WO2007145194A1 - 撮像光学系、撮像レンズ装置及びデジタル機器 - Google Patents

撮像光学系、撮像レンズ装置及びデジタル機器 Download PDF

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WO2007145194A1
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lens group
optical system
positive
imaging
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PCT/JP2007/061783
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English (en)
French (fr)
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Keiko Yamada
Kenji Konno
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Konica Minolta Opto Inc
Original Assignee
Konica Minolta Opto Inc
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/145—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having five groups only
    • G02B15/1451—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having five groups only the first group being positive
    • G02B15/145129—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having five groups only the first group being positive arranged +-+++
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/04—Prisms

Definitions

  • Imaging optical system imaging lens device, and digital device
  • the present invention relates to an imaging optical system that constitutes a zoom lens system, an imaging lens device including the imaging optical system, and a digital device equipped with the imaging lens device.
  • Patent Documents 1 to 3 disclose an imaging optical system of a zoom lens system.
  • Patent Document 1 a four-group zoom configuration in which lenses having optical power of “positive / negative / positive / positive” are arranged in order from the object side, and a lens group having optical power of “positive / negative / positive / positive” are arranged.
  • a zoom lens system is disclosed in which a first lens group includes a prism for bending the optical axis at a right angle.
  • Patent Document 2 also discloses a “positive / negative / positive / positive” 5-group zoom configuration in which the first lens group includes a bending prism.
  • Patent Document 3 discloses that the first lens group has a bending pre-refractive index of 1.9 or more.
  • a zoom lens system is disclosed that has a positive, negative, positive, positive five-group zoom configuration that moves the second, fourth, and fifth lens groups during zooming! RU
  • Patent Documents 1 to 3 specifically describe sufficient measures for suppressing an increase in aberration fluctuation that occurs when the entire length of the zoom lens system is reduced. Absent. That is, in the “positive / negative / positive / positive” 5-group zoom lens system disclosed in Patent Documents 1 to 3, the zooming load during zooming of each lens group is optimized. When the overall length of the zoom lens system is shortened, the aberration fluctuation during zooming increases as the power of each lens group increases. For this reason, good performance cannot be obtained over the entire zoom range, and its compactness is limited.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-202500
  • Patent Document 2 JP-A-2004-347712
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-338143
  • An object of the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an imaging optical system, an imaging lens device, and a digital device equipped with the imaging lens device that are compact and have high optical performance. There is.
  • An imaging optical system includes a plurality of lens groups, and changes the interval between the lens groups.
  • An imaging optical system capable of zooming in order, having a positive optical power in order from the object side, fixed at the time of zooming, and a reflecting member that bends the optical axis at a substantially right angle
  • a first lens group that includes negative optical power
  • a second lens group that is movable in the optical axis direction
  • a third lens group that has positive optical power
  • a positive optical power and a positive optical power.
  • a fourth lens group movable in the optical axis direction and a fifth lens group having positive optical power and movable in the optical axis direction.
  • dl2w Distance on the optical axis from the most image side surface of the lens in the first lens group to the most object side surface of the lens in the second lens group at the wide-angle end
  • dl2t Distance on the optical axis from the most image side surface of the lens in the first lens group to the most object side surface of the lens in the second lens group at the telephoto end
  • An imaging lens device includes the imaging optical system described above and imaging that converts an optical image into an electrical signal. And the imaging optical system is assembled on the light receiving surface of the imaging element so as to form an optical image of a subject.
  • a digital device includes the above-described imaging lens device, and a control unit that causes the imaging lens device to perform at least one of photographing a still image and a moving image. It is characterized by comprising.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an imaging optical system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows an external configuration of a digital camera showing an embodiment of a digital device according to the present invention.
  • FIG. 2A is a front view of a digital camera
  • FIG. 2B is a rear view
  • FIG. 2C is a top view.
  • FIG. 3 is a functional block diagram schematically showing an electrical functional configuration of a digital camera.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the configuration of the imaging optical system of Example 1 with the optical axis cut longitudinally.
  • FIG. 5 is a linear optical path diagram showing the configuration of the imaging optical system of Example 1 with the prism portion developed in a straight line.
  • FIG. 6 is a straight optical path diagram showing the configuration of the imaging optical system of Example 2 with the prism portion developed in a straight line.
  • FIG. 7 is a linear optical path diagram showing the configuration of the imaging optical system of Example 3 with the prism portion developed in a straight line.
  • FIG. 8 is a linear optical path diagram showing the configuration of the imaging optical system of Example 4 with the prism portion developed in a straight line.
  • FIG. 9 is a straight optical path diagram showing the configuration of the imaging optical system of Example 5 with the prism portion developed in a straight line.
  • FIG. 10 is an aberration diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion of the imaging optical system of Example 1.
  • FIG. 11 is an aberration diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion of the imaging optical system of Example 2.
  • FIG. 12 is an aberration diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion of the imaging optical system of Example 3.
  • FIG. 13 is an aberration diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion of the imaging optical system of Example 4.
  • FIG. 14 is an aberration diagram showing spherical aberration, astigmatism, and distortion of the imaging optical system of Example 5.
  • the refractive index is the refractive index with respect to the wavelength of the d-line (587.56 nm).
  • Abbe number is nd, nF, nC and Abbe number is vd for d-line, F-line (486.13nm) and C-line (656.28nm), respectively.
  • FIG. 1 is an optical path diagram (optical path diagram at the wide angle end) showing a configuration example of the imaging optical system 10 according to the present invention.
  • the imaging optical system 10 is a bending optical system that forms an optical image of a subject on the light receiving surface (image surface) of the imaging element 19 after bending the optical path at a substantially right angle.
  • This is an optical system having a “positive / negative positive / positive” 5-group zoom configuration in which the lens group Grl to the fifth lens group Gr5 are sequentially arranged.
  • a diaphragm 101 is disposed between the second lens group Gr2 and the third lens group Gr3, an image sensor 19 for converting an optical image into an electrical signal is disposed on the image side, and a fifth lens.
  • a low-pass filter 18 is disposed between the group Gr5 and the image sensor 19.
  • the configuration of the optical system shown in FIG. 1 is the same as that of Example 1 described later.
  • the first lens group Grl includes a negative meniscus lens 11 that is disposed closest to the object side and is concave on the image side, a biconvex positive lens 12, and a prism 11 that is disposed between the lenses 11 and 12. It has a positive optical power as a whole and is fixed at the time of zooming.
  • the following is the second lens group Gr2 consisting of one biconcave negative lens 14 and moving during zooming, and the third lens group Gr3 consisting of a single positive meniscus lens 15 convex toward the object side and fixed during zooming.
  • It consists of a cemented lens 16 consisting of a biconvex positive lens 161 and a biconcave negative lens 162, and has a positive optical power as a whole, and a fourth lens group Gr4 that moves during zooming, and one biconvex positive lens force.
  • Fifth lens group that moves at the time of magnification Gr5 force The object-side force is also arranged sequentially along the optical axis AX.
  • the imaging optical system 10 has a larger distance between the first lens group Grl and the second lens group Gr2 during zooming from the wide-angle end to the telephoto end, and the third lens group Gr3 and the fourth lens group Gr4.
  • the distance between the fourth lens group Gr4 and the fifth lens group Gr5 is widened, and the distance between the fifth lens group Gr5 and the image sensor 19 is increased.
  • This is an optical system that performs a variable magnification operation.
  • the prism 13 included in the first lens group Grl is a right-angle prism having a reflecting surface 13c that bends the light beam substantially at a right angle. Accordingly, the subject light incident from the incident surface 13a of the prism 13 along the optical axis AX shown in FIG. 1 is bent at a substantially right angle by the reflecting surface 13c, is emitted from the output surface 13b, and is directed toward the image side. Guided linearly. Then, the subject light is guided to the light receiving surface of the image pickup device 19 through the mouth-pass filter 18 at an appropriate zoom ratio, and an optical image of the subject is picked up by the image pickup device 19.
  • the imaging optical system 10 to be covered is accommodated in a main body of a mobile phone or a digital camera, for example (described later with reference to FIG. 2).
  • the imaging optical system 10 that includes the prism 13 that bends the optical path at a substantially right angle in the first lens group Grl closest to the object side, the optical axis direction can be improved as compared with the imaging optical system of the conventional retractable structure.
  • the thickness can be reduced.
  • the member that forms the reflection surface that bends the optical path at a substantially right angle is not limited to the internal reflection type prism 13 shown in FIG. 1, but includes a surface reflection prism, an internal reflection plane mirror, a surface reflection plane mirror, and the like. Can be used. However, when the internal reflection prism is used, the subject light passes through the prism medium, so the surface interval when passing through the prism is shorter than the normal air interval depending on the refractive index of the medium. It becomes the conversion surface interval. For this reason, since an optically equivalent configuration can be achieved in a more compact space, it is desirable to employ an internal reflecting prism as the reflecting surface forming member.
  • any power of the incident surface 13a or the exit surface 13b of the prism 13 or both surfaces of the entrance surface 13a and the exit surface 13b may have optical power. Since the entrance surface 13a and the Z or exit surface 13b surface of the prism 13 have optical power, the imaging optical system 10 can be configured with a smaller number of parts.
  • the imaging optical system 10 of the present embodiment is a zoom lens system having a five-group zoom configuration of “positive / negative / positive / positive / positive” in order from the object side as described above.
  • a “positive / negative positive / positive” four-group zoom configuration that includes a prism in the lens group closest to the object side has been proposed.
  • the first lens group and the second lens group have strong negative combined power
  • the third lens group and the fourth lens group are strong!
  • Has positive composite power and the power arrangement as a whole becomes a retrofocus type .
  • the distance between the first lens group and the second lens group is widened to increase the convergence of the first lens group
  • the distance between the third lens group and the fourth lens group is widened to increase the second lens group.
  • the combined power of the fourth lens group from the lens group is weakened, and the power arrangement of the entire lens becomes a telephoto type.
  • the angle formed by the off-axis light beam passing through the first lens unit and the optical axis is reduced to reduce the lens diameter, while at the telephoto end, the overall length of the lens is shortened. Can be achieved.
  • the second lens group is the only group having negative power
  • the second lens group is used in order to set the Petzval sum to an appropriate value. It is necessary to provide strong negative optical power.
  • an aperture stop is generally disposed adjacent to the third lens group or the fourth lens group. Therefore, at the time of zooming, the incident height of off-axis rays incident on the second lens group does not change much, and the incident angle changes greatly. For this reason, in the “positive / negative positive / positive” four-group zoom configuration, the variation in aberration generated in the second lens group during zooming increases. In order to correct this aberration variation satisfactorily, the amount of movement of the second lens unit accompanying zooming needs to be an appropriate value.
  • the optical power of each lens group is increased as a method for reducing the overall length of the zoom lens system.
  • the amount of optical power of each lens unit is increased to reduce the overall length while keeping the amount of movement of the second lens unit appropriate,
  • the amount of magnification that the group carries increases.
  • aberration fluctuations accompanying zooming increase. Therefore, it becomes difficult to obtain good optical performance over the entire zoom region, and there is a limit to achieving full size miniaturization while maintaining good optical performance.
  • the fourth lens group closest to the image side of the “positive / negative / positive / positive” four-group zoom configuration is divided into two positive lens groups.
  • the zooming operation is performed by changing the air gap formed between the two divided positive lens groups (fourth and fifth lens groups) during zooming.
  • the magnification shift burden is shared by the two lens groups on the divided image side while keeping the movement amount of the second lens group at an appropriate value. Can do.
  • the imaging optical system 10 configured as described above satisfies the following conditional expressions (1) and (2).
  • dl2w Distance on the optical axis from the most image side surface of the lens in the first lens group to the most object side surface of the lens in the second lens group at the wide-angle end
  • dl2t Distance on the optical axis from the most image side surface of the lens in the first lens group to the most object side surface of the lens in the second lens group at the telephoto end.
  • conditional expression (1) and conditional expression (2) the ratio of the zoom ratio of the first lens group Grl to the fifth lens group Gr5 constituting the imaging optical system 10 is appropriate. Value, and the imaging optical system 10 in which further miniaturization is achieved while maintaining good performance over the entire zoom range is realized.
  • Conditional expression (1) defines the moving distance of the second lens group when the lens position changes from the wide-angle end state to the telephoto end state.
  • conditional expression (1) it is possible to satisfactorily correct aberration fluctuations in the second lens group Gr2. If the upper limit of conditional expression (1) is exceeded, the moving distance force S of the second lens group Gr2 will become smaller, and the tendency for the variable magnification burden of the second lens group Gr2 to decrease will become significant.
  • the second lens group Gr2 is the only negative lens group, so if the moving distance of the second lens group Gr2 is small, the variable magnification burden of the other lens groups Becomes larger.
  • the fourth lens group Gr4 which is a moving lens group
  • the moving distance of the fifth lens group Gr5 increases, making it difficult to make the entire length compact.
  • the movement distance of the second lens group Gr2 increases, so that the total length of the imaging optical system 10 tends to be significant.
  • aberration fluctuations accompanying zooming increase, and the difficulty of correcting aberration fluctuations by lenses in other lens groups increases. For this reason, it is difficult to obtain good optical performance over the entire zoom region of the imaging optical system 10.
  • Conditional expression (2) defines a condition for providing good optical performance over the entire zoom region within the range defined by conditional expression (1). In other words, it is for optimizing the ratio of the zooming amount that the fourth lens group Gr4 and the fifth lens group Gr5 carry.
  • the fifth lens group Gr5 By actively increasing the amount of magnification that the lens carries, the increase in aberration variation of the fourth lens group Gr4 that occurs when the overall length is reduced can be suppressed, and aberration variation at the time of magnification can be corrected well. It is possible to achieve both the miniaturization of the overall length and high optical performance.
  • the upper limit of conditional expression (2) If the upper limit of conditional expression (2) is exceeded, the amount of zooming handled by the fifth lens group Gr5 increases, so the tendency for aberration fluctuations in the fifth lens group Gr5 to increase becomes significant. In addition, during zooming, the decrease in the ambient light becomes obvious with a large change in the incident angle of the off-axis rays with respect to the image plane. On the other hand, if the lower limit of conditional expression (2) is not reached, the amount of zooming handled by the fifth lens group Gr5 becomes small, and it becomes difficult to sufficiently correct aberration fluctuations during zooming of the fourth lens group Gr4.
  • conditional expression (2) The significance of the conditional expression (2) will be described in more detail.
  • the off-axis rays pass when the lens unit moves from the wide-angle end to the telephoto end in order to satisfactorily suppress fluctuations in off-axis aberrations due to zooming to the telephoto end. It is important to increase the number of lenses whose height changes.
  • the height at which off-axis rays pass in the fourth lens group Gr4 and the fifth lens group Gr5 changes during zooming.
  • the fourth lens group Gr4 can correct off-axis light aberration at the wide-angle end
  • the fifth lens group Gr5 can correct off-axis light at the telephoto end.
  • the aperture 101 is a lens installed adjacent to the third lens group Gr3 or the fourth lens group Gr4. Generally, it is installed adjacent to. Therefore, at the time of zooming from the wide-angle end to the telephoto end, as the fourth lens group Gr4 moves toward the object side, the exit pupil moves toward the image plane side, and the incident when the off-axis chief ray enters the image plane. The angle increases.
  • the image sensor 19 installed on the image plane has a lower light intensity incident on the light receiving element in the pixel when the incident angle of the light beam on the pixel is larger, so the illuminance at the periphery of the image plane is reduced (peripheral Light drop).
  • the angle at which the off-axis ray forms the optical axis can be reduced. It is possible to suppress the decrease.
  • conditional expression (2) when the fourth lens group Gr4 moves to the object side during zooming, the fifth lens group Gr5 can move to the image side, thereby suppressing the change in the incident angle with respect to the pixel. Therefore, it is possible to prevent a decrease in illuminance at the periphery of the image due to zooming.
  • conditional expression (1) satisfies the following conditional expression (1) ′.
  • conditional expression (2) satisfies the following conditional expression (2) ′.
  • the second lens group Gr2 may be composed of a plurality of lenses, but is desirably composed of a single negative lens 14 as illustrated in FIG. In this case, it is desirable that one or both surfaces of the negative lens 14 be aspherical. Reducing the number of lenses in each lens group as much as possible directly leads to shortening the overall length of the imaging optical system 10.
  • the imaging optical system 10 can be made compact.
  • the second lens group Gr2 is a moving lens that is moved during zooming, but it is possible to reduce the burden on the driving unit that drives the second lens group Gr2.
  • the zooming load of the second lens group Gr2 is small, so even if the second lens group Gr2 is configured with one negative lens 14, high optical performance can be achieved. It is possible to maintain performance.
