(57)【要約】      （修正有）【課題】厚さ方向のコンパクト化を達成し、被写体距離が小さく接近した場合でも諸収差が良好に補正されたズームレンズ及びそれを用いた撮像装置を提供する。【解決手段】物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇｒ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇｒ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇｒ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇｒ４とから構成され、第１レンズ群Ｇｒ１は反射光学素子ＰＲＭを有し、第２及び第３レンズ群Ｇｒ２，Ｇｒ３を移動させることにより変倍を行うズームレンズ１０において、広角端から望遠端にいたる変倍で、第２レンズ群Ｇｒ２が物体側に移動し、焦点調節時には、所定の第１の変倍領域では第３レンズ群Ｇｒ３を移動させて合焦を行い、第１の変倍領域以外の第２の変倍領域では、所定の被写体距離より近接した際に、第３及び第４レンズ群Ｇｒ３，Ｇｒ４を移動させて合焦を行う。【選択図】図１
2015222333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、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レンズ群とからなり、
前記第１レンズ群は光線を反射させることで光路を折り曲げる作用を持つ反射光学素子を有し、
前記第２レンズ群及び前記第３レンズ群を移動させることにより変倍を行うズームレンズにおいて、
広角端から望遠端にいたる変倍で、前記第２レンズ群が物体側に移動し、
焦点調節時に、
所定の第１の変倍領域では、前記第３レンズ群を移動させて合焦を行い、
前記第１の変倍領域以外の第２の変倍領域では、所定の被写体距離より近接した際に、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群とを移動させて合焦を行うことを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】
前記第３レンズ群と前記第４レンズ群とを移動させて合焦を行う前記第２の変倍領域は、広角側であることを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項３】
以下の条件を満足することを特徴とする請求項１及び２のいずれか一項に記載のズームレンズ。
−１．５＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−ｒ２）＜１．５        …  （１）
ただし、
ｒ１：最も物体側にあるレンズ又は反射光学素子の物体側面の近軸曲率半径
ｒ２：最も物体側にあるレンズ又は反射光学素子の像側面の近軸曲率半径
【請求項４】
前記第３レンズ群と前記第４レンズ群とを移動させて合焦を行う際に、前記第３レンズ群は被写体距離に対応して連続的に移動させ、前記第４レンズ群は非連続的に移動させることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項５】
前記第３レンズ群と前記第４レンズ群とを移動させて合焦を行う際に、前記第４レンズ群は被写体距離が遠いときと近いときとの２段階で移動させることを特徴とする請求項４に記載のズームレンズ。
【請求項６】
前記第３レンズ群と前記第４レンズ群とを移動させて合焦を行う際に、前記第３レンズ群及び前記第４レンズ群は連続的に移動させることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項７】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から６までのいずれか一項に記載のズームレンズ。
１．００≦ｆＭ／ｆＷ＜２．００    …  （２）
ただし、
ｆＭ：前記第３レンズ群と前記第４レンズ群とを移動させて合焦を行う前記第２の変倍領域の最長焦点距離
ｆＷ：広角端における全系の焦点距離
【請求項８】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から７までのいずれか一項に記載のズームレンズ。
０．００５＜ｍ４／ＴＬ＜０．０５    …  （３）
ただし、
ｍ４：前記第３レンズ群と前記第４レンズ群とを移動させて合焦を行う前記第２の変倍領域における前記第４レンズ群の最大移動距離
ＴＬ：前記反射光学素子の反射面から結像面までの光軸上の距離
【請求項９】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から８までのいずれか一項に記載のズームレンズ。
０．５０＜ｄ１１／ｆＷ＜１．００    …  （４）
ただし、
ｄ１１：前記第１レンズ群の最も物体側の面の頂点から前記反射光学素子の前記反射面と前記光軸との交点までの距離
ｆＷ：広角端における全系の焦点距離
【請求項１０】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から９までのいずれか一項に記載のズームレンズ。
０．２＜Ｄ３４Ｍ／ｆＷ＜０．５    …  （５）
ただし、
Ｄ３４Ｍ：前記第３レンズ群と前記第４レンズ群とを移動させて合焦を行う前記第２の変倍領域において最小となる前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との前記光軸上の間隔
ｆＷ：広角端における全系の焦点距離
【請求項１１】
前記第２レンズ群は、開口絞りを有することを特徴とする請求項１から１０までのいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項１２】
前記第１レンズ群は、最も物体側に、負の屈折力を有するレンズを有し、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から１１までのいずれか一項に記載のズームレンズ。
１．０＜｜ｆ１ａ／ｆＷ｜＜３．０    …  （６）
ただし、
ｆ１ａ：前記第１レンズ群の最も物体側のレンズの焦点距離
ｆＷ：広角端における全系の焦点距離
【請求項１３】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から１２までのいずれか一項に記載のズームレンズ。
１．６０＜ｎｐｒｍ＜２．２０    …    （７）
ただし、
ｎｐｒｍ：前記反射光学素子の屈折率
【請求項１４】
前記第３レンズ群は、単レンズであることを特徴とする請求項１から１３までのいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項１５】
前記第３レンズ群の単レンズは、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１４に記載のズームレンズ。
５０＜ν３＜９５    …  （８）
ただし、
ν３：前記第３レンズ群の単レンズのアッベ数
【請求項１６】
前記第３レンズ群は、プラスチックからなり、少なくとも１面の非球面を有することを特徴とする請求項１４及び１５のいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項１７】
前記第４レンズ群は、プラスチックからなる単レンズであり、少なくとも１面の非球面を有することを特徴とする請求項１から１６までのいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項１８】
実質的にパワーを持たないレンズをさらに有することを特徴とする請求項１から１７までのいずれか一項に記載のズームレンズ。
【請求項１９】
請求項１から１８までのいずれか一項に記載のズームレンズと、前記ズームレンズにより撮像面に形成された画像を光電変換する撮像素子とを有する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、複数のレンズ群からなり、光軸方向にレンズ群の間隔を変えることで変倍を行うズームレンズ及び当該ズームレンズを備える撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）型イメージセンサーやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型イメージセンサー等の固体撮像素子を用いた撮像装置の高性能化、小型化に伴い、撮像装置を備える携帯電話、携帯情報端末等が普及している。これらの機器では、サイズやコストの制約が非常に厳しいことから、通常のデジタルスチルカメラ等に比べて低画素数で小型の固体撮像素子と、プラスチックレンズ１〜５枚程度からなる単焦点光学系とを備えた撮像装置が一般的に用いられている。携帯情報端末に搭載される撮像装置も高画素化及び高機能化が急速に進んでいるなかで、高画素撮像素子に対応でき、かつ撮影者から離れた被写体をも撮像可能とするだけではなく、室内での撮影のように被写体からの距離を離すことができない場合にも撮影可能とするために、携帯電話機等に搭載できる小型のズームレンズが要求されている。
【０００３】
携帯電話や携帯情報端末にズームレンズを搭載するためには、小型化のなかでも特に厚さ方向を薄くすることが求められている。また、携帯電話や携帯情報端末は文書やＱＲコード（登録商標）等を撮影する機会も多いため、被写体距離が近い状態でも高い撮像性能が求められる。ここで、厚みが薄いタイプのズームレンズには、プリズム等の反射光学素子を用いて光軸を９０度折り曲げる屈曲光学系が多く用いられており、特許文献１〜４の変倍光学系において、第１レンズ群に上記反射光学素子を用いて厚み方向の小型化を図った変倍光学系が開示されている。
【０００４】
