(57)【要約】【課題】低コストで良好な光学性能を確保しつつ、プラスチックレンズの温度変化に伴う特性変化の小さいズームレンズおよび撮像装置を提供する。【解決手段】負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを備える。第１レンズ群Ｇ１は、ガラスより構成される第１のレンズ（負レンズ）Ｌ１１と、光路を折り曲げる反射部材（直角プリズムＬＰ）と、負レンズＬ１１よりも屈折力の絶対値が小さいプラスチックレンズを含む２枚以下のレンズとからなる。第２レンズ群Ｇ２は、ガラスより構成される正レンズと、プラスチックレンズを含む３枚以下のレンズとからなる。全系に含まれるプラスチックレンズの合成焦点距離をｆｐｒ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとしたとき、以下の条件式を満足する。−０．３＜（１／ｆｐｒ）・ｆｗ＜０．６  ……（１）【選択図】図１
2011059496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とから構成され、各レンズ群の光軸上の間隔を変化させることで変倍を行うようになされ、
前記第１レンズ群は、物体側より順に、ガラスより構成される負レンズと、入射光を反射して光路を折り曲げる反射部材と、前記負レンズよりも屈折力の絶対値が小さいプラスチックレンズを含む２枚以下のレンズとからなり、
前記第２レンズ群は、ガラスより構成される正レンズとプラスチックレンズとを含む３枚以下のレンズとからなり、
全系に含まれるプラスチックレンズの合成焦点距離をｆｐｒ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとしたとき、以下の条件式を満足する
ことを特徴とするズームレンズ。
−０．３＜（１／ｆｐｒ）・ｆｗ＜０．６  ……（１）
ただし、
１／ｆｐｒ＝Σ（１／ｆｐｒｉ）
（ｉ＝２以上の整数、ｆｐｒｉ：第ｉ番目のプラスチックレンズの焦点距離）
とする。
【請求項２】
前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１としたとき、以下の条件式を満足する
ことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
１．４＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜２．５  ……（２）
【請求項３】
前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２としたとき、以下の条件式を満足する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のズームレンズ。
０．９＜ｆ２／ｆｗ＜１．９  ……（３）
【請求項４】
前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第１レンズ群内のプラスチックレンズの焦点距離をｆ１ｐとしたとき、以下の条件式を満足する
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
｜ｆ１ｐ／ｆ１｜＞３．０  ……（４）
【請求項５】
前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、前記第２レンズ群内のプラスチックレンズの焦点距離をｆ２ｐとしたとき、以下の条件式を満足する
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
｜ｆ２ｐ／ｆ２｜＞２．０  ……（５）
【請求項６】
前記第１レンズ群内の反射部材を構成する材料のｄ線に対する屈折率をＮｄ１ｐとしたとき、以下の条件式を満足する
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
Ｎｄ１ｐ＞１．７８  ……（６）
【請求項７】
前記第１レンズ群は、物体側より順に、前記負レンズと、前記反射部材と、前記負レンズよりも屈折力の絶対値が小さいプラスチックレンズとからなる
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項８】
前記第１レンズ群は、物体側より順に、ガラスより構成される第１の負レンズと、前記反射部材と、ガラスより構成される第２の負レンズと、前記第１の負レンズよりも屈折力の絶対値が小さい正の屈折力のプラスチックレンズとからなる
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項９】
前記第１レンズ群は、物体側より順に、前記負レンズと、前記反射部材と、前記負レンズよりも屈折力の絶対値が小さい２枚のプラスチックレンズとからなる
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項１０】
絞りが、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間に配置されている
ことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項１１】
変倍時に、前記絞りが前記第３レンズ群と一体で移動するようになされている
ことを特徴とする請求項１０に記載のズームレンズ。
【請求項１２】
前記第４レンズ群は、変倍の際に固定されている
ことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれか１項に記載のズームレンズと、
前記ズームレンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子と
