、沈胴レンズや折り曲げレンズを組み合わせて、軽薄短小を追求する一方、画質を重視する要求に対しては、３５ｍｍ判フルサイズやいわゆるＡＰＳ−Ｃサイズなどの大型撮像素子で、高感度でもノイズの発生が少なく、広い階調表現幅で白飛びや黒つぶれが起きにくく、高解像度が得られるという高画質デジタルカメラがある。この高画質デジタルカメラは一眼レフ方式か連動距離計方式のレンズ交換が可能なカメラとして製品化されており、コンパクトデジタルカメラとは比較の対象にならないほどの体積や重量がある。特にカメラの奥行き方向の寸法は、コンパクトデジタルカメラ並みの３倍程度のズームレンズを装着したときでも、携帯性を甚だしく阻害するほどに大きなものとなってしまう。
特開２００４−３５４８６９号公報 特開２００４−１９３８４８号公報 特開２００４−１７０７０７号公報
上記したように、ズームレンズ付きコンパクトデジタルカメラに小さい撮像素子を採用することで小型化を達成する代わりに、ノイズや階調表現などで高画質が得られず、高画質を求めるとレンズ交換式カメラとなり、ズームレンズを装着すると大きく重くなってしまう。市場からはコンパクトデジタルカメラと一眼デジタルカメラの中間の存在で、高画質が得られる十分な大きさの撮像素子を採用して高画質を維持しつつ、ズームレンズ付きでコンパクトなデジタルカメラへの要望が根強くある。
前述したとおり、小型化に関し特に重要なのは薄型化であり、上記特許文献１を適用してズームレンズの奥行きを薄くすることはできる。しかし、折り曲げ光学系は本質的にレンズ系自体の体積を増大させる手法であるため、画面寸法の小さい撮像素子と組み合わせてコンパクトデジタルカメラを実現させていたものを、大きい画面寸法に合わせてレンズ系を比例的に拡大すると、折り曲げたあとの鏡筒の長さが使用に支障をきたすほど長くなって、好ましくない。折り曲げたあとの鏡筒を短くする手段としては、特許文献２や特許文献３に示された手段が有効ではあるが、その場合、２つの可動レンズ群が１本の光軸（途中で折り曲がることのない）上に無いため、２つの可動レンズ群の間での偏芯誤差が生じやすく、また偏芯誤差の測定や調整が極めて困難であり、安定した性能を維持しながら量産することが困難となる。
また、特許文献２や特許文献３に示された手段で鏡筒の長さを短縮すると、次に課題となるのが大きい画面寸法の撮像素子を入れたパッケージの寸法が、カメラの薄型化の障害になることである。
本発明は、有効画面の大きな撮像素子を採用して高画質を実現しつつ、レンズの鏡筒前面からの突出量が少なく、携帯性が良好である薄いボディを実現した撮像装置と、該撮像装置に使用するズームレンズを提供することを課題とする。
本発明撮像装置は、上記した課題を解決するために、筐体内に配置された、複数の固定レンズ群と複数の可動レンズ群と少なくとも３つ以上の光軸折曲手段とを含むズームレンズと、上記ズームレンズによって形成された画像を電気的信号に変換する撮像素子を有し、上記ズームレンズは、物体側より順に配列された、第１の光軸を有する負レンズ群と光軸をほぼ直角に折り曲げる第１の光軸折曲手段と上記第１の光軸折曲手段により折り曲げたあとの第２の光軸を有する正レンズ群とから成り全体として正の屈折力を有する固定の第１レンズ群と、変倍作用、像面位置補正作用及び合焦作用を行うことが可能なように第２の光軸上に配列された複数の可動レンズ群及び少なくとも１つの固定レンズ群と、上記可動レンズ群の内で最も像側の可動レンズ群より像側に配置され、光軸をほぼ直角に折り曲げる第２の光軸折曲手段とを備え、上記第１及び第２の光軸折曲手段を含む３つ以上の光軸折曲手段のうち最も像側に位置する光軸折曲手段により、上記筐体の内壁面に対して撮像素子がほぼ平行に配置されるように光軸を折り曲げるようにしたものである。
従って、本発明撮像装置にあっては、撮像素子が筐体の内壁面に対してほぼ平行に配置され、また、複数の可動レンズ群は何れも第２の光軸上に配置される。
また、本発明ズームレンズは、物体側より順に配列された、第１の光軸を有する負レンズ群と光軸をほぼ直角に折り曲げる第１の反射手段と上記第１の反射手段により折り曲げたあとの第２の光軸を有する正レンズ群とから成り全体として正の屈折力を有する第１レンズ群と、第２の光軸上を光軸方向に移動して主に変倍を行う負の屈折力を有する第２レンズ群と、第２の光軸上に固定で正の屈折力を有する第３レンズ群と、第２の光軸上を光軸方向に移動して変倍に伴う像面位置の変動の補正とフォーカシングを行う正の屈折力を有する第４レンズ群と、上記第１レンズ群乃至第４レンズ群による合成焦点距離とバックフォーカスを伸ばす働きをする負の屈折力を有する第５レンズ群と、複数の反射手段を有するものである。
従って、本発明ズームレンズにあっては、第１の反射手段を除く複数の反射手段が長いバックフォーカスに配置される。
本発明撮像装置は、筐体内に配置された、複数の固定レンズ群と複数の可動レンズ群と少なくとも３つ以上の光軸折曲手段とを含むズームレンズと、上記ズームレンズによって形成された画像を電気的信号に変換する撮像素子を有する撮像装置であって、上記ズームレンズは、物体側より順に配列された、第１の光軸を有する負レンズ群と光軸をほぼ直角に折り曲げる第１の光軸折曲手段と上記第１の光軸折曲手段により折り曲げたあとの第２の光軸を有する正レンズ群とから成り全体として正の屈折力を有する固定の第１レンズ群と、変倍作用、像面位置補正作用及び合焦作用を行うことが可能なように第２の光軸上に配列された複数の可動レンズ群及び少なくとも１つの固定レンズ群と、上記可動レンズ群の内で最も像側の可動レンズ群より像側に配置され、光軸をほぼ直角に折り曲げる第２の光軸折曲手段とを備え、上記第１及び第２の光軸折曲手段を含む３つ以上の光軸折曲手段のうち最も像側に位置する光軸折曲手段により、上記筐体の内壁面に対して撮像素子がほぼ平行に配置されるように光軸を折り曲げることを特徴とする。
従って、本発明撮像装置にあっては、撮像素子が筐体の内壁面に沿って配置されるため、撮像素子のパッケージの幅が撮像装置の厚み、すなわち、第１レンズ群に入射する光軸方向の大きさの制約になることが無く、薄型化を阻害することがない。また、主要なレンズ群、特に、複数の可動レンズ群を第２の光軸上に並べられるので、偏芯誤差の発生が抑制され、仮に、偏心誤差が生じたとしても、、該偏芯誤差の測定や調整が容易になる。
本発明ズームレンズは、物体側より順に配列された、第１の光軸を有する負レンズ群と光軸をほぼ直角に折り曲げる第１の反射手段と上記第１の反射手段により折り曲げたあとの第２の光軸を有する正レンズ群とから成り全体として正の屈折力を有する第１レンズ群と、第２の光軸上を光軸方向に移動して主に変倍を行う負の屈折力を有する第２レンズ群と、第２の光軸上に固定で正の屈折力を有する第３レンズ群と、第２の光軸上を光軸方向に移動して変倍に伴う像面位置の変動の補正とフォーカシングを行う正の屈折力を有する第４レンズ群と、上記第１レンズ群乃至第４レンズ群による合成焦点距離とバックフォーカスを伸ばす働きをする負の屈折力を有する第５レンズ群と、複数の反射手段を有することを特徴とする。