一般に、第１レンズ群に反射光学素子を用いた変倍光学系を薄型化するためには、第１レンズ群を薄型化することと、光路を折り曲げた後の各レンズ群の径を小型化することとが必要となる。特許文献１〜４のような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レンズ群とを有する変倍光学系は、第１レンズ群の厚みを薄くしやすい点、構成するレンズ枚数を少なくしやすい点、広角端のＦナンバーを明るくしやすい点で有利である。しかしながら、特許文献１のような負正正３成分の光学系では、後群に負の屈折力を有するレンズ群がないことから前玉径が大きくなりやすい傾向があるため、薄型化に不向きである。また、特許文献２〜４のような負正負正４成分の光学系では、薄型化と光学性能との両立を比較的行いやすいものの、特許文献２及び３のように第４レンズ群を変倍や合焦時に固定すると、第１レンズ群を薄型化する場合、広角端において被写体距離が近づいたときの収差変動が大きいという問題が存在する。特に、特許文献３のようにレンズのかわりに負の屈折力を有する反射光学素子を用いることにより、薄型化を図っている光学系においては、その傾向が強くなってしまう。特許文献４のように変倍や合焦時に第４レンズ群も移動するようにすればこの問題は解決するが、３つの群を大きく移動させる必要があり、カム構造又は比較的大きなアクチュエーターが３つ必要になるため、大型化しやすくなるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−８４１５１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５２１４５号公報
【特許文献３】特開２００７−８６３０７号公報
【特許文献４】特開２０１２−２５２１７５号公報
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、厚さ方向のコンパクト化を達成しつつ、被写体距離が小さく接近した場合においても諸収差が良好に補正されたズームレンズを提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、上述のズームレンズを備える撮像装置を提供することを目的とする。
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係るズームレンズは、物体側から順に、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レンズ群とからなり、第１レンズ群は光線を反射させることで光路を折り曲げる作用を持つ反射光学素子を有し、第２レンズ群及び第３レンズ群を移動させることにより変倍を行うズームレンズにおいて、広角端から望遠端にいたる変倍で、第２レンズ群が物体側に移動し、焦点調節時に、所定の第１の変倍領域では、第３レンズ群を移動させて合焦を行い、第１の変倍領域以外の第２の変倍領域では、所定の被写体距離より近接した際に、第３レンズ群と第４レンズ群とを移動させて合焦を行う。
【０００９】
小型で収差が良好に補正されたズームレンズを得るための、本発明の基本構成は、物体側から順に、負の屈折力を有するとともに、光線を反射させることで光路を折り曲げる作用を持つ反射光学素子を備える第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レンズ群とからなる。第１レンズ群を負の構成にすることにより、物体側から大きな角度で入射してくる光線をいち早く緩めることができ、前玉径のコンパクト化を図る点で有利となる。また、第１レンズ群内に反射光学素子を備えることにより、撮像装置の奥行き方向の大きさを小さくすることができる。
また、このズームレンズでは、広角端から望遠端に至るまでの変倍で、第２レンズ群が物体側に移動するため、広角端においては、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が変倍中で最も離れる。そのうえで、第２レンズ群が正の屈折力を持つことにより、第１レンズ群と第２レンズ群とのパワー配置はレトロフォーカス配置となる。従って、ズームレンズは全長を短くしながらも、比較的長いバックフォーカスを確保できるので、ズームレンズの最も像側の面と固体撮像素子との間に、光学的ローパスフィルター、赤外線カットフィルター等を配置するスペースを確保できる。
一方、広角端から望遠端になるに従い、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が狭まるので、両レンズ群の合成パワーが正パワーを発揮する。そのうえで、第３レンズ群が負の屈折力を持つことにより、第１レンズ群と第２レンズ群との合成の正の屈折力と、第３レンズの負の屈折力とのパワー配置は、「正・負」となりテレフォト配置となる。従って、ズームレンズは比較的長い焦点距離を確保しつつ、光学全長を抑えることができる。また、被写体距離が変化した場合に合焦を行う際、所定の第１の変倍領域では、第３レンズ群を移動させて合焦を行い、それ以外の第２の変倍領域では、所定の被写体距離より近接した際に第３レンズ群と第４レンズ群とを移動させて合焦を行う。第３レンズ群や第４レンズ群によって合焦を行うことによって、繰り出しによる光学全長の増加や前玉レンズ径の増大を招くことなく、近距離物体まで鮮明な画像を得ることができる。また、変倍領域に応じて合焦方法を使い分けることで、第４レンズ群を常に移動させる場合よりも第４レンズ群の移動範囲を限定することができる。そのため、より小さな簡素なアクチュエーターを使用することができ、ズームレンズのさらなる薄型化が可能となる。また、第４レンズ群の移動範囲が狭まることで、第４レンズ群の位置誤差が発生しにくくなる。そのため、光学性能の劣化を抑えることができる。
【００１０】
本発明の具体的な側面では、上記ズームレンズにおいて、第３レンズ群と第４レンズ群とを移動させて合焦を行う第２の変倍領域は、広角側である。一般に、焦点距離が大きくなる方が、被写体距離が変化した場合のピントズレ量が大きくなるのに対し、第４レンズ群のような最も像側にあるレンズ群を合焦に用いた場合のレンズ群が距離１動いた場合のピント補正量は焦点距離によらずほぼ一定になる。そのため、焦点距離が大きくなればなるほど、第４レンズ群を合焦に用いた場合の移動量は大きくなる。そこで、第３レンズ群と第４レンズ群とを移動させて合焦を行う第２の変倍領域を、第３レンズ群を移動させて合焦を行う第１の変倍領域よりも広角側にすることで、第４レンズ群の移動範囲を狭めることができ、より小さなアクチュエーターを使用でき、ズームレンズのさらなる薄型化が可能となる。また、本発明のような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レンズ群とからなる構成の場合、被写体距離が変化した際の収差変動量は広角側の方が大きくなりやすい。そのため、収差補正の観点からも２つのレンズ群を移動させる第２の変倍領域は広角側にすることが望ましい。
【００１１】
本発明の別の側面では、ズームレンズは、以下の条件を満足する。
−１．５＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−ｒ２）＜１．５        …  （１）
ただし、
ｒ１：最も物体側にあるレンズ又は反射光学素子の物体側面の近軸曲率半径
ｒ２：最も物体側にあるレンズ又は反射光学素子の像側面の近軸曲率半径
条件式（１）は、最も物体側にあるレンズ又は反射光学素子のシェーピングファクターを規定したものである。最も物体側にあるレンズは、反射光学素子によって光路を折り曲げる前に配置される。そのため、レンズが厚くなるとズームレンズ全体の厚型化につながってしまう。よって、最も物体側にあるレンズはできるだけ薄くする必要がある。一方、メニスカスレンズは物体側面と像側面とで逆符号の屈折力を有する。そのため、レンズ全体の屈折力を確保しようとすると、どちらかの面の曲率が大きくなり、レンズが厚型化しやすいといった問題が存在する。それに対し、条件式（１）の範囲を満足することで、最も物体側のレンズが強いメニスカス形状になることを防ぐことができ、ズームレンズの厚型化を防ぐことができる。また、最も物体側にレンズを配置する代わりに反射光学素子に屈折力を与えることで、ズームレンズの薄型化を行う方法があるが、これも同様に物体側面と像側面とで逆符号の屈折力を有すると、反射光学素子の厚型化に繋がる。そのため、条件式（１）の範囲を満たすことが望ましい。一方、条件式（１）の上限値を下回ることで、最も物体側の面が平面又は凹面に近づくことになる。そのため、周辺からの光線に対してのコンセントリック性が悪く、被写体距離が変化した際の収差変動が発生しやすいと言った問題が存在するが、本発明のように所定の被写体距離より近接した際には第３レンズ群と第４レンズ群とを移動させて合焦を行うことで、この問題を解決し、近距離での性能とズームレンズの薄型化とを両立することができる。なお、最も物体側にあるレンズ又は反射光学素子には、実質的にパワーを有しないものを含まない。
【００１２】
本発明のさらに別の側面では、第３レンズ群と第４レンズ群とを移動させて合焦を行う際に、第３レンズ群は被写体距離に対応して連続的に移動させ、第４レンズ群は非連続的に移動させる。ここで、所定の被写体距離より近接した際に、第３レンズ群と第４レンズ群とを移動させて合焦を行うことが前提となっている。この際、第４レンズ群を所定の位置にのみ非連続で移動させ、合焦ずれの微調整は第３レンズ群で行うことで、第４レンズ群の移動機構をさらに簡略化することができるため、ズームレンズのさらなる薄型化が可能となる。
【００１３】
本発明のさらに別の側面では、第３レンズ群と第４レンズ群とを移動させて合焦を行う際に、第４レンズ群は被写体距離が遠いときと近いときとの２段階で移動させる。ここで、所定の被写体距離より近接した際に、第３レンズ群と第４レンズ群とを移動させて合焦を行うことが前提となっている。この際、第４レンズ群は被写体距離が遠いときと近いときとの２段階で移動させ、合焦ずれの微調整は第３レンズ群で行う。これにより、第４レンズ群の移動機構を非連続で動かすよりもさらに簡略化することができるため、ズームレンズのさらなる薄型化が可能となる。
【００１４】
本発明のさらに別の側面では、第３レンズ群と第４レンズ群とを移動させて合焦を行う際に、第３レンズ群及び第４レンズ群は連続的に移動させる。ここで、所定の被写体距離より近接した際に、第３レンズ群と第４レンズ群とを移動させて合焦を行うことが前提となっている。この際、第３レンズ群と第４レンズ群との両方を連続的に移動させることで、どの被写体距離においても最適な各レンズ群の配置とすることができ、優れた光学性能を得ることができる。
【００１５】
本発明のさらに別の側面では、以下の条件式を満足する。
１．００≦ｆＭ／ｆＷ＜２．００    …  （２）
ただし、
ｆＭ：第３レンズ群と第４レンズ群とを移動させて合焦を行う第２の変倍領域の最長焦点距離
