JP2006350051A - 変倍光学系、およびそれを備える撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 変倍比が極めて大きく、しかも、小型かつ高性能な変倍光学系等を提供する。
【解決手段】 物体側から像側に向かって、少なくとも、正のパワーを有する第１レンズ群ＧＲ１と、負のパワーを有する第２レンズ群ＧＲ２と、正のパワーを有する第３レンズ群ＧＲ３と、が配設され、第１レンズ群ＧＲには、第１光学プリズムＰＲが備えられいる一方、第３レンズ群ＧＲ３には第２光学プリズムＰＲ’が備えられている。そして、第３レンズ群ＧＲ３における最像側レンズ（第１１レンズＬ１１）が、非球面になっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、レンズユニット等に用いられる変倍光学系、およびこの変倍光学系を備えた撮像装置に関するものである。

近年、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）の普及に伴い、手軽に画像を取り込めるデジタルカメラ（撮像装置）が普及している。そして、このようなデジタルカメラにも、銀塩フィルムを用いたカメラ（銀塩カメラ）同様に、小型化（薄型化）や高性能化（例えば、高い変倍機能や高い収差補正機能）が要望されている。

これらの要望を達するため、物体側に最も近いレンズ群（第１レンズ群）に直角プリズムを備えた変倍光学系（ズームレンズ）を搭載した撮像装置（ビデオカメラ等）が開発されている（例えば特許文献１・２等）。これらの撮像装置は、直角プリズムで光軸を折り曲げることで、第１レンズ群の長さを抑制している（ひいては、ズームレンズの全長を抑制している）。そのため、撮像装置のハウジングの限られたスペース内に、全長の抑制されたズームレンズが適切に配設でき、その結果、ハウジングのサイズ（ひいては撮像装置のサイズ）が小型・薄型になっている。
特開平８−２４８３１８号公報（請求項１等参照） 特開平９−１４６０００号公報（図５等参照）

しかしながら、この特許文献１・２の撮像装置は、正・負・正・正のパワー配置になった複数のレンズ群から成る変倍光学系を有している。したがって、変倍（ズーミング）のとき、例えば第２レンズ群が比較的大きく移動しなくてはならない。すると、この第２レンズ群の移動量に起因して変倍光学系（ズームレンズ）の全長が大型化（長大化）するおそれがある。そのため、この特許文献１・２の撮像装置では、小型化等の効果が充分に発揮されているとはいいがたい。

また、特に、近年の撮像装置（デジタルカメラ、ビデオカメラ等）に対する小型化の要望は高まっており、それに伴い変倍光学系自体の小型化も求められている。そのため、光軸を折り曲げることで小型化されるとともに、高性能な変倍光学系の要望は、極めて高いという実情も存在する。

本発明は、上記の問題点や近年の現状を鑑みてなされたものであり、その目的は、高性能で小型化された変倍光学系、およびそれを備えた撮像装置を提供することにある。

本発明の変倍光学系は、物体側からの光線を撮像素子に結像させる複数のレンズ群を備えている。さらに、複数のレンズ群は、物体側から像側に向かって、少なくとも、正のパワーを有する第１レンズ群と、負のパワーを有する第２レンズ群と、正のパワーを有する第３レンズ群と、を含んでいる。そして、この変倍光学系では、第１レンズ群が光軸を変更する第１光軸変更素子を含む一方、第３レンズ群は光軸を変更する第２光軸変更素子を含んでいる。さらに、本発明の変倍光学系では、第３レンズ群における最像側レンズが、少なくとも１つの非球面を有するようになっている。

変倍光学系を小型化した場合、例えば群間距離（レンズ群同士の間隔）が短くなる。かかる場合、各レンズ群で要するパワー(屈折力)が比較的増加してしまう。特に、正・負・正のパワー配置になった変倍光学系では、各レンズ群で要するパワーは増加しやすい。このように、レンズ群のパワーが高まると、それに伴い種々の収差（軸外収差等）が発生しやすくなる。

しかしながら、本発明の変倍光学系のように、第３レンズ群における最像側レンズが、少なくとも１つの非球面を有している場合、この非球面を利用して、軸外収差等を効果的に補正できる。したがって、本発明は、高性能で（高い収差補正機能を有しながら）小型な（コンパクトな）変倍光学系になる。

なお、最像側レンズにおいて像側に位置する非球面は、以下の条件式（１）を満たすことが好ましい。
２＜（｜Ｘ｜−｜Ｘ₀｜）×１００／｛Ｃ₀×（Ｎ’−Ｎ）×ｆ３｝＜１００
… 条件式（１）
ただし、
Ｘ ：非球面の面形状
Ｘ₀ ：非球面の参照球面の面形状
Ｃ₀ ：非球面の参照球面の曲率
Ｎ ：非球面における物体側の媒質の屈折力
Ｎ’：非球面における像側の媒質の屈折力
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
である。

この条件式（１）は、第３レンズ群の最像側レンズのパワーに基づいて、変倍光学系の小型化と、収差補正の高性能化との調和を図るための範囲を規定している。そして、条件式（１）の上限値を下回る場合には種々の収差の発生が抑制される一方、条件式（１）の下限値を上回る場合には変倍光学系の過剰な大型化が抑制されるようになっている。したがって、条件式（１）の範囲内では、本発明は、収差発生を抑制しつつも（高性能化しつつも）、小型化された変倍光学系になる。

また、第３レンズ群は、少なくとも４枚以上のレンズを含んでいてもよい。複数の各レンズで効果的に収差補正できるためである。

なお、一般的に、本発明のような「正・負・正」のパワー配置になった変倍光学系では、第２レンズ群から発散光が射出されることになる。そこで、この射出してくる発散光を効果的に収斂させるため、複数のレンズが、第３レンズ群内の第２光軸変更素子よりも物体側に位置してもよい。

このような構成であれば、各レンズが、段階的に発散光を収斂させて第２光軸変更素子に導ける。そのため、第２レンズ群から第２光軸変更素子に至るまでの間隔が、比較的短くなり、ひいては変倍光学系の全長が短くなる。

また、本発明の変倍光学系は、変倍のときに、以下の条件式（２）を満たすことが好ましい。
０．１≦ＭＶ２／Ｌｗ≦０．５ … 条件式（２）
ただし、
ＭＶ２：第２レンズ群の移動量
Ｌｗ ：広角端状態での変倍光学系の全長
である。

この条件式（２）は、第２レンズ群の移動量に基づいて、変倍光学系の小型化と、収差補正の高性能化（例えば高倍率化）との調和を図るための範囲を規定している。そして、条件式（２）の上限値を下回る場合には過剰な変倍光学系の大型化が抑制される一方、条件式（２）の下限値を上回る場合には変倍光学系の多種の倍率を確保できるようになっている。したがって、条件式（２）の範囲内では、本発明は、倍率の種類を確保しながらも、小型化した変倍光学系になる。

なお、本発明は、下記の条件式（３）を満たす、高い変倍比を有する変倍光学系になっている。
５．０＜ｆｔ／ｆｗ … 条件式（３）
ただし、
ｆｔ ： 望遠端での変倍光学系全体の焦点距離
ｆｗ ： 広角端での変倍光学系全体の焦点距離
である。

また、本発明の変倍光学系では、変倍のために、第１レンズ群と第３レンズ群とが移動するとき、第１レンズ群と第３レンズ群との群間距離が不変になっていてもよい。例えば連結部を介して、第１レンズ群と第３レンズ群とが連結するようにし（連結状態にして）、両レンズ群が変倍のときに同時移動するようにしてもよい。かかる場合、これら両レンズ群の配設のための構成（配設構成）等が簡素化される。すると、両レンズ群が、例えば同一のレンズ鏡胴内に収納できる。その結果、このレンズ鏡胴のサイズが比較的小型化される。

また、変倍光学系から最終的に射出される光のテレセントリック性を高めるために、本発明の変倍光学系では、第３レンズ群の像側に、正のパワーを有する第４レンズ群が配設されてもよい。

なお、本発明のレンズの材質は、特に限定されるものではない。したがって、本発明の変倍光学系における各レンズが、樹脂（プラスチック等）で形成されてもよい。特に、第３レンズ群ＧＲ３における最像側レンズが、樹脂により形成されていると好ましい。このようにレンズの材質を樹脂にすると、非球面の形成が容易になるためである。

なお、上記したような変倍光学系を含む本発明の撮像装置は、変倍比が極めて大きく、しかも、高性能かつ小型な撮像装置になる。

小型化のために、各レンズ群で要するパワーを増加させ、群間距離等を短縮設計した場合であっても、本発明によれば、パワー増加に起因する種々の収差を、第３レンズ群における最像側レンズの非球面で効果的に補正できる。したがって、高性能な上に小型化した変倍光学系、およびそれを備える撮像装置が実現する。

