JP2004037925A - 撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】高性能で高倍率ズームレンズ系を備えながら、コンパクトな、撮像装置を提供する。
【解決手段】複数のレンズ群を有し、該複数のレンズ群間の間隔を変化させることによって物体の光学像を連続的に光学的に変倍可能に形成するズームレンズ系と、ズームレンズ系が形成した光学像を電気信号に変換する撮像素子を備えた撮像装置であって、前記ズームレンズ系は、物体側から順に、全体として負のパワーを有し、光束を略９０°折り曲げる反射面を含む第１レンズ群と、前記第１レンズ群との間に変化可能な空気間隔を隔てて配置され、パワーを有する第２レンズ群と、を含み、前記第１レンズ群は、物体側から順に、負のパワーを有する負レンズ素子と、反射面と、からなる。
【選択図】 図１
【解決手段】複数のレンズ群を有し、該複数のレンズ群間の間隔を変化させることによって物体の光学像を連続的に光学的に変倍可能に形成するズームレンズ系と、ズームレンズ系が形成した光学像を電気信号に変換する撮像素子を備えた撮像装置であって、前記ズームレンズ系は、物体側から順に、全体として負のパワーを有し、光束を略９０°折り曲げる反射面を含む第１レンズ群と、前記第１レンズ群との間に変化可能な空気間隔を隔てて配置され、パワーを有する第２レンズ群と、を含み、前記第１レンズ群は、物体側から順に、負のパワーを有する負レンズ素子と、反射面と、からなる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ 電荷結合素子）やＣＭＯＳセンサ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ 相補性金属酸化膜半導体センサ）等の受光面上に形成された光学像を電気信号に変換する撮像素子を備えた撮像装置に関し、特にデジタルカメラ；パーソナルコンピュータ，モバイルコンピュータ，携帯電話，情報携帯端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）等に内蔵又は外付けされるカメラの主たる構成要素である撮像装置に関するものである。詳しくは、特にズームレンズ系を備えた小型の撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、銀塩フィルムの代わりにＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどの撮像素子を用いて、光学像を電気信号に変換し、そのデータをデジタル化して記録したり転送したりするデジタルカメラが急速に普及してきている。このようなデジタルカメラにおいては、最近、２００万画素や３００万画素といった高画素を有するＣＣＤやＣＭＯＳセンサが比較的安価に提供されるようになったため、撮像素子を装着した高性能な撮像装置に対する需要が非常に増大しているおり、特に、画質を劣化させずに変倍が可能なズームレンズ系を搭載したコンパクトな撮像装置が切望されている。
【０００３】
さらに、近年では、半導体素子等の画像処理能力の向上により、パーソナルコンピュータ，モバイルコンピュータ，携帯電話，情報携帯端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）等に撮像装置が内蔵又は外付けされるようになっており、高性能な撮像装置に対する需要に拍車をかけている。
【０００４】
このような撮像装置に用いられるズームレンズ系としては、最も物体側に配置されたレンズ群が負のパワーを有する、いわゆるマイナスリードのズームレンズ系が数多く提案されている。マイナスリードのズームレンズ系は、広角化が容易であり、光学的ローパスフィルタの挿入に必要なレンズバックを確保しやすい等の特徴を有している。
【０００５】
マイナスリードのズームレンズ系としては、従来から銀塩フィルム用カメラの撮影レンズ系として提案されたズームレンズ系がある。しかしながら、これらのズームレンズ系は、特に最短焦点距離状態でのレンズ系の射出瞳位置が比較的像面の近くに位置するため、特に高画素を有する撮像素子の各画素に対応して設けられたマイクロレンズの瞳と整合せず、周辺光量が十分に確保できないという問題があった。また、変倍時に射出瞳位置が大きく変動するため、マイクロレンズの瞳の設定が困難であるという問題もあった。また、そもそも銀塩フィルムと撮像素子では、求められる空間周波数特性等の光学性能が全く異なるため、撮像素子に要求される十分な光学性能を確保できなかった。このため、撮像素子を備えた撮像装置に最適化された専用のズームレンズ系を開発する必要が生じている。
【０００６】
一方、撮像装置を小型化するために、ズームレンズ系を光路の途中で折り曲げ、光路長を変化させずにコンパクト化を図かる提案が成されている。例えば、特開平１１−１９６３０３号公報には、マイナスリードのズームレンズ系において、光路上に反射面を設けて略９０°折り曲げた後、移動レンズ群を経て撮像素子上に光学像を形成する撮像装置が提案されている。同公報開示の撮像装置は、負メニスカス形状の固定レンズ素子の像側に反射面を設け、この反射面で光路を略９０°折り曲げた後、可動の２つの正レンズ群、固定の正レンズ群を経て撮像素子に至る構成を有している。
【０００７】
また別の例として、特開平１１−２５８６７８号公報には、負メニスカス形状の固定レンズ素子、可動の正レンズ群の像側に反射面を設け、この反射面で光路を略９０°折り曲げた後、正レンズ群を経て撮像素子に至る構成が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記２つの公報においては、鏡胴の構成のみしか開示されておらず、具体的なズームレンズ系の構成が不明であるという問題があった。ズームレンズ系を備えた撮像装置では、体積的に最も大きな空間を占めるズームレンズ系を最適化しない限り、全体の小型化を達成することは困難である。
【０００９】
本発明は、以上の課題に鑑み、高性能で高倍率ズームレンズ系を備えながら、コンパクトな、撮像装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る撮像装置は、複数のレンズ群を有し、該複数のレンズ群間の間隔を変化させることによって物体の光学像を連続的に光学的に変倍可能に形成するズームレンズ系と、ズームレンズ系が形成した光学像を電気信号に変換する撮像素子を備えた撮像装置であって、前記ズームレンズ系は、物体側から順に、全体として負のパワーを有し、光束を略９０°折り曲げる反射面を含む第１レンズ群と、前記第１レンズ群との間に変化可能な空気間隔を隔てて配置され、パワーを有する第２レンズ群と、を含み、前記第１レンズ群は、物体側から順に、負のパワーを有する負レンズ素子と、反射面と、からなることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の別の側面は、上記撮像装置を含むデジタルカメラであることを特徴とする。なお、デジタルカメラの語は、従来は専ら光学的な静止画を記録するものを指していたが、動画を同時に扱えるものや家庭用のデジタルビデオカメラも提案されており、現在では特に区別されなくてなってきている。したがって、以下、デジタルカメラの語は、デジタルスチルカメラやデジタルムービー等の撮像素子の受光面上に形成された光学像を電気信号に変換する撮像素子を備えた撮像装置を主たる構成要素とするカメラをすべて含むものとする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
【００１３】
本発明の一実施形態である撮像装置は、例えば図１９に示すように、物体側（被写体側）から順に、物体の光学像を変倍可能に形成するズームレンズ系とＴＬ、光学的ローパスフィルタＬＰＦと、ズームレンズ系ＴＬ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ＳＲと、で構成されている。また、ズームレンズ系は、内部に反射面を有するプリズムＰＲを有する第１レンズ群Ｇｒ１と、後続するレンズ群を含んでいる。撮像装置は、デジタルカメラ；ビデオカメラ；パーソナルコンピュータ，モバイルコンピュータ，携帯電話，情報携帯端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）等に内蔵又は外付けされるカメラの主たる構成要素である。
【００１４】
ズームレンズ系ＴＬは、第１レンズ群Ｇｒ１を含む複数のレンズ群から構成されており、各レンズ群の間の間隔を変化させることによって光学像の大きさを変化させることが可能である。第１レンズ群Ｇｒ１は負のパワーを有しており、内部に物体光の光軸を略９０°折り曲げるプリズムＰＲを有する。
【００１５】
光学ローパスフィルタＬＰＦは、撮影レンズ系の空間周波数特性を調整し撮像素子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している。実施形態の光学ローパスフィルタは、結晶軸を所定方向に調整された水晶等の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である。なお、光学ローパスフィルタとしては、必要な光学的な遮断周波数の特性を回折効果により達成する位相型ローパスフィルタ等を採用してもよい。
【００１６】
撮像素子ＳＲは、複数の画素を有するＣＣＤからなり、ズームレンズ系が形成した光学像をＣＣＤで電気信号に変換する。撮像素子ＳＲで生成された信号は、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を施されてデジタル映像信号としてメモリー（半導体メモリー，光ディスク等）に記録されたり、場合によってはケーブルを介したり赤外線信号に変換されたりして他の機器に伝送される。なお、ＣＣＤの代わりにＣＭＯＳセンサ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を用いてもよい。
【００１７】
図１乃至図９は、本発明の第１乃至第９実施形態の撮像装置に含まれるズームレンズ系の最短焦点距離状態でのレンズ配置を示す構成図である。なお、各図においては、内部反射面を有するプリズムＰＲを平行平板で表し光路を直線的に表している。
【００１８】
第１の実施形態のズームレンズ系は、物体側から像側へ順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズ素子Ｌ１とプリズムに相当する平板ＰＲと、から構成される第１レンズ群Ｇｒ１と、両凹形状の第２レンズ素子Ｌ２と物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第３レンズ素子Ｌ３と、から構成される第２レンズ群Ｇｒ２と、絞りＳＴと、両凸形状の第４レンズ素子Ｌ４と両凹形状の第５レンズ素子Ｌ５とを接合してなる第１接合レンズ素子ＤＬ１から構成される第３レンズ群Ｇｒ３と、物体側に凹面を向けた正メニスカス形状の第６レンズ素子Ｌ６から構成される第４レンズ群Ｇｒ４と、物体側に凹面を向けた負メニスカス形状の第７レンズ素子Ｌ７とから構成される第５レンズ群Ｇｒ５と、から構成されている。さらに、このズームレンズ系の第５レンズ群Ｇｒ５の像側には、光学的ローパスフィルタに相当する平行平板ＬＰＦが配置されている。