ｆＷ：広角端における全系の焦点距離
条件式（２）は、第３レンズ群と第４レンズ群とを移動させて合焦を行う第２の変倍領域の最長焦点距離と広角端における全系の焦点距離との比を規定している。条件式（２）の上限を下回ることで、より広角側に第２の変倍領域を限定することになる。そのため、第４レンズ群の移動範囲を狭めることができ、より小さなアクチュエーターを使用することでズームレンズのさらなる薄型化が可能となる。また、第４レンズ群の移動範囲を狭めることで、第４レンズ群の位置誤差が発生しにくくなるため、光学性能の劣化を抑えることができる。なお、本明細書に記載のズームレンズにおいて、被写体距離の記載がなく、単に焦点距離という場合は、無限遠に合焦させた状態での焦点距離を指すものとする。
【００１６】
本発明のさらに別の側面では、以下の条件式を満足する。
０．００５＜ｍ４／ＴＬ＜０．０５    …  （３）
ただし、
ｍ４：第３レンズ群と第４レンズ群とを移動させて合焦を行う第２の変倍領域における第４レンズ群の最大移動距離
ＴＬ：反射光学素子の反射面から結像面までの光軸上の距離
条件式（３）は第３レンズ群と第４レンズ群とを移動させて合焦を行う第２の変倍領域における第４レンズ群の最大移動距離と、反射光学素子の反射面から結像面までの光軸上の距離とを規定している。条件式（３）の下限を上回ることで、第３レンズ群のみで合焦を行うよりも、近距離物体まで鮮明な画像を得ることができる。一方、条件式（３）の上限を下回ることで、第４レンズ群の移動範囲を限定し、より小さなアクチュエーターを使用することができ、ズームレンズのさらなる薄型化が可能となる。
【００１７】
本発明のさらに別の側面では、以下の条件式を満足する。
０．５０＜ｄ１１／ｆＷ＜１．００    …  （４）
ただし、
ｄ１１：第１レンズ群の最も物体側の面の頂点から反射光学素子の反射面と光軸との交点までの距離
ｆＷ：広角端における全系の焦点距離
条件式（４）は、第１レンズ群の最も物体側の面の頂点から反射光学素子の反射面と光軸との交点までの距離と、広角端における全系の焦点距離との比を規定している。条件式（４）の上限を下回ることで、撮像装置の厚さを決定することが多い反射光学素子付近の厚さを薄くすることができる。そのため、撮像装置の薄型化が可能となる。一方、条件式（４）の下限を上回ることで、過度な反射光学素子の薄型化において、光路折り曲げの成立性を保つための周辺光束のカッティングによる急激な周辺光量の低下を防ぐことができる。
【００１８】
本発明のさらに別の側面では、以下の条件式を満足する。
０．２＜Ｄ３４Ｍ／ｆＷ＜０．５    …  （５）
ただし、
Ｄ３４Ｍ：第３レンズ群と第４レンズ群とを移動させて合焦を行う第２の変倍領域において最小となる第３レンズ群と第４レンズ群との光軸上の間隔
ｆＷ：広角端における全系の焦点距離
条件式（５）は、第３レンズ群と第４レンズ群とを移動させて合焦を行う第２の変倍領域において最小となる第３レンズ群と第４レンズ群との光軸上の間隔と、広角端における全系の焦点距離とを規定している。条件式（５）の下限を上回ることで、第３レンズ群と第４レンズ群とが過度に近づくことによって生じるレンズ枠等の干渉を防ぐことができる。また、合焦の際の第３レンズ群や第４レンズ群の移動量は、各レンズの製造誤差や使用温度によって変化する。そのため、第３レンズ群と第４レンズ群とが設計の際に距離が近づきすぎると、前述の原因によって第３レンズ群と第４レンズ群とが衝突する可能性が存在するが、条件式（５）の下限を上回ることで、これを防ぐことができる。一方、条件式（５）の上限を下回ることで、ズームレンズの全長の増大を抑えることができる。
【００１９】
本発明のさらに別の側面では、第２レンズ群は、開口絞りを有する。この場合、変倍時における可動群である第２レンズ群が開口絞りを有することにより、固定絞りによる変倍時の移動量の制約がなくなるため、全長を抑えつつ、高変倍化が可能となる。
【００２０】
本発明のさらに別の側面では、第１レンズ群は、最も物体側に、負の屈折力を有するレンズを有し、以下の条件式を満足する。
１．０＜｜ｆ１ａ／ｆＷ｜＜３．０    …  （６）
ただし、
ｆ１ａ：第１レンズ群の最も物体側のレンズの焦点距離
ｆＷ：広角端における全系の焦点距離
条件式（６）は、第１レンズ群の最も物体側のレンズの焦点距離と広角端における全系の焦点距離との比を規定している。条件式（６）の上限を下回ることによって、レンズが適度な負の屈折力を持ち、広角端において、広い画角を確保することができる。一方、条件式（６）の下限を上回ることによって、レンズの屈折力の増大による収差の発生を抑えることができる。
【００２１】
本発明のさらに別の側面では、以下の条件式を満足する。
１．６０＜ｎｐｒｍ＜２．２０    …    （７）
ただし、
ｎｐｒｍ：反射光学素子の屈折率
条件式（７）は、反射光学素子の屈折率を規定している。条件式（７）の下限を上回ることで、反射光学素子に入射した光束の屈折角が小さくなり、より光軸に近い位置を通過するようになる。そのため、第１レンズ群の有効径が小さくなり、小型化に有利である。一方、条件式（７）の上限を下回ることで、入手しやすい硝材で構成することができる。
【００２２】
本発明のさらに別の側面では、第３レンズ群は、単レンズである。この場合、第３レンズ群全体が大きくなることを抑えることができる。そのため、変倍のためのスペースを確保し、よりコストを抑えることができる。また、第３レンズ群全体の軽量化をすることができるので、変倍時におけるアクチュエーターの負荷を抑えることができる。
【００２３】
本発明のさらに別の側面では、第３レンズ群の単レンズは、以下の条件式を満足する。
５０＜ν３＜９５    …  （８）
ただし、
ν３：第３レンズ群の単レンズのアッベ数
条件式（８）は、第３レンズ群の単レンズのアッベ数を規定している。第３レンズ群が単レンズで構成される場合、色分散の大きな材料を使用すると第３レンズ群で色収差が発生してしまう。それに対し、条件式（８）の下限を上回ることで、十分色分散の小さな材料を選択できるので、第３レンズ群で発生する色収差を小さく抑えることができる。一方、条件式（８）の上限を下回ることで、入手しやすい材料で構成することができる。
【００２４】
本発明のさらに別の側面では、第３レンズ群は、プラスチックからなり、少なくとも１面の非球面を有する。この場合、第２レンズ群が正の屈折力を有するため、第３レンズ群を通る光線高さは比較的小さく、第３レンズ群は外径の小さなレンズとなる。従って、手間のかかる研磨加工により製造するガラスレンズと比較すれば、射出成形により製造されるプラスチックレンズで構成することによって、安価に大量生産が可能となる。また、射出成形は非球面レンズを容易に製造することができるため、非球面レンズによって、各収差を効果的に補正することができる。さらに、プラスチックレンズはプレス温度を低くできることから、成形金型の損耗を抑えることができる。その結果、成形金型の交換回数やメンテナンス回数を減少させ、コスト低減を図ることができる。
【００２５】
本発明のさらに別の側面では、第４レンズ群は、プラスチックからなる単レンズであり、少なくとも１面の非球面を有する。この場合、第４レンズ群は固体撮像素子に最も近いレンズ群であり、他のレンズ群に比べレンズを通る光束が細くなる。よって、屈折力の変化が全体へ与える影響は他のレンズ群に比べ小さく、プラスチックによる単レンズを用いても、温度変化による光学性能への影響を抑えることができる。また、射出成形によるプラスチックレンズは非球面レンズを容易に製造することができるため、非球面レンズによって、像面湾曲や歪曲収差等の各収差を効果的に補正することができる。
【００２６】
本発明のさらに別の側面では、実質的にパワーを持たないレンズをさらに有する。
【００２７】
上記目的を達成するため、本発明に係る撮像装置は、上述のズームレンズと、ズームレンズにより撮像面に形成された画像を光電変換する撮像素子とを有する。本発明のズームレンズを用いることで、厚さ方向のコンパクト化を達成しつつ、被写体距離が接近した場合においても諸収差が良好に補正された撮像装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る一実施形態のズームレンズを備える撮像装置を説明する図である。
【図２】図１の撮像装置を備える携帯通信端末を説明するブロック図である。
【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は、携帯通信端末の表面側及び裏面側の斜視図である。
【図４】図１の撮像装置のフォーカシングの動作を説明するフローチャートである。
【図５】図１のズームレンズのうち第３レンズ群と第４レンズ群とを移動させて合焦を行う第２の変倍領域を説明する図である。
【図６】第１実施形態のズームレンズの断面図である。
【図７】（Ａ）は、実施例１の広角端における断面図であり、（Ｂ）は、ズームレンズのうち第３レンズ群と第４レンズ群とを移動させて合焦を行う第２の変倍領域の中で最も望遠側の位置にあるときの断面図であり、（Ｃ）は、中間における断面図であり、（Ｄ）は、望遠端における断面図である。
【図８】（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例１の無限遠合焦時の収差図であり、（Ａ）は、広角端における収差図であり、（Ｂ）は、第３レンズ群と第４レンズ群とを移動させて合焦を行う第２の変倍領域の中で最も望遠側の位置にあるときの収差図である。
【図９】（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例１の無限遠合焦時の収差図であり、（Ａ）は、中間における収差図であり、（Ｂ）は、望遠端における収差図である。
【図１０】（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例１の被写体距離１ｍに対して第３レンズ群を移動した合焦時の収差図であり、（Ａ）は、広角端における収差図であり、（Ｂ）は、第３レンズ群と第４レンズ群とを移動させて合焦を行う第２の変倍領域の中で最も望遠側の位置にあるときの収差図である。
【図１１】（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例１の被写体距離１ｍに対して第３レンズ群を移動した合焦時の収差図であり、（Ａ）は、中間における収差図であり、（Ｂ）は、望遠端における収差図である。