従って、本発明ズームレンズにあっては、長いバックフォーカスを確保して、そのバックフォーカス、第１の反射手段を除く複数の反射手段を配置することが可能になる。
請求項２に記載した発明にあっては、筐体内に配置された、複数の固定レンズ群と複数の可動レンズ群と３つの光軸折曲手段とを含むズームレンズと、上記ズームレンズによって形成された画像を電気的信号に変換する撮像素子を有し、上記ズームレンズは、物体側より順に配列された、第１の光軸を有する負レンズ群と光軸をほぼ直角に折り曲げる第１の光軸折曲手段と上記第１の光軸折曲手段により折り曲げたあとの第２の光軸を有する正レンズ群とから成り全体として正の屈折力を有する固定の第１レンズ群と、変倍作用、像面位置補正作用及び合焦作用を行うことが可能なように第２の光軸上に配列された複数の可動レンズ群及び少なくとも１つの固定レンズ群と、上記可動レンズ群の内で最も像側の可動レンズ群より像側に配置された第２の光軸折曲手段と、上記第２の光軸折曲手段より像側に配置された第３の光軸折曲手段とを備え、上記第２の光軸折曲手段により第２の光軸を折り曲げて第１の光軸と第２の光軸を含む平面にほぼ直交する向きの第３の光軸と成し、上記第３の光軸折曲手段により、上記筐体の内壁面に対して撮像素子がほぼ平行に配置されるように上記第３の光軸を折り曲げるので、光軸折曲手段を３つに限定して、折り曲げる方向も限定することで、請求項１に記載した発明の利点を有する撮像装置を最も低コストで実現することができ、シンプルなデザインのカメラに適している。
請求項３に記載した発明にあっては、筐体内に配置された、複数の固定レンズ群と複数の可動レンズ群と４つの光軸折曲手段とを含むズームレンズと、上記ズームレンズによって形成された画像を電気的信号に変換する撮像素子を有し、上記ズームレンズは、物体側より順に配列された、第１の光軸を有する負レンズ群と光軸をほぼ直角に折り曲げる第１の光軸折曲手段と上記第１の光軸折曲手段により折り曲げたあとの第２の光軸を有する正レンズ群とから成り全体として正の屈折力を有する固定の第１レンズ群と、変倍作用、像面位置補正作用、合焦作用を行うことが可能なように第２の光軸上に配列された複数の可動レンズ群と少なくとも１つの固定レンズ群と、上記可動レンズ群の内で最も像側の可動レンズ群より像側に配置された第２の折り曲げ手段と、上記第２の光軸折曲手段の像側に配置された第３の光軸折曲手段と、上記第３の光軸折曲手段の像側に配置された第４の光軸折曲手段とを備え、上記第２の光軸折曲手段により第２の光軸を折り曲げて第１の光軸と第２の光軸を含む平面にほぼ直交する向きの第３の光軸と成し、上記第３の光軸折曲手段により第３の光軸を折り曲げて第２の光軸とほぼ平行な方向な第４の光軸と成し、上記第４の光軸折曲手段により、上記筐体の内壁面に対して撮像素子がほぼ平行に配置されるように上記第４の光軸を折り曲げるので、光軸折曲手段を４つ配置することで、長いバックフォーカスを折りたたんで目立たなくして、筐体を薄型とすると共に縦横の寸法も共に最小の寸法に収めることができる。
請求項４に記載した発明にあっては、上記の第２の光軸折曲手段と第３の光軸折曲手段とは同一のプリズムの異なる反射面として構成され、上記プリズムの入射面と射出面は同一の平面内に位置しているので、光軸折曲手段が４つあるにも関わらず、３個のプリズムで構成することができ、低コスト化と小型化が可能である。
請求項５に記載した発明にあっては、筐体内に配置された、複数の固定レンズ群と複数の可動レンズ群と４つの光軸折曲手段とを含むズームレンズと、上記ズームレンズによって形成された画像を電気的信号に変換する撮像素子を有し、上記ズームレンズは物体側より順に配列された、第１の光軸を有する負レンズ群と光軸をほぼ直角に折り曲げる第１の光軸折曲手段と上記第１の光軸折曲手段により折り曲げたあとの第２の光軸を有する正レンズ群とから成り全体として正の屈折力を有する固定の第１レンズ群と、変倍作用、像面位置補正作用、合焦作用を行うことが可能なように第２の光軸上に配列された複数の可動レンズ群と少なくとも１つの固定レンズ群と、上記可動レンズ群の内で最も像側の可動レンズ群より像側に配置された第２の折り曲げ手段と、上記第２の光軸折曲手段の像側に配置された第３の光軸折曲手段と、上記第３の光軸折曲手段の像側に配置された第４の光軸折曲手段とを備え、上記第２の光軸折曲手段により第２の光軸を折り曲げて第１の光軸にほぼ平行な向きの第３の光軸と成し、上記第３の光軸折曲手段により上記第３の光軸を折り曲げて第２の光軸と第３の光軸を含む平面にほぼ直交する向きの第４の光軸と成し、上記第４の光軸折曲手段により、上記筐体の内壁面に対して撮像素子がほぼ平行に配置できるように上記第４の光軸を折り曲げるので、設計の自由度が増大する。
請求項６に記載した発明にあっては、上記第２の光軸折曲手段以降の光軸折曲手段は、全ズーム域の全有効光線に対して全反射が成り立つ屈折率と角度設定のプリズムの反射面として構成されているので、第１の光軸折曲手段以外の光軸折曲手段を、プリズムの全反射とすることにより、透過光量の損失を最小限に抑えることができる。
請求項７に記載した発明にあっては、記撮像素子を収納するパッケージの画面短辺方向の外形寸法が２０ｍｍ以上であるので、高画質の維持とカメラの小型化の両立を高いレベルで実現することができる。
請求項９に記載した発明にあっては、上記第１の反射手段が直角プリズムの反射面であり、該直角プリズムの屈折率をｎｆとし、上記第５レンズ群より像側に配置された反射手段が全反射面を含む複数のプリズムの反射面で構成され、上記プリズムの屈折率をｎｒとして、条件式（１）１．８ ＜ ｎｆ、（２）１．６２ ＜ ｎｒを満足するので、光軸折曲手段のの小型化と透過光量の損失を少なくすることができる。
請求項１０に記載した発明にあっては、上記第１の光軸を有する第１レンズ群の負レンズ群は、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズ１枚で構成されたので、レンズの奥行き方向の長さ、すなわち、厚さを最も小さくすることができる。
請求項１１に記載した発明にあっては、上記第１の光軸を有する第１レンズ群の負レンズ群は、物体側より順に配列された、１枚の凸レンズ及び物体側に凸面を向けた２枚の凹メニスカスレンズで構成されたので、負レンズから発生する歪曲収差、オーバー側の像面湾曲、倍率色収差を軽減するために負の屈折力を２枚の凹レンズに分担させ、さらに最も物体側に凸レンズを配置することで上記の収差を打ち消して補正することができる。
