JP4947990B2

JP4947990B2 - 撮像装置及びそれを備えた電子機器

Info

Publication number: JP4947990B2
Application number: JP2006033567A
Authority: JP
Inventors: 祐子小林; 紀之猪山; 文美今村
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2005-02-21
Filing date: 2006-02-10
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2026-02-10
Also published as: JP2007004122A

Description

本発明は、例えば、デジタルカメラ，ビデオカメラ，デジタルビデオユニット，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して利用できる撮像装置、及び、この撮像装置を用いた、デジタルカメラ、ビデオカメラ、デジタルビデオユニット、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、情報携帯端末等の電子機器に関する。

近年、ＰＤＡと呼ばれる情報携帯端末や携帯電話が爆発的に普及している。また、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)やＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサー等の電子撮像素子を使ったコンパクトなデジタルカメラや、デジタルビデオユニットを内蔵したもの等が増えてきている。そして、このような電子機器の小型化を図る上で、このような電子機器に備えられる撮像ユニット等も小型化、軽量化することが求められている。

最近では、こうした電子機器に用いられる撮像素子は、撮像素子の画像サイズが小さく、かつ、撮像素子の画素数が多い、例えばメガピクセルのような高画素のものが開発されてきている。そのため、小さな画像サイズでも高精細な画像の取り込みが可能となっている。一方、こうした撮像素子を有効に用いることができるためにも、このような撮像素子に用いられる光学系も、小型で高性能であることが求められている。

こうした、従来の光学系の小型化に関する技術として、例えば、特許文献１に記載のズームレンズが提案されている。
特開２００３−１７７３１５号公報

特許文献１には、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とから構成され、前記第１レンズ群は１枚の負レンズで構成され、前記第２レンズ群は物体側から順に１枚の正レンズと１枚の負レンズとで構成され、前記第３レンズ群は１枚の正レンズで構成された３群構成であって、レンズの構成枚数が４枚で構成されているズームレンズが提案されている。レンズ群を構成するレンズの枚数を４枚と少なくすることで、ズームレンズの小型化を図りつつ、広角端におけるレンズ全長を広角端での焦点距離の３〜４倍程度としている。

しかし、特許文献１に記載のズームレンズでは、各実施例において、光学系を小型化することができても、ズーム比はせいぜい２．４倍と小さいという欠点がある。また、光学系を小型化することができても、高画質性能を確保することができないという問題があった。

そこで、本発明は、従来方法の有する上記のような課題に鑑みて成されたものである。その目的とするところは、小型で高画質性能を確保した撮像装置及びその撮像装置を搭載した電子機器を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の撮像装置は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とから構成され、かつ、少なくとも前記負の屈折力を有する第１レンズ群と前記正の屈折力を有する第２レンズ群を移動させ、各レンズ群の間隔を変えることで変倍を行う変倍光学系と、前記変倍光学系の像側に配置された撮像素子とを備える撮像装置であって、前記負の屈折力を有する第１レンズ群が１枚の負レンズで構成され、前記正の屈折力を有する第２レンズ群が物体側から順に１枚の正レンズと１枚の負レンズとで構成され、前記正の屈折力を有する第３レンズ群が１枚の正レンズで構成され、かつ、次の条件式を満足することを特徴とする。
−５．０＜（ｒ₅＋ｒ₆）／（ｒ₅−ｒ₆）＜０．０・・・（１）
０．５５≦ｒ₄／ｆｗ＜１．２・・・（３）
０．６＜（Ｇ２Ｌ）／Ｙ’≦１．１１・・・（１１）
但し、ｒ₅は前記正の屈折力を有する第２レンズ群を構成する正レンズの像側面光軸上曲率半径であり、ｒ₆は前記正の屈折力を有する第２レンズ群を構成する負レンズの物体側面光軸上曲率半径であり、ｒ₄は前記正の屈折力を有する第２レンズ群を構成する正レンズの物体側面光軸上曲率半径であり、ｆｗは広角端における前記変倍光学系の焦点距離であり、Ｇ２Ｌは前記正の屈折力を有する第２レンズ群を構成するレンズの肉厚の合計であり、Ｙ’は前記撮像素子における有効撮像領域の対角長の半分の長さである。

また、上記目的を達成するため、本発明の撮像装置は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とから構成され、かつ、少なくとも前記負の屈折力を有する第１レンズ群と前記正の屈折力を有する第２レンズ群を移動させ、各レンズ群の間隔を変えることで変倍を行う変倍光学系と、前記変倍光学系の像側に配置された撮像素子とを備える撮像装置であって、前記負の屈折力を有する第１レンズ群が１枚の負レンズで構成され、前記正の屈折力を有する第２レンズ群が物体側から順に１枚の正レンズと１枚の負レンズとで構成され、前記正の屈折力を有する第３レンズ群が１枚の正レンズで構成され、かつ、次の条件式を満足することを特徴とする。
−０．１＜（ｒ₆＋ｒ₇）／（ｒ₆−ｒ₇）＜１．８１・・・（２）
０．５５≦ｒ₄／ｆｗ＜１．２・・・（３）
０．６＜（Ｇ２Ｌ）／Ｙ’≦１．１１・・・（１１）
但し、ｒ₆は前記正の屈折力を有する第２レンズ群を構成する負レンズの物体側面光軸上曲率半径であり、ｒ₇は前記正の屈折力を有する第２レンズ群を構成する負レンズの像側面光軸上曲率半径であり、ｒ₄は前記正の屈折力を有する第２レンズ群を構成する正レンズの物体側面光軸上曲率半径であり、ｆｗは広角端における前記変倍光学系の焦点距離であり、Ｇ２Ｌは前記正の屈折力を有する第２レンズ群を構成するレンズの肉厚の合計であり、Ｙ’は前記撮像素子における有効撮像領域の対角長の半分の長さである。

また、上記目的を達成するため、本発明の撮像装置は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とから構成され、かつ、少なくとも前記負の屈折力を有する第１レンズ群と前記正の屈折力を有する第２レンズ群を移動させ、各レンズ群の間隔を変えることで変倍を行う変倍光学系と、前記変倍光学系の像側に配置された撮像素子とを備える撮像装置であって、前記負の屈折力を有する第１レンズ群が１枚の負レンズで構成され、前記正の屈折力を有する第２レンズ群が物体側から順に１枚の正レンズと１枚の負レンズとで構成され、前記正の屈折力を有する第３レンズ群が１枚の正レンズで構成され、かつ、次の条件式を満足することを特徴とする。
−５．０＜（ｒ₅＋ｒ₆）／（ｒ₅−ｒ₆）＜０．０・・・（１）
−０．１＜（ｒ₆＋ｒ₇）／（ｒ₆−ｒ₇）＜１．８１・・・（２）
０．５５≦ｒ₄／ｆｗ＜１．２・・・（３）
０．６＜（Ｇ２Ｌ）／Ｙ’≦１．１１・・・（１１）
但し、ｒ₅は前記正の屈折力を有する第２レンズ群を構成する正レンズの像側面光軸上曲率半径であり、ｒ₆は前記正の屈折力を有する第２レンズ群を構成する負レンズの物体側面光軸上曲率半径であり、ｒ₇は前記正の屈折力を有する第２レンズ群を構成する負レンズの像側面光軸上曲率半径であり、ｒ₄は前記正の屈折力を有する第２レンズ群を構成する正レンズの物体側面光軸上曲率半径であり、ｆｗは広角端における前記変倍光学系の焦点距離であり、Ｇ２Ｌは前記正の屈折力を有する第２レンズ群を構成するレンズの肉厚の合計であり、Ｙ’は前記撮像素子における有効撮像領域の対角長の半分の長さである。

また、本発明の撮像装置は、次の条件式を満足することが好ましい。
０．１＜ｒ₇／ｆｗ≦１．１・・・（４）
但し、ｒ₇は前記正の屈折力を有する第２レンズ群を構成する負レンズの像側面光軸上曲率半径であり、ｆｗは広角端における前記変倍光学系の焦点距離である。

また、本発明の撮像装置は、次の条件式を満足することが好ましい。
５０＜νｄ₁＜１００・・・（５）
但し、νｄ₁は前記負の屈折力を有する第１レンズ群を構成する負レンズのアッベ数である。

また、本発明の撮像装置は、次の条件式を満足することが好ましい。
５０＜νｄ₂＜１００・・・（６）
但し、νｄ₂は前記正の屈折力を有する第２レンズ群を構成する正レンズのアッベ数である。

また、本発明の撮像装置は、次の条件式を満足することが好ましい。
１．５＜Ｎ₂Ｐ・・・（７）
但し、Ｎ₂Ｐは前記正の屈折力を有する第２レンズ群を構成する正レンズの屈折率である。

また、本発明の撮像装置は、前記正の屈折力を有する第３レンズ群を構成する正レンズに赤外カット機能を有するコーティングがされていることが好ましい。

また、本発明の撮像装置は、前記正の屈折力を有する第３レンズ群を構成する正レンズが、１枚の硝子レンズで構成されていることが好ましい。

また、本発明の撮像装置は、前記負の屈折力を有する第１レンズ群と前記正の屈折力を有する第２レンズ群が、それぞれ少なくとも１枚の硝子レンズで構成されていることが好ましい。

また、本発明の撮像装置は、次の条件式を満足することが好ましい。
０．３＜（ｒ₈＋ｒ₉）／（ｒ₈−ｒ₉）＜３．０・・・（８）
但し、ｒ₈は前記正の屈折力を有する第３レンズ群を構成する正レンズの物体側面光軸上曲率半径であり、ｒ₉は前記正の屈折力を有する第３レンズ群を構成する正レンズの像側面光軸上曲率半径である。

また、本発明の撮像装置は、次の条件式を満足することが好ましい。
０．８＜ｆ₂／ｆｗ＜１．６・・・（９）
但し、ｆ₂は前記正の屈折力を有する第２レンズ群の焦点距離であり、ｆｗは広角端における前記変倍光学系の焦点距離である。

また、本発明の撮像装置は、次の条件式を満足することが好ましい。
１．３＜ｆ₃／ｆｗ＜４．０・・・（１０）
但し、ｆ₃は前記正の屈折力を有する第３レンズ群の焦点距離であり、ｆｗは広角端における前記変倍光学系の焦点距離である。

また、本発明の撮像装置は、前記負の屈折力を有する第１レンズ群を移動させてフォーカシングを行うことが好ましい。

また、本発明の撮像装置は、前記正の屈折力を有する第３レンズ群を移動させてフォーカシングを行うことが好ましい。

また、上記目的を達成するため、本発明の電子機器は、上記何れかの撮像装置を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、小型で高画質性能を確保した撮像装置及びその撮像装置を搭載した電子機器を提供することが可能である。