【図１２】（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例１の被写体距離１０ｃｍに対して第３レンズ群と第４レンズ群とを移動した合焦時の収差図であり、（Ａ）は、広角端における収差図であり、（Ｂ）は、第３レンズ群と第４レンズ群とを移動させて合焦を行う第２の変倍領域の中で最も望遠側の位置にあるときの収差図である。
【図１３】（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例１の被写体距離１０ｃｍに対して第３レンズ群と第４レンズ群とを移動した合焦時の収差図であり、（Ａ）は、中間における収差図であり、（Ｂ）は、望遠端における収差図である。
【図１４】（Ａ）及び（Ｂ）は、比較例の被写体距離１０ｃｍに対して第３レンズ群を移動した合焦時の収差図であり、（Ａ）は、広角端における収差図であり、（Ｂ）は、第３レンズ群と第４レンズ群とを移動させて合焦を行う第２の変倍領域の中で最も望遠側の位置にあるときの収差図である。
【図１５】第２実施形態のズームレンズの断面図である。
【図１６】第２実施形態の撮像装置のフォーカシングの動作を説明するフローチャートである。
【図１７】図１５のズームレンズのうち第３レンズ群と第４レンズ群とを移動させて合焦を行う第２の変倍領域を説明する図である。
【図１８】（Ａ）は、実施例２の広角端における断面図であり、（Ｂ）は、中間における断面図であり、（Ｃ）は、第３レンズ群と第４レンズ群とを移動させて合焦を行う第２の変倍領域の中で最も望遠側の位置にあるときの断面図であり、（Ｄ）は、望遠端における断面図である。
【図１９】（Ａ）及び（Ｂ）は、無限遠合焦時の収差図であり、（Ａ）は、広角端における収差図であり、（Ｂ）は、中間における収差図である。
【図２０】（Ａ）及び（Ｂ）は、無限遠合焦時の収差図であり、（Ａ）は、第３レンズ群と第４レンズ群とを移動させて合焦を行う第２の変倍領域の中で最も望遠側の位置にあるときの収差図であり、（Ｂ）は、望遠端における収差図である。
【図２１】（Ａ）及び（Ｂ）は、被写体距離１ｍに対して第３レンズ群と第４レンズ群とを移動した合焦時の収差図であり、（Ａ）は、広角端における収差図であり、（Ｂ）は、中間における収差図である。
【図２２】（Ａ）及び（Ｂ）は、被写体距離１ｍに対して第３レンズ群と第４レンズ群とを移動した合焦時の収差図であり、（Ａ）は、第３レンズ群と第４レンズ群とを移動させて合焦を行う第２の変倍領域の中で最も望遠側の位置にあるときの収差図であり、（Ｂ）は、望遠端における収差図である。
【図２３】（Ａ）及び（Ｂ）は、被写体距離１０ｃｍに対して第３レンズ群と第４レンズ群とを移動した合焦時の収差図であり、（Ａ）は、広角端における収差図であり、（Ｂ）は、中間における収差図である。
【図２４】（Ａ）及び（Ｂ）は、被写体距離１０ｃｍに対して第３レンズ群と第４レンズ群とを移動した合焦時の収差図であり、（Ａ）は、第３レンズ群と第４レンズ群とを移動させて合焦を行う第２の変倍領域の中で最も望遠側の位置にあるときの収差図であり、（Ｂ）は、望遠端における収差図である。
【図２５】（Ａ）〜（Ｃ）は、比較例の被写体距離１０ｃｍに対して第３レンズ群を移動した合焦時の収差図であり、（Ａ）は、広角端における収差図であり、（Ｂ）は、中間における収差図であり、（Ｃ）は、第３レンズ群と第４レンズ群とを移動させて合焦を行う第２の変倍領域の中で最も望遠側の位置にあるときの収差図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明に係る一実施形態のズームレンズを備える撮像装置としてのカメラモジュールを説明する断面図である。
【００３０】
カメラモジュール（撮像装置）５０は、被写体像を形成するズームレンズ１０と、ズームレンズ１０によって形成された被写体像を光電変換する撮像素子５１と、この撮像素子５１を背後から保持するとともに配線等を有する配線基板５２と、ズームレンズ１０等を保持するとともにズームレンズ１０に物体側からの光線を入射させる開口部ＯＰを有する鏡筒部５４とを備える。ズームレンズ１０は、被写体像を撮像素子５１の撮像面（又は被投影面）Ｉに結像させる機能を有する。このカメラモジュール５０は、後述する携帯通信端末３００（図２等参照）に組み込まれて使用される。
【００３１】
ズームレンズ１０は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇｒ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇｒ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇｒ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇｒ４とから実質的になる。各レンズ群Ｇｒ１〜Ｇｒ４は、単一又は複数のレンズからなるものとすることができる。なお、第３及び第４レンズ群Ｇｒ３，Ｇｒ４は、単レンズであることが望ましい。第１レンズ群Ｇｒ１には、反射によって光路を折り曲げる三角柱状の反射光学素子（プリズムミラー）ＰＲＭが組み込まれており、−Ｚ方向に向かう光線を傾斜した内面（又は反射面１２ｂ）で反射させることにより、９０°折り曲げて＋Ｙ方向に向ける。つまり、光軸ＡＸは、反射面１２ｂを挟んで直交して延び、Ｙ軸に平行な軸ＡＸ１とＺ軸に平行な軸ＡＸ２とを有する。第１レンズ群Ｇｒ１において、反射光学素子ＰＲＭの物体側面１２ａは、平面となっており、反射光学素子ＰＲＭの像側面１２ｃは、平面となっている。なお、図１に例示したズームレンズ１０は、後述する実施例１のズームレンズ１１と同一の構成となっている。ズームレンズ１０は、第２及び第３レンズ群Ｇｒ２，Ｇｒ３を光軸ＡＸに沿って移動させることで変倍し、第３及び第４レンズ群Ｇｒ３，Ｇｒ４を光軸ＡＸに沿って移動させることで合焦動作する。ここで、ズームレンズ１０は、広角側かつ近接側では、第３及び第４レンズ群Ｇｒ３，Ｇｒ４を移動させるが、それ以外では第３レンズ群Ｇｒ３のみを移動させる。
【００３２】
撮像素子５１は、固体撮像素子からなるセンサーチップである。撮像素子５１の光電変換部５１ａは、ＣＣＤ（電荷結合素子）やＣＭＯＳ（相補型金属酸化物半導体）からなり、入射光をＲＧＢの各画素毎に光電変換し、そのアナログ信号を出力する。受光部としての光電変換部５１ａの光電変換面は、撮像面（被投影面）Ｉとなっている。
【００３３】
配線基板５２は、支持体を介して撮像素子５１を他の部材（例えば鏡筒部５４）に対してアライメントして固定する役割を有する。配線基板５２は、外部回路から撮像素子５１や第１〜第３駆動機構５５ａ〜５５ｃを駆動するための電圧や信号の供給を受けたり、また、検出信号を上記外部回路へ出力したりすることを可能としている。
【００３４】
撮像素子５１のズームレンズ１０側には、不図示のホルダー部材によって、例えばＩＲカットフィルター、光学的ローパスフィルター等で構成された平行平板Ｆが撮像素子５１等を覆うように配置・固定されている。
【００３５】
鏡筒部５４は、ズームレンズ１０を収納し保持している。鏡筒部５４は、ズームレンズ１０を構成するレンズ群Ｇｒ１〜Ｇｒ４のうち第２〜第４レンズ群Ｇｒ２〜Ｇｒ４を光軸ＡＸに沿って移動させることにより、ズームレンズ１０の変倍及び合焦の動作を可能にするため、第１、第２及び第３駆動機構５５ａ，５５ｂ，５５ｃを有している。各駆動機構５５ａ，５５ｂ，５５ｃは独立して動作可能である。第１駆動機構５５ａは、第２レンズ群Ｇｒ２を光軸ＡＸに沿って往復移動させる。第２駆動機構５５ｂは、第３レンズ群Ｇｒ３を光軸ＡＸに沿って往復移動させる。第３駆動機構５５ｃは、第４レンズ群Ｇｒ４を光軸ＡＸに沿って往復移動させる。第１駆動機構５５ａは、例えばステッピングモーターと、タンジェントスクリュー型の動力伝達部材と、スライドガイドとを備える。また、第２及び第３駆動機構５５ｂ，５５ｃは、例えばボイスコイルモーターと、ガイドとを備える。なお、駆動機構は、上記に限るものでなく、第１駆動機構５５ａをステッピングモーターの代わりに圧電素子を用いたアクチュエーター（例えば、米国特許第５，５８９，７２３号参照）やボイスコイルモーター等で構成してもよいし、第２及び第３駆動機構５５ｂ，５５ｃをボイスコイルモーターの代わりに同様に圧電素子を用いたアクチュエーターやステッピングモーター等で構成してもよい。第３駆動機構５５ｃについては、本実施形態では２ポジションに移動するだけであるので、ソレノイドとガイドとを組み合わせたもので足りる。また、第３駆動機構５５ｃについては、レバー等によって手動で操作する機構に置き換えることもできる。なお、第１〜第３駆動機構５５ａ〜５５ｃには、ポジションセンサーが付随しており、第２〜第４レンズ群Ｇｒ２〜Ｇｒ４の位置を検出することができる。
【００３６】
次に、図２、３（Ａ）及び３（Ｂ）を参照して、図１に例示されるカメラモジュール５０を搭載した携帯端末である携帯通信端末３００の一例について説明する。
【００３７】
携帯通信端末３００は、スマートフォン型の携帯通信端末であり、撮像装置であるカメラモジュール５０を有する撮像機能部２００と、各部を統括的に制御するとともに各処理に応じたプログラムを実行する制御部（ＣＰＵ）３１０と、通信に関連するデータ、撮像した画像・映像等を表示するとともにユーザーの操作を受け付けるタッチパネルである表示操作部３２０と、電源スイッチ等を含む操作部３３０と、アンテナ３４１を介して外部サーバー等との間の各種情報通信を実現するための無線通信部３４０と、携帯通信端末３００のシステムプログラムや各種処理プログラム及び端末ＩＤ等の必要な諸データを記憶している記憶部（ＲＯＭ）３６０と、制御部３１０によって実行される各種処理プログラムやデータ、処理データ、若しくは撮像機能部２００による撮像データ等を一時的に格納する作業領域として用いられる一時記憶部（ＲＡＭ）３７０等を備えている。
【００３８】
撮像機能部２００は、既に説明したカメラモジュール５０のほかに、制御装置７４、光学系駆動回路部１０５ａ、撮像素子駆動装置７７、画像記憶装置７８、ＡＦ装置７９等を備える。
【００３９】
制御装置７４は、撮像機能部２００の各部を制御する。制御装置７４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を含み、ＲＯＭから読み出されてＲＡＭに展開された各種プログラムとＣＰＵとの協働で各種処理を実行する。なお、制御部３１０は、撮像機能部２００の制御装置７４とインターフェースＩＦを介して通信可能に接続されており、制御信号や画像データの授受が可能になっている。