【００１９】
このズームレンズ系は、最短焦点距離状態から最長焦点距離状態へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｇｒ１は像面に対して固定され、第２レンズ群Ｇｒ２は一旦像側へ移動した後で物体側へ移動するよう像側に凸のＵターン状の軌跡を描いて移動し、第３レンズ群Ｇｒ３は、第３レンズ群Ｇｒ３の物体側に配置された絞りＳＴと一体となりほぼ単調に物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇｒ４はほぼ単調に像側へ移動し、第５レンズ群Ｇｒ５は、第５レンズ群Ｇｒ５の像側に配置された平行平板ＬＰＦとともに、像面に対して固定されている。
【００２０】
レンズ素子の面のうち、第２レンズ素子Ｌ２の両面と、第６レンズ素子Ｌ６の像側面と、第７レンズ素子Ｌ７の物体側面は、それぞれ非球面形状を有している。
【００２１】
第２の実施形態のズームレンズ系は、物体側から像側へ順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズ素子Ｌ１、プリズムに相当する平板ＰＲ、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第２レンズ素子Ｌ２とから構成される第１レンズ群Ｇｒ１と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第３レンズ素子Ｌ３と物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第４レンズ素子Ｌ４と、から構成される第２レンズ群Ｇｒ２と、絞りＳＴと、両凸形状の第５レンズ素子Ｌ５と両凹形状の第６レンズ素子Ｌ６とを接合してなる第１接合レンズ素子ＤＬ１から構成される第３レンズ群Ｇｒ３と、物体側に凹面を向けた正メニスカス形状の第７レンズ素子Ｌ７から構成される第４レンズ群Ｇｒ４と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第８レンズ素子Ｌ８とから構成される第５レンズ群Ｇｒ５と、から構成されている。さらに、このズームレンズ系の第５レンズ群Ｇｒ５の像側には、光学的ローパスフィルタに相当する平行平板ＬＰＦが配置されている。
【００２２】
このズームレンズ系は、最短焦点距離状態から最長焦点距離状態へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｇｒ１は像面に対して固定され、第２レンズ群Ｇｒ２は一旦像側へ移動した後で物体側へ移動するよう像側に凸のＵターン状の軌跡を描いて移動し、第３レンズ群Ｇｒ３は、第３レンズ群Ｇｒ３の物体側に配置された絞りＳＴと一体となりほぼ単調に物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇｒ４はほぼ単調に像側へ移動し、第５レンズ群Ｇｒ５は、第５レンズ群Ｇｒ５の像側に配置された平行平板ＬＰＦとともに、像面に対して固定されている。
【００２３】
レンズ素子の面のうち、第１レンズ素子Ｌ１の物体側面、第３レンズ素子Ｌ３の両面、第７レンズ素子Ｌ７の像側面、第８レンズ素子Ｌ８の物体側面は、それぞれ非球面形状を有している。
【００２４】
第３の実施形態のズームレンズ系は、物体側から像側へ順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズ素子Ｌ１とプリズムに相当する平板ＰＲと、から構成される第１レンズ群Ｇｒ１と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第２レンズ素子Ｌ２と物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第３レンズ素子Ｌ３と、から構成される第２レンズ群Ｇｒ２と、絞りＳＴと、両凸形状の第４レンズ素子Ｌ４と両凹形状の第５レンズ素子Ｌ５とを接合してなる第１接合レンズ素子ＤＬ１から構成される第３レンズ群Ｇｒ３と、物体側に凹面を向けた正メニスカス形状の第６レンズ素子Ｌ６から構成される第４レンズ群Ｇｒ４と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第７レンズ素子Ｌ７とから構成される第５レンズ群Ｇｒ５と、から構成されている。さらに、このズームレンズ系の第５レンズ群Ｇｒ５の像側には、光学的ローパスフィルタに相当する平行平板ＬＰＦが配置されている。
【００２５】
このズームレンズ系は、最短焦点距離状態から最長焦点距離状態へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｇｒ１は像面に対して固定され、第２レンズ群Ｇｒ２は一旦像側へ移動した後で物体側へ移動するよう像側に凸のＵターン状の軌跡を描いて移動し、第３レンズ群Ｇｒ３は、第３レンズ群Ｇｒ３の物体側に配置された絞りＳＴと一体となりほぼ単調に物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇｒ４はほぼ単調に像側へ移動し、第５レンズ群Ｇｒ５は、第５レンズ群Ｇｒ５の像側に配置された平行平板ＬＰＦとともに、像面に対して固定されている。
【００２６】
レンズ素子の面のうち、第２レンズ素子Ｌ２の両面と、第５レンズ素子Ｌ５の像側面と、第６レンズ素子Ｌ６の両面は、それぞれ非球面形状を有している。
【００２７】
第４の実施形態のズームレンズ系は、物体側から像側へ順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズ素子Ｌ１とプリズムに相当する平板ＰＲと、から構成される第１レンズ群Ｇｒ１と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第２レンズ素子Ｌ２と物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第３レンズ素子Ｌ３と、から構成される第２レンズ群Ｇｒ２と、絞りＳＴと、両凸形状の第４レンズ素子Ｌ４と、物体側に凹面を向けた正メニスカス形状の第５レンズ素子Ｌ５と物体側に凹面を向けた負メニスカス形状の第６レンズ素子Ｌ６を接合してなる第１接合レンズ素子ＤＬ１から構成される第３レンズ群Ｇｒ３と、両凸形状の第７レンズ素子Ｌ７から構成される第４レンズ群Ｇｒ４と、から構成されている。さらに、このズームレンズ系の第４レンズ群Ｇｒ４の像側には、光学的ローパスフィルタに相当する平行平板ＬＰＦが配置されている。
【００２８】
このズームレンズ系は、最短焦点距離状態から最長焦点距離状態へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｇｒ１は像面に対して固定され、第２レンズ群Ｇｒ２は一旦像側へ移動し後で物体側へ移動するよう像側に凸のＵターン状の軌跡を描いて移動し、第３レンズ群Ｇｒ３ は、第３レンズ群Ｇｒ３の物体側に配置された絞りＳＴと一体となりほぼ単調に物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇｒ４はほぼ単調に像側へ移動し、平行平板ＬＰＦは像面に対して固定されている。
【００２９】
レンズ素子の面のうち、第２レンズ素子Ｌ２の両面と、第６レンズ素子Ｌ６の像側面と、第７レンズ素子Ｌ７の両面は、それぞれ非球面形状を有している。
【００３０】
第５の実施形態のズームレンズ系は、物体側から像側へ順に、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズ素子Ｌ１とプリズムに相当する平板ＰＲと、から構成される第１レンズ群Ｇｒ１と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第２レンズ素子Ｌ２と物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第３レンズ素子Ｌ３と、から構成される第２レンズ群Ｇｒ２と、絞りＳＴと、両凸形状の第４レンズ素子Ｌ４と両凹形状の第５レンズ素子Ｌ５とを接合してなる第１接合レンズ素子ＤＬ１から構成される第３レンズ群Ｇｒ３と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第６レンズ素子Ｌ６から構成される第４レンズ群Ｇｒ４と、から構成されている。さらに、このズームレンズ系の第４レンズ群Ｇｒ４の像側には、光学的ローパスフィルタに相当する平行平板ＬＰＦが配置されている。
【００３１】
このズームレンズ系は、最短焦点距離状態から最長焦点距離状態へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｇｒ１は像面に対して固定され、第２レンズ群Ｇｒ２は一旦像側へ移動した後で物体側へ移動するよう像側に凸のＵターン状の軌跡を描いて移動し、第３レンズ群Ｇｒ３は、第３レンズ群Ｇｒ３の物体側に配置された絞りＳＴと一体となりほぼ単調に物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇｒ４はほぼ単調に像側へ移動し、平行平板ＬＰＦは像面に対して固定されている。
【００３２】
レンズ素子の面のうち、第２レンズ素子Ｌ２の両面と、第５レンズ素子Ｌ５の像側面と、第６レンズ素子Ｌ６の両面は、それぞれ非球面形状を有している。
【００３３】
第６の実施形態のズームレンズ系は、物体側から像側へ順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズ素子Ｌ１、プリズムに相当する平板ＰＲと、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第２レンズ素子Ｌ２、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第３レンズ素子Ｌ３、から構成される第１レンズ群Ｇｒ１と、絞りＳＴと、両凸形状の第４レンズ素子Ｌ４と両凹形状の第５レンズ素子Ｌ５とを接合してなる第１接合レンズ素子ＤＬ１から構成される第２レンズ群Ｇｒ２と、物体側に凹面を向けた負メニスカス形状の第６レンズ素子Ｌ６から構成される第４レンズ群Ｇｒ４と、物体側に凹面を向けた負メニスカス形状の第７レンズ素子Ｌ７から構成される第７レンズ群Ｇｒ５と、から構成されている。さらに、このズームレンズ系の第４レンズ群Ｇｒ４の像側には、光学的ローパスフィルタに相当する平行平板ＬＰＦが配置されている。
