JP2004151552A - 薄型電子撮像装置用ズームレンズ - Google Patents
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Abstract
【課題】ズーム比、画角、Ｆ値、少ない収差など高い光学仕様性能を有する奥行き方向が極めて薄いズームレンズを提供すること。
【解決手段】最も物体側に、光路を折り曲げるための反射面ＲＦを含むプリズムＰを有し全体として負の屈折力であり変倍時固定であるレンズ群Ｇ１と、変倍時に撮像面Ｉに対して位置が不動の開口絞りＳとを有するズームレンズ。プリズムＰの光路入射面ＩＦがは物体側に凹面であり、光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面を有している。
【選択図】図１
【解決手段】最も物体側に、光路を折り曲げるための反射面ＲＦを含むプリズムＰを有し全体として負の屈折力であり変倍時固定であるレンズ群Ｇ１と、変倍時に撮像面Ｉに対して位置が不動の開口絞りＳとを有するズームレンズ。プリズムＰの光路入射面ＩＦがは物体側に凹面であり、光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面を有している。
【選択図】図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ズームレンズ、特に、奥行き方向の薄型化を実現したビデオカメラやデジタルカメラをはじめとする電子撮像装置用のズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、銀塩３５ｍｍフィルム（１３５フォーマット）カメラに代わる次世代カメラとして、デジタルカメラ（電子カメラ）が注目されてきている。さらに、それは業務用高機能タイプからポータブルな普及タイプまで幅広い範囲で、いくつものカテゴリーを有するようになってきている。このような状況の下でカメラの薄型化は重要な課題の一つであるが、従来、カメラの奥行き方向を薄くするのに最大のネックとなっているのは、光学系特にズームレンズ系の最も物体側の面から撮像面までの厚みである。最近におけるカメラボディ薄型化技術の主流は、撮影時には光学系がカメラボディから突出しているが携帯時には収納されるいわゆる沈胴式鏡筒を採用することである。沈胴式鏡筒を採用して効果的に薄型化できる可能性を有する光学系の例として、物体側から順に、負の屈折力を有する第１群と正の屈折力を有する第２群を有しており、ともに変倍時には移動するようにしたものがある（例えば、特許文献１乃至３参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１９４２７４号公報
【特許文献２】
特開平１１‐２８７９５３号公報
【特許文献３】
特開２０００−９９９７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、沈胴式鏡筒を採用すると、レンズ収納状態から使用状態に立ち上げるための時間が掛かり、使い勝手上好ましくない。また、最も物体側のレンズ群を可動とすると、防水・防塵上好ましくない。最近では、沈胴式鏡筒に見られるようなカメラの使用状態への立ち上げ時間（レンズのせり出し時間）がなく、防水・防塵上も好ましく、また、奥行き方向が極めて薄いカメラとするために光学系の光路（光軸）をミラーやプリズムなど反射光学素子で折り曲げる構成をとるものも出現している。それは、最も物体側のレンズ群を固定レンズ群とし、その中に前記反射光学素子を設け、以降の光路はカメラボディの縦あるいは横方向に折り曲げ、奥行き方向の寸法を極力薄くしたものである。この場合、ある程度の画角を確保するために、反射光学素子の直前に負レンズ系を配置している。従って、どうしてもその負レンズの厚み分だけは奥行き寸法が厚くなってしまう問題点がある。
【０００５】
本発明においては、高画質を確保しながら奥行きが薄く且つ使い勝手の良好なビデオカメラ、デジタルカメラを実現する技術を提供することを意図している。従って、本発明は、沈胴式鏡筒に見られるようなカメラの使用状態への立ち上げ時間（レンズのせり出し時間）がないズームレンズを提供することを目的とする。また、防水や防塵の面で好ましいズームレンズを提供することを目的とする。また、奥行き方向の厚みが極めて薄いカメラとするために光学系の光路（光軸）をプリズムなど反射光学素子で折り曲げる構成がとりやすいズームレンズを提供することを目的とする。また、従来の様な反射光学素子より物体側の負レンズ系などのレンズ要素を配置せずにズーム比、画角、Ｆ値、少ない収差など高い光学性能を有するズームレンズを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の電子撮像装置用ズームレンズは、最も物体側に、光路を折り曲げるための反射面を含むプリズムを有し全体として負の屈折力であり変倍時固定であるレンズ群Ｇ１と、変倍時に撮像面に対して位置が不動の開口絞りとを有するズームレンズであって、前記プリズムの光線入射面が物体側に凹面であり、光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面を有することを特徴としている。
また、本発明の電子撮像装置用ズームレンズは、前記レンズ群Ｇ１と前記開口絞りとの間に、無限遠物点合焦時広角端から望遠端に変倍する際に一方向にのみ移動する正の屈折力のレンズ群Ｇ２を有し、以下の条件を満足するように構成されている。
０．４５＜ｌｏｇγＢ／ｌｏｇγ＜０．８５
但し、ｆＴを望遠端における焦点距離、ｆｗを広角端における焦点距離としたとき、γ＝ｆＴ／ｆｗ、γＢ ＝ 望遠端におけるレンズ群Ｇ２の倍率／広角端におけるレンズ群Ｇ２の倍率である。
また、本発明の電子撮像装置用ズームレンズは、前記開口絞りから像側に向かって順に、負の屈折力を有するレンズ群Ｇ３と、正の屈折力有するレンズ群Ｇ４とを隣接して配置し、無限遠物点合焦時に広角端から望遠端へ向かって変倍する際に前記レンズ群Ｇ３と前記レンズ群Ｇ４の間隔が広角端よりも望遠端の方が小さくなるように構成されている。
また、本発明の電子撮像装置用ズームレンズは、無限遠物点合焦時、広角端から望遠端へ向かって変倍する際に前記レンズ群Ｇ４の位置が広角端よりも望遠端の方がより像側であるように構成されている。
また、本発明の電子撮像装置用ズームレンズは、前記開口絞りより像側のいずれかのレンズ群により、合焦を行なうことが出来るように構成されている。
本発明によれば、正の屈折力を有する全てのレンズ群が非球面を有している。また、本発明によれば、正の屈折力を有する全てのレンズ群が接合レンズ成分を含んでいる。
また、本発明によれば、正の屈折力を有する全てのレンズ群が１つの接合レンズ成分のみで構成されている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の態様を図示した実施例に基づき説明するが、説明に先立ち本発明の電子撮像装置用ズームレンズの作用効果について述べる。
一般に、反射面を用いて光路を屈曲させると、反射面近傍にレンズ要素を配置することが出来ない。そのため、その部分で空気換算長が必要以上に長くなり、入射瞳が深くなったり（入射瞳位置がより像側に位置する）、変倍比の確保が困難になることがある。従って、反射面近傍のように他のレンズ要素を配置することが出来ない領域は極力屈折率の高い媒質で埋め、その領域の光軸に沿った空気換算長を極力短くすることが重要である。つまり、Ｌを撮像素子の有効撮像領域（ほぼ矩形）の対角長とした場合、プリズムの光線入射面から光線射出面までの光軸上に沿って測ったときの空気換算長ｅが次の条件（１）を満たすようにするのがよい。
０．４５＜ｅ／Ｌ＜１．２ （１）
【０００８】
上記条件（１）において、上記空気換算長ｅが上限値を上回ると、プリズムを含めた物体側の光学素子が大型化しやすく、収差補正上も不利である。また、レンズ群Ｇ１以外の全てのレンズ群による合成倍率が低くなり、変倍に寄与する各レンズ群の移動量が増大するか、高いズーム比を確保することが困難となる。また、下限値を下回ると、画像周辺部の結像に寄与する光束が満足に像面に達しないし、或いはゴーストが発生しやすい。
なお、上記空気換算長ｅが次の条件（１’）を満たすようにすれば、より好ましい。
０．５５＜ｅ／Ｌ＜１．０ （１’）
さらに、上記空気換算長ｅが次の条件（１’’）を満たすようにすれば、最も好ましい。
０．６５＜ｅ／Ｌ＜０．８ （１’’）
上記条件の何れかを満足すれば、反射面前後の媒質が空気となる表面鏡を用いても構わないが、出来ればプリズム体の媒質には高い屈折率のものを使って極力短くするのが、より好ましい。
【０００９】
また、ｎｐｒｉをレンズ群Ａの光路折り曲げ素子がプリズムの場合における媒質屈折率（ｄ線）としたとき、次の条件（２）を満たすようにするのが良い。
１．４５＜ｎｐｒｉ （２）
屈折率ｎｐｒｉは高い方が好ましいが、上記条件（２）の上限値を上回ると、全反射によるゴーストが発生しやすい。また、下限値を下回ると、プリズムを含めた物体側の光学素子が大型化しやすく、収差補正上も不利である。また、レンズ群Ｇ１以外の全てのレンズ群による合成倍率が低くなり、変倍に寄与する各レンズ群の移動量が増大するか又は高いズーム比を確保することが困難となる。この様に入射面を発散面としたプリズムを最も物体側に設け、前記プリズムを有するレンズ群Ｇ１を変倍時固定とすることにより、カメラの奥行き方向を薄くすることが可能となる。
【００１０】
同時に、レンズ鏡筒の光路折り曲げ個所より像側の部分でのレンズ径方向への肥大化も回避するよう、考慮しなくてはならない。たとえば、絞り機構（シャッター機構を含む場合もある）を変倍と同時に移動させると、光量調節制御機構も一緒に移動させることになり、その移動スペースの確保のために鏡筒が径方向に肥大化してしまう。従って、本発明においては、変倍時絞り機構位置を不動としている。
【００１１】
しかしながら、変倍時に一方向に移動して変倍に大きく寄与するレンズ群よりも物体側に開口絞りを固定すると、広角端から望遠端に至るまでのＦ値の変化量が著しく大きくなり不具合である。従って、少なくとも位置不動の開口絞りよりも物体側に、変倍に寄与するレンズ群を、つまり、前記レンズ群Ｇ１と前記開口絞りとの間に広角端から望遠端に変倍する際に一方向にのみ移動するレンズ群Ｇ２を配置する必要がある。また、前記レンズ群Ｇ１が負の屈折力を有する関係上、レンズ群Ｇ２は正の屈折力とするのがよい。一方、レンズ群Ｇ２の移動量が大きいと、入射瞳が深くなって光路屈曲が成り立たなくなったり、射出側のテレセントリック性を満足出来なくなる。そのため、広角端から望遠端にかけてのレンズ群Ｇ２の倍率変化の度合いを、次の条件（３）の範囲に抑制することが好ましい。
０．５＜ｌｏｇγＢ／ｌｏｇγ＜１．５ （３）
ただし、γ ＝ ｆＴ／ｆｗ、γＢ ＝ 望遠端におけるレンズ群Ｇ２の倍率／広角端におけるレンズ群Ｇ１の倍率である。
【００１２】
上記条件（３）において、ｌｏｇγＢ／ｌｏｇγの値が上限を上回ると、入射瞳が深くなって光路屈曲の成立性や、射出側のテレセントリック性に支障をきたしやすい。また、下限を下回ると変倍比を大きく得ることが困難になる。開口絞りより後のレンズ群を移動させることで変倍比の不足を補った場合、開口絞りより後のレンズ群の移動量が大きいほど広角端から望遠端に至るまでのＦ値の変化量が大きくなる。なお、ある程度の移動量であればＦ値の変化量が少ないので、前記開口絞りよりも像側に、広角端から望遠端に変倍する際、一方向にのみ移動するレンズ群（変倍に寄与するレンズ群）を有すると良い。
【００１３】
なお、ｌｏｇγＢ／ｌｏｇγの値が、次の条件（３’）を満たすようにすれば、より好ましい。
０．６＜ｌｏｇγＢ／ｌｏｇγ＜１．４ （３’）
さらに、ｌｏｇγＢ／ｌｏｇγの値が、次の条件（３’’）を満たすようにすれば、最も好ましい。
０．７＜ｌｏｇγＢ／ｌｏｇγ＜１．３ （３’’）
【００１４】
また、前記開口絞りから像側については物体側から順に、負の屈折力であるレンズ群Ｇ３、正の屈折力であるレンズ群Ｇ４を配置する構成が好ましい。そして、広角端から望遠端に向かって変倍する際に、前記レンズ群Ｇ３とレンズ群Ｇ４の間隔が広角端よりも望遠端の方が小さくなるように、少なくともいずれか一方の群を移動させるとよい。特に、前記レンズ群Ｇ４の位置が広角端よりも望遠端の方がより像側となるような移動の仕方が好ましい。合焦については、前記開口絞りより像側のいずれかのレンズ群を光軸上にて前後させることで行なうとよい。
【００１５】
さらに、各レンズ群の移動量を出来るだけ小さくして光学系の全長を短くするために、以下の条件（４）を満足するよう、レンズ群Ｇ２以降の合成系の倍率が−１倍近傍にて変倍するのが良い。ただし、収差補正上は、倍率の絶対値は低い方が有利である。従って、望遠端においては次の条件（４）を満足するのが良い。
０．８５＜−βＲｔ＜２．０ （４）
ただし、βＲｔ はレンズ群Ｇ２以降の望遠端における合成倍率（無限遠物点）である。βＲｔ の値は上限を上回っても下限をした回っても、各レンズ群の相対的間隔の変化量が大きくなり、光学全長が長くなりがちである。
【００１６】
なお、βＲｔ の値はが次の条件（４’）を満たすようにすれば、より好ましい。
０．９＜−βＲｔ＜１．８ （４’）
さらに、βＲｔ の値はが次の条件（４’’）を満たすようにすれば、最も好ましい。
０．９５＜−βＲｔ＜１．６ （４’’）
加えて、開口絞りから像側は光路に沿って、負の屈折力であるレンズ群Ｇ３、正の屈折力であるレンズ群Ｇ４を隣接して配置し、広角端から望遠端に変倍する際に、少なくとも一方のレンズ群が像側にのみ移動するようにすることでより大きな変倍比が得られる。
【００１７】
さらに、開口絞りよりも物体側にあるレンズ群Ｇ２と像側にあるレンズ群Ｇ３とは屈折力が異符号であるため、変倍時には互いに反対方向に移動する。そこで、無限遠合焦時に広角端から望遠端に変倍する際のレンズ群Ｇ２、レンズ群Ｇ３の移動量Ｍ２、Ｍ３の比が、以下の条件（５）を満足するようにすると良い。但し、移動方向が像側の場合を正とする。
０．２＜−Ｍ３／Ｍ２＜０．７５ （５）
この場合、−Ｍ３／Ｍ２の値が、上限を上回ると入射瞳が深くなって光路屈曲の成立性や、射出側のテレセントリック性に支障をきたしやすくなる。一方、下限を下回ると広角端から望遠端に至るまでのＦ値の変化量が大きくなる。