【００４０】
光学系駆動回路部１０５ａは、制御装置７４の制御により変倍、合焦、露出等を行う際に、ズームレンズ１０の第１〜第３駆動機構５５ａ〜５５ｃを動作させてズームレンズ１０の状態を制御する。光学系駆動回路部１０５ａは、第１及び第２駆動機構５５ａ，５５ｂを動作させて第２及び第３レンズ群Ｇｒ２，Ｇｒ３を光軸ＡＸに沿ってそれぞれ適宜移動させることにより、ズームレンズ１０にズーム動作を行わせる。つまり、ズーム動作に際して、第１及び第４レンズ群Ｇｒ１，Ｇｒ４は固定されている。広角端から望遠端に至る変倍に際して、第２及び第３レンズ群Ｇｒ２，Ｇｒ３は、図１に対応するズームレンズ１０の場合、物体側（図１の−Ｙ側）に移動する。一方、ズームレンズ１０は合焦動作も可能となっている。つまり、光学系駆動回路部１０５ａは、第２及び第３駆動機構５５ｂ，５５ｃを動作させて第３及び第４レンズ群Ｇｒ３，Ｇｒ４を光軸ＡＸに沿って適宜移動させることにより、ズームレンズ１０に合焦動作を行わせる。合焦動作に際して、第１及び第２レンズ群Ｇｒ１，Ｇｒ２は固定されている。なお、本実施形態において、開口絞りＳを第２レンズ群Ｇｒ２とともに移動させているが、単独で移動させてもよい。
【００４１】
撮像素子駆動装置７７は、制御装置７４の制御により露出等を行う際に、撮像素子５１の動作を制御する。具体的には、撮像素子駆動装置７７は、タイミング信号に基づいて撮像素子５１を走査駆動させてこれを制御する。また、撮像素子駆動装置７７は、撮像素子５１又はこれに付属する回路から送出された画像信号に対して、歪み補正、色補正、圧縮等の各種画像処理を施すことができる。
【００４２】
画像記憶装置７８は、デジタル化された画像信号を撮像素子駆動装置７７から受け取って、読み出し及び書き込み可能な画像データとして記憶する。
【００４３】
ＡＦ装置７９は、自動で検出した被写体又はユーザーが指定した被写体に対応するフォーカス位置を検出し、光学系駆動回路部１０５ａを介してズームレンズ１０を構成する第３及び第４レンズ群Ｇｒ３，Ｇｒ４を光軸ＡＸに沿って適宜移動させ、これらの位置を調整することでフォーカシングを行わせる。
【００４４】
以下、図４を参照しつつ、合焦（フォーカシング）時の動作について説明する。
まず、制御装置７４は、第１〜第３駆動機構５５ａ〜５５ｃの位置検出信号と制御装置７４に保管されたレンズ位置情報とに基づいて第２レンズ群Ｇｒ２の位置を取り込み、この位置から現在の焦点距離を確認する（ステップＳ１１）。次に、現在の焦点距離が予め決められた境界の焦点距離より短い場合（ステップＳ１２のＹｅｓ）、制御装置７４は、まず光学系駆動回路部１０５ａを動作させることにより、第３レンズ群Ｇｒ３のみを移動させてフォーカシングを行う（ステップＳ１３）。ここで、境界の焦点距離ＧＸ１とは、図５に示すように、例えば第１の中間位置Ｍ１と、第１の中間位置Ｍ１より焦点距離が長い第２の中間位置Ｍ２との間にある境界を意味する。次に、第３レンズ群Ｇｒ３の移動量から判断して、被写体距離が予め決められた境界ＭＸの距離よりも近い場合（ステップＳ１４のＹｅｓ）、制御装置７４は、光学系駆動回路部１０５ａを動作させることにより、第４レンズ群Ｇｒ４をピンポイントの所定位置（近距離側動作位置）に移動させる（ステップＳ１５）。すなわち第４レンズ群Ｇｒ４は、図５に示す境界の焦点距離ＧＸ１より広角側（第２の変倍領域ＡＲ２）の範囲であって、被写体距離が境界ＭＸの距離よりも近い場合に移動する。その後、制御装置７４は、光学系駆動回路部１０５ａを動作させることにより、第３レンズ群Ｇｒ３のみを移動させて再度フォーカシングを行う（ステップＳ１６）。なお、ステップＳ１２において、現在の焦点距離が境界の焦点距離ＧＸ１より長い場合（ステップＳ１２のＮｏ）、制御装置７４は、光学系駆動回路部１０５ａを動作させることにより、第４レンズ群Ｇｒ４は基本位置に配置したまま、第３レンズ群Ｇｒ３のみを移動させてフォーカシングを行う（ステップＳ２３）。つまり、第３レンズ群Ｇｒ３は、図５に示す第２の変倍領域ＡＲ２以外の第１の変倍領域ＡＲ１においても移動する。また、第１の変倍領域ＡＲ１において、第４レンズ群Ｇｒ４は移動しない。
【００４５】
以下、上記撮像機能部２００を含む携帯通信端末３００の撮影動作を説明する。携帯通信端末３００をカメラとして動作させるカメラモードに設定されると、被写体のモニタリング（スルー画像表示）が行われるとともに、ズーム動作が行われる。この際、ＡＦ装置７９によってズームレンズ１０のフォーカシングが行われる。上記のように、ズーム動作やフォーカシングにおいて、制御装置７４の制御下で光学系駆動回路部１０５ａを動作させることにより、第２〜第４レンズ群Ｇｒ２〜Ｇｒ４が対応する位置に変位する。その後、画像撮影実行が行われる。モニタリングにおいては、ズームレンズ１０を介して得られた被写体の像が、撮像素子５１の撮像面Ｉ（図１等参照）に結像される。撮像素子５１は、撮像素子駆動装置７７によって走査駆動され、一定周期毎に結像した光像に対応する光電変換出力としてのアナログ信号を１画面分出力する。
【００４６】
このアナログ信号は、撮像素子５１に付属する回路においてＲＧＢの各原色成分毎に適宜ゲイン調整された後に、デジタルデータに変換される。そのデジタルデータに対しては、撮像素子駆動装置７７にて画素補間処理及びＹ補正処理を含むカラープロセス処理が行われて、デジタル値の輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｂ，Ｃｒ（画像データ）が生成されて画像記憶装置７８に格納される。格納されたデジタルデータは、画像記憶装置７８から定期的に読み出されてそのビデオ信号が生成されて、制御装置７４及び制御部３１０を介して、表示操作部３２０に出力される。
【００４７】
この表示操作部３２０は、モニタリングにおいては電子ファインダーとして機能し、撮像画像をリアルタイムに表示することとなる。この状態で、随時、ユーザーが表示操作部３２０を介して行う操作入力に基づいて、光学系駆動回路部１０５ａの駆動によりズームレンズ１０の変倍、合焦、露出等の条件設定や変更が可能になる。
【００４８】
このようなモニタリング状態において、ユーザーが表示操作部３２０を適宜操作することにより、静止画像データが撮影される。表示操作部３２０の操作内容に応じて、画像記憶装置７８に格納された１コマの画像データが読み出されて、撮像素子駆動装置７７により圧縮される。その圧縮された画像データは、制御装置７４及び制御部３１０を介して、例えばフラッシュメモリーその他の補助記憶部（不図示）に記録される。
【００４９】
なお、上述の撮像機能部２００は、本発明に好適な構成の一例であり、本発明は、これに限定されるものではない。
【００５０】
すなわち、ズームレンズ１０を搭載した撮像装置であるカメラモジュール５０は、スマートフォン型の携帯通信端末３００に内蔵されるものに限らず、携帯電話、ＰＨＳ（Personal Handyphone System）等に内蔵されるものであってもよく、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、タブレットパソコン、モバイルパソコン、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等に内蔵されるであってもよい。
【００５１】
以下、ズームレンズ１０について詳細に説明する。図１のズームレンズ１０は、撮像素子５１の撮像面Ｉに被写体像を結像させるものであって、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇｒ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇｒ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇｒ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇｒ４とを備える。第１レンズ群Ｇｒ１は、例えば像側に平凹で負の第１レンズＬ１１と、物体側面１２ａ及び像側面１２ｃが平面の反射光学素子ＰＲＭと、物体側に凹で負メニスカスの第２レンズＬ１２ａと、像側に凸で正メニスカスの第３レンズＬ１２ｂとを含む。ここで、第２及び第３レンズＬ１２ａ，Ｌ１２ｂは、貼り合わせレンズＬ１２となっている。第２レンズ群Ｇｒ２は、例えば開口絞りＳと、両凸で正の第４レンズＬ２１ａと、両凹で負の第５レンズＬ２１ｂと、両凸で正の第６レンズＬ２１ｃとを含む。ここで、第４〜第６レンズＬ２１ａ〜Ｌ２１ｃは、貼り合わせレンズＬ２１となっている。第３レンズ群Ｇｒ３は、例えば単レンズで構成され、両凹で負の第７レンズＬ３１を含む。第４レンズ群Ｇｒ４は、例えば単レンズで構成され、両凸で正の第８レンズＬ４１を含む。少なくとも第３及び第４レンズ群Ｇｒ３，Ｇｒ４を構成するレンズは、プラスチックで形成されており、少なくとも１面の非球面を有する。
【００５２】
図１のズームレンズ１０は、広角端から望遠端への変倍に際し、第１〜第４レンズ群Ｇｒ１〜Ｇｒ４のうち第２〜第４レンズ群Ｇｒ２〜Ｇｒ４の位置を変更する。つまり、広角端から望遠端に至る変倍に際して、第１レンズ群Ｇｒ１が撮像面Ｉ等を基準として固定されて移動せず、第２〜第４レンズ群Ｇｒ２〜Ｇｒ４が物体側に移動する。ズームレンズ１０は、第２レンズ群Ｇｒ２及び第３レンズ群Ｇｒ３を移動させることにより変倍を行う。具体的には、広角端から望遠端にいたる変倍で、第２レンズ群Ｇｒ２が物体側に移動する。また、焦点調節時には、所定の第１の変倍領域ＡＲ１では、第３レンズ群Ｇｒ３を移動させて合焦を行い、第１の変倍領域ＡＲ１以外の第２の変倍領域ＡＲ２では、所定の被写体距離より近接した際に第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４とを移動させて合焦を行う。第２の変倍領域ＡＲ２は、第１の変倍領域ＡＲ１よりも広角側となっている。第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４とを移動させて合焦を行う際に、第３レンズ群Ｇｒ３は、被写体距離に対応して連続的に移動させ、第４レンズ群Ｇｒ４は、非連続的に移動させている。なお、第４レンズ群Ｇｒ４は、被写体距離が遠いときと近いときとの２段階で移動させてもよい。また、第３及び第４レンズ群Ｇｒ３，Ｇｒ４を連続的に移動させてもよい。