請求項１２に記載した発明にあっては、上記第１レンズ群に含まれる第２の光軸を有する正レンズ群は、物体側より順に配列された、凸レンズ及び凹レンズと凸レンズとの接合レンズにより構成され、上記第２レンズ群は、物体側より順に配列された、２枚の凹レンズ及び１枚の凸レンズにより構成され、上記第３レンズ群は１枚の凸レンズにより構成され、上記第４レンズ群は凸レンズと凹レンズとの接合レンズにより構成され、上記第５レンズ群は凹レンズと凸レンズとの接合レンズにより構成され、ν113a を第１レンズ群の正レンズ群を構成する最も物体側の凸レンズのアッベ数、ν113cを第１レンズ群の正レンズ群を構成する接合レンズの凸レンズのアッベ数として、条件式（３）ν113a ＜ ３０、（４）ν113c ＞ ５５を満足するので、小型化と低コストを両立させつつ、長いバックフォーカスを確保することができる。
請求項１３に記載した発明にあっては、β２Tを第２レンズ群の望遠端における横倍率、β５を第５レンズ群の横倍率、ｆ３を第３レンズ群の焦点距離、ｆ５を第５レンズ群の焦点距離として、条件式（５）０．６５ ＜ │β２T│ ＜ １．１、（６）β５ ＞ １.２、（７）│ｆ５／ｆ３│ ＞ ２.２を満足するので、第１レンズ群の正レンズ群以降を細長くして、撮像装置の薄型化に寄与する。
以下に、本発明撮像装置及びズームレンズを実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図１乃至図３は本発明撮像装置の各別の実施の形態１、２、３を示すものであり、先ず、３つの実施の形態１、２、３に共通の事項について説明する。
破線で示した筐体１１、２１、３１内に後述するズームレンズ及び撮像素子等が配置される。例えば、筐体１１、２１、３１の上面に配置されたレリーズボタン１２、２２、３２を押すことにより撮影が行える。筐体１１、２１、３１の中にはズームレンズ１３、２３、３３が、図示しない鏡筒、絞り装置、レンズ駆動装置などと共に、配置され、パッケージ１４、２４、３４内に収容された撮像素子１５、２５、３５の受光面に結像される。
本発明撮像装置１、２、３及びズームレンズ１３、２３、３３の最も大きな特徴は、第１レンズ群Ｇ１内のプリズムＰ１により入射光軸（第１の光軸）ａｘ１を折り曲げることによって入射光軸ａｘ１方向の大きさ、すなわち、厚みを薄くすると共に、撮像素子１５、２５、３５のパッケージ１４、２４、３４が筐体１１、２１、３１を薄くすることの妨げにならないように、撮像素子１５、２５、３５の手前に配置した最後のプリズムＰｉ（＝３、４、・・・）ｒによって光軸を折り曲げることにより、筐体１１、２１、３１の比較的広い表面１１ａ、２１ａ．３１ａの内面に撮像素子１５、２５、３５のパッケージ１４、２４、３４の広い面が押し付けられるように配置することにある。
次に、図１を参照して、第１の実施の形態にかかる撮像装置１における光学系１３の配置について説明する。物体側より順に、第１の光軸（入射光軸）ａｘ１を持つ負レンズ群Ｌ１１、第１のプリズムＰ１及びプリズムＰ１によりほぼ９０度下側に折り曲げられた第２の光軸ａｘ２を有する正レンズ群Ｌ１３により第１レンズ群Ｇ１が構成され、以下共通の（第２の）光軸ａｘ２上に、光軸方向に移動して主に変倍作用を行う負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、固定で正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、変倍に伴う結像位置の変動の補正とフォーカシングを行う正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４、固定で負の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５によりズームレンズ１３が構成され、第２のプリズムＰ２により光軸を横方向にほぼ９０度折り曲げて第３の光軸ａｘ３と成して、筐体１１の高さ寸法が大きくなるのを防ぎ、最後に配置した第３のプリズムＰ３ｒにより光軸をほぼ９０度折り曲げて第１の光軸ａｘ１とほぼ平行な第４の光軸ａｘ４とすることにより、短辺の寸法が２０ｍｍ以上ある撮像素子１５のパッケージ１４の広い面が筐体１１の広い内壁面、すなわち、背面壁の内面に沿って配置されるようにして、パッケージ１４が筐体１１の厚みの制約になることを防いでいる。
以上に述べたように構成されたズームレンズ１３は、第２の光軸ａｘ２上に第１レンズ群Ｇ１の正レンズ群Ｌ１３乃至最も像側の可動レンズ群Ｇ４を配置したことが大きな特徴であり、特に可動レンズ群Ｇ２とＧ４とを一つの光軸ａｘ２上に配置したことで、製造上の偏芯誤差要因に対して、その測定や部品の修正および調整を容易に行うことが出来る。さらに、第５レンズ群Ｇ５も第２の光軸ａｘ２上に配置して、第２のプリズムＰ２より像側にはレンズ群を配置しないことにより、偏芯誤差が生じにくいレンズ構成となっている。また、最も像側の可動レンズ群Ｇ４より像側に位置する第５レンズ群Ｇ５の像側に第２の光軸折曲手段である第２のプリズムＰ２を配置することによって、第２の光軸ａｘ２が長くなって撮像装置が大きくなりすぎることを回避している。
次に、図２を参照して、第２の実施の形態にかかる撮像装置２における光学系２３の配置について説明する。物体側より順に、第１の光軸（入射光軸）ａｘ１を持つ負レンズ群Ｌ１１、第１のプリズムＰ１及びプリズムＰ１によりほぼ９０度横方向に折り曲げられた第２の光軸ａｘ２上の正レンズ群Ｌ１３により第１レンズ群Ｇ１が構成され、以下共通の（第２の）光軸ａｘ２上に、光軸方向に移動して主に変倍作用を行う負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、固定で正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、変倍に伴う結像位置の変動の補正とフォーカシングを行う正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４、固定で負の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５によりズームレンズ２３が構成され、その後方に第２のプリズムＰ２を配置する。第２のプリズムＰ２は入射面Ｐ２ｉと射出面Ｐ２ｏとが位置する同一の透過平面Ｐ２Ｐと全反射面Ｐ２ｒａ及びＰ２ｒｂの３面を有し、全反射面Ｐ２ｒａとＰ２ｒｂとはほぼ９０度の角度を成す。第２の光軸ａｘ２は入射面Ｐ２ｉに入射後、全反射面Ｐ２ｒａによりほぼ９０度下側に折り曲げられて第３の光軸ａｘ３とされ、次の全反射面Ｐ２ｒｂにより再びほぼ９０度折り曲げられて第２の光軸ａｘ２にほぼ平行な第４の光軸ａｘ４となって射出面Ｐ２ｏから射出する。すなわち、全反射面Ｐ２ｒａが第２の光軸折曲手段となり、全反射面Ｐ２ｒｂが第３の光軸折曲手段となる。第３のプリズムＰ３ｒが第２のプリズムＰ２に隣接又は接合されて配置されており、第４の光軸ａｘ４を第１の光軸ａｘ１にほぼ平行な方向に折り曲げて第５の光軸ａｘ５となし、撮像装置２の筐体２１の広い平面２１ａの内面に撮像素子２５のパッケージ２４を押し付けるように配置して、撮像装置２の薄型化を可能にしている。