【００３４】
このズームレンズ系は、最短焦点距離状態から最長焦点距離状態へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｇｒ１は一旦像側へ移動した後で物体側へ移動するよう像側に凸のＵターン状の軌跡を描いて移動し、第２レンズ群Ｇｒ２は、第２レンズ群Ｇｒ２の物体側に配置された絞りＳＴと一体となりほぼ単調に物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇｒ３はほぼ単調に像側へ移動し、第４レンズ群Ｇｒ４は平行平板ＬＰＦとともに像面に対して固定されている。
【００３５】
レンズ素子の面のうち、第２レンズ素子Ｌ２の両面と、第５レンズＬ５の像側面と、第６レンズ素子Ｌ６の物体側面と、それぞれ非球面形状を有している。
【００３６】
第７の実施形態のズームレンズ系は、物体側から像側へ順に、両凹形状の第１レンズ素子Ｌ１、プリズムに相当する平板ＰＲとから構成される第１レンズ群Ｇｒ１と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第２レンズ素子Ｌ２と物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第３レンズ素子Ｌ３と、から構成される第２レンズ群Ｇｒ２と、この第２レンズ素子Ｌ２と第３レンズ素子Ｌ３の間に配置された絞りＳＴと、両凸形状の第４レンズ素子Ｌ４から構成される第３レンズ群Ｇｒ３と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第５レンズ素子Ｌ５と、両凸形状の第６レンズ素子Ｌ６から構成される第４レンズ群Ｇｒ４と、から構成される。さらに、このズームレンズ系の第４レンズ群Ｇｒ４の像側には、光学的ローパスフィルタに相当する平行平板ＬＰＦが配置されている。
【００３７】
このズームレンズ系は、最短焦点距離状態から最長焦点距離状態へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｇｒ１は像面に対して固定され、第２レンズ群Ｇｒ２は、ほぼ単調に物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇｒ３は絞りＳＴと一体となりほぼ単調に物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇｒ４は平行平板ＬＰＦとともに像面に対して固定されている。
【００３８】
レンズ素子の面のうち、第１レンズ素子Ｌ１の両面と、第２レンズ素子Ｌ２の物体側面、第３レンズＬ３の両面と、第６レンズ素子Ｌ６の像側面と、それぞれ非球面形状を有している。
【００３９】
第８の実施形態のズームレンズ系は、物体側から像側へ順に、両凹形状の第１レンズ素子Ｌ１、プリズムに相当する平板ＰＲとから構成される第１レンズ群Ｇｒ１と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第２レンズ素子Ｌ２と物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第３レンズ素子Ｌ３と、から構成される第２レンズ群Ｇｒ２と、この第２レンズ素子Ｌ２と第３レンズ素子Ｌ３の間に配置された絞りＳＴと、両凸形状の第４レンズ素子Ｌ４から構成される第３レンズ群Ｇｒ３と、物体側に凹面を向けた負メニスカス形状の第５レンズ素子Ｌ５と、両凸形状の第６レンズ素子Ｌ６から構成される第４レンズ群Ｇｒ４と、から構成される。さらに、このズームレンズ系の第４レンズ群Ｇｒ４の像側には、光学的ローパスフィルタに相当する平行平板ＬＰＦが配置されている。
【００４０】
このズームレンズ系は、最短焦点距離状態から最長焦点距離状態へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｇｒ１は像面に対して固定され、第２レンズ群Ｇｒ２は、物体側に凸の軌跡を描きながら絞りＳＴと一体となり物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇｒ３はほぼ単調に物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇｒ４はほぼ単調に像側へ移動し、平行平板ＬＰＦは像面に対して固定されている。
【００４１】
このズームレンズ系は、最短焦点距離状態から最長焦点距離状態へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｇｒ１は一旦像側へ移動した後で物体側へ移動するよう像側に凸のＵターン状の軌跡を描いて移動し、第２レンズ群Ｇｒ２は、第２レンズ群Ｇｒ２の物体側に配置された絞りＳＴと一体となりほぼ単調に物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇｒ３はほぼ単調に像側へ移動し、第４レンズ群Ｇｒ４は平行平板ＬＰＦとともに像面に対して固定されている。
【００４２】
レンズ素子の面のうち、第１レンズ素子Ｌ１の両面と、第２レンズ素子Ｌ２の物体側面、第３レンズＬ３の両面と、第６レンズ素子Ｌ６の像側面と、それぞれ非球面形状を有している。
【００４３】
第９の実施形態のズームレンズ系は、物体側から像側へ順に、両凹形状の第１レンズ素子Ｌ１、プリズムに相当する平板ＰＲとから構成される第１レンズ群Ｇｒ１と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第２レンズ素子Ｌ２から構成される第２レンズ群Ｇｒ２と、絞りＳＴと、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第３レンズ素子Ｌ３から構成される第３レンズ群Ｇｒ３と、両凸形状の第４レンズ素子Ｌ４から構成される第４レンズ群Ｇｒ４と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第５レンズ素子Ｌ５、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第６レンズ素子Ｌ６から構成される第５レンズ群Ｇｒ５と、から構成される。さらに、このズームレンズ系の第５レンズ群Ｇｒ５の像側には、光学的ローパスフィルタに相当する平行平板ＬＰＦが配置されている。
【００４４】
このズームレンズ系は、最短焦点距離状態から最長焦点距離状態へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｇｒ１は像面に対して固定され、第２レンズ群Ｇｒ２は、物体側に凸の軌跡を描きながら絞りＳＴと一体となり物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇｒ３はほぼ単調に物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇｒ４はほぼ単調に物体側へ移動し、第５レンズ群Ｇｒ５は平行平板ＬＰＦとともに像面に対して固定されている。
【００４５】
レンズ素子の面のうち、第１レンズ素子Ｌ１の両面と、第２レンズ素子Ｌ２の物体側面、第３レンズＬ３の両面と、第６レンズ素子Ｌ６の像側面と、それぞれ非球面形状を有している。
【００４６】
各実施形態のズームレンズ系は、第１群内部に物体光の光軸を略９０°折り曲げる反射面を持つようリズムＰＲを備えている。このように、物体光の光軸を略９０°折り曲げることにより、撮像装置の見かけ上の薄型化を達成することが可能になる。
【００４７】
デジタルカメラを例に考えた場合、装置中で最も大きな体積を占有するのは、ズームレンズ系を含めた撮像装置である。特に、デジタルカメラで従来のレンズシャッタータイプのフィルムカメラのように、光軸の方向を変更することなくズームレンズ系に含まれるレンズや絞り等の光学要素を直線的に配列した場合、カメラの厚み方向の大きさは、撮像装置に含まれるズームレンズ系の最も物体側の構成から撮像素子までの大きさで事実上決定される。ところが、近年の撮像素子に対する高画素化に伴い、撮像装置の収差補正レベルも飛躍的に向上している。このため、撮像装置に含まれるズームレンズ系のレンズ素子の枚数も増大する一方であり、非使用時（いわゆる沈胴状態）でもレンズ素子の厚みのため薄型を達成することが困難になっている。
【００４８】
これに対し、各実施形態のズームレンズ系のように反射面により物体光の光軸を略９０°折り曲げる構成を採用することにより、非使用時には撮像装置の厚さ方向の大きさを最も物体側のレンズから反射面までの大きさまで小さくすることが可能になるため、撮像装置の見かけ上の薄型化を達成することが可能になるのである。また、反射面により物体光の光軸を略９０°折り曲げる構成を採用することにより、反射面近傍では物体光の光路を重ね合わせることができるため、空間を有効に使用することができ、撮像装置のさらなる小型化を達成することができる。
【００４９】
反射面の位置は、第１レンズ群Ｇｒ１内部であることが望ましい。最も物体側に配置された第１レンズ群Ｇｒ１内部に配置することにより、撮像装置の厚さ方向の大きさを最小にすることが可能になる。
【００５０】
反射面が含まれる第１レンズ群Ｇｒ１は、負のパワーを有することが望ましい。第１レンズ群Ｇｒ１が負のパワーを持つことにより、反射面位置での反射面の大きさを小さくすることが可能になる。また、第１レンズ群Ｇｒ１が負のパワーを有する構成を採用することにより、ズームレンズ系がいわゆるマイナスリードタイプになる。マイナスリードタイプのズームレンズ系は、広い焦点距離領域において、レトロフォーカスタイプの構成をとりやすく、撮像素子に光学像を形成するための光学系に必要な像側テレセントリック性を達成することが容易になり望ましい。
【００５１】
反射面は、（ａ）内部反射プリズム（実施形態）、（ｂ）表面反射プリズム、（Ｃ）内部反射平板ミラー、（ｄ）表面反射ミラー、のいずれを採用してもよいが、（ａ）内部反射プリズムが最適である。内部反射プリズムを採用することにより、物体光がプリズムの媒質中を通過することになるため、プリズムを透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物理的な間隔よりも短い換算面間隔になる。このため、反射面の構成として内部反射プリズムを採用した場合、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することができ望ましい。
【００５２】
反射面を内部反射プリズムで構成する場合、プリズムの材質は、以下の条件を満足することが望ましい。
【００５３】
Ｎｐ≧１．５５・・・・（１）
ただし、
Ｎｐはプリズムの材質の屈折率、
である。
【００５４】
プリズムの屈折率が上記の範囲を下まわると、コンパクト化への寄与が小さくなり好ましくない。
【００５５】
さらに、上記範囲に加えて以下の範囲にあることが好ましい。