本発明の実施形態の説明に先立ち、本発明の作用効果について説明する。

一般的に、電子機器に搭載する光学系は比較的長いバックフォーカスを必要とする。そのため、焦点距離に対してバックフォーカスを長くするためには、負の屈折力を有するレンズ群を先行とするレトロフォーカスタイプの光学系に構成するのが最適である。

本発明のように、負の屈折力を有する第１レンズ群を配置すれば、広角化及び比較的長いバックフォーカスを得るのに有利な構成とすることができる。

また、第１レンズ群及び第３レンズ群をそれぞれレンズ１枚で構成すれば、各レンズ群を複数のレンズで構成する光学系に比べて光軸に沿う変倍光学系の全長をより短くすることができる。

また、正の屈折力を有する第３レンズ群を配置すれば、射出瞳の位置を像面から遠ざける構成とすることができる。

さらに、第２レンズ群を正レンズ１枚と負レンズ１枚で構成すれば、正レンズで残存する収差を後続の負レンズで補正することができるので、各種収差、特に像面湾曲収差、色収差を効果的に補正することができる。

また、本発明において、次の条件式（１）を満足することが好ましい。
−５．０＜（ｒ₅＋ｒ₆）／（ｒ₅−ｒ₆）＜０．０・・・（１）
但し、ｒ₅は正の屈折力を有する第２レンズ群を構成する正レンズの像側面光軸上曲率半径であり、ｒ₆は正の屈折力を有する第２レンズ群を構成する負レンズの物体側面光軸上曲率半径である。

条件式（１）を満たせば、第２レンズ群内で発生する諸収差、特に、像面湾曲収差、コマ収差を良好に補正することができる。そのため、より全長の短かい光学系において、高画質な、例えば、メガピクセルに対応した性能を確保することができる。

また、本発明によれば、第２レンズ群の屈折力を強く設定することが可能となり、同じレンズ群間隔を有する光学系と比べても高変倍な光学系を実現することができる。

（ｒ₅＋ｒ₆）／（ｒ₅−ｒ₆）の値が、条件式（１）の上限を上回ると、第２レンズ群を構成する負レンズの物体側面で発生する収差量が大きく、像面湾曲収差の補正が困難になり、好ましくない。その結果、変倍光学系の性能を確保するのが困難となる。

一方、（ｒ₅＋ｒ₆）／（ｒ₅−ｒ₆）の値が、条件式（１）の下限を下回ると、像面湾曲収差、コマ収差の補正が困難になり、好ましくない。その結果、変倍光学系の性能を確保するのが困難となる。

なお、本発明においては、下記条件式を満足することが更に好ましい。
−３．８＜（ｒ₅＋ｒ₆）／（ｒ₅−ｒ₆）＜０．０・・・（１-１）

条件式（１-１）を満たせば、諸収差、特に軸外収差の発生量をさらに小さくすることができ、変倍光学系の小型化と高画質性能とを確保することができる。

また、本発明において、次の条件式（２）を満足することが好ましい。
−０．１＜（ｒ₆＋ｒ₇）／（ｒ₆−ｒ₇）＜１．８１・・・（２）
但し、ｒ₆は正の屈折力を有する第２レンズ群を構成する負レンズの物体側面光軸上曲率半径であり、ｒ₇は正の屈折力を有する第２レンズ群を構成する負レンズの像側面光軸上曲率半径である。

条件式（２）を満たせば、第２レンズ群の主点位置をより物体側に配置することができる。そのため、本発明の第２の変倍光学系は、光軸に沿う変倍光学系の全長を短くすることができ、変倍光学系の小型化に有利である。

（ｒ₆＋ｒ₇）／（ｒ₆−ｒ₇）の値が、条件式（２）の上限を上回ると、第２レンズ群の像側の面で発生する軸外諸収差の変動が増大し、収差を補正する上で好ましくない。その結果、変倍光学系の性能を確保するのが困難となる。

一方、（ｒ₆＋ｒ₇）／（ｒ₆−ｒ₇）の値が、条件式（２）の下限を下回ると、第２レンズ群内の主点間隔が大きくなり、第２レンズ群の全長が増大し、変倍光学系の全長の増大につながるため、好ましくない。その結果、変倍光学系の全長を短縮して変倍光学系を小型化するのに不利である。

また、本発明において、次の条件式（２-１）を満足することが更に好ましい。
０．１＜（ｒ₆＋ｒ₇）／（ｒ₆−ｒ₇）＜１．８１・・・（２-１）

条件式（２-１）を満たせば、第２レンズ群の主点位置をより物体側に配置することができる。そのため、本発明の第２の変倍光学系は、光軸に沿う変倍光学系の全長をより短くすることができ、更に変倍光学系の小型化を有利にすることができる。

このように、本発明によれば、第２レンズ群内で発生する各種収差、特に像面湾曲収差、コマ収差を良好に補正することができ、かつ、第２レンズ群の全系を小さくすることで光軸に沿う変倍光学系の全長を短くすることができる。

また、第２レンズ群を構成する正レンズが、次の条件式（３）を満足することが好ましい。
０．５５≦ｒ₄／ｆｗ＜１．２・・・（３）
但し、ｒ₄は正の屈折力を有する第２レンズ群を構成する正レンズの物体側面光軸上曲率半径であり、ｆｗは広角端における変倍光学系の焦点距離である。

条件式（３）は、正の屈折力を有する第２レンズ群を構成する正レンズの物体側面光軸上曲率半径ｒ₄と、広角端における変倍光学系の焦点距離ｆｗとの比を規定するものである。

ｒ₄／ｆｗの値が、条件式（３）を満たせば、第２レンズ群の光軸に沿う全長を短くすることができ、変倍光学系の小型化を有利にすることができる。また、第２レンズ群で発生する球面収差の発生を抑えることができる。その結果、変倍光学系の小型化と性能確保とを満たすことができる。

ｒ₄／ｆｗの値が、条件式（３）の上限を上回ると、第２レンズ群を構成する正レンズの正屈折力が弱くなり、第２レンズ群の全長が増大し、変倍光学系の全長の増大につながるため、好ましくない。その結果、変倍光学系光学を小型化するのに不利である。

一方、ｒ₄／ｆｗが、条件式（３）の下限を下回ると、第２レンズ群を構成する正レンズの物体側の面での球面収差の発生量が増大し、収差を補正する上で、好ましくない。その結果、変倍光学系の高画質な性能を確保することができない。

また、本発明のにおいて、下記条件式を満足することが更に好ましい。
０．５５≦ｒ₄／ｆｗ＜０．９５・・・（３-１）

条件式（３-１）を満たせば、第２レンズ群の光軸に沿う全長を短くすることができ、変倍光学系の小型化を有利にすることができる。また、第２レンズ群で発生する球面収差の発生をさらに抑えることができる。その結果、変倍光学系の小型化とさらに高性能化を達成することができる。

また、前記正の屈折力を有する第２レンズ群を構成する負レンズが、次の条件式（４）を満足することが好ましい。
０．１＜ｒ₇／ｆｗ ≦１．１・・・（４）
但し、ｒ₇は正の屈折力を有する第２レンズ群を構成する負レンズの像側面光軸上曲率半径であり、ｆｗは広角端における変倍光学系の焦点距離である。

条件式（４）は、正の屈折力を有する第２レンズ群を構成する負レンズの像側面光軸上曲率半径ｒ₇と、広角端における変倍光学系の焦点距離ｆｗとの比を規定するものである。

ｒ₇／ｆｗの値が、条件式（４）を満たせば、正の屈折力を有する第２レンズ群で発生する収差を補正することができ、変倍光学系の性能を確保することができる。

ｒ₇／ｆｗの値が、条件式（４）の上限を上回ると、第２レンズ群を構成する負レンズの像側の面での負の成分の収差が小さくなりすぎて、補正不足により、他のレンズで発生する正成分の球面収差を補正しきれなくなり、好ましくない。その結果、高画質な性能の光学系を確保することができない。

一方、ｒ₇／ｆｗの値が、条件式（４）の下限を下回ると、収差の発生が過剰となり第２レンズ群を構成する負レンズの像側の面でのコマ収差の発生量が増大して、像面周辺部での性能が悪化し、好ましくない。その結果、高画質な性能の光学系を確保することができない。

また、本発明において、次の条件式（４-１）を満足することが更に好ましい。
０．２３＜ｒ₇／ｆｗ≦１．０・・・（４-１）

条件式（４-１）を満たせば、第２レンズ群で発生する各種収差の発生をさらに抑えることができる。その結果、変倍光学系をさらに高性能なものとすることができる。

また、前記負の屈折力を有する第１レンズ群を構成する負レンズのアッベ数が、下記条件式を満足することが好ましい。
５０＜νｄ₁＜１００・・・（５）
但し、νｄ₁は負の屈折力を有する第１レンズ群を構成する負レンズのアッベ数である。

条件式（５）を満足することにより、変倍光学系の色収差をより良好に補正することができる。

また、負の屈折力を有する第１レンズ群を構成する負レンズを硝子材料とする場合、低分散の異常分散性の硝子材を選ぶのが好ましい。その結果、いっそう広い波長領域の色収差を補正することができるため、変倍光学系のズームによる軸上色収差の変動をより小さく抑えることができる。

また、本発明の変倍光学系を構成するレンズとして、条件式（５）や異常分散性を考慮しないで、プラスチックレンズを採用しても良い。その結果、本発明の変倍光学系を構成するレンズをガラスで構成した場合に比べてコストを抑えることができる。

また、前記正の屈折力を有する第２レンズ群を構成する正レンズのアッベ数が、次の条件式（６）を満足することが好ましい。
５０＜νｄ₂＜１００・・・（６）
但し、νｄ₂は正の屈折力を有する第２レンズ群を構成する正レンズのアッベ数である。

条件式（６）を満足することにより、変倍光学系の色収差をより良好に補正することができる。

また、正の屈折力を有する第２レンズ群を構成する正レンズを硝子材料とする場合、低分散の異常分散性の硝子材を選ぶのが好ましい。その結果、いっそう広い波長領域の色収差を補正することができるため、変倍光学系のズームによる軸上色収差の変動をより小さく抑えることができる。

また、本発明の変倍光学系を構成するレンズとして、条件式（６）や異常分散性を考慮しない場合には、プラスチックレンズを採用しても良い。その結果、本発明の変倍光学系を構成するレンズをガラスで構成した場合に比べてコストを抑えることができる。

また、前記正の屈折力を有する第２レンズ群を構成する正レンズの屈折率が、次の条件式（７）を満足することが好ましい。
１．５＜Ｎ₂Ｐ・・・（７）
但し、Ｎ₂Ｐは正の屈折力を有する第２レンズ群を構成する正レンズの屈折率である。