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、および情報携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistance）等に好適に用いられるズームレンズおよび撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルスチルカメラ等の撮像装置においては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子の小型化が進むにつれて、装置全体としての小型化が求められている。一方、デジタルスチルカメラや携帯端末装置に最適な小型のズームレンズ系として、従来より、レンズ系に直角プリズム等の反射部材を設け、光路を途中で直角に折り曲げた、いわゆる、屈曲式のズームレンズが知られている。小型化や広角化に有利なタイプの屈曲式ズームレンズとしては、第１レンズ群が負の屈折力を有したいわゆるマイナスリードタイプが知られている。例えば特許文献１および２には、物体側より順に、負、正、負、正のレンズ群が配置され、第２レンズ群と第３レンズ群とを移動させて変倍を行う構成の屈曲式ズームレンズが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３３０３４９号公報
【特許文献２】特開２００７−８６３０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１および２に記載の屈曲式ズームレンズは小型化が図られているものの、小型化したことで非球面レンズの採用が不可欠となっている。ここで、非球面レンズをガラスモールドレンズで構成する場合には非常に高価になってしまう。しかし、単純にガラスモールドレンズをプラスチックレンズで代用することは困難である。それは、材料の選択性の乏しいプラスチックレンズを採用すると、色収差補正が困難になるためという理由もあるが、第一に、プラスチックレンズはガラスレンズに比べて温度変化に伴う屈折力の変化が大きく、像面位置の変動などの特性の変化が大きくなってしまうためである。そのため、プラスチックレンズを採用可能なパワー配置、および、レンズ構成とすることが必要となる。
【０００５】
例えば、第１レンズ群については、最もシンプルな構成として、レンズを負レンズ１枚で構成することも考えられるが、光学性能を確保する際は、非球面形状が設けられていることが好ましい。しかしながら、その負レンズは強い負のパワーを持つことになるため、プラスチックで構成することは難しく、その場合、ガラスモールドレンズを用いることが最適と考えられる。そこで、第１レンズ群のレンズとして、ガラスよりなる負レンズに加え、１枚のプラスチック非球面レンズを設けることが考えられる。第２レンズ群や第３レンズ群のような移動群についても、小型化のためには、レンズ群が強いパワーを持つ必要があり、個々のレンズのパワーが強くなりがちである。この場合、パワーの必要なレンズをプラスチックレンズとするのではなく、パワー配分を工夫するなどして、パワーの比較的弱いレンズをプラスチックレンズで構成することで、温度変化に伴う特性変化を抑えることができる。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、低コストで良好な光学性能を確保しつつ、プラスチックレンズの温度変化に伴う特性変化の小さいズームレンズおよび撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によるズームレンズは、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とから構成され、各レンズ群の光軸上の間隔を変化させることで変倍を行うようになっている。第１レンズ群は、物体側より順に、ガラスより構成される負レンズと、入射光を反射して光路を折り曲げる反射部材と、前記負レンズよりも屈折力の絶対値が小さいプラスチックレンズを含む２枚以下のレンズとからなり、第２レンズ群は、ガラスより構成される正レンズとプラスチックレンズとを含む３枚以下のレンズとからなる。そして、全系に含まれるプラスチックレンズの合成焦点距離をｆｐｒ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとしたとき、以下の条件式を満足するようにしたものである。
−０．３＜（１／ｆｐｒ）・ｆｗ＜０．６  ……（１）
ただし、
１／ｆｐｒ＝Σ（１／ｆｐｒｉ）
（ｉ＝２以上の整数、ｆｐｒｉ：第ｉ番目のプラスチックレンズの焦点距離）
とする。
【０００８】
本発明によるズームレンズでは、第１レンズ群内に配置された反射部材によって光路が折り曲げられる屈曲式の光学系とされていることで、良好な光学性能を維持しつつ、光学系の厚さ方向の長さが抑えられ、撮像装置に組み込んだときの薄型化が容易となる。また、物体側から順に、屈折力が負、正、負、正の４つのレンズ群を配設し、各レンズ群の光軸上の間隔を変化させることで変倍を行うようになされた４群方式のズームレンズとすることで、全長の短縮化が容易となる。そして、プラスチックレンズを複数枚設けることで、低コスト化が実現される。さらに、プラスチックレンズを複数枚用いることを前提として、プラスチックレンズのパワー配分の最適化と各レンズ群の構成の最適化を図ったことで、良好な光学性能を確保しつつ、温度変化に伴う特性変化が抑えられる。
そして、さらに、次の好ましい構成を適宜採用して満足することで、レンズ系全体としての光学性能を良好に保ちつつ、温度変化に伴う特性変化をより小さく抑え易くなる
【０００９】
本発明によるズームレンズにおいて、第１レンズ群の焦点距離をｆ１としたとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
１．４＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜２．５  ……（２）
【００１０】
また、第２レンズ群の焦点距離をｆ２としたとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
０．９＜ｆ２／ｆｗ＜１．９  ……（３）
【００１１】
また、第１レンズ群の焦点距離をｆ１、第１レンズ群内のプラスチックレンズの焦点距離をｆ１ｐとしたとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
｜ｆ１ｐ／ｆ１｜＞３．０  ……（４）
【００１２】
また、第２レンズ群の焦点距離をｆ２、第２レンズ群内のプラスチックレンズの焦点距離をｆ２ｐとしたとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
