WO2013065391A1 - 変倍光学系 - Google Patents
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/08—Anamorphotic objectives
- G02B13/12—Anamorphotic objectives with variable magnification
Definitions
- the present invention relates to a variable magnification optical system. More specifically, an imaging optical device that captures an image of a subject with an imaging device (for example, a solid-state imaging device such as a CCD (Charge Coupled Device) type image sensor, a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) type image sensor), and the like are mounted.
- an imaging optical device for example, a solid-state imaging device such as a CCD (Charge Coupled Device) type image sensor, a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) type image sensor), and the like are mounted.
- the present invention relates to a digital apparatus with an image input function, and a small variable magnification optical system that forms an optical image of a subject on a light receiving surface of an image sensor.
- Patent Document 1 does not describe a method of correcting a difference in lens back for each direction that occurs when an anamorphic optical element is applied in an optical system. For this reason, in the configuration described in Patent Document 1, the imaging performance may be deteriorated due to the difference in lens back for each direction.
- the present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a variable magnification optical system in which good imaging performance and thinning of the optical system are compatible.
- the zoom optical system comprises at least three groups, and zooms by changing the interval between the groups, and forms an object image on the imaging surface of the image sensor.
- a variable-power optical system is a first cross-section including an optical axis that is perpendicular to the imaging surface and parallel to the short-side direction of the imaging surface, and includes the optical axis perpendicular to the first cross-section.
- the cross section is the second cross section
- the first cross section and the second cross section have at least three groups having different anamorphic power, and at least two of the groups having the anamorphic power.
- One group is a fixed group whose position at the time of zooming is fixed, and at least one group is a moving group that moves at the time of zooming, and satisfies the following conditional expressions (1) to (3): .
- fw1 focal length on the first cross section at the wide angle end
- fw2 focal length on the second cross section at the wide angle end
- ft1 focal length on the first cross section at the telephoto end
- ft2 focal length on the second cross section at the telephoto end
- f1_g focal length on the first cross section of any group having anamorphic power
- f2_g focal length on the second cross section of any group having anamorphic power
- a variable magnification optical system is the reflection according to the first aspect, comprising four or more groups, the most object side group is the fixed group, and the optical path is bent at a substantially right angle within the first section. It further has a member.
- a variable magnification optical system is the above first or second aspect, wherein the most object side group is a group having the anamorphic power, and satisfies the following conditional expression (4): It is characterized by. 0.6 ⁇ f1_1G / f2_1G ⁇ 0.95 (4) However, f1_1G: focal length on the first cross section of the group closest to the object side, f2_1G: focal length on the second cross section of the group closest to the object side, It is.
- the zoom optical system according to a fourth aspect of the present invention is the optical system according to any one of the first to third aspects, wherein a group disposed on the most image side among the groups having optical power is represented by the following conditional expression ( 5) is satisfied. 0.1 ⁇ f1_lg / f2_lg ⁇ 0.9 (5) However, f1_lg: focal length on the first cross section of the most image side group, f2_lg: focal length on the second cross section of the most image side group, It is.
- a variable magnification optical system is the optical system according to any one of the first to fourth aspects, further comprising a reflecting member that bends the optical path at a substantially right angle within the first cross section.
- An anamorphic optical surface is provided on the object side of the reflecting member.
- a variable magnification optical system is the optical system according to any one of the first to fifth aspects, further comprising a reflecting member that bends the optical path at a substantially right angle within the first cross section.
- An anamorphic optical element is provided on the object side and the image side of the reflecting member.
- a variable magnification optical system is characterized in that, in any one of the first to sixth inventions, the following conditional expression (6) is satisfied. 1.02 ⁇ (f1_1G ⁇ fw2) / (f2_1G ⁇ fw1) ⁇ 1.25 (6) However, fw1: focal length on the first cross section at the wide angle end, fw2: focal length on the second cross section at the wide angle end, f1_1G: focal length on the first cross section of the group closest to the object side, f2_1G: focal length on the second cross section of the group closest to the object side, It is.
- a variable magnification optical system is that, in any one of the first to seventh aspects of the invention, the most object side group has a negative power and satisfies the following conditional expression (7): Features. 1.00 ⁇ (fw1 ⁇ ft2) / (fw2 ⁇ ft1) ⁇ 1.15 (7) However, fw1: focal length on the first cross section at the wide angle end, fw2: focal length on the second cross section at the wide angle end, ft1: focal length on the first cross section at the telephoto end, ft2: focal length on the second cross section at the telephoto end, It is.
- a variable magnification optical system is that, in any one of the first to seventh aspects of the invention, the most object side group has a positive power and satisfies the following conditional expression (8): Features. 1.00 ⁇ (fw2 ⁇ ft1) / (fw1 ⁇ ft2) ⁇ 1.15 (8) However, fw1: focal length on the first cross section at the wide angle end, fw2: focal length on the second cross section at the wide angle end, ft1: focal length on the first cross section at the telephoto end, ft2: focal length on the second cross section at the telephoto end, It is.
- a variable magnification optical system is characterized in that, in any one of the first to ninth inventions, the following conditional expression (9) is satisfied. 2.0 ⁇ ft1 / fw1 ⁇ 5.0 (9) However, fw1: focal length on the first cross section at the wide angle end, ft1: focal length on the first cross section at the telephoto end, It is.
- An imaging optical device is a zoom optical system according to any one of the first to tenth aspects of the invention, an imaging element that converts an optical image formed on the imaging surface into an electrical signal, and The zooming optical system is provided so that an optical image of a subject is formed on the imaging surface of the imaging device.
- a digital apparatus is characterized in that at least one of a still image photographing and a moving image photographing function of a subject is added by including the imaging optical device according to the eleventh aspect.
- variable magnification optical system that achieves both good imaging performance and a thin optical system
- an imaging optical apparatus including the variable magnification optical system By using the imaging optical device according to the present invention in a digital device such as a mobile phone or a portable information terminal, a high-performance image input function can be added to the digital device in a compact manner.
- FIG. 3 is a second cross-sectional view showing the optical configuration of the first mode for embodying the present invention (Example 1) from the long side of the imaging surface.
- FIG. 3 is a distortion diagram of the first embodiment.
- FIG. 6 is a distortion diagram of the second embodiment.
- FIG. 6 is a distortion diagram of Example 3.
- FIG. 6 is a distortion diagram of the fourth embodiment.
- FIG. 6 is a distortion diagram of Example 5.
- 2 is a spot diagram of Example 1.
- FIG. 10 is a spot diagram of Example 2.
- FIG. 6 is a spot diagram of Example 3.
- FIG. 10 is a spot diagram of Example 4.
- FIG. 10 is a spot diagram of Example 5.
- FIG. The schematic diagram which shows the example of schematic structure of the digital apparatus carrying a variable magnification optical system.
- the variable magnification optical system according to the present invention will be described below.
- the zoom optical system according to the present invention includes at least three groups, and performs zooming by changing the interval between the groups, so that the subject image is captured on the imaging surface of the imaging device (for example, the photoelectric conversion unit of the solid-state imaging device).
- a variable magnification optical system for forming an image wherein a cross section that is perpendicular to the imaging surface and parallel to the short side direction of the imaging surface and includes the optical axis is defined as a first cross section, and the optical axis is orthogonal to the first cross section.
- the first cross section and the second cross section have at least three groups having different anamorphic powers (power: an amount defined by the reciprocal of the focal length).
- groups having anamorphic power at least two groups are fixed groups whose positions at the time of zooming are fixed, and at least one group is a moving group that moves at the time of zooming, and the following conditional expression It is characterized by satisfying (1) to (3) .
- fw1 focal length on the first cross section at the wide angle end
- fw2 focal length on the second cross section at the wide angle end
- ft1 focal length on the first cross section at the telephoto end
- ft2 focal length on the second cross section at the telephoto end
- f1_g focal length on the first cross section of any group having anamorphic power
- f2_g focal length on the second cross section of any group having anamorphic power
- the first group is obtained. Due to the difference in focal length between the cross-section (short-side direction cross-section of the imaging surface) and the second cross-section (long-side cross-section of the imaging surface), the first cross-section and the second cross-section are generated during zooming. It is possible to correct the lens back misalignment.
- Conditional expression (1) and conditional expression (2) define the relationship between the focal length in the first section and the focal length in the second section at the wide-angle end and the telephoto end.
- the focal length of the first cross section is short, the optical effective area in the first cross section can be reduced, and the size in the first cross section can be reduced.
- the upper limit of conditional expression (1) or conditional expression (2) is exceeded, the effect of thinning becomes small.
- the lower limit of conditional expression (1) or conditional expression (2) is not reached, the anamorphic ratio increases, and the change in the lens back difference between the short side direction of the imaging surface and the long side direction of the imaging surface due to zooming is corrected. Becomes difficult.
- Conditional expression (3) indicates that, in one of the at least three anamorphic groups, the focal length of the short-side cross section of the imaging surface is longer than the focal length of the long-side cross-section of the imaging surface. It is stipulated. By arranging an anamorphic group that satisfies this conditional expression (3), the focal length in the short side direction of the imaging surface is made shorter than the focal length in the long side direction of the imaging surface, and the short side of the imaging surface The difference in lens back on the optical axis between the direction and the long side direction can be reduced. If the lower limit of conditional expression (3) is not reached, the lens back cannot be matched between the short-side cross section and the long-side cross section of the imaging surface.
- the lens back can be adjusted at a specific zoom position, but a zoom position in which the difference between the lens back in the short side direction and the long side direction of the imaging surface is large will occur. .
- the difference between the lens back lengths on the central axis of the first and second cross sections can be corrected, but astigmatism and coma of off-axis light beams can be corrected. Will increase.
- the group excluding the most object side group and the most image side group is a group having anamorphic power that satisfies the conditional expression (3).
- variable magnification optical system that achieves both good imaging performance and a thin optical system
- an imaging optical apparatus including the variable magnification optical system If the imaging optical device is used in a digital device such as a digital camera, a mobile phone, or a personal digital assistant, it is possible to add a high-performance image input function to the digital device in a compact manner. This can contribute to the improvement of functionality and functionality. The conditions for achieving such effects in a well-balanced manner and achieving higher optical performance, downsizing, etc. will be described below.
- conditional expression (1a) defines a more preferable condition range based on the above viewpoints, etc., among the condition ranges defined by the conditional expression (1). Therefore, the above effect can be further enhanced preferably by satisfying conditional expression (1a).
- conditional expression (2a) It is desirable to satisfy the following conditional expression (2a). 0.7 ⁇ ft1 / ft2 ⁇ 0.9 (2a)
- the conditional expression (2a) defines a more preferable condition range based on the above viewpoints, etc., among the condition ranges defined by the conditional expression (2). Therefore, the above effect can be further increased preferably by satisfying conditional expression (2a).
- conditional expression (3a) 1.03 ⁇ f1_g / f2_g ⁇ 1.25 (3a)
- This conditional expression (3a) defines a more preferable condition range based on the above viewpoints, etc., among the condition ranges defined by the conditional expression (3). Therefore, the above effect can be further increased preferably by satisfying conditional expression (3a).
- variable magnification optical system is composed of four or more groups, the most object side group is the fixed group, and further includes a reflecting member that bends the optical path at a substantially right angle within the first cross section.