条件式（７）を満足すれば、正レンズで発生するぺッツバール和を小さく抑えることができる。

また、前記正の屈折力を有する第２レンズ群を構成する正レンズに適切なアッベ数を持つレンズを用いれば、各種収差、特に望遠時に大きくなる軸上色収差を補正して小さくすることができる。

また、正の屈折力を有する第２レンズ群を構成する正レンズとして、条件式（７）を考慮しない場合には、プラスチックレンズを採用しても良い。その結果、本発明の正の屈折力を有する第２レンズ群を構成する正レンズをガラスで構成した場合に比べてコストを抑えることができる。

さらに、前記正の屈折力を有する第３レンズ群を構成する正レンズに赤外カット機能を有するコーティングをすれば、赤外カットフィルターを配置するためのスペースが必要なくなる。そのため、変倍光学系に赤外カット機能を持たせる場合には、赤外カットフィルターを配置するスペースを確保する必要がない分、更に変倍光学系の小型化を実現することができる。

撮像素子にＣＣＤ等電子撮像素子を用いる場合には、像面と射出瞳とはある程度離れている。そのため、第３レンズ群を構成する正レンズに赤外カット機能を有するコーティングをすれば、より安定した赤外カット効果を得ることができる。

また、硝子材料からなるレンズは、熱による変形が少なく、かつ、吸湿がほとんどないため、コーティングの層数を増やしやすく、赤外カット機能を有するコーティングを行い易く有利である。そのため、第３レンズ群を構成する正レンズに赤外カット機能を有するコーティングをする場合には、第３レンズ群を構成する正レンズは硝子材料であることが好ましい。

また、前記正の屈折力を有する第３レンズ群を構成する正レンズを硝子レンズで構成させることが好ましい。プラスチック材料に比べ硝子材料は、屈折率、アッベ数を自由に選択することができる。前記レンズに適切な屈折率、アッベ数の硝子材料を選ぶことで、軸外収差、特に像面湾曲収差をより良好に補正することができる。

前記正の屈折力を有する第３レンズ群を構成する正レンズを硝子レンズで構成するようにすれば、樹脂レンズで構成する場合に比べて、レンズ面の精度を高く、且つ、縁肉を小さく構成することができる。そして、高屈折率の屈折力を有するレンズを選択することにより、前記正の屈折力を有する第３レンズ群を構成する正レンズは、必要なレンズパワーを確保しつつ、第３レンズ群を構成する正レンズの厚さを薄くすることができる。その結果、変倍光学系の全長を短くすることができ、変倍光学系を小型化することができる。

また、本発明の変倍光学系を構成するレンズとして、高画質性能、小型化を考慮しない場合には、プラスチックレンズを採用しても良い。その結果、本発明の変倍光学系を構成するレンズをガラスで構成した場合に比べてコストを抑えることができる。

さらに、前記負の屈折力を有する第１レンズ群と前記正の屈折力を有する第２レンズ群が、それぞれ少なくとも１枚の硝子レンズで構成されることが好ましい。これにより、屈折率が1．5程度に限られるプラスチック材料からなるレンズを第２レンズ群を構成する正レンズに用いるよりも、第２レンズ群を構成する正レンズで発生するぺッツバール和を小さく抑えることができる。

前記負の屈折力を有する第１レンズ群と前記正の屈折力を有する第２レンズ群を、それぞれ少なくとも１枚の硝子レンズで構成すれば、プラスチックレンズのようにアッベ数が限られて色収差の補正を十分にできないということはないため、変倍時における収差の変動量を小さく抑えることができる。特に、軸上色収差をより良好に保つことができる。

また、前記負の屈折力を有する第１レンズ群の負レンズと前記正の屈折力を有する第２レンズ群の正レンズとを硝子レンズにすれば、プラスチックレンズのように、温度、湿度によって屈折率と体積が比較的大きく変動することでレンズの焦点距離が変動し像面ズレが起きてしまうということはないため、温度変化による像面ズレをより小さく抑えることもできる。

また、前記正の屈折力を有する第３レンズ群を構成する正レンズが、次の条件式（８）を満足することが好ましい。
０．３＜（ｒ₈＋ｒ₉）／（ｒ₈−ｒ₉）＜３．０・・・（８）
但し、ｒ₈は正の屈折力を有する第３レンズ群を構成する正レンズの物体側面光軸上曲率半径であり、ｒ₉は正の屈折力を有する第３レンズ群を構成する正レンズの像側面光軸上曲率半径である。

（ｒ₈＋ｒ₉）／（ｒ₈−ｒ₉）は、軸外光束の射出角度をあまり大きくせずに、かつ、全長の短い光学系を提供する為の条件を規定したものである。

（ｒ₈＋ｒ₉）／（ｒ₈−ｒ₉）の値が、条件式（８）の上限を上回ると、軸外光束の射出角度が大きくなりすぎて、像面であるＣＣＤ等の撮像面で、像面周辺部における光量が不足し、好ましくない。その結果、画像の明るさが画像中央部と画像周辺部とで極端に変化することになる。また、軸外収差が悪化し、特にコマ収差の補正が困難になり、好ましくない。その結果、変倍光学系の性能を確保するのが困難となる。

一方、（ｒ₈＋ｒ₉）／（ｒ₈−ｒ₉）の値が、条件式（８）の下限を下回ると、光学系の全長の増大につながるため、好ましくない。その結果、変倍光学系の全長を短縮して、変倍光学系を小型化するのに不利である。

また、前記正の屈折力を有する第２レンズ群が次の条件式（９）を満足することが好ましい。
０．８＜ｆ₂／ｆｗ＜１．６・・・（９）
但し、ｆ₂は正の屈折力を有する第２レンズ群の焦点距離であり、ｆｗは広角端における変倍光学系の焦点距離である。

条件式（９）は、正の屈折力を有する第２レンズ群の焦点距離ｆ₂と広角端における変倍光学系の焦点距離ｆｗとの比を規定するものである。

ｆ₂／ｆｗの値が、条件式（９）の上限を上回ると、第２レンズ群の屈折力が弱くなり、光学系の全長が増大するため、好ましくない。その結果、変倍光学系の小型化には不利となる。また、高変倍な光学系にしようとすると、光学系が大型化することになる。

一方、ｆ₂／ｆｗの値が、条件式（９）の下限を下回ると、光学系の全長が小さくなるため、光学系の小型化には有利となる。しかし、第２レンズ群における収差の発生量が増大し、軸外収差を補正するのが困難となる、その結果、変倍光学系の性能を確保するのが困難となる。

また、前記正の屈折力を有する第３レンズ群が次の条件式（１０）を満足することが好ましい。
１．３＜ｆ₃／ｆｗ＜４．０・・・（１０）
但し、ｆ₃は正の屈折力を有する第３レンズ群の焦点距離であり、ｆｗは広角端における変倍光学系の焦点距離である。

条件式（１３）は、正の屈折力を有する第３レンズ群の焦点距離ｆ₃と広角端における変倍光学系の焦点距離ｆｗとの比を規定するものである。

ｆ₃／ｆｗの値が、条件式（１０）の上限を上回ると、光学系のバックフォーカスの確保や収差補正には有利となる。しかし、光学系の全長が増大するため、好ましくない。その結果、光学系の小型化には不利となる。

一方、ｆ₃／ｆｗの値が、条件式（１０）の下限を下回ると、光学系の全長が小さくなるため、光学系を小型化するのに有利となる。しかし、第３レンズ群での収差の発生量が増大し、軸外収差、特にコマ収差を補正をするのが困難となり、好ましくない。その結果、変倍光学系の性能を確保するのが困難となる。

本発明において、前記負の屈折力を有する第１レンズ群を移動させてフォーカシングを行うように構成しても良い、このように構成すれば、距離変化に対しての収差の変動が少なくなり、好ましい。その結果、小型で、かつ、高変倍可能な光学系を達成することができる。

また、変倍及びフォーカシングを行う際、第３レンズ群を固定して、第１レンズ群と第２レンズ群のみを移動させる構成とすれば、可動群が減り、枠機構をシンプルな構成とすることができる。

また、本発明において、前記正の屈折力を有する第３レンズ群を移動させてフォーカシングを行うようにしても良い。このように構成すれば、軸外収差、特に像面湾曲収差を補正するのに有利な構成とすることができる。その結果、高変倍可能な光学系を達成することができ、像面の周辺部の画質をより良くすることもできる。

なお、フォーカシングを行う際、第１レンズ群、及び、第３レンズ群いずれを移動させてフォーカシングを行うようにするかは、撮像装置の求められる特性に応じて適宜選択することが望ましい。

また、本発明の撮像装置は、上記の変倍光学系と、前記変倍光学系の像側に配置された撮像素子とを備えている。この撮像装置において、正の屈折力を有する第２レンズ群を構成するレンズの肉厚の合計が、次の条件式（１１）を満足することが好ましい。
０．６＜（Ｇ２Ｌ）／Ｙ’≦１．１１・・・（１１）
但し、Ｇ２Ｌは正の屈折力を有する第２レンズ群を構成するレンズの肉厚の合計であり、Ｙ’は撮像素子における有効撮像領域の対角長の半分の長さである。

（Ｇ２Ｌ）／Ｙ’の値が、条件式（１１）の上限を上回ると、第２レンズ群の全長が増大し、変倍光学系の全長の増大するため、好ましくない。その結果、変倍光学系の小型化には不利となる。

一方、（Ｇ２Ｌ）／Ｙ’の値が、条件式（１１）の下限を下回ると、第２レンズ群の全長が小さくなるため、光学系全体の小型化には有利となる。しかし、径に対して第２レンズ群を構成するレンズが薄くなり、第２レンズ群を構成するレンズが破損し易くなる等、加工組み立ての上で好ましくない。

また、本発明の電子機器は、上記の変倍光学系を備えている。

以下、本発明の撮像装置が備えている変倍光学系の第１実施例乃至第９実施例について図面を用いて説明する。なお、第１実施例〜第３実施例、第５実施例〜第９実施例は本発明の実施例であり、第４実施例は本発明の参考例である。第１実施例乃至第９実施例に係る変倍光学系の光学構成を示す光軸に沿う断面図をそれぞれ図１、３、５、７、９、１１、１３、１５、１７に示す。第１実施例乃至第９実施例に係る変倍光学系の球面収差、非点収差、湾曲収差をそれぞれ図２、４、６、８、１０、１２、１４、１６、１８に示す。

図中、Ｇ１は第１レンズ群、Ｇ２は第２レンズ群、Ｇ３は第３レンズ群である。Ｌ１１は第１レンズ群を構成する負レンズである。Ｌ２１は第２レンズ群を構成する正レンズである。Ｌ２２は第２レンズ群を構成する負レンズである。Ｌ３１は第３レンズ群を構成する正レンズである。Ｓは明るさ絞りである。なお、ＦＬはローパスフィルターや赤外吸収フィルター等の平行平面板であり、Ｉは撮像面である。