｜ｆ２ｐ／ｆ２｜＞２．０  ……（５）
【００１３】
また、第１レンズ群内の反射部材を構成する材料のｄ線に対する屈折率をＮｄ１ｐとしたとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
Ｎｄ１ｐ＞１．７８  ……（６）
【００１４】
第１レンズ群は、物体側より順に、負レンズと、反射部材と、前記負レンズよりも屈折力の絶対値が小さいプラスチックレンズとからなる構成であっても良い。また、第１レンズ群が、物体側より順に、ガラスより構成される第１の負レンズと、反射部材と、ガラスより構成される第２の負レンズと、第１の負レンズよりも屈折力の絶対値が小さい正の屈折力のプラスチックレンズとからなる構成であっても良い。また、第１レンズ群が、物体側より順に、負レンズと、反射部材と、前記負レンズよりも屈折力の絶対値が小さい２枚のプラスチックレンズとからなる構成であっても良い。
【００１５】
また、絞りが、第２レンズ群と第３レンズ群との間に配置されていても良い。この場合、変倍時に、絞りが第３レンズ群と一体で移動するようになされていても良い。
【００１６】
第４レンズ群は、変倍の際に固定されていていても良い。また、第３レンズ群または第４レンズ群を光軸上で移動させることにより合焦を行うようになされていても良い。
【００１７】
本発明による撮像装置は、本発明によるズームレンズと、このズームレンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子とを備えたものである。
本発明による撮像装置では、本発明の低コスト化と高性能化の図られたズームレンズを撮像レンズとして用いて、装置全体として低コスト化と高性能化が図られる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のズームレンズによれば、基本構成を小型化に有利な屈曲式の４群ズームの構成とし、さらに、プラスチックレンズを複数枚用いることを前提として、プラスチックレンズのパワー配分の最適化と各レンズ群の構成の最適化を図るようにしたので、低コストで良好な光学性能を確保しつつ、プラスチックレンズの温度変化に伴う特性変化を小さくすることができる。
【００１９】
また、本発明の撮像装置によれば、上記本発明の低コスト化と高性能化の図られた高性能のズームレンズを撮像レンズとして用いるようにしたので、良好な撮像性能を維持しつつ、装置全体としての低コスト化と高性能化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施の形態に係るズームレンズの第１の構成例を示すものであり、実施例１に対応するレンズ断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るズームレンズの第２の構成例を示すものであり、実施例２に対応するレンズ断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係るズームレンズの第３の構成例を示すものであり、実施例３に対応するレンズ断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係るズームレンズの第４の構成例を示すものであり、実施例４に対応するレンズ断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係るズームレンズの第５の構成例を示すものであり、実施例５に対応するレンズ断面図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係るズームレンズの第６の構成例を示すものであり、実施例６に対応するレンズ断面図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係るズームレンズの第７の構成例を示すものであり、実施例７に対応するレンズ断面図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係るズームレンズの第８の構成例を示すものであり、実施例８に対応するレンズ断面図である。
【図９】本発明の一実施の形態に係るズームレンズの第９の構成例を示すものであり、実施例９に対応するレンズ断面図である。
【図１０】図１に示したズームレンズを光路を折り曲げた状態で示したレンズ断面図である。
【図１１】実施例１に係るズームレンズの広角端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。
【図１２】実施例１に係るズームレンズの望遠端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。
【図１３】実施例２に係るズームレンズの広角端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。
【図１４】実施例２に係るズームレンズの望遠端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。
【図１５】実施例３に係るズームレンズの広角端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。
【図１６】実施例３に係るズームレンズの望遠端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。
【図１７】実施例４に係るズームレンズの広角端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。
【図１８】実施例４に係るズームレンズの望遠端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。
【図１９】実施例５に係るズームレンズの広角端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。
【図２０】実施例５に係るズームレンズの望遠端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。