［実施の形態１］
本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。

〔１．デジタルカメラについて〕
図５・図６は、本発明の撮像装置の一例であるデジタルカメラ２９の概略構成図である。図５は、各部の内部ブロックの構成を示すとともに、デジタルカメラ２９に内蔵されたレンズユニット１（変倍光学系１１と撮像素子ＳＲとを含む構成）を示している。一方、図６は、デジタルカメラ２９の側面を示している。特に、この図６は、レンズユニット１を構成する変倍光学系１１の一例を示している。なお、デジタルカメラ２９の高さ方向を高さ方向Ｕ、水平方向を水平方向Ｖ，奥行き方向を奥行き方向Ｚと称する。

図５に示すように、デジタルカメラ２９は、変倍光学系１１、光学系駆動部１３、撮像素子ＳＲ、信号処理部１４、表示部１５、記録部１６、記録媒体１７、操作部１８、および制御部１９を含むように構成されている。

変倍光学系１１は、撮影対象からの光を撮像素子ＳＲに導くとともに、その光を撮像素子ＳＲの受光面（像面）上に結像させる光学系である。したがって、この変倍光学系１１は、結像光学系や撮像光学系と表現してもよい。なお、変倍光学系１１の詳細については後述する。

光学系駆動部１３は、いくつかの駆動モータ（光学系用駆動モータ）と、その駆動力を変倍光学系１１を構成するレンズ群に伝達する伝達機構（光学系用伝達機構）とを有している（なお、駆動モータ・伝達機構は不図示）。そして、光学系駆動部１３は、駆動モータ・伝達機構を用いて、変倍光学系１１の焦点距離・焦点位置を設定する。具体的には、光学系駆動部１３は、制御部１９からの指示に応じて、焦点距離・焦点位置を設定する。

撮像素子ＳＲは、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）のエリアセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ等であり、変倍光学系１１を経た光線を受光し、電気的信号（撮像データ）に変換する。そして、撮像素子ＳＲは、この撮像データを信号処理部１４へと出力する。

信号処理部１４は、撮像素子ＳＲからの電子データ（撮像データ）を処理することで、撮像データに基づいた撮像画像データを生成する。なお、この信号処理部１４は、制御部１９の指示に応じて処理動作のＯＮまたはＯＦＦを行う。また、制御部１９の指示に応じて、信号処理部１４は、撮像画像データを表示部１５や記録部１６に出力する。

表示部１５は、例えば液晶パネルから構成されており、信号処理部１４からの撮像画像データ等や、デジタルカメラ２９の使用状況等を表示する。

記録部１６は、制御部１９の指示に応じて、記録媒体１７に、信号処理部１４の生成した撮像画像データを記録する。また、記録部１６は、操作部１８等による操作に応じた制御部１９の指示に従い、記録媒体１７から撮像画像データを読み出す。

記録媒体１７は、例えばデジタルカメラ２９の内部に組み込まれるようになったものでもよいし、フラッシュメモリ等のように着脱可能なものであってもよい。要は、撮像画像データ等を記録できるような媒体（光ディスクや半導体メモリ等）であればよい。

操作部１８は、ユーザー等による各種操作指示を制御部１９に出力するものであり、例えばシャッターレリーズボタンや操作ダイヤル等から構成されている。

制御部１９は、デジタルカメラ２９全体の動作制御等を行う中枢部分となっており、デジタルカメラ２９の各部材の駆動を有機的に制御して、動作を統括制御する。

〔２．レンズユニットについて〕
ここで、変倍光学系１１と撮像素子ＳＲとを含むレンズユニット１について、図１、図５・図６を用いて説明する。図５・図６にて示されるレンズユニット１の一例は、デジタルカメラ２９の内部に収容されている。そして、レンズユニット１は、光学プリズムＰＲや反射ミラーＭＲを用いて光線を折り曲げるようになっている。

ただし、光線(光軸)を折り曲げる部材(光軸変更素子)は、光学プリズムＰＲであっても反射ミラーＭＲであってもよい。そこで、レンズユニット１を一列状に展開した状態を示す図１（レンズ構成図）では、第３レンズ群ＧＲ３に光学プリズムＰＲ’（第２光軸変更素）の含まれた変倍光学系１１を例に挙げて説明する。また、このレンズユニット１における光軸をＡＸ（ＡＸ１〜ＡＸ３；図５・図６参照）と表記する。

なお、この図１での「ＧＲｉ」はレンズ群を示し、「Ｌｉ」はレンズを示す。さらに、「ｓｉ」は面（透過面等）を示している。そして、「ＧＲｉ」・「Ｌｉ」・「ｓｉ」に付される数字（ｉ）は、物体側から像側に至るまでの順番を示している。また、非球面の面には、「＊」（アスタリスク）が付されている。そして、この図１に示される変倍光学系１１（ひいてはレンズユニット１）は実施例１と称する。

〈２−１．レンズユニットの構成について（実施例１）〉
レンズユニット１の変倍光学系１１は、撮影対象から順に、第１レンズ群ＧＲ１、第２レンズ群ＧＲ２、第３レンズ群ＧＲ３、第４レンズ群ＧＲ４、および撮像素子ユニットＳＵを含んでいる。なお、この撮像素子ユニットＳＵは物体側から順に５番目の位置になっていることから、以下で、ＳＵ５と表記する場合がある。

《第１レンズ群について》
第１レンズ群ＧＲ１は、物体側から順に、第１レンズＬ１、光学プリズム(第１光学プリズム)ＰＲ、第２レンズＬ２、および第３レンズＬ３を含んでいる。そして、この第１レンズ群ＧＲ１は、全体として「正」の光学的パワー（屈折力）を有している。なお、パワーは、焦点距離の逆数で定義されている。

第１レンズ（前玉レンズ）Ｌ１は、物体側凸の負メニスカスレンズである。

第１光学プリズム（第１光軸変更素子）ＰＲは、物体側からの光線を直角等に折り曲げることのできるプリズムである（例えば直角プリズムである）。なお、光学プリズムＰＲにおけるｓ３は光線の入射面、ｓ４は光線の射出面になっている。

第２レンズＬ２は、両側凸の正レンズ（両凸レンズ）であり、第３レンズＬ３は、物体側に凸の正メニスカスレンズである。

《第２レンズ群について》
第２レンズ群ＧＲ２は、物体側から順に、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５、および第６レンズＬ６を含んでいる。そして、この第２レンズ群ＧＲ２は、全体として「負」の光学的パワーを有している。

第４レンズＬ４は、物体側凸の負メニスカスレンズである。なお、この第４レンズＬ４のｓ１０は、非球面（非球面形状の屈折光学面、非球面と等価な屈折作用を有する面等）になっている。

第５レンズＬ５は、両側凹の負レンズであり、第６レンズＬ６は、両側凸の正レンズである。なお、第５レンズＬ５と第６レンズＬ６とは、ｓ１２・ｓ１３を接合することで接合レンズを構成している。また、接合方法として、接着剤等による接合が挙げられる（なお、後述の接合レンズの接合方法としても、同様に接着剤等の接合が挙げられる）。

《第３レンズ群について》
第３レンズ群ＧＲ３は、物体側から順に、光学絞りＳＴ、第７レンズＬ７、光学プリズム（第２光学プリズム）ＰＲ’、第８レンズＬ８、第９レンズＬ９、第１０レンズＬ１０、および第１１レンズ（最像側レンズ）Ｌ１１を含んでいる。そして、この第３レンズ群ＧＲ３は、全体として「正」の光学的パワーを有している。

光学絞りＳＴは、開口径ＲＳを可変できる絞りである。そして、この光学絞りＳＴは、第３レンズ群ＧＲ３と一体的に構成されている。なお、図１では、この光学絞りＳＴ自体を、便宜上、ｓ１５と表記している。

第７レンズＬ７は、物体側凸の平凸レンズである。なお、この第７レンズＬ７のｓ１６は非球面になっている。

第２光学プリズム（第２光軸変更素子）ＰＲ’は、例えば第１光学プリズムＰＲ同様に、光線を略９０°(直角等)に折り曲げることのできるプリズムである。なお、第７レンズＬ７と第２光学プリズムＰＲ’とは、ｓ１７・ｓ１８を介して接合している。

第８レンズＬ８は、両側凸の正レンズであり、第９レンズＬ９は、両側凹の負レンズである。そして、第８レンズＬ８と第９レンズＬ９とは、ｓ２１・ｓ２２を接合することで接合レンズを構成している。

第１０レンズＬ１０は、両側凹の負レンズであり、第１１レンズＬ１１は、物体側凸の負メニスカスレンズである。なお、この第１１レンズＬ１１のｓ２６（物体側面）・ｓ２７（像側面）は非球面になっている。

《第４レンズ群について》
第４レンズ群ＧＲ４は、物体側から順に、第１２レンズＬ１２、および第１３レンズＬ１３を含んでいる。そして、この第４レンズ群ＧＲ４は、全体として「正」の光学的パワーを有している。