- the thickness of the optical system can be reduced most effectively by setting the most object side group as a fixed group and providing a reflecting member that bends the optical path within the first cross section. Further, it is possible to further reduce the thickness by bending the optical path while reducing the effective area of the first section by shortening the focal length of the first section.
- the most object side group has the anamorphic power and satisfies the following conditional expression (4).
- f1_1G focal length on the first cross section of the group closest to the object side
- f2_1G focal length on the second cross section of the group closest to the object side
- the effective area width in the short side direction of the imaging surfaces after the first group can be reduced. Since it can be reduced, it is effective for reducing the thickness of the optical system. If the lower limit of conditional expression (4) is not reached, the anamorphic ratio of the first group becomes large, and the anamorphic ratios of other anaamo groups (for example, the final group) also match the lens back in the first section and the second section. Since it must be increased, it is difficult to reduce the difference in lens back between the first cross section and the second cross section over the entire zoom region. For example, even if the lens back is aligned at the wide-angle end, it may not be aligned at the telephoto end. If the upper limit of conditional expression (4) is exceeded, the effect of thinning cannot be sufficiently exhibited.
- conditional expression (4a) It is more desirable to satisfy the following conditional expression (4a). 0.7 ⁇ f1_1G / f2_1G ⁇ 0.9 (4a)
- the conditional expression (4a) defines a more preferable condition range based on the above viewpoints, etc., among the condition ranges defined by the conditional expression (4). Therefore, the above effect can be further increased preferably by satisfying conditional expression (4a).
- f1_lg focal length on the first cross section of the most image side group
- f2_lg focal length on the second cross section of the most image side group
- the focal length in the short side direction of the imaging surface is made shorter than the focal length in the long side direction of the imaging surface, and the group between the first group and the image side group
- making the focal length in the short side direction of the imaging surface longer than the focal length in the long side direction of the imaging surface means that the focal length in the short side direction is longer than the focal length in the long side direction in the entire optical system.
- conditional expression 5a 0.5 ⁇ f1_lg / f2_lg ⁇ 0.9 (5a) 0.005 ⁇ f1_lg / f2_lg ⁇ 0.3 (5b)
- conditional expressions (5a) and (5b) define a more preferable condition range based on the above viewpoints, etc., among the condition ranges defined by the conditional expression (5). Therefore, the above effect can be further increased preferably by satisfying conditional expressions (5a) and (5b).
- the zoom optical system described above preferably further includes a reflecting member that bends the optical path at a substantially right angle within the first cross section, and the most object side group preferably has an anamorphic optical surface on the object side of the reflecting member. .
- the anamorphic optical surface may be constituted by a lens, or the reflecting member may be constituted by a prism and the end surface of the prism may be curved.
- variable power optical system described above further includes a reflecting member that bends the optical path at a substantially right angle within the first cross section, and the most object side group includes anamorphic optical elements on the object side and the image side of the reflecting member. It is desirable. By arranging anamorphic optical elements before and after the reflecting member, the main plane position of the first group in the short side direction and the long side direction of the imaging surface can be shifted, so that the anamorph ratio of the first group is secured. The difference in the focal position of the first group can be reduced. Therefore, this is an advantageous configuration for reducing the difference in lens back over the entire zoom position.
- fw1 focal length on the first cross section at the wide angle end
- fw2 focal length on the second cross section at the wide angle end
- f1_1G focal length on the first cross section of the group closest to the object side
- f2_1G focal length on the second cross section of the group closest to the object side
- Conditional expression (6) defines a preferable condition range regarding the anamorphic ratio of the first group and the anamorphic ratio of the entire optical system.
- the upper limit of conditional expression (6) is exceeded, the anamorphic ratio of the first group becomes excessively large, and it becomes difficult to match the lens back in the short side direction and the long side direction of the imaging surface over the entire zoom position. If the lower limit of conditional expression (6) is surpassed, the anamorph ratio of the first group becomes small, and the effect of reducing the thickness cannot be sufficiently exhibited.
- conditional expression (6a) It is more desirable to satisfy the following conditional expression (6a). 1.02 ⁇ (f1_1G ⁇ fw2) / (f2_1G ⁇ fw1) ⁇ 1.20 (6a)
- the conditional expression (6a) defines a more preferable condition range based on the above viewpoints, etc., among the condition ranges defined by the conditional expression (6). Therefore, the above effect can be further enhanced preferably by satisfying conditional expression (6a).
- the most object side group has negative power and satisfies the following conditional expression (7). 1.00 ⁇ (fw1 ⁇ ft2) / (fw2 ⁇ ft1) ⁇ 1.15 (7)
- fw1 focal length on the first cross section at the wide angle end
- fw2 focal length on the second cross section at the wide angle end
- ft1 focal length on the first cross section at the telephoto end
- ft2 focal length on the second cross section at the telephoto end
- the most object side group has a positive power and satisfies the following conditional expression (8). 1.00 ⁇ (fw2 ⁇ ft1) / (fw1 ⁇ ft2) ⁇ 1.15 (8)
- fw1 focal length on the first cross section at the wide angle end
- fw2 focal length on the second cross section at the wide angle end
- ft1 focal length on the first cross section at the telephoto end
- ft2 focal length on the second cross section at the telephoto end
- the zoom ratio change in the second group during zooming is large, it is necessary to reduce the anamorph ratio in the second group in order to correct the lens back difference.
- the distance between the first group and the second group becomes large, so that the anamorphic ratio of the combined focal length between the first group and the second group is larger at the telephoto than at the wide angle. Therefore, satisfying conditional expression (8) makes it easier to correct the difference in lens back between the short side direction and the long side direction of the imaging surface in the entire zoom region.
- the anamorphic ratio at the wide-angle end ⁇ the anamorphic ratio at the telephoto end.
- Conditional expression (9) defines a preferable zoom ratio of the zoom optical system described above. If the upper limit of conditional expression (9) is exceeded, the zoom ratio increases, making it difficult to correct the difference between the lens back in the short side direction and the long side direction of the imaging surface over all zoom positions.
- variable magnification optical system is suitable for use as a variable magnification optical system for a digital device with an image input function (for example, a digital camera).
- An imaging optical device that optically captures and outputs an electrical signal can be configured.
- the imaging optical device is an optical device that constitutes a main component of a camera used for still image shooting and moving image shooting of a subject.
- a variable power optical system that forms an optical image of an object in order from the object (that is, subject) side.
- an imaging device that converts an optical image formed by the variable magnification optical system into an electrical signal.
- variable magnification optical system having the above-described characteristic configuration is arranged so that an optical image of the subject is formed on the light receiving surface (that is, the imaging surface) of the image sensor.
- a double / high-performance imaging optical device and a digital device including the same can be realized.
- Examples of digital devices with an image input function include cameras such as digital cameras, video cameras, surveillance cameras, in-vehicle cameras, videophone cameras, etc., and personal computers, mobile terminals (for example, mobile phones, mobile computers, etc.) Small and portable information device terminals), peripheral devices (scanners, printers, etc.), cameras incorporated in or external to other digital devices, and the like.
- cameras such as digital cameras, video cameras, surveillance cameras, in-vehicle cameras, videophone cameras, etc.
- mobile terminals for example, mobile phones, mobile computers, etc.
- Small and portable information device terminals for example, mobile phones, mobile computers, etc.
- peripheral devices scanners, printers, etc.
- cameras incorporated in or external to other digital devices and the like.
- a digital device with an image input function such as a mobile phone with a camera can be configured.
- FIG. 21 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration example of a digital device DU as an example of a digital device with an image input function.
- the imaging optical device LU mounted in the digital device DU shown in FIG. 21 sequentially changes the magnification optical system ZL (AX) that forms an optical image (image plane) IM of the object so as to be variable in order from the object (namely, subject) side.
- AX magnification optical system ZL
- Optical axis Optical axis
- parallel plate PT cover glass of the image sensor SR; equivalent to an optical filter such as an optical low-pass filter and an infrared cut filter arranged as necessary
- a variable magnification optical system ZL And an imaging element SR that converts the optical image IM formed on the rectangular light receiving surface (imaging surface) SS into an electrical signal.
- the image pickup optical device LU is usually arranged inside the body, but when necessary to realize the camera function, a form as necessary is adopted. Is possible.
- the unitized imaging optical device LU can be configured to be detachable or rotatable with respect to the main body of the digital device DU.
- variable magnification optical system ZL includes at least three groups, and performs variable magnification (that is, zooming) by changing the interval between the groups, thereby forming an optical image IM on the imaging surface SS of the imaging element SR. It is configured to do.
- the image sensor SR for example, a solid-state image sensor such as a CCD image sensor or a CMOS image sensor having a plurality of pixels is used.
- the variable magnification optical system ZL is provided so that the optical image IM of the subject is formed on the image pickup surface SS that is the photoelectric conversion unit of the image pickup element SR. Therefore, the optical image IM formed by the variable magnification optical system ZL. Is converted into an electrical signal by the image sensor SR.
- the digital device DU includes a signal processing unit 1, a control unit 2, a memory 3, an operation unit 4, a display unit 5 and the like in addition to the imaging optical device LU.
- the signal generated by the image sensor SR is subjected to predetermined digital image processing, image compression processing, and the like as required by the signal processing unit 1 and recorded as a digital video signal in the memory 3 (semiconductor memory, optical disk, etc.) In some cases, it is transmitted to other devices via a cable or converted into an infrared signal or the like (for example, a communication function of a mobile phone).
- the control unit 2 is composed of a microcomputer, and controls functions such as a shooting function (still image shooting function, moving image shooting function, etc.), an image reproduction function, etc .; control of a lens moving mechanism for zooming and focusing, etc. Do.
- the control unit 2 controls the imaging optical device LU so as to perform at least one of still image shooting and moving image shooting of a subject.
- the display unit 5 includes a display such as a liquid crystal monitor, and displays an image using an image signal converted by the image sensor SR or image information recorded in the memory 3.
- the operation unit 4 is a part including operation members such as an operation button (for example, a release button) and an operation dial (for example, a shooting mode dial), and transmits information input by the operator to the control unit 2.
- FIG. 3, FIG. 5, FIG. 7 and FIG. 9 are optical cross-sectional views corresponding to the variable magnification optical system ZL constituting the first to fifth embodiments, respectively, at the wide-angle end (W).
- a lens arrangement, an optical path, and the like are shown from the short side of the imaging surface SS (YZ sectional view).
- optical sectional views respectively corresponding to the variable magnification optical system ZL constituting the first to fifth embodiments.
- a lens arrangement at the wide-angle end (W), an optical path, and the like are shown from the long side of the imaging surface SS (XZ sectional view).
- a cross section that is perpendicular to the imaging surface SS and parallel to the short side direction of the imaging surface SS and includes the optical axis AX is defined as a first cross section YZ.
- a cross section including the optical axis AX orthogonal to the cross section YZ is defined as a second cross section XZ.
- variable magnification optical system ZL of the first to fourth embodiments has a negative lead zoom configuration consisting of four groups of negative positive and negative
- the fifth embodiment (FIG. 9).
- FIG. 10 has a positive lead zoom configuration composed of five groups of positive, negative, positive and positive.
- Each variable power optical system ZL has at least three groups having anamorphic powers having different powers in the first cross section YZ and the second cross section XZ. Of the groups having anamorphic power, at least two groups are fixed groups whose positions at the time of zooming are fixed, and at least one group is a moving group that moves at the time of zooming.