【図２１】実施例６に係るズームレンズの広角端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。
【図２２】実施例６に係るズームレンズの望遠端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。
【図２３】実施例７に係るズームレンズの広角端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。
【図２４】実施例７に係るズームレンズの望遠端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。
【図２５】実施例８に係るズームレンズの広角端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。
【図２６】実施例８に係るズームレンズの望遠端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。
【図２７】実施例９に係るズームレンズの広角端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。
【図２８】実施例９に係るズームレンズの望遠端における諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。
【図２９】本発明の一実施の形態に係る撮像装置としてのデジタルカメラの一構成例を示す前側外観図である。
【図３０】本発明の一実施の形態に係る撮像装置としてのデジタルカメラの一構成例を示す背面側外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１（Ａ），（Ｂ）は、本発明の一実施の形態に係るズームレンズの第１の構成例を示している。この構成例は、後述の第１の数値実施例のレンズ構成に対応している。なお、図１（Ａ）は無限遠合焦状態でかつ広角端（最短焦点距離状態）での光学系配置、図１（Ｂ）は無限遠合焦状態でかつ望遠端（最長焦点距離状態）での光学系配置に対応している。同様にして、後述の第２ないし第９の数値実施例のレンズ構成に対応する第２ないし第９の構成例の断面構成を、図２（Ａ），（Ｂ）〜図９（Ａ），（Ｂ）に示す。図１（Ａ），（Ｂ）〜図９（Ａ），（Ｂ）において、符号Ｒｉは、最も物体側の構成要素の面を１番目として、像側（結像側）に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目の面の曲率半径を示す。符号Ｄｉは、ｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ１上の面間隔を示す。なお符号Ｄｉについては、変倍に伴って変化する部分の面間隔（例えば第１の構成例についてはＤ６，Ｄ１０，Ｄ１５）のみ符号を付す。
【００２２】
このズームレンズは、光軸Ｚ１に沿って物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とを備えている。光学的な開口絞りＳｔは、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に配置されている。
【００２３】
このズームレンズは、例えばビデオカメラ、およびデジタルスチルカメラ等の撮影機器のほか、ＰＤＡ等の情報携帯端末にも搭載可能である。このズームレンズの像側には、搭載されるカメラの撮影部の構成に応じた部材が配置される。例えば、このズームレンズの結像面（撮像面）には、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子１００が配置される。撮像素子１００は、このズームレンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力するものである。少なくとも、このズームレンズと撮像素子１００とで、本実施の形態における撮像装置が構成される。最終レンズ群（第４レンズ群Ｇ４）と撮像素子１００との間には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、種々の光学部材ＧＣが配置されていても良い。例えば撮像面保護用のカバーガラスや赤外線カットフィルタなどの平板状の光学部材が配置されていても良い。
【００２４】
このズームレンズは、各レンズ群の光軸上の間隔を変化させることにより変倍を行うようになされている。例えば第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３が変倍時に光軸Ｚ１上で移動するようになっている。また、第３レンズ群Ｇ３または第４レンズ群Ｇ４を合焦時に移動させるようにしても良い。第１レンズ群Ｇ１は変倍および合焦時に常時固定であることが好ましい。第４レンズ群Ｇ４は変倍の際に固定であることが好ましい。開口絞りＳｔは、例えば第３レンズ群Ｇ３と共に移動するようになっている。図１（Ａ），（Ｂ）〜図９（Ａ），（Ｂ）には、広角端から望遠端へと変倍させる際の各移動群の軌跡を実線の矢印で示している。
【００２５】
第１レンズ群Ｇ１は、全体として負の屈折力を有している。第１レンズ群Ｇ１は、物体側より順に、ガラスより構成される第１のレンズ（負レンズ）Ｌ１１と、入射光を反射して光路を折り曲げる反射部材としての直角プリズムＬＰとを有している。第１レンズ群Ｇ１はまた、直角プリズムＬＰよりも像側に２枚以下のレンズ（第２のレンズＬ１２のみ、または第２のレンズＬ１２と第３のレンズＬ１３）を有している。直角プリズムＬＰよりも像側に配置された２枚以下のレンズは、第１のレンズＬ１１よりも屈折力の絶対値が小さい正または負のプラスチックレンズを含んでいる。図１（Ａ），（Ｂ）〜図６（Ａ），（Ｂ）に示した第１〜第６の構成例では、第１レンズ群Ｇ１として、直角プリズムＬＰよりも像側に１枚のレンズ（第２のレンズＬ１２）のみを配置した例を示している。そして、その第２のレンズＬ１２を、第１のレンズＬ１１よりも屈折力の絶対値が小さいプラスチックレンズで構成している。
【００２６】