  • Nd2 Refractive index of negative lens 14 at d-line
  • V 2 Abbe number of negative lens 14
  • Nd Refractive index of prism 13 at d-line
  • the degree of contribution of the prism 13 to the compactness of the imaging optical system 10 can be increased. If the refractive index of the prism 13 is below the range of the conditional expression (5), the contribution to the compactness must be small, and the tilt angle of the chief ray in the prism becomes large, especially in the shortest focal length state. Since the total reflection conditions are approached, the loss of light quantity is undesirably increased. Furthermore, it is desirable that the viewpoint power for further compactness of the imaging optical system 10 is Nd that satisfies the following conditional expression (5) ′.
  • the third lens group Gr3 may be composed of a plurality of lenses, but as illustrated in FIG. 1, it is composed of a single positive lens (positive meniscus lens 15). Is desirable. In this case, it is desirable to satisfy the following conditional expression (6).
  • N3d Refractive index at d-line of positive-mass lens 15
  • the imaging optical system 10 can be made compact. Further, if the value falls below the range of conditional expression (6), the curvature of the positive meniscus lens 15 becomes strong, and the aberration fluctuation during zooming becomes large. This makes it difficult to obtain good performance over the entire zoom area. From the viewpoint of further reducing the aberration variation and further improving the optical performance, it is desirable that N3d satisfies the following conditional expression (6) ′.
  • the lens group moved during focusing is the fifth lens group Gr5. Since the fifth lens group Gr5 has a positive power, the infinite force can be focused to a short-distance object point by extending it toward the object side. At this time, at the same subject distance, the amount of extension is small at the wide-angle end, and the amount is extended at the telephoto end. The amount will increase. In the 5-group zoom configuration of “positive / negative / positive / positive”, the distance between the fourth lens group Gr4 and the fifth lens group Gr5 increases monotonously when zooming from the wide-angle end to the telephoto end. Focusing can be performed without increasing the overall length.
  • the imaging optical system 10 shown in FIG. 1 it is desirable to dispose one positive lens (biconvex positive lens 12) on the image plane side of the prism 13 in the first lens group Grl. Thereby, the chromatic aberration generated in the lens 11 can be corrected satisfactorily.
  • the biconvex positive lens 12 is formed with an aspherical shape in which the positive refractive power becomes weaker toward the periphery.
  • a lens group including the prism 13 (first lens group Grl) is fixed, and a lens group (second, third, and fifth lenses) that performs a zoom operation.
  • the groups Gr2, Gr3, Gr5) are provided between the prism 13 and the image sensor 19. If the lens group including the prism 13 is moved, the drive system becomes complicated and the optical axis may be shifted. Further, in general, the zoom optical system has a tendency that the total length of the lens tends to be long. There is also an advantage that the total length can be shortened by applying the present invention.
  • the reflecting surface 13c of the prism 13 is a flat surface from the viewpoint of ease of manufacturing the prism 13 and other lenses, and the entire imaging optical system 10 has a coaxial system configuration. It is desirable that If the reflecting surface 13c is a curved surface, the optical system will be decentered as a whole, so asymmetric distortion and field curvature will occur and other optical surfaces will also use special surfaces with asymmetric shapes to correct them. Need to be done. For this reason, if the manufacturing difficulty level is increased, it is not desirable because the difficulty level is increased for the evaluation and adjustment at the time of installation, and the manufacturing cost is increased.
  • a mechanical shutter having a function of shielding light from the imaging element 19 may be disposed instead of the optical aperture 101.
  • a powerful mechanical shutter is effective in preventing smearing when a CCD (Charge Coupled Device) type image sensor 19 is used, for example.
  • a driving source for driving each lens group diaphragm, shutter, etc. provided in the imaging optical system 10
  • a conventionally known cam mechanism or stepping motor can be used. Also move If the amount is small or the weight of the drive group is light, if an ultra-small piezoelectric actuator is used, each group can be driven independently while suppressing an increase in volume and power consumption of the drive unit. This is possible, and further compactness of the imaging lens device including the imaging optical system 10 can be achieved.
  • a low-pass filter 18 is interposed between the fifth lens group Gr5 and the image sensor 19.
  • the low-pass filter 18 is a parallel plate-like optical component having a specific cutoff frequency for adjusting the spatial frequency characteristics of the imaging optical system 10 and eliminating color moire generated in the imaging device 19.
  • Examples of the low-pass filter 18 include a birefringent low-pass filter formed by laminating a birefringent material whose crystal axis is adjusted in a predetermined direction, a wave plate that changes the polarization plane, and the like, and a required optical filter.
  • a phase-type low-pass filter or the like that realizes a good cutoff frequency characteristic by a diffraction effect can be applied.
  • the low-pass filter 18 does not necessarily have to be provided, but an infrared cut filter that reduces noise included in the image signal of the image sensor 19 may be used. Further, the surface of the optical low-pass filter 18 may be provided with an infrared reflection coating, and both filter functions may be realized by one.
  • the image sensor 19 photoelectrically converts the image signals of R, G, and B components to output to a predetermined image processing circuit in accordance with the light amount of the optical image of the subject imaged by the imaging optical system 10. It is a thing.
  • R (red), G (green), and B (blue) color filters are in a checkered pattern on the surface of each CCD of an area sensor in which a CCD (Charge Coupled Device) is two-dimensionally arranged. It is possible to use a single plate type color area sensor that is attached in the shape of a so-called V-shaped loose type.
  • CCD image sensors CMOS image sensors, VMIS image sensors, and the like can also be used.
  • the material of these optical members is not particularly limited as long as it is an optical member having a predetermined light transmittance and refractive index, and various glass materials and resin (plastic) materials can be used. However, if a plastic material is used, it is lightweight and can be mass-produced with an injection mold, etc., so that it is possible to reduce costs and reduce the weight of the imaging optical system 10 compared to the case of manufacturing with a glass material. Advantageous in terms of is there.
  • the optical member is made of a plastic material
  • various optical plastic materials such as polycarbonate and PMMA can be used as the plastic material.
  • plastic materials have a moisture absorption effect that combines with moisture in the air. If such moisture absorption occurs, optical properties such as refractive index may change due to moisture absorption even if prisms are manufactured as designed. is there. Therefore, by using a plastic material having a water absorption rate of 0.01% or less, the imaging optical system 10 that is not affected by moisture absorption can be constructed.
  • ZEONEX trade name of Nippon Zeon Co., Ltd.
  • the plastic material has a large refractive index change when the temperature changes! Therefore, if all the prisms and lenses constituting the imaging optical system 10 are made of plastic lenses, when the ambient temperature changes, There is a concern that the image point position of the imaging optical system 10 may fluctuate.
  • a lens for example, a glass mold lens
  • a plurality of prisms and The problem of temperature characteristics can be alleviated by using a refractive power distribution that cancels out some fluctuations in image point position during temperature changes between lenses.
  • the optical member is made of a plastic composite member.
  • a plastic composite member for example, a composite material in which fine particles of niobium oxide (Nb 2 O) of 30 nanometers or less are dispersed in a resin material such as acrylic.
  • a member formed by dispersing and blending inorganic fine particles in a plastic material, such as a composite member, can be used.
  • the temperature dependence of the plastic material and the inorganic fine particles can be used to prevent the refractive index from changing substantially, as described above, and the image point position fluctuation during the temperature change of the entire imaging optical system 10 can be reduced. It can be kept small.
  • the temperature change A of the refractive index is expressed by the following equation (7) by differentiating the refractive index n with respect to the temperature t based on the equation of the one-lentz / Lorentz equation.
  • Inorganic material A (approximate value) [ ⁇ 0— S Z ° C]
  • FIG. 2 is an external configuration diagram of a digital camera 20 showing an embodiment of a digital device according to the present invention.
  • a camera-equipped mobile phone in addition to the digital camera, a camera-equipped mobile phone, a video camera, a digital video unit, a personal digital assistant (PDA), a personal computer, a mobile computer, or these Including peripheral equipment (mouse, scanner, printer, etc.).
  • PDA personal digital assistant
  • FIG. 2 (a) is a front view of the digital camera 20
  • FIG. 2 (b) is a rear view
  • FIG. 2 (c) is a top view.
  • the digital camera 20 has a thin rectangular shape, and has a main switch 21 on its upper surface, a mode switching switch 22 for switching an operation mode such as still image shooting or movie shooting, and for starting or stopping the imaging operation.
  • Shutter button 23 is arranged, a flash 24 and a lens window 25 serving as a subject light intake window are arranged on the front side, various operation buttons 26 including a cross key on the back side, and a zoom lever 27 for performing a zooming operation 27
  • a display unit 28 having a power of a liquid crystal monitor (LCD) and the like.
  • the zoom lever 27 is printed with “T” for telephoto and “W” for wide-angle, and when each print position is pressed, each zooming operation is instructed. ! /
  • This imaging lens device 29 is a lens barrel whose length does not vary even during zooming or focusing drive, that is, does not protrude to the outside of the body force of the main body, and the imaging element 19 is provided on the image plane side. -It is physically assembled.
  • FIG. 3 is a functional block diagram schematically showing the electrical functional configuration of the digital camera 20.
  • the digital camera 20 includes an imaging unit 30, an image generation unit 31, an image data buffer 32, an image processing unit 33, a drive unit 34, a control unit 35, a storage unit 36, and an iZF unit 37.
  • the imaging unit 30 includes an imaging lens device 29 and an imaging element 19.
  • the light beam from the subject is imaged on the light receiving surface of the image sensor 19 by the imaging optical system 10 and becomes an optical image of the subject.
  • the image sensor 19 converts the optical image of the subject imaged by the imaging optical system 10 into electrical signals (image signals) of R (red), G (green), and B (blue) color components.
  • B is output to the image generator 31 as an image signal of each color.
  • the image sensor 19 is a still image! / ⁇ is a moving image! /, Or one of the images is captured by the control unit 35, or the output signal of each pixel in the image sensor 19 is read (horizontal synchronization, vertical synchronization,
  • the imaging operation such as (transfer) is controlled.
  • the image generation unit 31 performs amplification processing, digital conversion processing, and the like on the analog output signal from the imaging device 19, and determines an appropriate black level for the entire image, ⁇ correction, and white balance. Image data of each pixel is generated from the image signal by performing known image processing such as adjustment (WB adjustment), contour correction, and color unevenness correction. The image data generated by the image generation unit 31 is output to the image data notifier 32.
  • the image data buffer 32 is a memory that temporarily stores image data and is used as a work area for performing processing described later on the image data by the image processing unit 33.
  • the image processing unit 33 is a circuit that performs image processing such as resolution conversion on the image data in the image data buffer 32. Further, the image processing unit 33 can be configured to correct aberrations that could not be corrected by the imaging optical system 10 as necessary.
  • the drive unit 34 starts from the control unit 35. The plurality of lens groups of the imaging optical system 10 are driven so as to perform desired zooming and focusing by the output control signal.
  • the control unit 35 is configured to include, for example, a microprocessor, and performs operations of the imaging unit 30, the image generation unit 31, the image data buffer 32, the image processing unit 33, the storage unit 36, and the IZF unit 37. Control. That is, the control unit 35 controls the imaging unit 30 to execute at least one of still image shooting and moving image shooting of a subject.
  • the storage unit 36 is a storage circuit that stores image data generated by still image shooting or moving image shooting of a subject, and includes, for example, a ROM (Read Only Memory) and a RAM. That is, the storage unit 36 functions as a memory for still images and moving images.
  • the IZF unit 37 is an interface that transmits / receives image data to / from an external device.
  • the IZF unit 37 is an interface that conforms to standards such as USB and IEEE1394.
  • An imaging operation of the digital camera 20 configured as described above will be described.
  • the control unit 35 controls the imaging unit 30 to take a still image.
  • an optical image is periodically and repeatedly formed on the light receiving surface of the image sensor 19, converted into image signals of R, G, and B color components, and then output to the image generator 31.
  • the image signal is temporarily stored in the image data buffer 32, subjected to image processing by the image processing unit 33, transferred to a display memory (not shown), and the subject image is displayed on the live view display 28. Is done.
  • a still image can be obtained. That is, the image data is stored in the storage unit 36 as a still image memory.
  • the mode switching switch 22 is selected to activate the moving image shooting mode.
  • the control unit 35 controls the imaging unit 30 to capture a moving image.
  • the subject image is displayed in live view on the display unit 28, and when the shutter button 23 is pressed, moving image shooting is started.
  • the frame image signal of the captured moving image is temporarily stored in the image data buffer 32, subjected to image processing by the image processing unit 33, transferred to the display memory, and guided to the display unit 28. If you press the shutter button 23 again, movie shooting will end.
  • the captured video is used as a memory for movies. All the storage units 36 are guided and stored.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view (optical path diagram at the wide-angle end) taken along the optical axis (AX), showing the configuration of the imaging optical system 10A of the first embodiment.
  • FIG. 4 (and FIGS. 5 to 9) also shows an outline of the path (optical path) along which the light incident from the object side travels, and the center line of the optical path is the optical axis (AX).
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration of the imaging optical system 10A in which the prism (PR) in FIG. 4 is replaced with a lens (LP) having a function substantially equivalent to the prism.
  • LP lens
  • the imaging optical system 10A of Example 1 is composed of a first lens (L1) composed of a negative meniscus lens concave on the image side, a prism (PRZLP), and a biconvex positive lens in order from the object side on the optical path.
  • L1 a first lens
  • PRZLP prism
  • biconvex positive lens a biconvex positive lens
  • the first lens group (Grl) that consists of the second lens (L2) and has positive optical power as a whole, and the second lens group that consists of one third lens (L3) consisting of a biconcave negative lens ( Gr2), stop (ST), fourth lens (L4) consisting of a positive meniscus lens convex on the object side, third lens group (Gr3) consisting of a single lens, and fifth lens (L5 consisting of a biconvex positive lens) ) And a sixth lens (L6) composed of a biconcave negative lens, and a fourth lens group (Gr4) having a positive optical power as a whole, and a seventh lens composed of a biconvex positive lens ( L7) It has a fifth lens group (Gr5) consisting of one lens.
  • L3 consisting of a biconcave negative lens ( Gr2), stop (ST)
  • fourth lens (L4) consisting of a positive meniscus lens convex on the object side
  • third lens group (Gr3) consisting of
  • An image sensor (SR) is disposed on the image side of the fifth lens group (Gr5) via a plane parallel plate (PL).
  • the plane parallel plate (PL) corresponds to an optical low-pass filter, an infrared cut filter, a cover glass of an image sensor, or the like.
  • This imaging optical system 10A is a system in which incident light is bent at approximately 90 degrees by a prism (PR) and guided to an imaging element (SR). Note that the direction of arrow A in the figure corresponds to the thickness direction (front-rear direction) of the digital camera 20 shown in FIG.
  • the first lens group (Grl) and the third lens group (Gr3) are fixed, and the second lens group The group (Gr2), the fourth lens group (Gr4), and the fifth lens group (Gr5) move in the direction of arrow B in FIG.
  • the movement of these lens groups during zooming from the wide-angle end (W) to the telephoto end (T) is indicated by arrows ml to m5 in Fig. 5.
  • arrows ml to m5 In the arrows ml to m5, dotted arrows indicate fixed and solid arrows indicate movement.
  • the first lens group (Grl) and the third lens group (Gr3) are fixed at the time of zooming as indicated by dotted arrows ml and m3.
  • the second lens group (Gr2) is moved in the direction approaching the image side as indicated by the solid arrow m2
  • the fourth lens group (Gr4) is linearly moved in the direction approaching the object side as indicated by the solid arrow m4.
  • the fifth lens group (Gr5) is moved in the direction approaching the image side as indicated by the solid arrow m5.
  • the direction and amount of movement of these lens groups may vary depending on the optical power of the lens group, the lens configuration, and the like.
  • the imaging optical system 10A has a larger distance between the first lens group (Grl) and the second lens group (Gr2) when the wide-angle end (W) force is also changed to the telephoto end (T). While the distance between the lens group (Gr3) and the fourth lens group (Gr4) is narrow, the distance between the fourth lens group (Gr4) and the fifth lens group (Gr5) is widened, and the fifth lens group (Gr5) The zooming operation is performed so that the distance between the image sensor 19 and the image sensor 19 becomes narrower.
  • the light beam incident from the object side (subject side) in FIG. 4 enters the incident surface of the prism (PR) via the first lens (L 1), After being bent and reflected at approximately 90 degrees on the reflecting surface, it is emitted from the emitting surface. Then, the second lens (L2), the third lens (L3), the optical aperture (ST), the fourth lens (L4) to the seventh lens (L7) passed in order, and then passed through the parallel plane plate (PL). Thereafter, an optical image is formed on the light receiving surface of the image sensor (SR).
  • the optical image is converted into an electrical signal.
  • This electrical signal is subjected to predetermined digital image processing, image compression processing, etc. as necessary, and is recorded as a digital video signal in the storage unit 36 of the digital camera 20 as shown in FIG. 2, or by wire or wirelessly. Transmitted to other digital devices.
  • Tables 3 and 4 show construction data of each lens in the imaging optical system 10A according to Example 1.