【００５６】
Ｎｐ≧１．７・・・・（１）’
また、反射面は、完全な全反射面でなくてもよい。反射面のうち一部分の反射率を適宜調整して一部の物体光を分岐するようにし、測光や測距用のセンサに入射させてもよい。さらに、反射面全面の反射率を適宜調整してファインダ光を分岐させてもよい。さらに、各実施形態では、プリズムの入射面と出射面はいずれも平面であるが、パワーを持つ面であってもよい。
【００５７】
反射面より、物体側は１枚のレンズ素子で構成されていることが望ましい。第１群内部に物体光の光軸を略９０°折り曲げる反射面を持つようリズムＰＲを有する構造では、最も物体側に配置されたレンズの物体側面から反射面までの間隔で、光学系の実質的な厚みが決定されてしまうので、反射面より物体側の構成を、１枚のレンズ素子で構成することにより、薄型の光学系を得ることが可能になる。また、鏡胴構成の自由度を増加させることができ、撮像装置の低コスト化を達成することができる。
【００５８】
さらに、変倍時に第１レンズ群Ｇｒ１は、像面に対して固定であることが望ましい。第１レンズ群Ｇｒ１には反射面が含まれているため、移動させると大きなスペースを必要とするとともに、特に、反射面をプリズムで構成している場合、重量の大きなプリズムを移動させなければならず、駆動機構に大きな負担を強いることになり好ましくない。また、第１レンズ群Ｇｒ１を変倍時に像面に対して固定にすることにより、全長変化しない光学系を得ることができ好ましい。また、鏡胴構成も簡素化することができ、撮像装置全体の低コスト化を達成することが可能になる。さらに、第１レンズ群Ｇｒ１をズーミング時に固定する構成を採用することにより、特にデジタルカメラにおいて、ズーム時移動群のコントロールのための制御系のイニシャライズが簡単になるため、主電源ＯＮ時から撮影可能状態までに必要な時間を短縮することが可能となり望ましい。
【００５９】
各実施形態のズームレンズ系は、負のパワーを有する第１レンズ群Ｇｒ１に続く、第２レンズ群Ｇｒ２も負のパワーとする構成を採用している。この構成により、上記の第１レンズ群を固定にする構成を採用しやすく望ましい。
【００６０】
各実施形態のズームレンズ系は、以下の条件を満足することが望ましい。
【００６１】
次に、各実施の形態が満足することが好ましい条件を説明する。なお、以下の説明する個々の条件をそれぞれ単独に満足すれば、それに対応する作用効果を達成することは可能であるが、複数の条件を満足する方が、光学性能、小型化の観点からより望ましいことはいうまでもない。
【００６２】
各実施形態のズームレンズ系は、以下の条件を満足することが望ましい。
【００６３】
０．５ ＜ ｜ｆ１ ／ ｆ２｜ ＜ ５・・・・（２）
ただし、
ｆ１：第１レンズ群Ｇｒ１の焦点距離、
ｆ２：第２レンズ群Ｇｒ２の焦点距離、
である。
【００６４】
条件（２）は、第１レンズ群Ｇｒ１が負のパワーを有し、第２レンズ群Ｇｒ２が負のパワーを有する構成（例えば、実施例１乃至５）において、第１レンズ群Ｇｒ１と第２レンズ群Ｇｒ２の望ましい焦点距離比を規定している。条件（２）の下限を超えると、第１レンズ群Ｇｒ１の焦点距離が短くなりすぎるため、歪曲収差（特に最短焦点距離状態での負の歪曲収差）が著しくなり、良好な光学性能を確保することが困難になる。逆に、条件（２）の上限を超えると、第１レンズ群Ｇｒ１の焦点距離が長くなりすぎるため、第１レンズ群Ｇｒ１の負のパワーが弱くなり、第１レンズ群Ｇｒ１のレンズ径の増大を招くことになり、コンパクト化という点で好ましくない。
【００６５】
さらに、各実施形態のズームレンズ系は、以下の条件を満足することが望ましい。
【００６６】
１．５ ＜ ｜ｆ１２ｗ｜ ／ ｆｗ ＜ ４・・・・（３）
ただし、
ｆ１２ｗ：最短焦点距離状態での第１レンズ群Ｇｒ１と第２レンズ群Ｇｒ２の合成焦点距離、
ｆｗ：全系の最短焦点距離状態での焦点距離、
である。
【００６７】
条件（３）は、第１レンズ群Ｇｒ１が負のパワーを有し、第２レンズ群Ｇｒ２が負のパワーを有する構成（例えば、実施例１乃至５）において、最短焦点距離状態での第１レンズ群Ｇｒ１と第２レンズ群Ｇｒ２の合成焦点距離に関する条件である。条件（３）の上限を超えると、第１レンズ群Ｇｒ１、第２レンズ群Ｇｒ２の合成焦点距離が長くなりすぎるので全長が増大するとともに、第１レンズ群Ｇｒ１、第２レンズ群Ｇｒ２の合成パワーが弱くなるのでレンズ径が大きくなる。したがって、コンパクトなズームレンズ系を得ることが困難になる。逆に、条件（３）の下限を超えると、第１レンズ群Ｇｒ１、第２レンズ群Ｇｒ２の合成焦点距離が短くなりすぎるので、最短焦点距離状態で第１レンズ群Ｇｒ１と第２レンズ群Ｇｒ２で発生する負の歪曲収差が大きくなりすぎて補正が困難になる。
【００６８】
さらに、各実施形態のズームレンズ系は、以下の条件を満足することが望ましい。
【００６９】
０．４ ＜ ｜ｆ１２ｗ｜ ／ ｆ３ ＜ １．５・・・・（４）
ただし、
ｆ１２ｗ：最短焦点距離状態での第１レンズ群Ｇｒ１と第２レンズ群Ｇｒ２の合成焦点距離、
ｆ３：第３レンズ群Ｇｒ３の焦点距離、
である。
【００７０】
条件（４）は、第１レンズ群Ｇｒ１が負のパワーを有し、第２レンズ群Ｇｒ２が負のパワーを有する構成（例えば、実施例１乃至５）において、最短焦点距離状態での第１レンズ群Ｇｒ１と第２レンズ群Ｇｒ２の合成焦点距離と第３レンズ群の焦点距離の比に関する条件である。条件（４）の上限を超えると、第１レンズ群Ｇｒ１、第２レンズ群Ｇｒ２の合成焦点距離が相対的に長くなることを意味している。このため、条件（４）の上限を超えると、射出瞳位置が像側に移動することになり好ましくない。逆に、条件（３）の下限を超えると、第１レンズ群Ｇｒ１、第２レンズ群Ｇｒ２の合成焦点距離が短くなりすぎるので、最短焦点距離状態で第１レンズ群Ｇｒ１と第２レンズ群Ｇｒ２で発生する負の歪曲収差が大きくなりすぎて補正が困難になる。
【００７１】
２ ＜ ｜ｆ１ ／ ｆｗ｜ ＜ ４ （５）
ただし、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離、
ｆｗ：全系の広角端での焦点距離、
である。
【００７２】
条件式（５）は、第１レンズ群Ｇｒ１が負のパワーを有し、第２レンズ群Ｇｒ２が正のパワーを有する構成（例えば、実施例６乃至９）において、第１レンズ群Ｇｒ１の望ましい焦点距離を規定している。条件式（５）の上限を超えると、第１レンズ群Ｇｒ１の焦点距離が大きくなりすぎるので、結果として全長あるいは反射面から撮像素子までの距離を小さくすることができず望ましくない。また、第１レンズ群Ｇｒ１の負のパワーが弱くなりすぎるので第１レンズ群Ｇｒ１を構成するレンズ外径が大きくなりコンパクトなズームレンズ系を達成することができなくなる。逆に条件式（５）の下限を超えると、第１レンズ群Ｇｒ１の焦点距離が短くなりすぎるので、広角端において第１レンズ群Ｇｒ１で発生する負の歪曲が大きくなりすぎ、その補正を行うことが困難になる。
【００７３】
各実施形態を構成している各レンズ群は、入射光線を屈折により偏向させる屈折型レンズ（つまり、異なる屈折率を有する媒質同士の界面で偏向が行われるタイプのレンズ）のみで構成されているが、これに限られない。例えば、回折により入射光線を偏向させる回折型レンズ，回折作用と屈折作用との組合わせにより入射光線を偏向させる屈折・回折ハイブリッド型レンズ，入射光線を媒質内の屈折率分布により偏向させる屈折率分布レンズ等で、各レンズ群を構成してもよい。
【００７４】
【実施例】
以下、本発明を実施した撮像装置に含まれるズームレンズ系の構成等を、コンストラクションデータ，収差図等を挙げて、更に具体的に説明する。ここで実施例として説明する実施例１乃至４は、前述した第１乃至第９の実施形態にそれぞれ対応しており第１乃至第９の実施形態を表すレンズ構成図（図１乃至９）は、対応する実施例１乃至９のレンズ構成をそれぞれ示している。
【００７５】
各実施例のコンストラクションデータにおいて、ｒｉ （ｉ ＝ １，２，３．．．．）は物体側から数えてｉ番目の面の曲率半径（ｍｍ）、ｄｉ （ｉ ＝ １，２，３．．．．）は物体側から数えてｉ番目の軸上面間隔（ｍｍ）を示しており、Ｎｉ （ｉ ＝ １，２，３．．．．），νｉ（ｉ ＝ １，２，３．．．．）は物体側から数えてｉ番目の光学要素のｄ線に対する屈折率（Ｎｄ），アッベ数（νｄ）を示している。また、コンストラクションデータ中、ズーミングにおいて変化する軸上面間隔は、最短焦点距離状態（広角端、Ｗ）〜中間焦点距離状態（ミドル、Ｍ）〜最長焦点距離状態（望遠端、Ｔ）での可変間隔の値を示す。各焦点距離状態（Ｗ），（Ｍ），（Ｔ）に対応する全系の焦点距離（ｆ，ｍｍ）及びＦナンバー（ＦＮＯ）を他のデータと併せて示す。
【００７６】
曲率半径ｒｉに＊が付された面は、非球面で構成された面であることを示し、非球面の面形状を表す以下の式（ＡＳ）で定義されるものとする。各実施例の非球面データを他のデータと併せて示す。
【００７７】
図１０乃至図１８は実施例１〜実施例９の収差図であり、各実施例のズームレンズ系の無限遠合焦状態での収差を表している。図１０乃至図１８中、（Ｗ）は最短焦点距離状態、（Ｍ）は中間焦点距離状態、（Ｔ）は最長焦点距離状態における諸収差｛左から順に、球面収差等、非点収差、歪曲収差、Ｙ’（ｍｍ）は撮像素子上での最大像高（光軸からの距離に相当）｝を示している。球面収差図において、実線（ｄ）はｄ線に対する球面収差、一点鎖線（ｇ）はｇ線に対する球面収差、二点鎖線（ｃ）はｃ線に対する球面収差、破線（ＳＣ）は正弦条件を表している。非点収差図において、破線（ＤＭ）はメリディオナル面での非点収差、実線（ＤＳ）はサジタル面での非点収差を表している。また、歪曲収差図において、実線はｄ線に対する歪曲％を表している。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように、各実施形態のズームレンズ系によれば、高性能で高倍率ズームレンズ系を備えながら、コンパクトな、撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態（実施例１）のレンズ構成図。
【図２】第２の実施形態（実施例２）のレンズ構成図。
【図３】第３の実施形態（実施例３）のレンズ構成図。
【図４】第４の実施形態（実施例４）のレンズ構成図。
【図５】第５の実施形態（実施例１）のレンズ構成図。
【図６】第６の実施形態（実施例２）のレンズ構成図。
【図７】第７の実施形態（実施例３）のレンズ構成図。
【図８】第８の実施形態（実施例４）のレンズ構成図。
【図９】第９の実施形態（実施例４）のレンズ構成図。
【図１０】実施例１の無限遠合焦状態での収差図。
【図１１】実施例２の無限遠合焦状態での収差図。
【図１２】実施例３の無限遠合焦状態での収差図。
【図１３】実施例４の無限遠合焦状態での収差図。
【図１４】実施例５の無限遠合焦状態での収差図。
【図１５】実施例６の無限遠合焦状態での収差図。