第１実施例
図１は、本発明の変倍光学系の第１実施例であって、光学構成を示す光軸に沿う断面図である。図１において、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示す。図２は、第１実施例における変倍光学系の上記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の夫々の状態における球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。

本発明の第１実施例の変倍光学系は、図１に示すように、物体側Ｘから撮像面Ｉに向かって、順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３で構成されている。

第１レンズ群Ｇ１は両凹負レンズＬ１１で構成されていて、負の屈折力を有しており、変倍時に移動する。

第２レンズ群Ｇ２は、明るさ絞りＳを挟んで上記第１レンズ群Ｇ１の撮像面Ｉ側にあって、物体側Ｘから順に両凸正レンズＬ２１と、空気間隔を挟んで両凹負レンズＬ２２とを有し、全体として正の屈折力を有している。

第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズＬ３１で構成されていて、全体として正の屈折力を有し、変倍する際は固定である。この第３レンズ群Ｇ３の撮像面Ｉ側には、第３レンズ群Ｇ３と撮像面Ｉとの間に平行平面板ＦＬが設けられている。

広角端（ａ）から望遠端（ｃ）に変倍する際は、第２レンズ群Ｇ２は撮像面Ｉ側から物体側Ｘへと移動させる。第３レンズ群Ｇ３は固定である。このとき、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔ｄ₂が減少し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔ｄ₇が増大し、各レンズ群の間隔は変化する。なお、撮像面Ｉは、ＣＣＤ若しくはＣＭＯＳセンサーの有効撮像対角方向に置かれている。

次に、本発明の第１実施例の変倍光学系を構成する光学部材の数値データを以下に示す。

ここで、数値データ中、ｒ₁、ｒ₂・・・は各光学部材の面の曲率半径(mm)、ｄ₁、ｄ₂・・・は各光学部材の肉厚又はそれらの空気間隔(mm)、ｎ_d1、ｎ_d2・・・は各光学部材のｄ線の波長（587.6nm）における屈折率、ν_d1、ν_d2・・・は各光学部材のｄ線の波長（587.6nm）におけるアッベ数を表している。ｆは全系の焦点距離を表している。
また、光軸に対して回転対象な非球面形状は、光軸方向をｚとし，光軸に直交する方向をｙとし、ｚとｙの直交する方向をｘとして、円錐係数をｋ、光軸に対して回転対象な非球面係数をＡ₄、Ａ₆、Ａ₈、Ａ₁₀とした時、次式で定義される。
ｚ＝（ｙ²／ｒ）／〔１＋[１−（1＋ｋ）（ｙ／ｒ）²]^1/2〕＋Ａ₄ｙ⁴
＋Ａ₆ｙ⁶＋Ａ₈ｙ⁸＋Ａ₁₀ｙ¹⁰
なお、これらの記号は、後述の実施例２乃至実施例９の数値データにおいても共通である。

数値データ１
像高（有効撮像領域の対角長の半分の長さ）：2.25mm
焦点距離f：3.2mm〜8.5mm
Ｆｎｏ．（Ｆナンバー）：2.8〜4.8
ｒ₁=-7.898（非球面）ｄ₁=0.67 ｎ_d1=1.52542 ν_d1=55.78(プラスチックレンズ)
ｒ₂=6.245（非球面）ｄ₂=D1（可変）
ｒ₃=∞（絞り）ｄ₃=0.75
ｒ₄=2.581（非球面）ｄ₄=1.40 ｎ_d4=1.52542 ν_d4=55.78(プラスチックレンズ）
ｒ₅=-3.679（非球面）ｄ₅=1.02
ｒ₆=-8.795 ｄ₆=0.99 ｎ_d6=1.60687 ν_d6=27.03(プラスチックレンズ）
ｒ₇= 3.222（非球面）ｄ₇=D2（可変）
ｒ₈=19.576 ｄ₈=0.88 ｎ_d8=1.52542 ν_d8=55.78(プラスチックレンズ）
ｒ₉=-7.913（非球面）ｄ₉=1.40
ｒ₁₀=∞ ｄ₁₀=0.50 ｎ_d10=1.51633 ν_d10=64.14
ｒ₁₁=∞ ｄ₁₁=0.50
ｒ₁₂=∞（撮像面）

非球面係数
面番号ｋＡ₄ Ａ₆ Ａ₈
１ 0 -4.4963×10^-3 1.1928×10^-3 -6.1456×10^-5
2 0 -5.9954×10^-3 1.8182×10^-3 5.4713×10^-6
4 0 6.8196×10^-3 -4.6381×10^-4 0
5 0 1.1181×10^-2 -1.2020×10^-3 8.4288×10^-5
7 0 -1.3938×10^-2 4.6177×10^-3 -1.5879×10^-3
9 0 6.563×10^-3 -1.1630×10^-3 7.0550×10^-5

ズームデータ１
ズーム状態広角端中間望遠端
ｆ 3.2 5.1 8.5
Ｆｎｏ． 2.8 3.5 4.8
ω（半画角） 38.1° 24.7° 14.4°
Ｄ１ 5.83 3.30 1.53
Ｄ２ 0.65 2.25 5.20

第２実施例
図３は本発明の変倍光学系の第２実施例であって、光学構成を示す光軸に沿う断面図である。図３において、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示す。図４は、第２実施例における変倍光学系の上記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の夫々の状態における球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。

本発明の第２実施例の変倍光学系は、図３に示すように、物体側Ｘから撮像面Ｉに向かって、順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３で構成されている。

第２レンズ群Ｇ２は、明るさ絞りＳを挟んで上記第１レンズ群Ｇ１の撮像面Ｉ側にあって、物体側Ｘから順に両凸正レンズＬ２１と、空気間隔を挟んで撮像面Ｉ側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２２とを有し、全体として正の屈折力を有している。

第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ３１で構成されていて、全体として正の屈折力を有し、変倍する際は固定である。この第３レンズ群Ｇ３の撮像面Ｉ側には、第３レンズ群Ｇ３と撮像面Ｉとの間に平行平面板ＦＬが設けられている。

数値データ２
像高（有効撮像領域の対角長の半分の長さ）：2.25mm
焦点距離f：3.2mm〜8.5mm
Ｆｎｏ．（Ｆナンバー）：2.8〜5.2
ｒ₁=-6.323（非球面）ｄ₁=0.44 ｎ_d1=1.49700 ν_d1=81.54
ｒ₂=4.922（非球面）ｄ₂=D1（可変）
ｒ₃=∞（絞り）ｄ₃=0.27
ｒ₄=1.844（非球面）ｄ₄=0.90 ｎ_d4=1.51633 ν_d4=64.14
ｒ₅=-2.442（非球面）ｄ₅=0.39
ｒ₆= 40.886 ｄ₆=0.71 ｎ_d6=1.60687 ν_d6=27.03(プラスチックレンズ）
ｒ₇= 1.550（非球面）ｄ₇=D2（可変）
ｒ₈=-15.137 ｄ₈=1.10 ｎ_d8=1.52542 ν_d8=55.78(プラスチックレンズ）
ｒ₉=-2.831（非球面）ｄ₉=0.20
ｒ₁₀=∞ ｄ₁₀=0.50 ｎ_d10=1.51633 ν_d10=64.14
ｒ₁₁=∞ ｄ₁₁=0.50
ｒ₁₂=∞（撮像面）

非球面係数
面番号ｋＡ₄ Ａ₆ Ａ₈
１ 3.5169 -2.1335×10^-2 6.3053×10^-3 -5.4714×10^-4
2 2.9441 -3.0890×10^-2 8.0850×10^-3 -7.3810×10^-4
4 -1.4468 4.3351×10^-3 1.0293×10^-3 -1.9064×10^-3
5 -0.1228 4.7204×10^-2 -1.5997×10^-2 2.8091×10^-3
7 -0.6647 -3.2923×10^-2 7.3056×10^-3 -2.9607×10^-2
9 -2.1618 2.1542×10^-2 -6.3161×10^-3 4.5745×10^-4

ズームデータ２

ズーム状態広角端中間望遠端
ｆ 3.2 5.0 8.5
Ｆｎｏ． 2.8 3.6 5.2
ω（半画角） 38° 25° 15°
Ｄ１ 3.95 2.10 0.78
Ｄ２ 2.01 3.35 5.88

第３実施例
図５は発明の変倍光学系の第３実施例であって、光学構成を示す光軸に沿う断面図である。図５において、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示す。図６は、第３実施例における変倍光学系の上記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の夫々の状態における球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。

本発明の第３実施例の変倍光学系は、図５に示すように、物体側Ｘから撮像面Ｉに向かって、順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３で構成されている。

第２レンズ群Ｇ２は、明るさ絞りＳを挟んで上記第１レンズ群Ｇ１の撮像面Ｉ側にあって、物体側Ｘから順に両凸正レンズＬ２１と、空気間隔を挟んで撮像面Ｉに凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２２とを有し、全体として正の屈折力を有している。

第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ３１で構成されていて、全体として正の屈折力を有している。この第３レンズ群Ｇ３の撮像面Ｉ側には、第３レンズ群Ｇ３と撮像面Ｉとの間に平行平面板ＦＬが設けられている。

広角端（ａ）から望遠端（ｃ）に変倍する際は、第２レンズ群Ｇ２は撮像面Ｉ側から物体側Ｘへと移動させる。このとき、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔ｄ₂が減少し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔ｄ₇が増大し、各レンズ群の間隔は変化する。なお、撮像面Ｉは、ＣＣＤ若しくはＣＭＯＳセンサーの有効撮像対角方向に置かれている。

数値データ３
像高（有効撮像領域の対角長の半分の長さ）：1.8mm
焦点距離f：2.9mm〜8.6mm
Ｆｎｏ．（Ｆナンバー）：2.8〜5.4
ｒ₁=-6.189（非球面）ｄ₁=0.40 ｎ_d1=1.49700 ν_d1=81.54
ｒ₂=8.271（非球面）ｄ₂=D1（可変）
ｒ₃=∞（絞り）ｄ₃=0.00
ｒ₄=1.873（非球面）ｄ₄=1.06 ｎ_d4=1.52542 ν_d4=55.78(プラスチックレンズ）
ｒ₅=-2.314（非球面）ｄ₅=0.18
ｒ₆= 7.080（非球面）ｄ₆=0.78 ｎ_d6=1.60687 ν_d6=27.03(プラスチックレンズ）
ｒ₇= 1.080（非球面）ｄ₇=D2（可変）
ｒ₈=-7.666（非球面）ｄ₈=0.85 ｎ_d8=1.52542 ν_d8=55.78(プラスチックレンズ）
ｒ₉=-2.391（非球面）ｄ₉= D3（可変）
ｒ₁₀=∞ ｄ₁₀=0.40 ｎ_d10=1.51633 ν_d10=64.14
ｒ₁₁=∞ ｄ₁₁=0.33
ｒ₁₂=∞（撮像面）