  • Table 15 below shows respective numerical values when the conditional expressions (1) to (6) described above are applied to the imaging optical system 10A according to Example 1.
  • Table 3 shows, in order from the left, the number of each lens surface, the radius of curvature of each lens surface (unit: mm), wide angle end (W), intermediate point (M), and telephoto end (T).
  • M T blank in the top axis spacing indicates that it is the same as the value in the left W column.
  • the number ri (i l, 2, 3,...) Of each lens surface is the i-th lens surface counted from the object side as shown in FIG.
  • the surface thus formed is an aspherical surface (aspherical refractive optical surface or a surface having a refractive action equivalent to an aspherical surface). Since both surfaces of the optical diaphragm (ST) and the plane parallel plate (PL) and the light receiving surface of the image sensor (SR) are flat surfaces, their radii of curvature are ⁇ .
  • Such treatment is the same in the optical path diagrams (FIGS. 6 to 9) of other embodiments described later, and the meaning of the reference numerals in the drawings is basically the same as in FIG. However, it does not mean that they are exactly the same.
  • the lens surface closest to the object side is given the same symbol (rl).
  • the aspherical shape of the optical surface is as follows using a local orthogonal coordinate system (X, y, z) in which the vertex at the surface is the origin and the direction toward the object force image sensor is the positive direction of the z axis ( 8) Define with equation. 4 + Gh16
  • Spherical aberration LONGITUDINAL SPHERICAL ABERRATION
  • astigmatism ASTIGMATISM
  • distortion aberration of the imaging optical system 10A in Example 1 in the infinite focus state under the lens arrangement and configuration as described above is shown in order from the left side of Fig.10.
  • the upper graph shows aberrations at the wide-angle end (W)
  • the middle graph shows aberrations at the midpoint (M)
  • the lower graph at the telephoto end (T).
  • the horizontal axis of spherical aberration and astigmatism represents the displacement of the focal position in mm
  • the horizontal axis of distortion aberration represents the amount of distortion as a percentage (%) of the total.
  • the vertical axis of spherical aberration shows the force astigmatism and distortion shown by the standard value of the incident height
  • the vertical axis of distortion shows the image height (image height, unit mm).
  • the diagram of spherical aberration shows red (wavelength 656.27nm) as a dashed line, yellow (so-called d-line; wavelength 587.56nm) as a solid line, and blue (wavelength 435.83nm) as a dashed line
  • red wavelength 656.27nm
  • d-line wavelength 587.56nm
  • blue wavelength 435.83nm
  • T the broken line
  • T represents the tangential (meridional) image plane in terms of the deviation (horizontal axis, unit mm) in the optical axis (AX) direction from the paraxial image plane.
  • the solid line (S) represents the sagittal (radial) image plane in terms of the amount of deviation (horizontal axis, unit mm) in the optical axis (AX) direction from the paraxial image plane. Further, the graphs of astigmatism and distortion are the results when the yellow line (d line) is used.
  • the imaging optical system 10A of Example 1 has a wide-angle end (W) and an intermediate point.
  • Example 2 In both (M) and the telephoto end (T), spherical aberration, astigmatism, and distortion are sufficiently suppressed, and excellent optical characteristics are exhibited.
  • the focal lengths f (mm) and F values at the wide angle end (W), the midpoint (M), and the telephoto end (T) in Example 1 are shown in Table 13 and Table 14 below, respectively. From these tables, it is clear that a bright optical system can be realized!
  • Example 2
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the configuration of the imaging optical system 10B according to the second embodiment, taken along the optical axis (AX).
  • the imaging optical system 10B of Example 2 includes, in order from the object side on the optical path, a first lens (L1) including a negative meniscus lens concave on the image side, a prism (LP), and a biconvex positive lens.
  • An image sensor (SR) is disposed on the image side of the fifth lens group (Gr5) via a parallel plane plate (PL).
  • the configuration of the lens groups is substantially the same as in Example 1 above, and the movement of each lens group during zooming from the wide-angle end (W) to the telephoto end (T) (see arrows m 1 to m in FIG. 6).
  • m5) is the same as in Example 1.
  • Tables 5 and 6 show construction data of each lens in the imaging optical system 10B according to Example 2.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the configuration of the imaging optical system IOC according to the third embodiment, taken along the optical axis (AX).
  • the imaging optical system 10C of Example 3 includes, in order from the object side on the optical path, a first lens (L1) composed of a negative meniscus lens concave on the image side, a prism (LP), and a biconvex positive lens.
  • Second lens (L2) consisting of a first lens group (G rl) having a positive optical power as a whole and a third lens (L3) consisting of a biconcave negative lens Group (Gr2), Aperture (ST), Fourth lens (L4) consisting of a positive meniscus lens convex on the object side Third lens group (Gr3) consisting of a single lens, Fifth lens consisting of a biconvex positive lens (L5) and a sixth lens (L6) consisting of a biconcave negative lens, a fourth lens group (Gr4) with positive optical power as a whole, and a seventh lens consisting of a biconvex positive lens
  • the lens (L7) has a fifth lens group (Gr5) composed of one lens.
  • An image sensor (SR) is disposed on the image side of the fifth lens group (Gr5) via a parallel plane plate (PL).
  • the configuration of the lens groups is substantially the same as in Example 1 above, and the movement of each lens group during zooming from the wide-angle end (W) to the telephoto end (T) (see arrows m 1 to m5) is the same as in Example 1.
  • Table 7 and Table 8 show construction data of each lens in the imaging optical system 10C according to Example 3.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the configuration of the imaging optical system 10D according to Example 4, with the optical axis (AX) cut vertically.
  • the imaging optical system 10D of Example 4 includes, in order from the object side on the optical path, a first lens (L1) composed of a negative meniscus lens concave on the image side, a prism (LP), and a biconvex positive lens.
  • the third lens group (Gr3) is the cemented lens force of the fifth lens (L5) consisting of a biconvex positive lens and the sixth lens (L6) consisting of a biconcave negative lens, and has a positive optical power as a whole.
  • the fifth lens group (Gr5) is composed of a lens group (Gr4) and a seventh lens (L7) composed of a biconvex positive lens.
  • An image sensor (SR) is disposed on the image side of the fifth lens group (Gr5) via a plane parallel plate (PL).
  • the configuration of the lens groups is substantially the same as in Example 1 above, and the movement of each lens group during zooming to the wide-angle end (W) force telephoto end (T) (arrow m 1 m5 in Fig. 8). Is also the same as in Example 1.
  • Table 9 and Table 10 show construction data of each lens in the imaging optical system 10D according to Example 4.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the configuration of the imaging optical system 10E according to Example 5 with the optical axis (AX) cut longitudinally.
  • the imaging optical system 10E of Example 4 includes, in order from the object side on the optical path, a first lens (L1) including a negative meniscus lens concave on the image side, a prism (LP), and a biconvex positive lens.
  • An image sensor (SR) is arranged on the image side of the fifth lens group (Gr5) via a parallel plane plate (PL).
  • the configuration of the lens groups is substantially the same as in Example 1 above, and the movement of each lens group during zooming from the wide-angle end (W) to the telephoto end (T) (see arrows m 1 to m5) is the same as in Example 1.
  • Tables 11 and 12 show construction data of each lens in the imaging optical system 10E according to Example 5.
  • Tables 13 and 14 show the focal length (unit: mm) and F value at (M) and telephoto end (T), respectively. From these tables, it can be seen that a bright optical system was realized as in Example 1.
  • Table 15 shows numerical values when the conditional expressions (1) to (6) are applied to the imaging optical systems 10B to: LOE according to Examples 2 to 5, respectively.
  • Table 1 shows a comparison between Examples 1 to 5 and Examples described in Patent Documents 1 to 3 described above.
  • the telephoto ratio is defined as [total length] ⁇ [focal length at wide angle end]. It can be said that the smaller the telephoto ratio, the more compact the imaging optical system.
  • the imaging optical systems of Patent Documents 1 to 3 are all out of the range of the conditional expression (2), and it can be seen that the telephoto ratio is increasing. That is, if the conditional expression (2) is not satisfied! /, The optical system is large! /.
  • the imaging optical systems 10A of Examples 1 to 5 described above since it satisfies the above conditional expressions (1) to (6) in the five-group zoom configuration of “positive / negative / positive / positive / positive”, it has excellent optical performance while being compact in overall length. .
  • An imaging optical system is an imaging optical system that includes a plurality of lens groups and is capable of zooming by changing the interval between the lens groups, in order from the object side.
  • a first lens unit that has a positive optical power, is fixed at the time of zooming, and includes a reflecting member that bends the optical axis at a substantially right angle, and has a negative optical power and moves in the optical axis direction.
  • a second lens group that is possible, a third lens group that has positive optical power, a fourth lens group that has positive optical power and is movable in the optical axis direction, and has positive optical power.
  • a fifth lens group movable in the optical axis direction, and satisfying the following conditional expressions (1) and (2).
  • dl2w Distance on the optical axis from the most image side surface of the lens in the first lens group to the most object side surface of the lens in the second lens group at the wide-angle end
  • dl2t Distance on the optical axis from the most image side surface of the lens in the first lens group to the most object side surface of the lens in the second lens group at the telephoto end.
  • the imaging optical system power as a zoom lens system Five lenses of “positive / negative / positive / positive” in order from the object side It is composed of groups.
  • the zoom lens system with the “positive / negative / positive / positive” 5-group configuration has a larger power for each lens group in order to make the overall length more compact than the “positive / negative / positive / positive” 4-group type. Even in this case, it is possible to satisfactorily suppress aberration fluctuations associated with zooming. This is advantageous in reducing the overall length of the imaging optical system. [0120] Further, by satisfying the conditional expressions (1) and (2), the ratio of the zoom ratio of each lens unit constituting the zoom lens system becomes an appropriate value, which is favorable over the entire zoom range. Further miniaturization can be achieved while maintaining performance.
  • Conditional expression (1) defines the moving distance of the second lens group when the lens position changes from the wide-angle end state to the telephoto end state, and satisfies the conditional expression (1) As a result, the aberration variation of the second lens group can be corrected satisfactorily. If the upper limit of conditional expression (1) is exceeded, the moving distance force S of the second lens group will become smaller, and the tendency to reduce the zooming load of the second lens group will become prominent. In the positive / negative / positive / positive five-group zoom configuration, the second lens group is the only negative lens group, so if the moving distance of the second lens group is small, the magnification burden on the other lens groups is large. Become.
  • the moving distance of the fourth lens group and the fifth lens group which are moving lens groups, increases, and it is difficult to make the overall length compact.
  • the lower limit of conditional expression (1) is not reached, the moving distance of the second lens group becomes large, and the total length of the imaging optical system tends to become large.
  • aberration fluctuations associated with zooming increase, and the difficulty of correcting aberration fluctuations with lenses in other lens groups increases. This makes it difficult to obtain good optical performance over the entire zoom area.
  • Conditional expression (2) defines conditions for providing good optical performance over the entire zoom region within the range defined by conditional expression (1).
  • the ratio of the zooming amount that the fourth lens group and the fifth lens group carry is not optimized. For this reason, when the power of each lens group is increased in order to achieve a compactness of the total length, the aberration variation in the fourth lens group increases and sufficient correction cannot be performed. There was a problem that Compactie could not be achieved as intended.
  • conditional expression (1) satisfies the following conditional expression (1) '.
  • conditional expression (2) satisfies the following conditional expression (2) ′.
  • the second lens group includes one negative lens, and the negative lens has at least one aspheric surface and satisfies the following conditional expressions (3) and (4).
  • Nd2 refractive index of the negative lens at the d-line
  • V 2 Abbe number of the above negative lens
  • the second lens group is the only group having negative power
  • the upper limit of conditional expression (3) is exceeded, the negative Petzval value of the second lens group
  • the force S decreases, and it becomes difficult to sufficiently correct the positive Petzval value in the other lens groups. For this reason, field curvature becomes remarkable, and good optical performance cannot be obtained.
  • the upper limit of conditional expression (4) is exceeded, it will be difficult to correct chromatic aberration.
  • the lower limit of conditional expressions (3) and (4) is not reached, there is currently no mold lens material with excellent versatility, which makes it difficult to manufacture.
  • conditional expressions (3) and (4) the viewpoint power to enhance the effect of suppressing the curvature of field and improve the correction performance of chromatic aberration is the following conditional expressions (3) 'and (4)'. It is desirable to satisfy.
  • the reflecting member has a prism force, and the prism satisfies the following conditional expression (5).
  • Nd Refractive index at d-line of the prism
  • the degree of contribution of the prism to the compactness of the imaging optical system can be increased. If the refractive index of the prism is less than the range of the conditional expression (5), if the contribution to the compactness becomes poor, it is not force, but the inclination angle of the principal ray in the prism becomes large, especially in the shortest focal length state. Therefore, it is not preferable because the light loss is increased because it approaches the total reflection condition.
  • Nd satisfy the following conditional expression (5) 'U.
  • the third lens group includes one positive lens and satisfies the following conditional expression (6).
  • N3d Refractive index of d-line of the positive lens
  • the imaging optical system can be made compact. If the range of conditional expression (6) is exceeded, the curvature of the positive lens constituting the third lens group will be Becomes stronger, so that aberration fluctuations during zooming increase. For this reason, it is difficult to obtain good performance over the entire zoom area.
  • N3d satisfies the following conditional expression (6) '.
  • an optical member made of a resin material is included, and the optical member is molded using a resin material formed by dispersing inorganic particles having a maximum length of 30 nanometers or less in a resin material. Desirable to be an optical member.
  • the rate change can be reduced. Therefore, the use of a resin material in which such inorganic particles are dispersed as an optical member (lenses and prisms constituting each lens group) used in the present invention allows the entire imaging optical system according to the present invention to be used.
  • the image point position variation due to environmental temperature changes can be suppressed by / J.
  • the fifth lens group Since the fifth lens group has positive power, it can be focused from infinity to a short-distance object point by extending it toward the object side. At this time, at the same subject distance, the amount of extension is small at the wide angle end, and the amount of extension is large at the telephoto end.
  • the distance between the fourth lens unit and the fifth lens unit increases monotonously during zooming from the wide-angle end to the telephoto end. Also increase the total length Focusing can be carried out without causing it to occur.
  • An imaging lens device includes the imaging optical system described above and an imaging element that converts an optical image into an electrical signal, and the imaging optical system includes a light receiving surface of the imaging element.
  • An optical image of the subject is assembled on the top so that it can be formed. According to this configuration, it is possible to provide a compact imaging lens device having excellent optical performance that can be mounted on, for example, a small digital camera or a portable information terminal.
  • a digital device includes the above-described imaging lens device and a control unit that causes the imaging lens device to perform at least one of photographing a still image and a moving image of a subject. It is characterized by doing. According to this configuration, a compact and highly precise digital device such as a small digital camera or a portable information terminal can be realized.
  • the present invention having the above-described configuration, it is possible to satisfactorily suppress aberration fluctuations associated with zoom even when the power of each lens group is increased in order to achieve a full length compactness.
  • a 5-group zoom configuration of “positive / negative / positive / positive” is adopted. Furthermore, it is configured so that the ratio of the zoom ratio burden of each lens group becomes an appropriate value. Accordingly, it is possible to provide an imaging optical system, an imaging lens apparatus, and a digital device equipped with the imaging lens apparatus having good optical performance over the entire zoom range while achieving a compact length.