【図１６】実施例７の無限遠合焦状態での収差図。
【図１７】実施例８の無限遠合焦状態での収差図。
【図１８】実施例９の無限遠合焦状態での収差図。
【図１９】本発明の概略を示す構成図。
【符号の説明】
ＬＰＦ：光学的ローパスフィルタに相当する平行平面板
ＳＲ：撮像素子
ＴＬ：ズームレンズ系
Ｇｒ１：第１レンズ群Ｇｒ１
Ｇｒ２：第２レンズ群Ｇｒ２
ＰＲ：内面反射プリズム
ＳＴ：絞り
【発明が属する技術分野】
本発明は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ 電荷結合素子）やＣＭＯＳセンサ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ 相補性金属酸化膜半導体センサ）等の受光面上に形成された光学像を電気信号に変換する撮像素子を備えた撮像装置に関し、特にデジタルカメラ；パーソナルコンピュータ，モバイルコンピュータ，携帯電話，情報携帯端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）等に内蔵又は外付けされるカメラの主たる構成要素である撮像装置に関するものである。詳しくは、特にズームレンズ系を備えた小型の撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、銀塩フィルムの代わりにＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどの撮像素子を用いて、光学像を電気信号に変換し、そのデータをデジタル化して記録したり転送したりするデジタルカメラが急速に普及してきている。このようなデジタルカメラにおいては、最近、２００万画素や３００万画素といった高画素を有するＣＣＤやＣＭＯＳセンサが比較的安価に提供されるようになったため、撮像素子を装着した高性能な撮像装置に対する需要が非常に増大しているおり、特に、画質を劣化させずに変倍が可能なズームレンズ系を搭載したコンパクトな撮像装置が切望されている。
【０００３】
さらに、近年では、半導体素子等の画像処理能力の向上により、パーソナルコンピュータ，モバイルコンピュータ，携帯電話，情報携帯端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）等に撮像装置が内蔵又は外付けされるようになっており、高性能な撮像装置に対する需要に拍車をかけている。
【０００４】
このような撮像装置に用いられるズームレンズ系としては、最も物体側に配置されたレンズ群が負のパワーを有する、いわゆるマイナスリードのズームレンズ系が数多く提案されている。マイナスリードのズームレンズ系は、広角化が容易であり、光学的ローパスフィルタの挿入に必要なレンズバックを確保しやすい等の特徴を有している。
【０００５】
マイナスリードのズームレンズ系としては、従来から銀塩フィルム用カメラの撮影レンズ系として提案されたズームレンズ系がある。しかしながら、これらのズームレンズ系は、特に最短焦点距離状態でのレンズ系の射出瞳位置が比較的像面の近くに位置するため、特に高画素を有する撮像素子の各画素に対応して設けられたマイクロレンズの瞳と整合せず、周辺光量が十分に確保できないという問題があった。また、変倍時に射出瞳位置が大きく変動するため、マイクロレンズの瞳の設定が困難であるという問題もあった。また、そもそも銀塩フィルムと撮像素子では、求められる空間周波数特性等の光学性能が全く異なるため、撮像素子に要求される十分な光学性能を確保できなかった。このため、撮像素子を備えた撮像装置に最適化された専用のズームレンズ系を開発する必要が生じている。
【０００６】
一方、撮像装置を小型化するために、ズームレンズ系を光路の途中で折り曲げ、光路長を変化させずにコンパクト化を図かる提案が成されている。例えば、特開平１１−１９６３０３号公報には、マイナスリードのズームレンズ系において、光路上に反射面を設けて略９０°折り曲げた後、移動レンズ群を経て撮像素子上に光学像を形成する撮像装置が提案されている。同公報開示の撮像装置は、負メニスカス形状の固定レンズ素子の像側に反射面を設け、この反射面で光路を略９０°折り曲げた後、可動の２つの正レンズ群、固定の正レンズ群を経て撮像素子に至る構成を有している。
【０００７】
また別の例として、特開平１１−２５８６７８号公報には、負メニスカス形状の固定レンズ素子、可動の正レンズ群の像側に反射面を設け、この反射面で光路を略９０°折り曲げた後、正レンズ群を経て撮像素子に至る構成が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記２つの公報においては、鏡胴の構成のみしか開示されておらず、具体的なズームレンズ系の構成が不明であるという問題があった。ズームレンズ系を備えた撮像装置では、体積的に最も大きな空間を占めるズームレンズ系を最適化しない限り、全体の小型化を達成することは困難である。
【０００９】
本発明は、以上の課題に鑑み、高性能で高倍率ズームレンズ系を備えながら、コンパクトな、撮像装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る撮像装置は、複数のレンズ群を有し、該複数のレンズ群間の間隔を変化させることによって物体の光学像を連続的に光学的に変倍可能に形成するズームレンズ系と、ズームレンズ系が形成した光学像を電気信号に変換する撮像素子を備えた撮像装置であって、前記ズームレンズ系は、物体側から順に、全体として負のパワーを有し、光束を略９０°折り曲げる反射面を含む第１レンズ群と、前記第１レンズ群との間に変化可能な空気間隔を隔てて配置され、パワーを有する第２レンズ群と、を含み、前記第１レンズ群は、物体側から順に、負のパワーを有する負レンズ素子と、反射面と、からなることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の別の側面は、上記撮像装置を含むデジタルカメラであることを特徴とする。なお、デジタルカメラの語は、従来は専ら光学的な静止画を記録するものを指していたが、動画を同時に扱えるものや家庭用のデジタルビデオカメラも提案されており、現在では特に区別されなくてなってきている。したがって、以下、デジタルカメラの語は、デジタルスチルカメラやデジタルムービー等の撮像素子の受光面上に形成された光学像を電気信号に変換する撮像素子を備えた撮像装置を主たる構成要素とするカメラをすべて含むものとする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
【００１３】
本発明の一実施形態である撮像装置は、例えば図１９に示すように、物体側（被写体側）から順に、物体の光学像を変倍可能に形成するズームレンズ系とＴＬ、光学的ローパスフィルタＬＰＦと、ズームレンズ系ＴＬ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ＳＲと、で構成されている。また、ズームレンズ系は、内部に反射面を有するプリズムＰＲを有する第１レンズ群Ｇｒ１と、後続するレンズ群を含んでいる。撮像装置は、デジタルカメラ；ビデオカメラ；パーソナルコンピュータ，モバイルコンピュータ，携帯電話，情報携帯端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）等に内蔵又は外付けされるカメラの主たる構成要素である。
【００１４】
ズームレンズ系ＴＬは、第１レンズ群Ｇｒ１を含む複数のレンズ群から構成されており、各レンズ群の間の間隔を変化させることによって光学像の大きさを変化させることが可能である。第１レンズ群Ｇｒ１は負のパワーを有しており、内部に物体光の光軸を略９０°折り曲げるプリズムＰＲを有する。
【００１５】
光学ローパスフィルタＬＰＦは、撮影レンズ系の空間周波数特性を調整し撮像素子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している。実施形態の光学ローパスフィルタは、結晶軸を所定方向に調整された水晶等の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である。なお、光学ローパスフィルタとしては、必要な光学的な遮断周波数の特性を回折効果により達成する位相型ローパスフィルタ等を採用してもよい。
【００１６】
撮像素子ＳＲは、複数の画素を有するＣＣＤからなり、ズームレンズ系が形成した光学像をＣＣＤで電気信号に変換する。撮像素子ＳＲで生成された信号は、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を施されてデジタル映像信号としてメモリー（半導体メモリー，光ディスク等）に記録されたり、場合によってはケーブルを介したり赤外線信号に変換されたりして他の機器に伝送される。なお、ＣＣＤの代わりにＣＭＯＳセンサ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を用いてもよい。
【００１７】
図１乃至図９は、本発明の第１乃至第９実施形態の撮像装置に含まれるズームレンズ系の最短焦点距離状態でのレンズ配置を示す構成図である。なお、各図においては、内部反射面を有するプリズムＰＲを平行平板で表し光路を直線的に表している。
【００１８】
第１の実施形態のズームレンズ系は、物体側から像側へ順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズ素子Ｌ１とプリズムに相当する平板ＰＲと、から構成される第１レンズ群Ｇｒ１と、両凹形状の第２レンズ素子Ｌ２と物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第３レンズ素子Ｌ３と、から構成される第２レンズ群Ｇｒ２と、絞りＳＴと、両凸形状の第４レンズ素子Ｌ４と両凹形状の第５レンズ素子Ｌ５とを接合してなる第１接合レンズ素子ＤＬ１から構成される第３レンズ群Ｇｒ３と、物体側に凹面を向けた正メニスカス形状の第６レンズ素子Ｌ６から構成される第４レンズ群Ｇｒ４と、物体側に凹面を向けた負メニスカス形状の第７レンズ素子Ｌ７とから構成される第５レンズ群Ｇｒ５と、から構成されている。さらに、このズームレンズ系の第５レンズ群Ｇｒ５の像側には、光学的ローパスフィルタに相当する平行平板ＬＰＦが配置されている。
【００１９】
このズームレンズ系は、最短焦点距離状態から最長焦点距離状態へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｇｒ１は像面に対して固定され、第２レンズ群Ｇｒ２は一旦像側へ移動した後で物体側へ移動するよう像側に凸のＵターン状の軌跡を描いて移動し、第３レンズ群Ｇｒ３は、第３レンズ群Ｇｒ３の物体側に配置された絞りＳＴと一体となりほぼ単調に物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇｒ４はほぼ単調に像側へ移動し、第５レンズ群Ｇｒ５は、第５レンズ群Ｇｒ５の像側に配置された平行平板ＬＰＦとともに、像面に対して固定されている。