非球面係数
面番号ｋＡ₄ Ａ₆ Ａ₈ Ａ₁₀
１ -0.0568 -2.3559×10^-3 1.7721×10^-3 -1.9360×10^-4 -1.0991×10^-5
2 -2.1637 -5.6891×10^-3 3.0569×10^-3 -5.4836×10^-4 8.7164×10^-5
4 0.4306 -3.1502×10^-2 -4.0799×10^-3 -1.3165×10^-2 -1.0298×10^-3
5 -0.1578 3.4059×10^-2 2.5636×10^-3 -3.1371×10^-2 1.1813×10^-2
6 0.3275 -6.7907×10^-2 6.7727×10^-2 -7.6610×10^-2 4.1113×10^-2
7 -0.835 -1.0237×10^-1 1.5387×10^-1 -1.5605×10^-1 1.1755×10^-1
8 0.6675 7.1144×10^-3 -2.7304×10^-4 -9.0043×10^-4 -2.5328×10^-4
9 -3.1465 -3.8165×10^-3 -2.1378×10^-3 4.0285×10^-4 -3.2690×10^-4

ズームデータ３

ズーム状態広角端中間望遠端
ｆ 2.9 4.0 8.6
Ｆｎｏ． 2.8 3.3 5.4
ω（半画角） 32.9° 23.7° 11.8°
Ｄ１ 4.82 3.19 0.63
Ｄ２ 0.64 1.68 5.05
Ｄ３ 1.48 1.33 1.30

第４実施例
図７は発明の変倍光学系の第４実施例であって、光学構成を示す光軸に沿う断面図である。図７において、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示す。図８は、第４実施例における変倍光学系の上記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の夫々の状態における球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。

本発明の第４実施例の変倍光学系は、図７に示すように、物体側Ｘから撮像面Ｉに向かって、順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３で構成されている。

第１レンズ群Ｇ１は両凹レンズ負Ｌ１１で構成されていて、負の屈折力を有しており、変倍時に移動する。

第３レンズ群Ｇ３は、光軸近傍において両凸形状の正レンズＬ３１で構成されていて、全体として正の屈折力を有し、変倍する際は固定である。この第３レンズ群Ｇ３の撮像面Ｉ側には、第３レンズ群Ｇ３と撮像面Ｉとの間に平行平面板ＦＬが設けられている。

数値データ４
像高（有効撮像領域の対角長の半分の長さ）：2.25mm
焦点距離f：3.8mm〜10.6mm
Ｆｎｏ．（Ｆナンバー）：2.8〜5.4
ｒ₁=-7.951（非球面）ｄ₁=0.50 ｎ_d1=1.49700 ν_d1=81.54
ｒ₂=9.240（非球面）ｄ₂=D1（可変）
ｒ₃=∞（絞り）ｄ₃=0.30
ｒ₄=2.042（非球面）ｄ₄=1.32 ｎ_d4=1.52542 ν_d4=55.78(プラスチックレンズ）
ｒ₅=-3.427（非球面）ｄ₅=0.23
ｒ₆=-97.277（非球面）ｄ₆=1.08 ｎ_d6=1.60687 ν_d6=27.03(プラスチックレンズ）
ｒ₇=1.561（非球面）ｄ₇=D2（可変）
ｒ₈=-65.860（非球面）ｄ₈=1.07 ｎ_d8=1.52542 ν_d8=55.78(プラスチックレンズ）
ｒ₉=-4.157（非球面）ｄ₉=2.05
ｒ₁₀=∞ ｄ₁₀=0.50 ｎ_d10=1.51633 ν_d10=64.14
ｒ₁₁=∞ ｄ₁₁=0.50
ｒ₁₂=∞（撮像面）

非球面係数
面番号ｋＡ₄ Ａ₆ Ａ₈ Ａ₁₀
１ 0.7471 -1.4226×10^-3 6.5133×10^-4 -4.6454×10^-5 8.7004×10^-7
2 -8.0216 -3.3136×10^-3 1.2213×10^-3 -8.1474×10^-5 3.7344×10^-7
4 0.4278 -1.3528×10^-2 -1.1334×10^-3 -1.6795×10^-3 -1.0532×10^-3
5 -0.3099 1.7843×10^-2 6.9048×10^-4 -9.8864×10^-3 2.6979×10^-3
6 0 -3.6225×10^-2 1.1625×10^-2 -1.6419×10^-2 5.0282×10^-3
7 -0.6338 -4.2511×10^-2 2.5540×10^-2 -4.8808×10^-3 1.7965×10^-4
8 0 1.1036×10^-2 -1.7247×10^-3 -1.9329×10^-5 1.4789×10^-5
9 -6.0409 6.0114×10^-3 -1.7213×10^-3 -4.3832×10^-7 1.2409×10^-5

ズームデータ４

ズーム状態広角端中間望遠端
ｆ 3.8 5.0 10.6
Ｆｎｏ． 2.8 3.3 5.4
ω（半画角） 31.8° 24.1° 12.2°
Ｄ１ 5.88 4.15 1.21
Ｄ２ 0.56 1.60 6.51

第５実施例
図９は発明の変倍光学系の第５実施例であって、光学構成を示す光軸に沿う断面図である。図９において、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示す。図１０は、第５実施例における変倍光学系の上記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の夫々の状態における球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。

本発明の第５実施例の変倍光学系は、図９に示すように、物体側Ｘから撮像面Ｉに向かって、順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３で構成されている。

数値データ５
像高（有効撮像領域の対角長の半分の長さ）：2.25mm
焦点距離f：3.8mm〜10.6mm
Ｆｎｏ．（Ｆナンバー）：2.8〜5.4
ｒ₁=-7.853（非球面）ｄ₁=0.50 ｎ_d1=1.49700 ν_d1=81.54
ｒ₂=9.085（非球面）ｄ₂=D1（可変）
ｒ₃=∞（絞り）ｄ₃=0.30
ｒ₄=2.108（非球面）ｄ₄=1.32 ｎ_d4=1.51633 ν_d4=64.14
ｒ₅=-3.839（非球面）ｄ₅=0.23
ｒ₆=11.847（非球面）ｄ₆=1.172 ｎ_d6=1.60687 ν_d6=27.03(プラスチックレンズ)
ｒ₇=1.428（非球面）ｄ₇=D2（可変）
ｒ₈=-33.723（非球面）ｄ₈=1.07 ｎ_d8=1.52542 ν_d8=55.78(プラスチックレンズ)
ｒ₉=-3.956（非球面）ｄ₉=1.94
ｒ₁₀=∞ ｄ₁₀=0.50 ｎ_d10=1.51633 ν_d10=64.14
ｒ₁₁=∞ ｄ₁₁=0.50
ｒ₁₂=∞（撮像面）

非球面係数
面番号ｋＡ₄ Ａ₆ Ａ₈ Ａ₁₀
１ 0.9810 -1.4737×10^-3 6.5315×10^-4 -4.8254×10^-5 7.4343×10^-7
2 -7.8939 -3.3009×10^-3 1.2166×10^-3 -8.4213×10^-5 -5.9356×10^-7
4 0.4903 -1.1535×10^-2 -1.0013×10^-4 -1.0979×10^-3 -7.5035×10^-4
5 -1.0874 2.0121×10^-2 3.6737×10^-3 -9.2262×10^-3 2.0420×10^-3
6 0 -2.7733×10^-2 1.1102×10^-2 -1.7554×10^-2 4.4269×10^-3
7 -0.6661 -4.2240×10^-2 1.9386×10^-2 -3.2246×10^-3 -1.5530×10^-3
8 0 1.0910×10^-2 -2.0296×10^-3 -8.5832×10^-5 1.7517×10^-5
9 -5.1586 5.0166×10^-3 -1.9639×10^-3 -1.8925×10^-5 8.6882×10^-6

ズームデータ５

ズーム状態広角端中間望遠端
ｆ 3.8 5.0 10.6
Ｆｎｏ． 2.8 3.3 5.4
ω（半画角） 31.8° 24.1° 12.3°
Ｄ１ 5.80 4.10 1.20
Ｄ２ 0.59 1.58 6.28

第６実施例
図１１は発明の変倍光学系の第６実施例であって、光学構成を示す光軸に沿う断面図である。図１１において、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示す。図１２は、第６実施例における変倍光学系の上記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の夫々の状態における球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。

本発明の第６実施例の変倍光学系は、図１１に示すように、物体側Ｘから撮像面Ｉに向かって、順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３で構成されている。

数値データ６
像高（有効撮像領域の対角長の半分の長さ）：2.25mm
焦点距離f：3.7mm〜10.1mm
Ｆｎｏ．（Ｆナンバー）：2.8〜5.3
ｒ₁=-9.540（非球面）ｄ₁=0.50 ｎ_d1=1.52542 ν_d1=55.80(プラスチックレンズ)
ｒ₂=7.264（非球面）ｄ₂=D1（可変）
ｒ₃=∞（絞り）ｄ₃=0.30
ｒ₄=2.328（非球面）ｄ₄=1.11 ｎ_d4=1.48749 ν_d4=70.23
ｒ₅=-3.540（非球面）ｄ₅=1.65
ｒ₆=-7.568 ｄ₆=0.50 ｎ_d6=1.60686 ν_d6=27.04(プラスチックレンズ)
ｒ₇=2.371（非球面）ｄ₇=D2（可変）
ｒ₈=-80.915 ｄ₈=1.45 ｎ_d8=1.52542 ν_d8=55.80(プラスチックレンズ)
ｒ₉=-2.771（非球面）ｄ₉=0.35
ｒ₁₀=∞ ｄ₁₀=0.50 ｎ_d10=1.51633 ν_d10=64.14
ｒ₁₁=∞ ｄ₁₁=0.50
ｒ₁₂=∞（撮像面）

非球面係数
面番号ｋＡ₄ Ａ₆ Ａ₈
１ 0 -1.9086×10^-2 4.9653×10^-3 -3.5838×10^-4
2 0 -2.0726×10^-2 5.9923×10^-3 -3.1807×10^-4
4 -1.9712 7.5983×10^-3 -8.6524×10^-4 0
5 0 1.1441×10^-2 -1.5539×10^-3 1.0720×10^-4
7 2.1787 -1.7149×10^-2 4.6266×10^-3 -8.1781×10^-3
9 -5.2351 -2.1273×10^-3 -1.1166×10^-3 8.9849×10^-5

ズームデータ６

ズーム状態広角端中間望遠端
ｆ 3.7 5.0 10.1
Ｆｎｏ． 2.8 3.3 5.3
ω（半画角） 32.8° 23.7° 12.3°
Ｄ１ 5.55 3.83 1.28
Ｄ２ 0.89 1.73 5.15