この第２の実施の形態にかかる撮像装置２の大きな特徴は、光軸を４回折り曲げるにも関わらず、３個のプリズムＰ１、Ｐ２、Ｐ３で実現していることで、製造コストの低減を可能にする。また、光軸折曲手段を４つ配置することにより（第３のプリズムＰ３に２つの光軸折曲手段Ｐ２ｒａ、Ｐ２ｒｂが含まれている）、長バックフォーカスを折り畳んで目立たなくし、筐体１１を薄型とし、且つ、縦横の寸法も共に最小にすることができる。
次に、図３を参照して第３の実施の形態にかかる撮像装置３の光学系３３の配置について説明する。物体側より順に、第１の光軸（入射光軸）ａｘ１を持つ負レンズ群Ｌ１１、第１のプリズムＰ１及びプリズムＰ１によりほぼ９０度横方向に折り曲げられた第２の光軸ａｘ２上の正レンズ群Ｌ１３により第１レンズ群Ｇ１が構成され、以下共通の（第２の）光軸ａｘ２上に、光軸方向に移動して主に変倍作用を行う負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、固定で正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、変倍に伴う結像位置の変動の補正とフォーカシングを行う正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４、固定で負の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５によりズームレンズ３３を構成し、その後方に３個のプリズムを配置する。先ず、第２のプリズムＰ２により第２の光軸ａｘ２をほぼ９０度前方へ折り曲げて第３の光軸ａｘ３とし、第３の光軸ａｘ３を第３のプリズムＰ３でほぼ９０度下側に折り曲げて第４の光軸ａｘ４とし、最後に、第４の光軸ａｘ４を第４のプリズムＰ４ｒで第２の光軸ａｘ２にほぼ平行な方向に折り曲げて第５の光軸ａｘ５として、撮像素子３５のパッケージ３４を撮像装置３の筐体３１の右（物体側に向かって）側面３１ａの内面に沿って配置する。第２のプリズムＰ２で光軸を前方に折り曲げたことで、撮像装置３の薄型化はその部分では達成出来なくなるが、筐体３１を前方に突出させることが出来て、その部分３１ｂをグリップ部として使い勝手を良くすることが出来る。撮像素子３５のパッケージ３４はグリップ部３１ｂの右側壁面３１ａの内面に押し当てるように配置して、グリップ部３１ｂが太くなるのを防ぐことができる。
次ぎに、本発明ズームレンズについて説明する。
本発明ズームレンズは、物体側より順に配列された、第１の光軸を有する負レンズ群と光軸をほぼ直角に折り曲げる第１の反射手段と上記第１の反射手段により折り曲げたあとの第２の光軸を有する正レンズ群とから成り全体として正の屈折力を有する第１レンズ群と、第２の光軸上を光軸方向に移動して主に変倍を行う負の屈折力を有する第２レンズ群と、第２の光軸上に固定で正の屈折力を有する第３レンズ群と、第２の光軸上を光軸方向に移動して変倍に伴う像面位置の変動の補正とフォーカシングを行う正の屈折力を有する第４レンズ群と、上記第１レンズ群乃至第４レンズ群による合成焦点距離とバックフォーカスを伸ばす働きをする負の屈折力を有する第５レンズ群と、複数の反射手段を有する。
本発明ズームレンズにあっては、上記第１の反射手段を直角プリズムの反射面とし、プリズムの小型化と全反射を成り立たせて透過光量の損失を少なくするために、上記直角プリズムの屈折率をｎｆとし、上記第５レンズ群より像側に配置された反射手段が全反射面を含む複数のプリズムの反射面で構成され、上記プリズムの屈折率をｎｒとして、下記の条件式（１）、（２）を満足することが好ましい。
（１）１．８ ＜ ｎｆ
（２）１．６２ ＜ ｎｒ
第１の反射手段のプリズムの屈折率が条件式（１）を満足することにより、プリズム内での主光線の傾きを小さくすることが出来て、プリズムの小型化が可能になる。また、広角端での画角や第１の光軸上の凹レンズ群の屈折力にもよるが、プリズムの屈折率を高くすることで全反射を成り立たせて、透過光量の損失を少なくすることが出来る。
また、第２、第３及び第４の反射面でも全反射を成り立たせるためには、屈折率を高くする必要があるが、第１のプリズムに比べて主光線の傾きは小さくなっているので、第２のプリズム以降のプリズムの屈折率は条件式（２）を満足することにより、全反射が可能になる。第２のプリズム以降のプリズムの屈折率が、第１のプリズムと同様に、条件式（１）を満足しても良いが、着色が少なくて屈折率が高い光学ガラスは一般的に高価であり、全反射が成り立つ範囲で、低めの屈折率のガラスを採用することが望ましい。
本発明ズームレンズにあっては、上記第１の光軸を有する第１レンズ群の負レンズ群は、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズ１枚で構成されることが好ましい。第１の光軸上に有るレンズを凹レンズ１枚のみとすることで、レンズの奥行き方向の長さを最も短くすることができる。広角端での画角が６５度以下でズーム比が２乃至４倍程度のズームレンズに適している。
また、本発明ズームレンズにあっては、第１の光軸を有する第１レンズ群の負レンズ群を、物体側から配列された、１枚の凹レンズ及び物体側に凸面を向けた２枚の凹メニスカスレンズで構成することによって、広角端の画角を７０度以上にするときに適した構成とすることができ、負レンズから発生する歪曲収差、オーバー側の像面湾曲、倍率色収差を軽減するために負の屈折力を２枚の凹レンズに分担させ、さらに、最も物体側に凸レンズを配置することで上記の収差を打ち消して補正することができる。
本発明ズームレンズにあっては、上記第１レンズ群に含まれる第２の光軸を有する正レンズ群は、物体側より順に配列された、凸レンズ及び凹レンズと凸レンズとの接合レンズにより構成され、上記第２レンズ群は、物体側より順に配列された、２枚の凹レンズ及び１枚の凸レンズにより構成され、上記第３レンズ群は１枚の凸レンズにより構成され、上記第４レンズ群は凸レンズと凹レンズとの接合レンズにより構成され、上記第５レンズ群は凹レンズと凸レンズとの接合レンズにより構成され、ν113a を第１レンズ群の正レンズ群を構成する最も物体側の凸レンズのアッベ数、ν113cを第１レンズ群の正レンズ群を構成する接合レンズの凸レンズのアッベ数として、以下の条件式（３）、（４）を満足することが望ましい。
（３）ν113a ＜ ３０
（４）ν113c ＞ ５５