【００１８】
なお、−Ｍ３／Ｍ２の値が、次の条件（５’）を満足するようにすれば、より好ましい。
０．２５＜−Ｍ３／Ｍ２＜０．７ （５’）
さらに、−Ｍ３／Ｍ２の値が、次の条件（５’’）を満足するようにすれば、最も好ましい。
０．３＜−Ｍ３／Ｍ２＜０．６５ （５’’）
合焦については、前記開口絞りより像側のいずれかのレンズ群にて行なうのがよい。
【００１９】
また、無限遠合焦時に広角端から望遠端に変倍する際のレンズ群Ｇ３、レンズ群Ｇ４のそれぞれの移動量Ｍ３、Ｍ４の比を次の条件（６）を満足するようにすると良い。
０．０＜Ｍ４／Ｍ３＜０．６ （６）
この場合、Ｍ４／Ｍ３の値が、上記条件（６）の上限を上回ると変倍比を稼ぐことが困難となり、また下限を下回るとフォーカスを実施するための移動スペースの確保が困難となる。
【００２０】
なお、Ｍ４／Ｍ３の値が、次の条件（６’）を満足するようにすれば、より好ましい。
０．１＜Ｍ４／Ｍ３＜０．５ （６’）
さらに、Ｍ４／Ｍ３の値が、次の条件（６’’）を満足するようにすれば、最も好ましい。
０．２＜Ｍ４／Ｍ３＜０．４５ （６’’）
【００２１】
また、レンズ群Ｇ１には、前記プリズムの像側に、物体側から順に負レンズ、正レンズの２枚にて構成された副群を配置することで、色収差や歪曲収差などの軸外収差を補正することが出来る。但し、次の条件（７）を満足することが必要である。
０＜ｆ１１／ｆ１２＜１．６ （７）
ただし、ｆ１１ 、ｆ１２ はそれぞれレンズ群Ｇ１のプリズム、上記副群の焦点距離である。上記条件（７）は、前記プリズムと、副群との焦点距離比を規定するものである。この場合、ｆ１１／ｆ１２の値が、上限を上回ると入射瞳が深くなりやすくなる。また、下限を下回ると倍率の確保のためにレンズ群Ｇ２以降の焦点距離が長くなり移動スペースが大きくなりやすい。
【００２２】
なお、ｆ１１／ｆ１２の値が次の条件（７’）を満足するようにすれば、より好ましい。
０．１＜ｆ１１／ｆ１２＜１．５ （７’）
さらに、ｆ１１／ｆ１２の値が次の条件（７’’）を満足するようにすれば、最も好ましい。
０．２＜ｆ１１／ｆ１２＜１．４ （７’’）
【００２３】
なお、プリズム射出面は偏心調整上平面にする方がよい。いずれのタイプも、近軸的屈折力配置を適切にするために、反射面を平面以外で構成してもよい。また、反射面の形状を自由に変えることの出来る制御系を設け、それでもって変倍の際に発生する焦点位置や収差の変動を補正したり、フォーカスをしたり、変倍をするために、形状制御可能な形状可変ミラーにするのがより好ましい。また、これとは別に、前記反射光学素子を、プリズム平面部に平凹レンズを接合したり、プリズムの有効光線通過面あるいは反射面を曲面で構成したりしても良い。
【００２４】
また、歪曲補正のレベルと電子撮像装置の目標サイズとのバランスの関係から、最も物体側にパワーの弱い正レンズを付加するようにしてもよい。その場合、レンズ群Ｇ１の副群はなくてもよい。また、レンズ群Ｇ１のプリズム体は常時固定とするが、前記副群は移動することが比較的容易なため可動としても良い。その場合、変倍時に像側に凸の軌跡を描きつつ移動するようにするのがよい。また、レンズの小型化にとって、レンズの構成枚数の低減や各レンズエレメントの薄肉化は重要である。しかしながら、これらの要請は、ともに、ザイデル各収差や色収差補正の自由度を失い、補正を困難にする方向のものである。ザイデル各収差について、変倍時の収差変動や変倍全域における軸外残存収差を補正するには、正の屈折力を有する全てのレンズ群に非球面を導入すると効果的である。その中でも、非球面は特に正のレンズエレメントに施すのが好ましい。また、色収差について、軸上及び倍率色収差を変倍全域に亘り補正するには、正の屈折力を有する全てのレンズ群が接合レンズ成分を含む構成とするのが望ましい。レンズ枚数を低減する意味からも、正の屈折力を有する全てのレンズ群が１つの接合レンズ成分のみで構成するのがよい。
【００２５】
なお、本発明のズームレンズは電子撮像素子を用いた電子撮像装置に適したものである。前記電子撮像装置は電子撮像装置で撮像された画像を電気信号に変換し諸々の画像処理を経て記憶媒体に記録せしめるものである。従って、前記画像処理の過程で歪曲収差による画像の歪みを補正することは容易である。但し、補正する場合には以下の条件を満たすとよい。
１．樽型歪曲収差の場合：有効撮像領域（概略矩形）の短辺長の半分から １／４のあいだのいずれかの長さに相当する像高での倍率に合わせてそれ以外の像高の歪みを補正する。
２．糸巻型歪曲収差の場合：有効撮像領域（概略矩形）の対角長の半分から１／４のあいだのいずれかの長さに相当する像高での倍率に合わせてそれ以外の像高の歪みを補正する。
３．画面中心から対角長の半分の長さに相当する像高までの歪曲収差が±の両方の値をとる場合は補正しない。
一般的に広角端では大きな樽型歪曲収差、望遠端では大きな糸巻き型歪曲収差となるため、本方式を用いると実質的に焦点距離比以上のズーム比を得る事が出来る。
以上、ズームレンズ部を薄くしつつも結像性能を良好にする手段を提供した。
【００２６】
次に、フィルター類を薄くする点について言及する。電子撮像装置には、通常、赤外光が撮像面に入射しないように一定の厚みのある赤外吸収フィルターを撮像素子よりも物体側に挿入している。本発明では、光学系を短くあるいは薄くするために、これを厚みのないコーテイングに置き換えているが、それにより、下記のような副次的効果を得ることが出来る。即ち、前記ズームレンズ系の後方にある撮像素子よりも物体側に、波長６００ｎｍでの光の透過率が８０％以上、７００ｎｍでの透過率が８％以下の近赤外シャープカットコートを採用すると、吸収タイプよりも波長７００ｎｍ以上の近赤外領域の光の透過率が低くかつ相対的に赤側の透過率が高くなり、補色モザイクフィルターを有するＣＣＤなど固体撮像素子の欠点である青紫側のマゼンタ化傾向がゲイン調整により緩和され、 原色フィルターを有するＣＣＤなど固体撮像素子並みの色再現を得ることができる。また、原色補色に限らず植物や人肌の様に近赤外領域に強い反射率を有するものの色再現が改善される。
τ６００／τ５５０≧０．８ （より良い…０．８５以上、最も良い…０．９以上）
τ７００／τ５５０≦０．０８ （より良い…０．０５以下、最も良い…０．０３以下）
【００２７】
ＣＣＤなど固体撮像素子のもう１つの欠点は、近紫外域の波長５５０ｎｍに対する感度が人間の眼のそれよりもかなり高いことである。これも、近紫外域の色収差による画像のエッジ部の色にじみを目立たせている。特に、光学系を小型化すると、各レンズ群及び各レンズのパワーが増大しやすくなる。そのために高次の色収差が発生しやすくなり、通常の硝材を用いてもそれを補正することは極めて困難になる。従って、波長４００ｎｍでの透過率（τ４００）の波長５５０ｎｍでのそれ（τ５５０）に対する比が０．０８を下回り、波長４４０ｎｍでの透過率（τ４４０）の波長５５０ｎｍでのそれ（τ５５０）に対する比が０．４を上回るような吸収体あるいは反射体を光路上に挿入すれば、色再現上必要な波長域を失わず（良好な色再現を保ったまま）色にじみなどのノイズがかなり軽減される。
τ４００／τ５５０≦０．０８ （より良い…０．０６以下、最も良い…０．０４以下）
τ４４０／τ５５０≧０．４ （より良い…０．５以上、最も良い…０．６以上）
なお、これらのフィルターの設置場所は、結像光学系（ズームレンズ）と撮像素子の間がよい。
【００２８】
一方、補色フィルターの場合、その透過光エネルギーの高さから原色フィルター付きＣＣＤと比べ実質的感度が高く、かつ解像的にも有利である。そのため、補色フィルターは小型ＣＣＤを使用したときのメリットが大である。
また、光学系を短く薄くするには、もう一方のフィルターである光学的ローパスフィルターについても出来るだけ薄くするのがよい。一般的に、光学ローパスフィルターは水晶の様な単軸結晶が有する複屈折作用を利用している。そこで、結晶軸がズームレンズの光軸に対してなす角が３５度から５５度の範囲であり、かつ各々の結晶軸を像面に投影したときの方向がそれぞれ異なる複数あるいは単独の水晶光学ローパスフィルターを含む場合、次の条件（８）を満足する様にすると良い。
ａ＜４μｍのとき０．０８ａ＜ｔＬＰＦ＜ ０．１６ａ （８）
ａ＜３μｍのとき０．０７５ａ＜ｔＬＰＦ＜ ０．１５ａ （８）
但し、ａは電子撮像素子の水平画素ピッチ（単位μｍ）、ｔＬＰＦ（ｍｍ）はズームレンズの光軸に沿って最も厚くそれとのなす角が３５度から５５度の範囲に１つの結晶軸を有する光学的ローパスフィルターの厚みである。
【００２９】
１枚あるいは複数枚で構成された前記光学的ローパスフィルターのうち最も厚いものは、その厚さがナイキスト限界周波数にて理論上コントラストがゼロになるように設定されており、およそａ／５．８８（ｍｍ）である。これよりも厚くすると、モアレ縞の様な偽信号の防止には効果があるが撮像素子の持つ分解能を十分に発揮出来なくなり、薄くすると、モアレ縞のような偽信号が十分に除去できない。しかし、モアレ縞のような偽信号はズームレンズなど撮影レンズの結像性能とも深く関連し、結像性能が高い場合はモアレ縞のような偽信号が発生しやすいので、光学的ローパスフィルターはやや厚めに、逆の場合はやや薄めに設定するのが良い。
【００３０】
一方、画素ピッチが小さくなるにつれて結像レンズ系の回折の影響によりナイキスト限界以上の周波数成分のコントラストが減少するため、モアレ縞のような偽信号の発生は少なくなる。従って、ａ／５．８８（ｍｍ）より数％ないし数十％程度薄くすると、むしろナイキスト限界に相当する周波数以下の空間周波数でのコントラストが向上し好ましい。
なお、次の条件（８’）を満足する様にすればより効果的である。
ａ＜４μｍのとき、０．０７５ａ＜ｔＬＰＦ＜ ０．１５ａ （８’）
ａ＜３μｍのとき、０．０７ａ＜ｔＬＰＦ＜ ０．１４ａ （８’）
さらに、次の条件（８’’）を満足する様にすればもっと効果的である。
ａ＜４μｍのとき、０．０７ａ＜ｔＬＰＦ＜ ０．１４ａ （８’’）
ａ＜３μｍのとき、０．０６５ａ＜ｔＬＰＦ＜ ０．１３ａ （８’’）
【００３１】
また、ａ＜４μｍにおいて、光学的ローパスフィルターは薄くしすぎると加工が困難になる。そこで、厚みをあまり薄くせず、つまり条件（８）、（８’）、（８”）の上限を超えてもコントラストがゼロになる空間周波数（カットオフ周波数）を高くする別の方法がある。それは、光学的ローパスフィルターの結晶軸がズームレンズの光軸に対してなす角を、１５度から３５度の範囲もしくは５５度から７５度となるようにする方法である。この角度の範囲においては、入射光の常光線と異常光線への分離量が４５度近傍のときよりも少なくなり、０度もしくは９０度になったときには分離しなくなる（ただし、９０度の場合は両者に速度差がつき位相差が発生する… λ／４板の原理）。なお、場合によっては、ローパスフィルターを省略することもあり得る。
【００３２】
なお、前述のごとく画素ピッチが小さくなると、回折の影響でそれに見合った高い空間周波数の結像性能が劣化してくるため、Ｆナンバーを大きくすることが困難である。従って、カメラにしたときの開口絞りの種類は、幾何収差による劣化の大きな開放と回折限界近傍の絞り値の２種類のみとしても良い。その場合、前述の光学的ローパスフィルターはなくてもよい。
【００３３】
とくに画素ピッチが小さく、開放時の結像性能が最も良い場合などは、撮像面への入射光束サイズを規制する手段として内径が可変の開口絞りを用いる方法や、内径の異なる開口絞りと入れ替える方法を用いず、常に内径が固定の開口絞りとしてもよい。その場合、開口絞りに隣接するレンズ面は、少なくとも一方は該開口絞りに向かって凸面を向けており、そのいずれかの隣接するレンズ面が開口絞り内径部を貫通する様にすると、絞りによる無駄なスペースがなく、光学系の全長短縮に寄与する。また、前記開口絞りとはレンズ面を１つ以上隔てた光軸を含むいずれかの空間に、透過率が９０％以下の光学素子（出来れば入射面、射出面がともに平面がよい）を配したり、透過率の異なる別の光学素子と入れ替える手段を持つと良い。
【００３４】
あるいは開口径が固定の複数の開口を配置し、そのうちの１つを第１群の最も像側のレンズ面と第３群の最も物体側のレンズ面の間のいずれかの光路内に挿入できるようにしておく。このようにすることで他の径の開口絞りと交換可能とすることで像面照度を調節することができる電子撮像装置を実現できる。このとき、前記複数の開口のうち、一部の開口内に波長５５０ｎｍの光に対する透過率がそれぞれ異なり且つ８０％未満であるような媒体を有するようにして、光量調節を行なうのがよい。
【００３５】
あるいは、ａ（μｍ）／Ｆナンバー＜０．４となるようなＦ値に相当する光量になるように調節を実施する場合は、開口内に波長５５０ｎｍの光に対する透過率がそれぞれ異なり且つ８０％未満の媒体を有する電子撮像装置とするのがよい。たとえば、開放値から上記条件の範囲外では、前記媒体なしか或いは波長５５０ｎｍの光に対する透過率が９１％以上のダミー媒質としておき、範囲内のときは回折の影響が出るほどに開口絞り径を小さくするのではなく、ＮＤフィルターのようなもので光量調節するのがよい。
【００３６】
また、それぞれの開口径をＦ値に反比例して小さくした複数の開口絞りを揃えておく。そしてそれぞれ周波数特性の異なる光学的ローパスフィルターを開口内に組み込んでおくのでも良い。この場合、絞り込むにつれて回折劣化が大きくなるので、開口径が小さくなるほど光学フィルターの周波数特性を高く設定しておくとよい。
【００３７】
なお、広角端の開放Ｆ値と使用する画素ピッチａμｍとの関係において、Ｆ＞ａを満たす場合は、光学ローパスフィルターはなくてもよい。つまり、ズームレンズ系と撮像素子間の光路上の媒質は、すべて空気あるいは非結晶媒質のみとしてよい。回折と幾何収差による結像特性の劣化のために、折り返し歪みを発生させ得る周波数成分がほとんどないためである。
【００３８】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。各実施例に関して、折り曲げ時の光路図は広角端無限遠物点合焦時のみが示されている。
第１実施例