第７実施例
図１３は発明の変倍光学系の第７実施例であって、光学構成を示す光軸に沿う断面図である。図１３において、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示す。図１４は、第７実施例における変倍光学系の上記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の夫々の状態における球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。

本発明の第７実施例の変倍光学系は、図１３に示すように、物体側Ｘから撮像面Ｉに向かって、順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３で構成されている。

第３レンズ群Ｇ３は両凸正レンズＬ３１で構成されていて、全体として正の屈折力を有し、変倍する際は固定である。この第３レンズ群Ｇ３の撮像面Ｉ側には、第３レンズ群Ｇ３と撮像面Ｉとの間に平行平面板ＦＬが設けられている。

数値データ７
像高（有効撮像領域の対角長の半分の長さ）：2.25mm
焦点距離f：3.7mm〜10.1mm
Ｆｎｏ．（Ｆナンバー）：2.8〜5.3
ｒ₁=-11.831（非球面）ｄ₁=0.50 ｎ_d1=1.49700 ν_d1=81.54
ｒ₂=6.858（非球面）ｄ₂=D1（可変）
ｒ₃=∞（絞り）ｄ₃=0.30
ｒ₄=1.911（非球面）ｄ₄=1.32 ｎ_d4=1.52542 ν_d4=55.78(プラスチックレンズ)
ｒ₅=-3.294（非球面）ｄ₅=0.23
ｒ₆=-9.724（非球面）ｄ₆=1.05 ｎ_d6=1.60687 ν_d6=27.03(プラスチックレンズ)
ｒ₇=1.720（非球面）ｄ₇=D2（可変）
ｒ₈=146.052（非球面）ｄ₈=1.18 ｎ_d8=1.69100 ν_d8=54.82
ｒ₉=-5.882（非球面）ｄ₉=2.01
ｒ₁₀=∞ ｄ₁₀=0.50 ｎ_d10=1.51633 ν_d10=64.14
ｒ₁₁=∞ ｄ₁₁=0.49
ｒ₁₂=∞（撮像面）

非球面係数
面番号ｋＡ₄ Ａ₆ Ａ₈ Ａ₁₀
１ 0.7505 -3.0131×10^-3 -8.0295×10^-5 1.9229×10^-4 -1.7195×10^-5
2 -8.0068 -1.2875×10^-3 -5.4296×10^-4 4.2774×10^-4 -3.6982×10^-5
4 0.4017 -1.0944×10^-2 -3.5790×10^-3 1.7809×10^-4 -9.6814×10^-4
5 -0.3103 1.7853×10^-2 7.5270×10^-3 -1.0390×10^-2 3.7988×10^-3
6 0 -4.5896×10^-2 1.6389×10^-2 -1.3073×10^-2 4.8923×10^-3
7 -0.6318 -4.2907×10^-2 3.5560×10^-2 -1.1336×10^-2 7.1005×10^-3
8 0 1.0643×10^-2 -2.9194×10^-3 -1.0575×10^-4 2.7686×10^-5
9 -6.0465 8.7300×10^-3 -1.7994×10^-3 -2.8530×10^-4 5.9468×10^-5

ズームデータ７

ズーム状態広角端中間望遠端
ｆ 3.8 5.0 10.5
Ｆｎｏ． 2.8 3.3 5.4
ω（半画角） 31.9° 24.5° 12.1°
Ｄ１ 5.88 4.15 1.21
Ｄ２ 0.55 1.61 6.49

第８実施例
図１５は本発明の変倍光学系の第８実施例であって、光学構成を示す光軸に沿う断面図である。図１５において、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示す。図１６は、第８実施例における変倍光学系の上記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の夫々の状態における球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。

本発明の第８実施例の変倍光学系は、図１５に示すように、物体側Ｘから撮像面Ｉに向かって、順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３で構成されている。

数値データ８
像高（有効撮像領域の対角長の半分の長さ）：2.25mm
焦点距離f：3.2mm〜8.5mm
Ｆｎｏ．（Ｆナンバー）：2.8〜5.2
ｒ₁=-6.323（非球面）ｄ₁=0.44 ｎ_d1=1.49700 ν_d1=81.54
ｒ₂=4.922（非球面）ｄ₂=D1（可変）
ｒ₃=∞（絞り）ｄ₃=0.27
ｒ₄=1.844（非球面）ｄ₄=0.90 ｎ_d4=1.51633 ν_d4=64.14
ｒ₅=-2.442（非球面）ｄ₅=0.39
ｒ₆= 40.886 ｄ₆=0.71 ｎ_d6=1.60687 ν_d6=27.03(プラスチックレンズ)
ｒ₇= 1.550（非球面）ｄ₇=D2（可変）
ｒ₈=-15.137（非球面）ｄ₈=1.10 ｎ_d8=1.52542 ν_d8=55.78(プラスチックレンズ)
ｒ₉=-2.831 ｄ₉=0.20
ｒ₁₀=∞ ｄ₁₀=0.50 ｎ_d10=1.51633 ν_d10=64.14
ｒ₁₁=∞ ｄ₁₁=0.50
ｒ₁₂=∞（撮像面）

非球面係数
面番号ｋＡ₄ Ａ₆ Ａ₈
１ 3.5169 -2.1335×10^-2 6.3053×10^-3 -5.4714×10^-4
2 2.9441 -3.0890×10^-2 8.0850×10^-3 -7.3810×10^-4
4 -1.4468 4.3351×10^-3 1.0293×10^-3 -1.9064×10^-3
5 -0.1228 4.7204×10^-2 -1.5997×10^-2 2.8091×10^-3
7 -0.6647 -3.2923×10^-2 7.3056×10^-2 -2.9607×10^-2
8 -2.1618 2.1542×10^-2 -6.3161×10^-3 4.5745×10^-4

ズームデータ８

ズーム状態広角端中間望遠端
ｆ 3.2 5.0 8.5
Ｆｎｏ． 2.8 3.6 5.2
ω（半画角） 38° 25° 15°
Ｄ１ 3.95 2.10 0.78
Ｄ２ 2.01 3.35 5.88

第９実施例
図１７は発明の変倍光学系の第９実施例であって、光学構成を示す光軸に沿う断面図である。図１７において、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示す。図１８は、第９実施例における変倍光学系の上記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の夫々の状態における球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。

本発明の第９実施例の変倍光学系は、図１７に示すように、物体側Ｘから撮像面Ｉに向かって、順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３で構成されている。

数値データ９
像高（有効撮像領域の対角長の半分の長さ）：2.25mm
焦点距離f：3.7mm〜10.1mm
Ｆｎｏ．（Ｆナンバー）：2.8〜5.3
ｒ₁=-11.831（非球面）ｄ₁=0.50 ｎ_d1=1.49700 ν_d1=81.54
ｒ₂=6.858（非球面）ｄ₂=D1（可変）
ｒ₃=∞（絞り）ｄ₃=0.30
ｒ₄=1.911（非球面）ｄ₄=1.32 ｎ_d4=1.52542 ν_d4=55.78(プラスチックレンズ)
ｒ₅=-3.294（非球面）ｄ₅=0.23
ｒ₆=-9.724（非球面）ｄ₆=1.05 ｎ_d6=1.60687 ν_d6=27.03(プラスチックレンズ)
ｒ₇=1.720（非球面）ｄ₇=D2（可変）
ｒ₈=146.052（非球面）ｄ₈=1.18 ｎ_d8=1.69100 ν_d8=54.82
ｒ₉=-5.882（非球面）ｄ₉=2.01
ｒ₁₀=∞ ｄ₁₀=0.50 ｎ_d10=1.51633 ν_d10=64.14
ｒ₁₁=∞ ｄ₁₁=0.49
ｒ₁₂=∞（撮像面）

非球面係数
面番号ｋＡ₄ Ａ₆ Ａ₈ Ａ₁₀
１ 0.7505 -3.0131×10^-3 -8.0295×10^-5 1.9229×10^-4 -1.7195×10^-5
2 -8.0068 -1.2875×10^-3 -5.4296×10^-4 4.2774×10^-4 -3.6982×10^-5
4 0.4017 -1.0944×10^-2 -3.5790×10^-3 1.7809×10^-4 -9.6814×10^-4
5 -0.3103 1.7853×10^-2 7.5270×10^-3 -1.0390×10^-2 3.7988×10^-3
6 0 -4.5896×10^-2 1.6389×10^-2 -1.3073×10^-2 4.8923×10^-3
7 -0.6318 -4.2907×10^-2 3.5560×10^-2 -1.1336×10^-2 7.1005×10^-3
8 0 1.0643×10^-2 -2.9194×10^-3 1.0575×10^-4 2.7686×10^-5
9 -6.0465 8.7300×10^-3 -1.7994×10^-3 -2.8530×10^-4 5.9468×10^-5

ズームデータ９

ズーム状態広角端中間望遠端
ｆ 3.8 5.0 10.5
Ｆｎｏ． 2.8 3.3 5.4
ω（半画角） 31.9° 24.5° 12.1°
Ｄ１ 5.88 4.15 1.21
Ｄ２ 0.55 1.61 6.49

次に、各実施例における条件式（１）乃至（１１）について計算した数値を表１に示す。
表１

以上、説明した本発明の変倍光学系は、デジタルカメラ、ビデオカメラ、デジタルビデオユニット，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，情報携帯端末等の電子機器に内蔵して適用可能である。

例えば、本発明の変倍光学系は、物体像を形成しその像をＣＣＤ等の固体撮像素子に受光させて撮影を行う撮影装置、とりわけカメラや撮像機能を有する携帯電話に好適に用いることができる。また、物体像を接眼レンズを通して観察する観察装置、とりわけカメラのファインダー部の対物光学系としても用いることが可能である。また、内視鏡等の小型の撮像素子を用いた光学装置用の撮像光学系としても用いることができる。以下に、その実施形態を例示する。

情報処理装置の一例として電話、特に、その中でも持ち運びに便利な携帯電話に本発明の変倍光学系を内蔵した例を図１９に示す。

図１９（ａ）は携帯電話４００の正面図、図１９（ｂ）は側面図、図１９（ｃ）は撮影光学系４０５の断面図である。図１９（ａ）〜（ｃ）に示されるように、携帯電話４００は、操作者の声を情報として入力するマイク部４０１と、通話相手の声を出力するスピーカ部４０２と、操作者が情報を入力する入力ダイアル４０３と、操作者自身や通話相手等の撮影像と電話番号等の情報を表示するモニター４０４と、撮影光学系４０５と、通信電波の送信と受信を行うアンテナ４０６と、画像情報や通信情報、入力信号等の処理を行う処理手段（図示せず）とを有している。ここで、モニター４０４は液晶表示素子である。また、図中、各構成の配置位置は、特にこれらに限られない。この撮影光学系４０５は、撮影光路４０７上に配置された本発明の変倍光学系からなる対物光学系１００と、像を受光する撮像素子チップ１６２とを有している。これらは、携帯電話４００に内蔵されている。