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Abstract

　コンパクトでありながら高い光学性能を有する「正負正正正」の５群ズーム構成の撮像光学系を提供する。撮像光学系は、物体側から順に、正の光学的パワーを有し、変倍時に固定であって、光軸を略直角に折り曲げる反射部材を含む第１レンズ群と、負の光学的パワーを有し、光軸方向に移動可能な第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し、光軸方向に移動可能な第４レンズ群と、正の光学的パワーを有し、光軸方向に移動可能な第５レンズ群とを備える。そして、第４レンズ群と第５レンズ群とが担う変倍量の割合が最適化されるよう、撮像光学系の焦点距離、光軸上の距離及び第５レンズ群の結像距離の関係が規定される。

Description

明 細 書
撮像光学系、撮像レンズ装置及びデジタル機器
技術分野
[0001] 本発明は、ズームレンズ系を構成する撮像光学系と、その撮像光学系を備える撮 像レンズ装置及びその撮像レンズ装置が搭載されたデジタル機器に関する。
背景技術
[0002] 近年、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラある 、は、カメラ付き携帯電話機 や携帯情報端末 (PDA: Personal Digital Assistant)等のデジタル機器の普及が目覚 しぐこれらに搭載される撮像素子の高画素化 ·高機能化が急速に進んでいる。この ため、高画素化等がなされた撮像素子の性能を十分に活かすため、該撮像素子に 被写体を結像させる撮像光学系にも高 ヽ光学性能が要求されて ヽる。具体的には、 単焦点式であったものがオートフォーカス式に、またズーム機能にっ 、てもデジタル ズームに代えて若しくは追カ卩して光学式ズームが要求されている。
[0003] 一方で、一般にデジタル機器においては、携帯性を良くするためにコンパクト化が 望まれる。このため、撮像光学系にもコンパクトィ匕が求められている。しかし、コンパク ト化のために撮像光学系を軽量'小型化しょうとすると、良好な光学性能を保持する ことが困難となる。そこで、高い光学性能を保持しつつコンパクトィ匕を図るアプローチ として、その光路中に反射面を一面備えるプリズムを挿入して光路を略直角に折り曲 げ、光軸方向の厚さの小型化 (薄肉ィ匕)を図るようにした撮像光学系が普及している
[0004] このような屈曲型の撮像光学系において、例えば特許文献 1〜3にはズームレンズ 系の撮像光学系が開示されている。特許文献 1には、物体側から順に「正負正正」の 光学的パワーを有するレンズ群を配置した 4群ズーム構成、及び「正負正正正」の光 学的パワーを有するレンズ群を配置した 5群ズーム構成において、第 1レンズ群に光 軸を直角に折り曲げるためのプリズムを含むズームレンズ系が開示されている。特許 文献 2にも、第 1レンズ群に屈曲プリズムを含む「正負正正正」の 5群ズーム構成が開 示されている。また、特許文献 3には、第 1レンズ群に屈折率が 1. 9以上の屈曲プリ ズムを含む「正負正正正」の 5群ズーム構成であって、ズーミング時に第 2、第 4、第 5 レンズ群を移動させるようにしたズームレンズ系が開示されて！、る。
[0005] 一般に、ズームレンズ系の小型化を達成するためには、ズームレンズ系を構成する 各レンズ群のパワーを強めることが効果的であることが知られている。しかし、各レン ズ群の変倍負担の割合を維持したまま、各レンズ群のパワーを強めることでズームレ ンズ系の全長を縮小した場合、その縮小に伴って変倍時の収差変動が増大し、ズー ム領域全域にわたって良好な光学性能を得ることが困難となる。
[0006] また、特許文献 1に開示されて!ヽる「正負正正」の 4群ズーム構成では、各レンズ群 の負担する変倍量が大きぐズームレンズ系全長の小型化を図ると、変倍に伴う収差 変動を補正することが困難となる。このため、ズームレンズ系の小型化には限界があ る。これに対し、特許文献 1〜3に開示されている「正負正正正」の 5群ズーム構成と すると、各レンズ群の変倍負担が比較的軽減されることから変倍に伴う収差変動を抑 制することが可能である。
[0007] し力しながら、特許文献 1〜3には、いずれもズームレンズ系全長の小型化を図る際 に発生する収差変動の増大を抑制するための十分な措置が具体的に記載されてい ない。すなわち、特許文献 1〜3に開示されている「正負正正正」の 5群ズームレンズ 系にお 、ては、各レンズ群のズーム時における変倍負担が最適化されて 、な 、ため 、ズームレンズ系全長を短くした場合、各レンズ群のパワーの増加に伴いズーム時の 収差変動が大きくなる。このため、全ズーム領域にわたって良好な性能が得ることが できず、そのコンパクトィ匕には限界がある。
特許文献 1：特開 2003— 202500号公報
特許文献 2 :特開 2004— 347712号公報
特許文献 3：特開 2005 - 338143号公報
発明の開示
[0008] 本発明の目的は、上記事情に鑑みてなされたもので、コンパクトでありながら高い光 学性能を有する撮像光学系、撮像レンズ装置及びその撮像レンズ装置を搭載したデ ジタル機器を提供することにある。
[0009] 本発明の一局面に係る撮像光学系は、複数のレンズ群カゝら成りレンズ群間隔を変 えることにより変倍を行うことが可能な撮像光学系であって、物体側から順に、正の光 学的パワーを有し、変倍時に固定であって、光軸を略直角に折り曲げる反射部材を 含む第 1レンズ群と、負の光学的パワーを有し、光軸方向に移動可能な第 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し、光軸方向 に移動可能な第 4レンズ群と、正の光学的パワーを有し、光軸方向に移動可能な第 5 レンズ群とを備え、下記条件式（1)、 （2)を満たすことを特徴とする。
15く（TL*ft)Z( I dl2t-dl2w | *fw)く 45··· (1)
0.45く（j85t*fw)Z(j85w*ft)<0. 9 …（2)
但し、 fw:広角端における撮像光学系全体の焦点距離
ft:望遠端における撮像光学系全体の焦点距離
dl2w:広角端における第 1レンズ群内のレンズの最も像面側の面から、第 2 レンズ群内のレンズの最も物体側の面までの光軸上の距離
dl2t:望遠端における第 1レンズ群内のレンズの最も像面側の面から、第 2レ ンズ群内のレンズの最も物体側の面までの光軸上の距離
TL:撮像光学系の最も物体側の面力ゝら像面までの、光軸上での距離 i85W:被写体距離が無限遠での広角端における第 5レンズ群の結像倍率 i85t:被写体距離が無限遠での望遠端における第 5レンズ群の結像倍率 [0010] 本発明の他の局面に係る撮像レンズ装置は、上記の撮像光学系と、光学像を電気 的な信号に変換する撮像素子とを備え、前記撮像光学系が前記撮像素子の受光面 上に被写体の光学像を形成可能に組み付けられていることを特徴とする。
[0011] 本発明のさらに他の局面に係るデジタル機器は、上記の撮像レンズ装置と、前記 撮像レンズ装置に被写体の静止画撮影及び動画撮影の少なくとも一方の撮影を行 わせる制御部と、を具備することを特徴とする。
[0012] 本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明 白となる。
図面の簡単な説明
[0013] [図 1]本発明の実施形態に係る撮像光学系の構成を模式的に示す図である。
[図 2]本発明に係るデジタル機器の一実施形態を示す、デジタルカメラの外観構成 図であって、（a)はデジタルカメラの正面図、（b)は背面図、（c)は上面図をそれぞれ 示している。
[図 3]デジタルカメラの電気的な機能構成を簡略的に示す機能ブロック図である。
[図 4]実施例 1の撮像光学系の構成を示す、光軸を縦断した断面図である。
[図 5]実施例 1の撮像光学系の構成を、プリズム部分を直線に展開して示す直線光 路図である。
[図 6]実施例 2の撮像光学系の構成を、プリズム部分を直線に展開して示す直線光 路図である。
[図 7]実施例 3の撮像光学系の構成を、プリズム部分を直線に展開して示す直線光 路図である。
[図 8]実施例 4の撮像光学系の構成を、プリズム部分を直線に展開して示す直線光 路図である。
[図 9]実施例 5の撮像光学系の構成を、プリズム部分を直線に展開して示す直線光 路図である。
[図 10]実施例 1の撮像光学系の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す収差図で ある。
[図 11]実施例 2の撮像光学系の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す収差図で ある。
[図 12]実施例 3の撮像光学系の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す収差図で ある。
[図 13]実施例 4の撮像光学系の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す収差図で ある。
[図 14]実施例 5の撮像光学系の球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す収差図で ある。
発明を実施するための最良の形態
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態につき説明する。なお、以下の説明、 図表にお!、て使用されて 、る用語は、次の通り定義されて 、るものとする。
(a)屈折率は、 d線の波長（587. 56nm)に対する屈折率である。 (b)アッベ数は、 d線、 F線 (486. 13nm)、 C線（656. 28nm)に対する屈折率を各 々nd、 nF、 nC、アッベ数を v dとした場合に、
v d= (nd- l) / (nF-nC)
の定義式で求められるアッベ数 V dをいうものとする。
(c)面形状に関する表記は、近軸曲率に基づいた表記である。
(d)レンズについて、「凹」、「凸」又は「メニスカス」という表記を用いた場合、これらは 光軸近傍 (レンズの中心付近)でのレンズ形状を表して 、るもの（近軸曲率に基づ!/ヽ た表記）とする。
[0015] <撮像光学系の構成の説明 >
図 1は、本発明に係る撮像光学系 10の構成例を示す光路図 (広角端の光路図)で ある。この撮像光学系 10は、光路を略直角に折り曲げた上で被写体の光学像を撮 像素子 19の受光面 (像面)上に形成する屈曲光学系であって、物体側から順に、第 1レンズ群 Grl〜第 5レンズ群 Gr5が順次配列された「正負正正正」の 5群ズーム構 成とされた光学系である。なお、第 2レンズ群 Gr2と第 3レンズ群 Gr3との間には絞り 1 01が配置され、像側には光学像を電気信号に変換する撮像素子 19が配置され、さ らに第 5レンズ群 Gr5と撮像素子 19との間にはローパスフィルタ 18が配置されている 。なお、この図 1に示した光学系の構成は、後掲の実施例 1と同じ構成である。
[0016] 第 1レンズ群 Grlは、最も物体側に配置され像側に凹の負メニスカスレンズ 11と、 両凸正レンズ 12と、これらレンズ 11、 12の間に配置されるプリズム 11とからなり、全 体として正の光学パワーを有し、変倍時に固定とされる。以下、 1枚の両凹負レンズ 1 4からなり変倍時に移動する第 2レンズ群 Gr2、 1枚の物体側に凸の正メニスカスレン ズ 15からなり変倍時固定の第 3レンズ群 Gr3、両凸正レンズ 161と両凹負レンズ 162 の接合レンズ 16からなり、全体として正の光学パワーを有し、変倍時に移動する第 4 レンズ群 Gr4、及び 1枚の両凸正レンズ力 なり変倍時に移動する第 5レンズ群 Gr5 力 光軸 AXに沿って順次物体側力も配列されてなる。また、当該撮像光学系 10は、 広角端から望遠端への変倍時に、第 1レンズ群 Grlと第 2レンズ群 Gr2との間隔が広 くなり、第 3レンズ群 Gr3と第 4レンズ群 Gr4との間隔は狭くなる一方で第 4レンズ群 G r4と第 5レンズ群 Gr5との間隔が広くなり、第 5レンズ群 Gr5と撮像素子 19との間隔が 狭くなる変倍動作を行う光学系である。
[0017] 第 1レンズ群 Grlに含まれているプリズム 13は、光線を略直角に屈曲させる反射面 13cを一面有する直角プリズムである。従って、図 1中に示す光軸 AXに沿って、プリ ズム 13の入射面 13aから入射した被写体光は、反射面 13cで略直角に折り曲げられ 、出射面 13bから出射し、像側に向けて直線的に導かれる。そして、被写体光は、口 一パスフィルタ 18を介して適宜な変倍比で撮像素子 19の受光面まで導かれ、撮像 素子 19により前記被写体の光学像が撮像されるものである。
[0018] カゝかる撮像光学系 10は、例えば携帯電話機やデジタルカメラの本体ボディ内に収 容される（図 2に基づき後述する）。このように、光路を略直角に折り曲げるプリズム 13 を最も物体側の第 1レンズ群 Grlに含む撮像光学系 10を採用することで、従来の沈 胴構造の撮像光学系に比べて光軸方向の厚みを薄型化できるという利点がある。
[0019] なお、光路を略直角に折り曲げる反射面を形成する部材は、図 1に示した内部反 射型のプリズム 13に限らず、表面反射プリズム、内部反射平面ミラー、表面反射平面 ミラー等も用いることができる。しかし、内部反射プリズムを採用した場合、被写体光 がプリズムの媒質中を通過することになるため、プリズムを通過する際の面間隔は、 媒質の屈折率に応じて、通常の空気間隔よりも短い換算面間隔になる。このため、光 学的に等価な構成をよりコンパクトなスペースで達成できるので、内部反射プリズムを 反射面形成部材として採用することが望ましい。
[0020] また、プリズム 13の入射面 13a又は出射面 13bのいずれ力、もしくは入射面 13aと 出射面 13bとの両面に光学的パワーを持たせるようにしてもよい。プリズム 13の入射 面 13a及び Z又は出射面 13b面が光学的パワーを具備することにより、より少ない部 品点数で撮像光学系 10を構成することが可能となる。
[0021] 本実施形態の撮像光学系 10は、上述の通り物体側から順に「正負正正正」の 5群 ズーム構成とされたズームレンズ系である。従来、光軸を略直角に折り曲げる屈曲ズ ームレンズ系としては、最も物体側のレンズ群にプリズムを含む「正負正正」の 4群ズ ーム構成が多く提案されている。「正負正正」の 4群ズーム構成の場合、広角端では 、第 1レンズ群と第 2レンズ群とが強い負の合成パワーを有し、第 3レンズ群と第 4レン ズ群が強!、正の合成パワーを有し、全体としてパワー配置がレトロフォーカス型となる 。一方、望遠端状態では、第 1レンズ群と第 2レンズ群との間隔を広げて第 1レンズ群 の収斂作用を強め、また第 3レンズ群と第 4レンズ群との間隔を広げて第 2レンズ群か ら第 4レンズ群の合成パワーを弱めることとなり、レンズ全体のパワー配置がテレフォト 型となる。力かる構成によれば、広角端では、第 1レンズ群を通過する軸外光束が光 軸となす角度を小さくしてレンズ径の小型化を図りつつ、望遠端ではレンズ全長の短 縮ィ匕を図ることができる。
[0022] 他方、「正負正正」の 4群ズーム構成においては、第 2レンズ群が唯一の負のパワー を有する群であるため、ペッツバール和を適正な値とするために、第 2レンズ群に強 い負の光学的パワーを具備させる必要がある。また、「正負正正」の 4群ズーム構成 では、第 3レンズ群又は第 4レンズ群に隣接して開口絞りが配置されるのが一般的で ある。従って、変倍時には、第 2レンズ群に入射する軸外光線の入射高はあまり変化 せず、入射角度が大きく変化する。このため、「正負正正」の 4群ズーム構成では、変 倍時に第 2レンズ群で発生する収差の変動が大きくなる。この収差変動を良好に補 正するためには、変倍に伴う第 2レンズ群の移動量を適正な値とする必要がある。
[0023] ところで、ズームレンズ系にお 、て、その全長のコンパクト化を図る手法として、各レ ンズ群の光学的パワーを大きくすることが知られて 、る。「正負正正」の 4群ズーム構 成において、第 2レンズ群の移動量を適正に保ちつつ、各レンズ群の光学的パワー を大きくして全長の小型化を図るようにすると、第 4レンズ群が担う変倍量が大きくなる 。このことに起因して、変倍に伴う収差変動が増大する。従って、ズーム領域全体に わたって良好な光学性能を得ることが困難となり、良好な光学性能を維持しつつ、全 長の小型化を達成するには限界がある。
[0024] これに対して「正負正正正」の 5群ズーム構成では、「正負正正」の 4群ズーム構成 の最も像側の第 4レンズ群を 2つの正のレンズ群に分割した構成を有する。そして、 分割された 2つの正レンズ群 (第 4及び第 5レンズ群）の間に形成される空気間隔をズ ーム時に変化させることにより、変倍動作が行われる。つまり、「正負正正正」の 5群ズ ーム構成では、第 2レンズ群の移動量を適切な値に保ちつつ、分割された像側の 2 つのレンズ群で変倍負担を分担することができる。