図１は本発明によるズームレンズの第１実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。図２は第１実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示している。図３〜図５は第１実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、図３は広角端、図４は中間、図５は望遠端での状態を示している。図６〜図８は第１実施例にかかるズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、図６は広角端、図７は中間、図８は望遠端での状態を示している。
【００３９】
図１中、Ｉは電子撮像素子であるＣＣＤの撮像面、ＣＧは平面平板状のＣＣＤカバーガラス、ＬＰＦは光学的ローパスフィルターで、物体側から順に、本発明によるズームレンズと、光学的ローパスフィルターＬＰＦと、カバーガラスＣＧと、撮像面Ｉが配置されている。
そして、第１実施例のズームレンズは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とを有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に光路を折り曲げるための反射面ＲＦと物体側に凹面であり光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面を持つ光線入射面ＩＦを有するプリズムＰと、負の屈折力を有する後側副群とで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
後側副群は、物体側から順に、両凹負レンズＬ１１と、該両凹負レンズＬ１１に接合されていて物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２とで構成されている。
プリズムＰは、光路を９０°折り曲げる反射プリズムとして構成されている。
なお、本発明の各実施例における有効撮像領域の縦横比は３：４であり、折り曲げ方向は横方向である。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸正レンズＬ２１と負メニスカスレンズＬ２２との接合レンズで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凹負レンズＬ３１と正メニスカスレンズＬ３２との接合レンズで構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、両凸正レンズＬ４１と負メニスカスレンズＬ４２との接合レンズで構成されている。
【００４０】
無限遠物点合焦時において広角端から望遠端へと変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１及び開口絞りＳは位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は物体側へのみ移動し、第３レンズ群Ｇ３は像側へのみ移動するようになっている。
また、合焦動作時には、第４レンズ群Ｇ４が光軸上を移動するようになっている。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中のプリズムＰの光線入射面ＩＦのほかに、第１レンズ群Ｇ１中の両凹レンズＬ１１の物体側の面、第２レンズ群Ｇ２中の両凸レンズＬ２１の物体側の面、及び第４レンズ群Ｇ４中の両凸正レンズＬ４１の物体側の面に夫々設けられている。
【００４１】
次に、第１実施例のズームレンズを構成する光学部材の数値データを示す。
なお、第１実施例の数値データにおいて、ｒ１、ｒ２、…は各レンズ面の曲率半径、ｄ１、ｄ２、…は各レンズの肉厚または空気間隔、ｎｄ１、ｎｄ２、…は各レンズのｄ線での屈折率、νｄ１、νｄ２、…は各レンズのアッべ数、Ｆｎｏ．はＦナンバー、ｆは全系焦点距離、Ｄ０は物体から第１面までの距離を表している。
なお、非球面形状は、光軸方向をｚ、光軸に直交する方向をｙにとり、円錐係数をＫ、非球面係数をＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０としたとき、次の式で表される。
ｚ＝（ｙ２／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｙ／ｒ）２｝１／２］＋Ａ４ｙ４＋Ａ６ｙ６＋Ａ８ｙ８＋Ａ１０ｙ１０
なお、これらの記号は後述の実施例の数値データにおいても共通である。
【００４２】
【００４３】
【００４４】
【００４５】
第２実施例
図９は本発明にズームレンズの第２実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。図１０は第２実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示している。図１１〜図１３は第２実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、図１１は広角端、図１２は中間、図１３は望遠端での状態を示している。図１４〜図１６は第２実施例にかかるズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、図１４は広角端、図１５は中間、図１６は望遠端での状態を示している。
【００４６】
図９中、Ｉは電子撮像素子であるＣＣＤの撮像面、ＣＧは平面平板状のＣＣＤカバーガラス、ＬＰＦは光学的ローパスフィルターで、物体側から順に、本発明によるズームレンズと、光学的ローパスフィルターＬＰＦと、カバーガラスＣＧと、撮像面Ｉが配置されている。
そして、第２実施例のズームレンズは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とを有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に光路を折り曲げるための反射面ＲＦと物体側に凹面であり光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面を持つ光線入射面ＩＦを有するプリズムＰと、負の屈折力を有する後側副群とで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
後側副群は、物体側から順に、両凹負レンズＬ１１と、該両凹負レンズＬ１１に接合されていて物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２とで構成されている。
プリズムＰは、光路を９０°折り曲げる反射プリズムとして構成されている。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸正レンズＬ２１と負メニスカスレンズＬ２２との接合レンズで構成されており、全体で正の屈折力を有している。第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、正メニスカスレンズＬ３１と、両凹負レンズＬ３２と正メニスカスレンズＬ３３との接合レンズで構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、正メニスカスレンズＬ４１と両凸正レンズＬ４２との接合レンズで構成されている。
【００４７】
無限遠物点合焦時において広角端から望遠端へと変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１と開口絞りＳと第３レンズ群Ｇ３の最も物体側のレンズＬ３１は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は物体側へのみ移動し、第３レンズ群Ｇ３の接合レンズは像側へのみ移動するようになっている。
また、合焦動作時に際しては、第４レンズ群Ｇ４が光軸上を移動するようになっている。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中のプリズムＰの光線入射面ＩＦのほかに、第１レンズ群Ｇ１中の両凹レンズＬ１１の物体側の面、第２レンズ群Ｇ２中の両凸レンズＬ２１の物体側の面、及び第４レンズ群Ｇ４中の両凸正レンズＬ４２の像側の面に夫々設けられている。
【００４８】
次に、第２実施例のズームレンズを構成する光学部材の数値データを示す。
【００４９】
【００５０】
【００５１】
第３実施例
図１７は本発明にズームレンズの第３実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。図１８は第３実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示している。図１９〜図２１は第３実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、図１９は広角端、図２０は中間、図２１は望遠端での状態を示している。図２２〜図２４は第３実施例にかかるズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、図２２は広角端、図２３は中間、図２４は望遠端での状態を示している。
【００５２】
図１７中、Ｉは電子撮像素子であるＣＣＤの撮像面、ＣＧは平面平板状のＣＣＤカバーガラス、ＬＰＦは光学的ローパスフィルターで、物体側から順に、本発明によるズームレンズと、光学的ローパスフィルターＬＰＦと、カバーガラスＣＧと、撮像面Ｉが配置されている。
そして、第３実施例のズームレンズは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とを有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に光路を折り曲げるための反射面ＲＦと物体側に凹面であり光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面を持つ光線入射面ＩＦを有するプリズムＰと、負の屈折力を有する後側副群とで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
後側副群は、後側副群は、物体側から順に、両凹負レンズＬ１１と、該両凹負レンズＬ１１に接合されていて物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２とで構成されている。
プリズムＰは、光路を９０°折り曲げる反射プリズムとして構成されている。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸正レンズＬ２１と負メニスカスレンズＬ２２との接合レンズで構成されており、全体で正の屈折力を有している。第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、正メニスカスレンズＬ３１と、両凹負レンズＬ３２と正メニスカスレンズＬ３３との接合レンズで構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、負メニスカスレンズＬ４１と両凸正レンズＬ４２との接合レンズで構成されている。
【００５３】
無限遠物点合焦時において広角端から望遠端へと変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１と開口絞りＳと第３レンズ群Ｇ３の最も物体側のレンズＬ３１は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は物体側へのみ移動し、第３レンズ群Ｇ３の接合レンズは像側へのみ移動するようになっている。
また、合焦動作時に際しては、第４レンズ群Ｇ４が光軸上を移動するようになっている。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中のプリズムＰの光線入射面ＩＦのほかに、第１レンズ群Ｇ１中の両凹レンズＬ１１の物体側の面、第２レンズ群Ｇ２中の両凸レンズＬ２１の物体側の面、及び第４レンズ群Ｇ４中の両凸正レンズＬ４２の像側の面に夫々設けられている。
【００５４】
次に、第３実施例のズームレンズを構成する光学部材の数値データを示す。
【００５５】
【００５６】
【００５７】
第４実施例
図２５は本発明にズームレンズの第４実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。図２６は第４実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示している。図２７〜図２９は第４実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、図２７は広角端、図２８は中間、図２９は望遠端での状態を示している。図３０〜図３２は第３実施例にかかるズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、図３０は広角端、図３１は中間、図３２は望遠端での状態を示している。
【００５８】
図２５中、Ｉは電子撮像素子であるＣＣＤの撮像面、ＣＧは平面平板状のＣＣＤカバーガラス、ＬＰＦは光学的ローパスフィルターで、物体側から順に、本発明によるズームレンズと、光学的ローパスフィルターＬＰＦと、カバーガラスＣＧと、撮像面Ｉが配置されている。
そして、第４実施例のズームレンズは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とを有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に光路を折り曲げるための反射面ＲＦと物体側に凹面であり光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面を持つ光線入射面ＩＦを有するプリズムＰと、負の屈折力を有する後側副群とで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