ここで、撮像素子チップ１６２上には付加的にｌＲカットフィルター１８０が貼り付けられて撮像ユニット１６０として一体に形成され、対物光学系１００の鏡枠１０１の後端にワンタッチで嵌め込まれて取り付け可能になっているため、対物光学系１００と撮像素子チップ１６２の中心合わせや面間隔の調整が不要であり、組立が簡単となっている。また、鏡枠１０１の先端（図示略）には、対物光学系１００を保護するためのカバーガラス１０２が配置されている。なお、鏡枠１０１中のズームレンズの駆動機構等は図示を省いてある。

撮影素子チップ１６２で受光された物体像は、端子１６６を介して、図示していない処理手段に入力され、電子画像としてモニター４０４に、又は、通信相手のモニターに、又は、両方に表示される。また、通信相手に画像を送信する場合、撮像素子チップ１６２で受光された物体像の情報を、送信可能な信号へと変換する信号処理機能が処理手段には含まれている。

図２０〜図２２は、本発明の変倍光学系を電子カメラの撮影光学系４１に組み込んだ構成の概念図を示す。図２０は電子カメラ４０の外観を示す前方斜視図、図２１は同後方斜視図、図２２は電子カメラ４０の構成を示す断面図である。電子カメラ４０は、この例の場合、撮影用光路４２を有する撮影光学系４１、ファインダー用光路４４を有するファインダー光学系４３、シャッター４５、フラッシュ４６、液晶表示モニター４７等を含み、カメラ４０の上部に配置されたシャッター４５を押圧すると、それに連動して撮影光学系４１を通して撮影が行われる。撮影光学系４１によって形成された物体像が、ローパスフィルター、赤外カットフィルター等のフィルター５１を介してＣＣＤ４９の撮像面５０上に形成される。このＣＣＤ４９で受光された物体像は、処理手段５２を介し、電子画像としてカメラ背面に設けられた液晶表示モニター４７に表示される。また、この処理手段５２にはメモリ等が配置され、撮影された電子画像を記録することもできる。なお、このメモリは処理手段５２と別体に設けてもよいし、フロッピー（登録商標）ディスク等により電子的に記録書込を行うように構成してもよい。また、ＣＣＤ４９に代わって銀塩フィルムを配置した銀塩カメラとして構成してもよい。

さらに、ファインダー用光路４４上には、ファインダー用対物光学系５３が配置さしてある。このファインダー用対物光学系５３によって形成された結像面６７上に形成された物体像は、像正立部材であるポロプリズム５５の視野枠５７上に形成される。なお、視野枠５７は、ポロプリズム５５の第１反射面５６と第２反射面５８との間を分離し、その間に配置されている。このポリプリズム５５の後方には、正立正像にされた像を観察者眼球Ｅに導く接眼光学系５９が配置されている。なお、撮影光学系４１及びファインダー用対物光学系５３の入射面、接眼光学系５９の射出面にそれぞれカバー部材５４が配置されている。

このように構成されたカメラ４０は、撮影光学系４１が高変倍比であり、収差が良好な変倍光学系であるので、高性能化が実現できると共に、撮影光学系４１を少ない光学部材で構成できるため、小型化、低コスト化が実現できる。

なお、図２２の構成において、カバー部材５４として、平行平面板を配置しているが、パワーを持ったレンズとしても良い。

次に、図２３は、本発明の変倍光学系を電子カメラ４０の撮影部の対物光学系４８に組み込んだ構成の概念図を示す。この場合は、撮影用光路４２上に配置された撮影用対物光学系４８に、本発明による変倍光学系を用いている。この撮影用対物光学系４８により形成された物体像は、ローパスフィルター、赤外カットフィルター等のフィルター５１を介してＣＣＤ４９の撮像面５０上に形成される。このＣＣＤ４９で受光された物体像は、処理手段５２を介し、液晶表示素子（ＬＣＤ）６０上に電子像として表示される。また、この処理手段５２は、ＣＣＤ４９で撮影された物体像を電子情報として記録する記録手段６１の制御も行う。

ＬＣＤ６０に表示された画像は、接眼光学系５９を介して観察者眼球Ｅに導かれる。この接眼光学系５９は偏心プリズムからなり、この例では、入射面６２と、反射面６３と、反射と屈折の兼用面６４の３面から構成されている。また、２つの反射作用を持った面６３、６４の中、少なくとも一方の面、望ましくは両方の面が、光束にパワーを与え、かつ、偏心収差を補正する唯一の対称面を持つ面対称自由曲面にて構成されている。そして、この唯一の対称面は、撮影用対物光学系４８のプリズム１０、２０が有する面対称自由曲面の唯一の対称面と略同一平面上に形成されている。

なお、本例では、撮影用対物光学系４８のカバー部材６５はとして、平行平面板を配置しているが、前例と同様に、パワーを持ったレンズを用いてもよい。

ここで、カバー部材を設けずに、本発明の光学系中の最も物体側に配置された面をカバー部材と兼用することもできる。本例ではその最も物体側の面は第１レンズ群Ｇ１の入射面となる。

次に、図２４は、本発明による変倍光学系を電子内視鏡の観察系の対物光学系８２に組み込んだ構成の概念図を示す。この例の場合、観察系の対物光学系８２は、４つのレンズからなる本発明の変倍光学系を用いており、接眼光学系８７は、第１プリズム１０、開口絞り２、第２プリズム２０からなる光学系を接眼光学系として用いている。

この電子内視鏡は、図２４（ａ）に示すように、電子内視鏡７１と、照明光を供給する光源装置７２と、その電子内視鏡７１に対応する信号処理を行うビデオプロセッサ７３と、このビデオプロセッサ７３から出力される映像信号を表示するモニター７４と、このビデオブロセッサ７３と接続され映像信号等に記録するＶＴＲデッキ７５、及び、ビデオディスク７６と、映像信号を映像としてプリントアウトするビデオプリンタ７７と、頭部装着型画像表示装置（ＨＭＤ）７８と共に構成されており、電子内視鏡７１の挿入部７９の先端部８０と、その接眼部８１は、図２４（ｂ）に示すように構成されている。

光源装置７２から照明された光束は、ライトガイドファイバー束８８を通って照明用対物光学系８９により、観察部位を照明する。そして、この観察部位からの光が、カバー部材８５を介して、観察用対物光学系８２によって物体像として形成される。この物体像は、ローパスフィルター、赤外カットフィルター等のフィルター８３を介してＣＣＤ８４の撮像面上に形成される。さらに、この物体像は、ＣＣＤ８４によって映像信号に変換され、その映像信号は、図２４（ａ）に示すビデオプロセッサ７３により、モニター７４上に直接表示されると共に、ＶＴＲデッキ７５、ビデオディスク７６中に記録され、また、ビデオプリンタ７７から映像としてプリントアウトされる。また、ＨＭＤ７８の画像表示素子に表示されＨＭＤ７８の装着者に表示される。同時に、ＣＣＤ８４によって変換された映像信号は接眼部８１の液晶表示素子（ＬＣＤ）８６上に電子像として表示され、その表示像は接眼光学系８７を経て観察者眼球Ｅに導かれる。

このように構成された内視鏡は、少ない光学部材で構成でき、高性能・低コスト化が実現できると共に、対物光学系８０が内視鏡の長軸方向に並ぶため、細径化を阻害することなく上記効果を得ることができる。

次に、図２５〜図２７は本発明の光学系を情報処理装置の他の例であるパソコンに内蔵した構成を示す概念図である。

図２５はパソコン３００のカバーを開いた前方斜視図、図２６はパソコン３００の撮影光学系３０３の断面図、図２７は図２５の状態の側面図である。図２５〜図２７に示されるように、パソコン３００は、外部から繰作者が情報を入力するためのキーボード３０１と、図示を省略した情報処理手段や記録手段と、情報を操作者に表示するモニター３０２と、操作者自身や周辺の像を撮影するための撮影光学系３０３とを有している。ここで、モニター３０２は、図示しないバックライトにより背面から照明する透過型液晶表示素子や、前面からの光を反射して表示する反射型液晶表示素子や、ＣＲＴディスプレイ等であってよい。また、図中、撮影光学系３０３は、モニター３０２の右上に内蔵されているが、その場所に限らず、モニター３０２の周囲や、キーボード３０１の周囲のどこであってもよい。

この撮影光学系３０３は、撮影光路３０４上に、本発明の変倍光学系からなる対物光学系１００と、像を受光する撮像素子チップ１６２とを有している。これらはパソコン３００に内蔵されている。

撮像素子チップ１６２で受光された物体像は、端子１６６を介して、パソコン３００の処理手段に入力され、電子画像としてモニター３０２に表示される、図２５には、その一例として、操作者の撮影された画像３０５が示されている。また、この画像３０５は、処理手段を介し、インターネットや電話を介して、遠隔地から通信相手のパソコンに表示されることも可能である。

本発明による変倍光学系の第１実施例に係る光学構成を示す光軸に沿う断面で、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態をそれぞれ示している。本発明による変倍光学系の第１実施例に係る球面収差、非点収差、歪曲収差を示し、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態をそれぞれ示している。本発明による変倍光学系の第２実施例に係る光学構成を示す光軸に沿う断面で、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態をそれぞれ示している。本発明による変倍光学系の第２実施例に係る球面収差、非点収差、歪曲収差を示し、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態をそれぞれ示している。本発明による変倍光学系の第３実施例に係る光学構成を示す光軸に沿う断面で、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態をそれぞれ示している。本発明による変倍光学系の第３実施例に係る球面収差、非点収差、歪曲収差を示し、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態をそれぞれ示している。本発明による変倍光学系の第４実施例に係る光学構成を示す光軸に沿う断面で、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態をそれぞれ示している。本発明による変倍光学系の第４実施例に係る球面収差、非点収差、歪曲収差を示し、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態をそれぞれ示している。本発明による変倍光学系の第５実施例に係る光学構成を示す光軸に沿う断面で、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態をそれぞれ示している。本発明による変倍光学系の第５実施例に係る球面収差、非点収差、歪曲収差を示し、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態をそれぞれ示している。本発明による変倍光学系の第６実施例に係る光学構成を示す光軸に沿う断面で、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態をそれぞれ示している。本発明による変倍光学系の第６実施例に係る球面収差、非点収差、歪曲収差を示し、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態をそれぞれ示している。本発明による変倍光学系の第７実施例に係る光学構成を示す光軸に沿う断面で、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態をそれぞれ示している。本発明による変倍光学系の第７実施例に係る球面収差、非点収差、歪曲収差を示し、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態をそれぞれ示している。本発明による変倍光学系の第８実施例に係る光学構成を示す光軸に沿う断面で、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態をそれぞれ示している。本発明による変倍光学系の第８実施例に係る球面収差、非点収差、歪曲収差を示し、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態をそれぞれ示している。本発明による変倍光学系の第９実施例に係る光学構成を示す光軸に沿う断面で、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態をそれぞれ示している。本発明による変倍光学系の第９実施例に係る球面収差、非点収差、歪曲収差を示し、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態をそれぞれ示している。本発明の光学系が対物光学系として組み込まれた携帯電話の正面図、側面図、その撮影光学系の断面図である。本発明の光学系を適用した電子カメラの外観を示す前方斜視図である。図２０の電子カメラの後方斜視図である。図２０の電子カメラの構成を示す断面図である。本発明の光学系を適用した別の電子カメラの概念図である。本発明の光学系を適用した電子内視鏡の概念図である。本発明の光学系が対物光学系として組み込まれたパソコンのカバーを開いた前方斜視図である。パソコンの撮影光学系の断面図である。図２５の状態の側面図である。