[0025] 以上のことから、「正負正正正」の 5群ズーム構成によれば、「正負正正」の 4群ズー ム構成と比較して、全長のコンパクトィ匕を図るため各レンズ群のパワーを大きくした場 合でも、ズームに伴う収差変動を良好に抑えることが可能である。このため、撮像光 学系 10の全長を小型化する上で有利となるものである。
[0026] 本発明では、このように構成された撮像光学系 10において、次の条件式（1)、 (2) の関係を満たすものとされる。
15く（TL*ft) Z ( I dl2t-dl2w | * fw)く 45 · · · (1)
0. 45く（j8 5t*fw) Z ( j8 5w*ft) < 0. 9 …（2)
但し、 fw:広角端における撮像光学系全体の焦点距離
ft :望遠端における撮像光学系全体の焦点距離
dl2w:広角端における第 1レンズ群内のレンズの最も像面側の面から、第 2 レンズ群内のレンズの最も物体側の面までの光軸上の距離
dl2t :望遠端における第 1レンズ群内のレンズの最も像面側の面から、第 2レ ンズ群内のレンズの最も物体側の面までの光軸上の距離
TL :撮像光学系の最も物体側の面力ゝら像面までの、光軸上での距離 i8 5W :被写体距離が無限遠での広角端における第 5レンズ群の結像倍率 i8 5t :被写体距離が無限遠での望遠端における第 5レンズ群の結像倍率 なお、式中の「*」は、乗算であることを示す。以下、同じ。
[0027] また、条件式（1)及び条件式 (2)を満足することにより、撮像光学系 10を構成する 第 1レンズ群 Grl〜第 5レンズ群 Gr5の変倍比負担の割合が適切な値となり、ズーム 領域全般にわたって良好な性能を保ちつつ、さらなる小型化が達成された撮像光学 系 10が実現される。
[0028] 条件式（1)は、広角端状態から望遠端状態へレンズ位置状態が変化する場合に、 第 2レンズ群の移動距離を規定するものである。条件式（1)を満足することで、第 2レ ンズ群 Gr2の収差変動を良好に補正することができる。条件式（1)の上限を上回ると 、第 2レンズ群 Gr2の移動距離力 S小さくなり、第 2レンズ群 Gr2の変倍負担が少なくな る傾向が顕著となる。「正負正正正」の 5群ズーム構成においては、第 2レンズ群 Gr2 が唯一の負レンズ群であることから、第 2レンズ群 Gr2の移動距離が小さい場合、他 のレンズ群の変倍負担が大きくなる。このため移動レンズ群である第 4レンズ群 Gr4、 第 5レンズ群 Gr5の移動距離が増大し、全長をコンパクトにすることが困難となる。一 方、条件式（1)の下限を下回ると、第 2レンズ群 Gr2の移動距離が大きくなることから 、撮像光学系 10の全長が大きくなる傾向が顕著となる。さらに、ズームに伴う収差変 動が大きくなり、他のレンズ群のレンズによって収差変動を補正することの困難性が 増大する。このため、撮像光学系 10のズーム領域全体にわたって良好な光学性能を 得ることが困難となる。
[0029] 条件式（2)は、条件式（1)で規定されている範囲内において、ズーム領域全体に わたって良好な光学性能を具備させるための条件を規定するものである。すなわち、 第 4レンズ群 Gr4と第 5レンズ群 Gr5とが担う変倍量の割合を最適化するためのもの であって、「正負正正正」の 5群ズーム構成において、第 5レンズ群 Gr5が担う変倍量 を積極的に増カロさせることにより、全長を小型化した場合に生じる第 4レンズ群 Gr4の 収差変動の増大を抑制して、変倍時の収差変動を良好に補正することを可能とし、さ らなる全長の小型化と高 、光学性能の両立を達成して 、る。条件式 (2)の上限を上 回ると、第 5レンズ群 Gr5の担う変倍量が大きくなるため、第 5レンズ群 Gr5での収差 変動が大きくなる傾向が顕著となる。また、変倍時における、軸外光線の像面に対す る入射角の変化が大きぐ周辺光の減少が顕在化する。一方、条件式 (2)の下限を 下回ると、第 5レンズ群 Gr5の担う変倍量が小さくなり、第 4レンズ群 Gr4の変倍時の 収差変動を十分に補正することが困難となる。
[0030] この条件式（2)の意義について、さらに詳しく説明する。ズームレンズ系においては 、広角端力 望遠端への変倍に伴う軸外収差の変動を良好に抑えるためには、広角 端から望遠端へレンズ群が移動する際に、軸外光線の通過する高さが変化するレン ズの枚数を増やすことが重要である。条件式 (2)で規定された領域では、変倍時に、 第 4レンズ群 Gr4及び第 5レンズ群 Gr5において軸外光線の通過する高さが変化す る。具体的には、広角端では第 4レンズ群 Gr4で軸外光線の収差を補正することが、 また望遠端では第 5レンズ群 Gr5で軸外光線の補正をすることが可能である。このた め、小型化によって、各レンズ群の屈折力が大きくなり、変倍に伴う収差変動が大き V、場合であっても、第 4レンズ群 Gr4と第 5レンズ群 Gr5とで収差補正のための機能 が分担されるので、収差を良好に補正することができる。 [0031] 条件式 (2)の下限を下回ると、広角端力も望遠端への変倍時に第 5レンズ群 Gr5の 移動量が少ないため、軸外光線が第 5レンズ群 Gr5を通過する位置の変化が小さく なる。このため、望遠端において発生する軸外収差を抑えることが困難となり、良好な 光学性能を得ることができない。一方、条件式 (2)の上限を上回ると、広角端から望 遠端への変倍時に、軸外光線が第 4レンズ群 Gr4を通過する位置の変化が小さぐ 広角端で発生する軸外収差を抑えることが困難となり、良好な光学性能を得ることが できない。
[0032] また、「正負正正正」の 5群ズーム構成においては、図 1に示すように、絞り 101は第 3レンズ群 Gr3に隣接して設置されるカゝ、或いは第 4レンズ群 Gr4に隣接して設置さ れるのが一般的である。従って、広角端から望遠端への変倍時に、第 4レンズ群 Gr4 が物体側に移動するにつれて、射出瞳は像面側に移動し、軸外主光線が像面に入 射する際の入射角度が大きくなる。通常、像面に設置される撮像素子 19は、画素に 対する光線の入射角度が大きくなると、画素中の受光素子に入射する光線が少なく なるため、像面の周辺部の照度が低下する (周辺光の低下)。広角端から望遠端へ の変倍時に第 5レンズ群 Gr5を像面側に移動させることにより、軸外光線が光軸とな す角度を小さくできるため、変倍に伴う像面周辺部の照度低下を抑えることが可能と なる。条件式 (2)が満足されると、変倍時に第 4レンズ群 Gr4が物体側に移動する際 に、第 5レンズ群 Gr5は像側に移動することによって画素に対する入射角度の変化を 抑制できるため、変倍に伴う画像周辺部での照度の低下を防止できる。
[0033] 撮像光学系 10のさらなるコンパクトィ匕の観点からは、上記条件式（1)についての関 係を、下記（1) 'の条件式を満たすようにすることが望ましい。
20く（TL * ft) / ( I dl2t-dl2w | * fw)く 40· · · (1)，
とりわけ、下記（1) ' 'の条件式を満たすようにすることが望ましい。
25< (TL * ft)Z( I dl2t-dl2w | * fw) <40· · · (1)，，
[0034] 同様に、撮像光学系 10のさらなるコンパクトィ匕の観点からは、上記条件式（2)につ いての関係を、下記（2) 'の条件式を満たすようにすることが望ましい。
0. 5く（j8 5t*fw)Z( j8 5w*ft) < 0. 8 …（2)，
とりわけ、下記（2) ' 'の条件式を満たすようにすることが望ましい。 0. 6く（j8 5t*fw) Z ( j8 5w*ft) < 0. 75 …（2)，，
[0035] 第 2レンズ群 Gr2は、複数枚のレンズで構成されていても良いが、図 1に例示してい るように、 1枚の負レンズ 14で構成されていることが望ましい。この場合、負レンズ 14 の片面又は両面が非球面とされて ヽることが望ましヽ。各レンズ群のレンズ枚数をな るべく少なくすることは、撮像光学系 10の全長を短縮することに直結する。第 2レンズ 群 Gr2を 1枚構成とすることにより、撮像光学系 10をコンパクトにすることが可能であ る。また、第 2レンズ群 Gr2は変倍時に移動される移動レンズであるが、これを駆動す る駆動部の負担を少なくすることができる。因みに、「正負正正正」の 5群ズーム構成 では、第 2レンズ群 Gr2の変倍負担が少ないため、第 2レンズ群 Gr2を 1枚の負レン ズ 14で構成した場合でも、高 、光学性能を維持することが可能である。
[0036] 上記第 2レンズ群 Gr2の 1枚の負レンズ 14について、下記条件式（3)、 （4)を満た すことが望ましい。
1. 45<Nd2< l. 8 …（3)
45< V 2< 75 · · · (4)
但し、 Nd2 :負レンズ 14の d線での屈折率
V 2 :負レンズ 14のアッベ数
[0037] 条件式（3)の上限を上回ると、ペッツバール和を適切な値に保つことが困難となる。
この撮像光学系 10では、第 2レンズ群 Gr2が唯一の負のパワーを有する群であるた め、条件式（3)の上限を上回ると、第 2レンズ群 Gr2の負のペッツバール値が小さくな り、他のレンズ群における正のペッツバール値を十分に補正することが困難となる。こ のため、像面湾曲が著しくなり、良好な光学性能を得ることができない。また、条件式 (4)の上限を上回ると、色収差を補正することが困難となる。一方、条件式 (3)、 （4) の下限を下回ると、汎用性に優れたモールドレンズの材料が現状では存在しな 、た め、負レンズ 14の製造が困難となる。
[0038] 上記条件式 (3)、（4)について、像面湾曲の抑制効果を高めると共に、色収差の補 正性能を向上させる観点力 は、下記条件式 (3) '、（4) 'を満たすようにすることが望 ましい。
1. 5<Nd2< l. 75 …（3) ' 50< v 2< 60 · · · (4) '
[0039] 上記で説明したプリズム 13に関し、下記条件式（5)を満たすことが望ま 、。
Nd> l. 85 · · · (5)
但し、 Nd:プリズム 13の d線での屈折率
[0040] 条件式（5)の範囲を満足する屈折率を有するプリズム 13を用いることで、プリズム 1 3による、撮像光学系 10のコンパクトィ匕への寄与度を高めることができる。プリズム 13 の屈折率が条件式（5)の範囲を下回ると、コンパクトィ匕への寄与度が乏しくなるばか りでなぐ特に最短焦点距離状態での主光線のプリズム内での傾角が大きくなるため 、全反射条件に近づくことから光量損失が大きくなり好ましくない。なお、さらに撮像 光学系 10のコンパクトィ匕を図るという観点力もは、下記条件式 (5) 'を満たす Ndとす ることが望ましい。
Nd> l. 9 ' · · (5) '
[0041] 第 3レンズ群 Gr3は、複数枚のレンズで構成されていても良いが、図 1に例示してい るように、 1枚の正レンズ (正メニスカスレンズ 15)で構成されていることが望ましい。こ の場合、下記条件式 (6)を満たすことが望ましい。
N3d> l. 7 · · · (6)
但し、 N3d:正メ-スカスレンズ 15の d線での屈折率
[0042] 第 3レンズ群 Gr3を 1枚構成とすることにより、撮像光学系 10をコンパクトにすること が可能である。また、条件式（6)の範囲を下回ると、正メニスカスレンズ 15の曲率が 強くなるため、変倍時の収差変動が大きくなる。このため、ズーム領域全体にわたつ て、良好な性能を得ることが困難となる。なお、前記収差変動をより小さくし、光学性 能を一層高性能なものとする観点からは、下記条件式 (6) 'を満たす N3dとすること が望ましい。
N3d> l. 75 · ' · (6)，
[0043] 当該撮像光学系 10において、フォーカシングの際に移動されるレンズ群は、第 5レ ンズ群 Gr5であることが望ましい。第 5レンズ群 Gr5は正のパワーを有するので、物体 側に繰り出すことにより、無限遠力も近距離物点へフォーカシングすることができる。 このとき、同じ被写体距離では、広角端では繰り出し量は少なぐ望遠端では繰り出 し量は多くなる。「正負正正正」の 5群ズーム構成においては、広角端から望遠端へ のズーム時に、第 4レンズ群 Gr4と第 5レンズ群 Gr5との間隔が単調に増加するため 、望遠端においても、全長を増カロさせることなくフォーカシングを行うことができる。
[0044] 図 1に示す撮像光学系 10のように、第 1レンズ群 Grlにおいてプリズム 13の像面側 に 1枚の正レンズ（両凸正レンズ 12)を配置することが望ましい。これにより、レンズ 11 で発生する色収差を良好に補正できるようになる。この場合、両凸正レンズ 12には、 その周辺に向かうに従って、正の屈折力が弱くなるような非球面形状が形成されてい ることが望ましい。
[0045] また、図 1に示す撮像光学系 10のように、プリズム 13を含むレンズ群（第 1レンズ群 Grl)を固定とし、ズーム動作を行うレンズ群（第 2、第 3、第 5レンズ群 Gr2、 Gr3、 Gr 5)が、プリズム 13と撮像素子 19との間に設けられていることが望ましい。プリズム 13 を含むレンズ群を移動させる構成とすると、その駆動系が複雑化すると共に光軸のず れが発生してしまう恐れがある。また、一般的にズーム光学系はレンズ全長が長くな る傾向がある力 本発明を適応することで全長を短くすることができるという利点もあ る。
[0046] なお、撮像光学系 10において、プリズム 13及び他レンズの製造容易性の点から、 プリズム 13の反射面 13cは平面で構成され、撮像光学系 10全体は共軸系構成とさ れていることが望ましい。反射面 13cを曲面とした場合、全体として偏芯した光学系と なるため、非対称な歪曲や像面湾曲が発生しそれを補正するために他の光学面にも 非対称形状の特殊な面を使用する必要が生じる。このため、製造難易度が上がるば 力りでなぐ組み込み時の評価や、調整に対しても難易度が上がり、製造コストが高く なるために望ましくない。
[0047] また、撮像光学系 10は、光学絞り 101の代わりに、撮像素子 19に対して遮光を行う 機能を有するメカ-カルシャッターを配置しても良 、。力かるメカ-カルシャッターは、 例えば撮像素子 19として CCD (Charge Coupled Device)方式のものが用いられた場 合に、スミア防止に効果がある。
[0048] 撮像光学系 10に備えられている各レンズ群や絞り、シャッター等の駆動の駆動源と しては、従来公知のカム機構やステッピングモータを用いることができる。また、移動 量が少な!/、場合や駆動群の重量が軽 、場合には、超小型の圧電ァクチユエータを 用いれば、駆動部の体積や電力消費の増加を抑えつつ、各群を独立に駆動させる ことも可能で、撮像光学系 10を含む撮像レンズ装置の更なるコンパクトィ匕が図れるよ うになる。
[0049] 図 1に例示しているように、第 5レンズ群 Gr5と撮像素子 19との間には、ローパスフ ィルタ 18を介在させることが望ましい。ローパスフィルタ 18は、撮像光学系 10の空間 周波数特性を調整し撮像素子 19で発生する色モアレを解消するための特定の遮断 周波数を有する平行平板状の光学部品である。このローパスフィルタ 18としては、例 えば結晶軸が所定方向に調整された複屈折材料や偏光面を変化させる波長板等を 積層して作成された複屈折型ローパスフィルタや、必要とされる光学的な遮断周波 数特性を回折効果により実現する位相型ローパスフィルタ等が適用可能である。な お、ローパスフィルタ 18は必ずしも備える必要はなぐ代わりに撮像素子 19の画像信 号に含まれるノイズを低減する赤外線カットフィルタを用いるようにしてもょ ヽ。さらに 、光学的ローパスフィルタ 18の表面に赤外線反射コートを施し、両方のフィルタ機能 を一つで実現してもよい。
[0050] 撮像素子 19は、撮像光学系 10により結像された被写体の光像の光量に応じて、 R 、 G、 B各成分の画像信号に光電変換して所定の画像処理回路へ出力するものであ る。例えば撮像素子 19としては、 CCD (Charge Coupled Device)が 2次元状に配置 されたエリアセンサの各 CCDの表面に、 R (赤）、 G (緑）、 B (青）のカラーフィルタが 市松模様状に貼り付けられた、 Vヽゎゆるべィヤー方式と呼ばれる単板式カラーエリア センサで構成されたものを用いることができる。このような CCDイメージセンサの他、 CMOSイメージセンサ、 VMISイメージセンサ等も用いることができる。
[0051] 続いて、撮像光学系 10を構成するプリズム及びレンズ (光学部材)の材質並びに製 法について説明する。これら光学部材の材質については特に制限はなぐ所定の光 透過率や屈折率などを備えて!/ヽる光学部材であれば良く、各種ガラス材料ゃ榭脂 ( プラスチック)材料を用いることができる。しかし、プラスチック材料を用いれば、軽量 で、且つインジェクションモールド等により大量生産が可能であることから、ガラス材 料で作製する場合に比して、コストの抑制や撮像光学系 10の軽量ィ匕の面で有利で ある。