図７（Ａ），（Ｂ）〜図９（Ａ），（Ｂ）に示した第７〜第９の構成例では、第１レンズ群Ｇ１として、直角プリズムＬＰよりも像側に２枚のレンズ（第２のレンズＬ１２と第３のレンズＬ１３）を配置した例を示している。特に、第７〜第８の構成例では、直角プリズムＬＰの前側に配置された第１のレンズＬ１１を第１の負レンズ、直角プリズムＬＰの像側に配置された第２のレンズＬ１２を、ガラスより構成された第２の負レンズとしている。そして、さらに像側に配置された第３のレンズＬ１３を、第１のレンズＬ１１よりも屈折力の絶対値が小さい正の屈折力のプラスチックレンズで構成している。
第９の構成例では、直角プリズムＬＰよりも像側の２枚のレンズＬ１２，Ｌ１３を共にプラスチックレンズとしている。より具体的には、第２のレンズＬ１２を、第１のレンズＬ１１よりも屈折力の絶対値が小さい負の屈折力のプラスチックレンズとし、第３のレンズＬ１３を、第１のレンズＬ１１よりも屈折力の絶対値が小さい正の屈折力のプラスチックレンズとしている。
【００２７】
ここで、本実施の形態に係るズームレンズは屈曲光学系であり、実際には、図１０に示すように、第１レンズ群Ｇ１において、例えば直角プリズムＬＰの内部反射面で光路が略９０°折り曲げられている。なお、図１０は図１（Ａ）に示した第１の構成例に対応するものであるが、他の構成例についても同様である。図１（Ａ），（Ｂ）〜図９（Ａ），（Ｂ）では、光軸Ｚ１を直線状とし、直角プリズムＬＰの内部反射面を省略して同一方向に展開し、等価的に直線的な光学系として示している。なお、直角プリズムＬＰに代えて、反射ミラー等の他の反射部材を用いても良い。ただし、反射部材として直角プリズムＬＰを用いる方が、反射ミラーを用いる場合よりも見掛け上の光路長を短くできるので、第１レンズ群Ｇ１を小型化でき、引いては全体を小型化できるので好ましい。また、直角プリズムＬＰの入射面と出射面は光軸Ｚ１に対して垂直（曲率半径∞）な平面とされ、屈折力を持たない構成であることが好ましい。これにより低コスト化を図ることができる。
【００２８】
第２レンズ群Ｇ２は、全体として正の屈折力を有している。第２レンズ群Ｇ２は、ガラスより構成される正レンズと正または負のプラスチックレンズとを含む３枚以下のレンズからなる。図１（Ａ），（Ｂ）〜図９（Ａ），（Ｂ）では、第２レンズ群Ｇ２として、第１のレンズＬ２１と第２のレンズＬ２２との２枚のレンズで構成した例、および第１ないし第３のレンズＬ２１〜Ｌ２３の３枚のレンズで構成した例が示されている。
【００２９】
第３レンズ群Ｇ３は、全体として負の屈折力を有している。第３レンズ群Ｇ３は、例えば第１のレンズＬ３１と第２のレンズＬ３２との２枚のレンズからなる。この場合、第３レンズ群Ｇ３を構成する２枚のレンズは、２枚共負レンズであるか、または１枚の正レンズと１枚の負レンズとからなることが好ましい。第３レンズ群Ｇ３内の最も像側には、像面側に凹面を向けた負レンズを配置することが好ましい。
【００３０】
第４レンズ群Ｇ４は、全体として正の屈折力を有している。第４レンズ群Ｇ４は、少なくとも１枚の正レンズ（第１のレンズＬ４１）を含む２枚以下のレンズ（第１のレンズＬ４１のみ、または第１のレンズＬ４１と第２のレンズＬ４２）より構成されている。
【００３１】
このズームレンズは、全系に含まれるプラスチックレンズの合成焦点距離をｆｐｒ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとしたとき、以下の条件式を満足するように構成されている。
−０．３＜（１／ｆｐｒ）・ｆｗ＜０．６  ……（１）
ただし、
１／ｆｐｒ＝Σ（１／ｆｐｒｉ）
（ｉ＝２以上の整数、ｆｐｒｉ：第ｉ番目のプラスチックレンズの焦点距離）
とする。
【００３２】
また、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離をｆ１としたとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
１．４＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜２．５  ……（２）
【００３３】
また、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離をｆ２としたとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
０．９＜ｆ２／ｆｗ＜１．９  ……（３）
【００３４】
また、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離をｆ１、第１レンズ群Ｇ１内のプラスチックレンズの焦点距離をｆ１ｐとしたとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
｜ｆ１ｐ／ｆ１｜＞３．０  ……（４）
なお、第１レンズ群Ｇ１内にプラスチックレンズが複数ある場合には、ｆ１ｐは複数のプラスチックレンズのそれぞれの焦点距離とする。複数のプラスチックレンズのそれぞれについて、条件式（４）を満足することが好ましい。
【００３５】
また、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離をｆ２、第２レンズ群Ｇ２内のプラスチックレンズの焦点距離をｆ２ｐとしたとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
｜ｆ２ｐ／ｆ２｜＞２．０  ……（５）
なお、第２レンズ群Ｇ２内にプラスチックレンズが複数ある場合には、ｆ２ｐは複数のプラスチックレンズのそれぞれの焦点距離とする。複数のプラスチックレンズのそれぞれについて、条件式（５）を満足することが好ましい。
【００３６】
また、第１レンズ群Ｇ１内の反射部材（直角プリズムＬＰ）を構成する材料のｄ線に対する屈折率をＮｄ１ｐとしたとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
Ｎｄ１ｐ＞１．７８  ……（６）
【００３７】