- the parallel plate PT arranged on the image side of the variable magnification optical system ZL so as to be adjacent to the imaging surface SS is assumed to be an optical low-pass filter, an IR cut filter, a seal glass of a solid-state imaging device, or the like. .
- the focal length in the short side direction (Y direction) of the imaging surface SS is set as the imaging surface. It is shorter than the focal length in the long side direction (X direction) of SS. Then, by adopting an elliptical aperture ST having a short axis in the short side direction (Y direction) of the imaging surface SS, the short side direction (Y direction) of the imaging surface SS and the long side direction of the imaging surface SS.
- the F values are aligned with (X direction).
- the fact that the short axis of the elliptical diaphragm ST can be arranged in the short side direction (Y direction) of the imaging surface SS is also advantageous for thinning.
- the first group Gr1, the third group Gr3, and the fourth group Gr4 are groups having anamorphic power
- the second group Gr2 is rotationally symmetric with respect to the optical axis AX.
- a group with power In the second to fifth embodiments (FIGS. 3 to 10), all groups are groups having anamorphic power.
- the second group Gr2 and the third group Gr3 are moving groups, and the first group Gr1 and the fourth group Gr4 are fixed groups.
- the aperture stop ST is disposed closest to the object side in the second group Gr2, and moves together with the second group Gr2 during zooming.
- the fifth embodiment FIGS.
- the second group Gr2 and the fourth group Gr4 are moving groups
- the first group Gr1, the third group Gr3, and the fifth group Gr5 are fixed groups.
- the aperture stop ST is disposed closest to the object side in the third lens group Gr3 and is fixed in position together with the third lens group Gr3 during zooming.
- Examples 1 to 5 (EX1 to EX5) listed here are numerical examples corresponding to the first to fifth embodiments, respectively, and are optical configuration diagrams showing the first to fifth embodiments.
- FIGS. 1 to 10 show the lens configurations of the corresponding Examples 1 to 5, respectively.
- the surface with "**" in the surface number is an anamorphic surface (ANAMO), and the surface shape is as follows using a local orthogonal coordinate system (X, Y, Z) with the surface vertex as the origin.
- X, Y Cartesian coordinates in a plane perpendicular to the Z axis defined by the formula (BS), taking the Z axis in the direction of the optical axis AX, and the imaging surface SS with respect to the intersection with the optical axis AX
- the coordinate in the long side direction is X
- the coordinate in the short side direction of the imaging surface SS is Y).
- R Reference radius of curvature (corresponding to the radius of curvature r)
- Rx radius of curvature in the X-axis direction at the surface vertex
- Ry radius of curvature in the Y-axis direction at the surface vertex
- K conic constant
- Kx Conical constant in the X-axis direction
- Ky conic constant in the Y-axis direction
- Ai i-th order aspheric coefficient
- AR, BR, CR, DR coefficients of rotationally symmetric components of 4th order, 6th order, 8th order, 10th order of conic, AP, BP, CP, DP: coefficients of non
- variable surface interval Di i: surface number, mm
- TL, mm total lens length
- Table 1 shows the configuration of each group, the entire system and the focal length (mm) of each group for each example
- Table 2 shows the values corresponding to conditional expressions for each example.
- Table 3 shows the image height (Y ′, mm) in the short side direction (Y), long side direction (X), and diagonal direction of the imaging surface SS for each focal length state (W), (M), (T ), And the difference between the paraxial lens back values of the first cross section YZ and the second cross section XZ (the paraxial image plane position of the second cross section XZ with reference to the paraxial image plane position of the first cross section YZ, mm ) For each focal length state (W), (M), (T).
- the optical performance of each example is shown by distortion diagrams (FIGS. 11 to 15) and spot diagrams (FIGS. 16 to 20).
- (A) shows the optical performance at the wide angle end (W)
- (B) shows the optical performance at the intermediate position (M)
- (C) shows at the telephoto end (T). Shows the optical performance.
- TV distortion (mm) is calculated for each zoom position (W), (M), (T)
- the solid line is the distortion grid of each example
- the dotted line is an ideal considering the anamorphic ratio.
- Image point grid (no distortion) the total length of the optical system is shortened by correcting distortion at the wide-angle end (W) by image processing.
- the spot diagram is obtained by calculating imaging characteristics (mm) at each lattice point of the TV distortion lattice (the field position of each spot is indicated by a half angle of view (°)).
- the variable magnification optical system ZL (FIGS. 1 and 2) of Embodiment 1 is a negative / positive / negative four-group zoom including eight lens members, one reflecting prism PR for bending an optical path, and an aperture stop ST. This is a lens, and is configured to perform zooming by moving the second group Gr2 and the third group Gr3 to the object side.
- each group is configured as follows.
- the first group Gr1 includes, in order from the object side, a negative meniscus lens that is concave on the image side, a reflecting prism PR, a biconcave negative lens, and a positive meniscus shape that is convex on the object side (X direction) and a biconvex shape (Y And surfaces S1, S2, and S7 are anamorphic surfaces.
- the second group Gr2 includes, in order from the object side, an aperture stop ST, a biconvex positive lens, and a cemented lens including a biconcave negative lens and a biconvex positive lens, and has surfaces S9 and S10. , S13 is a rotationally symmetric aspherical surface.
- the third group Gr3 is composed of one biconcave negative lens, and the surfaces S14 and S15 are anamorphic surfaces.
- the fourth group Gr4 includes one biconvex positive lens, the surface S16 being an anamorphic surface, and the surface S17 being a rotationally symmetric aspherical surface.
- the variable magnification optical system ZL (FIGS. 3 and 4) of Embodiment 2 is a negative / positive / negative four-group zoom including eight lens members, one reflecting prism PR for bending an optical path, and an aperture stop ST. This is a lens, and is configured to perform zooming by moving the second group Gr2 and the third group Gr3 to the object side.
- each group is configured as follows.
- the first group Gr1 includes, in order from the object side, a negative meniscus lens that is concave on the image side, a reflecting prism PR, a biconcave negative lens, and a positive meniscus shape that is convex on the object side (X direction) and a biconvex shape (Y And surfaces S1, S2, and S7 are anamorphic surfaces.
- the second group Gr2 includes, in order from the object side, an aperture stop ST, a biconvex positive lens, and a cemented lens including a biconcave negative lens and a biconvex positive lens, and has surfaces S9 and S10. Is a rotationally symmetric aspherical surface, and the surface S13 is an anamorphic surface.
- the third group Gr3 includes one negative lens having a biconcave shape (X direction) and a negative meniscus shape (Y direction) concave on the object side, and the surfaces S14 and S15 are anamorphic surfaces.
- the fourth group Gr4 includes one biconvex positive lens, the surface S16 being an anamorphic surface, and the surface S17 being a rotationally symmetric aspherical surface.
- the variable magnification optical system ZL (FIGS. 5 and 6) of Embodiment 3 is a negative / positive / negative positive four-group zoom including eight lens members, one reflecting prism PR for bending an optical path, and an aperture stop ST. This is a lens, and is configured to perform zooming by moving the second group Gr2 and the third group Gr3 to the object side.
- each group is configured as follows.
- the first group Gr1 includes, in order from the object side, a negative meniscus lens that is concave on the image side, a reflecting prism PR, and a cemented lens that includes a biconcave negative lens and a positive meniscus lens that is convex on the object side.
- the surfaces S1 and S7 are anamorphic surfaces, and the surface S5 is a rotationally symmetric aspherical surface.
- the second group Gr2 includes, in order from the object side, an aperture stop ST, a biconvex positive lens, and a cemented lens including a biconcave negative lens and a biconvex positive lens, and surfaces S9 and S13. Is a rotationally symmetric aspherical surface, and the surface S10 is an anamorphic surface.
- the third group Gr3 is composed of one negative biconcave lens.
- the surface S14 is an anamorphic surface
- the surface S15 is a rotationally symmetric aspherical surface.
- the fourth group Gr4 includes one biconvex positive lens, and the surfaces S16 and S17 are anamorphic surfaces.
- the variable magnification optical system ZL (FIGS. 7 and 8) of Example 4 is a negative / positive / negative positive four-group zoom including eight lens members, one reflecting prism PR for bending an optical path, and an aperture stop ST. This is a lens, and is configured to perform zooming by moving the second group Gr2 and the third group Gr3 to the object side.
- each group is configured as follows.
- the first group Gr1 includes, in order from the object side, a negative meniscus lens that is concave on the image side, a reflecting prism PR, a biconcave negative lens, and a positive meniscus shape that is convex on the object side (X direction) and a biconvex shape (Y And surfaces S1, S2, and S7 are anamorphic surfaces.
- the second group Gr2 includes, in order from the object side, an aperture stop ST, a biconvex positive lens, and a cemented lens including a biconcave negative lens and a biconvex positive lens, and has surfaces S9 and S10. Is a rotationally symmetric aspherical surface, and the surface S13 is an anamorphic surface.
- the third group Gr3 includes one negative lens having a biconcave shape (X direction) and a negative meniscus shape (Y direction) concave on the object side, and the surfaces S14 and S15 are anamorphic surfaces.
- the fourth group Gr4 includes one biconvex positive lens, the surface S16 being an anamorphic surface, and the surface S17 being a rotationally symmetric aspherical surface.
- the variable magnification optical system ZL (FIG. 9, FIG. 10) of Example 5 includes five groups of positive, negative, positive, positive, positive, which are composed of nine lens members, one reflecting prism PR for bending an optical path, and an aperture stop ST.
- the zoom lens is configured to perform zooming by moving the second group Gr2 and the fourth group Gr4 to the object side.
- each group is configured as follows.
- the first group Gr1 includes, in order from the object side, a negative meniscus lens that is concave on the image side, a reflecting prism PR, and a biconvex positive lens.
- the surfaces S1, S5, and S6 are anamorphic surfaces. It is.
- the second group Gr2 includes, in order from the object side, a biconcave negative lens and a positive meniscus lens convex on the object side.
- the surfaces S7 and S8 are rotationally symmetric aspheric surfaces.
- the third group Gr3 includes, in order from the object side, an aperture stop ST and a biconvex positive lens, and the surfaces S12 and S13 are anamorphic surfaces.
- the fourth group Gr4 is composed of one cemented lens composed of a biconvex positive lens and a negative meniscus lens concave on the object side, and the surface S14 is an anamorphic surface.
- the fifth group Gr5 includes a biconcave negative lens and a biconvex positive lens, and the surfaces S19 and S20 are anamorphic surfaces.