第１２レンズＬ１２は、両側凸の正レンズである。なお、ｓ２８・ｓ２９は非球面になっている。第１３レンズＬ１３は、物体側凹の負メニスカスレンズである。

《撮像ユニットについて》
撮像素子ユニットＳＵ５は、２面構成（ｓ３２・ｓ３３）のカバーガラスＣＧおよび固定配置された撮像素子ＳＲを含んでいる。そして、撮像素子ＳＲに対してカバーガラスＣＧが取り付けられるようになっている。具体的には、カバーガラスＣＧのｓ３３と撮像素子ＳＲの受光面とが、極めて近づくように配設されている。なお、このカバーガラスＣＧが、撮像素子ＳＲの画素ピッチにより決定される所定の遮断周波数特性を有する光学的フィルター（例えば赤外線カットフィルター）の役割を果たすようになっていてもよい。

〈２−２．変倍光学系（実施例１）のコンストラクションデータについて〉
次に、実施例１の変倍光学系１１のコンストラクションデータについて、表１・表２を用いて説明する。

この表１での「ｒｉ」は、各面（ｓｉ）における曲率半径［単位；ｍｍ］を示している。なお、非球面の面には、アスタリスク（＊）が付されている。「ｄｉ」は、ｉ番目の面（ｓｉ）と、ｉ＋１番目の面（ｓｉ＋１）との間における軸上面間隔［単位；ｍｍ］を示している。なお、ズーミングにより軸上面間隔が変化（変動）する場合、広角端状態（Ｗ）でのｄｉ・中間焦点距離状態（Ｍ）でのｄｉ・望遠端状態（Ｔ）でのｄｉが、この順で表記されている。

また、「Ｎｉ」・「υｉ」は、軸上面間隔（ｄｉ）での媒質の有する屈折率（Ｎｄ）・アッベ数（νｄ）を示している。なお、屈折率（Ｎｄ）・アッベ数（νｄ）は、ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に対するものである。

また、「焦点距離状態」は、広角端状態（Ｗ；最短焦点距離状態）〜中間焦点距離状態（Ｍ）〜望遠端状態（Ｔ；最長焦点距離状態）を意味している。そして、「ｆ」・「ＦＮＯ」は、各焦点状態（Ｗ）・（Ｍ）・（Ｔ）に対応する全系の焦点距離［単位；ｍｍ］・Ｆナンバーを示している。

ところで、上記の非球面は、下記の式（定義式１）で定義される。
Ｘ（Ｈ）＝Ｃ₀・Ｈ²／｛１＋√（１−ε・Ｃ₀ ²・Ｈ²）｝＋ΣＡｊ・Ｈ^j…（定義式
１）
ただし、定義式１中、
Ｈ ：光軸ＡＸに対しての垂直な方向の高さ
Ｘ（Ｈ）：高さＨの位置での光軸ＡＸ方向（サグ）の変位量
Ｃ₀ ：近軸曲率（＝１／ｒｉ）
ε ：２次曲面パラメータ
ｊ ：非球面の次数、
Ａｊ ：ｊ次の非球面係数
である。

そこで、非球面に関するデータ（非球面データ）を下記の表２に示す。ただし、表記されていない項の係数は「０」（ゼロ）であり、すべてのデータに関して、「Ｅ−ｎ」＝「×１０^-n」になっている。

〈２−３．変倍光学系（実施例１）における各レンズ群の移動について〉
《ズーミングについて》
ここで、各レンズ群（ＧＲ１〜ＧＲ４）の移動について、図１を用いて説明する。通常、ズーミング等（変倍等）のとき、変倍光学系１１は、各レンズ群の間隔を光軸ＡＸに沿って変化させる。例えば図１の変倍光学系１１は、ズーミングのとき、各レンズ群における少なくとも一部のレンズ群を移動させている。具体的には、第１レンズ群ＧＲ１〜第４レンズ群ＧＲ４（すなわち全てのレンズ群）が物体側に移動する（ただし、第２レンズ群ＧＲ２は物体側へ進んだ後に像側へＵターン移動する）。

かかるようなズーミングのときには、各レンズ群間の距離（群間距離）が変動する。そこで、図１は、ズーミングに伴って間隔変動の生じる軸上面間隔（ｄｉ）のみに番号を付している。具体的には、ｄ８・ｄ１４・ｄ２７・ｄ３１が図示されている。また、図における矢印「ＭＭｉ」は、望遠端状態（Ｗ）から中間焦点状態（Ｍ）、さらには、中間焦点状態（Ｍ）から望遠端状態（Ｔ）に至るまでの各レンズ群の移動を模式的に表記している。なお、ＭＭｉのｉは物体側から像側に至るまでの順番を示している。したがって、各レンズ群等の順番に対応する。

なお、図２〜図４は、ズーミングにおける変倍光学系１１の収差を示している。具体的には、図２（図２Ａ〜図２Ｃ）は広角端状態（Ｗ）での収差、図３（図３Ａ〜図３Ｃ）は中間焦点距離状態（Ｍ）での収差、図４（図４Ａ〜図４Ｃ）は望遠端状態（Ｔ）での収差を示している。

そして、図２Ａ・図３Ａ・図４Ａは球面収差（spherical aberration；Ｓ．Ａ．）・正弦条件（sine condition；Ｓ．Ｃ．）を示している。そして、図における線ｄはｄ線に対する球面収差［単位；ｍｍ］、破線ＳＣは正弦条件不満足量［単位；ｍｍ］を示している。なお、これらの図には、ＦＮＯ（Ｆナンバー）も表記されている。

図２Ｂ・図３Ｂ・図４Ｂは非点収差（astigmatism）を示している。そして、図における破線ＤＭは、メリジオナル面でのｄ線に対する非点収差［単位；ｍｍ］を示している。また、線ＤＳは、サジタル面でのｄ線に対する非点収差［単位；ｍｍ］を示している。なお、これらの図には、撮像素子ＳＲの受光面上での最大像高（光軸ＡＸからの距離）である「Ｙ’」［単位；ｍｍ］も表記されている。

図２Ｃ・図３Ｃ・図４Ｃは歪曲収差（distortion）を示している。そして、図における実線は、ｄ線に対する歪曲［単位；％］を示している。なお、これらの図にも、「Ｙ’」が表記されている。

〔３．本発明の種々の特徴の一例について〕
以上のように、本発明は、物体側から像側に向かって、少なくとも、正のパワーを有する第１レンズ群ＧＲ１と、負のパワーを有する第２レンズ群ＧＲ２と、正のパワーを有する第３レンズ群ＧＲ３と、を有する変倍光学系である。そして、第１レンズ群ＧＲには、第１光学プリズムＰＲが備わっている一方、第３レンズ群ＧＲ３には第２光学プリズムＰＲ’が備わっている。

さらに、本発明の変倍光学系では、第３レンズ群ＧＲ３における最像側レンズ（第１１レンズＬ１１）が、少なくとも１つの非球面を有している(実施例１ではｓ２６・ｓ２７が非球面)。

近年の撮像装置（デジタルカメラ２９等）の小型化の要望に応えようとした場合、種々の方法で撮像装置内の変倍光学系１１を小型化できる。しかし、変倍光学系１１を小型化した場合、一般的に群間距離が短くなるため、各レンズ群で要するパワー(屈折力)が比較的増加してしまう。特に、本発明の変倍光学系１１のように、第１レンズ群ＧＲ１〜第３レンズ群ＧＲ３までが、正・負・正のパワー配置になっていると、各レンズ群で要するパワーは増加しやすい。

このように、レンズ群のパワーが高まると、それに伴い種々の収差が発生しやすくなる。特に光軸ＡＸから離間した軸外光線に起因する軸外収差（コマ収差や非点収差等）の発生は著しい。しかしながら、本発明の変倍光学系１１のように、第３レンズ群ＧＲ３における最像側レンズ（第１１レンズＬ１１）が、少なくとも１つの非球面を有している場合、この非球面を利用して、軸外収差を効果的に補正(収差補正)できる（図２〜図４参照）。したがって、本発明は、効果的に収差補正できながら、小型な(コンパクトな)変倍光学系１１になる。

なお、最像側レンズ（第１１レンズＬ１１）の像側の非球面（ｓ２７）は、条件式（１）を満たすようになっていればよい。
２＜（｜Ｘ｜−｜Ｘ₀｜）×１００／｛Ｃ₀×（Ｎ’−Ｎ）×ｆ３｝＜１００
… 条件式（１）
ただし、
Ｘ ：非球面の面形状
Ｘ₀ ：非球面の参照球面の面形状
Ｃ₀ ：非球面の参照球面の曲率
Ｎ ：非球面における物体側の媒質の屈折力
Ｎ’：非球面における像側の媒質の屈折力
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離［単位：ｍｍ］
である。

この条件式（１）は、第３レンズ群ＧＲ３における正のパワーの調整に要する非球面形状に関する式である。つまり、条件式（１）は、収差補正（軸外収差等の補正）に必要な正のパワーを発揮できる形状を表している。そして、この条件式（１）は、第３レンズ群ＧＲ３の最像側レンズ（第１１レンズ１１）のパワーに基づいて、変倍光学系１１の小型化（例えば、変倍光学系１１の全長の短縮化）と、収差補正の高性能化との調和を図るための範囲を規定している。