【００５３】
小型で収差の良好に補正されたズームレンズを得るための、本発明の基本構成は、物体側から順に、負の屈折力を有するとともに、光線を反射させることで光路を折り曲げる作用を持つ反射光学素子ＰＲＭを備える第１レンズ群Ｇｒ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇｒ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇｒ３と、正の屈折力のレンズを有する第４レンズ群Ｇｒ４とからなる。第１レンズ群Ｇｒ１を負の構成にすることにより、物体側から大きな角度で入射してくる光線をいち早く緩めることができ、前玉径のコンパクト化を図る点で有利となる。また、第１レンズ群Ｇｒ１内に反射光学素子ＰＲＭを備えることにより、カメラモジュール（撮像装置）５０の奥行き方向の大きさを小さくすることができる。
【００５４】
また、このズームレンズ１０では、広角端から望遠端に至るまでの変倍で、第２レンズ群Ｇｒ２が物体側に移動するため、広角端においては、第１レンズ群Ｇｒ１と第２レンズ群Ｇｒ２との間隔が変倍中で最も離れる。そのうえで、第２レンズ群Ｇｒ２が正の屈折力を持つことにより、第１レンズ群Ｇｒ１と第２レンズ群Ｇｒ２とのパワー配置はレトロフォーカス配置となる。従って、ズームレンズ１０は全長を短くしながらも、比較的長いバックフォーカスを確保できるので、ズームレンズ１０の最も像側の面と撮像素子５１との間に、光学的ローパスフィルター、赤外線カットフィルター等を配置するスペースを確保できる。
一方、広角端から望遠端になるに従い、第１レンズ群Ｇｒ１と第２レンズ群Ｇｒ２との間隔が狭まるので、両レンズ群Ｇｒ１，Ｇｒ２の合成パワーが正パワーを発揮する。そのうえで、第３レンズ群Ｇｒ３が負の屈折力を持つことにより、第１レンズ群Ｇｒ１と第２レンズ群Ｇｒ２の合成の正の屈折力と第３レンズ群Ｇｒ３の負の屈折力とのパワー配置は、「正・負」となりテレフォト配置となる。従って、ズームレンズ１０は比較的長い焦点距離を確保しつつ、光学全長を抑えることができる。また、被写体距離が変化した場合に合焦を行う際、所定の第１の変倍領域ＡＲ１では、第３レンズ群Ｇｒ３を移動させて合焦を行い、それ以外の第２の変倍領域ＡＲ２では、所定の被写体距離より近接した際に第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４とを移動させて合焦を行う。第３レンズ群Ｇｒ３や第４レンズ群Ｇｒ４によって合焦を行うことによって、繰り出しによる光学全長の増加や前玉レンズ径の増大を招くことなく、近距離物体まで鮮明な画像を得ることができる。また、変倍領域に応じて合焦方法を使い分けることで、第４レンズ群Ｇｒ４を常に移動させる場合よりも第４レンズ群Ｇｒ４の移動範囲を限定することができる。そのため、より小さなアクチュエーターを使用することができ、ズームレンズ１０のさらなる薄型化が可能となる。また、第４レンズ群Ｇｒ４の移動範囲が狭まることで、第４レンズ群Ｇｒ４の位置誤差が発生しにくくなる。そのため、光学性能の劣化を抑えることができる。
【００５５】
以下、図１に示す実施形態のズームレンズ１０が満たす数値的な条件について説明する。図１のズームレンズ１０は、既に説明した条件式（１）
−１．５＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−ｒ２）＜１．５        …  （１）
を満足する。ここで、値ｒ１は、最も物体側にあるレンズ（図１の場合、第１レンズＬ１１）又は反射光学素子ＰＲＭの物体側面の近軸曲率半径を示す。値ｒ２は、最も物体側にあるレンズ（図１の場合、第１レンズＬ１１）又は反射光学素子ＰＲＭの像側面の近軸曲率半径を示す。
【００５６】
実施形態のズームレンズ１０は、上記条件式（１）に加えて、既に説明した条件式（２）
１．００≦ｆＭ／ｆＷ＜２．００    …  （２）
を満足する。ここで、値ｆＭは、第２の変倍領域ＡＲ２の最長焦点距離（具体的には、図５に示す境界の焦点距離ＧＸ１に相当）を示す。値ｆＷは、広角端における全系の焦点距離を示す。
【００５７】
実施形態のズームレンズ１０は、上記条件式（１）等に加えて、既に説明した条件式（３）
０．００５＜ｍ４／ＴＬ＜０．０５    …  （３）
を満足する。ここで、値ｍ４は、第２の変倍領域ＡＲ２における第４レンズ群Ｇｒ４の最大移動距離を示す。値ＴＬは、反射光学素子ＰＲＭの反射面１２ｂから結像面までの光軸ＡＸ上の距離を示す。ここで、後述する実施例１の図７（Ａ）〜７（Ｄ）に示す反射光学素子ＰＲＭにおいて、点線Ｅ１は、反射光学素子ＰＲＭの反射面１２ｂを示す。
【００５８】
実施形態のズームレンズ１０は、上記条件式（１）等に加えて、既に説明した条件式（４）
０．５０＜ｄ１１／ｆＷ＜１．００    …  （４）
を満足する。ここで、値ｄ１１は、第１レンズ群Ｇｒ１の最も物体側の面（図１の場合、第１レンズＬ１１の物体側面Ｓ１１ａ）の頂点から反射光学素子ＰＲＭの反射面１２ｂと光軸ＡＸとの交点までの距離を示す。値ｆＷは、広角端における全系の焦点距離を示す。
【００５９】
実施形態のズームレンズ１０は、上記条件式（１）等に加えて、既に説明した条件式（５）
０．２＜Ｄ３４Ｍ／ｆＷ＜０．５    …  （５）
を満足する。ここで、値Ｄ３４Ｍは、第２の変倍領域ＡＲ２において最小となる第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４との光軸ＡＸ上の間隔を示す。値ｆＷは、広角端における全系の焦点距離を示す。
【００６０】
実施形態のズームレンズ１０は、上記条件式（１）等に加えて、既に説明した条件式（６）
１．０＜｜ｆ１ａ／ｆＷ｜＜３．０    …  （６）
を満足する。ここで、値ｆ１ａは、第１レンズ群Ｇｒ１の最も物体側のレンズ（図１の場合、第１レンズＬ１１）の焦点距離を示す。値ｆＷは、広角端における全系の焦点距離を示す。
【００６１】
実施形態のズームレンズ１０は、上記条件式（１）等に加えて、既に説明した条件式（７）
１．６０＜ｎｐｒｍ＜２．２０    …    （７）
を満足する。ここで、値ｎｐｒｍは、反射光学素子ＰＲＭの屈折率を示す。
【００６２】
実施形態のズームレンズ１０は、上記条件式（１）等に加えて、既に説明した条件式（８）
５０＜ν３＜９５    …  （８）
を満足する。ここで、値ν３は、第３レンズ群Ｇｒ３の単レンズのアッベ数を示す。
【００６３】
なお、実施形態のズームレンズ１０では、実質的に近軸パワーを持たないレンズ等のその他の光学素子をさらに有してもよい。
【００６４】
〔実施例〕
以下、本発明に係るズームレンズの実施例を示す。各実施例に使用する記号は下記の通りである。
ｆ    ：ズームレンズ全系の焦点距離
Ｆｎｏ：Ｆナンバー
２Ｙ  ：固体撮像素子の撮像面対角線長
Ｒ    ：近軸曲率半径
Ｄ    ：軸上面間隔
Ｎｄ  ：レンズ材料のｄ線に対する屈折率
νｄ  ：レンズ材料のアッベ数
【００６５】
各実施例において、各面番号の後に「＊」が記載されている面が非球面形状を有する面であり、非球面の形状は、面の頂点を原点とし、光軸ＡＸ方向にＸ軸をとり、光軸ＡＸと垂直方向の高さをｈとして以下の「数１」で表す。
〔数１〕
2015222333.tif 000003
ただし、
Ａｉ：ｉ次の非球面係数
Ｒ  ：曲率半径
Ｋ  ：円錐定数
【００６６】
以下、本発明のズームレンズの具体的な実施例を説明する。
【００６７】
〔実施例１〕
実施例１のズームレンズ１０のズーム比及びレンズ全長を以下に示す。
ズーム比 = 2.85
レンズ全長 = 27.899
【００６８】
実施例１のズームレンズ１０のレンズデータを表１に示す。なお、これ以降（表のレンズデータを含む）において、１０のべき乗数（例えば２．５×１０−０２）をＥ（例えば２．５Ｅ−０２）を用いて表すものとする。また、面番号をＳ（Surface No.）、有効半径をＥＲ（Effective radius）（ｍｍ）と表す。その他、記号ｄ１〜ｄ４は、第１〜第４レンズ群Ｇｒ１〜Ｇｒ４の可変の群間隔を示し、記号infinityは、無限大又は∞を意味し、記号stopは、絞りを意味する。ここで、面番号４の面は、後述する図７（Ａ）〜７（Ｄ）に示すＥ１の位置であり、図６に示す反射光学素子ＰＲＭの反射面１２ｂの軸上光束が反射する位置に対応する。
〔表１〕
［曲率半径、面間隔等］
S          R(mm)    D(mm)    Nd       νd     ER(mm)
(Surface No.)                                 (Effective radius)
1        infinity   0.300   1.91082   35.25   3.11
2         9.490     0.640                     2.87
3        infinity   2.575   2.00069   25.46   2.81
4        infinity   2.575   2.00069   25.46   2.40
5        infinity   0.473                     2.00
6        -5.613     0.300   1.69680   55.46   1.96
7       -48.369     0.740   1.94594   17.98   1.95
8       -11.378      d1                       1.94
9(stop)  infinity  -0.145                     2.12
10*        5.580     2.010   1.77200   49.98   2.18
11       -10.463     0.770   1.69895   30.05   2.12
12         4.466     1.770   1.63246   63.77   2.03
13*       -9.436      d2                       1.98
14*      -28.076     0.570   1.54470   56.16   1.91