後側副群は、物体側から順に、両凹負レンズＬ１１と、該両凹負レンズＬ１１に接合されていて物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２とで構成されている。
プリズムＰは、光路を９０°折り曲げる反射プリズムとして構成されている。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、負メニスカスレンズＬ２１と両凸正レンズＬ２２との接合レンズで構成されており、全体で正の屈折力を有している。第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凸正レンズＬ３１と、両凹負レンズＬ３２と正メニスカスレンズＬ３３との接合レンズで構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、負メニスカスレンズＬ４１と両凸正レンズＬ４２との接合レンズで構成されている。
【００５９】
無限遠物点合焦時において広角端から望遠端へと変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１と開口絞りＳと第３レンズ群Ｇ３の最も物体側のレンズＬ３１は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は物体側へのみ移動し、第３レンズ群Ｇ３の接合レンズは像側へのみ移動するようになっている。
また、合焦動作時に際しては、第４レンズ群Ｇ４が光軸上を移動するようになっている。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中のプリズムＰの光線入射面ＩＦのほかに、第１レンズ群Ｇ１中の両凹レンズＬ１１の物体側の面、第２レンズ群Ｇ２中の両凸レンズＬ２２の像側の面、及び第４レンズ群Ｇ４中の両凸正レンズＬ４２の像側の面に夫々設けられている。
【００６０】
次に、第４実施例のズームレンズを構成する光学部材の数値データを示す。
【００６１】
【００６２】
【００６３】
実施例５
図３３は本発明によるズームレンズの第５実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。図３４は第５実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示している。図３５〜図３７は第５実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、図３５は広角端、図３６は中間、図３７は望遠端での状態を示している。図３８〜図４０は第５実施例にかかるズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、図３８は広角端、図３９は中間、図４０は望遠端での状態を示している。
【００６４】
図３３中、Ｉは電子撮像素子であるＣＣＤの撮像面、ＣＧは平面平板状のＣＣＤカバーガラス、ＬＰＦは光学的ローパスフィルターで、物体側から順に、本発明によるズームレンズと、光学的ローパスフィルターＬＰＦと、カバーガラスＣＧと、撮像面Ｉが配置されている。
そして、第５実施例のズームレンズは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とを有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に光路を折り曲げるための反射面ＲＦと物体側に凹面であり光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面を持つ光線入射面ＩＦを有するプリズムＰと、負の屈折力を有する後側副群とで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
後側副群は、物体側から順に、両凹負レンズＬ１１と、該両凹負レンズＬ１１に接合されていて物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２とで構成されている。
プリズムＰは、光路を９０°折り曲げる反射プリズムとして構成されている。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、正メニスカスレンズＬ２１と、両凸正レンズＬ２２と両凹負レンズＬ１３の接合レンズで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凹負レンズＬ３１と正メニスカスレンズＬ３２との接合レンズで構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、正メニスカスレンズＬ４１と、両凸正レンズＬ４２と両凹負レンズＬ４３との接合レンズで構成されている。
【００６５】
無限遠物点合焦時において広角端から望遠端へと変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１及び開口絞りＳは位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は物体側へのみ移動し、第３レンズ群Ｇ３は像側へのみ移動するようになっている。
また、合焦動作時には、第４レンズ群Ｇ４が光軸上を移動するようになっている。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中のプリズムＰの光線入射面ＩＦのほかに、第１レンズ群Ｇ１中の両凹レンズＬ１１の物体側の面、第２レンズ群Ｇ２中の両凸レンズＬ２２の物体側の面、及び第４レンズ群Ｇ４中の両凸正レンズＬ４１の物体側の面に夫々設けられている。
【００６６】
次に、第５実施例のズームレンズを構成する光学部材の数値データを示す。
【００６７】
【００６８】
【００６９】
なお、本発明の各実施例では、いずれも、折り曲げ方向を上述のように電子撮像素子（ＣＣＤ）の長辺方向（水平方向）としている。短辺方向（垂直方向）へ折り曲がるようにしたほうが、折り曲げのためのスペースが少なくて済み小型化には有利であるが、長辺方向への折り曲げに対応できるようにしておけば、長辺、短辺のいずれへの折り曲げにも対応でき、レンズを組み込むカメラデザインの自由度が増して好ましい。
【００７０】
次に、上記各実施例における条件式のパラメータ等の値を表示する。
【００７１】
以上説明したように、本発明のズームレンズは、特許請求の範囲に記載した特徴のほかに下記のような特徴も有している。
（１）無限遠物点合焦時広角端から望遠端へ向かって変倍する際に前記レンズ群Ｇ４の位置が広角端よりも望遠端の方がより像側である請求項３に記載のズームレンズ。
（２）前記開口絞りより像側のいずれかのレンズ群にて合焦を行なうことの出来る請求項１乃至３の何れか又は上記（１）に記載のズームレンズ。
（３）正の屈折力を有する全てのレンズ群に非球面を有する請求範囲１乃至３の何れか又は上記（１）又は（２）に記載のズームレンズ。
（４）正の屈折力を有する全てのレンズ群が接合レンズ成分を含む請求範囲１乃至３の何れか又は上記（１）乃至（３）の何れかに記載のズームレンズ。
（５）正の屈折力を有する全てのレンズ群が１つの接合レンズ成分のみで構成される請求範囲１乃至３の何れか又は上記（１）乃至（４）の何れかに記載のズームレンズ。
【００７２】
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、極力物体側にミラーなど反射光学素子を挿入して光学系特にズームレンズ系の光路（光軸）を折り曲げる構成とし諸々の工夫を入れることにより、ズーム比、画角、Ｆ値、少ない収差など高い光学仕様性能を確保しながらも、沈胴式鏡筒に見られるようなカメラの使用状態への立ち上げ時間（レンズのせり出し時間）がなく、防水・防塵上も好ましく、また、奥行き方向が極めて薄いカメラとすることが可能となるズームレンズを提供することが出来る。加えて、絞り、シャッター機構などを移動させない光学系とすることで奥行きをさらに薄くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるズームレンズの第１実施例の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。
【図２】第１実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示している。
【図３】第１実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図４】第１実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図５】第１実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【図６】第１実施例にかかるズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図７】第１実施例にかかるズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図８】第１実施例にかかるズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【図９】本発明にかかるズームレンズの第２実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。
【図１０】第２実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示している。
【図１１】第２実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図１２】第２実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図１３】第２実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【図１４】第２実施例にかかるズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図１５】第２実施例にかかるズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図１６】第２実施例にかかるズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【図１７】本発明にかかるズームレンズの第３実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。
【図１８】第３実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示している。
【図１９】第３実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図２０】第３実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図２１】第３実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【図２２】第３実施例にかかるズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図２３】第３実施例にかかるズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図２４】第３実施例にかかるズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【図２５】本発明にかかるズームレンズの第４実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。
【図２６】第４実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示している。
【図２７】第４実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図２８】第４実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図２９】第４実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【図３０】第４実施例にかかるズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図３１】第４実施例にかかるズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図３２】第４実施例にかかるズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【図３３】本発明にかかるズームレンズの第５実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。
【図３４】第５実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示している。
【図３５】第５実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図３６】第５実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図３７】第５実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【図３８】第５実施例にかかるズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図３９】第５実施例にかかるズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図４０】第５実施例にかかるズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【符号の説明】
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｇ４ 第４レンズ群
Ｌ１１〜Ｌ４３ レンズ
Ｐ プリズム
ＲＦ 反射面
ＩＦ 光線入射面