これによって、第１の反射手段のあとのレンズ構成を、最も少ない枚数で構成して、小型化と低コストを両立させつつ、長いバックフォーカスを実現することができる。特に、第１レンズ群の第２の光軸を有する正レンズ群は、本発明ズームレンズにおける構成のように、物体側から順に、凸レンズ、凹レンズ、凸レンズの順でも、凹レンズ、凸レンズ、凸レンズの順でも、同様の収差補正を達成することが出来るが、第１のプリズムを小型化する上で本発明ズームレンズにおける構成が有利となる。第１レンズ群の第１の光軸を有する凹レンズ群と、折り曲げたあとの第２の光軸を有する正レンズ群とは、第１のプリズムを小さくすると干渉してしまうことが有る。このレンズ同士がぶつかるのを回避するには、どちらかのレンズの外形をカットする（以下、「Ｄカット」と称する）ことが有効である。しかし、凹面をＤカットすると、カットした面と鏡面との成す角度が鋭角になって、稜線の面取りも難しいため、加工性、取扱い性で不具合が生じる。Ｄカット部が凸面であれば、カットした面と鏡面との成す角度は鈍角になり、上記の不具合は生じない。第１レンズ群の負レンズ群と干渉するのは、第１レンズ群の正レンズ群の中で最もプリズムに近いレンズだけなので、そこに凸レンズを配置し、Ｄカットの必要がない位置に凹レンズと凸レンズの接合レンズを配置すると、第１のプリズムを最も小さくすることが出来る。また第１レンズ群はプリズムを挟んで負レンズ群と正レンズ群が離れて配置されるため、第１レンズ群から発生する広角側の倍率色収差と望遠側の軸上色収差をバランス良く補正できるように構成することが重要となる。
上記条件式（３）は広角側の倍率色収差を補正するためのもので、上記負レンズ群では広角側で主光線の光線高が高いため、短波長ほど像高の内側へ曲げられる作用が働く。この倍率色収差を補正するために、上記凸レンズの媒質のアッベ数は適度に小さい値（高分散）にして、短波長の主光線を跳ね上げる働きを強めなければならない。一方望遠側では第１レンズ群の軸上色収差の補正状況が、第２レンズ群以降の倍率が作用して像面での軸上色収差の支配的要因となることから、第１レンズ群の部分系としての軸上色収差の補正状況が重要になる。望遠側で軸上光線束の光線高が高くなる物体側の凸レンズと像側の凸レンズにおいて、条件式（３）の条件により軸上色収差の補正には不利な媒質を使わざるを得ないので、像側の凸レンズの媒質のアッベ数は条件式（４）を満足して第１レンズ群の軸上色収差を十分に補正することが必要である。
さらに、本発明ズームレンズは、β２Tを第２レンズ群の望遠端における横倍率、β５を第５レンズ群の横倍率、ｆ３を第３レンズ群の焦点距離、ｆ５を第５レンズ群の焦点距離として、下記の条件式（５）、（６）、（７）を満足することが望ましい。
（５）０．６５ ＜ │β２T│ ＜ １．１
（６）β５ ＞ １.２
（７）│ｆ５／ｆ３│ ＞ ２.２
上記条件式（５）は特に第１レンズ群の正レンズ群の有効径を小さくするためのもので、上限値を越えるとレンズ系の全長は短くなるが、第１レンズ群の正レンズ群の有効径は大きくなってしまう。下限値を越えると３倍程度のズーム比を得ることが困難になってしまう。
条件式（６）は第１レンズ群乃至第４レンズを小型化するためのもので、第１レンズ群乃至第４レンズ群の屈折力配置は実際の撮像素子よりも小さい画面寸法に適合するように、全体に強い屈折力配置で構成され、第５レンズ群で第１レンズ群乃至第４レンズ群の焦点距離、バックフォーカスおよび画面寸法を拡大して、撮像装置の薄型化を達成するものである。
条件式（７）は長いバックフォーカスを得ながら、第５レンズ群から大きな収差を発生させないためのもので、第３レンズ群に対する第５レンズ群の屈折力を条件式（７）のように弱くすることで、条件式（６）で規定する倍率を確保しながら、全体の収差補正には邪魔をしない、という効果を得ることが出来る。
図４及び図８は本発明ズームレンズの各別の実施の形態を示す図である。後述する具体的な数値実施例に関わらず、広角端の画角やズーム比を設計事項の範囲で適宜に変更することにより、上記撮像装置の実施の形態１乃至３のいずれにも適用することが可能である。
図４は本発明ズームレンズの第１の実施の形態１００のレンズ構成を示すものであり、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群１１０、負の屈折力を有し光軸方向に移動して主に変倍を行う第２レンズ群１２０、正の屈折力を有し光軸方向に固定の第３レンズ群１３０、正の屈折力を有し光軸方向に移動して変倍に伴う像面位置の変動の補正とフォーカシングを行う第４レンズ群１４０、負の屈折力を有し光軸方向に固定であり第１レンズ群１１０乃至第４レンズ群１４０による合成焦点距離とバックフォーカスを伸ばす働きをする第５レンズ群１５０、複数のプリズム１６０などが配列されて構成される。
第１レンズ群１１０は負レンズ群１１１、プリズム１１２及び正レンズ群１１３より成り、負レンズ群１１１は物体側に凸面を向けた凹レンズ１枚で構成され、正レンズ群１１３は凸レンズ１１３ａ及び凹レンズ１１３ｂと凸レンズ１１３ｃとの接合レンズより成る。第２レンズ群１２０は凹レンズ１２１及び凹レンズ１２２と凸レンズ１２３との接合レンズより成る。第３レンズ群１３０は両面に非球面を有する１枚の凸レンズより成り、第４レンズ群１４０は物体側の面が非球面の凸レンズ１４１と凹レンズ１４２との接合レンズより成り、第５レンズ群１５０は凹レンズ１５１と凸レンズ１５２との接合レンズより成る。そして、第５レンズ群１５０と像面との間には、複数のプリズム１６０、赤外カットフィルタ、光学ローパスフィルタなどを合成して表した平行平面板が配置されている。また、絞りは第３レンズ群１３０の像面側に配置され、変倍時に固定である。
第１の実施の形態にかかるズームレンズ１００及び後述の第２の実施の形態にかかるズームレンズ２００には非球面が使用されているが、非球面形状は数１式によって定義される。
Figure 0004788953
なお、「ｘｉ−ｊ」は非球面の深さ、「Ｈ」は光軸からの高さとする。
次ぎに、上記第１の実施の形態にかかるズームレンズ１００に具体的数値を適用した数値実施例１の諸元を表１に示す。なお、諸元を表す以下の表において、光学要素は図４の各光学要素に付した符号をもって示し、面番号は全光学要素の物体側からｉ番目の面を示し、曲率半径ｒは物体側からｉ番目の面の近軸曲率半径を示し、面間隔ｄは物体側からｉ番目の面とｉ＋１番目の面との間の軸上面間隔を示し、屈折率ｎｄは物体側からｉ番目の面を物体側に有する硝材のｄ線（λ=587.6nm）に対する屈折率を示し、アッベ数νｄは物体側からｉ番目の面を物体側に有する硝材のｄ線に対するアッベ数を示す。なお、曲率半径ｒにおいて無限大「∞」は当該面が平面であることを示す。
Figure 0004788953