符号の説明

Ｓ明るさ絞り
ＦＬ平行平面板
Ｉ撮像面
Ｘ物体側
Ｇ１第１レンズ群
Ｇ２第２レンズ群
Ｇ３第３レンズ群
Ｌ１１負レンズ
Ｌ２１正レンズ
Ｌ２２負レンズ
Ｌ３１正レンズ
４０カメラ
４１撮像光学系
４２撮影用光路
４３ファインダー光学系
４４ファインダー用光路
４５シャッター
４６フラッシュ
４７液晶表示モニター
４９ＣＣＤ
５０撮像面
５１フィルター
５２処理手段
５３ファインダー用対物光学系
５４カバー部材
５５ポロプリズム
５６第１反射面
５７視野枠
５８第２反射面
５９接眼光学系
６０液晶表示素子（ＬＣＤ）
６１記録手段
６２入射面
６３反射面
６４反射と屈折の兼用面
６５カバー部材
７１電子内視鏡
７２光源装置
７３ビデオプロセッサ
７４モニター
７５ＶＴＲデッキ
７６ビデオディスク
７７ビデオプリンタ
７８頭部装着型画像表示装置（ＨＭＤ）
７９挿入部
８０先端部
８１接眼部
８２観察用対物光学系
８３フィルター
８４ＣＣＤ
８５カバー部材
８６液晶表示素子（ＬＣＤ）
８７接眼光学系
８８ライトガイドファイバー束
８９照明用対物光学系
１００対物光学系
１０１鏡枠
１０２カバーガラス
１６０撮像ユニット
１６２撮像素子チップ
１６６端子
１８０ｌＲカットフィルター
３００パソコン
３０１キーボード
３０２モニター
３０３撮影光学系
３０４撮影光路
３０５画像
４００携帯電話
４０１マイク部
４０２スピーカ部
４０３入力ダイアル
４０４モニター
４０５撮影光学系
４０６アンテナ
４０７撮影光路
Ｅ観察者眼球

Claims

物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とから構成され、かつ、少なくとも前記負の屈折力を有する第１レンズ群と前記正の屈折力を有する第２レンズ群を移動させ、各レンズ群の間隔を変えることで変倍を行う変倍光学系と、前記変倍光学系の像側に配置された撮像素子とを備える撮像装置であって、
前記負の屈折力を有する第１レンズ群が１枚の負レンズで構成され、前記正の屈折力を有する第２レンズ群が物体側から順に１枚の正レンズと１枚の負レンズとで構成され、前記正の屈折力を有する第３レンズ群が１枚の正レンズで構成され、かつ、次の条件式を満足することを特徴とする撮像装置。
−５．０＜（ｒ₅＋ｒ₆）／（ｒ₅−ｒ₆）＜０．０・・・（１）
０．５５≦ｒ₄／ｆｗ＜１．２・・・（３）
０．６＜（Ｇ２Ｌ）／Ｙ’≦１．１１・・・（１１）
但し、ｒ₅は前記正の屈折力を有する第２レンズ群を構成する正レンズの像側面光軸上曲率半径であり、ｒ₆は前記正の屈折力を有する第２レンズ群を構成する負レンズの物体側面光軸上曲率半径であり、ｒ₄は前記正の屈折力を有する第２レンズ群を構成する正レンズの物体側面光軸上曲率半径であり、ｆｗは広角端における前記変倍光学系の焦点距離であり、Ｇ２Ｌは前記正の屈折力を有する第２レンズ群を構成するレンズの肉厚の合計であり、Ｙ’は前記撮像素子における有効撮像領域の対角長の半分の長さである。
物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とから構成され、かつ、少なくとも前記負の屈折力を有する第１レンズ群と前記正の屈折力を有する第２レンズ群を移動させ、各レンズ群の間隔を変えることで変倍を行う変倍光学系と、前記変倍光学系の像側に配置された撮像素子とを備える撮像装置であって、
前記負の屈折力を有する第１レンズ群が１枚の負レンズで構成され、前記正の屈折力を有する第２レンズ群が物体側から順に１枚の正レンズと１枚の負レンズとで構成され、前記正の屈折力を有する第３レンズ群が１枚の正レンズで構成され、かつ、次の条件式を満足することを特徴とする撮像装置。
−０．１＜（ｒ₆＋ｒ₇）／（ｒ₆−ｒ₇）＜１．８１・・・（２）
０．５５≦ｒ₄／ｆｗ＜１．２・・・（３）
０．６＜（Ｇ２Ｌ）／Ｙ’≦１．１１・・・（１１）
但し、ｒ₆は前記正の屈折力を有する第２レンズ群を構成する負レンズの物体側面光軸上曲率半径であり、ｒ₇は前記正の屈折力を有する第２レンズ群を構成する負レンズの像側面光軸上曲率半径であり、ｒ₄は前記正の屈折力を有する第２レンズ群を構成する正レンズの物体側面光軸上曲率半径であり、ｆｗは広角端における前記変倍光学系の焦点距離であり、Ｇ２Ｌは前記正の屈折力を有する第２レンズ群を構成するレンズの肉厚の合計であり、Ｙ’は前記撮像素子における有効撮像領域の対角長の半分の長さである。
物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とから構成され、かつ、少なくとも前記負の屈折力を有する第１レンズ群と前記正の屈折力を有する第２レンズ群を移動させ、各レンズ群の間隔を変えることで変倍を行う変倍光学系と、前記変倍光学系の像側に配置された撮像素子とを備える撮像装置であって、
前記負の屈折力を有する第１レンズ群が１枚の負レンズで構成され、前記正の屈折力を有する第２レンズ群が物体側から順に１枚の正レンズと１枚の負レンズとで構成され、前記正の屈折力を有する第３レンズ群が１枚の正レンズで構成され、かつ、次の条件式を満足することを特徴とする撮像装置。
−５．０＜（ｒ₅＋ｒ₆）／（ｒ₅−ｒ₆）＜０．０・・・（１）
−０．１＜（ｒ₆＋ｒ₇）／（ｒ₆−ｒ₇）＜１．８１・・・（２）
０．５５≦ｒ₄／ｆｗ＜１．２・・・（３）
０．６＜（Ｇ２Ｌ）／Ｙ’≦１．１１・・・（１１）
但し、ｒ₅は前記正の屈折力を有する第２レンズ群を構成する正レンズの像側面光軸上曲率半径であり、ｒ₆は前記正の屈折力を有する第２レンズ群を構成する負レンズの物体側面光軸上曲率半径であり、ｒ₇は前記正の屈折力を有する第２レンズ群を構成する負レンズの像側面光軸上曲率半径であり、ｒ₄は前記正の屈折力を有する第２レンズ群を構成する正レンズの物体側面光軸上曲率半径であり、ｆｗは広角端における前記変倍光学系の焦点距離であり、Ｇ２Ｌは前記正の屈折力を有する第２レンズ群を構成するレンズの肉厚の合計であり、Ｙ’は前記撮像素子における有効撮像領域の対角長の半分の長さである。
次の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の撮像装置。
０．１＜ｒ ₇ ／ｆｗ≦１．１・・・（４）
但し、ｒ ₇は前記正の屈折力を有する第２レンズ群を構成する負レンズの像側面光軸上曲率半径であり、ｆｗは広角端における前記変倍光学系の焦点距離である。
次の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の撮像装置。
５０＜νｄ ₁ ＜１００・・・（５）
但し、νｄ ₁は前記負の屈折力を有する第１レンズ群を構成する負レンズのアッベ数である。
次の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の撮像装置。
５０＜νｄ ₂ ＜１００・・・（６）
但し、νｄ ₂は前記正の屈折力を有する第２レンズ群を構成する正レンズのアッベ数である。
次の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の撮像装置。
１．５＜Ｎ ₂ Ｐ・・・（７）
但し、Ｎ ₂ Ｐは前記正の屈折力を有する第２レンズ群を構成する正レンズの屈折率である。
前記正の屈折力を有する第３レンズ群を構成する正レンズに赤外カット機能を有するコーティングがされていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の撮像装置。
前記正の屈折力を有する第３レンズ群を構成する正レンズが、１枚の硝子レンズで構成されていることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の撮像装置。
前記負の屈折力を有する第１レンズ群と前記正の屈折力を有する第２レンズ群が、それぞれ少なくとも１枚の硝子レンズで構成されていることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の撮像装置。
次の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の撮像装置。
０．３＜（ｒ ₈ ＋ｒ ₉ ）／（ｒ ₈ −ｒ ₉ ）＜３．０・・・（８）
但し、ｒ ₈ は前記正の屈折力を有する第３レンズ群を構成する正レンズの物体側面光軸上曲率半径であり、ｒ ₉ は前記正の屈折力を有する第３レンズ群を構成する正レンズの像側面光軸上曲率半径である。
次の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の撮像装置。
０．８＜ｆ ₂ ／ｆｗ＜１．６・・・（９）
但し、ｆ ₂は前記正の屈折力を有する第２レンズ群の焦点距離であり、ｆｗは広角端における前記変倍光学系の焦点距離である。
次の条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項に記載の撮像装置。
１．３＜ｆ ₃ ／ｆｗ＜４．０・・・（１０）
但し、ｆ ₃は前記正の屈折力を有する第３レンズ群の焦点距離であり、ｆｗは広角端における前記変倍光学系の焦点距離である。
前記負の屈折力を有する第１レンズ群を移動させてフォーカシングを行うことを特徴とする請求項１乃至１３の何れか１項に記載の撮像装置。
前記正の屈折力を有する第３レンズ群を移動させてフォーカシングを行うことを特徴とする請求項１乃至１４の何れか１項に記載の撮像装置。
請求項１乃至１５の何れか１項に記載の撮像装置を備えたことを特徴とする電子機器。