【００２０】
レンズ素子の面のうち、第２レンズ素子Ｌ２の両面と、第６レンズ素子Ｌ６の像側面と、第７レンズ素子Ｌ７の物体側面は、それぞれ非球面形状を有している。
【００２１】
第２の実施形態のズームレンズ系は、物体側から像側へ順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズ素子Ｌ１、プリズムに相当する平板ＰＲ、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第２レンズ素子Ｌ２とから構成される第１レンズ群Ｇｒ１と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第３レンズ素子Ｌ３と物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第４レンズ素子Ｌ４と、から構成される第２レンズ群Ｇｒ２と、絞りＳＴと、両凸形状の第５レンズ素子Ｌ５と両凹形状の第６レンズ素子Ｌ６とを接合してなる第１接合レンズ素子ＤＬ１から構成される第３レンズ群Ｇｒ３と、物体側に凹面を向けた正メニスカス形状の第７レンズ素子Ｌ７から構成される第４レンズ群Ｇｒ４と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第８レンズ素子Ｌ８とから構成される第５レンズ群Ｇｒ５と、から構成されている。さらに、このズームレンズ系の第５レンズ群Ｇｒ５の像側には、光学的ローパスフィルタに相当する平行平板ＬＰＦが配置されている。
【００２２】
このズームレンズ系は、最短焦点距離状態から最長焦点距離状態へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｇｒ１は像面に対して固定され、第２レンズ群Ｇｒ２は一旦像側へ移動した後で物体側へ移動するよう像側に凸のＵターン状の軌跡を描いて移動し、第３レンズ群Ｇｒ３は、第３レンズ群Ｇｒ３の物体側に配置された絞りＳＴと一体となりほぼ単調に物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇｒ４はほぼ単調に像側へ移動し、第５レンズ群Ｇｒ５は、第５レンズ群Ｇｒ５の像側に配置された平行平板ＬＰＦとともに、像面に対して固定されている。
【００２３】
レンズ素子の面のうち、第１レンズ素子Ｌ１の物体側面、第３レンズ素子Ｌ３の両面、第７レンズ素子Ｌ７の像側面、第８レンズ素子Ｌ８の物体側面は、それぞれ非球面形状を有している。
【００２４】
第３の実施形態のズームレンズ系は、物体側から像側へ順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズ素子Ｌ１とプリズムに相当する平板ＰＲと、から構成される第１レンズ群Ｇｒ１と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第２レンズ素子Ｌ２と物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第３レンズ素子Ｌ３と、から構成される第２レンズ群Ｇｒ２と、絞りＳＴと、両凸形状の第４レンズ素子Ｌ４と両凹形状の第５レンズ素子Ｌ５とを接合してなる第１接合レンズ素子ＤＬ１から構成される第３レンズ群Ｇｒ３と、物体側に凹面を向けた正メニスカス形状の第６レンズ素子Ｌ６から構成される第４レンズ群Ｇｒ４と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第７レンズ素子Ｌ７とから構成される第５レンズ群Ｇｒ５と、から構成されている。さらに、このズームレンズ系の第５レンズ群Ｇｒ５の像側には、光学的ローパスフィルタに相当する平行平板ＬＰＦが配置されている。
【００２５】
このズームレンズ系は、最短焦点距離状態から最長焦点距離状態へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｇｒ１は像面に対して固定され、第２レンズ群Ｇｒ２は一旦像側へ移動した後で物体側へ移動するよう像側に凸のＵターン状の軌跡を描いて移動し、第３レンズ群Ｇｒ３は、第３レンズ群Ｇｒ３の物体側に配置された絞りＳＴと一体となりほぼ単調に物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇｒ４はほぼ単調に像側へ移動し、第５レンズ群Ｇｒ５は、第５レンズ群Ｇｒ５の像側に配置された平行平板ＬＰＦとともに、像面に対して固定されている。
【００２６】
レンズ素子の面のうち、第２レンズ素子Ｌ２の両面と、第５レンズ素子Ｌ５の像側面と、第６レンズ素子Ｌ６の両面は、それぞれ非球面形状を有している。
【００２７】
第４の実施形態のズームレンズ系は、物体側から像側へ順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズ素子Ｌ１とプリズムに相当する平板ＰＲと、から構成される第１レンズ群Ｇｒ１と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第２レンズ素子Ｌ２と物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第３レンズ素子Ｌ３と、から構成される第２レンズ群Ｇｒ２と、絞りＳＴと、両凸形状の第４レンズ素子Ｌ４と、物体側に凹面を向けた正メニスカス形状の第５レンズ素子Ｌ５と物体側に凹面を向けた負メニスカス形状の第６レンズ素子Ｌ６を接合してなる第１接合レンズ素子ＤＬ１から構成される第３レンズ群Ｇｒ３と、両凸形状の第７レンズ素子Ｌ７から構成される第４レンズ群Ｇｒ４と、から構成されている。さらに、このズームレンズ系の第４レンズ群Ｇｒ４の像側には、光学的ローパスフィルタに相当する平行平板ＬＰＦが配置されている。
【００２８】
このズームレンズ系は、最短焦点距離状態から最長焦点距離状態へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｇｒ１は像面に対して固定され、第２レンズ群Ｇｒ２は一旦像側へ移動し後で物体側へ移動するよう像側に凸のＵターン状の軌跡を描いて移動し、第３レンズ群Ｇｒ３ は、第３レンズ群Ｇｒ３の物体側に配置された絞りＳＴと一体となりほぼ単調に物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇｒ４はほぼ単調に像側へ移動し、平行平板ＬＰＦは像面に対して固定されている。
【００２９】
レンズ素子の面のうち、第２レンズ素子Ｌ２の両面と、第６レンズ素子Ｌ６の像側面と、第７レンズ素子Ｌ７の両面は、それぞれ非球面形状を有している。
【００３０】
第５の実施形態のズームレンズ系は、物体側から像側へ順に、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズ素子Ｌ１とプリズムに相当する平板ＰＲと、から構成される第１レンズ群Ｇｒ１と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第２レンズ素子Ｌ２と物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第３レンズ素子Ｌ３と、から構成される第２レンズ群Ｇｒ２と、絞りＳＴと、両凸形状の第４レンズ素子Ｌ４と両凹形状の第５レンズ素子Ｌ５とを接合してなる第１接合レンズ素子ＤＬ１から構成される第３レンズ群Ｇｒ３と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第６レンズ素子Ｌ６から構成される第４レンズ群Ｇｒ４と、から構成されている。さらに、このズームレンズ系の第４レンズ群Ｇｒ４の像側には、光学的ローパスフィルタに相当する平行平板ＬＰＦが配置されている。
【００３１】
このズームレンズ系は、最短焦点距離状態から最長焦点距離状態へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｇｒ１は像面に対して固定され、第２レンズ群Ｇｒ２は一旦像側へ移動した後で物体側へ移動するよう像側に凸のＵターン状の軌跡を描いて移動し、第３レンズ群Ｇｒ３は、第３レンズ群Ｇｒ３の物体側に配置された絞りＳＴと一体となりほぼ単調に物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇｒ４はほぼ単調に像側へ移動し、平行平板ＬＰＦは像面に対して固定されている。
【００３２】
レンズ素子の面のうち、第２レンズ素子Ｌ２の両面と、第５レンズ素子Ｌ５の像側面と、第６レンズ素子Ｌ６の両面は、それぞれ非球面形状を有している。
【００３３】
第６の実施形態のズームレンズ系は、物体側から像側へ順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズ素子Ｌ１、プリズムに相当する平板ＰＲと、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第２レンズ素子Ｌ２、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第３レンズ素子Ｌ３、から構成される第１レンズ群Ｇｒ１と、絞りＳＴと、両凸形状の第４レンズ素子Ｌ４と両凹形状の第５レンズ素子Ｌ５とを接合してなる第１接合レンズ素子ＤＬ１から構成される第２レンズ群Ｇｒ２と、物体側に凹面を向けた負メニスカス形状の第６レンズ素子Ｌ６から構成される第４レンズ群Ｇｒ４と、物体側に凹面を向けた負メニスカス形状の第７レンズ素子Ｌ７から構成される第７レンズ群Ｇｒ５と、から構成されている。さらに、このズームレンズ系の第４レンズ群Ｇｒ４の像側には、光学的ローパスフィルタに相当する平行平板ＬＰＦが配置されている。
【００３４】
このズームレンズ系は、最短焦点距離状態から最長焦点距離状態へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｇｒ１は一旦像側へ移動した後で物体側へ移動するよう像側に凸のＵターン状の軌跡を描いて移動し、第２レンズ群Ｇｒ２は、第２レンズ群Ｇｒ２の物体側に配置された絞りＳＴと一体となりほぼ単調に物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇｒ３はほぼ単調に像側へ移動し、第４レンズ群Ｇｒ４は平行平板ＬＰＦとともに像面に対して固定されている。
【００３５】
レンズ素子の面のうち、第２レンズ素子Ｌ２の両面と、第５レンズＬ５の像側面と、第６レンズ素子Ｌ６の物体側面と、それぞれ非球面形状を有している。
【００３６】