ズームレンズ１００において、第３レンズ群１３０の両面（第１５面、第１６面）及び第４レンズ群１４０の物体側の面（第１８面）が非球面によって構成されている。そこで、数値実施例１における上記各面の４次、６次及び８次の非球面係数Ａ４、Ａ６及びＡ８を表２に示す。なお、表２及び以下の非球面係数を示す表において「ｅ−ｉ」は１０を底とする指数表現、すなわち、「１０−ｉ」を表しており、例えば、「0.26029ｅ-05」は「0.26029×10−5」を表している。
Figure 0004788953
ズームレンズ１００において、第１レンズ群１１０と第２レンズ群１２０との間の面間隔ｄ９、第２レンズ群１２０と第３レンズ群１３０との間の面間隔ｄ１４、絞りと第４レンズ群１４０との間の面間隔ｄ１７及び第４レンズ群１４０と第５レンズ群１５０との間の面間隔ｄ２０が変倍時に変化する。そこで、数値実施例１における上記各面間隔の広角端状態（f=21.50）、中間焦点距離状態（f=36.57）及び望遠端状態（f=63.44）における値を表３に焦点距離、Ｆナンバー及び画角（２ω）と共に示す
Figure 0004788953
なお、第２４面と第２５面との間の構成要素は、複数のプリズム、赤外カットフィルタ、光学ローパスフィルタ、撮像素子のパッケージのカバーガラスなどを合成して平行平面板に置き換えて示したものであり、また上記撮像装置の実施の形態１、２及び３に適用するときに、設計事項として空気間隔とこの平行平面板の厚みとの比率を変更し、それに伴って曲率半径、面間隔、非球面係数などを適宜変更するものとする。
図５乃至図８は数値実施例１の無限遠合焦状態での球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示し、図５は広角端状態（ｆ=21.50）、図６は中間焦点距離状態（f=36.57）、図７は望遠端状態（f=63.44）での諸収差を示す。なお、球面収差において実線はｄ線（λ=587.6nm）での、破線はｇ線（λ=435.84nm）での、１点差線はＣ線（λ=656.28nm）での値を示し、像面湾曲において実線はサジタル像面を、破線はメリディオナル像面を示す。
図５乃至図８から分かるように、数値実施例１は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有することが分かる。
図８は本発明ズームレンズの第２の実施の形態２００のレンズ構成を示すものであり、物体側より順に、正の屈折力を有する第１レンズ群２１０、負の屈折力を有し光軸方向に移動して主に変倍を行う第２レンズ群２２０、正の屈折力を有し光軸方向に固定の第３レンズ群２３０、正の屈折力を有し光軸方向に移動して変倍に伴う像面位置の変動の補正とフォーカシングを行う第４レンズ群２４０、負の屈折力を有し光軸方向に固定であり第１レンズ群２１０乃至第４レンズ群２４０による合成焦点距離とバックフォーカスを伸ばす働きをする第５レンズ群２５０、複数のプリズム２６０などが配列されて構成される。
第１レンズ群２１０は負レンズ群２１１、プリズム２１２および正レンズ群２１３より成り、負レンズ群２１１は凸レンズ２１１ａ、物体側に凸面を向けた２枚の凹メニスカスレンズ２１１ｂ、２１１ｃより成り、正レンズ群２１３は凸レンズ２１３ａ及び凹レンズ２１３ｂと凸レンズ２１３ｃとの接合レンズより成る。第２レンズ群２２０は凹レンズ２２１及び凹レンズ２２２と凸レンズ２２３との接合レンズより成る。第３レンズ群２３０は物体側面に非球面を有する１枚の凸レンズより成る。第４レンズ群２４０は物体側の面が非球面の凸レンズ２４１と凹レンズ２４２との接合レンズより成る。第５レンズ群２５０は凹レンズ２５１と凸レンズ２５２との接合レンズより成る。そして、第５レンズ群２５０と像面との間には、複数のプリズム２６０、赤外カットフィルタ、光学ローパスフィルタなどを合成して表した平行平面板が配置されている。また、絞りは第３レンズ群２３０の像面側に配置され、変倍時に固定である。
上記第２の実施の形態にかかるズームレンズ２００に具体的数値を適用した数値実施例２の諸元を表４に示す。
Figure 0004788953
ズームレンズ２００において、第３レンズ群２３０の物体側面（第１９面）及び第４レンズ群２４０の物体側の面（第２２面）が非球面によって構成されている。そこで、数値実施例２における上記各面の４次、６次及び８次の非球面係数Ａ４、Ａ６及びＡ８を表５に示す。
Figure 0004788953
ズームレンズ２００において、第１レンズ群２１０と第２レンズ群２２０との間の面間隔ｄ１３、第２レンズ群２２０と第３レンズ群２３０との間の面間隔ｄ１８、絞りと第４レンズ群２４０との間の面間隔ｄ２１及び第４レンズ群２４０と第５レンズ群２５０との間の面間隔ｄ２４が変倍時に変化する。そこで、数値実施例１における上記各面間隔の広角端状態（f=17.02）、中間焦点距離状態（f=34.04）及び望遠端状態（f=63.42）における値を表６に焦点距離、Ｆナンバー及び画角（２ω）と共に示す
Figure 0004788953
なお、第２８面と第２９面との間の構成要素は、複数のプリズム、赤外カットフィルタ、光学ローパスフィルタ、撮像素子のパッケージのカバーガラスなどを合成して平行平面板に置き換えて示したものであり、また上記撮像装置の実施の形態１、２及び３に適用するときに、設計事項として空気間隔とこの平行平面板の厚みとの比率を変更し、それに伴って曲率半径、面間隔、非球面係数などを適宜変更するものとする。
図９乃至図１１は数値実施例２の無限遠合焦状態での球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示し、図９は広角端状態（ｆ=17.02）、図１０は中間焦点距離状態（f=34.04）、図１１は望遠端状態（f=63.42）での諸収差を示す。なお、球面収差において実線はｄ線（λ=587.6nm）での、破線はｇ線（λ=435.84nm）での、１点差線はＣ線（λ=656.28nm）での値を示し、像面湾曲において実線はサジタル像面を、破線はメリディオナル像面を示す。
図９乃至図１１から分かるように、数値実施例２は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有することが分かる。
上記した数値実施例１及び２の条件式（１）〜（５）対応値を表７に示す。
Figure 0004788953
数値実施例１及び２共に条件式（１）〜（５）を満足している。
なお、上記した実施の形態及び数値実施例に示した各部の形状及び構造並びに数値は、何れも本発明を実施するに際して行う具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等に適用することができ、各種収差が良好に補正されると共に、光学設計上の長さが長くても、撮像装置の奥行き方向の寸法を極端に薄くすることができ、保持及び携帯がしやすい撮像装置を構成することができる。