Landscapes
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Abstract
撮像面に対して垂直かつ撮像面の短辺方向に平行で光軸を含む断面を第１断面とし、第１断面と直交して光軸を含む断面を第２断面としたとき、変倍光学系は、第１断面と第２断面とでパワーの異なるアナモルフィックなパワーを有する群を少なくとも３群有し、アナモルフィックなパワーを有する群のうち、少なくとも２つの群が変倍時の位置が固定の固定群であり、少なくとも１つの群が変倍時に移動する移動群であり、条件式：０．６＜ｆｗ１／ｆｗ２＜０．９，０．６＜ｆｔ１／ｆｔ２＜０．９，１．０３＜ｆ１＿ｇ／ｆ２＿ｇ＜１．５０を満足する（ｆｗ１，ｆｗ２：広角端における第１，第２断面上での焦点距離；ｆｔ１，ｆｔ２：望遠端における第１，第２断面上での焦点距離；ｆ１＿ｇ，ｆ２＿ｇ：アナモルフィックなパワーを有するいずれかの群の第１，第２断面上での焦点距離）。
Description
本発明は、変倍光学系に関するものである。更に詳しくは、被写体の映像を撮像素子（例えば、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)型イメージセンサ，ＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)型イメージセンサ等の固体撮像素子）で取り込む撮像光学装置と、それを搭載した画像入力機能付きデジタル機器と、撮像素子の受光面上に被写体の光学像を形成する小型の変倍光学系と、に関するものである。
近年、ＣＣＤ型イメージセンサやＣＭＯＳ型イメージセンサ等の固体撮像素子を用いた撮像装置が普及するに伴い、変倍機能を有する光学系にも一層の小型化が求められている。従来より、変倍光学系を小型化する手段として、光学系内に反射部材を配置し、光路を屈曲させることによって厚さ方向のサイズを小型化する提案がなされている。また、屈曲光学系の中に、光軸に対して直交する複数の異なる方向毎に異なる屈折力を有するアナモルフィックな光学素子を適用し、光学系の厚さ方向に相当する光束の幅を小さくするものが、例えば特許文献１に開示されている。
しかしながら、上記特許文献１には、アナモルフィックな光学素子を光学系内に適用した際に発生する、方向毎のレンズバックの差を補正する方法については記載されていない。このため、上記特許文献１に記載の構成では、方向毎のレンズバックの差によって結像性能の悪化を招くおそれがある。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、良好な結像性能と光学系の薄型化とが両立した変倍光学系を提供することにある。
上記目的を達成するために、第１の発明の変倍光学系は、少なくとも３つの群から成り、各群間隔を変化させることにより変倍を行い、撮像素子の撮像面に被写体像を結像させるための変倍光学系であって、撮像面に対して垂直かつ撮像面の短辺方向に平行で光軸を含む断面を第１断面とし、前記第１断面と直交して光軸を含む断面を第２断面としたとき、第１断面と第２断面とでパワーの異なるアナモルフィックなパワーを有する群を少なくとも３群有し、前記アナモルフィックなパワーを有する群のうち、少なくとも２つの群が変倍時の位置が固定の固定群であり、少なくとも１つの群が変倍時に移動する移動群であり、以下の条件式（１）～（３）を満足することを特徴とする。
０．６＜ｆｗ１／ｆｗ２＜０．９ …（１）
０．６＜ｆｔ１／ｆｔ２＜０．９ …（２）
１．０３＜ｆ１＿ｇ／ｆ２＿ｇ＜１．５０ …（３）
ただし、
ｆｗ１：広角端における第１断面上での焦点距離、
ｆｗ２：広角端における第２断面上での焦点距離、
ｆｔ１：望遠端における第１断面上での焦点距離、
ｆｔ２：望遠端における第２断面上での焦点距離、
ｆ１＿ｇ：アナモルフィックなパワーを有するいずれかの群の第１断面上での焦点距離、
ｆ２＿ｇ：アナモルフィックなパワーを有するいずれかの群の第２断面上での焦点距離、
である。
０．６＜ｆｗ１／ｆｗ２＜０．９ …（１）
０．６＜ｆｔ１／ｆｔ２＜０．９ …（２）
１．０３＜ｆ１＿ｇ／ｆ２＿ｇ＜１．５０ …（３）
ただし、
ｆｗ１：広角端における第１断面上での焦点距離、
ｆｗ２：広角端における第２断面上での焦点距離、
ｆｔ１：望遠端における第１断面上での焦点距離、
ｆｔ２：望遠端における第２断面上での焦点距離、
ｆ１＿ｇ：アナモルフィックなパワーを有するいずれかの群の第１断面上での焦点距離、
ｆ２＿ｇ：アナモルフィックなパワーを有するいずれかの群の第２断面上での焦点距離、
である。
第２の発明の変倍光学系は、上記第１の発明において、４つ以上の群から成り、最も物体側の群が前記固定群であり、光路を第１断面内で略直角に折り曲げる反射部材を更に有することを特徴とする。
第３の発明の変倍光学系は、上記第１又は第２の発明において、最も物体側の群が前記アナモルフィックなパワーを有する群であり、以下の条件式（４）を満足することを特徴とする。
０．６＜ｆ１＿１Ｇ／ｆ２＿１Ｇ＜０．９５ …（４）
ただし、
ｆ１＿１Ｇ：最も物体側の群の第１断面上での焦点距離、
ｆ２＿１Ｇ：最も物体側の群の第２断面上での焦点距離、
である。
０．６＜ｆ１＿１Ｇ／ｆ２＿１Ｇ＜０．９５ …（４）
ただし、
ｆ１＿１Ｇ：最も物体側の群の第１断面上での焦点距離、
ｆ２＿１Ｇ：最も物体側の群の第２断面上での焦点距離、
である。
第４の発明の変倍光学系は、上記第１～第３のいずれか１つの発明において、光学的なパワーを有する群のうち最も像側に配置されている群が、以下の条件式（５）を満足することを特徴とする。
０．１＜ｆ１＿ｌｇ／ｆ２＿ｌｇ＜０．９ …（５）
ただし、
ｆ１＿ｌｇ：最も像側の群の第１断面上での焦点距離、
ｆ２＿ｌｇ：最も像側の群の第２断面上での焦点距離、
である。
０．１＜ｆ１＿ｌｇ／ｆ２＿ｌｇ＜０．９ …（５）
ただし、
ｆ１＿ｌｇ：最も像側の群の第１断面上での焦点距離、
ｆ２＿ｌｇ：最も像側の群の第２断面上での焦点距離、
である。
第５の発明の変倍光学系は、上記第１～第４のいずれか１つの発明において、光路を第１断面内で略直角に折り曲げる反射部材を更に有し、最も物体側の群が前記反射部材の物体側にアナモルフィックな光学面を有することを特徴とする。
第６の発明の変倍光学系は、上記第１～第５のいずれか１つの発明において、光路を第１断面内で略直角に折り曲げる反射部材を更に有し、最も物体側の群が前記反射部材の物体側及び像側にアナモルフィックな光学素子を有することを特徴とする。
第７の発明の変倍光学系は、上記第１～第６のいずれか１つの発明において、以下の条件式（６）を満足することを特徴とする。
１．０２＜（ｆ１＿１Ｇ×ｆｗ２）／（ｆ２＿１Ｇ×ｆｗ１）＜１．２５ …（６）
ただし、
ｆｗ１：広角端における第１断面上での焦点距離、
ｆｗ２：広角端における第２断面上での焦点距離、
ｆ１＿１Ｇ：最も物体側の群の第１断面上での焦点距離、
ｆ２＿１Ｇ：最も物体側の群の第２断面上での焦点距離、
である。
１．０２＜（ｆ１＿１Ｇ×ｆｗ２）／（ｆ２＿１Ｇ×ｆｗ１）＜１．２５ …（６）
ただし、
ｆｗ１：広角端における第１断面上での焦点距離、
ｆｗ２：広角端における第２断面上での焦点距離、
ｆ１＿１Ｇ：最も物体側の群の第１断面上での焦点距離、
ｆ２＿１Ｇ：最も物体側の群の第２断面上での焦点距離、
である。
第８の発明の変倍光学系は、上記第１～第７のいずれか１つの発明において、最も物体側の群が負のパワーを有し、以下の条件式（７）を満足することを特徴とする。
１．００≦（ｆｗ１×ｆｔ２）／（ｆｗ２×ｆｔ１）＜１．１５ …（７）
ただし、
ｆｗ１：広角端における第１断面上での焦点距離、
ｆｗ２：広角端における第２断面上での焦点距離、
ｆｔ１：望遠端における第１断面上での焦点距離、
ｆｔ２：望遠端における第２断面上での焦点距離、
である。
１．００≦（ｆｗ１×ｆｔ２）／（ｆｗ２×ｆｔ１）＜１．１５ …（７）
ただし、
ｆｗ１：広角端における第１断面上での焦点距離、
ｆｗ２：広角端における第２断面上での焦点距離、
ｆｔ１：望遠端における第１断面上での焦点距離、
ｆｔ２：望遠端における第２断面上での焦点距離、
である。
第９の発明の変倍光学系は、上記第１～第７のいずれか１つの発明において、最も物体側の群が正のパワーを有し、以下の条件式（８）を満足することを特徴とする。
１．００≦（ｆｗ２×ｆｔ１）／（ｆｗ１×ｆｔ２）＜１．１５ …（８）
ただし、
ｆｗ１：広角端における第１断面上での焦点距離、
ｆｗ２：広角端における第２断面上での焦点距離、
ｆｔ１：望遠端における第１断面上での焦点距離、
ｆｔ２：望遠端における第２断面上での焦点距離、
である。
１．００≦（ｆｗ２×ｆｔ１）／（ｆｗ１×ｆｔ２）＜１．１５ …（８）
ただし、
ｆｗ１：広角端における第１断面上での焦点距離、
ｆｗ２：広角端における第２断面上での焦点距離、
ｆｔ１：望遠端における第１断面上での焦点距離、
ｆｔ２：望遠端における第２断面上での焦点距離、
である。
第１０の発明の変倍光学系は、上記第１～第９のいずれか１つの発明において、以下の条件式（９）を満足することを特徴とする。
２．０＜ｆｔ１／ｆｗ１＜５．０ …（９）
ただし、
ｆｗ１：広角端における第１断面上での焦点距離、
ｆｔ１：望遠端における第１断面上での焦点距離、
である。
２．０＜ｆｔ１／ｆｗ１＜５．０ …（９）
ただし、
ｆｗ１：広角端における第１断面上での焦点距離、
ｆｔ１：望遠端における第１断面上での焦点距離、
である。
第１１の発明の撮像光学装置は、上記第１～第１０のいずれか１つの発明に係る変倍光学系と、撮像面上に形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備え、前記撮像素子の撮像面上に被写体の光学像が形成されるように前記変倍光学系が設けられていることを特徴とする。
第１２の発明のデジタル機器は、上記第１１の発明に係る撮像光学装置を備えることにより、被写体の静止画撮影，動画撮影のうちの少なくとも一方の機能が付加されたことを特徴とする。
本発明の構成を採用することにより、良好な結像性能と光学系の薄型化とが両立した変倍光学系と、それを備えた撮像光学装置を実現することができる。そして、本発明に係る撮像光学装置を携帯電話，携帯情報端末等のデジタル機器に用いることによって、デジタル機器に対し高性能の画像入力機能をコンパクトに付加することが可能となる。