第７の実施形態のズームレンズ系は、物体側から像側へ順に、両凹形状の第１レンズ素子Ｌ１、プリズムに相当する平板ＰＲとから構成される第１レンズ群Ｇｒ１と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第２レンズ素子Ｌ２と物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第３レンズ素子Ｌ３と、から構成される第２レンズ群Ｇｒ２と、この第２レンズ素子Ｌ２と第３レンズ素子Ｌ３の間に配置された絞りＳＴと、両凸形状の第４レンズ素子Ｌ４から構成される第３レンズ群Ｇｒ３と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第５レンズ素子Ｌ５と、両凸形状の第６レンズ素子Ｌ６から構成される第４レンズ群Ｇｒ４と、から構成される。さらに、このズームレンズ系の第４レンズ群Ｇｒ４の像側には、光学的ローパスフィルタに相当する平行平板ＬＰＦが配置されている。
【００３７】
このズームレンズ系は、最短焦点距離状態から最長焦点距離状態へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｇｒ１は像面に対して固定され、第２レンズ群Ｇｒ２は、ほぼ単調に物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇｒ３は絞りＳＴと一体となりほぼ単調に物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇｒ４は平行平板ＬＰＦとともに像面に対して固定されている。
【００３８】
レンズ素子の面のうち、第１レンズ素子Ｌ１の両面と、第２レンズ素子Ｌ２の物体側面、第３レンズＬ３の両面と、第６レンズ素子Ｌ６の像側面と、それぞれ非球面形状を有している。
【００３９】
第８の実施形態のズームレンズ系は、物体側から像側へ順に、両凹形状の第１レンズ素子Ｌ１、プリズムに相当する平板ＰＲとから構成される第１レンズ群Ｇｒ１と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第２レンズ素子Ｌ２と物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第３レンズ素子Ｌ３と、から構成される第２レンズ群Ｇｒ２と、この第２レンズ素子Ｌ２と第３レンズ素子Ｌ３の間に配置された絞りＳＴと、両凸形状の第４レンズ素子Ｌ４から構成される第３レンズ群Ｇｒ３と、物体側に凹面を向けた負メニスカス形状の第５レンズ素子Ｌ５と、両凸形状の第６レンズ素子Ｌ６から構成される第４レンズ群Ｇｒ４と、から構成される。さらに、このズームレンズ系の第４レンズ群Ｇｒ４の像側には、光学的ローパスフィルタに相当する平行平板ＬＰＦが配置されている。
【００４０】
このズームレンズ系は、最短焦点距離状態から最長焦点距離状態へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｇｒ１は像面に対して固定され、第２レンズ群Ｇｒ２は、物体側に凸の軌跡を描きながら絞りＳＴと一体となり物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇｒ３はほぼ単調に物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇｒ４はほぼ単調に像側へ移動し、平行平板ＬＰＦは像面に対して固定されている。
【００４１】
このズームレンズ系は、最短焦点距離状態から最長焦点距離状態へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｇｒ１は一旦像側へ移動した後で物体側へ移動するよう像側に凸のＵターン状の軌跡を描いて移動し、第２レンズ群Ｇｒ２は、第２レンズ群Ｇｒ２の物体側に配置された絞りＳＴと一体となりほぼ単調に物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇｒ３はほぼ単調に像側へ移動し、第４レンズ群Ｇｒ４は平行平板ＬＰＦとともに像面に対して固定されている。
【００４２】
レンズ素子の面のうち、第１レンズ素子Ｌ１の両面と、第２レンズ素子Ｌ２の物体側面、第３レンズＬ３の両面と、第６レンズ素子Ｌ６の像側面と、それぞれ非球面形状を有している。
【００４３】
第９の実施形態のズームレンズ系は、物体側から像側へ順に、両凹形状の第１レンズ素子Ｌ１、プリズムに相当する平板ＰＲとから構成される第１レンズ群Ｇｒ１と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第２レンズ素子Ｌ２から構成される第２レンズ群Ｇｒ２と、絞りＳＴと、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第３レンズ素子Ｌ３から構成される第３レンズ群Ｇｒ３と、両凸形状の第４レンズ素子Ｌ４から構成される第４レンズ群Ｇｒ４と、物体側に凸面を向けた負メニスカス形状の第５レンズ素子Ｌ５、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第６レンズ素子Ｌ６から構成される第５レンズ群Ｇｒ５と、から構成される。さらに、このズームレンズ系の第５レンズ群Ｇｒ５の像側には、光学的ローパスフィルタに相当する平行平板ＬＰＦが配置されている。
【００４４】
このズームレンズ系は、最短焦点距離状態から最長焦点距離状態へのズーミングに際して、第１レンズ群Ｇｒ１は像面に対して固定され、第２レンズ群Ｇｒ２は、物体側に凸の軌跡を描きながら絞りＳＴと一体となり物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇｒ３はほぼ単調に物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇｒ４はほぼ単調に物体側へ移動し、第５レンズ群Ｇｒ５は平行平板ＬＰＦとともに像面に対して固定されている。
【００４５】
レンズ素子の面のうち、第１レンズ素子Ｌ１の両面と、第２レンズ素子Ｌ２の物体側面、第３レンズＬ３の両面と、第６レンズ素子Ｌ６の像側面と、それぞれ非球面形状を有している。
【００４６】
各実施形態のズームレンズ系は、第１群内部に物体光の光軸を略９０°折り曲げる反射面を持つようリズムＰＲを備えている。このように、物体光の光軸を略９０°折り曲げることにより、撮像装置の見かけ上の薄型化を達成することが可能になる。
【００４７】
デジタルカメラを例に考えた場合、装置中で最も大きな体積を占有するのは、ズームレンズ系を含めた撮像装置である。特に、デジタルカメラで従来のレンズシャッタータイプのフィルムカメラのように、光軸の方向を変更することなくズームレンズ系に含まれるレンズや絞り等の光学要素を直線的に配列した場合、カメラの厚み方向の大きさは、撮像装置に含まれるズームレンズ系の最も物体側の構成から撮像素子までの大きさで事実上決定される。ところが、近年の撮像素子に対する高画素化に伴い、撮像装置の収差補正レベルも飛躍的に向上している。このため、撮像装置に含まれるズームレンズ系のレンズ素子の枚数も増大する一方であり、非使用時（いわゆる沈胴状態）でもレンズ素子の厚みのため薄型を達成することが困難になっている。
【００４８】
これに対し、各実施形態のズームレンズ系のように反射面により物体光の光軸を略９０°折り曲げる構成を採用することにより、非使用時には撮像装置の厚さ方向の大きさを最も物体側のレンズから反射面までの大きさまで小さくすることが可能になるため、撮像装置の見かけ上の薄型化を達成することが可能になるのである。また、反射面により物体光の光軸を略９０°折り曲げる構成を採用することにより、反射面近傍では物体光の光路を重ね合わせることができるため、空間を有効に使用することができ、撮像装置のさらなる小型化を達成することができる。
【００４９】
反射面の位置は、第１レンズ群Ｇｒ１内部であることが望ましい。最も物体側に配置された第１レンズ群Ｇｒ１内部に配置することにより、撮像装置の厚さ方向の大きさを最小にすることが可能になる。
【００５０】
反射面が含まれる第１レンズ群Ｇｒ１は、負のパワーを有することが望ましい。第１レンズ群Ｇｒ１が負のパワーを持つことにより、反射面位置での反射面の大きさを小さくすることが可能になる。また、第１レンズ群Ｇｒ１が負のパワーを有する構成を採用することにより、ズームレンズ系がいわゆるマイナスリードタイプになる。マイナスリードタイプのズームレンズ系は、広い焦点距離領域において、レトロフォーカスタイプの構成をとりやすく、撮像素子に光学像を形成するための光学系に必要な像側テレセントリック性を達成することが容易になり望ましい。
【００５１】
反射面は、（ａ）内部反射プリズム（実施形態）、（ｂ）表面反射プリズム、（Ｃ）内部反射平板ミラー、（ｄ）表面反射ミラー、のいずれを採用してもよいが、（ａ）内部反射プリズムが最適である。内部反射プリズムを採用することにより、物体光がプリズムの媒質中を通過することになるため、プリズムを透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物理的な間隔よりも短い換算面間隔になる。このため、反射面の構成として内部反射プリズムを採用した場合、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することができ望ましい。
【００５２】
反射面を内部反射プリズムで構成する場合、プリズムの材質は、以下の条件を満足することが望ましい。
【００５３】
Ｎｐ≧１．５５・・・・（１）
ただし、
Ｎｐはプリズムの材質の屈折率、
である。
【００５４】
プリズムの屈折率が上記の範囲を下まわると、コンパクト化への寄与が小さくなり好ましくない。
【００５５】
さらに、上記範囲に加えて以下の範囲にあることが好ましい。
【００５６】
Ｎｐ≧１．７・・・・（１）’
また、反射面は、完全な全反射面でなくてもよい。反射面のうち一部分の反射率を適宜調整して一部の物体光を分岐するようにし、測光や測距用のセンサに入射させてもよい。さらに、反射面全面の反射率を適宜調整してファインダ光を分岐させてもよい。さらに、各実施形態では、プリズムの入射面と出射面はいずれも平面であるが、パワーを持つ面であってもよい。
【００５７】
反射面より、物体側は１枚のレンズ素子で構成されていることが望ましい。第１群内部に物体光の光軸を略９０°折り曲げる反射面を持つようリズムＰＲを有する構造では、最も物体側に配置されたレンズの物体側面から反射面までの間隔で、光学系の実質的な厚みが決定されてしまうので、反射面より物体側の構成を、１枚のレンズ素子で構成することにより、薄型の光学系を得ることが可能になる。また、鏡胴構成の自由度を増加させることができ、撮像装置の低コスト化を達成することができる。
【００５８】