本発明撮像装置の第１の実施の形態を示す概略斜視図である。 本発明撮像装置の第２の実施の形態を示す概略斜視図である。 本発明撮像装置の第３の実施の形態を示す概略斜視図である。 本発明ズームレンズの第１の実施の形態のレンズ構成を示す図である。 図６及び図７と共に、本発明ズームレンズの第１の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例１の諸収差を示す図であり、本図は広角端状態における球面収差、像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。 中間焦点距離状態における球面収差、像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。 望遠端状態における球面収差、像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。 本発明ズームレンズの第２の実施の形態のレンズ構成を示す図である。 図１０及び図１１と共に、本発明ズームレンズの第２の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例２の諸収差を示す図であり、本図は広角端状態における球面収差、像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。 中間焦点距離状態における球面収差、像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。 望遠端状態における球面収差、像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。
符号の説明
１…撮像装置、１１…筐体、１１ａ…広い面（内壁面）、１３…ズームレンズ、Ｇ１…第１レンズ群（固定レンズ群）、Ｌ１１…負レンズ群、Ｐ１…第１のプリズム（第１の光軸折曲手段）、Ｌ１３…正レンズ群、Ｇ２…第２レンズ群（可動レンズ群）、Ｇ３…第３レンズ群（固定レンズ群）、Ｇ４…第４レンズ群（可動レンズ群）、Ｇ５…第５レンズ群（固定レンズ群）、Ｐ２…第２のプリズム（第２の光軸折曲手段）、Ｐ３ｒ…第３のプリズム（第３の光軸折曲手段）、ａｘ１…入射光軸（第１の光軸）、ａｘ２…第２の光軸、ａｘ３…第３の光軸、ａｘ４…第４の光軸、１５…撮像素子、２…撮像装置、２１…筐体、２１ａ…広い面（内壁面）、２３…ズームレンズ、Ｇ１…第１レンズ群（固定レンズ群）、Ｌ１１…負レンズ群、Ｐ１…第１のプリズム（第１の光軸折曲手段）、Ｌ１３…正レンズ群、Ｇ２…第２レンズ群（可動レンズ群）、Ｇ３…第３レンズ群（固定レンズ群）、Ｇ４…第４レンズ群（可動レンズ群）、Ｇ５…第５レンズ群（固定レンズ群）、Ｐ２…第２のプリズム、Ｐ２ｒａ…全反射面（第２の光軸折曲手段）、Ｐ２ｒｂ…全反射面（第３の光軸折曲手段）、Ｐ３ｒ…第３のプリズム（第４の光軸折曲手段）、ａｘ１…入射光軸（第１の光軸）、ａｘ２…第２の光軸、ａｘ３…第３の光軸、ａｘ４…第４の光軸、ａｘ５…第５の光軸、２５…撮像素子、３…撮像装置、３１…筐体、３１ａ…広い面（内壁面）、３３…ズームレンズ、Ｇ１…第１レンズ群（固定レンズ群）、Ｌ１１…負レンズ群、Ｐ１…第１のプリズム（第１の光軸折曲手段）、Ｌ１３…正レンズ群、Ｇ２…第２レンズ群（可動レンズ群）、Ｇ３…第３レンズ群（固定レンズ群）、Ｇ４…第４レンズ群（可動レンズ群）、Ｇ５…第５レンズ群（固定レンズ群）、Ｐ２…第２のプリズム（第２の光軸折曲手段）、Ｐ３…第３のプリズム（第３の光軸折曲手段）、Ｐ４ｒ…第４のプリズム（第４の光軸折曲手段）、ａｘ１…入射光軸（第１の光軸）、ａｘ２…第２の光軸、ａｘ３…第３の光軸、ａｘ４…第４の光軸、ａｘ５…第５の光軸、３５…撮像素子、１００…ズームレンズ、１１０…第１レンズ群（固定レンズ群）、１１１…正レンズ群、１１２…第１のプリズム（第１の反射手段）、１１３…負レンズ群、１２０…第２レンズ群（可動レンズ群）、１３０…第３レンズ群（固定レンズ群）、１４０…第４レンズ群（可動レンズ群）、１５０…第５レンズ群（固定レンズ群）、２００…ズームレンズ、２１０…第１レンズ群（固定レンズ群）、２１１…正レンズ群、２１２…第１のプリズム（第１の反射手段）、２１３…負レンズ群、２２０…第２レンズ群（可動レンズ群）、２３０…第３レンズ群（固定レンズ群）、２４０…第４レンズ群（可動レンズ群）、２５０…第５レンズ群（固定レンズ群）

Claims (13)

  1. 筐体内に配置された、複数の固定レンズ群と複数の可動レンズ群と少なくとも３つ以上の光軸折曲手段とを含むズームレンズと、上記ズームレンズによって形成された画像を電気的信号に変換する撮像素子を有する撮像装置であって、
    上記ズームレンズは、物体側より順に配列された、第１の光軸を有する負レンズ群と光軸をほぼ直角に折り曲げる第１の光軸折曲手段と上記第１の光軸折曲手段により折り曲げたあとの第２の光軸を有する正レンズ群とから成り全体として正の屈折力を有する固定の第１レンズ群と、変倍作用、像面位置補正作用及び合焦作用を行うことが可能なように第２の光軸上に配列された複数の可動レンズ群及び少なくとも１つの固定レンズ群と、上記可動レンズ群の内で最も像側の可動レンズ群より像側に配置され、光軸をほぼ直角に折り曲げる第２の光軸折曲手段とを備え、
    上記第１及び第２の光軸折曲手段を含む３つ以上の光軸折曲手段のうち最も像側に位置する光軸折曲手段により、上記筐体の内壁面に対して撮像素子がほぼ平行に配置されるように光軸を折り曲げる
    ことを特徴とする撮像装置。
  2. 筐体内に配置された、複数の固定レンズ群と複数の可動レンズ群と３つの光軸折曲手段とを含むズームレンズと、上記ズームレンズによって形成された画像を電気的信号に変換する撮像素子を有する撮像装置であって、
    上記ズームレンズは、物体側より順に配列された、第１の光軸を有する負レンズ群と光軸をほぼ直角に折り曲げる第１の光軸折曲手段と上記第１の光軸折曲手段により折り曲げたあとの第２の光軸を有する正レンズ群とから成り全体として正の屈折力を有する固定の第１レンズ群と、変倍作用、像面位置補正作用及び合焦作用を行うことが可能なように第２の光軸上に配列された複数の可動レンズ群及び少なくとも１つの固定レンズ群と、上記可動レンズ群の内で最も像側の可動レンズ群より像側に配置された第２の光軸折曲手段と、上記第２の光軸折曲手段より像側に配置された第３の光軸折曲手段とを備え、
    上記第２の光軸折曲手段により第２の光軸を折り曲げて第１の光軸と第２の光軸を含む平面にほぼ直交する向きの第３の光軸と成し、上記第３の光軸折曲手段により、上記筐体の内壁面に対して撮像素子がほぼ平行に配置されるように上記第３の光軸を折り曲げる
    ことを特徴とする撮像装置。