以下、本発明に係る変倍光学系等を説明する。本発明に係る変倍光学系は、少なくとも３つの群から成り、各群間隔を変化させることにより変倍を行い、撮像素子の撮像面（例えば、固体撮像素子の光電変換部）に被写体像を結像させるための変倍光学系であって、撮像面に対して垂直かつ撮像面の短辺方向に平行で光軸を含む断面を第１断面とし、前記第１断面と直交して光軸を含む断面を第２断面としたとき、第１断面と第２断面とでパワーの異なるアナモルフィックなパワーを有する群を少なくとも３群有し（パワー：焦点距離の逆数で定義される量）、前記アナモルフィックなパワーを有する群のうち、少なくとも２つの群が変倍時の位置が固定の固定群であり、少なくとも１つの群が変倍時に移動する移動群であり、以下の条件式（１）～（３）を満足することを特徴としている。
０．６＜ｆｗ１／ｆｗ２＜０．９ …（１）
０．６＜ｆｔ１／ｆｔ２＜０．９ …（２）
１．０３＜ｆ１＿ｇ／ｆ２＿ｇ＜１．５０ …（３）
ただし、
ｆｗ１：広角端における第１断面上での焦点距離、
ｆｗ２：広角端における第２断面上での焦点距離、
ｆｔ１：望遠端における第１断面上での焦点距離、
ｆｔ２：望遠端における第２断面上での焦点距離、
ｆ１＿ｇ：アナモルフィックなパワーを有するいずれかの群の第１断面上での焦点距離、
ｆ２＿ｇ：アナモルフィックなパワーを有するいずれかの群の第２断面上での焦点距離、
である。
０．６＜ｆｗ１／ｆｗ２＜０．９ …（１）
０．６＜ｆｔ１／ｆｔ２＜０．９ …（２）
１．０３＜ｆ１＿ｇ／ｆ２＿ｇ＜１．５０ …（３）
ただし、
ｆｗ１：広角端における第１断面上での焦点距離、
ｆｗ２：広角端における第２断面上での焦点距離、
ｆｔ１：望遠端における第１断面上での焦点距離、
ｆｔ２：望遠端における第２断面上での焦点距離、
ｆ１＿ｇ：アナモルフィックなパワーを有するいずれかの群の第１断面上での焦点距離、
ｆ２＿ｇ：アナモルフィックなパワーを有するいずれかの群の第２断面上での焦点距離、
である。
変倍光学系のレンズ群のうち、３つ以上の群にアナモルフィックなパワーを持たせるとともに、そのアナモルフィックなパワーを持つ群の少なくとも１つの群を移動群とすることにより、第１断面（撮像面の短辺方向断面）と第２断面（撮像面の長辺方向断面）での焦点距離の違いに起因して変倍時に発生する、第１断面上と第２断面上でのレンズバックのズレを補正することが可能となる。
条件式（１）と条件式（２）は、広角端と望遠端における第１断面での焦点距離と第２断面での焦点距離との関係を規定するものである。第１断面の焦点距離が短い構成を取ることにより、第１断面内の光学有効領域を減らし、第１断面内でのサイズ低減が可能となる。条件式（１）又は条件式（２）の上限を上回ると、薄型化の効果が小さくなる。条件式（１）又は条件式（２）の下限を下回ると、アナモ比が大きくなり、変倍に伴う撮像面の短辺方向と撮像面の長辺方向のレンズバック差の変化を補正することが困難になる。
条件式（３）は、上記少なくとも３つのアナモルフィックな群のうちの１つの群において、撮像面の短辺方向断面の焦点距離が、撮像面の長辺方向断面の焦点距離よりも長くなることを規定するものである。この条件式（３）を満足するアナモルフィック群を配置することにより、撮像面の短辺方向の焦点距離を、撮像面の長辺方向の焦点距離よりも短くしつつ、撮像面の短辺方向と長辺方向とで光軸上でのレンズバックの差を小さくすることが可能となる。条件式（３）の下限を下回ると、撮像面の短辺方向断面と長辺方向断面とでレンズバックを合わせることができなくなる。条件式（３）の上限を上回ると、特定のズームポジションではレンズバックを合わせることができるものの、撮像面の短辺方向と長辺方向でレンズバックの差が大きくなるズームポジションが発生してしまう。また、条件式（３）の上限を上回ると、第１断面及び第２断面の中心軸上でのレンズバック長さの差を補正することはできるものの、軸外光束の非点収差、コマ収差が増大することになる。なお、最も物体側の群及び最も像側の群を除く群が、条件式（３）を満たすアナモルフィックなパワーを有する群であることが好ましい。
上記特徴的構成によると、良好な結像性能と光学系の薄型化とが両立した変倍光学系及びそれを備えた撮像光学装置を実現することが可能である。そして、その撮像光学装置をデジタルカメラ，携帯電話，携帯情報端末等のデジタル機器に用いれば、デジタル機器に対し高性能の画像入力機能をコンパクトに付加することが可能となり、そのコンパクト化，高性能化，高機能化等に寄与することができる。こういった効果をバランス良く得るとともに、更に高い光学性能，小型化等を達成するための条件等を以下に説明する。
以下の条件式（１ａ）を満たすことが望ましい。
０．７＜ｆｗ１／ｆｗ２＜０．９ …（１ａ）
この条件式（１ａ）は、前記条件式（１）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（１ａ）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
０．７＜ｆｗ１／ｆｗ２＜０．９ …（１ａ）
この条件式（１ａ）は、前記条件式（１）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（１ａ）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
以下の条件式（２ａ）を満たすことが望ましい。
０．７＜ｆｔ１／ｆｔ２＜０．９ …（２ａ）
この条件式（２ａ）は、前記条件式（２）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（２ａ）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
０．７＜ｆｔ１／ｆｔ２＜０．９ …（２ａ）
この条件式（２ａ）は、前記条件式（２）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（２ａ）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
以下の条件式（３ａ）を満たすことが望ましい。
１．０３＜ｆ１＿ｇ／ｆ２＿ｇ＜１．２５ …（３ａ）
この条件式（３ａ）は、前記条件式（３）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（３ａ）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
１．０３＜ｆ１＿ｇ／ｆ２＿ｇ＜１．２５ …（３ａ）
この条件式（３ａ）は、前記条件式（３）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（３ａ）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
前述した変倍光学系は、４つ以上の群から成り、最も物体側の群が前記固定群であり、光路を第１断面内で略直角に折り曲げる反射部材を更に有することが望ましい。最も物体側の群を固定群として、その中に光路を第１断面内で折り曲げる反射部材を持たせることにより、最も効果的に光学系の厚さを低減することができる。また、第１断面の焦点距離を短くすることで第１断面の有効領域を小さくしつつ、光路を折り曲げることにより一層の厚さ低減が可能である。
最も物体側の群が前記アナモルフィックなパワーを有する群であり、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
０．６＜ｆ１＿１Ｇ／ｆ２＿１Ｇ＜０．９５ …（４）
ただし、
ｆ１＿１Ｇ：最も物体側の群の第１断面上での焦点距離、
ｆ２＿１Ｇ：最も物体側の群の第２断面上での焦点距離、
である。
０．６＜ｆ１＿１Ｇ／ｆ２＿１Ｇ＜０．９５ …（４）
ただし、
ｆ１＿１Ｇ：最も物体側の群の第１断面上での焦点距離、
ｆ２＿１Ｇ：最も物体側の群の第２断面上での焦点距離、
である。
最も物体側の群（すなわち第１群）にアナモルフィックなパワーを持たせ、条件式（４）を満たす構成とすることで、第１群以降の撮像面の短辺方向の有効領域幅を縮小できるため、光学系の薄型化に効果的である。条件式（４）の下限を下回ると、第１群のアナモ比が大きくなり、第１断面と第２断面でのレンズバックを合わせるために、その他のアナモ群（例えば最終群）のアナモ比も大きくしなければならなくなるため、ズーム領域全体にわたって第１断面と第２断面でのレンズバックの差を小さくすることが困難となる。例えば、広角端でレンズバックが合っていても望遠端では合わなくなるおそれがある。条件式（４）の上限を上回ると、薄型化の効果を十分発揮することができなくなる。
以下の条件式（４ａ）を満足することが更に望ましい。
０．７＜ｆ１＿１Ｇ／ｆ２＿１Ｇ＜０．９ …（４ａ）
この条件式（４ａ）は、前記条件式（４）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（４ａ）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
０．７＜ｆ１＿１Ｇ／ｆ２＿１Ｇ＜０．９ …（４ａ）
この条件式（４ａ）は、前記条件式（４）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（４ａ）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
光学的なパワーを有する群のうち最も像側に配置されている群が、以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
０．１＜ｆ１＿ｌｇ／ｆ２＿ｌｇ＜０．９ …（５）
ただし、
ｆ１＿ｌｇ：最も像側の群の第１断面上での焦点距離、
ｆ２＿ｌｇ：最も像側の群の第２断面上での焦点距離、
である。
０．１＜ｆ１＿ｌｇ／ｆ２＿ｌｇ＜０．９ …（５）
ただし、
ｆ１＿ｌｇ：最も像側の群の第１断面上での焦点距離、
ｆ２＿ｌｇ：最も像側の群の第２断面上での焦点距離、
である。
最も像側の群をアナモルフィックな群とすることにより、光学系内で発生する撮像面の短辺方向と長辺方向のレンズバックの差の補正に効果的な構成を実現することができる。第１群と最も像側の群については、撮像面の短辺方向の焦点距離を撮像面の長辺方向の焦点距離よりも短くし、第１群と像側の群に挟まれた群のいずれかにおいて、撮像面の短辺方向の焦点距離を撮像面の長辺方向の焦点距離よりも長くすることが、光学系全系において短辺方向の焦点距離が長辺方向の焦点距離よりも短く、かつ、ズームポジション全体にわたって短辺方向と長辺方向のレンズバックの差が小さい構成を実現する上で有効である。条件式（５）の上限を上回ると、最も像側の群のアナモ比が小さくなり、薄型化の効果が十分得られない、撮像面の短辺方向と長辺方向のレンズバック差が大きくなる、という課題が発生する。条件式（５）の下限を下回ると、最も像側の群のアナモ比が大きくなり、ズーム領域全体にわたってレンズバック差を補正することが困難になる。
負リードの変倍光学系では条件式（５ａ）を満たすことが望ましく、正リードの変倍光学系では条件式（５ｂ）を満たすことが望ましい。