ＬＰＦ 光学的ローパスフィルター
ＣＧ カバーガラス
Ｉ 撮像面
【発明の属する技術分野】
本発明は、ズームレンズ、特に、奥行き方向の薄型化を実現したビデオカメラやデジタルカメラをはじめとする電子撮像装置用のズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、銀塩３５ｍｍフィルム（１３５フォーマット）カメラに代わる次世代カメラとして、デジタルカメラ（電子カメラ）が注目されてきている。さらに、それは業務用高機能タイプからポータブルな普及タイプまで幅広い範囲で、いくつものカテゴリーを有するようになってきている。このような状況の下でカメラの薄型化は重要な課題の一つであるが、従来、カメラの奥行き方向を薄くするのに最大のネックとなっているのは、光学系特にズームレンズ系の最も物体側の面から撮像面までの厚みである。最近におけるカメラボディ薄型化技術の主流は、撮影時には光学系がカメラボディから突出しているが携帯時には収納されるいわゆる沈胴式鏡筒を採用することである。沈胴式鏡筒を採用して効果的に薄型化できる可能性を有する光学系の例として、物体側から順に、負の屈折力を有する第１群と正の屈折力を有する第２群を有しており、ともに変倍時には移動するようにしたものがある（例えば、特許文献１乃至３参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１９４２７４号公報
【特許文献２】
特開平１１‐２８７９５３号公報
【特許文献３】
特開２０００−９９９７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、沈胴式鏡筒を採用すると、レンズ収納状態から使用状態に立ち上げるための時間が掛かり、使い勝手上好ましくない。また、最も物体側のレンズ群を可動とすると、防水・防塵上好ましくない。最近では、沈胴式鏡筒に見られるようなカメラの使用状態への立ち上げ時間（レンズのせり出し時間）がなく、防水・防塵上も好ましく、また、奥行き方向が極めて薄いカメラとするために光学系の光路（光軸）をミラーやプリズムなど反射光学素子で折り曲げる構成をとるものも出現している。それは、最も物体側のレンズ群を固定レンズ群とし、その中に前記反射光学素子を設け、以降の光路はカメラボディの縦あるいは横方向に折り曲げ、奥行き方向の寸法を極力薄くしたものである。この場合、ある程度の画角を確保するために、反射光学素子の直前に負レンズ系を配置している。従って、どうしてもその負レンズの厚み分だけは奥行き寸法が厚くなってしまう問題点がある。
【０００５】
本発明においては、高画質を確保しながら奥行きが薄く且つ使い勝手の良好なビデオカメラ、デジタルカメラを実現する技術を提供することを意図している。従って、本発明は、沈胴式鏡筒に見られるようなカメラの使用状態への立ち上げ時間（レンズのせり出し時間）がないズームレンズを提供することを目的とする。また、防水や防塵の面で好ましいズームレンズを提供することを目的とする。また、奥行き方向の厚みが極めて薄いカメラとするために光学系の光路（光軸）をプリズムなど反射光学素子で折り曲げる構成がとりやすいズームレンズを提供することを目的とする。また、従来の様な反射光学素子より物体側の負レンズ系などのレンズ要素を配置せずにズーム比、画角、Ｆ値、少ない収差など高い光学性能を有するズームレンズを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の電子撮像装置用ズームレンズは、最も物体側に、光路を折り曲げるための反射面を含むプリズムを有し全体として負の屈折力であり変倍時固定であるレンズ群Ｇ１と、変倍時に撮像面に対して位置が不動の開口絞りとを有するズームレンズであって、前記プリズムの光線入射面が物体側に凹面であり、光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面を有することを特徴としている。
また、本発明の電子撮像装置用ズームレンズは、前記レンズ群Ｇ１と前記開口絞りとの間に、無限遠物点合焦時広角端から望遠端に変倍する際に一方向にのみ移動する正の屈折力のレンズ群Ｇ２を有し、以下の条件を満足するように構成されている。
０．４５＜ｌｏｇγＢ／ｌｏｇγ＜０．８５
但し、ｆＴを望遠端における焦点距離、ｆｗを広角端における焦点距離としたとき、γ＝ｆＴ／ｆｗ、γＢ ＝ 望遠端におけるレンズ群Ｇ２の倍率／広角端におけるレンズ群Ｇ２の倍率である。
また、本発明の電子撮像装置用ズームレンズは、前記開口絞りから像側に向かって順に、負の屈折力を有するレンズ群Ｇ３と、正の屈折力有するレンズ群Ｇ４とを隣接して配置し、無限遠物点合焦時に広角端から望遠端へ向かって変倍する際に前記レンズ群Ｇ３と前記レンズ群Ｇ４の間隔が広角端よりも望遠端の方が小さくなるように構成されている。
また、本発明の電子撮像装置用ズームレンズは、無限遠物点合焦時、広角端から望遠端へ向かって変倍する際に前記レンズ群Ｇ４の位置が広角端よりも望遠端の方がより像側であるように構成されている。
また、本発明の電子撮像装置用ズームレンズは、前記開口絞りより像側のいずれかのレンズ群により、合焦を行なうことが出来るように構成されている。
本発明によれば、正の屈折力を有する全てのレンズ群が非球面を有している。また、本発明によれば、正の屈折力を有する全てのレンズ群が接合レンズ成分を含んでいる。
また、本発明によれば、正の屈折力を有する全てのレンズ群が１つの接合レンズ成分のみで構成されている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の態様を図示した実施例に基づき説明するが、説明に先立ち本発明の電子撮像装置用ズームレンズの作用効果について述べる。
一般に、反射面を用いて光路を屈曲させると、反射面近傍にレンズ要素を配置することが出来ない。そのため、その部分で空気換算長が必要以上に長くなり、入射瞳が深くなったり（入射瞳位置がより像側に位置する）、変倍比の確保が困難になることがある。従って、反射面近傍のように他のレンズ要素を配置することが出来ない領域は極力屈折率の高い媒質で埋め、その領域の光軸に沿った空気換算長を極力短くすることが重要である。つまり、Ｌを撮像素子の有効撮像領域（ほぼ矩形）の対角長とした場合、プリズムの光線入射面から光線射出面までの光軸上に沿って測ったときの空気換算長ｅが次の条件（１）を満たすようにするのがよい。
０．４５＜ｅ／Ｌ＜１．２ （１）
【０００８】
上記条件（１）において、上記空気換算長ｅが上限値を上回ると、プリズムを含めた物体側の光学素子が大型化しやすく、収差補正上も不利である。また、レンズ群Ｇ１以外の全てのレンズ群による合成倍率が低くなり、変倍に寄与する各レンズ群の移動量が増大するか、高いズーム比を確保することが困難となる。また、下限値を下回ると、画像周辺部の結像に寄与する光束が満足に像面に達しないし、或いはゴーストが発生しやすい。
なお、上記空気換算長ｅが次の条件（１’）を満たすようにすれば、より好ましい。
０．５５＜ｅ／Ｌ＜１．０ （１’）
さらに、上記空気換算長ｅが次の条件（１’’）を満たすようにすれば、最も好ましい。
０．６５＜ｅ／Ｌ＜０．８ （１’’）
上記条件の何れかを満足すれば、反射面前後の媒質が空気となる表面鏡を用いても構わないが、出来ればプリズム体の媒質には高い屈折率のものを使って極力短くするのが、より好ましい。
【０００９】
また、ｎｐｒｉをレンズ群Ａの光路折り曲げ素子がプリズムの場合における媒質屈折率（ｄ線）としたとき、次の条件（２）を満たすようにするのが良い。
１．４５＜ｎｐｒｉ （２）
屈折率ｎｐｒｉは高い方が好ましいが、上記条件（２）の上限値を上回ると、全反射によるゴーストが発生しやすい。また、下限値を下回ると、プリズムを含めた物体側の光学素子が大型化しやすく、収差補正上も不利である。また、レンズ群Ｇ１以外の全てのレンズ群による合成倍率が低くなり、変倍に寄与する各レンズ群の移動量が増大するか又は高いズーム比を確保することが困難となる。この様に入射面を発散面としたプリズムを最も物体側に設け、前記プリズムを有するレンズ群Ｇ１を変倍時固定とすることにより、カメラの奥行き方向を薄くすることが可能となる。
【００１０】
同時に、レンズ鏡筒の光路折り曲げ個所より像側の部分でのレンズ径方向への肥大化も回避するよう、考慮しなくてはならない。たとえば、絞り機構（シャッター機構を含む場合もある）を変倍と同時に移動させると、光量調節制御機構も一緒に移動させることになり、その移動スペースの確保のために鏡筒が径方向に肥大化してしまう。従って、本発明においては、変倍時絞り機構位置を不動としている。
【００１１】
しかしながら、変倍時に一方向に移動して変倍に大きく寄与するレンズ群よりも物体側に開口絞りを固定すると、広角端から望遠端に至るまでのＦ値の変化量が著しく大きくなり不具合である。従って、少なくとも位置不動の開口絞りよりも物体側に、変倍に寄与するレンズ群を、つまり、前記レンズ群Ｇ１と前記開口絞りとの間に広角端から望遠端に変倍する際に一方向にのみ移動するレンズ群Ｇ２を配置する必要がある。また、前記レンズ群Ｇ１が負の屈折力を有する関係上、レンズ群Ｇ２は正の屈折力とするのがよい。一方、レンズ群Ｇ２の移動量が大きいと、入射瞳が深くなって光路屈曲が成り立たなくなったり、射出側のテレセントリック性を満足出来なくなる。そのため、広角端から望遠端にかけてのレンズ群Ｇ２の倍率変化の度合いを、次の条件（３）の範囲に抑制することが好ましい。
０．５＜ｌｏｇγＢ／ｌｏｇγ＜１．５ （３）
ただし、γ ＝ ｆＴ／ｆｗ、γＢ ＝ 望遠端におけるレンズ群Ｇ２の倍率／広角端におけるレンズ群Ｇ１の倍率である。
【００１２】
上記条件（３）において、ｌｏｇγＢ／ｌｏｇγの値が上限を上回ると、入射瞳が深くなって光路屈曲の成立性や、射出側のテレセントリック性に支障をきたしやすい。また、下限を下回ると変倍比を大きく得ることが困難になる。開口絞りより後のレンズ群を移動させることで変倍比の不足を補った場合、開口絞りより後のレンズ群の移動量が大きいほど広角端から望遠端に至るまでのＦ値の変化量が大きくなる。なお、ある程度の移動量であればＦ値の変化量が少ないので、前記開口絞りよりも像側に、広角端から望遠端に変倍する際、一方向にのみ移動するレンズ群（変倍に寄与するレンズ群）を有すると良い。
【００１３】
なお、ｌｏｇγＢ／ｌｏｇγの値が、次の条件（３’）を満たすようにすれば、より好ましい。
０．６＜ｌｏｇγＢ／ｌｏｇγ＜１．４ （３’）
さらに、ｌｏｇγＢ／ｌｏｇγの値が、次の条件（３’’）を満たすようにすれば、最も好ましい。
０．７＜ｌｏｇγＢ／ｌｏｇγ＜１．３ （３’’）
【００１４】
また、前記開口絞りから像側については物体側から順に、負の屈折力であるレンズ群Ｇ３、正の屈折力であるレンズ群Ｇ４を配置する構成が好ましい。そして、広角端から望遠端に向かって変倍する際に、前記レンズ群Ｇ３とレンズ群Ｇ４の間隔が広角端よりも望遠端の方が小さくなるように、少なくともいずれか一方の群を移動させるとよい。特に、前記レンズ群Ｇ４の位置が広角端よりも望遠端の方がより像側となるような移動の仕方が好ましい。合焦については、前記開口絞りより像側のいずれかのレンズ群を光軸上にて前後させることで行なうとよい。
【００１５】
さらに、各レンズ群の移動量を出来るだけ小さくして光学系の全長を短くするために、以下の条件（４）を満足するよう、レンズ群Ｇ２以降の合成系の倍率が−１倍近傍にて変倍するのが良い。ただし、収差補正上は、倍率の絶対値は低い方が有利である。従って、望遠端においては次の条件（４）を満足するのが良い。
０．８５＜−βＲｔ＜２．０ （４）
ただし、βＲｔ はレンズ群Ｇ２以降の望遠端における合成倍率（無限遠物点）である。βＲｔ の値は上限を上回っても下限をした回っても、各レンズ群の相対的間隔の変化量が大きくなり、光学全長が長くなりがちである。
【００１６】
なお、βＲｔ の値はが次の条件（４’）を満たすようにすれば、より好ましい。
０．９＜−βＲｔ＜１．８ （４’）
さらに、βＲｔ の値はが次の条件（４’’）を満たすようにすれば、最も好ましい。
０．９５＜−βＲｔ＜１．６ （４’’）
加えて、開口絞りから像側は光路に沿って、負の屈折力であるレンズ群Ｇ３、正の屈折力であるレンズ群Ｇ４を隣接して配置し、広角端から望遠端に変倍する際に、少なくとも一方のレンズ群が像側にのみ移動するようにすることでより大きな変倍比が得られる。
【００１７】
さらに、開口絞りよりも物体側にあるレンズ群Ｇ２と像側にあるレンズ群Ｇ３とは屈折力が異符号であるため、変倍時には互いに反対方向に移動する。そこで、無限遠合焦時に広角端から望遠端に変倍する際のレンズ群Ｇ２、レンズ群Ｇ３の移動量Ｍ２、Ｍ３の比が、以下の条件（５）を満足するようにすると良い。但し、移動方向が像側の場合を正とする。
０．２＜−Ｍ３／Ｍ２＜０．７５ （５）
この場合、−Ｍ３／Ｍ２の値が、上限を上回ると入射瞳が深くなって光路屈曲の成立性や、射出側のテレセントリック性に支障をきたしやすくなる。一方、下限を下回ると広角端から望遠端に至るまでのＦ値の変化量が大きくなる。
【００１８】
なお、−Ｍ３／Ｍ２の値が、次の条件（５’）を満足するようにすれば、より好ましい。
０．２５＜−Ｍ３／Ｍ２＜０．７ （５’）
さらに、−Ｍ３／Ｍ２の値が、次の条件（５’’）を満足するようにすれば、最も好ましい。
０．３＜−Ｍ３／Ｍ２＜０．６５ （５’’）
合焦については、前記開口絞りより像側のいずれかのレンズ群にて行なうのがよい。
【００１９】
また、無限遠合焦時に広角端から望遠端に変倍する際のレンズ群Ｇ３、レンズ群Ｇ４のそれぞれの移動量Ｍ３、Ｍ４の比を次の条件（６）を満足するようにすると良い。
０．０＜Ｍ４／Ｍ３＜０．６ （６）
この場合、Ｍ４／Ｍ３の値が、上記条件（６）の上限を上回ると変倍比を稼ぐことが困難となり、また下限を下回るとフォーカスを実施するための移動スペースの確保が困難となる。
【００２０】
なお、Ｍ４／Ｍ３の値が、次の条件（６’）を満足するようにすれば、より好ましい。
０．１＜Ｍ４／Ｍ３＜０．５ （６’）
さらに、Ｍ４／Ｍ３の値が、次の条件（６’’）を満足するようにすれば、最も好ましい。
０．２＜Ｍ４／Ｍ３＜０．４５ （６’’）
【００２１】