さらに、変倍時に第１レンズ群Ｇｒ１は、像面に対して固定であることが望ましい。第１レンズ群Ｇｒ１には反射面が含まれているため、移動させると大きなスペースを必要とするとともに、特に、反射面をプリズムで構成している場合、重量の大きなプリズムを移動させなければならず、駆動機構に大きな負担を強いることになり好ましくない。また、第１レンズ群Ｇｒ１を変倍時に像面に対して固定にすることにより、全長変化しない光学系を得ることができ好ましい。また、鏡胴構成も簡素化することができ、撮像装置全体の低コスト化を達成することが可能になる。さらに、第１レンズ群Ｇｒ１をズーミング時に固定する構成を採用することにより、特にデジタルカメラにおいて、ズーム時移動群のコントロールのための制御系のイニシャライズが簡単になるため、主電源ＯＮ時から撮影可能状態までに必要な時間を短縮することが可能となり望ましい。
【００５９】
各実施形態のズームレンズ系は、負のパワーを有する第１レンズ群Ｇｒ１に続く、第２レンズ群Ｇｒ２も負のパワーとする構成を採用している。この構成により、上記の第１レンズ群を固定にする構成を採用しやすく望ましい。
【００６０】
各実施形態のズームレンズ系は、以下の条件を満足することが望ましい。
【００６１】
次に、各実施の形態が満足することが好ましい条件を説明する。なお、以下の説明する個々の条件をそれぞれ単独に満足すれば、それに対応する作用効果を達成することは可能であるが、複数の条件を満足する方が、光学性能、小型化の観点からより望ましいことはいうまでもない。
【００６２】
各実施形態のズームレンズ系は、以下の条件を満足することが望ましい。
【００６３】
０．５ ＜ ｜ｆ１ ／ ｆ２｜ ＜ ５・・・・（２）
ただし、
ｆ１：第１レンズ群Ｇｒ１の焦点距離、
ｆ２：第２レンズ群Ｇｒ２の焦点距離、
である。
【００６４】
条件（２）は、第１レンズ群Ｇｒ１が負のパワーを有し、第２レンズ群Ｇｒ２が負のパワーを有する構成（例えば、実施例１乃至５）において、第１レンズ群Ｇｒ１と第２レンズ群Ｇｒ２の望ましい焦点距離比を規定している。条件（２）の下限を超えると、第１レンズ群Ｇｒ１の焦点距離が短くなりすぎるため、歪曲収差（特に最短焦点距離状態での負の歪曲収差）が著しくなり、良好な光学性能を確保することが困難になる。逆に、条件（２）の上限を超えると、第１レンズ群Ｇｒ１の焦点距離が長くなりすぎるため、第１レンズ群Ｇｒ１の負のパワーが弱くなり、第１レンズ群Ｇｒ１のレンズ径の増大を招くことになり、コンパクト化という点で好ましくない。
【００６５】
さらに、各実施形態のズームレンズ系は、以下の条件を満足することが望ましい。
【００６６】
１．５ ＜ ｜ｆ１２ｗ｜ ／ ｆｗ ＜ ４・・・・（３）
ただし、
ｆ１２ｗ：最短焦点距離状態での第１レンズ群Ｇｒ１と第２レンズ群Ｇｒ２の合成焦点距離、
ｆｗ：全系の最短焦点距離状態での焦点距離、
である。
【００６７】
条件（３）は、第１レンズ群Ｇｒ１が負のパワーを有し、第２レンズ群Ｇｒ２が負のパワーを有する構成（例えば、実施例１乃至５）において、最短焦点距離状態での第１レンズ群Ｇｒ１と第２レンズ群Ｇｒ２の合成焦点距離に関する条件である。条件（３）の上限を超えると、第１レンズ群Ｇｒ１、第２レンズ群Ｇｒ２の合成焦点距離が長くなりすぎるので全長が増大するとともに、第１レンズ群Ｇｒ１、第２レンズ群Ｇｒ２の合成パワーが弱くなるのでレンズ径が大きくなる。したがって、コンパクトなズームレンズ系を得ることが困難になる。逆に、条件（３）の下限を超えると、第１レンズ群Ｇｒ１、第２レンズ群Ｇｒ２の合成焦点距離が短くなりすぎるので、最短焦点距離状態で第１レンズ群Ｇｒ１と第２レンズ群Ｇｒ２で発生する負の歪曲収差が大きくなりすぎて補正が困難になる。
【００６８】
さらに、各実施形態のズームレンズ系は、以下の条件を満足することが望ましい。
【００６９】
０．４ ＜ ｜ｆ１２ｗ｜ ／ ｆ３ ＜ １．５・・・・（４）
ただし、
ｆ１２ｗ：最短焦点距離状態での第１レンズ群Ｇｒ１と第２レンズ群Ｇｒ２の合成焦点距離、
ｆ３：第３レンズ群Ｇｒ３の焦点距離、
である。
【００７０】
条件（４）は、第１レンズ群Ｇｒ１が負のパワーを有し、第２レンズ群Ｇｒ２が負のパワーを有する構成（例えば、実施例１乃至５）において、最短焦点距離状態での第１レンズ群Ｇｒ１と第２レンズ群Ｇｒ２の合成焦点距離と第３レンズ群の焦点距離の比に関する条件である。条件（４）の上限を超えると、第１レンズ群Ｇｒ１、第２レンズ群Ｇｒ２の合成焦点距離が相対的に長くなることを意味している。このため、条件（４）の上限を超えると、射出瞳位置が像側に移動することになり好ましくない。逆に、条件（３）の下限を超えると、第１レンズ群Ｇｒ１、第２レンズ群Ｇｒ２の合成焦点距離が短くなりすぎるので、最短焦点距離状態で第１レンズ群Ｇｒ１と第２レンズ群Ｇｒ２で発生する負の歪曲収差が大きくなりすぎて補正が困難になる。
【００７１】
２ ＜ ｜ｆ１ ／ ｆｗ｜ ＜ ４ （５）
ただし、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離、
ｆｗ：全系の広角端での焦点距離、
である。
【００７２】
条件式（５）は、第１レンズ群Ｇｒ１が負のパワーを有し、第２レンズ群Ｇｒ２が正のパワーを有する構成（例えば、実施例６乃至９）において、第１レンズ群Ｇｒ１の望ましい焦点距離を規定している。条件式（５）の上限を超えると、第１レンズ群Ｇｒ１の焦点距離が大きくなりすぎるので、結果として全長あるいは反射面から撮像素子までの距離を小さくすることができず望ましくない。また、第１レンズ群Ｇｒ１の負のパワーが弱くなりすぎるので第１レンズ群Ｇｒ１を構成するレンズ外径が大きくなりコンパクトなズームレンズ系を達成することができなくなる。逆に条件式（５）の下限を超えると、第１レンズ群Ｇｒ１の焦点距離が短くなりすぎるので、広角端において第１レンズ群Ｇｒ１で発生する負の歪曲が大きくなりすぎ、その補正を行うことが困難になる。
【００７３】
各実施形態を構成している各レンズ群は、入射光線を屈折により偏向させる屈折型レンズ（つまり、異なる屈折率を有する媒質同士の界面で偏向が行われるタイプのレンズ）のみで構成されているが、これに限られない。例えば、回折により入射光線を偏向させる回折型レンズ，回折作用と屈折作用との組合わせにより入射光線を偏向させる屈折・回折ハイブリッド型レンズ，入射光線を媒質内の屈折率分布により偏向させる屈折率分布レンズ等で、各レンズ群を構成してもよい。
【００７４】
【実施例】
以下、本発明を実施した撮像装置に含まれるズームレンズ系の構成等を、コンストラクションデータ，収差図等を挙げて、更に具体的に説明する。ここで実施例として説明する実施例１乃至４は、前述した第１乃至第９の実施形態にそれぞれ対応しており第１乃至第９の実施形態を表すレンズ構成図（図１乃至９）は、対応する実施例１乃至９のレンズ構成をそれぞれ示している。
【００７５】
各実施例のコンストラクションデータにおいて、ｒｉ （ｉ ＝ １，２，３．．．．）は物体側から数えてｉ番目の面の曲率半径（ｍｍ）、ｄｉ （ｉ ＝ １，２，３．．．．）は物体側から数えてｉ番目の軸上面間隔（ｍｍ）を示しており、Ｎｉ （ｉ ＝ １，２，３．．．．），νｉ（ｉ ＝ １，２，３．．．．）は物体側から数えてｉ番目の光学要素のｄ線に対する屈折率（Ｎｄ），アッベ数（νｄ）を示している。また、コンストラクションデータ中、ズーミングにおいて変化する軸上面間隔は、最短焦点距離状態（広角端、Ｗ）〜中間焦点距離状態（ミドル、Ｍ）〜最長焦点距離状態（望遠端、Ｔ）での可変間隔の値を示す。各焦点距離状態（Ｗ），（Ｍ），（Ｔ）に対応する全系の焦点距離（ｆ，ｍｍ）及びＦナンバー（ＦＮＯ）を他のデータと併せて示す。
【００７６】
曲率半径ｒｉに＊が付された面は、非球面で構成された面であることを示し、非球面の面形状を表す以下の式（ＡＳ）で定義されるものとする。各実施例の非球面データを他のデータと併せて示す。
【００７７】
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように、各実施形態のズームレンズ系によれば、高性能で高倍率ズームレンズ系を備えながら、コンパクトな、撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態（実施例１）のレンズ構成図。
【図２】第２の実施形態（実施例２）のレンズ構成図。
【図３】第３の実施形態（実施例３）のレンズ構成図。
【図４】第４の実施形態（実施例４）のレンズ構成図。
【図５】第５の実施形態（実施例１）のレンズ構成図。
【図６】第６の実施形態（実施例２）のレンズ構成図。
【図７】第７の実施形態（実施例３）のレンズ構成図。
【図８】第８の実施形態（実施例４）のレンズ構成図。
【図９】第９の実施形態（実施例４）のレンズ構成図。
【図１０】実施例１の無限遠合焦状態での収差図。
【図１１】実施例２の無限遠合焦状態での収差図。
【図１２】実施例３の無限遠合焦状態での収差図。
【図１３】実施例４の無限遠合焦状態での収差図。
【図１４】実施例５の無限遠合焦状態での収差図。
【図１５】実施例６の無限遠合焦状態での収差図。
【図１６】実施例７の無限遠合焦状態での収差図。
【図１７】実施例８の無限遠合焦状態での収差図。
【図１８】実施例９の無限遠合焦状態での収差図。
【図１９】本発明の概略を示す構成図。
【符号の説明】
ＬＰＦ：光学的ローパスフィルタに相当する平行平面板
ＳＲ：撮像素子
ＴＬ：ズームレンズ系
Ｇｒ１：第１レンズ群Ｇｒ１
Ｇｒ２：第２レンズ群Ｇｒ２
ＰＲ：内面反射プリズム
ＳＴ：絞り
Claims (5)
- 複数のレンズ群を有し、該複数のレンズ群間の間隔を変化させることによって物体の光学像を連続的に光学的に変倍可能に形成するズームレンズ系と、ズームレンズ系が形成した光学像を電気信号に変換する撮像素子を備えた撮像装置であって、
前記ズームレンズ系は、物体側から順に、
全体として負のパワーを有し、光束を略９０°折り曲げる反射面を含む第１レンズ群と、
前記第１レンズ群との間に変化可能な空気間隔を隔てて配置され、パワーを有する第２レンズ群と、を含み、
前記第１レンズ群は、物体側から順に、負のパワーを有する負レンズ素子と、反射面と、からなることを特徴とする撮像装置。 - 前記ズームレンズ系の第１レンズ群が、物体側から順に、負のパワーを有する第１レンズ素子及び反射面から構成されていることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
- 前記ズームレンズ系の第１レンズ群が、変倍に際して像面に対して固定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の撮像装置。
- 前記ズームレンズ系の最も像側の面と、前記撮像素子との間に、光学的ローパスフィルタを配置していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の撮像装置。
- 請求項１乃至４のいずれかの撮像装置を備えたデジタルカメラ。
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