０．５＜ｆ１＿ｌｇ／ｆ２＿ｌｇ＜０．９ …（５ａ）
０．００５＜ｆ１＿ｌｇ／ｆ２＿ｌｇ＜０．３ …（５ｂ）
この条件式（５ａ），（５ｂ）は、前記条件式（５）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（５ａ），（５ｂ）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
０．５＜ｆ１＿ｌｇ／ｆ２＿ｌｇ＜０．９ …（５ａ）
０．００５＜ｆ１＿ｌｇ／ｆ２＿ｌｇ＜０．３ …（５ｂ）
この条件式（５ａ），（５ｂ）は、前記条件式（５）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（５ａ），（５ｂ）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
前述した変倍光学系は、光路を第１断面内で略直角に折り曲げる反射部材を更に有し、最も物体側の群が前記反射部材の物体側にアナモルフィックな光学面を有することが望ましい。第１群の反射部材よりも物体側にアナモフィック素子を配置することにより、さらに薄型化に効果的な構成とすることができる。アナモルフィックな光学面としては、レンズで構成してもよく、反射部材をプリズムで構成してそのプリズムの端面に曲率を付けてもよい。
前述した変倍光学系は、光路を第１断面内で略直角に折り曲げる反射部材を更に有し、最も物体側の群が前記反射部材の物体側及び像側にアナモルフィックな光学素子を有することが望ましい。反射部材の前後にアナモフィックな光学素子を配置することにより、撮像面の短辺方向と長辺方向の第１群の主平面位置をずらすことができるため、第１群のアナモ比を確保しつつ、第１群の焦点位置の差を小さくすることができる。したがって、ズームポジション全体にわたってレンズバックの差を小さくする上で有利な構成となる。
以下の条件式（６）を満足することが望ましい。
１．０２＜（ｆ１＿１Ｇ×ｆｗ２）／（ｆ２＿１Ｇ×ｆｗ１）＜１．２５ …（６）
ただし、
ｆｗ１：広角端における第１断面上での焦点距離、
ｆｗ２：広角端における第２断面上での焦点距離、
ｆ１＿１Ｇ：最も物体側の群の第１断面上での焦点距離、
ｆ２＿１Ｇ：最も物体側の群の第２断面上での焦点距離、
である。
１．０２＜（ｆ１＿１Ｇ×ｆｗ２）／（ｆ２＿１Ｇ×ｆｗ１）＜１．２５ …（６）
ただし、
ｆｗ１：広角端における第１断面上での焦点距離、
ｆｗ２：広角端における第２断面上での焦点距離、
ｆ１＿１Ｇ：最も物体側の群の第１断面上での焦点距離、
ｆ２＿１Ｇ：最も物体側の群の第２断面上での焦点距離、
である。
条件式（６）は、第１群のアナモ比と光学系全体のアナモ比に関する好ましい条件範囲を規定している。条件式（６）の上限を上回ると、第１群のアナモ比が過剰に大きくなり、ズームポジション全体にわたって撮像面の短辺方向と長辺方向のレンズバックを合わせることが困難になる。条件式（６）の下限を下回ると、第１群のアナモ比が小さくなり、薄さ低減の効果を十分発揮することができなくなる。
以下の条件式（６ａ）を満足することが更に望ましい。
１．０２＜（ｆ１＿１Ｇ×ｆｗ２）／（ｆ２＿１Ｇ×ｆｗ１）＜１．２０ …（６ａ）
この条件式（６ａ）は、前記条件式（６）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（６ａ）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
１．０２＜（ｆ１＿１Ｇ×ｆｗ２）／（ｆ２＿１Ｇ×ｆｗ１）＜１．２０ …（６ａ）
この条件式（６ａ）は、前記条件式（６）が規定している条件範囲のなかでも、前記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。したがって、好ましくは条件式（６ａ）を満たすことにより、上記効果をより一層大きくすることができる。
最も物体側の群が負のパワーを有し、以下の条件式（７）を満足することが望ましい。
１．００≦（ｆｗ１×ｆｔ２）／（ｆｗ２×ｆｔ１）＜１．１５ …（７）
ただし、
ｆｗ１：広角端における第１断面上での焦点距離、
ｆｗ２：広角端における第２断面上での焦点距離、
ｆｔ１：望遠端における第１断面上での焦点距離、
ｆｔ２：望遠端における第２断面上での焦点距離、
である。
１．００≦（ｆｗ１×ｆｔ２）／（ｆｗ２×ｆｔ１）＜１．１５ …（７）
ただし、
ｆｗ１：広角端における第１断面上での焦点距離、
ｆｗ２：広角端における第２断面上での焦点距離、
ｆｔ１：望遠端における第１断面上での焦点距離、
ｆｔ２：望遠端における第２断面上での焦点距離、
である。
負リードの構成においては、ズーム時の第２群での変倍比変化が大きいため、レンズバック差を補正するためには第２群のアナモ比を小さくする必要がある。広角側から望遠側へのズーム時には、第１群と第２群との間隔が小さくなることから、第１群と第２群との合成焦点距離のアナモ比が、広角時には望遠時よりも大きくなるため、条件式（７）を満足することにより、全ズーム領域において、撮像面の短辺方向と長辺方向のレンズバックの差がより補正しやすくなる。なお、負リードでは、広角端でのアナモ比＞望遠端でのアナモ比となる。
最も物体側の群が正のパワーを有し、以下の条件式（８）を満足することが望ましい。
１．００≦（ｆｗ２×ｆｔ１）／（ｆｗ１×ｆｔ２）＜１．１５ …（８）
ただし、
ｆｗ１：広角端における第１断面上での焦点距離、
ｆｗ２：広角端における第２断面上での焦点距離、
ｆｔ１：望遠端における第１断面上での焦点距離、
ｆｔ２：望遠端における第２断面上での焦点距離、
である。
１．００≦（ｆｗ２×ｆｔ１）／（ｆｗ１×ｆｔ２）＜１．１５ …（８）
ただし、
ｆｗ１：広角端における第１断面上での焦点距離、
ｆｗ２：広角端における第２断面上での焦点距離、
ｆｔ１：望遠端における第１断面上での焦点距離、
ｆｔ２：望遠端における第２断面上での焦点距離、
である。
正リードの構成においては、ズーム時の第２群での変倍比変化が大きいため、レンズバック差を補正するためには第２群のアナモ比を小さくする必要がある。広角側から望遠側へのズーム時には、第１群と第２群との間隔が大きくなることから、第１群と第２群との合成焦点距離のアナモ比が、望遠時には広角時よりも大きくなるため、条件式（８）を満足することにより、全ズーム領域において、撮像面の短辺方向と長辺方向のレンズバックの差がより補正しやすくなる。なお、正リードでは、広角端でのアナモ比＜望遠端でのアナモ比となる。
以下の条件式（９）を満足することが望ましい。
２．０＜ｆｔ１／ｆｗ１＜５．０ …（９）
ただし、
ｆｗ１：広角端における第１断面上での焦点距離、
ｆｔ１：望遠端における第１断面上での焦点距離、
である。
２．０＜ｆｔ１／ｆｗ１＜５．０ …（９）
ただし、
ｆｗ１：広角端における第１断面上での焦点距離、
ｆｔ１：望遠端における第１断面上での焦点距離、
である。
条件式（９）は、上述した変倍光学系の好ましい変倍比を規定している。条件式（９）の上限を上回ると、ズーム比が大きくなるため、撮像面の短辺方向と長辺方向のレンズバックの差を全ズームポジションにわたって補正することが困難になる。
本発明に係る変倍光学系は、画像入力機能付きデジタル機器（例えば、デジタルカメラ）用の変倍光学系としての使用に適しており、これを撮像素子等と組み合わせることにより、被写体の映像を光学的に取り込んで電気的な信号として出力する撮像光学装置を構成することができる。撮像光学装置は、被写体の静止画撮影や動画撮影に用いられるカメラの主たる構成要素を成す光学装置であり、例えば、物体（すなわち被写体）側から順に、物体の光学像を形成する変倍光学系と、その変倍光学系により形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備えることにより構成される。そして、撮像素子の受光面（すなわち撮像面）上に被写体の光学像が形成されるように、前述した特徴的構成を有する変倍光学系が配置されることにより、小型・低コストで高変倍・高性能の撮像光学装置やそれを備えたデジタル機器（例えば、デジタルカメラ，携帯電話）を実現することができる。
画像入力機能付きデジタル機器の例としては、デジタルカメラ，ビデオカメラ，監視カメラ，車載カメラ，テレビ電話用カメラ等のカメラが挙げられ、また、パーソナルコンピュータ，携帯端末（例えば、携帯電話，モバイルコンピュータ等の小型で携帯可能な情報機器端末），これらの周辺機器（スキャナー，プリンター等），その他のデジタル機器等に内蔵又は外付けされるカメラが挙げられる。これらの例から分かるように、撮像光学装置を用いることによりカメラを構成することができるだけでなく、各種機器に撮像光学装置を搭載することによりカメラ機能を付加することが可能である。例えば、カメラ付き携帯電話等の画像入力機能付きデジタル機器を構成することが可能である。
図２１に、画像入力機能付きデジタル機器の一例として、デジタル機器ＤＵの概略構成例を模式的断面で示す。図２１に示すデジタル機器ＤＵに搭載されている撮像光学装置ＬＵは、物体（すなわち被写体）側から順に、物体の光学像（像面）ＩＭを変倍可能に形成する変倍光学系ＺＬ（ＡＸ：光軸）と、平行平板ＰＴ（撮像素子ＳＲのカバーガラス；必要に応じて配置される光学的ローパスフィルタ，赤外カットフィルタ等の光学フィルタ等に相当する。）と、変倍光学系ＺＬにより長方形状の受光面（撮像面）ＳＳ上に形成された光学像ＩＭを電気的な信号に変換する撮像素子ＳＲと、を備えている。この撮像光学装置ＬＵで画像入力機能付きデジタル機器ＤＵを構成する場合、通常そのボディ内部に撮像光学装置ＬＵを配置することになるが、カメラ機能を実現する際には必要に応じた形態を採用することが可能である。例えば、ユニット化した撮像光学装置ＬＵをデジタル機器ＤＵの本体に対して着脱自在又は回動自在に構成することが可能である。
変倍光学系ＺＬは、前述したように、少なくとも３つの群から成り、各群間隔を変化させることにより変倍（すなわちズーミング）を行い、撮像素子ＳＲの撮像面ＳＳ上に光学像ＩＭを形成する構成になっている。撮像素子ＳＲとしては、例えば複数の画素を有するＣＣＤ型イメージセンサ，ＣＭＯＳ型イメージセンサ等の固体撮像素子が用いられる。変倍光学系ＺＬは、撮像素子ＳＲの光電変換部である撮像面ＳＳ上に被写体の光学像ＩＭが形成されるように設けられているので、変倍光学系ＺＬによって形成された光学像ＩＭは、撮像素子ＳＲによって電気的な信号に変換される。