この条件式（１）において上限値を超える場合（上回る場合）、非球面が比較的強いパワーを有することを意味する（すなわち、第３レンズ群ＧＲ３が比較的大きなパワーを発揮できる）。そのため、変倍光学系１１の全長は、比較的短くなる。

しかしながら、第３レンズ群ＧＲ３の発揮するパワーが高いと、それに伴って種々の収差（コマ収差等）も発生しやすくなる。すると、条件式（１）の上限値を超える場合には、変倍光学系１１は、比較的収差が発生しやすいものの、全長を小型化できることになる。

一方、この条件式（１）において下限値を超える場合（下回る場合）、非球面が比較的弱いパワーを有することを意味する（すなわち、第３レンズ群ＧＲ３が比較的小さなパワーしか発揮できない）。かかる場合、小さなパワーに対応し、第３レンズ群ＧＲ３からの軸外光線等に起因する収差は発生しにくくなる。

しかしながら、第３レンズ群ＧＲ３の発揮するパワーが弱いと、変倍光学系１１の全長も長くなってしまう。すると、条件式（１）の下限値を超える場合には、変倍光学系１１は、比較的大型化してしまうものの、種々の収差発生を抑制できることになる。

以上より、条件式（１）の上限値を下回る場合には種々の収差の発生が抑制される一方、条件式（１）の下限値を上回る場合にはレンズユニットの過剰な大型化が抑制される。そのため、条件式（１）の範囲内では、本発明は、収差発生を抑制しつつも（高性能化しつつも）、小型化された変倍光学系１１になる。

また、上記したように、この条件式（１）において上限値を超える場合には、第３レンズ群ＧＲ３は比較的大きなパワーを発揮する。そのため、第２光学プリズムＰＲ’における光線通過位置が光軸ＡＸに対して比較的近づいた位置になり、第２光学プリズムＰＲ’自体のサイズが小型化する。しかしながら、第３レンズ群ＧＲ３のパワーの増加に伴って焦点距離が短くなっている。そのため、第２光学プリズムＰＲ’は小型化したものの、その第２光学プリズムＰＲ’を第３レンズ群ＧＲ３内で配置するスペース確保が難しくなる。

一方、この条件式（１）において下限値を超える場合には、第３レンズ群ＧＲ３は比較的小さなパワーしか発揮できない。そのため、第２光学プリズムＰＲ’における光線通過位置が光軸ＡＸに対して比較的離れた位置になり、第２光学プリズムＰＲ’自体のサイズが大型化してしまう。しかしながら、第３レンズ群ＧＲ３のパワーの低下に伴って焦点距離が長くなっている。そのため、第３レンズ群ＧＲ３内で、大型化した第２光学プリズムＰＲ’を配置するスペース確保が容易になる。ただし、変倍光学系１１自体の全長は長くなってしまう。

以上より、条件式（１）の上限値を下回る場合には第２光学プリズムＰＲ’を配設するスペースを容易に確保できる一方、条件式（１）の下限値を上回る場合には変倍光学系１１自体の過剰な大型化を抑制できる。そのため、条件式（１）の範囲内では、本発明は、第２光学プリズムＰＲ’を比較的小型サイズに設計できつつ、この第２光学プリズムＰＲ’の配置スペースを容易に確保できる変倍光学系１１になる。つまり、本発明の変倍光学系１１は、第２光学プリズムＰＲ’を備えつつも、小型化したものになる。

また、非球面の数は限定されるものではない。すなわち、非球面は、第３レンズ群ＧＲ３における最像側レンズ（第１１レンズＬ１１）の物体側面（ｓ２６）および像側面（ｓ２７）に形成されてもよい。ただし、少なくとも第１１レンズＬ１１の像側面（ｓ２７）が、条件式（１）を満たしていれば、効果的に、種々の収差補正を行える。

また、光学絞りＳＴから一層離れた位置にある像側面（ｓ２７）近傍では、軸上光線と軸外光線とが解離した状態になっている。そのため、非点収差等が生じやすい。しかしながら、本発明のように、像側面（ｓ２７）が非球面形状になっていれば、非点収差等を効果的に補正することもできる。

なお、実施例１の変倍光学系１１〔第１１レンズ１１の像側面（ｓ２７）〕を条件式（１）に対応させてみると、下記のようになっている（後述の図２３参照）。
・像側面（ｓ２７）の（｜Ｘ｜−｜Ｘ₀｜）×１００／｛Ｃ₀×（Ｎ’−Ｎ）×ｆ３｝ ＝４２．９

また、条件式（１）でのＸ、Ｘ₀ 、Ｃ₀ 、Ｎ、Ｎ’、ｆ３の値は、下記のようになっている（後述の図２４参照）。
Ｘ ＝ ０．０５９４９１
Ｘ₀ ＝ ０．１４９１６７
Ｃ₀ ＝ ０．０２３３６７３４
Ｎ ＝ １．６２０１７
Ｎ’＝ １．０００００
ｆ３＝１４．４３６５３

また、本発明の変倍光学系１１では、第３レンズ群ＧＲ３が、少なくとも４枚以上のレンズを含んでもよい。このような構成であれば、小型化（コンパクト化）のために、第３レンズ群ＧＲ３のパワーが増加し、種々の収差が発生しやすくなったとしても、複数の各レンズで効果的に収差補正できるためである。つまり、かかる構成であれば、本発明は、収差補正の負担を複数のレンズに分散できる変倍光学系１１になる。

［実施の形態２］
本発明の実施の形態２について説明する。なお、実施の形態１で用いた部材と同様の機能を有する部材については、同一の符号を付記し、その説明を省略する。

実施の形態１での変倍光学系１１（実施例１）では、第３レンズ群ＧＲ３は、少なくとも４枚以上のレンズを含んでいる。そして、図１に示すように、第２光学プリズムＰＲ’の物体側に１枚のレンズ（第７レンズＬ７）が位置し、像側に４枚のレンズ（第８レンズＬ８〜第１１レンズ１１）が位置するようになっている。

〔１．他の変倍光学系について〕
しかし、本発明の変倍光学系１１は、このような位置（配設位置）に限定されるものではない。そこで、下記に、実施例１と異なる配設位置を有する変倍光学系１１（実施例２）を図７を用いて説明する。

なお、この図７では、実施例１（図１参照）での第２光学プリズムＰＲ’を省略し、空気間隔を明示するようにしている。また、この実施例２の変倍光学系１１は、撮影対象から順に、第１レンズ群ＧＲ１、第２レンズ群ＧＲ２、第３レンズ群ＧＲ３、および不動の第４レンズ群ＧＲ４を有し、「正・負・正・正」の光学的パワー配置になっている。さらに、第４レンズ群ＧＲ４に含まれるカバーガラスＣＧに、撮像素子ＳＲが固定されるようになっている（撮像素子ＳＲが不動になっている）。

〈実施例２の変倍光学系について（図７参照）〉
《第１レンズ群について》
第１レンズ群ＧＲ１は、物体側から順に、第１レンズＬ１、光学プリズムＰＲ、第２レンズＬ２、および第３レンズＬ３を含んでいる。そして、各レンズは、下記のような特徴を有している。
・第１レンズＬ１：物体側凸の負メニスカスレンズ
・第２レンズＬ２：両側凸の正レンズ
・第３レンズＬ３：物体側凸の正メニスカスレンズ

《第２レンズ群について》
第２レンズ群ＧＲ２は、物体側から順に、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５、および第６レンズＬ６を含んでいる。そして、各レンズは、下記のような特徴を有している。
・第４レンズＬ４：両側凹の負レンズ（ｓ１０は非球面）
・第５レンズＬ５：両側凹の負レンズ
・第６レンズＬ６：両側凸の正レンズ
なお、第５レンズＬ５と第６レンズＬ６とは、ｓ１２・ｓ１３を接合することで接合レンズを構成している。

《第３レンズ群について》
第３レンズ群ＧＲ３は、物体側から順に、光学絞りＳＴ（ｓ１５とも表記、第３レンズ群ＧＲ３と一体構成）、第７レンズＬ７、第８レンズＬ８、第９レンズＬ９、第１０レンズＬ１０、および第１１レンズ（最像側レンズ）Ｌ１１を含んでいる。そして、各レンズは、下記のような特徴を有している。
・第７レンズＬ７ ：両側凸の正レンズ（ｓ１６は非球面）
・第８レンズＬ８ ：物体側凹の負メニスカスレンズ
・第９レンズＬ９ ：両側凸の正レンズ
・第１０レンズＬ１０：両側凹の負レンズ
・第１１レンズＬ１１：物体側凹の負メニスカスレンズ（ｓ２４・ｓ２５は非球面）
なお、第７レンズＬ７と第８レンズＬ８とは、ｓ１７・ｓ１８を接合することで接合レンズを構成し、第９レンズＬ９と第１０レンズＬ１０とは、ｓ２１・ｓ２２を接合することで接合レンズを構成している。