また、レンズ群Ｇ１には、前記プリズムの像側に、物体側から順に負レンズ、正レンズの２枚にて構成された副群を配置することで、色収差や歪曲収差などの軸外収差を補正することが出来る。但し、次の条件（７）を満足することが必要である。
０＜ｆ１１／ｆ１２＜１．６ （７）
ただし、ｆ１１ 、ｆ１２ はそれぞれレンズ群Ｇ１のプリズム、上記副群の焦点距離である。上記条件（７）は、前記プリズムと、副群との焦点距離比を規定するものである。この場合、ｆ１１／ｆ１２の値が、上限を上回ると入射瞳が深くなりやすくなる。また、下限を下回ると倍率の確保のためにレンズ群Ｇ２以降の焦点距離が長くなり移動スペースが大きくなりやすい。
【００２２】
なお、ｆ１１／ｆ１２の値が次の条件（７’）を満足するようにすれば、より好ましい。
０．１＜ｆ１１／ｆ１２＜１．５ （７’）
さらに、ｆ１１／ｆ１２の値が次の条件（７’’）を満足するようにすれば、最も好ましい。
０．２＜ｆ１１／ｆ１２＜１．４ （７’’）
【００２３】
なお、プリズム射出面は偏心調整上平面にする方がよい。いずれのタイプも、近軸的屈折力配置を適切にするために、反射面を平面以外で構成してもよい。また、反射面の形状を自由に変えることの出来る制御系を設け、それでもって変倍の際に発生する焦点位置や収差の変動を補正したり、フォーカスをしたり、変倍をするために、形状制御可能な形状可変ミラーにするのがより好ましい。また、これとは別に、前記反射光学素子を、プリズム平面部に平凹レンズを接合したり、プリズムの有効光線通過面あるいは反射面を曲面で構成したりしても良い。
【００２４】
また、歪曲補正のレベルと電子撮像装置の目標サイズとのバランスの関係から、最も物体側にパワーの弱い正レンズを付加するようにしてもよい。その場合、レンズ群Ｇ１の副群はなくてもよい。また、レンズ群Ｇ１のプリズム体は常時固定とするが、前記副群は移動することが比較的容易なため可動としても良い。その場合、変倍時に像側に凸の軌跡を描きつつ移動するようにするのがよい。また、レンズの小型化にとって、レンズの構成枚数の低減や各レンズエレメントの薄肉化は重要である。しかしながら、これらの要請は、ともに、ザイデル各収差や色収差補正の自由度を失い、補正を困難にする方向のものである。ザイデル各収差について、変倍時の収差変動や変倍全域における軸外残存収差を補正するには、正の屈折力を有する全てのレンズ群に非球面を導入すると効果的である。その中でも、非球面は特に正のレンズエレメントに施すのが好ましい。また、色収差について、軸上及び倍率色収差を変倍全域に亘り補正するには、正の屈折力を有する全てのレンズ群が接合レンズ成分を含む構成とするのが望ましい。レンズ枚数を低減する意味からも、正の屈折力を有する全てのレンズ群が１つの接合レンズ成分のみで構成するのがよい。
【００２５】
なお、本発明のズームレンズは電子撮像素子を用いた電子撮像装置に適したものである。前記電子撮像装置は電子撮像装置で撮像された画像を電気信号に変換し諸々の画像処理を経て記憶媒体に記録せしめるものである。従って、前記画像処理の過程で歪曲収差による画像の歪みを補正することは容易である。但し、補正する場合には以下の条件を満たすとよい。
１．樽型歪曲収差の場合：有効撮像領域（概略矩形）の短辺長の半分から １／４のあいだのいずれかの長さに相当する像高での倍率に合わせてそれ以外の像高の歪みを補正する。
２．糸巻型歪曲収差の場合：有効撮像領域（概略矩形）の対角長の半分から１／４のあいだのいずれかの長さに相当する像高での倍率に合わせてそれ以外の像高の歪みを補正する。
３．画面中心から対角長の半分の長さに相当する像高までの歪曲収差が±の両方の値をとる場合は補正しない。
一般的に広角端では大きな樽型歪曲収差、望遠端では大きな糸巻き型歪曲収差となるため、本方式を用いると実質的に焦点距離比以上のズーム比を得る事が出来る。
以上、ズームレンズ部を薄くしつつも結像性能を良好にする手段を提供した。
【００２６】
次に、フィルター類を薄くする点について言及する。電子撮像装置には、通常、赤外光が撮像面に入射しないように一定の厚みのある赤外吸収フィルターを撮像素子よりも物体側に挿入している。本発明では、光学系を短くあるいは薄くするために、これを厚みのないコーテイングに置き換えているが、それにより、下記のような副次的効果を得ることが出来る。即ち、前記ズームレンズ系の後方にある撮像素子よりも物体側に、波長６００ｎｍでの光の透過率が８０％以上、７００ｎｍでの透過率が８％以下の近赤外シャープカットコートを採用すると、吸収タイプよりも波長７００ｎｍ以上の近赤外領域の光の透過率が低くかつ相対的に赤側の透過率が高くなり、補色モザイクフィルターを有するＣＣＤなど固体撮像素子の欠点である青紫側のマゼンタ化傾向がゲイン調整により緩和され、 原色フィルターを有するＣＣＤなど固体撮像素子並みの色再現を得ることができる。また、原色補色に限らず植物や人肌の様に近赤外領域に強い反射率を有するものの色再現が改善される。
τ６００／τ５５０≧０．８ （より良い…０．８５以上、最も良い…０．９以上）
τ７００／τ５５０≦０．０８ （より良い…０．０５以下、最も良い…０．０３以下）
【００２７】
ＣＣＤなど固体撮像素子のもう１つの欠点は、近紫外域の波長５５０ｎｍに対する感度が人間の眼のそれよりもかなり高いことである。これも、近紫外域の色収差による画像のエッジ部の色にじみを目立たせている。特に、光学系を小型化すると、各レンズ群及び各レンズのパワーが増大しやすくなる。そのために高次の色収差が発生しやすくなり、通常の硝材を用いてもそれを補正することは極めて困難になる。従って、波長４００ｎｍでの透過率（τ４００）の波長５５０ｎｍでのそれ（τ５５０）に対する比が０．０８を下回り、波長４４０ｎｍでの透過率（τ４４０）の波長５５０ｎｍでのそれ（τ５５０）に対する比が０．４を上回るような吸収体あるいは反射体を光路上に挿入すれば、色再現上必要な波長域を失わず（良好な色再現を保ったまま）色にじみなどのノイズがかなり軽減される。
τ４００／τ５５０≦０．０８ （より良い…０．０６以下、最も良い…０．０４以下）
τ４４０／τ５５０≧０．４ （より良い…０．５以上、最も良い…０．６以上）
なお、これらのフィルターの設置場所は、結像光学系（ズームレンズ）と撮像素子の間がよい。
【００２８】
一方、補色フィルターの場合、その透過光エネルギーの高さから原色フィルター付きＣＣＤと比べ実質的感度が高く、かつ解像的にも有利である。そのため、補色フィルターは小型ＣＣＤを使用したときのメリットが大である。
また、光学系を短く薄くするには、もう一方のフィルターである光学的ローパスフィルターについても出来るだけ薄くするのがよい。一般的に、光学ローパスフィルターは水晶の様な単軸結晶が有する複屈折作用を利用している。そこで、結晶軸がズームレンズの光軸に対してなす角が３５度から５５度の範囲であり、かつ各々の結晶軸を像面に投影したときの方向がそれぞれ異なる複数あるいは単独の水晶光学ローパスフィルターを含む場合、次の条件（８）を満足する様にすると良い。
ａ＜４μｍのとき０．０８ａ＜ｔＬＰＦ＜ ０．１６ａ （８）
ａ＜３μｍのとき０．０７５ａ＜ｔＬＰＦ＜ ０．１５ａ （８）
但し、ａは電子撮像素子の水平画素ピッチ（単位μｍ）、ｔＬＰＦ（ｍｍ）はズームレンズの光軸に沿って最も厚くそれとのなす角が３５度から５５度の範囲に１つの結晶軸を有する光学的ローパスフィルターの厚みである。
【００２９】
１枚あるいは複数枚で構成された前記光学的ローパスフィルターのうち最も厚いものは、その厚さがナイキスト限界周波数にて理論上コントラストがゼロになるように設定されており、およそａ／５．８８（ｍｍ）である。これよりも厚くすると、モアレ縞の様な偽信号の防止には効果があるが撮像素子の持つ分解能を十分に発揮出来なくなり、薄くすると、モアレ縞のような偽信号が十分に除去できない。しかし、モアレ縞のような偽信号はズームレンズなど撮影レンズの結像性能とも深く関連し、結像性能が高い場合はモアレ縞のような偽信号が発生しやすいので、光学的ローパスフィルターはやや厚めに、逆の場合はやや薄めに設定するのが良い。
【００３０】
一方、画素ピッチが小さくなるにつれて結像レンズ系の回折の影響によりナイキスト限界以上の周波数成分のコントラストが減少するため、モアレ縞のような偽信号の発生は少なくなる。従って、ａ／５．８８（ｍｍ）より数％ないし数十％程度薄くすると、むしろナイキスト限界に相当する周波数以下の空間周波数でのコントラストが向上し好ましい。
なお、次の条件（８’）を満足する様にすればより効果的である。
ａ＜４μｍのとき、０．０７５ａ＜ｔＬＰＦ＜ ０．１５ａ （８’）
ａ＜３μｍのとき、０．０７ａ＜ｔＬＰＦ＜ ０．１４ａ （８’）
さらに、次の条件（８’’）を満足する様にすればもっと効果的である。
ａ＜４μｍのとき、０．０７ａ＜ｔＬＰＦ＜ ０．１４ａ （８’’）
ａ＜３μｍのとき、０．０６５ａ＜ｔＬＰＦ＜ ０．１３ａ （８’’）
【００３１】
また、ａ＜４μｍにおいて、光学的ローパスフィルターは薄くしすぎると加工が困難になる。そこで、厚みをあまり薄くせず、つまり条件（８）、（８’）、（８”）の上限を超えてもコントラストがゼロになる空間周波数（カットオフ周波数）を高くする別の方法がある。それは、光学的ローパスフィルターの結晶軸がズームレンズの光軸に対してなす角を、１５度から３５度の範囲もしくは５５度から７５度となるようにする方法である。この角度の範囲においては、入射光の常光線と異常光線への分離量が４５度近傍のときよりも少なくなり、０度もしくは９０度になったときには分離しなくなる（ただし、９０度の場合は両者に速度差がつき位相差が発生する… λ／４板の原理）。なお、場合によっては、ローパスフィルターを省略することもあり得る。
【００３２】
なお、前述のごとく画素ピッチが小さくなると、回折の影響でそれに見合った高い空間周波数の結像性能が劣化してくるため、Ｆナンバーを大きくすることが困難である。従って、カメラにしたときの開口絞りの種類は、幾何収差による劣化の大きな開放と回折限界近傍の絞り値の２種類のみとしても良い。その場合、前述の光学的ローパスフィルターはなくてもよい。
【００３３】
とくに画素ピッチが小さく、開放時の結像性能が最も良い場合などは、撮像面への入射光束サイズを規制する手段として内径が可変の開口絞りを用いる方法や、内径の異なる開口絞りと入れ替える方法を用いず、常に内径が固定の開口絞りとしてもよい。その場合、開口絞りに隣接するレンズ面は、少なくとも一方は該開口絞りに向かって凸面を向けており、そのいずれかの隣接するレンズ面が開口絞り内径部を貫通する様にすると、絞りによる無駄なスペースがなく、光学系の全長短縮に寄与する。また、前記開口絞りとはレンズ面を１つ以上隔てた光軸を含むいずれかの空間に、透過率が９０％以下の光学素子（出来れば入射面、射出面がともに平面がよい）を配したり、透過率の異なる別の光学素子と入れ替える手段を持つと良い。
【００３４】
あるいは開口径が固定の複数の開口を配置し、そのうちの１つを第１群の最も像側のレンズ面と第３群の最も物体側のレンズ面の間のいずれかの光路内に挿入できるようにしておく。このようにすることで他の径の開口絞りと交換可能とすることで像面照度を調節することができる電子撮像装置を実現できる。このとき、前記複数の開口のうち、一部の開口内に波長５５０ｎｍの光に対する透過率がそれぞれ異なり且つ８０％未満であるような媒体を有するようにして、光量調節を行なうのがよい。
【００３５】
あるいは、ａ（μｍ）／Ｆナンバー＜０．４となるようなＦ値に相当する光量になるように調節を実施する場合は、開口内に波長５５０ｎｍの光に対する透過率がそれぞれ異なり且つ８０％未満の媒体を有する電子撮像装置とするのがよい。たとえば、開放値から上記条件の範囲外では、前記媒体なしか或いは波長５５０ｎｍの光に対する透過率が９１％以上のダミー媒質としておき、範囲内のときは回折の影響が出るほどに開口絞り径を小さくするのではなく、ＮＤフィルターのようなもので光量調節するのがよい。
【００３６】
また、それぞれの開口径をＦ値に反比例して小さくした複数の開口絞りを揃えておく。そしてそれぞれ周波数特性の異なる光学的ローパスフィルターを開口内に組み込んでおくのでも良い。この場合、絞り込むにつれて回折劣化が大きくなるので、開口径が小さくなるほど光学フィルターの周波数特性を高く設定しておくとよい。
【００３７】
なお、広角端の開放Ｆ値と使用する画素ピッチａμｍとの関係において、Ｆ＞ａを満たす場合は、光学ローパスフィルターはなくてもよい。つまり、ズームレンズ系と撮像素子間の光路上の媒質は、すべて空気あるいは非結晶媒質のみとしてよい。回折と幾何収差による結像特性の劣化のために、折り返し歪みを発生させ得る周波数成分がほとんどないためである。
【００３８】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。各実施例に関して、折り曲げ時の光路図は広角端無限遠物点合焦時のみが示されている。
第１実施例
図１は本発明によるズームレンズの第１実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。図２は第１実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示している。図３〜図５は第１実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、図３は広角端、図４は中間、図５は望遠端での状態を示している。図６〜図８は第１実施例にかかるズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、図６は広角端、図７は中間、図８は望遠端での状態を示している。
【００３９】
図１中、Ｉは電子撮像素子であるＣＣＤの撮像面、ＣＧは平面平板状のＣＣＤカバーガラス、ＬＰＦは光学的ローパスフィルターで、物体側から順に、本発明によるズームレンズと、光学的ローパスフィルターＬＰＦと、カバーガラスＣＧと、撮像面Ｉが配置されている。