デジタル機器ＤＵは、撮像光学装置ＬＵの他に、信号処理部１，制御部２，メモリ３，操作部４，表示部５等を備えている。撮像素子ＳＲで生成した信号は、信号処理部１で所定のデジタル画像処理や画像圧縮処理等が必要に応じて施され、デジタル映像信号としてメモリ３（半導体メモリ，光ディスク等）に記録されたり、場合によってはケーブルを介したり赤外線信号等に変換されたりして他の機器に伝送される（例えば携帯電話の通信機能）。制御部２はマイクロコンピュータから成っており、撮影機能（静止画撮影機能，動画撮影機能等），画像再生機能等の機能の制御；ズーミングやフォーカシングのためのレンズ移動機構の制御等を集中的に行う。例えば、被写体の静止画撮影，動画撮影のうちの少なくとも一方を行うように、制御部２により撮像光学装置ＬＵに対する制御が行われる。表示部５は液晶モニター等のディスプレイを含む部分であり、撮像素子ＳＲによって変換された画像信号あるいはメモリ３に記録されている画像情報を用いて画像表示を行う。操作部４は、操作ボタン（例えばレリーズボタン），操作ダイヤル（例えば撮影モードダイヤル）等の操作部材を含む部分であり、操作者が操作入力した情報を制御部２に伝達する。
次に、第１～第５の実施の形態を挙げて、変倍光学系ＺＬの具体的な光学構成を更に詳しく説明する。図１，図３，図５，図７，図９は、第１～第５の実施の形態を構成する変倍光学系ＺＬにそれぞれ対応する光学断面図であり、広角端（Ｗ）でのレンズ配置，光路等を撮像面ＳＳの短辺側から示している（ＹＺ断面図）。これらの図中の矢印ｍｋ（ｋ＝２，３，４）は、広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）へのズーミングにおける移動群（第ｉ群Ｇｒｉ）の移動をそれぞれ模式的に示している。また、図２，図４，図６，図８，図１０は、第１～第５の実施の形態を構成する変倍光学系ＺＬにそれぞれ対応する光学断面図（光路展開図）であり、広角端（Ｗ）でのレンズ配置，光路等を撮像面ＳＳの長辺側から示している（ＸＺ断面図）。なおここでは、直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）において、撮像面ＳＳに対して垂直かつ撮像面ＳＳの短辺方向に平行で光軸ＡＸを含む断面を第１断面ＹＺとしており、第１断面ＹＺと直交して光軸ＡＸを含む断面を第２断面ＸＺとしている。
第１～第４の実施の形態（図１～図８）の変倍光学系ＺＬは負正負正の４群から成る負リードのズーム構成になっており、第５の実施の形態（図９，図１０）の変倍光学系ＺＬは正負正正正の５群から成る正リードのズーム構成になっている。いずれの変倍光学系ＺＬも、第１断面ＹＺと第２断面ＸＺとでパワーの異なるアナモルフィックなパワーを有する群を少なくとも３群有している。そして、アナモルフィックなパワーを有する群のうち、少なくとも２つの群は変倍時の位置が固定の固定群であり、少なくとも１つの群は変倍時に移動する移動群である。なお、撮像面ＳＳと隣り合うように変倍光学系ＺＬの像側に配置されている平行平板ＰＴは、光学的ローパスフィルタ，ＩＲカットフィルタ，固体撮像素子のシールガラス等を想定したものである。
各実施の形態では、撮像面ＳＳの短辺方向（Ｙ方向）の有効領域を小さくして薄型化を達成するために、撮像面ＳＳの短辺方向（Ｙ方向）の焦点距離を、撮像面ＳＳの長辺方向（Ｘ方向）の焦点距離よりも短くしている。そして、撮像面ＳＳの短辺方向（Ｙ方向）に短軸をとった楕円形の絞りＳＴを採用することにより、撮像面ＳＳの短辺方向（Ｙ方向）と、撮像面ＳＳの長辺方向（Ｘ方向）とのＦ値を揃えている。楕円絞りＳＴの短軸を撮像面ＳＳの短辺方向（Ｙ方向）に配置できることも、薄型化に有利である。
第１の実施の形態（図１）では、第１群Ｇｒ１，第３群Ｇｒ３及び第４群Ｇｒ４がアナモルフィックなパワーを有する群であり、第２群Ｇｒ２は光軸ＡＸに関して回転対称なパワーを有する群である。第２～第５の実施の形態（図３～図１０）では、全ての群がアナモルフィックなパワーを有する群である。第１～第４の実施の形態（図１～図８）では、第２群Ｇｒ２と第３群Ｇｒ３が移動群であり、第１群Ｇｒ１と第４群Ｇｒ４が固定群である。また、絞りＳＴは第２群Ｇｒ２内において最も物体側に配置されており、ズーミングにおいて第２群Ｇｒ２と共に移動する。第５の実施の形態（図９，図１０）では、第２群Ｇｒ２と第４群Ｇｒ４が移動群であり、第１群Ｇｒ１と第３群Ｇｒ３と第５群Ｇｒ５が固定群である。また、絞りＳＴは第３群Ｇｒ３内において最も物体側に配置されており、ズーミングにおいて第３群Ｇｒ３と共に位置固定である。
以下、本発明を実施した変倍光学系の構成等を、実施例のコンストラクションデータ等を挙げて更に具体的に説明する。ここで挙げる実施例１～５（ＥＸ１～５）は、前述した第１～第５の実施の形態にそれぞれ対応する数値実施例であり、第１～第５の実施の形態を表す光学構成図（図１～図１０）は、対応する実施例１～５のレンズ構成をそれぞれ示している。
各実施例のコンストラクションデータでは、面データとして、左側の欄から順に、面Ｓｉ（ｉ：面番号），曲率半径ｒ（ｍｍ），軸上面間隔ｄ（ｍｍ），ｄ線（波長：５８７．５６ｎｍ）に関する屈折率ｎｄ，ｄ線に関するアッベ数ｖｄを示す（最終軸上面間隔ＢＦはバックフォーカス（ｍｍ）であり、カバーガラス（平行平板ＰＴに相当する。）の像側面から像面ＩＭまでの距離である。）。面番号に「＊」が付された面は回転対称な非球面であり、その面形状は面頂点を原点とするローカルな直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を用いた以下の式（ＡＳ）で定義される。面番号に「＊＊」が付された面はアナモルフィック面（ＡＮＡＭＯ）であり、その面形状は面頂点を原点とするローカルな直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を用いた以下の式（ＢＳ）で定義される（Ｘ，Ｙ：Ｚ軸に対して垂直な平面内での直交座標であり、光軸ＡＸ方向にＺ軸をとり、光軸ＡＸとの交点に対する撮像面ＳＳの長辺方向の座標をＸ、撮像面ＳＳの短辺方向の座標をＹとする。）。各実施例の非球面データとアナモルフィック面データを示す。ただし、表記の無い項の係数は０であり、すべてのデータに関してＥ－ｎ＝×１０-nである。
…（ＡＳ）
…（ＢＳ）
ただし、
ｈ：Ｚ軸（光軸ＡＸ）に対して垂直な方向の高さ（ｈ2＝Ｘ2＋Ｙ2）、
Ｚ：高さｈの位置（座標(Ｘ，Ｙ)の位置）での光軸ＡＸ方向（Ｚ軸方向）の変位量(面頂点基準)、
Ｒ：基準曲率半径（曲率半径ｒに相当する。）、
Ｒｘ：面頂点でのＸ軸方向の曲率半径、
Ｒｙ：面頂点でのＹ軸方向の曲率半径、
Ｋ：円錐定数、
Ｋｘ：Ｘ軸方向の円錐定数、
Ｋｙ：Ｙ軸方向の円錐定数、
Ａｉ：ｉ次の非球面係数、
ＡＲ，ＢＲ，ＣＲ，ＤＲ：コーニックの４次，６次，８次，１０次の回転対称成分の係数、
ＡＰ，ＢＰ，ＣＰ，ＤＰ：コーニックの４次，６次，８次，１０次の非回転対称成分の係数、
である。
ｈ：Ｚ軸（光軸ＡＸ）に対して垂直な方向の高さ（ｈ2＝Ｘ2＋Ｙ2）、
Ｚ：高さｈの位置（座標(Ｘ，Ｙ)の位置）での光軸ＡＸ方向（Ｚ軸方向）の変位量(面頂点基準)、
Ｒ：基準曲率半径（曲率半径ｒに相当する。）、
Ｒｘ：面頂点でのＸ軸方向の曲率半径、
Ｒｙ：面頂点でのＹ軸方向の曲率半径、
Ｋ：円錐定数、
Ｋｘ：Ｘ軸方向の円錐定数、
Ｋｙ：Ｙ軸方向の円錐定数、
Ａｉ：ｉ次の非球面係数、
ＡＲ，ＢＲ，ＣＲ，ＤＲ：コーニックの４次，６次，８次，１０次の回転対称成分の係数、
ＡＰ，ＢＰ，ＣＰ，ＤＰ：コーニックの４次，６次，８次，１０次の非回転対称成分の係数、
である。
各種データとして、可変面間隔Ｄｉ（ｉ：面番号，ｍｍ）とレンズ全長（ＴＬ，ｍｍ）を各焦点距離状態（Ｗ），（Ｍ），（Ｔ）について示し、撮像面の短辺方向（Ｙ）と長辺方向（Ｘ）における半画角（ω，°），Ｆ値（Ｆｎｏ．），全系の焦点距離（ｍｍ）を各焦点距離状態（Ｗ），（Ｍ），（Ｔ）について示す。また、撮像面の短辺方向（Ｙ）と長辺方向（Ｘ）における各群の焦点距離（ｍｍ）と絞り半径（ｍｍ）を示す。なお、レンズ全長ＴＬはレンズ最前面Ｓ１から像面ＩＭまでの距離（平行平板ＰＴに相当するカバーガラスの空気換算無し）である。
表１に各群の構成，並びに全系及び各群の焦点距離（ｍｍ）を各実施例について示し、表２に条件式対応値を各実施例について示す。また表３に、撮像面ＳＳの短辺方向（Ｙ），長辺方向（Ｘ）及び対角方向における像高（Ｙ’，ｍｍ）を各焦点距離状態（Ｗ），（Ｍ），（Ｔ）について示し、第１断面ＹＺと第２断面ＸＺの近軸レンズバック値の差（第１断面ＹＺの近軸像面位置を基準としたときの第２断面ＸＺの近軸像面位置，ｍｍ）を各焦点距離状態（Ｗ），（Ｍ），（Ｔ）について示す。
各実施例の光学性能を歪曲図（図１１～図１５）とスポットダイアグラム（図１６～図２０）で示す。各図中、（Ａ）は広角端（Ｗ）での光学性能を示しており、（Ｂ）は中間ポジション（Ｍ）での光学性能を示しており、（Ｃ）は望遠端（Ｔ）での光学性能を示している。歪曲図は、ＴＶ歪曲（ｍｍ）を各ズームポジション（Ｗ），（Ｍ），（Ｔ）について計算したものであり、実線が各実施例の歪曲格子であり、点線がアナモ比を考慮した理想像点の格子（歪曲無し）である。各実施例では、広角端（Ｗ）での歪曲を画像処理によって補正することにより、光学系全長の短縮を図っている。スポットダイアグラムは、ＴＶ歪曲格子の各格子点（各スポットのフィールドポジションを半画角（°）で示す。）における結像特性（ｍｍ）を計算したものである。
実施例１の変倍光学系ＺＬ（図１，図２）は、８枚のレンズ部材と、１つの光路折り曲げ用の反射プリズムＰＲと、開口絞りＳＴと、から成る負正負正の４群ズームレンズであり、第２群Ｇｒ２と第３群Ｇｒ３が各々物体側に移動することによりズーミングを行う構成になっている。近軸の面形状で各レンズを見た場合、各群は以下のように構成されている。第１群Ｇｒ１は、物体側から順に、像側に凹の負メニスカスレンズと、反射プリズムＰＲと、両凹の負レンズ及び物体側に凸の正メニスカス形状（Ｘ方向）と両凸形状（Ｙ方向）を有する正レンズから成る接合レンズと、から構成されており、面Ｓ１，Ｓ２，Ｓ７がアナモルフィック面である。第２群Ｇｒ２は、物体側から順に、開口絞りＳＴと、両凸の正レンズと、両凹の負レンズ及び両凸の正レンズから成る接合レンズと、から構成されており、面Ｓ９，Ｓ１０，Ｓ１３が回転対称な非球面である。第３群Ｇｒ３は、両凹の負レンズ１枚から構成されており、面Ｓ１４，Ｓ１５がアナモルフィック面である。第４群Ｇｒ４は、両凸の正レンズ１枚から構成されており、面Ｓ１６がアナモルフィック面であり、面Ｓ１７が回転対称な非球面である。