図２９，図３０は、このズームレンズが搭載される撮像装置の一例として、デジタルスチルカメラを示している。特に図２９は、このデジタルスチルカメラ１０を前側から見た外観を示し、図３０は、このデジタルスチルカメラ１０を背面側から見た外観を示している。このデジタルスチルカメラ１０は、その前面側の中央上部に、ストロボ光を照射するストロボ発光部２１を備えている。また、その前面側においてストロボ発光部２１の側方部には、撮影対象からの光が入射する撮影開口２２が設けられている。このデジタルスチルカメラ１０はまた、上面側に、レリーズボタン２３と電源ボタン２４とを備えている。このデジタルスチルカメラ１０はまた、背面側に、表示部２５と操作部２６，２７とを備えている。表示部２５は、撮像された画像を表示するためのものである。このデジタルスチルカメラ１０では、レリーズボタン２３を押圧操作することにより、１フレーム分の静止画の撮影が行われ、この撮影で得られる画像データがデジタルスチルカメラ１０に装着されたメモリカード（図示せず）に記録される。
【００３８】
このデジタルスチルカメラ１０は、筐体内部に撮像レンズ１を備えている。この撮像レンズ１として、本実施の形態に係るズームレンズが用いられている。撮像レンズ１は、前面側に設けられた撮影開口２２に、最も物体側のレンズＬ１１が位置するように配置されている。撮像レンズ１は、直角プリズムＬＰによる折り曲げ後の光軸Ｚ１がカメラボディの縦方向と一致するようにして、デジタルスチルカメラ１０の内部に全体として縦方向に組み込まれている。なお、折り曲げ後の光軸Ｚ１がカメラボディの横方向となるようにして、デジタルスチルカメラ１０の内部に全体として横方向に組み込まれていても良い。
【００３９】
次に、以上のように構成されたズームレンズの作用および効果を説明する。
このズームレンズでは、第１レンズ群Ｇ１内に配置された反射部材によって光路が折り曲げられる屈曲式の光学系とされていることで、良好な光学性能を維持しつつ、光学系の厚さ方向の長さが抑えられ、撮像装置に組み込んだときの薄型化が容易となる。また、物体側から順に、屈折力が負、正、負、正の４つのレンズ群を配設し、各レンズ群の光軸上の間隔を変化させることで変倍を行うようになされた４群方式のズームレンズとすることで、全長の短縮化が容易となる。そして、プラスチックレンズを複数枚設けることで、低コスト化が実現される。さらに、プラスチックレンズを複数枚用いることを前提として、プラスチックレンズのパワー配分の最適化と各レンズ群の構成の最適化を図ったことで、良好な光学性能を確保しつつ、温度変化に伴う特性変化が抑えられる。
【００４０】
このタイプのズームレンズは、広角端から望遠端への変倍によるＦＮｏ．の変動が大きい。従って、望遠端でのＦＮｏ．を明るくするためには、広角端でのＦＮｏ．を明るくしておく（開放径を大きくしておく）必要がある。しかしながら、広角端でのＦＮｏ．を必要以上に明るくすると、収差補正が困難になるとともに、レンズが大きくなってしまう。そこで、広角端での開放径を望遠端での開放径よりも小さくするなど、ズーム倍率ごとに異なる開放径になるように制御する（開放規制）ことで、明るさの変動を大きくできる。必要に応じて、このような制御を行ってもよい。
【００４１】
以下、上記した条件式に関する作用および効果をより詳細に説明する。
【００４２】
条件式（１）は、全系に含まれるプラスチックレンズの合成焦点距離ｆｐｒを広角端での全系の焦点距離ｆｗで規格化したものであり、温度変化に伴う像面位置の変動を抑えるための条件である。例えば、全系に正のプラスチックレンズと負のプラスチックレンズとが含まれている場合、温度変化による像面位置の変動を極力抑えるためには、正のプラスチックレンズと負のプラスチックレンズとの合成のパワーが互いに打ち消し合うことが好ましく、その差が小さいことが好ましい。条件式（１）の上限を超えると、像面位置の変動が大きくなって好ましくない。レンズが適用される撮像装置の鏡筒は、多くの場合、プラスチックで構成されており、可能であれば、プラスチックレンズの合成のパワーを弱い正としておけば、温度変化に伴う鏡筒の伸縮と、プラスチックレンズの屈折力変化に伴う像位置の移動とで、見た目上の像位置変化を抑えることができて好ましい。上記のようなパワー配分が困難であり、プラスチックレンズの合計のパワーが負となる場合、その絶対値は極力小さい方が好ましく、条件式（１）の下限を上回ることが好ましい。
より高い光学性能を得るために、条件式（１）の数値範囲は、
−０．２＜（１／ｆｐｒ）・ｆｗ＜０．５５  ……（１’）
であることが望ましい。より好ましくは、
０＜（１／ｆｐｒ）・ｆｗ＜０．５  ……（１’’）
であると良い。
【００４３】
条件式（２）は、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１を、広角端における全系の焦点距離ｆｗで規格化したものである。条件式（２）の下限を下回ると、変倍比を大きくすることが困難になる。逆に、条件式（２）の上限を上回ると、バックフォーカスが必要以上に長くなってしまい、レンズ系が大型化してしまう。つまり、約２．８倍の変倍比と小型化を両立させるための条件である。
より高い光学性能を得るために、条件式（２）の数値範囲は、
１．５＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜２．４  ……（２’）
であることが望ましい。
【００４４】
条件式（３）は、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離ｆ２を広角端における全系の焦点距離ｆｗで規格化したものである。条件式（３）の下限を下回ると、小型化には有利になるが、第２レンズ群Ｇ２のパワーが強くなりすぎて、収差補正が困難になるとともに、変倍に伴う収差変動が大きくなってしまい好ましくない。また、プラスチックレンズのパワーも強くなってしまい、温度変化に伴う像面位置変動が大きくなり好ましくない。また、第２レンズ群Ｇ２を構成する正レンズの曲率が大きくなって、必要なコバを確保するためにレンズが厚くなってしまい好ましくない。逆に、上限を超えると、第２レンズ群Ｇ２の移動量が大きくなってしまい好ましくない。
より高い光学性能を得るために、条件式（３）の数値範囲は、
１．０＜ｆ２／ｆｗ＜１．８  ……（３’）
であることが望ましい。
【００４５】
条件式（４）は、第１レンズ群Ｇ１内のプラスチックレンズの焦点距離ｆ１ｐと第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１との関係を規定している。条件式（４）の下限を下回ると、温度変化に伴う像面位置の変動が大きくなり好ましくない。