  3. 筐体内に配置された、複数の固定レンズ群と複数の可動レンズ群と４つの光軸折曲手段とを含むズームレンズと、上記ズームレンズによって形成された画像を電気的信号に変換する撮像素子を有する撮像装置であって、
    上記ズームレンズは、物体側より順に配列された、第１の光軸を有する負レンズ群と光軸をほぼ直角に折り曲げる第１の光軸折曲手段と上記第１の光軸折曲手段により折り曲げたあとの第２の光軸を有する正レンズ群とから成り全体として正の屈折力を有する固定の第１レンズ群と、変倍作用、像面位置補正作用、合焦作用を行うことが可能なように第２の光軸上に配列された複数の可動レンズ群と少なくとも１つの固定レンズ群と、上記可動レンズ群の内で最も像側の可動レンズ群より像側に配置された第２の折り曲げ手段と、上記第２の光軸折曲手段の像側に配置された第３の光軸折曲手段と、上記第３の光軸折曲手段の像側に配置された第４の光軸折曲手段とを備え、
    上記第２の光軸折曲手段により第２の光軸を折り曲げて第１の光軸と第２の光軸を含む平面にほぼ直交する向きの第３の光軸と成し、上記第３の光軸折曲手段により第３の光軸を折り曲げて第２の光軸とほぼ平行な方向の第４の光軸と成し、上記第４の光軸折曲手段により、上記筐体の内壁面に対して撮像素子がほぼ平行に配置されるように上記第４の光軸を折り曲げる
    ことを特徴とする撮像装置。
  4. 上記の第２の光軸折曲手段と第３の光軸折曲手段とは同一のプリズムの異なる反射面として構成され、上記プリズムの入射面と射出面は同一の平面内に位置している
    ことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
  5. 筐体内に配置された、複数の固定レンズ群と複数の可動レンズ群と４つの光軸折曲手段とを含むズームレンズと、上記ズームレンズによって形成された画像を電気的信号に変換する撮像素子を有する撮像装置であって、
    上記ズームレンズは物体側より順に配列された、第１の光軸を有する負レンズ群と光軸をほぼ直角に折り曲げる第１の光軸折曲手段と上記第１の光軸折曲手段により折り曲げたあとの第２の光軸を有する正レンズ群とから成り全体として正の屈折力を有する固定の第１レンズ群と、変倍作用、像面位置補正作用、合焦作用を行うことが可能なように第２の光軸上に配列された複数の可動レンズ群と少なくとも１つの固定レンズ群と、上記可動レンズ群の内で最も像側の可動レンズ群より像側に配置された第２の折り曲げ手段と、上記第２の光軸折曲手段の像側に配置された第３の光軸折曲手段と、上記第３の光軸折曲手段の像側に配置された第４の光軸折曲手段とを備え、
    上記第２の光軸折曲手段により第２の光軸を折り曲げて第１の光軸にほぼ平行な向きの第３の光軸と成し、上記第３の光軸折曲手段により上記第３の光軸を折り曲げて第２の光軸と第３の光軸を含む平面にほぼ直交する向きの第４の光軸と成し、上記第４の光軸折曲手段により、上記筐体の内壁面に対して撮像素子がほぼ平行に配置できるように上記第４の光軸を折り曲げる
    ことを特徴とする撮像装置。
  6. 上記第２の光軸折曲手段以降の光軸折曲手段は、全ズーム域の全有効光線に対して全反射が成り立つ屈折率と角度設定のプリズムの反射面として構成されている
    ことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３又は請求項５に記載の撮像装置。
  7. 記撮像素子を収納するパッケージの画面短辺方向の外形寸法が２０ｍｍ以上である
    ことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３又は請求項５に記載の撮像装置。
  8. 物体側より順に配列された、第１の光軸を有する負レンズ群と光軸をほぼ直角に折り曲げる第１の反射手段と上記第１の反射手段により折り曲げたあとの第２の光軸を有する正レンズ群とから成り全体として正の屈折力を有する第１レンズ群と、第２の光軸上を光軸方向に移動して主に変倍を行う負の屈折力を有する第２レンズ群と、第２の光軸上に固定で正の屈折力を有する第３レンズ群と、第２の光軸上を光軸方向に移動して変倍に伴う像面位置の変動の補正とフォーカシングを行う正の屈折力を有する第４レンズ群と、上記第１レンズ群乃至第４レンズ群による合成焦点距離とバックフォーカスを伸ばす働きをする負の屈折力を有する第５レンズ群と、複数の反射手段を有する
    ことを特徴とするズームレンズ。
  9. 上記第１の反射手段が直角プリズムの反射面であり、該直角プリズムの屈折率をｎｆとし、上記第５レンズ群より像側に配置された反射手段が全反射面を含む複数のプリズムの反射面で構成され、上記プリズムの屈折率をｎｒとして、下記の条件式（１）、（２）を満足することを特徴とする請求項８に記載のズームレンズ。
    （１）１．８ ＜ ｎｆ
    （２）１．６２ ＜ ｎｒ
  10. 上記第１の光軸を有する第１レンズ群の負レンズ群は、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズ１枚で構成された
    ことを特徴とする請求項８又は請求項９に記載のズームレンズ。
  11. 上記第１の光軸を有する第１レンズ群の負レンズ群は、物体側より順に配列された、１枚の凸レンズ及び物体側に凸面を向けた２枚の凹メニスカスレンズで構成された
    ことを特徴とする請求項８又は請求項９に記載のズームレンズ。
  12. 上記第１レンズ群に含まれる第２の光軸を有する正レンズ群は、物体側より順に配列された、凸レンズ及び凹レンズと凸レンズとの接合レンズにより構成され、上記第２レンズ群は、物体側より順に配列された、２枚の凹レンズ及び１枚の凸レンズにより構成され、上記第３レンズ群は１枚の凸レンズにより構成され、上記第４レンズ群は凸レンズと凹レンズとの接合レンズにより構成され、上記第５レンズ群は凹レンズと凸レンズとの接合レンズにより構成され、ν113a を第１レンズ群の正レンズ群を構成する最も物体側の凸レンズのアッベ数、ν113cを第１レンズ群の正レンズ群を構成する接合レンズの凸レンズのアッベ数として、以下の条件式（３）、（４）を満足することを特徴とする請求項８又は請求項９に記載のズームレンズ。
    （３）ν113a ＜ ３０
    （４）ν113c ＞ ５５
  13. β２Tを第２レンズ群の望遠端における横倍率、β５を第５レンズ群の横倍率、ｆ３を第３レンズ群の焦点距離、ｆ５を第５レンズ群の焦点距離として、下記の条件式（５）、（６）、（７）を満足することを特徴とする請求項８又は請求項９に記載のズームレンズ。
    （５）０．６５ ＜ │β２T│ ＜ １．１
    （６）β５ ＞ １.２
    （７）│ｆ５／ｆ３│ ＞ ２.２
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