また、図示していないが、第８レンズＬ８と第９レンズＬ９との間（空気間隔）に、第８レンズＬ８から射出してくる光線を折り曲げる光学プリズムや反射ミラー等が設けられるようになっている。

《第４レンズ群について》
第４レンズ群ＧＲ４は、物体側から順に、第１２レンズＬ１２、およびカバーガラスＣＧ（ｓ２８・ｓ２９を有する２面構成のガラス）を含んでいる。そして、第１２レンズＬ１２は、下記のような特徴を有している。
・第１２レンズＬ１２：物体側凸の正メニスカスレンズ（ｓ２６・ｓ２７は非球面）

《変倍光学系（実施例２）のコンストラクションデータについて》
次に、実施例２の変倍光学系１１のコンストラクションデータについて、表３・表４を用いて説明する。なお、この表３・表４は、上記の表１・表２と同様の表現になっている。

〈変倍光学系（実施例２）における各レンズ群の移動について〉
《ズーミングについて》
実施例２の変倍光学系１１は、図７に示すように、ズーミングの場合、各レンズ群における少なくとも一部のレンズ群を移動させている。具体的には、第１レンズ群ＧＲ１〜第３レンズ群ＧＲ３は物体側に移動する（ただし、第２レンズ群ＧＲ２は物体側へ進んだ後に像側へＵターン移動する）。そこで、図７は、ズーミングに伴って間隔変動の生じる軸上面間隔（ｄｉ）のみに番号を付している。具体的には、ｄ８・ｄ１４・ｄ２５が図示されている。

なお、図８〜図１０は、ズーミングにおける実施例２の変倍光学系１１の収差を示している。そして、この図８〜図１０は、図２〜図４と同様の表現になっている。

〔２．本発明の種々の特徴の一例について〕
以上のような、実施例２の変倍光学系１１は、実施例１同様に、少なくとも４枚以上のレンズ（具体的には第７レンズＬ７〜第１１レンズＬ１１）を備えた第３レンズ群ＧＲ３を有している。そして、この第３レンズ群ＧＲ３の最像側レンズ（第１１レンズＬ１１）の両面（ｓ２４・ｓ２５）は非球面になっている。その上、像側面（ｓ２５）は、条件式（１）の条件を満たすようになっている（図２３参照）。したがって、実施例２の変倍光学系１１は、実施の形態１の変倍光学系１１と同様の作用効果を奏じる。

さらに、実施例２の変倍光学系１１は、第３レンズ群ＧＲ３内（第８レンズＬ８と第９レンズＬ９との間）に、光学プリズムや反射ミラー等（第２光軸変更素子；不図示）を設けている。そして、この光学プリズム等の物体側には、第７レンズＬ７・第８レンズＬ８が位置している。すなわち、本発明の変倍光学系１１は、第３レンズ群ＧＲ３内で、光学プリズム等よりも物体側に、複数のレンズを含むようになっている。

一般的に、本発明のような「正・負・正・正」のパワー配置になった変倍光学系１１では、第２レンズ群ＧＲ２が、第１レンズ群ＧＲ１で収斂された直後の光線を発散させなくてはならない。そのため、第２レンズ群ＧＲ２は、比較的強い負のパワーを有している。その結果、この第２レンズ群ＧＲ２と第１レンズ群ＧＲ１との合成のパワーは負になる。すると、第２レンズ群ＧＲ２から発散光が射出されることになる。

そこで、この射出してくる発散光を効果的に収斂させるべく、本発明の変倍光学系１１では、第３レンズ群ＧＲ３内の光学プリズム等よりも物体側で、複数のレンズが位置するようになっている。このような構成であれば、各レンズが、段階的に発散光を収斂させて光学プリズム等に導ける。そのため、第２レンズ群ＧＲ２から第３レンズ群ＧＲ３との間隔（特に、第２レンズ群ＧＲ２から第３レンズ群ＧＲの光学プリズム等に至るまでの間隔）が、比較的短くなる。したがって、実施例２のような本発明は、第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３との間隔の狭まった変倍光学系１１になる。

また、このような変倍光学系１１が、図５・図６のように、デジタルカメラ２９のハウジング内に収納されると、デジタルカメラ２９の高さ方向Ｕが短くなる。つまり、本発明の変倍光学系１１を備えるデジタルカメラ２９は小型化される。

［実施の形態３］
本発明の実施の形態３について説明する。なお、実施の形態１・２で用いた部材と同様の機能を有する部材については、同一の符号を付記し、その説明を省略する。

〔１．他の変倍光学系について〕
ところで、デジタルカメラ２９の高さ方向Ｕをさらに短くする別の構成がある。例えば、ズーミング（変倍）のとき、過剰に第２レンズ群ＧＲ２が移動しない構成である。そこで、まず、かかるような構成を備える変倍光学系（実施例３〜実施例５）を、下記にて説明する。

なお、実施例３〜実施例５の変倍光学系１１は、実施例２同様に、撮影対象から順に、第１レンズ群ＧＲ１、第２レンズ群ＧＲ２、第３レンズ群ＧＲ３、および不動な第４レンズ群ＧＲ４を有し、「正・負・正・正」の光学的パワー配置になっている。そして、第３レンズ群ＧＲ３に含まれる第２光学プリズムも、実施例２同様に省略されている。

〈実施例３の変倍光学系について（図１１参照）〉
《第１レンズ群について》
第１レンズ群ＧＲ１は、物体側から順に、第１レンズＬ１、光学プリズムＰＲ、第２レンズＬ２、および第３レンズＬ３を含んでいる。そして、各レンズは、下記のような特徴を有している。
・第１レンズＬ１：物体側凸の負メニスカスレンズ
・第２レンズＬ２：両側凸の正レンズ
・第３レンズＬ３：物体側凸の正メニスカスレンズ

《第２レンズ群について》
第２レンズ群ＧＲ２は、物体側から順に、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５、および第６レンズＬ６を含んでいる。そして、各レンズは、下記のような特徴を有している。
・第４レンズＬ４：両側凹の負レンズ（ｓ１０は非球面）
・第５レンズＬ５：両側凹の負レンズ
・第６レンズＬ６：両側凸の正レンズ
なお、第５レンズＬ５と第６レンズＬ６とは、ｓ１２・ｓ１３を接合することで接合レンズを構成している。

《第３レンズ群について》
第３レンズ群ＧＲ３は、物体側から順に、光学絞りＳＴ（ｓ１５とも表記、第３レンズ群ＧＲ３と一体構成）、第７レンズＬ７、第８レンズＬ８、第９レンズＬ９、第１０レンズＬ１０、および第１１レンズ（最像側レンズ）Ｌ１１を含んでいる。そして、各レンズは、下記のような特徴を有している。
・第７レンズＬ７ ：両側凸の正レンズ（ｓ１６は非球面）
・第８レンズＬ８ ：物体側凹の負メニスカスレンズ
・第９レンズＬ９ ：物体側凸の負メニスカスレンズ
・第１０レンズＬ１０：物体側凸の正メニスカスレンズ
・第１１レンズＬ１１：物体側凸の正メニスカスレンズ（ｓ２４・ｓ２５は非球面）
なお、第７レンズＬ７と第８レンズＬ８とは、ｓ１７・ｓ１８を接合することで接合レンズを構成しており、第９レンズＬ９と第１０レンズＬ１０とは、ｓ２１・ｓ２２を接合することで接合レンズを構成している。

また、図示していないが、第８レンズＬ８と第９レンズＬ９との間（空気間隔）に、第８レンズＬ８から射出してくる光線を折り曲げる光学プリズムや反射ミラー等が設けられるようになっている。

《第４レンズ群について》
第４レンズ群ＧＲ４は、物体側から順に、第１２レンズＬ１２、およびカバーガラスＣＧ（ｓ２８・ｓ２９を有する２面構成のガラス）を含んでいる。そして、第１２レンズＬ１２は、下記のような特徴を有している。
・第１２レンズＬ１２：物体側凸の正レンズ（ｓ２６・ｓ２７は非球面）

《変倍光学系（実施例３）のコンストラクションデータについて》
次に、実施例３の変倍光学系１１のコンストラクションデータについて、表５・表６を用いて説明する。なお、この表５・表６は、上記の表１・表２と同様の表現になっている。

《変倍光学系（実施例３）における各レンズ群の移動について》
《《ズーミングについて》》
実施例３の変倍光学系１１は、図１１に示すように、ズーミングの場合、各レンズ群における少なくとも一部のレンズ群（第１レンズ群ＧＲ１〜第３レンズ群ＧＲ３）を、物体側へ移動させている。そこで、図１１は、ズーミングに伴って間隔変動の生じる軸上面間隔（ｄｉ）のみに番号を付している。具体的には、ｄ８・ｄ１４・ｄ２５が図示されている。