より高い光学性能を得るために、条件式（４）の数値範囲は、
｜ｆ１ｐ／ｆ１｜＞３．５  ……（４’）
であることが望ましい。
【００４６】
条件式（５）は、第２レンズ群Ｇ２内のプラスチックレンズの焦点距離ｆ２ｐと第２レンズ群Ｇ２の焦点距離ｆ２との関係を規定している。条件式（５）の下限を下回ると、温度変化に伴う像面位置の変動が大きくなり好ましくない。
より高い光学性能を得るために、条件式（５）の数値範囲は、
｜ｆ２ｐ／ｆ２｜＞２．５  ……（５’）
であることが望ましい。
【００４７】
条件式（６）は、第１レンズ群Ｇ１に配置された反射部材（直角プリズムＬＰ）の屈折率を規定している。このズームレンズのように、第１レンズ群Ｇ１のパワーが負であるレンズタイプにおいては、最も物体側に配置された第１の負レンズＬ１１を、ある程度分散の小さい材料で構成する必要がある。一般に分散の低い材料は、屈折率も低く、そのような材料で第１レンズ群Ｇ１を構成すると、レンズの曲率が大きくなってしまう。その場合、屈曲後のレンズユニットの厚みが大きくなってしまうという問題が生じる。そこで、反射部材を構成する材料を高屈折率材とすることによって、第１の負レンズＬ１１の有効径を小さくしたり、反射部材を小さくしたりするなどの対策を施した方が好ましい。
より高い光学性能を得るために、条件式（６）の数値範囲は、
Ｎｄ１ｐ＞１．８０  ……（６’）
であることが望ましい。
【００４８】
以上説明したように、本実施の形態に係るズームレンズによれば、基本構成を小型化に有利な屈曲式の４群ズームの構成とし、さらに、プラスチックレンズのパワー配分の最適化と各レンズ群の構成の最適化を図るようにしたので、低コストで良好な光学性能を確保しつつ、プラスチックレンズの温度変化に伴う特性変化を小さくすることができる。また、本実施の形態に係るズームレンズを搭載した撮像装置によれば、良好な撮像性能を維持しつつ、装置全体としての低コスト化と高性能化を図ることができる。
【実施例】
【００４９】
次に、本実施の形態に係るズームレンズの具体的な数値実施例について説明する。以下では、複数の数値実施例を部分的にまとめて説明する。
【００５０】
［数値実施例１］
［表１］〜［表３］は、図１（Ａ），（Ｂ）に示したズームレンズの構成に対応する具体的なレンズデータを示している。特に［表１］にはその基本的なレンズデータを示し、［表２］および［表３］にはその他のデータを示す。［表１］に示したレンズデータにおける面番号Ｓｉの欄には、実施例１に係るズームレンズについて、最も物体側の構成要素の面を１番目として、像側に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目の面の番号を示している。曲率半径Ｒｉの欄には、図１（Ｂ）において付した符号Ｒｉに対応させて、物体側からｉ番目の面の曲率半径の値（ｍｍ）を示す。面間隔Ｄｉの欄についても、同様に物体側からｉ番目の面Ｓｉとｉ＋１番目の面Ｓｉ＋１との光軸上の間隔（ｍｍ）を示す。Ｎｄｊの欄には、物体側からｊ番目の光学要素のｄ線（５８７．６ｎｍ）に対する屈折率の値を示す。νｄｊの欄には、物体側からｊ番目の光学要素のｄ線に対するアッベ数の値を示す。
【００５１】
実施例１に係るズームレンズは、変倍に伴って第２レンズ群Ｇ２、および第３レンズ群Ｇ３が光軸上を移動するため、それらの各移動群の前後の面間隔Ｄ６，Ｄ１０，Ｄ１５の値は可変となっている。［表２］には、これらの可変面間隔Ｄ６，Ｄ１０，Ｄ１５の変倍時のデータとして、広角端および望遠端における値を示す。［表２］にはまた、諸データとして、広角端および望遠端における全系の近軸焦点距離ｆ（ｍｍ）、画角（２ω）およびＦナンバー（ＦＮｏ．）の値についても示す。
【００５２】
［表１］のレンズデータにおいて、面番号の左側に付された記号「＊」は、そのレンズがプラスチックレンズであることを示す。実施例１に係るズームレンズは、第１レンズ群Ｇ１内の第２のレンズＬ１２と、第２レンズ群Ｇ２内の第１のレンズＬ２１とがプラスチックレンズとなっている。
【００５３】
また、［表１］のレンズデータにおいて、面番号の左側に付された記号「＃」は、そのレンズ面が非球面形状であることを示す。実施例１に係るズームレンズは、第１レンズ群Ｇ１内の第２のレンズＬ１２の両面Ｓ５，Ｓ６と、第２レンズ群Ｇ２内の第１のレンズＬ２１の両面Ｓ７，Ｓ８とがすべて非球面形状となっている。［表１］の基本レンズデータには、これらの非球面の曲率半径として、光軸近傍の曲率半径の数値を示している。
【００５４】
［表３］には実施例１に係るズームレンズにおける非球面データを示す。非球面データとして示した数値において、記号“Ｅ”は、その次に続く数値が１０を底とした“べき指数”であることを示し、その１０を底とした指数関数で表される数値が“Ｅ”の前の数値に乗算されることを示す。例えば、「１．０Ｅ−０２」であれば、「１．０×１０-2」であることを示す。
【００５５】
実施例１に係るズームレンズの非球面データとしては、以下の式（Ａ）によって表される非球面形状の式における各係数ＲＡi，ＫＡの値を記す。Ｚは、より詳しくは、光軸から高さｈの位置にある非球面上の点から、非球面の頂点の接平面（光軸に垂直な平面）に下ろした垂線の長さ（ｍｍ）を示す。
Ｚ＝Ｃ・ｈ2／｛１＋（１−ＫＡ・Ｃ2・ｈ2）1/2｝＋ΣＲＡi・ｈi  ……（Ａ）
（ｉ＝ｎ，ｎ：３以上の整数）
ただし、
Ｚ：非球面の深さ（ｍｍ）
ｈ：光軸からレンズ面までの距離（高さ）（ｍｍ）
ＫＡ：非球面定数
Ｃ：近軸曲率＝１／Ｒ
（Ｒ：近軸曲率半径）
ＲＡi：第ｉ次の非球面係数
【００５６】
【表１】
2011059496.tif 000003
【００５７】
【表２】
2011059496.tif 000004
【００５８】
【表３】
2011059496.tif 000005
【００５９】
［数値実施例２〜９］
以上の実施例１に係るズームレンズと同様にして、図２（Ａ），（Ｂ）に示したズームレンズの構成に対応する具体的なレンズデータを実施例２として、［表４］〜［表６］に示す。また同様にして、図３（Ａ），（Ｂ）〜図９（Ａ），（Ｂ）に示したズームレンズの構成に対応する具体的なレンズデータを実施例３〜９として、［表７］〜［表２７］に示す。