[0052] ここで、光学部材をプラスチック材料で構成する場合、そのプラスチック材料として、 例えばポリカーボネイトや PMMA等の各種光学プラスチック材料を用いることができ る。この中でも、吸水率が 0. 01%以下のプラスチック材料を選択することが望ましい 。プラスチック材料には、空気中の水分と結合する吸湿作用があり、このような吸湿が 生じると、設計値通りにプリズム等を製作しても吸湿により屈折率等の光学特性が変 化する場合がある。従って、吸水率が 0. 01%以下のプラスチック材料を用いることで 、吸湿の影響を受けない撮像光学系 10を構築できるようになる。このようなプラスチッ ク材料としては、例えば ZEONEX (日本ゼオン株式会社商品名）を用いることができ る。
[0053] ところで、プラスチック材料は温度変化時の屈折率変化が大き!/、ため、撮像光学系 10を構成するプリズム及びレンズの全てをプラスチックレンズで構成すると、周囲温 度が変化した際に、撮像光学系 10の像点位置が変動してしまうという懸念がある。こ のような像点位置変動が無視できな 、仕様の撮像ユニットにお 、ては、ガラス材料に て形成されるレンズ (例えばガラスモールドレンズ)とプラスチックレンズとを混在させ、 且つ複数のプリズム及びレンズ間で温度変化時の像点位置変動をある程度相殺す るような屈折力配分とすることで、この温度特性の問題を軽減することができる。
[0054] 或 、は、温度変化時の屈折率変化が小さ!/、プラスチック複合部材にて、光学部材 を構成することが望ましい。このようなプラスチック複合部材として、例えばアクリル等 の榭脂素材に 30ナノメートル以下の酸ィ匕ニオブ (Nb O )の微粒子を分散させた複
2 5
合部材のように、プラスチック材料中に無機微粒子を分散配合してなる部材を用いる ことができる。これにより、上述した通りプラスチック材料及び無機微粒子の温度依存 性を利用して屈折率変化がほとんど生じないようにすることができ、撮像光学系 10の 全系の温度変化時における像点位置変動を小さく抑えることが可能となる。
[0055] ここで、屈折率の温度変化につ!、て詳細に説明する。屈折率の温度変化 Aは、口 一レンツ.ローレンツの式に基づいて、屈折率 nを温度 tで微分することにより、下記（ 7)式にて表される。 [0056]
Figure imgf000018_0001
但し、 ：線膨張係数、 [R] ：分子屈折
[0057] プラスチック素材の場合は、一般に上記（7)式中第 1項に比べ第 2項の寄与が小さ ぐほぼ無視できる。例えば、 ΡΜΜΑ榭脂の場合、線膨張係数 αは 7 Χ 10_5であり 、上記式に代入すると、 Α=— 1. 2 X 10_4[Z°C]となり、実測値と概ね一致する。 具体的には、従来は— 1. 2 X 10_4[Z°C]程度であった屈折率の温度変化 Aを、絶 対値で 8 X 10_5[/。C]未満に抑えることが好ましぐ特に絶対値で 6 X 10_5[/。C] 未満にすることが好ましい。
[0058] 本実施形態で適用可能なプラスチック材料の屈折率の温度変化 A ( = dn/dT)を 表 1に示す。
[0059] [表 1]
Figure imgf000018_0002
[0060] また、本実施形態で適用可能な無機材料の屈折率の温度変化 A ( = dn/dT)は、 プラスチック材料と符号が異なる。これを表 2に示す。
[0061] [表 2]
無機材料 A (近似値） [ Ί 0— SZ°C]
酸化アルミニウム 1 . 4
Aし 0 N 1 . 2
酸化ベリリウム 1 . 0
イァモ、'ド
1 . 0
灰酸カノレシヮ厶 0 . 7
リン酸チタンカリウム 1 . 2
アルミン酸マグネシウム 0 . 9
酸化マグネシウム 1 . 9
石英 1 . 2
酸化チルル 0 . 9
酸化ィシトリム 0 . 8
酸化亜鉛 4 . 9
[0062] <撮像光学系を組み込んだデジタル機器の説明 >
次に、以上説明したような撮像光学系 10が組み込まれたデジタル機器にっ 、て説 明する。図 2は、本発明に係るデジタル機器の一実施形態を示す、デジタルカメラ 20 の外観構成図である。なお、本発明において、デジタル機器としては、前記デジタル カメラの他、カメラ付携帯電話機、ビデオカメラ、デジタルビデオユニット、携帯情報 端末（PDA: Personal Digital Assistant)、パーソナルコンピュータ、モバイルコンピ ユータ、又はこれらの周辺機器 (マウス、スキャナ、プリンタ等）を含むものとする。
[0063] 図 2 (a)は、デジタルカメラ 20の正面図、図 2 (b)は背面図、図 2 (c)は上面図をそ れぞれ示している。デジタルカメラ 20は薄型の長方形状を呈しており、その上面にメ インスイッチ 21、静止画撮影又は動画撮影等の動作モードを切り替えるためのモー ド切り替えスィッチ 22、及び撮像動作を開始又は停止させるためのシャッターボタン 23が配置され、正面側にフラッシュ 24及び被写体光の取り入れ窓となるレンズ窓 25 が配置され、背面側に十字キーを含む各種操作ボタン 26、変倍動作を行わせるズ 一ムレバー 27及び液晶モニタ (LCD)等力もなる表示部 28が各々備えられて 、る。 ズームレバー 27には、望遠を表す「T」の印字、広角を表す「W」の印字が為され、各 印字位置が押下されることで、それぞれの変倍動作が指示されるようになって!/、る。
[0064] そして、デジタルカメラ 20の本体ボディ内部には、図 1に示したような屈曲ズームレ ンズ系である撮像光学系 10によって構成された撮像レンズ装置 29及び撮像素子 19 が内装されている。すなわち、撮像レンズ装置 29は、レンズ窓 25と、図 1に示すプリ ズム 11の入射面 11aとが一致するように縦型に組み付けられている。この撮像レンズ 装置 29は、ズーミングやフォーカシング駆動時においてもその長さが変動しない、つ まり本体ボディ力 外部に突出することのないレンズ鏡筒であって、その像面側に撮 像素子 19がー体的に組み付けられている。このような光路屈曲型の撮像レンズ装置 29を具備させることで、デジタルカメラ 20の薄型化を図ることができるようになる。
[0065] 図 3は、上記デジタルカメラ 20の電気的な機能構成を簡略的に示す機能ブロック 図である。このデジタルカメラ 20は、撮像部 30、画像生成部 31、画像データバッファ 32、画像処理部 33、駆動部 34、制御部 35、記憶部 36、及び iZF部 37を備えて構 成されている。
[0066] 撮像部 30は、撮像レンズ装置 29と撮像素子 19とを備えて構成される。被写体から の光線は、撮像光学系 10によって撮像素子 19の受光面上に結像され、被写体の光 学像となる。撮像素子 19は、撮像光学系 10により結像された被写体の光学像を R( 赤）， G (緑)， B (青)の色成分の電気信号 (画像信号）に変換し、 R, G, B各色の画 像信号として画像生成部 31に出力する。撮像素子 19は、制御部 35の制御により、 静止画ある!/ヽは動画の!/、ずれか一方の撮像、又は撮像素子 19における各画素の出 力信号の読出し (水平同期、垂直同期、転送)等の撮像動作が制御される。
[0067] 画像生成部 31は、撮像素子 19からのアナログ出力信号に対し、増幅処理、デジタ ル変換処理等を行うと共に、画像全体に対して適正な黒レベルの決定、 γ補正、ホ ワイトバランス調整 (WB調整）、輪郭補正及び色ムラ補正等の周知の画像処理を行 つて、画像信号から各画素の画像データを生成する。画像生成部 31で生成された 画像データは、画像データノッファ 32に出力される。
[0068] 画像データバッファ 32は、画像データを一時的に記憶するとともに、この画像デー タに対し画像処理部 33により後述の処理を行うための作業領域として用いられるメモ リであり、例えば、 RAM (Random Access Memory)等で構成される。画像処理部 33 は、画像データバッファ 32の画像データに対し、解像度変換等の画像処理を行う回 路である。また、必要に応じて画像処理部 33に、撮像光学系 10では補正しきれなか つた収差を補正させるように構成することも可能である。駆動部 34は、制御部 35から 出力される制御信号により、所望の変倍及びフォーカシングを行わせるように撮像光 学系 10の複数のレンズ群を駆動する。
[0069] 制御部 35は、例えばマイクロプロセッサ等を備えて構成され、撮像部 30、画像生 成部 31、画像データバッファ 32、画像処理部 33、記憶部 36及び IZF部 37の各部 の動作を制御する。すなわち、該制御部 35により、被写体の静止画撮影及び動画撮 影の少なくとも一方の撮影を、撮像部 30が実行するよう制御される。
[0070] 記憶部 36は、被写体の静止画撮影又は動画撮影により生成された画像データを 記憶する記憶回路であり、例えば、 ROM (Read Only Memory)や RAMを備えて構 成される。つまり、記憶部 36は、静止画用及び動画用のメモリとしての機能を有する 。 IZF部 37は、外部機器と画像データを送受信するインターフェースであり、例えば 、 USBや IEEE1394等の規格に準拠したインターフェースである。
[0071] 以上の通り構成されたデジタルカメラ 20の撮像動作について説明する。静止画を 撮影するときは、まず、モード切り替えスィッチ 22を選択して静止画撮影モードを起 動させる。静止画撮影モードが起動されると、制御部 35は、撮像部 30に静止画の撮 影を行わせるように制御する。これにより、光学像が撮像素子 19の受光面に周期的 に繰り返し結像され、 R、 G、 Bの色成分の画像信号に変換された後、画像生成部 31 に出力される。その画像信号は、画像データバッファ 32に一時的に記憶され、画像 処理部 33により画像処理が行われた後、表示用メモリ（図略）に転送され、表示部 28 で被写体像がライブビュー表示される。この状態でシャッターボタン 23を押すことで、 静止画像を得ることができる。すなわち、静止画用のメモリとしての記憶部 36に画像 データが格納される。
[0072] また、動画撮影を行う場合には、モード切り替えスィッチ 22を選択して動画撮影モ ードを起動させる。これにより、制御部 35は、撮像部 30を制御し動画の撮影を行わ せる。この場合も表示部 28で被写体像がライブビュー表示され、シャッターボタン 23 を押すことで、動画撮影が開始される。撮影された動画のフレーム画像信号は、画像 データバッファ 32に一時的に記憶され、画像処理部 33により画像処理が行われた 後、表示用メモリに転送され、表示部 28に導かれる。ここで、もう一度シャッターボタ ン 23を押すことで、動画撮影は終了する。撮影された動画像は、動画用のメモリとし ての記憶部 36に導かれて格納されるものである。
[0073] <撮像光学系のより具体的な実施形態の説明 >
以下、図 1に示したような撮像光学系 10、すなわち図 2に示したようなデジタルカメ ラ 20に搭載される撮像レンズ装置 29を構成する撮像光学系 10の具体的構成を、図 面を参照しつつ説明する。
実施例 1
[0074] 図 4は、実施例 1の撮像光学系 10Aの構成を示す、光軸 (AX)を縦断した断面図（ 広角端の光路図）である。この図 4 (及び図 5〜図 9)には、物体側から入射した光の 進む経路 (光路)の概略も示してあり、その光路の中心線が光軸 (AX)である。また図 5は、図 4におけるプリズム (PR)を、当該プリズムと略等価な機能を有するレンズ (LP )に置換した撮像光学系 10Aの構成を示す図である。なお、以下の実施例 2〜5〖こ ついては、この図 5に相当する直線光路図のみを示し、屈曲光路図の掲載を省略し ている。
[0075] 実施例 1の撮像光学系 10Aは、光路上物体側から順に、像側に凹の負メニスカス レンズからなる第 1レンズ (L1)と、プリズム（PRZLP)と、両凸正レンズからなる第 2レ ンズ (L2)とから構成され全体として正の光学パワーを有する第 1レンズ群 (Grl)、両 凹負レンズからなる第 3レンズ (L3) 1枚で構成される第 2レンズ群 (Gr2)、絞り（ST) 、物体側に凸の正メニスカスレンズからなる第 4レンズ (L4) 1枚で構成される第 3レン ズ群（Gr3)、両凸正レンズからなる第 5レンズ (L5)と両凹負レンズからなる第 6レンズ (L6)とのの接合レンズからなり、全体として正の光学パワーを有する第 4レンズ群（G r4)、及び両凸正レンズからなる第 7レンズ (L7) 1枚で構成される第 5レンズ群 (Gr5) を有して構成されている。そして、第 5レンズ群 (Gr5)の像側には、平行平面板 (PL) を介して撮像素子 (SR)が配置されている。なお、平行平面板 (PL)は、光学的ロー パスフィルタ、赤外カットフィルタ、撮像素子のカバーガラス等に相当するものである。
[0076] この撮像光学系 10Aは、入射光をプリズム (PR)にて略 90度に屈曲して、撮像素 子（SR)に導くものである。なお、図中に付している矢印 Aの方向は、図 2に示したデ ジタルカメラ 20の厚さ方向（表面 背面方向）に対応する。
[0077] ここで、第 1レンズ群（Grl)及び第 3レンズ群（Gr3)は固定されており、第 2レンズ 群 (Gr2)、第 4レンズ群 (Gr4)及び第 5レンズ群 (Gr5)は、変倍時に図 4の矢印 Bの 方向に移動する。これらレンズ群の広角端 (W)から望遠端 (T)への変倍時における 移動状態は、図 5に矢印 ml〜m5で示されている。矢印 ml〜m5において、点線矢 印は固定、実線矢印は移動を意味する。
[0078] 第 1レンズ群（Grl)及び第 3レンズ群（Gr3)は、点線矢印 ml、 m3で示すように変 倍時に固定である。第 2レンズ群 (Gr2)は実線矢印 m2で示すように像側に近付く方 向へ移動され、第 4レンズ群 (Gr4)は実線矢印 m4で示すように物体側に近付く方向 に直線的に移動され、第 5レンズ群 (Gr5)は実線矢印 m5で示すように像側に近付く 方向へ移動される。但し、以下の実施例も含め、これらレンズ群の移動の向きや移動 量等は、当該レンズ群の光学的パワーやレンズ構成等に依存して変わり得るもので ある。この結果、撮像光学系 10Aは、広角端 (W)力も望遠端 (T)への変倍時に、第 1レンズ群 (Grl)と第 2レンズ群 (Gr2)との間隔が広くなり、第 3レンズ群 (Gr3)と第 4 レンズ群 (Gr4)との間隔は狭くなる一方で第 4レンズ群 (Gr4)と第 5レンズ群 (Gr5)と の間隔が広くなり、第 5レンズ群 (Gr5)と撮像素子 19との間隔が狭くなる変倍動作を 行う。
[0079] また、図 5に示した番号 ri(i= 1, 2, 3, · · は、物体側から数えたときの i番目のレン ズ面であり、 riに *が付された面は非球面である。なお、第 4レンズ群（Gr4)を構成 する接合レンズにおけるレンズ面は、接合レンズの両面のみをレンズ面として扱うの ではなぐその接合面も 1面として扱っている。
[0080] このような構成の下で、図 4の物体側 (被写体側）カゝら入射した光線は、第 1レンズ ( L 1 )を経由してプリズム (PR)の入射面に入射し、反射面で略 90度に屈曲して反射さ れた後、出射面から出射される。そして、第 2レンズ (L2)、第 3レンズ (L3)、光学絞り (ST)、第 4レンズ (L4)〜第 7レンズ (L7)を順次通過し、平行平面板 (PL)を通過し た後、撮像素子 (SR)の受光面に光学像が形成されるものである。
[0081] そして、撮像素子（SR)にお 、て、前記光学像が電気的な信号に変換される。この 電気信号は、必要に応じて所定のデジタル画像処理や画像圧縮処理等が施されて 、デジタル映像信号として図 2に示すようなデジタルカメラ 20の記憶部 36に記録され たり、有線あるいは無線により他のデジタル機器に伝送されたりする。 [0082] 実施例 1に係る撮像光学系 10Aにおける、各レンズのコンストラタシヨンデータを表 3、表 4に示す。また、上述した条件式（1)〜(6)を、実施例 1に係る撮像光学系 10A に当てはめた場合のそれぞれの数値を、後掲の表 15に示す。
[0083] [表 3]
Figure imgf000025_0001
] レン 非球面係数
円錐係数
ズ面 A B C D rl 0 9.263E-04 -4, 306E-05 1.1S1E-06 -1.006E-08 r5 0 - 1.108E-03 -4.966E-Q5 -2.607E-06 -2.115E-07 r7 0 4.959E-03 -5.340E-05
r!2 0 -2.005E-03 9.602E-05 1.406E-06 rl5 0 5.733E-04 2.441E- 05 1.681E-06 rl6 0 2.067E-03 -4.847E-05 2.969E-06
[0085] 表 3に示したものは、左から順に、各レンズ面の番号、各レンズ面の曲率半径（単位 は mm)、広角端 (W)、中間点 (M)及び望遠端 (T)における、無限遠合焦状態での 光軸上の各レンズ面の間隔 (軸上面間隔）（単位は mm)、各レンズの屈折率、そして アッベ数である。軸上面間隔の M Tの空欄は、左の W欄の値と同じであることを表し