なお、図１２〜図１４は、ズーミングにおける実施例３の変倍光学系１１の収差を示している。そして、この図１２〜図１４は、図２〜図４と同様の表現になっている。

〈実施例４の変倍光学系について（図１５参照）〉
《第１レンズ群について》
第１レンズ群ＧＲ１は、物体側から順に、第１レンズＬ１、光学プリズムＰＲ、第２レンズＬ２、および第３レンズＬ３を含んでいる。そして、各レンズは、下記のような特徴を有している。
・第１レンズＬ１：物体側凸の負メニスカスレンズ
・第２レンズＬ２：両側凸の正レンズ
・第３レンズＬ３：両側凸の正レンズ

《第２レンズ群について》
第２レンズ群ＧＲ２は、物体側から順に、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５、および第６レンズＬ６を含んでいる。そして、各レンズは、下記のような特徴を有している。
・第４レンズＬ４：両側凹の負レンズ（ｓ１０は非球面）
・第５レンズＬ５：両側凹の負レンズ
・第６レンズＬ６：両側凸の正レンズ
なお、第５レンズＬ５と第６レンズＬ６とは、ｓ１２・ｓ１３を接合することで接合レンズを構成している。

《第３レンズ群について》
第３レンズ群ＧＲ３は、物体側から順に、光学絞りＳＴ（ｓ１５とも表記、第３レンズ群ＧＲ３と一体構成）、第７レンズＬ７、第８レンズＬ８、第９レンズＬ９、第１０レンズＬ１０、および第１１レンズ（最像側レンズ）Ｌ１１を含んでいる。そして、各レンズは、下記のような特徴を有している。
・第７レンズＬ７ ：両側凸の正レンズ（ｓ１６は非球面）
・第８レンズＬ８ ：物体側凹の負メニスカスレンズ
・第９レンズＬ９ ：物体側凸の負メニスカスレンズ
・第１０レンズＬ１０：物体側凸の正メニスカスレンズ
・第１１レンズＬ１１：物体側凸の正メニスカスレンズ（ｓ２４・ｓ２５は非球面）
なお、第７レンズＬ７と第８レンズＬ８とは、ｓ１７・ｓ１８を接合することで接合レンズを構成し、第９レンズＬ９と第１０レンズＬ１０とは、ｓ２１・ｓ２２を接合することで接合レンズを構成している。

また、図示していないが、第８レンズＬ８と第９レンズＬ９との間（空気間隔）に、第８レンズＬ８から射出してくる光線を折り曲げる光学プリズムや反射ミラー等が設けられるようになっている。

《第４レンズ群について》
第４レンズ群ＧＲ４は、物体側から順に、第１２レンズＬ１２、第１３レンズＬ１３、およびカバーガラスＣＧ（ｓ３０・ｓ３１を有する２面構成のガラス）を含んでいる。そして、各レンズは、下記のような特徴を有している。
・第１２レンズＬ１２：両側凸の正レンズ（ｓ２６・ｓ２７は非球面）
・第１３レンズＬ１３：両側凹の負レンズ

《変倍光学系（実施例４）のコンストラクションデータについて》
次に、実施例４の変倍光学系１１のコンストラクションデータについて、表７・表８を用いて説明する。なお、この表７・表８は、上記の表１・表２と同様の表現になっている。

《変倍光学系（実施例４）における各レンズ群の移動について》
《《ズーミングについて》》
実施例４の変倍光学系１１は、図１５に示すように、ズーミングの場合、各レンズ群における少なくとも一部のレンズ群（第１レンズ群ＧＲ１〜第３レンズ群ＧＲ３）を、物体側へ移動させている。そこで、図１５は、ズーミングに伴って間隔変動の生じる軸上面間隔（ｄｉ）のみに番号を付している。具体的には、ｄ８・ｄ１４・ｄ２５が図示されている。

なお、図１６〜図１８は、ズーミングにおける実施例４の変倍光学系１１の収差を示している。そして、この図１６〜図１８は、図２〜図４と同様の表現になっている。

〈実施例５の変倍光学系について（図１９参照）〉
《第１レンズ群について》
第１レンズ群ＧＲ１は、物体側から順に、第１レンズＬ１、光学プリズムＰＲ、第２レンズＬ２、および第３レンズＬ３を含んでいる。そして、各レンズは、下記のような特徴を有している。
・第１レンズＬ１：物体側凸の負メニスカスレンズ
・第２レンズＬ２：両側凸の正レンズ
・第３レンズＬ３：物体側凸の正メニスカスレンズ

《第２レンズ群について》
第２レンズ群ＧＲ２は、物体側から順に、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５、および第６レンズＬ６を含んでいる。そして、各レンズは、下記のような特徴を有している。
・第４レンズＬ４：物体側凸の負メニスカスレンズ（ｓ１０は非球面）
・第５レンズＬ５：両側凹の負レンズ
・第６レンズＬ６：両側凸の正レンズ
なお、第５レンズＬ５と第６レンズＬ６とは、ｓ１２・ｓ１３を接合することで接合レンズを構成している。

《第３レンズ群について》
第３レンズ群ＧＲ３は、物体側から順に、光学絞りＳＴ（ｓ１５とも表記、第３レンズ群ＧＲ３と一体構成）、第７レンズＬ７、第８レンズＬ８、第９レンズＬ９、第１０レンズＬ１０、および第１１レンズ（最像側レンズ）Ｌ１１を含んでいる。そして、各レンズは、下記のような特徴を有している。
・第７レンズＬ７ ：両側凸の正レンズ（ｓ１６は非球面）
・第８レンズＬ８ ：物体側凹の負メニスカスレンズ
・第９レンズＬ９ ：物体側凸の負メニスカスレンズ
・第１０レンズＬ１０：物体側凸の正メニスカスレンズ
・第１１レンズＬ１１：物体側凸の正メニスカスレンズ（ｓ２４・ｓ２５は非球面）
なお、第７レンズＬ７と第８レンズＬ８とは、ｓ１７・ｓ１８を接合することで接合レンズを構成し、第９レンズＬ９と第１０レンズＬ１０とは、ｓ２１・ｓ２２を接合することで接合レンズを構成している。

また、図示していないが、第８レンズＬ８と第９レンズＬ９との間（空気間隔）に、第８レンズＬ８から射出してくる光線を折り曲げる光学プリズムや反射ミラー等が設けられるようになっている。

《第４レンズ群について》
第４レンズ群ＧＲ４は、物体側から順に、第１２レンズＬ１２、第１３レンズＬ１３、およびカバーガラスＣＧ（ｓ３０・ｓ３１を有する２面構成のガラス）を含んでいる。そして、各レンズは、下記のような特徴を有している。
・第１２レンズＬ１２：両側凸の正レンズ（ｓ２６・ｓ２７は非球面）
・第１３レンズＬ１３：物体側凹の負メニスカスレンズ

《変倍光学系（実施例５）のコンストラクションデータについて》
次に、実施例５の変倍光学系１１のコンストラクションデータについて、表９・表１０を用いて説明する。なお、この表９・表１０は、上記の表１・表２と同様の表現になっている。

《変倍光学系（実施例５）における各レンズ群の移動について》
《《ズーミングについて》》
実施例５の変倍光学系１１は、図１９に示すように、ズーミングの場合、各レンズ群における少なくとも一部のレンズ群（第１レンズ群ＧＲ１〜第３レンズ群ＧＲ３）を、物体側へ移動させている。そこで、図１９は、ズーミングに伴って間隔変動の生じる軸上面間隔（ｄｉ）のみに番号を付している。具体的には、ｄ８・ｄ１４・ｄ２５が図示されている。

なお、図２０〜図２２は、ズーミングにおける実施例６の変倍光学系１１の収差を示している。そして、この図２０〜図２２は、図２〜図４と同様の表現になっている。

〔２．本発明の種々の特徴の一例について〕
以上のような、実施例３〜５の変倍光学系１１は、実施例１・２同様に、少なくとも４枚以上のレンズ（具体的には第７レンズＬ７〜第１１レンズＬ１１）を備えた第３レンズ群ＧＲ３を有している。そして、この第３レンズ群ＧＲ３の最像側レンズ（第１１レンズＬ１１）における少なくとも１つの面（ｓ２４・ｓ２５）は非球面になっている。その上、像側面（ｓ２５）は、条件式（１）の条件を満たすようになっている（図２３参照）。したがって、実施例３〜５の変倍光学系１１は、実施の形態１の変倍光学系１１と同様の作用効果を奏じる。

さらに、実施例３〜５の変倍光学系１１は、実施例２同様に、第３レンズ群ＧＲ３内（第８レンズＬ８と第９レンズＬ９との間）に光学プリズムや反射ミラー等（第２光軸変更素子）を設け、この光学プリズム等の物体側に第７レンズＬ７・第８レンズＬ８を位置させている。したがって、実施例３〜５の変倍光学系１１は、実施の形態２の変倍光学系１１と同様の作用効果も奏じる。

そして、特に、この実施例３〜５の変倍光学系１１は、ズーミング（変倍）のとき、下記の条件式（２）を満たすようになっている。
０．１≦ＭＶ２／Ｌｗ≦０．５ … 条件式（２）
ただし、
ＭＶ２：第２レンズ群ＧＲ２の移動量［単位：ｍｍ］
Ｌｗ ：広角端状態（Ｗ）での変倍光学系１１の全長［単位：ｍｍ］
である。