15*        5.392      d3                       1.92
16*       15.790     2.300   1.54470   56.16   3.12
17*       -8.596      d4                       3.08
18        infinity   0.210   1.51680   64.20   2.98
19        infinity   0.640                     2.97
［非球面係数］
第10面
K=0.00000E+00, A4=-0.67545E-03, A6=0.11147E-03, 
A8=-0.42779E-04, A10=0.79833E-05, A12=-0.55675E-06
第13面
K=0.00000E+00, A4=0.21889E-02, A6=-0.12795E-03, 
A8=0.66892E-04, A10=-0.14667E-04, A12=0.12991E-05
第14面
K=0.00000E+00, A3=-0.12337E-01, A4=0.48780E-01, 
A5=-0.77972E-01, A6=0.51595E-01, A8=-0.13068E-01, 
A10=0.32139E-02, A12=-0.46308E-03, A14=0.27959E-04
第15面
K=0.00000E+00, A3=-0.13899E-01, A4=0.47110E-01, 
A5=-0.67274E-01, A6=0.40861E-01, A8=-0.87155E-02, 
A10=0.17438E-02, A12=-0.18245E-03, A14=0.56720E-05
第16面
K=0.00000E+00, A4=0.25955E-02, A6=-0.96845E-04, 
A8=0.21262E-05, A10=0.21738E-06, A12=-0.73869E-08
第17面
K=0.00000E+00, A4=0.58347E-02, A6=-0.21284E-03, 
A8=-0.14740E-04, A10=0.17785E-05, A12=-0.46136E-07
【００６９】
実施例１のズームレンズ１０のポジション（Ｐｏ）のうち、各ポジションにおける全系の焦点距離（ｆ）、Ｆナンバー（Ｆｎｏ）、画角及び群間隔（ｄ１〜ｄ４）を以下の表２〜表４に示す。Ｐｏにおいて、１は、広角端（Ｗｉｄｅ）を示し、２は、第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４とを移動させて合焦を行う第２の変倍領域ＡＲ２の中で最も望遠側の位置を示し、３は、中間（Ｍｉｄｄｌｅ）を示し、４は、望遠端（Ｔｅｌｅ）を示す。
〔表２〕
［被写体距離無限遠での各ポジションの焦点距離、Ｆナンバー、群間］
Po   f     Fno   画角    2Y      d1      d2      d3      d4
1  4.12   2.47   70.9   4.984   6.947   2.495   1.465   1.264
2  5.78   3.04   53.9   5.517   4.796   2.422   3.690   1.264
3  6.86   3.34   46.3   5.681   3.687   2.594   4.627   1.264
4 11.75   4.53   27.6   5.868   0.395   4.328   6.185   1.264
〔表３〕
［被写体距離１ｍでの各ポジションの焦点距離、Ｆナンバー、群間］
Po   f     Fno   画角    2Y      d1      d2      d3      d4
1  4.12   2.47   71.0   4.987   6.947   2.510   1.451   1.264
2  5.77   3.04   53.9   5.520   4.796   2.441   3.670   1.264
3  6.85   3.34   46.3   5.684   3.687   2.618   4.603   1.264
4 11.76   4.54   27.6   5.868   0.395   4.383   6.129   1.264
〔表４〕
［被写体距離１０ｃｍでの各ポジションの焦点距離、Ｆナンバー、群間］
Po   f     Fno   画角    2Y      d1      d2      d3      d4
1  4.04   2.45   71.9   5.016   6.947   2.548   1.202   1.475
2  5.66   3.01   54.5   5.560   4.796   2.551   3.350   1.475
3  6.83   3.36   46.3   5.710   3.687   2.824   4.397   1.264
4 11.85   4.55   27.3   5.868   0.395   4.889   5.624   1.264
【００７０】
比較例としてズームレンズの所定のポジションにおける全系の焦点距離（ｆ）、Ｆナンバー（Ｆｎｏ）、画角及び群間隔（ｄ１，ｄ２）を以下の表５に示す。
〔表５〕
（比較例）
［被写体距離１０ｃｍで第３レンズ群で合焦したときの各ポジションの焦点距離、Ｆナンバー、群間］
Po   f     Fno   画角    2Y      d1      d2      d3      d4
1  4.08   2.47   71.4   5.018   6.947   2.637   1.323   1.264
2  5.74   3.05   53.9   5.549   4.796   2.610   3.502   1.264
【００７１】
実施例１のズームレンズ１０のレンズ群データを表６に示す。
〔表６〕
レンズ群   始面   焦点距離(mm)
1         1      -6.84
2         9       5.71
3        14      -8.25
4        16      10.57
【００７２】
図６、図７（Ａ）〜７（Ｄ）は、実施例１のズームレンズ１１の断面図である。図６では、ズームレンズ１１の広角端における断面図を示している。なお、これ以降の断面図は全て被写体距離が無限遠のときの断面図である。実施例１のズームレンズ１１は、物体側より順に、第１レンズ群Ｇｒ１と、第２レンズ群Ｇｒ２と、第３レンズ群Ｇｒ３と、第４レンズ群Ｇｒ４とからなる。ここで、第１レンズ群Ｇｒ１は、像側に平凹で負の第１レンズＬ１１と、物体側面及び像側面１２ａ，１２ｃが平面の反射光学素子ＰＲＭと、物体側に凹で負メニスカスの第２レンズＬ１２ａと、像側に凸で正メニスカスの第３レンズＬ１２ｂとを含む。このうち、反射光学素子ＰＲＭは、その物体側面１２ａに物体側から入射した光線を直角に折り曲げるプリズムである。また、第２及び第３レンズＬ１２ａ，Ｌ１２ｂは、貼り合わせレンズＬ１２となっている。第２レンズ群Ｇｒ２は、開口絞りＳと、両凸で正の第４レンズＬ２１ａと、両凹で負の第５レンズＬ２１ｂと、両凸で正の第６レンズＬ２１ｃとを含む。ここで、第４〜第６レンズＬ２１ａ〜Ｌ２１ｃは、貼り合わせレンズＬ２１となっている。第３レンズ群Ｇｒ３は、単レンズで構成され、両凹で負の第７レンズＬ３１を含む。第４レンズ群Ｇｒ４は、単レンズで構成され、両凸で正の第８レンズＬ４１を含む。その他、光学的ローパスフィルター、ＩＲカットフィルター、固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板Ｆを第４レンズ群Ｇｒ４と撮像素子５１との間に配置することができる。また、符号Ｉは、撮像素子５１の被投影面である撮像面を示す。これらの平行平板Ｆ及び撮像面Ｉについては、以下で説明する実施例２でも同様であり、今後は説明を省略する。なお、第４及び第６レンズＬ２１ａ，Ｌ２１ｃはガラスモールドレンズ、第７及び第８レンズＬ３１，Ｌ４１はプラスチックレンズ、それ以外のレンズＬ１１，Ｌ１２ａ，Ｌ１２ｂ，Ｌ２１ｂはガラス材料による研磨レンズを想定している。
【００７３】
図７（Ａ）〜７（Ｄ）は、実施例１のズームレンズ１１のズーム動作の際のポジションをそれぞれ示している。すなわち、図７（Ａ）は、ズームレンズ１１の広角端における断面図である。図７（Ｂ）は、第２の変倍領域ＡＲ２の中で最も望遠側の位置にあるときの断面図である。図７（Ｃ）は、中間における断面図である。図７（Ｄ）は、望遠端における断面図である。なお、実施例１において、反射光学素子ＰＲＭは、その光路長と等価となる平行平板として表されている。
【００７４】
図８（Ａ）は、ズームレンズ１１の広角端における無限遠合焦時の収差図（球面収差、非点収差及び歪曲収差）である。図８（Ｂ）は、第２の変倍領域ＡＲ２の中で最も望遠側の位置にあるときの無限遠合焦時の収差図（球面収差、非点収差及び歪曲収差）である。図９（Ａ）は、中間における無限遠合焦時の収差図（球面収差、非点収差及び歪曲収差）である。図９（Ｂ）は、望遠端における無限遠合焦時の収差図（球面収差、非点収差及び歪曲収差）である。
【００７５】
図１０（Ａ）は、広角端における、被写体距離１ｍに対して第３レンズ群Ｇｒ３を移動した合焦時の収差図である。図１０（Ｂ）は、第２の変倍領域ＡＲ２の中で最も望遠側の位置にあるときの、被写体距離１ｍに対して第３レンズ群Ｇｒ３を移動した合焦時の収差図である。図１１（Ａ）は、中間における、被写体距離１ｍに対して第３レンズ群Ｇｒ３を移動した合焦時の収差図である。図１１（Ｂ）は、望遠端における、被写体距離１ｍに対して第３レンズ群Ｇｒ３を移動した合焦時の収差図である。
【００７６】
図１２（Ａ）は、広角端における、被写体距離１０ｃｍに対して第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４とを移動した合焦時の収差図である。図１２（Ｂ）は、第２の変倍領域ＡＲ２の中で最も望遠側の位置にあるときの、被写体距離１０ｃｍに対して第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４とを移動した合焦時の収差図である。図１３（Ａ）は、中間における、被写体距離１０ｃｍに対して第３レンズ群Ｇｒ３を移動した合焦時の収差図である。図１３（Ｂ）は、望遠端における、被写体距離１０ｃｍに対して第３レンズ群Ｇｒ３を移動した合焦時の収差図である。