1
ている。ここで、各レンズ面の番号 ri(i=l, 2, 3, ···)は、図 5に示したように、物体 側から数えて i番目のレンズ面であり、 riに *が付された面は非球面（非球面形状の 屈折光学面または非球面と等価な屈折作用を有する面)である。なお、光学絞り (ST )及び平行平面板 (PL)の両面、そして撮像素子（SR)の受光面の各面は平面であ るために、それらの曲率半径は∞である。このような扱いは、後述する他の実施例に ついての光路図（図 6〜図 9)でも同様で、図中の符号の意味は、基本的に図 5と同 様である。但し、全く同一のものであるという意味ではなぐ例えば、各図を通じて、最 も物体側のレンズ面には同じ符号 (rl)が付けられている力 これらの曲率等が実施 形態を通じて同一であると 、う意味ではな 、。
[0086] 光学面の非球面形状は、面頂点を原点とし、物体力 撮像素子に向かう向きを z軸 の正の向きとするローカルな直交座標系（X, y, z)を用いた下記（8)式で定義する。
Figure imgf000026_0001
4 +Gh16
+Hh18+Jh20 · · · (8)
[0088] 但し、 z:高さ hの位置での z軸方向の変位量（面頂点基準)
h： z軸に対して垂直な方向の高さ（h2 = X2 + y2) c :近軸曲率（ = 1Z曲率半径）
A, B, C, D, E, F, G, H, J :それぞれ 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20次 の非球面係数
k:円錐係数
である。上記（8)式力 分力るように、表 3に示した非球面レンズに対する曲率半径は 、レンズの面頂点付近の値を示している。
[0089] 以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例 1における撮像光学系 10Aの無 限遠合焦状態における球面収差（LONGITUDINAL SPHERICAL ABERRATION) 、非点収差 (ASTIGMATISM)そして歪曲収差（DISTORTION)を、図 10の左側から 順に示す。この図において、上段は広角端 (W)、中段は中間点 (M)、下段は望遠 端 (T)における各収差を表している。また、球面収差と非点収差の横軸は焦点位置 のずれを mm単位で表しており、歪曲収差の横軸は歪量を全体に対する割合（％)で 表している。球面収差の縦軸は、入射高で規格ィ匕した値で示してある力 非点収差と 歪曲収差の縦軸は像の高さ (像高、単位 mm)で表してある。
[0090] さらに球面収差の図には、一点鎖線で赤色 (波長 656. 27nm)、実線で黄色 (いわ ゆる d線;波長 587. 56nm)、そして破線で青色（波長 435. 83nm)と、波長の異な る 3つの光を用いた場合の収差がそれぞれ示してある。また、非点収差の図中、破線 (T)は、タンジュンシャル (メリディォナル)像面を近軸像面からの光軸 (AX)方向の ずれ量 (横軸、単位 mm)で表したものであり、実線 (S)は、サジタル (ラディアル)像 面を近軸像面からの光軸 (AX)方向のずれ量 (横軸、単位 mm)で表したものである 。さらに、非点収差及び歪曲収差の図は、上記黄線 (d線)を用いた場合の結果であ る。
[0091] この図 10からわ力るように、本実施例 1の撮像光学系 10Aは、広角端 (W)、中間点
(M)及び望遠端 (T)のいずれにおいても、球面収差、非点収差及び歪曲収差が十 分に抑えられており、優れた光学特性を示している。また、この実施例 1における広 角端 (W)、中間点 (M)及び望遠端 (T)における焦点距離 f (mm)及び F値を、後掲 の表 13及び表 14にそれぞれ示す。これらの表から、本発明では、明るい光学系が 実現できて!/ヽることがゎカゝる。 実施例 2
[0092] 図 6は、実施例 2に係る撮像光学系 10Bの構成を示す、光軸 (AX)を縦断した断面 図である。この実施例 2の撮像光学系 10Bは、光路上物体側から順に、像側に凹の 負メニスカスレンズからなる第 1レンズ (L1)と、プリズム（LP)と、両凸正レンズからな る第 2レンズ (L2)とから構成され全体として正の光学パワーを有する第 1レンズ群 (G rl)、両凹負レンズからなる第 3レンズ (L3) 1枚で構成される第 2レンズ群 (Gr2)、絞 り（ST)、物体側に凸の正メニスカスレンズからなる第 4レンズ (L4) 1枚で構成される 第 3レンズ群 (Gr3)、両凸正レンズからなる第 5レンズ (L5)と両凹負レンズからなる第 6レンズ (L6)とのの接合レンズからなり、全体として正の光学パワーを有する第 4レン ズ群 (Gr4)、及び両凸正レンズからなる第 7レンズ (L7) 1枚で構成される第 5レンズ 群 (Gr5)を有して構成されている。そして、第 5レンズ群 (Gr5)の像側には、平行平 面板 (PL)を介して撮像素子（SR)が配置されている。レンズ群の構成は、先の実施 例 1と実質的に同じであり、広角端 (W)から望遠端 (T)への変倍時における各レンズ 群の移動状態（図 6に矢印 m 1〜m5で表示)も、実施例 1と同様である。
[0093] 実施例 2に係る撮像光学系 10Bにおける、各レンズのコンストラタシヨンデータを表 5、表 6に示す。
[0094] [表 5]
曲率半径 軸上面間隔 （mm)
レンズ面 屈折率 アッベ数
(mm) W T
rl * oo
0.600 1.8070 25.95 r2 6.640
1,113
r3 CO
4.737 2.1400 24.00 r4 oo
0.200
r5 * 3.894
1.827 1.6299 58.10 r6 -15.515
0.31 1.94 2,58
r7* -10.429
0.60G 61.24 r8 2.675
2- 8o 1.24 C.60
r9(絞り) 00
0.000
rlO 4.570
0.600 2.1400 24.00 rll 7.456
2.19 1.50
r12* 3, 584
1.889 1.7433 43.84 r13 -4.321
0.600 1.7847 19.47 r14 3.806
0,71 2.28 5,63
r!5* 14.945
2,022 1.5305 55.72 r16 * -4.919
3.31 2,66 0.60
rl7 oo
0.500 1.5187 64.00 r!8 oo
0.500
r19(像面） CO ] レン 非球面係数
円錐係数
ズ面 A B C D rl 0 ,-6.157E-05 I.185E-06 — 3.587E— 08 , r5 0 - 2.649E 03 -5.426E-05 -3.213E-06 -3.207E-07 r7 0 5.719E-03 -3.461E-04 -7.386E-05 1.507E-05 r12 0 -3.342E-03 -3.307E-05 1.581E-06 rl5 0 7.539E-04 -1.161E-05 4.981E-07 r16 0 3.134E-03 2.961E-05 -1.968E-05 8.892E-07 実施例 3 m
1
[0096] 図 7は、実施例 3に係る撮像光学系 IOCの構成を示す、光軸 (AX)を縦断した断面 図である。この実施例 3の撮像光学系 10Cは、光路上物体側から順に、像側に凹の 負メニスカスレンズからなる第 1レンズ (L1)と、プリズム（LP)と、両凸正レンズからな m
る第 2レンズ (L2)とから構成され全体として正の ο光学パワーを有する第 1レンズ群 (G rl)、両凹負レンズからなる第 3レンズ (L3) 1枚で構成される第 2レンズ群 (Gr2)、絞 り（ST)、物体側に凸の正メニスカスレンズからなる第 4レンズ (L4) 1枚で構成される 第 3レンズ群 (Gr3)、両凸正レンズからなる第 5レンズ (L5)と両凹負レンズからなる第 6レンズ (L6)とのの接合レンズからなり、全体として正の光学パワーを有する第 4レン ズ群 (Gr4)、及び両凸正レンズからなる第 7レンズ (L7) 1枚で構成される第 5レンズ 群 (Gr5)を有して構成されている。そして、第 5レンズ群 (Gr5)の像側には、平行平 面板 (PL)を介して撮像素子（SR)が配置されている。レンズ群の構成は、先の実施 例 1と実質的に同じであり、広角端 (W)から望遠端 (T)への変倍時における各レンズ 群の移動状態（図 7に矢印 m 1〜m5で表示)も、実施例 1と同様である。
[0097] 実施例 3に係る撮像光学系 10Cにおける、各レンズのコンストラタシヨンデータを表 7、表 8に示す。
[0098] [表 7] 面間隔 （mm)
レンズ面 屈折率 アッベ数
(mm) w M T
rl * oo
0.600 1.8467 23.82 r2 6.996
1.267
r3 1 oo
5.271 16.83 r4 oo
0.200
r5 * 6.217
1.804 1.7583 50.91 r6 -19.687
0.32 3.26 4.12
r7 *
0.600 1.4875 70.44 r8 3.268
4.40 1.46 0.60
r9(絞り） oo
0.000
rlO 4.612
0.600 1.8467 23.82 rll 8.772
3.62 1.81 1.20
r12* 3.315
1.661 1.7554
r13 -6.152
0.600 24.09 r14 3.147
0.82 3.24 5.27
rl5 * 8.357
2.109 1.5305 55.72 rl6 * -5.994
2.63 2.01 0.60
Π7 oo
0.500 1.5187 64,00 r!8 oo
0.500
rl9(像面） oo
8] レン 非球面係数
円錐係数
ズ面 A B C D rl 0 2.694E-04 -1.673E-05 -9 .349E -09 r5 0 -6.982E-04 1.616E 06 -4.825E-07 5. 267E- 09 r7 0 -3.716E-04 3.395E-05 -1 ,452E -06 r12 0 -2.956E-03 5.778E-05 -2.499E-05 1. 138E- 07 r15 0 -Z.290E-04 2.481E-04 -3.292E-05 1. 841E- 06 rl6 0 2.879E-04 -5.662E-05 3. 182E" 06 実施例 4 1 1
[0100] 図 8は、実施例 4に係る撮像光学系 10Dの構成を示す、光軸 (AX)を縦断した断面 図である。この実施例 4の撮像光学系 10Dは、光路上物体側から順に、像側に凹の 負メニスカスレンズからなる第 1レンズ (L1)と、プリズム（LP)と、両凸正レンズからな る第 2レンズ (L2)とから構成され全体として正の光学パワーを有する第 1レンズ群 (G rl)、両凹負レンズからなる第 3レンズ (L3) 1枚で構成される第 2レンズ群 (Gr2)、絞 り（ST)、物体側に凸の正メニスカスレンズからなる第 4レン cmsズ (L4) 1枚で構成される
m
第 3レンズ群 (Gr3)、両凸正レンズからなる第 5レンズ (L5)と両凹負レンズからなる第 6レンズ (L6)との接合レンズ力 なり、全体として正の光学パワーを有する第 4レンズ 群 (Gr4)、及び両凸正レンズからなる第 7レンズ (L7) 1枚で構成される第 5レンズ群 ( Gr5)を有して構成されている。そして、第 5レンズ群 (Gr5)の像側には、平行平面板 (PL)を介して撮像素子（SR)が配置されている。レンズ群の構成は、先の実施例 1と 実質的に同じであり、広角端 (W)力 望遠端 (T)への変倍時における各レンズ群の 移動状態（図 8に矢印 m 1 m5で表示)も、実施例 1と同様である。
[0101] 実施例 4に係る撮像光学系 10Dにおける、各レンズのコンストラタシヨンデータを表 9、表 10に示す。
[0102] [表 9]
Figure imgf000033_0001
10] レン 非球面係数
円錐係数
ズ面 A B C D rl 0 1. 192E- 03 -6.Z17E-05 2.250E- 06 -3.346E-08 r5 0 -1 .873E -03 -2.668E-05 -2.410Ε· -06 3.75SE-08 r7 0 3. 567E- 03 -1.381E-04 -9.130Ε· -05 1.593E-05 rl2 0 - 1 .590E -03 5. I22E-05 -7. Z12E- -06 2.215E-07 rl5 0 .180E -04 -4.647E-05 -2.054E -06 -5.764E-07 rlS 0 1. 127E- 03 -8.472E-07 -9.863Ε· -06 -6.386E-08 実施例 5
[0104] 図 9は、実施例 5に係る撮像光学系 10Eの構成を示す、光軸 (AX)を縦断した断面 図である。この実施例 4の撮像光学系 10Eは、光路上物体側から順に、像側に凹の 負メニスカスレンズからなる第 1レンズ (L1)と、プリズム（LP)と、両凸正レンズからな る第 2レンズ (L2)とから構成され全体として正の光学パワーを有する第 1レンズ群 (G rl)、両凹負レンズからなる第 3レンズ (L3) 1枚で構成される第 2レンズ群 (Gr2)、絞 り（ST)、物体側に凸の正メニスカスレンズからなる第 4レンズ (L4) 1枚で構成される 第 3レンズ群 (Gr3)、両凸正レンズからなる第 5レンズ (L5)と両凹負レンズからなる第 6レンズ (L6)とのの接合レンズからなり、全体として正の光学パワーを有する第 4レン ズ群 (Gr4)、及び両凸正レンズからなる第 7レンズ (L7) 1枚で構成される第 5レンズ 群 (Gr5)を有して構成されている。そして、第 5レンズ群 (Gr5)の像側には、平行平 面板 (PL)を介して撮像素子（SR)が配置されている。レンズ群の構成は、先の実施 例 1と実質的に同じであり、広角端 (W)から望遠端 (T)への変倍時における各レンズ 群の移動状態（図 9に矢印 m 1〜m5で表示)も、実施例 1と同様である。
[0105] 実施例 5に係る撮像光学系 10Eにおける、各レンズのコンストラタシヨンデータを表 11、表 12に示す。
[0106] [表 11] 曲率半径 面間隔 （mm)
レンズ面 屈折率 アッベ数
(mm) w T
rl * oo
0.600 1.8467 23.82 n 7.222
1-368
r3 CO
5.634 1.9229 16.83 r4 oo
0.200
r5 * 7.772
1.891 1.7859 46.78 r6 -19.736
0.30 3.51 5.10
r7 * -15.464
0.600 70.44 r8 3.845
5.40 2.19 0.60
r9(絞り） ∞
0.000
rlO 4.595
0.600 1 ·.9229 16.83 r!l 7.995
2.66 1,19 0.30
rlZ * 3.6S2
1.650 1.7765 48.08
Π3 -2.884
0.600 25.13 r14 2.883
1.47 3.15 5.35
rl 5 * 8.661
2.007 55.72 r16* -6.134
2.12 1.90 0,60
rl7 00
0.500 1.5187 64.00 r18 oo
Figure imgf000035_0001
rl9(像面） oo
12] レン ί求面係数
円維係数
ズ面 Β C D
Π 0 7.602Ε-05 -7.964Ε-06 2.653E-07 -2.677E-09 r5 0 -3.142Ε-04 -4.955Ε-07 -1.581E-07 1.108E-09 r7 G 2.3Ο3Ε-03 -1.990E-04 1.879E-05 -S.596E-07
Π2 0 -3. Ζ70Ε-03 2. Ζ79Ε-04 -9.133E-05 8.267E-06 rl5 0 -1.005E-03 2, 945Ε-04 -2.807E-05 1.456E-06 r16 0 2.437Ε-03 1.495Ε-04 -2.900E-05 1.829E-06
[0108] 以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、本実施例 2〜5の撮像光学系 10B〜10 Eの球面収差、非点収差及び歪曲収差を、図 11〜図 14の左側力 順に示す。これ ら撮像光学系 10B〜： LOEも、広角端 (W)、中間点（M)及び望遠端 (T)のいずれに おいても、球面収差、非点収差及び歪曲収差が十分に抑えられており、優れた光学 特性を示している。
[0109] また、この実施例 2〜5の屈曲光学系 10B〜： LOEについての、広角端 (W)、中間点
(M)及び望遠端 (T)における焦点距離 (単位 mm)及び F値を、表 13、表 14にそれ ぞれ示す。これらの表から、実施例 1同様、明るい光学系が実現できていることがわ かる。
[0110] [表 13]
焦点距離 (mm)
Figure imgf000036_0001
[0111] [表 14]
W Μ T
奠崔倒 ί . . -4, 00 A 54 5, S3
実施例 2 · 4 , 00 • 4, 47 ftp
実施俩 3 · 4, 00 4. 4? 5. 25.