実施例２の変倍光学系ＺＬ（図３，図４）は、８枚のレンズ部材と、１つの光路折り曲げ用の反射プリズムＰＲと、開口絞りＳＴと、から成る負正負正の４群ズームレンズであり、第２群Ｇｒ２と第３群Ｇｒ３が各々物体側に移動することによりズーミングを行う構成になっている。近軸の面形状で各レンズを見た場合、各群は以下のように構成されている。第１群Ｇｒ１は、物体側から順に、像側に凹の負メニスカスレンズと、反射プリズムＰＲと、両凹の負レンズ及び物体側に凸の正メニスカス形状（Ｘ方向）と両凸形状（Ｙ方向）を有する正レンズから成る接合レンズと、から構成されており、面Ｓ１，Ｓ２，Ｓ７がアナモルフィック面である。第２群Ｇｒ２は、物体側から順に、開口絞りＳＴと、両凸の正レンズと、両凹の負レンズ及び両凸の正レンズから成る接合レンズと、から構成されており、面Ｓ９，Ｓ１０が回転対称な非球面であり、面Ｓ１３がアナモルフィック面である。第３群Ｇｒ３は、両凹形状（Ｘ方向）と物体側に凹の負メニスカス形状（Ｙ方向）を有する負レンズ１枚から構成されており、面Ｓ１４，Ｓ１５がアナモルフィック面である。第４群Ｇｒ４は、両凸の正レンズ１枚から構成されており、面Ｓ１６がアナモルフィック面であり、面Ｓ１７が回転対称な非球面である。
実施例３の変倍光学系ＺＬ（図５，図６）は、８枚のレンズ部材と、１つの光路折り曲げ用の反射プリズムＰＲと、開口絞りＳＴと、から成る負正負正の４群ズームレンズであり、第２群Ｇｒ２と第３群Ｇｒ３が各々物体側に移動することによりズーミングを行う構成になっている。近軸の面形状で各レンズを見た場合、各群は以下のように構成されている。第１群Ｇｒ１は、物体側から順に、像側に凹の負メニスカスレンズと、反射プリズムＰＲと、両凹の負レンズ及び物体側に凸の正メニスカスレンズから成る接合レンズと、から構成されており、面Ｓ１，Ｓ７がアナモルフィック面であり、面Ｓ５が回転対称な非球面である。第２群Ｇｒ２は、物体側から順に、開口絞りＳＴと、両凸の正レンズと、両凹の負レンズ及び両凸の正レンズから成る接合レンズと、から構成されており、面Ｓ９，Ｓ１３が回転対称な非球面であり、面Ｓ１０がアナモルフィック面である。第３群Ｇｒ３は、両凹の負レンズ１枚から構成されており、面Ｓ１４がアナモルフィック面であり、面Ｓ１５が回転対称な非球面である。第４群Ｇｒ４は、両凸の正レンズ１枚から構成されており、面Ｓ１６，Ｓ１７がアナモルフィック面である。
実施例４の変倍光学系ＺＬ（図７，図８）は、８枚のレンズ部材と、１つの光路折り曲げ用の反射プリズムＰＲと、開口絞りＳＴと、から成る負正負正の４群ズームレンズであり、第２群Ｇｒ２と第３群Ｇｒ３が各々物体側に移動することによりズーミングを行う構成になっている。近軸の面形状で各レンズを見た場合、各群は以下のように構成されている。第１群Ｇｒ１は、物体側から順に、像側に凹の負メニスカスレンズと、反射プリズムＰＲと、両凹の負レンズ及び物体側に凸の正メニスカス形状（Ｘ方向）と両凸形状（Ｙ方向）を有する正レンズから成る接合レンズと、から構成されており、面Ｓ１，Ｓ２，Ｓ７がアナモルフィック面である。第２群Ｇｒ２は、物体側から順に、開口絞りＳＴと、両凸の正レンズと、両凹の負レンズ及び両凸の正レンズから成る接合レンズと、から構成されており、面Ｓ９，Ｓ１０が回転対称な非球面であり、面Ｓ１３がアナモルフィック面である。第３群Ｇｒ３は、両凹形状（Ｘ方向）と物体側に凹の負メニスカス形状（Ｙ方向）を有する負レンズ１枚から構成されており、面Ｓ１４，Ｓ１５がアナモルフィック面である。第４群Ｇｒ４は、両凸の正レンズ１枚から構成されており、面Ｓ１６がアナモルフィック面であり、面Ｓ１７が回転対称な非球面である。
実施例５の変倍光学系ＺＬ（図９，図１０）は、９枚のレンズ部材と、１つの光路折り曲げ用の反射プリズムＰＲと、開口絞りＳＴと、から成る正負正正正の５群ズームレンズであり、第２群Ｇｒ２と第４群Ｇｒ４が各々物体側に移動することによりズーミングを行う構成になっている。近軸の面形状で各レンズを見た場合、各群は以下のように構成されている。第１群Ｇｒ１は、物体側から順に、像側に凹の負メニスカスレンズと、反射プリズムＰＲと、両凸の正レンズと、から構成されており、面Ｓ１，Ｓ５，Ｓ６がアナモルフィック面である。第２群Ｇｒ２は、物体側から順に、両凹の負レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと、から構成されており、面Ｓ７，Ｓ８が回転対称な非球面である。第３群Ｇｒ３は、物体側から順に、開口絞りＳＴと、両凸の正レンズと、から構成されており、面Ｓ１２，Ｓ１３がアナモルフィック面である。第４群Ｇｒ４は、両凸の正レンズ及び物体側に凹の負メニスカスレンズから成る接合レンズ１枚から構成されており、面Ｓ１４がアナモルフィック面である。第５群Ｇｒ５は、両凹の負レンズと、両凸の正レンズと、から構成されており、面Ｓ１９，Ｓ２０がアナモルフィック面である。
ＤＵ デジタル機器
ＬＵ 撮像光学装置
ＺＬ 変倍光学系
Ｇｒ１ 第１群
Ｇｒ２ 第２群
Ｇｒ３ 第３群
Ｇｒ４ 第４群
Ｇｒ５ 第５群
ＰＲ 反射プリズム（反射部材）
ＳＴ 絞り（開口絞り）
ＳＲ 撮像素子
ＳＳ 撮像面（受光面）
ＩＭ 像面（光学像）
ＡＸ 光軸
１ 信号処理部
２ 制御部
３ メモリ
４ 操作部
５ 表示部
ＬＵ 撮像光学装置
ＺＬ 変倍光学系
Ｇｒ１ 第１群
Ｇｒ２ 第２群
Ｇｒ３ 第３群
Ｇｒ４ 第４群
Ｇｒ５ 第５群
ＰＲ 反射プリズム（反射部材）
ＳＴ 絞り（開口絞り）
ＳＲ 撮像素子
ＳＳ 撮像面（受光面）
ＩＭ 像面（光学像）
ＡＸ 光軸
１ 信号処理部
２ 制御部
３ メモリ
４ 操作部
５ 表示部
Claims (12)
- 少なくとも３つの群から成り、各群間隔を変化させることにより変倍を行い、撮像素子の撮像面に被写体像を結像させるための変倍光学系であって、
撮像面に対して垂直かつ撮像面の短辺方向に平行で光軸を含む断面を第１断面とし、前記第１断面と直交して光軸を含む断面を第２断面としたとき、第１断面と第２断面とでパワーの異なるアナモルフィックなパワーを有する群を少なくとも３群有し、
前記アナモルフィックなパワーを有する群のうち、少なくとも２つの群が変倍時の位置が固定の固定群であり、少なくとも１つの群が変倍時に移動する移動群であり、
以下の条件式（１）～（３）を満足することを特徴とする変倍光学系；
０．６＜ｆｗ１／ｆｗ２＜０．９ …（１）
０．６＜ｆｔ１／ｆｔ２＜０．９ …（２）
１．０３＜ｆ１＿ｇ／ｆ２＿ｇ＜１．５０ …（３）
ただし、
ｆｗ１：広角端における第１断面上での焦点距離、
ｆｗ２：広角端における第２断面上での焦点距離、
ｆｔ１：望遠端における第１断面上での焦点距離、
ｆｔ２：望遠端における第２断面上での焦点距離、
ｆ１＿ｇ：アナモルフィックなパワーを有するいずれかの群の第１断面上での焦点距離、
ｆ２＿ｇ：アナモルフィックなパワーを有するいずれかの群の第２断面上での焦点距離、
である。 - ４つ以上の群から成り、最も物体側の群が前記固定群であり、光路を第１断面内で略直角に折り曲げる反射部材を更に有することを特徴とする請求項１記載の変倍光学系。
- 最も物体側の群が前記アナモルフィックなパワーを有する群であり、以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１又は２記載の変倍光学系；
０．６＜ｆ１＿１Ｇ／ｆ２＿１Ｇ＜０．９５ …（４）
ただし、
ｆ１＿１Ｇ：最も物体側の群の第１断面上での焦点距離、
ｆ２＿１Ｇ：最も物体側の群の第２断面上での焦点距離、
である。 - 光学的なパワーを有する群のうち最も像側に配置されている群が、以下の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の変倍光学系；
０．１＜ｆ１＿ｌｇ／ｆ２＿ｌｇ＜０．９ …（５）
ただし、
ｆ１＿ｌｇ：最も像側の群の第１断面上での焦点距離、
ｆ２＿ｌｇ：最も像側の群の第２断面上での焦点距離、
である。 - 光路を第１断面内で略直角に折り曲げる反射部材を更に有し、最も物体側の群が前記反射部材の物体側にアナモルフィックな光学面を有することを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の変倍光学系。
- 光路を第１断面内で略直角に折り曲げる反射部材を更に有し、最も物体側の群が前記反射部材の物体側及び像側にアナモルフィックな光学素子を有することを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の変倍光学系。
- 以下の条件式（６）を満足することを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の変倍光学系；
１．０２＜（ｆ１＿１Ｇ×ｆｗ２）／（ｆ２＿１Ｇ×ｆｗ１）＜１．２５ …（６）
ただし、
ｆｗ１：広角端における第１断面上での焦点距離、
ｆｗ２：広角端における第２断面上での焦点距離、
ｆ１＿１Ｇ：最も物体側の群の第１断面上での焦点距離、
ｆ２＿１Ｇ：最も物体側の群の第２断面上での焦点距離、
である。 - 最も物体側の群が負のパワーを有し、以下の条件式（７）を満足することを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の変倍光学系；
１．００≦（ｆｗ１×ｆｔ２）／（ｆｗ２×ｆｔ１）＜１．１５ …（７）
ただし、
ｆｗ１：広角端における第１断面上での焦点距離、
ｆｗ２：広角端における第２断面上での焦点距離、
ｆｔ１：望遠端における第１断面上での焦点距離、
ｆｔ２：望遠端における第２断面上での焦点距離、
である。 - 最も物体側の群が正のパワーを有し、以下の条件式（８）を満足することを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の変倍光学系；
１．００≦（ｆｗ２×ｆｔ１）／（ｆｗ１×ｆｔ２）＜１．１５ …（８）
ただし、
ｆｗ１：広角端における第１断面上での焦点距離、
ｆｗ２：広角端における第２断面上での焦点距離、
ｆｔ１：望遠端における第１断面上での焦点距離、
ｆｔ２：望遠端における第２断面上での焦点距離、
である。 - 以下の条件式（９）を満足することを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載の変倍光学系；
２．０＜ｆｔ１／ｆｗ１＜５．０ …（９）
ただし、
ｆｗ１：広角端における第１断面上での焦点距離、
ｆｔ１：望遠端における第１断面上での焦点距離、
である。 - 請求項１～１０のいずれか１項に記載の変倍光学系と、撮像面上に形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備え、前記撮像素子の撮像面上に被写体の光学像が形成されるように前記変倍光学系が設けられていることを特徴とする撮像光学装置。
- 請求項１１記載の撮像光学装置を備えることにより、被写体の静止画撮影，動画撮影のうちの少なくとも一方の機能が付加されたことを特徴とするデジタル機器。
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