そして、第１実施例のズームレンズは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とを有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に光路を折り曲げるための反射面ＲＦと物体側に凹面であり光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面を持つ光線入射面ＩＦを有するプリズムＰと、負の屈折力を有する後側副群とで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
後側副群は、物体側から順に、両凹負レンズＬ１１と、該両凹負レンズＬ１１に接合されていて物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２とで構成されている。
プリズムＰは、光路を９０°折り曲げる反射プリズムとして構成されている。
なお、本発明の各実施例における有効撮像領域の縦横比は３：４であり、折り曲げ方向は横方向である。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸正レンズＬ２１と負メニスカスレンズＬ２２との接合レンズで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凹負レンズＬ３１と正メニスカスレンズＬ３２との接合レンズで構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、両凸正レンズＬ４１と負メニスカスレンズＬ４２との接合レンズで構成されている。
【００４０】
無限遠物点合焦時において広角端から望遠端へと変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１及び開口絞りＳは位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は物体側へのみ移動し、第３レンズ群Ｇ３は像側へのみ移動するようになっている。
また、合焦動作時には、第４レンズ群Ｇ４が光軸上を移動するようになっている。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中のプリズムＰの光線入射面ＩＦのほかに、第１レンズ群Ｇ１中の両凹レンズＬ１１の物体側の面、第２レンズ群Ｇ２中の両凸レンズＬ２１の物体側の面、及び第４レンズ群Ｇ４中の両凸正レンズＬ４１の物体側の面に夫々設けられている。
【００４１】
次に、第１実施例のズームレンズを構成する光学部材の数値データを示す。
なお、第１実施例の数値データにおいて、ｒ１、ｒ２、…は各レンズ面の曲率半径、ｄ１、ｄ２、…は各レンズの肉厚または空気間隔、ｎｄ１、ｎｄ２、…は各レンズのｄ線での屈折率、νｄ１、νｄ２、…は各レンズのアッべ数、Ｆｎｏ．はＦナンバー、ｆは全系焦点距離、Ｄ０は物体から第１面までの距離を表している。
なお、非球面形状は、光軸方向をｚ、光軸に直交する方向をｙにとり、円錐係数をＫ、非球面係数をＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０としたとき、次の式で表される。
ｚ＝（ｙ２／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｙ／ｒ）２｝１／２］＋Ａ４ｙ４＋Ａ６ｙ６＋Ａ８ｙ８＋Ａ１０ｙ１０
なお、これらの記号は後述の実施例の数値データにおいても共通である。
【００４２】
第２実施例
図９は本発明にズームレンズの第２実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。図１０は第２実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示している。図１１〜図１３は第２実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、図１１は広角端、図１２は中間、図１３は望遠端での状態を示している。図１４〜図１６は第２実施例にかかるズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、図１４は広角端、図１５は中間、図１６は望遠端での状態を示している。
【００４６】
図９中、Ｉは電子撮像素子であるＣＣＤの撮像面、ＣＧは平面平板状のＣＣＤカバーガラス、ＬＰＦは光学的ローパスフィルターで、物体側から順に、本発明によるズームレンズと、光学的ローパスフィルターＬＰＦと、カバーガラスＣＧと、撮像面Ｉが配置されている。
そして、第２実施例のズームレンズは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とを有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に光路を折り曲げるための反射面ＲＦと物体側に凹面であり光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面を持つ光線入射面ＩＦを有するプリズムＰと、負の屈折力を有する後側副群とで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
後側副群は、物体側から順に、両凹負レンズＬ１１と、該両凹負レンズＬ１１に接合されていて物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２とで構成されている。
プリズムＰは、光路を９０°折り曲げる反射プリズムとして構成されている。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸正レンズＬ２１と負メニスカスレンズＬ２２との接合レンズで構成されており、全体で正の屈折力を有している。第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、正メニスカスレンズＬ３１と、両凹負レンズＬ３２と正メニスカスレンズＬ３３との接合レンズで構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、正メニスカスレンズＬ４１と両凸正レンズＬ４２との接合レンズで構成されている。
【００４７】
無限遠物点合焦時において広角端から望遠端へと変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１と開口絞りＳと第３レンズ群Ｇ３の最も物体側のレンズＬ３１は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は物体側へのみ移動し、第３レンズ群Ｇ３の接合レンズは像側へのみ移動するようになっている。
また、合焦動作時に際しては、第４レンズ群Ｇ４が光軸上を移動するようになっている。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中のプリズムＰの光線入射面ＩＦのほかに、第１レンズ群Ｇ１中の両凹レンズＬ１１の物体側の面、第２レンズ群Ｇ２中の両凸レンズＬ２１の物体側の面、及び第４レンズ群Ｇ４中の両凸正レンズＬ４２の像側の面に夫々設けられている。
【００４８】
次に、第２実施例のズームレンズを構成する光学部材の数値データを示す。
第３実施例
図１７は本発明にズームレンズの第３実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。図１８は第３実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示している。図１９〜図２１は第３実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、図１９は広角端、図２０は中間、図２１は望遠端での状態を示している。図２２〜図２４は第３実施例にかかるズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、図２２は広角端、図２３は中間、図２４は望遠端での状態を示している。
【００５２】
図１７中、Ｉは電子撮像素子であるＣＣＤの撮像面、ＣＧは平面平板状のＣＣＤカバーガラス、ＬＰＦは光学的ローパスフィルターで、物体側から順に、本発明によるズームレンズと、光学的ローパスフィルターＬＰＦと、カバーガラスＣＧと、撮像面Ｉが配置されている。
そして、第３実施例のズームレンズは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とを有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に光路を折り曲げるための反射面ＲＦと物体側に凹面であり光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面を持つ光線入射面ＩＦを有するプリズムＰと、負の屈折力を有する後側副群とで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
後側副群は、後側副群は、物体側から順に、両凹負レンズＬ１１と、該両凹負レンズＬ１１に接合されていて物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２とで構成されている。
プリズムＰは、光路を９０°折り曲げる反射プリズムとして構成されている。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸正レンズＬ２１と負メニスカスレンズＬ２２との接合レンズで構成されており、全体で正の屈折力を有している。第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、正メニスカスレンズＬ３１と、両凹負レンズＬ３２と正メニスカスレンズＬ３３との接合レンズで構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、負メニスカスレンズＬ４１と両凸正レンズＬ４２との接合レンズで構成されている。
【００５３】
無限遠物点合焦時において広角端から望遠端へと変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１と開口絞りＳと第３レンズ群Ｇ３の最も物体側のレンズＬ３１は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は物体側へのみ移動し、第３レンズ群Ｇ３の接合レンズは像側へのみ移動するようになっている。
また、合焦動作時に際しては、第４レンズ群Ｇ４が光軸上を移動するようになっている。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中のプリズムＰの光線入射面ＩＦのほかに、第１レンズ群Ｇ１中の両凹レンズＬ１１の物体側の面、第２レンズ群Ｇ２中の両凸レンズＬ２１の物体側の面、及び第４レンズ群Ｇ４中の両凸正レンズＬ４２の像側の面に夫々設けられている。
【００５４】
次に、第３実施例のズームレンズを構成する光学部材の数値データを示す。
第４実施例
図２５は本発明にズームレンズの第４実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。図２６は第４実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示している。図２７〜図２９は第４実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、図２７は広角端、図２８は中間、図２９は望遠端での状態を示している。図３０〜図３２は第３実施例にかかるズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、図３０は広角端、図３１は中間、図３２は望遠端での状態を示している。
【００５８】
図２５中、Ｉは電子撮像素子であるＣＣＤの撮像面、ＣＧは平面平板状のＣＣＤカバーガラス、ＬＰＦは光学的ローパスフィルターで、物体側から順に、本発明によるズームレンズと、光学的ローパスフィルターＬＰＦと、カバーガラスＣＧと、撮像面Ｉが配置されている。
そして、第４実施例のズームレンズは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とを有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に光路を折り曲げるための反射面ＲＦと物体側に凹面であり光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面を持つ光線入射面ＩＦを有するプリズムＰと、負の屈折力を有する後側副群とで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
後側副群は、物体側から順に、両凹負レンズＬ１１と、該両凹負レンズＬ１１に接合されていて物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２とで構成されている。
プリズムＰは、光路を９０°折り曲げる反射プリズムとして構成されている。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、負メニスカスレンズＬ２１と両凸正レンズＬ２２との接合レンズで構成されており、全体で正の屈折力を有している。第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凸正レンズＬ３１と、両凹負レンズＬ３２と正メニスカスレンズＬ３３との接合レンズで構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、負メニスカスレンズＬ４１と両凸正レンズＬ４２との接合レンズで構成されている。
【００５９】
無限遠物点合焦時において広角端から望遠端へと変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１と開口絞りＳと第３レンズ群Ｇ３の最も物体側のレンズＬ３１は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は物体側へのみ移動し、第３レンズ群Ｇ３の接合レンズは像側へのみ移動するようになっている。