篱繾 ·· 4, 00 4, 66. ■6, 66
毚施倒 -,4-, -00 ■■ 4, 34 5. 08 [0112] さらに、上記条件式（1)〜（6)を、実施例 2〜5に係る撮像光学系 10B〜： LOEに当 てはめた場合のそれぞれの数値を、表 15に示す。
[0113] [表 15]
Figure imgf000037_0001
[0114] さらに、条件式（2)に関し、上記実施例 1〜5と、前掲の特許文献 1〜3に記載され た実施例とを比較したものを表 16に示す。表 16において、望遠比は、 [全長] Ζ [広 角端での焦点距離]で定義されたものである。この望遠比が小さいほど、コンパクトな 撮像光学系であると言うことができる。特許文献 1〜3の撮像光学系は、いずれも条 件式（2)の範囲から外れており、望遠比が大きくなつていることが分かる。すなわち、 条件式 (2)を満たさな!/、ものは、光学系が大き!/、ものとなる。
[0115] [表 16]
Figure imgf000037_0002
[0116] 以上説明したように、上記実施例 1〜5の撮像光学系 10A〜： LOEは、物体側力ゝら順 に「正負正正正」の 5群ズーム構成にぉ 、て、上記条件式（1)〜（6)を満たすもので あるため、全長がコンパクトでありながら、優れた光学性能を有するものである。
[0117] なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている
[0118] 本発明の一局面に係る撮像光学系は、複数のレンズ群カゝら成りレンズ群間隔を変 えることにより変倍を行うことが可能な撮像光学系であって、物体側から順に、正の光 学的パワーを有し、変倍時に固定であって、光軸を略直角に折り曲げる反射部材を 含む第 1レンズ群と、負の光学的パワーを有し、光軸方向に移動可能な第 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し、光軸方向 に移動可能な第 4レンズ群と、正の光学的パワーを有し、光軸方向に移動可能な第 5 レンズ群とを備え、下記条件式（1)、（2)を満たすことを特徴とする。
15く（TL * ft)Z( I dl2t-dl2w | * fw)く 45 · · · (1)
0. 45く（j8 5t*fw)Z( j8 5w*ft) < 0. 9 …（2)
但し、 fw:広角端における撮像光学系全体の焦点距離
ft :望遠端における撮像光学系全体の焦点距離
dl2w:広角端における第 1レンズ群内のレンズの最も像面側の面から、第 2 レンズ群内のレンズの最も物体側の面までの光軸上の距離
dl2t :望遠端における第 1レンズ群内のレンズの最も像面側の面から、第 2レ ンズ群内のレンズの最も物体側の面までの光軸上の距離
TL :撮像光学系の最も物体側の面力ゝら像面までの、光軸上での距離 i8 5W :被写体距離が無限遠での広角端における第 5レンズ群の結像倍率 i8 5t :被写体距離が無限遠での望遠端における第 5レンズ群の結像倍率 [0119] この構成によれば、ズームレンズ系としての撮像光学系力 物体側から順に「正負 正正正」の 5つのレンズ群によって構成されている。後記で詳述するが、「正負正正 正」 5群構成のズームレンズ系は、「正負正正」 4群タイプと比較して、全長のコンパク ト化を図るため各レンズ群のパワーを大きくした場合でも、ズームに伴う収差変動を良 好に抑えることが可能である。このため、撮像光学系全長を小型化する上で有利であ る。 [0120] また、条件式（1)及び条件式 (2)を満足することにより、ズームレンズ系を構成する 各レンズ群の変倍比負担の割合が適切な値となり、ズーム領域全般にわたって良好 な性能を保ちつつ、さらなる小型化が達成可能となる。
[0121] 条件式（1)は、広角端状態から望遠端状態へレンズ位置状態が変化する場合に、 第 2レンズ群の移動距離を規定するものであって、当該条件式（1)を満足することで 、第 2レンズ群の収差変動を良好に補正することができる。条件式（1)の上限を上回 ると、第 2レンズ群の移動距離力 S小さくなり、第 2レンズ群の変倍負担が少なくなる傾 向が顕著となる。「正負正正正」の 5群ズーム構成においては、第 2レンズ群が唯一の 負レンズ群であることから、第 2レンズ群の移動距離が小さい場合、他のレンズ群の 変倍負担が大きくなる。このため移動レンズ群である第 4レンズ群、第 5レンズ群の移 動距離が増大し、全長をコンパクトにすることが困難となる。一方、条件式（1)の下限 を下回ると、第 2レンズ群の移動距離が大きくなることから、撮像光学系の全長が大き くなる傾向が顕著となる。さらに、ズームに伴う収差変動が大きくなり、他のレンズ群の レンズによって収差変動を補正することの困難性が増大する。このため、ズーム領域 全体にわたって良好な光学性能を得ることが困難となる。
[0122] 条件式（2)は、条件式（1)で規定されている範囲内において、ズーム領域全体に わたって良好な光学性能を具備させるための条件を規定するものである。これまでに 提案されている「正負正正正」の 5群ズーム構成においては、第 4レンズ群と第 5レン ズ群の担う変倍量の割合が最適化されていない。このため、全長のコンパクトィ匕を図 るべく各レンズ群のパワーを大きくした際に、第 4レンズ群での収差変動が増大し、十 分な補正が行えないことに起因して、全長のコンパクトィ匕を所期の目的通りに達成で きないという問題があった。
[0123] そこで、本発明では、「正負正正正」の 5群ズーム構成において、第 5レンズ群の担 う変倍量を積極的に増カロさせることにより、全長を小型化した場合に生じる第 4レンズ 群の収差変動の増大を抑制して、変倍時の収差変動を良好に補正することを可能と し、さらなる全長の小型化と高い光学性能の両立を達成するものとした。条件式 (2) の上限を上回ると、第 5レンズ群の担う変倍量が大きくなるため、第 5レンズ群での収 差変動が大きくなる傾向が顕著となる。また、変倍時における、軸外光線の像面に対 する入射角の変化が大きぐ周辺光の減少が顕在化する。一方、条件式 (2)の下限 を下回ると、第 5レンズ群の担う変倍量が小さくなり、第 4レンズ群の変倍時の収差変 動を十分に補正することが困難となる。
[0124] 撮像光学系のさらなるコンパクトィ匕の観点からは、上記条件式（1)についての関係 を、下記（1) 'の条件式を満たすようにすることが望ましい。
20く（TL*ft)/( I dl2t-dl2w | *fw)く 40···(1)，
とりわけ、下記（1) ''の条件式を満たすようにすることが望ましい。
25<(TL*ft)Z( I dl2t-dl2w | *fw) <40··· (1)，，
[0125] 同様に、撮像光学系のさらなるコンパクトィ匕の観点からは、上記条件式（2)につい ての関係を、下記 (2) 'の条件式を満たすようにすることが望ましい。
0.5く（j85t*fw)Z(j85w*ft)<0.8 …（2)，
とりわけ、下記（2) ''の条件式を満たすようにすることが望ましい。
0.6く（j85t*fw)Z(j85w*ft)<0.75 …（2)，，
[0126] 上記構成において、前記第 2レンズ群が 1枚の負レンズから成り、前記負レンズは 少なくとも非球面を 1面有し、下記条件式 (3)、（4)を満たすことが望ましい。
1.45<Nd2<l.8 …（3)
45< V 2<75 · · · (4)
但し、 Nd2:上記負レンズの d線での屈折率
V 2:上記負レンズのアッベ数
[0127] 各レンズ群のレンズ枚数をなるベく少なくすることは、撮像光学系の全長を短縮す ることに直結する。第 2レンズ群を 1枚構成とすることにより、撮像光学系をコンパクト にすることが可能である。また第 2レンズ群をズーム時に駆動する駆動部の負担を少 なくすることができる。因みに、「正負正正正」の 5群ズーム構成では、第 2レンズ群の 変倍負担が少ないため、第 2レンズ群を負レンズ 1枚で構成した場合でも、高い光学 性能を維持することが可能である。
[0128] 条件式（3)の上限を上回ると、ペッツバール和を適切な値に保つことが困難となる。
すなわち、本発明に係る撮像光学系では、第 2レンズ群が唯一の負のパワーを有す る群であるため、条件式（3)の上限を上回ると、第 2レンズ群の負のペッツバール値 力 S小さくなり、他のレンズ群における正のペッツバール値を十分に補正することが困 難となる。このため、像面湾曲が著しくなり、良好な光学性能を得ることができない。ま た、条件式 (4)の上限を上回ると、色収差を補正することが困難となる。一方、条件式 (3)、 （4)の下限を下回ると、汎用性に優れたモールドレンズの材料が現状では存在 しないため、その製造が困難となる。
[0129] 上記条件式 (3)、 （4)について、像面湾曲の抑制効果を高めると共に、色収差の補 正性能を向上させる観点力 は、下記条件式 (3) '、（4) 'を満たすようにすることが望 ましい。
1. 5<Nd2< l. 75 …（3) '
50< V 2< 60 · · · (4) '
[0130] 上記構成にぉ 、て、前記反射部材がプリズム力 なり、該プリズムが下記条件式（5 )を満たすことが望ましい。
Nd> l. 85 · · · (5)
但し、 Nd:上記プリズムの d線での屈折率
[0131] 条件式（5)の範囲を満足する屈折率を有するプリズムを用いることで、当該プリズム による、撮像光学系のコンパクトィ匕への寄与度を高めることができる。プリズムの屈折 率が条件式（5)の範囲を下回ると、コンパクトィ匕への寄与度が乏しくなるば力りでなく 、特に最短焦点距離状態での主光線のプリズム内での傾角が大きくなるため、全反 射条件に近づくことから光量損失が大きくなり好ましくない。
[0132] なお、さらに撮像光学系のコンパクトィ匕を図るという観点からは、下記条件式（5) 'を 満たす Ndとすることが望ま U、。
Nd> l. 9 ' · · (5) '
[0133] 上記構成において、前記第 3レンズ群が 1枚の正レンズから成り、下記条件式 (6)を 満たすことが望ましい。
N3d> l. 7 · · · (6)
但し、 N3d:上記正レンズの d線での屈折率
[0134] 第 3レンズ群を 1枚構成とすることにより、撮像光学系をコンパクトにすることが可能 である。また、条件式 (6)の範囲を下回ると、第 3レンズ群を構成する正レンズの曲率 が強くなるため、変倍時の収差変動が大きくなる。このため、ズーム領域全体にわた つて、良好な性能を得ることが困難となる。
[0135] なお、前記収差変動をより小さくし、光学性能を一層高性能なものとする観点から は、下記条件式 (6) 'を満たす N3dとすることが望ましい。
N3d> l. 75 · ' · (6)，
[0136] 上記構成において、榭脂素材から成る光学部材を含み、前記光学部材は、榭脂材 料中に最大長が 30ナノメートル以下の無機粒子を分散させて成る榭脂素材を用い て成形された光学部材であることが望まし 、。
[0137] 一般に透明な榭脂材料に微粒子を混合させると、光の散乱が生じ透過率が低下す るため、光学材料として使用することは困難である。しかし、微粒子の大きさを透過光 束の波長より小さくすることにより、散乱が実質的に発生しないようにできる。榭脂材 料は温度が上昇することにより屈折率が低下してしまうが、無機微粒子は温度が上昇 すると屈折率が上昇する。そこで、これらの温度依存性を利用して互いに打ち消しあ うように作用させることにより、屈折率変化がほとんど生じないようにすることができる。 具体的には、母材となる榭脂材料に最大長が 30ナノメートル以下の無機粒子を分散 させることで、屈折率の温度依存性が極めて低い榭脂素材とすることができる。例え ばアクリルに酸ィ匕ニオブ (Nb O )の微粒子を分散させることで、温度変化による屈折
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率変化を小さくすることができる。従って、本発明で用いる光学部材 (各レンズ群を構 成するレンズやプリズム)として、このような無機粒子を分散させた榭脂素材を用いる ことにより、本発明に係る撮像光学系の全系の環境温度変化に伴う像点位置変動を /J、さく抑免ることができる。
[0138] 上記構成において、前記第 5レンズ群力 フォーカシングの際に移動されることが 望ましい。
[0139] 第 5レンズ群は正のパワーを有するので、物体側に繰り出すことにより、無限遠から 近距離物点へフォーカシングすることができる。このとき、同じ被写体距離では、広角 端では繰り出し量は少なぐ望遠端では繰り出し量は多くなる。本発明に係る「正負 正正正」の 5群ズーム構成においては、広角端から望遠端へのズーム時に、第 4レン ズ群と第 5レンズ群との間隔が単調に増加するため、望遠端においても、全長を増加 させることなくフォーカシングを行うことができる。
[0140] 本発明の他の局面に係る撮像レンズ装置は、上記の撮像光学系と、光学像を電気 的な信号に変換する撮像素子を備え、前記撮像光学系が、前記撮像素子の受光面 上に被写体の光学像を形成可能に組み付けられて 、ることを特徴とする。この構成 によれば、例えば小型デジタルカメラや携帯情報端末等に搭載可能なコンパクトで、 優れた光学性能を有する撮像レンズ装置を提供することができる。
[0141] 本発明のさらに他の局面に係るデジタル機器は、上記の撮像レンズ装置と、前記 撮像レンズ装置に被写体の静止画撮影及び動画撮影の少なくとも一方の撮影を行 わせる制御部とを具備することを特徴とする。この構成によれば、コンパクトで、高精 細な小型デジタルカメラや携帯情報端末等のデジタル機器を実現し得る。
[0142] 以上のような構成を備える本発明によれば、全長のコンパクトィ匕を図るため各レンズ 群のパワーを大きくした場合でも、ズームに伴う収差変動を良好に抑えることが可能 な、「正負正正正」の 5群ズーム構成が採用されている。さらに、各レンズ群の変倍比 負担の割合が適切な値となるように構成されている。従って、全長のコンパクトィ匕を図 りつつ、ズーム領域全般にわたって良好な光学性能を備えた撮像光学系、撮像レン ズ装置及びその撮像レンズ装置を搭載したデジタル機器を提供することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 複数のレンズ群力 成りレンズ群間隔を変えることにより変倍を行うことが可能な撮 像光学系であって、物体側から順に、
正の光学的パワーを有し、変倍時に固定であって、光軸を略直角に折り曲げる反 射部材を含む第 1レンズ群と、
負の光学的パワーを有し、光軸方向に移動可能な第 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し、光軸方向に移動可能な第 4レンズ群と、
正の光学的パワーを有し、光軸方向に移動可能な第 5レンズ群と、を備え、下記条 件式 (1)、 （2)を満たすことを特徴とする撮像光学系。
15く（TL*ft)Z( I dl2t-dl2w | *fw)く 45··· (1)
0.45く（j85t*fw)Z(j85w*ft)<0. 9 …（2)
但し、 fw:広角端における撮像光学系全体の焦点距離
ft:望遠端における撮像光学系全体の焦点距離
dl2w:広角端における第 1レンズ群内のレンズの最も像面側の面から、第 2 レンズ群内のレンズの最も物体側の面までの光軸上の距離
dl2t:望遠端における第 1レンズ群内のレンズの最も像面側の面から、第 2レ ンズ群内のレンズの最も物体側の面までの光軸上の距離
TL:撮像光学系の最も物体側の面力ゝら像面までの、光軸上での距離 i85W:被写体距離が無限遠での広角端における第 5レンズ群の結像倍率 i85t:被写体距離が無限遠での望遠端における第 5レンズ群の結像倍率
[2] 下記条件式 (1) '、（2) 'を満たすことを特徴とする請求項 1に記載の撮像光学系。
20く（TL*ft)/( I dl2t-dl2w | *fw)く 40···(1)，
0. 5く（j85t*fw)Z(j85w*ft)<0.8 …（2)，
[3] 下記条件式 (1) ' '、（2) "を満たすことを特徴とする請求項 1に記載の撮像光学系
25く（TL*ft)/( I dl2t-dl2w | *fw)く 40··· (1)
0.6く（j85t*fw)Z(j85w*ft)<0. 75 …（2)，， [4] 前記第 2レンズ群が 1枚の負レンズから成り、
前記負レンズは少なくとも非球面を 1面有し、下記条件式 (3)、 （4)を満たすことを 特徴とする請求項 1〜3のいずれかに記載の撮像光学系。
1.45<Nd2<l.8 …（3)
45< V 2<75 · · ·
(4)
但し、 Nd2:上記負レンズの d線での屈折率
V 2:上記負レンズのアッベ数
[5] 前記第 2レンズ群が 1枚の負レンズから成り、
前記負レンズは少なくとも非球面を 1面有し、下記条件式 (3)'、（4)'を満たすこと を特徴とする請求項 1〜3のいずれかに記載の撮像光学系。
1.5<Nd2<l.75 …（3) '
50< V 2<60 · · · (4) '
[6] 前記反射部材がプリズム力 なり、該プリズムが下記条件式 (5)を満たすことを特徴 とする請求項 1〜5のいずれかに記載の撮像光学系。
Nd>l.85 …（5)
但し、 Nd:上記プリズムの d線での屈折率
[7] 前記反射部材がプリズム力 なり、該プリズムが下記条件式 (5) 'を満たすことを特 徴とする請求項 1〜5のいずれかに記載の撮像光学系。
Nd>l.9 '··(5)'
[8] 前記第 3レンズ群が 1枚の正レンズから成り、下記条件式 (6)を満たすことを特徴と する請求項 1〜7のいずれかに記載の撮像光学系。
N3d>l.7 …（6)
但し、 N3d:上記正レンズの d線での屈折率
[9] 前記第 3レンズ群が 1枚の正レンズから成り、下記条件式 (6) 'を満たすことを特徴と する請求項 1〜7のいずれかに記載の撮像光学系。
N3d>l.75 ·'·(6)，
[10] 榭脂素材から成る光学部材を含み、
前記光学部材は、榭脂材料中に最大長が 30ナノメートル以下の無機粒子を分散さ せて成る榭脂素材を用いて成形された光学部材であることを特徴とする請求項 1〜9 の!、ずれかに記載の撮像光学系。
[11] 前記第 5レンズ群が、フォーカシングの際に移動されることを特徴とする請求項 1〜
10の 、ずれかに記載の撮像光学系。
[12] 請求項 1〜11のいずれかに記載の撮像光学系と、光学像を電気的な信号に変換 する撮像素子を備え、
前記撮像光学系が、前記撮像素子の受光面上に被写体の光学像を形成可能に組 み付けられて ヽることを特徴とする撮像レンズ装置。
[13] 請求項 12に記載の撮像レンズ装置と、
前記撮像レンズ装置に被写体の静止画撮影及び動画撮影の少なくとも一方の撮 影を行わせる制御部と、を具備することを特徴とするデジタル機器。
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