【００６０】
【表４】
2011059496.tif 000006
【００６１】
【表５】
2011059496.tif 000007
【００６２】
【表６】
2011059496.tif 000008
【００６３】
【表７】
2011059496.tif 000009
【００６４】
【表８】
2011059496.tif 000010
【００６５】
【表９】
2011059496.tif 000011
【００６６】
【表１０】
2011059496.tif 000012
【００６７】
【表１１】
2011059496.tif 000013
【００６８】
【表１２】
2011059496.tif 000014
【００６９】
【表１３】
2011059496.tif 000015
【００７０】
【表１４】
2011059496.tif 000016
【００７１】
【表１５】
2011059496.tif 000017
【００７２】
【表１６】
2011059496.tif 000018
【００７３】
【表１７】
2011059496.tif 000019
【００７４】
【表１８】
2011059496.tif 000020
【００７５】
【表１９】
2011059496.tif 000021
【００７６】
【表２０】
2011059496.tif 000022
【００７７】
【表２１】
2011059496.tif 000023
【００７８】
【表２２】
2011059496.tif 000024
【００７９】
【表２３】
2011059496.tif 000025
【００８０】
【表２４】
2011059496.tif 000026
【００８１】
【表２５】
2011059496.tif 000027
【００８２】
【表２６】
2011059496.tif 000028
【００８３】
【表２７】
2011059496.tif 000029
【００８４】
［表２８］には、上述の各条件式に関する値を、各実施例についてまとめたものを示す。［表２８］から分かるように、各実施例について条件式（１）〜（６）の条件を満足している。
【００８５】
【表２８】
2011059496.tif 000030
【００８６】
［収差図］
図１１（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ、実施例１に係るズームレンズにおける広角端での球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）および倍率色収差を示している。図１２（Ａ）〜（Ｄ）は、望遠端における同様の各収差を示している。各収差図には、ｄ線（５８７．６ｎｍ）を基準波長とした収差を示す。球面収差図および倍率色収差図には、波長４６０ｎｍ、波長６１５ｎｍについての収差も示す。非点収差図において、実線はサジタル方向、破線はタンジェンシャル方向の収差を示す。ＦＮＯ．はＦ値、ωは半画角を示す。
【００８７】
同様に、実施例２に係るズームレンズについての諸収差を図１３（Ａ）〜（Ｄ）（広角端）、図１４（Ａ）〜（Ｄ）（望遠端）に示す。同様にして、実施例３〜９に係るズームレンズについての諸収差を図１５〜図２８の（Ａ）〜（Ｄ）に示す。
【００８８】
以上の各数値データおよび各収差図から分かるように、各実施例について、プラスチックレンズを複数枚用いることを前提として、プラスチックレンズのパワー配分の最適化と各レンズ群の構成の最適化が図られた結果、各変倍域で諸収差が良好に補正され、高変倍比でありながら、レンズ全長が短く、小型化の図られたズームレンズが実現できている。
【００８９】
なお、本発明は、上記実施の形態および各実施例に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔および屈折率の値などは、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得る。
【符号の説明】
【００９０】
ＧＣ…光学部材、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、ＬＰ…直角プリズム（反射部材）、Ｓｔ…開口絞り、Ｒｉ…物体側から第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、Ｄｉ…物体側から第ｉ番目と第ｉ＋１番目のレンズ面との面間隔、Ｚ１…光軸、１００…撮像素子。
【図１】
2011059496.tif 000031
【図２】
2011059496.tif 000032
【図３】
2011059496.tif 000033
【図４】
2011059496.tif 000034
【図５】
2011059496.tif 000035
【図６】
2011059496.tif 000036
【図７】
2011059496.tif 000037
【図８】
2011059496.tif 000038
【図９】
2011059496.tif 000039
【図１０】
2011059496.tif 000040
【図１１】
2011059496.tif 000041
【図１２】
2011059496.tif 000042
【図１３】
2011059496.tif 000043
【図１４】
2011059496.tif 000044
【図１５】
2011059496.tif 000045
【図１６】
2011059496.tif 000046
【図１７】
2011059496.tif 000047
【図１８】
2011059496.tif 000048
【図１９】
2011059496.tif 000049
【図２０】
2011059496.tif 000050
【図２１】
2011059496.tif 000051
【図２２】
2011059496.tif 000052
【図２３】
2011059496.tif 000053
【図２４】
2011059496.tif 000054
【図２５】
2011059496.tif 000055
【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
2011059496.tif 000060