この条件式（２）は、第２レンズ群ＧＲ２の移動量ＭＶ２を、広角端状態（Ｗ）での変倍光学系１１の全長Ｌｗで規定したものである。そして、この条件式（２）は、第２レンズ群ＧＲ２の移動量ＭＶ２に基づいて、変倍光学系１１の小型化（例えば、変倍光学系１１の全長の短縮化）と、収差補正の高性能化との調和を図るための範囲を規定している。

変倍光学系１１の全長Ｌｗに対する第２レンズ群ＧＲ２の移動量ＭＶ２の比が、条件式（２）の上限値を超える場合、第２レンズ群ＧＲ２が、ズーミングのために比較的長距離を移動する。かかる場合、移動量ＭＶ２の増加に伴って、変倍光学系１１は、種々の倍率を発揮できる。

しかしながら、第２レンズ群ＧＲ２の移動量ＭＶ２が長すぎると、第２レンズ群ＧＲ２の前後（物体側・像側）間隔を確保しておく必要がある。そのため、条件式（２）の上限値を超える場合には、変倍光学系１１は、比較的全長を長くするものの、種々の倍率を発揮している。

一方、変倍光学系１１の全長Ｌｗに対する第２レンズ群ＧＲ２の移動量ＭＶ２の比が、条件式（２）の下限値を超える場合、第２レンズ群ＧＲ２が、ズーミングのために比較的短距離しか移動しない。かかる場合、移動量ＭＶ２の減少に伴って、第２レンズ群ＧＲ２の前後間隔（スペース）を短くできる。したがって、変倍光学系１１の全長も短くなる。

しかしながら、第２レンズ群ＧＲ２の前後間隔が短くなっていると、第２レンズ群ＧＲ２の移動に基づく、変倍光学系１１の倍率設定の幅は狭くなる。つまり、変倍光学系１１が、多彩な倍率を発揮できなくなる。そのため、条件式（２）の下限値を超える場合には、変倍光学系１１は、倍率設定の幅を狭めるものの、全長を比較的短くしている。

以上より、条件式（２）の上限値を下回る場合には過剰な変倍光学系１１の大型化が抑制される一方、条件式（２）の下限値を上回る場合には変倍光学系１１の多種の倍率を確保できる。そのため、条件式（２）の範囲内では、本発明は、倍率の種類を確保しながらも、小型化した変倍光学系１１になる。

また、上記したように、この条件式（２）において上限値を超える場合には、第２レンズ群ＧＲ２が、比較的に長距離移動するので、種々の収差の補正において有利である。しかし、上記したように、移動量ＭＶ２の増加に伴って、変倍光学系１１の全長も長くなる。一方、条件式（１）において下限値を超える場合には、第２レンズ群ＧＲ２が、比較的に短距離しか移動しないので、種々の収差の補正において不利である。しかし、上記したように、移動量ＭＶ２の減少に伴って、変倍光学系１１の全長も短くなる。そのため、条件式（２）の範囲内では、本発明は、良好な収差補正を行いながらも、小型化した変倍光学系１１になる。

なお、実施例３〜５のレンズユニット１を条件式（２）に対応させてみると、下記のようになる（図２３参照）。
・実施例３のＭＶ２／Ｌｗ＝０．１９
・実施例４のＭＶ２／Ｌｗ＝０．２０
・実施例５のＭＶ２／Ｌｗ＝０．２６

また、条件式（２）でのＭＶ２・Ｌｗの値は、下記のようになっている（後述の図２４参照）。
・実施例３のＭＶ２＝１４．３４９、実施例３のＬｗ＝７５．３４７
・実施例４のＭＶ２＝１５．１６５、実施例４のＬｗ＝７５．０００
・実施例５のＭＶ２＝１６．９５０、実施例５のＬｗ＝６５．４７０

［その他の実施の形態］
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。例えば、本発明のレンズユニット１におけるズーム比（変倍比）は、特に限定されるものではないが、下記の条件式（３）を満たすことが好ましい。

条件式（３）は、下記のようになっている。
５．０＜ｆｔ／ｆｗ
ただし、
ｆｔ ： 望遠端での変倍光学系全体の焦点距離
ｆｗ ： 広角端での変倍光学系全体の焦点距離
である。

条件式（３）は、変倍光学系１１（ひいてはレンズユニット１）のズーム比を表している。すると、この条件式（３）を満たすことは、従来のデジタルカメラ２９のズーム比（例えば３倍程度）に比べて、かなり高いズーム比を有してることになる。つまり、本発明は、高いズーム比を備えながら、上記してきた効果を奏じるレンズユニット１になっている。このことにより、本発明の変倍光学系１１におけるズーム性能（変倍性能）の有意性が大きくなり、ユーザーベネフィットが達成可能となる。

なお、以上の説明では、条件式（１）〜条件式（３）を説明してきた。そこで、各実施例１〜５に対応させた条件式（１）〜条件式（３）の値を図２３に示す。また、条件式（１）〜（３）の値を求めるために必要なＸ、Ｘ₀ 、Ｃ₀ 、Ｎ、Ｎ’、ｆ３、ＭＶ２、Ｌｗ、ｆｔ、ｆｗの値を図２４に示す。すると、この図２３に示すように、本発明の実施例１・実施例２の変倍光学系１１は条件式（１）・条件式（３）を満たすようになっており、実施例３〜５の変倍光学系１１は条件式（１）〜条件式（３）を満たすようになっていることがわかる。

また、本発明の変倍光学系１１は、ズーミングで、第１レンズ群ＧＲ１と第３レンズ群ＧＲ３とを移動させるとき、両者（第１レンズ群ＧＲ１・第３レンズ群ＧＲ３）の群間距離を不変にしてもよい。例えば、第１レンズ群ＧＲ１および第３レンズ群ＧＲ３をレンズ枠（連結部；不図示）を介して一体にさせることで、両者が同時移動してもよい。

このように、第１レンズ群ＧＲと第３レンズ群ＧＲとが連結状態（リンク状態）になっていると、これら両レンズ群ＧＲ１・ＧＲ３の配設に要する構成（配設構成）が簡素化される。そのため、両レンズ群ＧＲ１・ＧＲ３が、例えば、同一のレンズ鏡胴内（不図示）に収納可能になる。その結果、レンズ鏡胴が比較的コンパクトになりやすい。

また、第１レンズ群ＧＲ１・第３レンズＧＲ３毎に対応する移動用動力源（モータ等）も不要になる〔移動に要する構成（移動構成）が簡素化される〕。つまり、単一の動力源のみで、第１レンズ群ＧＲ１・第３レンズＧＲ３の２つのレンズ群を移動させることができる。

また、撮像素子ＳＲに入射する光をテレセントリック性の高い光にするために、本発明の変倍光学系１１は、正・負・正のパワー配置になった第１レンズ群ＧＲ１〜第３レンズＧＲ３の次に（像側に）、正の第４レンズ群ＧＲ４を配置（配設）させている。このような構成であれば、撮像素子ＳＲに生じ得るシェーディングを抑制できる。

また、変倍光学系１１におけるレンズ群（ＧＲｉ）の各レンズ（Ｌｉ）が、樹脂（プラスチック等）で形成されてもよい。特に、第３レンズ群ＧＲ３における最像側レンズが、樹脂により形成されていると好ましい。このようにレンズの材質を樹脂にすると、非球面の形成が容易になるためである。また、レンズの大量生産も可能になり、変倍光学系１１（ひいてはデジタルカメラ２９）のコストダウンにもつながる。なお、樹脂の材質は特に限定されるものではないが、例えば、ポリカーボネート等が挙げられる。

ところで、本発明のコンパクトな変倍光学系１１は、種々の撮像装置（銀塩写真カメラやデジタルスチルカメラ等）やデジタル入力機器（例えば撮像装置を具備したデジタル機器）に用いられる。したがって、本発明の変倍光学系１１を用いた撮像装置等は、コンパクトなものになる。また、撮像装置等における限られたハウジング内の容積に占める変倍光学系１１の割合は、比較的小さくなる。そのため、撮像装置等の余裕のあるハウジング内に、種々の部品（電子部品等）が配置できる（ハウジング容積の有効活用が達成できる）。したがって、種々の部品を搭載した高性能な撮像装置が実現できる。

また、図５・図６に示すような撮像装置２９は、撮像素子ＳＲを固定し、光軸変更素子（光学プリズムＰＲまたは反射ミラーＭＲ）を含む第１レンズ群ＧＲ１・第３レンズ群ＧＲ３を移動させるようにしてズーミング等を行う構成であってもよい。また、撮像装置２９が、光軸変更素子を含む第１レンズ群ＧＲ１・第３レンズ群ＧＲ３を固定し、撮像素子ＳＲを移動させるようにしてズーミング等を行う構成であってもよい。