また、合焦動作時に際しては、第４レンズ群Ｇ４が光軸上を移動するようになっている。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中のプリズムＰの光線入射面ＩＦのほかに、第１レンズ群Ｇ１中の両凹レンズＬ１１の物体側の面、第２レンズ群Ｇ２中の両凸レンズＬ２２の像側の面、及び第４レンズ群Ｇ４中の両凸正レンズＬ４２の像側の面に夫々設けられている。
【００６０】
次に、第４実施例のズームレンズを構成する光学部材の数値データを示す。
実施例５
図３３は本発明によるズームレンズの第５実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。図３４は第５実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示している。図３５〜図３７は第５実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、図３５は広角端、図３６は中間、図３７は望遠端での状態を示している。図３８〜図４０は第５実施例にかかるズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、図３８は広角端、図３９は中間、図４０は望遠端での状態を示している。
【００６４】
図３３中、Ｉは電子撮像素子であるＣＣＤの撮像面、ＣＧは平面平板状のＣＣＤカバーガラス、ＬＰＦは光学的ローパスフィルターで、物体側から順に、本発明によるズームレンズと、光学的ローパスフィルターＬＰＦと、カバーガラスＣＧと、撮像面Ｉが配置されている。
そして、第５実施例のズームレンズは、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、開口絞りＳと、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とを有している。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に光路を折り曲げるための反射面ＲＦと物体側に凹面であり光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面を持つ光線入射面ＩＦを有するプリズムＰと、負の屈折力を有する後側副群とで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
後側副群は、物体側から順に、両凹負レンズＬ１１と、該両凹負レンズＬ１１に接合されていて物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２とで構成されている。
プリズムＰは、光路を９０°折り曲げる反射プリズムとして構成されている。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、正メニスカスレンズＬ２１と、両凸正レンズＬ２２と両凹負レンズＬ１３の接合レンズで構成されており、全体で負の屈折力を有している。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凹負レンズＬ３１と正メニスカスレンズＬ３２との接合レンズで構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、正メニスカスレンズＬ４１と、両凸正レンズＬ４２と両凹負レンズＬ４３との接合レンズで構成されている。
【００６５】
無限遠物点合焦時において広角端から望遠端へと変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１及び開口絞りＳは位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は物体側へのみ移動し、第３レンズ群Ｇ３は像側へのみ移動するようになっている。
また、合焦動作時には、第４レンズ群Ｇ４が光軸上を移動するようになっている。
非球面は、第１レンズ群Ｇ１中のプリズムＰの光線入射面ＩＦのほかに、第１レンズ群Ｇ１中の両凹レンズＬ１１の物体側の面、第２レンズ群Ｇ２中の両凸レンズＬ２２の物体側の面、及び第４レンズ群Ｇ４中の両凸正レンズＬ４１の物体側の面に夫々設けられている。
【００６６】
次に、第５実施例のズームレンズを構成する光学部材の数値データを示す。
なお、本発明の各実施例では、いずれも、折り曲げ方向を上述のように電子撮像素子（ＣＣＤ）の長辺方向（水平方向）としている。短辺方向（垂直方向）へ折り曲がるようにしたほうが、折り曲げのためのスペースが少なくて済み小型化には有利であるが、長辺方向への折り曲げに対応できるようにしておけば、長辺、短辺のいずれへの折り曲げにも対応でき、レンズを組み込むカメラデザインの自由度が増して好ましい。
【００７０】
次に、上記各実施例における条件式のパラメータ等の値を表示する。
以上説明したように、本発明のズームレンズは、特許請求の範囲に記載した特徴のほかに下記のような特徴も有している。
（１）無限遠物点合焦時広角端から望遠端へ向かって変倍する際に前記レンズ群Ｇ４の位置が広角端よりも望遠端の方がより像側である請求項３に記載のズームレンズ。
（２）前記開口絞りより像側のいずれかのレンズ群にて合焦を行なうことの出来る請求項１乃至３の何れか又は上記（１）に記載のズームレンズ。
（３）正の屈折力を有する全てのレンズ群に非球面を有する請求範囲１乃至３の何れか又は上記（１）又は（２）に記載のズームレンズ。
（４）正の屈折力を有する全てのレンズ群が接合レンズ成分を含む請求範囲１乃至３の何れか又は上記（１）乃至（３）の何れかに記載のズームレンズ。
（５）正の屈折力を有する全てのレンズ群が１つの接合レンズ成分のみで構成される請求範囲１乃至３の何れか又は上記（１）乃至（４）の何れかに記載のズームレンズ。
【００７２】
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、極力物体側にミラーなど反射光学素子を挿入して光学系特にズームレンズ系の光路（光軸）を折り曲げる構成とし諸々の工夫を入れることにより、ズーム比、画角、Ｆ値、少ない収差など高い光学仕様性能を確保しながらも、沈胴式鏡筒に見られるようなカメラの使用状態への立ち上げ時間（レンズのせり出し時間）がなく、防水・防塵上も好ましく、また、奥行き方向が極めて薄いカメラとすることが可能となるズームレンズを提供することが出来る。加えて、絞り、シャッター機構などを移動させない光学系とすることで奥行きをさらに薄くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるズームレンズの第１実施例の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。
【図２】第１実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示している。
【図３】第１実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図４】第１実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図５】第１実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【図６】第１実施例にかかるズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図７】第１実施例にかかるズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図８】第１実施例にかかるズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【図９】本発明にかかるズームレンズの第２実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。
【図１０】第２実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示している。
【図１１】第２実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図１２】第２実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図１３】第２実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【図１４】第２実施例にかかるズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図１５】第２実施例にかかるズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図１６】第２実施例にかかるズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【図１７】本発明にかかるズームレンズの第３実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。
【図１８】第３実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示している。
【図１９】第３実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図２０】第３実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図２１】第３実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【図２２】第３実施例にかかるズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図２３】第３実施例にかかるズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図２４】第３実施例にかかるズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【図２５】本発明にかかるズームレンズの第４実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。
【図２６】第４実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示している。
【図２７】第４実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図２８】第４実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図２９】第４実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【図３０】第４実施例にかかるズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図３１】第４実施例にかかるズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図３２】第４実施例にかかるズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【図３３】本発明にかかるズームレンズの第５実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。
【図３４】第５実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示している。
【図３５】第５実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図３６】第５実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図３７】第５実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【図３８】第５実施例にかかるズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図３９】第５実施例にかかるズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図４０】第５実施例にかかるズームレンズの近距離物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【符号の説明】
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｇ４ 第４レンズ群
Ｌ１１〜Ｌ４３ レンズ
Ｐ プリズム
ＲＦ 反射面
ＩＦ 光線入射面
ＬＰＦ 光学的ローパスフィルター
ＣＧ カバーガラス
Ｉ 撮像面
Claims (3)
- 最も物体側に、光路を折り曲げるための反射面を含むプリズムを有し全体として負の屈折力であり変倍時固定であるレンズ群Ｇ１と、変倍時に撮像面に対して位置が不動の開口絞りとを有するズームレンズであって、前記プリズムの光線入射面が物体側に凹面であり、光軸から離れるに従って発散性が弱まる非球面を有することを特徴とするズームレンズ。
- 前記レンズ群Ｇ１と前記開口絞りとの間に、無限遠物点合焦時広角端から望遠端に変倍する際に一方向にのみ移動する正の屈折力のレンズ群Ｇ２を有し、以下の条件を満足する請求項１に記載のズームレンズ。
０．４５＜ｌｏｇγＢ／ｌｏｇγ＜０．８５
但し、ｆＴを望遠端における焦点距離、ｆｗを広角端における焦点距離としたとき、γ＝ｆＴ／ｆｗ、γＢ ＝ 望遠端におけるレンズ群Ｇ２の倍率／広角端におけるレンズ群Ｇ２の倍率である。 - 前記開口絞りから像側に向かって順に、負の屈折力を有するレンズ群Ｇ３と、正の屈折力有するレンズ群Ｇ４とを隣接して配置し、無限遠物点合焦時に広角端から望遠端へ向かって変倍する際に前記レンズ群Ｇ３と前記レンズ群Ｇ４の間隔が広角端よりも望遠端の方が小さくなるようにした請求項２に記載のズームレンズ。
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