また、最近、動画も静止画も同時に扱えるデジタルカメラ・ビデオカメラが、種々開発されている。したがって、本発明は、撮像素子の受光面上に形成される光学像を電気信号に変換できる撮像装置の全てを意味する。したがって、例を挙げると、デジタルカメラ、デジタルムービーカメラ、ウェブカメラ、携帯電話、携帯情報端末(PDA；Personal Digital Assistance)等が想定される。なお、ウェブカメラとは、ネットワークを介して画像を送受信できる電子機器に接続されるカメラである。ただし、開放型またはプライベート型のいずれであってもよいし、ネットワークに直接接続する方式またはパーソナルコンピュータ等を介して接続する方式のいずれであってもよい。

実施例１の変倍光学系を備えるレンズユニットのレンズ構成図である。 広角端状態（Ｗ）になった変倍光学系（実施例１）の球面収差図である。 広角端状態（Ｗ）になった変倍光学系（実施例１）の非点収差図である。 広角端状態（Ｗ）になった変倍光学系（実施例１）の歪曲収差図である。 中間焦点距離状態（Ｍ）になった変倍光学系（実施例１）の球面収差図である。 中間焦点距離状態（Ｍ）になった変倍光学系（実施例１）の非点収差図である。 中間焦点距離状態（Ｍ）になった変倍光学系（実施例１）の歪曲収差図である。 望遠端状態（Ｔ）になった変倍光学系（実施例１）の球面収差図である。 望遠端状態（Ｔ）になった変倍光学系（実施例１）の非点収差図である。 望遠端状態（Ｔ）になった変倍光学系（実施例１）の歪曲収差図である。 各実施の形態のデジタルカメラであり、背面からの概略構成図である。 各実施の形態のデジタルカメラであり、側面からの概略構成図である。 実施例２の変倍光学系を備えるレンズユニットのレンズ構成図である。 広角端状態（Ｗ）になった変倍光学系（実施例２）の球面収差図である。 広角端状態（Ｗ）になった変倍光学系（実施例２）の非点収差図である。 広角端状態（Ｗ）になった変倍光学系（実施例２）の歪曲収差図である。 中間焦点距離状態（Ｍ）になった変倍光学系（実施例２）の球面収差図である。 中間焦点距離状態（Ｍ）になった変倍光学系（実施例２）の非点収差図である。 中間焦点距離状態（Ｍ）になった変倍光学系（実施例２）の歪曲収差図である。 望遠端状態（Ｔ）になった変倍光学系（実施例２）の球面収差図である。 望遠端状態（Ｔ）になった変倍光学系（実施例２）の非点収差図である。 望遠端状態（Ｔ）になった変倍光学系（実施例２）の歪曲収差図である。 実施例３の変倍光学系を備えるレンズユニットのレンズ構成図である。 広角端状態（Ｗ）になった変倍光学系（実施例３）の球面収差図である。 広角端状態（Ｗ）になった変倍光学系（実施例３）の非点収差図である。 広角端状態（Ｗ）になった変倍光学系（実施例３）の歪曲収差図である。 中間焦点距離状態（Ｍ）になった変倍光学系（実施例３）の球面収差図である。 中間焦点距離状態（Ｍ）になった変倍光学系（実施例３）の非点収差図である。 中間焦点距離状態（Ｍ）になった変倍光学系（実施例３）の歪曲収差図である。 望遠端状態（Ｔ）になった変倍光学系（実施例３）の球面収差図である。 望遠端状態（Ｔ）になった変倍光学系（実施例３）の非点収差図である。 望遠端状態（Ｔ）になった変倍光学系（実施例３）の歪曲収差図である。 実施例４の変倍光学系を備えるレンズユニットのレンズ構成図である。 広角端状態（Ｗ）になった変倍光学系（実施例４）の球面収差図である。 広角端状態（Ｗ）になった変倍光学系（実施例４）の非点収差図である。 広角端状態（Ｗ）になった変倍光学系（実施例４）の歪曲収差図である。 中間焦点距離状態（Ｍ）になった変倍光学系（実施例４）の球面収差図である。 中間焦点距離状態（Ｍ）になった変倍光学系（実施例４）の非点収差図である。 中間焦点距離状態（Ｍ）になった変倍光学系（実施例４）の歪曲収差図である。 望遠端状態（Ｔ）になった変倍光学系（実施例４）の球面収差図である。 望遠端状態（Ｔ）になった変倍光学系（実施例４）の非点収差図である。 望遠端状態（Ｔ）になった変倍光学系（実施例４）の歪曲収差図である。 実施例５の変倍光学系を備えるレンズユニットのレンズ構成図である。 広角端状態（Ｗ）になった変倍光学系（実施例５）の球面収差図である。 広角端状態（Ｗ）になった変倍光学系（実施例５）の非点収差図である。 広角端状態（Ｗ）になった変倍光学系（実施例５）の歪曲収差図である。 中間焦点距離状態（Ｍ）になった変倍光学系（実施例５）の球面収差図である。 中間焦点距離状態（Ｍ）になった変倍光学系（実施例５）の非点収差図である。 中間焦点距離状態（Ｍ）になった変倍光学系（実施例５）の歪曲収差図である。 望遠端状態（Ｔ）になった変倍光学系（実施例５）の球面収差図である。 望遠端状態（Ｔ）になった変倍光学系（実施例５）の非点収差図である。 望遠端状態（Ｔ）になった変倍光学系（実施例５）の歪曲収差図である。 実施例１〜５の変倍光学系に対応する条件式（１）〜条件式（３）の結果を示す説明図である。 実施例１〜５の変倍光学系に対応する条件式（２）での｜Ｘ｜、｜Ｘ₀｜、Ｃ₀ 、Ｎ、Ｎ’、ｆ３、ＭＶ２、Ｌｗ、ｆｔ、ｆｗの値を示す説明図である。

符号の説明

１ レンズユニット
１１ 変倍光学系
２９ デジタルカメラ（撮像装置）
ＧＲｉ レンズ群
ＧＲ１ 第１レンズ群
ＧＲ２ 第２レンズ群
ＧＲ３ 第３レンズ群
ＧＲ４ 第４レンズ群
ＳＵ 撮像素子ユニット
Ｌｉ レンズ
ｓｉ 面
ＳＲ 撮像素子
ＰＲ 光学プリズム（第１光軸変更素子）
ＰＲ’ 光学プリズム（第２光軸変更素子）
ＳＴ 光学絞り
ＣＧ カバーガラス
ＡＸ 光軸

Claims (11)

1. 物体側からの光線を撮像素子に結像させる複数のレンズ群を備え、
   上記複数のレンズ群は、物体側から像側に向かって、少なくとも、
   正のパワーを有する第１レンズ群と、
   負のパワーを有する第２レンズ群と、
   正のパワーを有する第３レンズ群と、
   を含んでおり、
   上記第１レンズ群が光軸を変更する第１光軸変更素子を含む一方、上記第３レンズ群は光軸を変更する第２光軸変更素子を含んでおり、
   さらに、上記第３レンズ群における最像側レンズが、少なくとも１つの非球面を有することを特徴とする変倍光学系。
2. 上記最像側レンズにおいて像側に位置する非球面は、以下の条件式（１）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の変倍光学系；
   ２＜（｜Ｘ｜−｜Ｘ₀｜）×１００／｛Ｃ₀×（Ｎ’−Ｎ）×ｆ３｝＜１００
   … 条件式（１）
   ただし、
   Ｘ ：非球面の面形状
   Ｘ₀ ：非球面の参照球面の面形状
   Ｃ₀ ：非球面の参照球面の曲率
   Ｎ ：非球面における物体側の媒質の屈折力
   Ｎ’：非球面における像側の媒質の屈折力
   ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
   である。
3. 上記第３レンズ群は、少なくとも４枚以上のレンズを含んでいることを特徴とする請求項１または２に記載の変倍光学系。
4. 上記第３レンズ群は、第２光軸変更素子よりも物体側に、複数のレンズを含んでい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。
5. 変倍のときに、以下の条件式（２）を満たす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；
   ０．１≦ＭＶ２／Ｌｗ≦０．５ … 条件式（２）
   ただし、
   ＭＶ２：第２レンズ群の移動量
   Ｌｗ ：広角端状態での変倍光学系の全長
   である。
6. 以下の条件式（３）を満たす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；
   ５．０＜ｆｔ／ｆｗ … 条件式（３）
   ただし、
   ｆｔ ： 望遠端での変倍光学系全体の焦点距離
   ｆｗ ： 広角端での変倍光学系全体の焦点距離
   である。
7. 変倍のために、上記の第１レンズ群と第３レンズ群とが移動するとき、
   第１レンズ群と第３レンズ群との群間距離が不変になってい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。
8. 上記の第１レンズ群と第３レンズ群とが、連結状態になっていることを特徴とする請求項７に記載の変倍光学系。
9. 上記第３レンズ群の像側に、正のパワーを有する第４レンズ群が配設されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の変倍光学系。
10. 上記第３レンズ群における最像側レンズが、樹脂により形成されてい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。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の変倍光学系を備えることを特徴とする撮像装置。

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