【００７７】
なお、上記収差図及び以後の収差図において、球面収差図では、実線がｄ線を表し、点線がｇ線を表すものとする。また、非点収差図では、実線がサジタル像面を表し、点線がメリジオナル像面を表すものとする。
【００７８】
実施例１のズームレンズ１１は、広角端から望遠端への変倍に際し、第２レンズ群Ｇｒ２が光軸ＡＸ方向に沿って物体側に移動し、第３レンズ群Ｇｒ３が光軸ＡＸ方向に沿って移動して、各レンズ群Ｇｒ２，Ｇｒ３の間隔を変えることにより変倍を行うことができる。残りのレンズ群である第１及び第４レンズ群Ｇｒ１，Ｇｒ４は、変倍に際し固定されている。無限遠から有限距離への合焦の際には、所定の被写体距離までは第３レンズ群Ｇｒ３を移動して合焦を行う。また、所定の被写体距離より近接した際には、図５に示すように、広角端から所定の位置までの第２の変倍領域ＡＲ２では第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４とを移動して合焦を行い、それ以外の第１の変倍領域ＡＲ１では第３レンズ群Ｇｒ３を移動して合焦を行う。
【００７９】
実施例１のズームレンズ１１は、広角端から望遠端への変倍に際し、被写体距離１ｍの場合には、全ての変倍領域において第３レンズ群Ｇｒ３を移動して合焦を行う。また、被写体距離１０ｃｍの場合には、広角端から図７（Ｂ）で示される位置（第２の変倍領域ＡＲ２）までは第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４をと移動して合焦を行い、それ以外の第１の変倍領域ＡＲ１では第３レンズ群Ｇｒ３を移動して合焦を行っている。
【００８０】
以下、実施例１の比較例について説明する。図１４（Ａ）は、比較例としての広角端における、被写体距離１０ｃｍに対して第３レンズ群のみを移動させた合焦時の収差図である。図１４（Ｂ）は、比較例としての第３レンズ群と第４レンズ群とを移動させて合焦を行う第２の変倍領域の中で最も望遠側の位置にあるときの、被写体距離１０ｃｍに対して第３レンズ群のみを移動させた合焦時の収差図である。実施例１に示すズームレンズ１１は、図１２（Ａ）、１２（Ｂ）と図１４（Ａ）、１４（Ｂ）とを比較すると、第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４とを移動して合焦を行うことで、第３レンズ群Ｇｒ３のみを移動して合焦を行うよりも像面湾曲や非点収差といった収差の発生を抑えていることが分かる。なお、第４レンズ群Ｇｒ４は、遠距離用と近距離用の２段階移動となっている。第４レンズ群Ｇｒ４の位置を切り替える被写体距離は１０ｃｍから１ｍの間のどこを選択してもよい。
【００８１】
〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係るズームレンズ等について説明する。なお、第２実施形態のズームレンズ等は第１実施形態のズームレンズ等を変形したものであり、特に説明しない事項は第１実施形態と同様である。
【００８２】
図示を省略するが、第２実施形態の撮像装置において、撮像機能部２００（図２参照）は、距離測定装置をさらに備える。距離測定装置は、自動で検出した被写体又はユーザーが指定した被写体までの被写体距離を測定する。
【００８３】
以下、本実施形態のズームレンズ１０について詳細に説明する。図１５のズームレンズ１０は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇｒ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇｒ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇｒ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇｒ４とを備える。第１レンズ群Ｇｒ１は、物体側面１２ａが凹で、像側面１２ｃが平面の反射光学素子ＰＲＭと、両凹で負メニスカスの第１レンズＬ１２ａと、物体側に凸で正メニスカスの第２レンズＬ１２ｂとを含む。ここで、第１及び第２レンズＬ１２ａ，Ｌ１２ｂは、貼り合わせレンズＬ１２となっている。第２レンズ群Ｇｒ２は、例えば開口絞りＳと、両凸で正の第３レンズＬ２１ａと、両凹で負の第４レンズＬ２１ｂと、両凸で正の第５レンズＬ２１ｃとを含む。ここで、第３〜第５レンズＬ２１ａ〜Ｌ２１ｃは、貼り合わせレンズＬ２１となっている。第３レンズ群Ｇｒ３は、例えば単レンズで構成され、両凹で負の第６レンズＬ３１を含む。第４レンズ群Ｇｒ４は、例えば単レンズで構成され、両凸で正の第７レンズＬ４１を含む。少なくとも第３及び第４レンズ群Ｇｒ３，Ｇｒ４を構成するレンズは、プラスチックで形成されており、少なくとも１面の非球面を有する。
【００８４】
以下、図１６を参照しつつ、フォーカシング時の動作について説明する。
まず、制御装置７４は、第２レンズ群Ｇｒ２の位置から現在の焦点距離を確認する（ステップＳ１１）。次に、制御装置７４は、不図示の距離測定装置を用いて特定された被写体までの距離、すなわち被写体距離を測定する（ステップＳ３１）。なお、ステップＳ３１において、測距の代わりに、第３レンズ群Ｇｒ３のみを移動させて予備的にフォーカシングし、その合焦位置から被写体距離を判断してもよい。次に、現在の焦点距離が境界の焦点距離より短い場合（ステップＳ１２のＹｅｓ）、制御装置７４は、第３及び第４レンズ群Ｇｒ３，Ｇｒ４を移動させるための焦点距離・レンズポジションテーブル部分を参照する（ステップＳ３５）。ここで、焦点距離・レンズポジションテーブルとは、予め制御装置７４に保管されたレンズの位置に関するデータであり、焦点距離、被写体距離等に関連づけて第２〜第４レンズ群Ｇｒ２〜Ｇｒ４の光軸ＡＸ上の位置を規定したものとなっている。その後、制御装置７４は、第３及び第４レンズ群Ｇｒ３，Ｇｒ４を焦点距離・レンズポジションテーブル部分に従って概略移動させる（ステップＳ３６）。ここで、境界の焦点距離ＧＸ２とは、図１７に示すように、例えば第２の中間位置Ｍ２と、第２の中間位置Ｍ２より焦点距離が長い望遠位置Ｍ３との間にある境界を意味する。この際、第３及び第４レンズ群Ｇｒ３，Ｇｒ４は、連続的に移動させてもよいし、非連続的に移動させてもよい。第４レンズ群Ｇｒ４は、図１７に示す広角位置と焦点距離ＧＸ２との間の範囲、すなわち第２の変倍領域ＡＲ２において被写体距離が境界ＭＸの距離より近い場合にフォーカシングのために移動する。なお、ステップＳ１２において、現在の焦点距離が上記境界の焦点距離ＧＸ２より長い場合（ステップＳ１２のＮｏ）、制御装置７４は、第３レンズ群Ｇｒ３のみを移動させるための焦点距離・レンズポジションテーブル部分を参照し（ステップＳ４５）、第４レンズ群Ｇｒ４を基本位置に配置し、第３レンズ群Ｇｒ３を焦点距離・レンズポジションテーブル部分に従って移動させる（ステップＳ４６）。つまり、第３レンズ群Ｇｒ３は、図１７に示す第２の変倍領域ＡＲ２以外の第１の変倍領域ＡＲ１において移動する。なお、ステップＳ３１において、測距の代わりに、第３レンズ群Ｇｒ３のみを移動させて被写体距離を判断するよう構成した場合、ステップＳ１２の判断でＮｏの場合は、第３レンズ群Ｇｒ３を当該位置のままとすればよい。
【００８５】
〔実施例２〕
実施例２のズームレンズ１０のズーム比及びレンズ全長を以下に示す。
ズーム比 = 2.85
レンズ全長 = 27.523
【００８６】
実施例２のズームレンズ１０のレンズデータを表７に示す。ここで、面番号２の面は、後述する図１８（Ａ）〜１８（Ｄ）に示す反射光学素子ＰＲＭの反射面１２ｂに対応する。
〔表７〕
［曲率半径、面間隔等］
S          R(mm)    D(mm)    Nd       νd     ER(mm)
1       -13.550     2.450   2.00069   25.46   2.90
2        infinity   2.900   2.00069   25.46   2.50
3        infinity   0.185                     2.09
4       -15.480     0.400   1.83481   42.72   2.07
5         6.710     1.130   1.92286   20.88   1.99
6       529.000      d1                       1.91
7(stop)  infinity   0.000                     1.82
8*        6.185     1.850   1.85135   40.10   1.88
9        -5.500     0.400   1.69895   30.05   1.85
10         3.720     1.710   1.61881   63.86   1.77
11*      -11.813      d2                       1.73
12*       19.682     0.300   1.54470   56.16   1.74
13*        3.765      d3                       1.74
14*      -19.945     1.730   1.54470   56.16   3.02
15*       -4.675      d4                       3.14
16        infinity   0.300   1.51680   64.20   3.04
17        infinity   1.000                     3.03
18        infinity   0.210   1.51680   64.20   2.98
19        infinity   0.640                     2.97
［非球面係数］
第8面
K=0.00000E+00, A4=-0.63372E-03, A6=-0.74137E-04, 
A8=0.36010E-04, A10=-0.10070E-04, A12=0.10203E-05
第11面
K=0.00000E+00, A4=0.16722E-02, A6=0.13269E-03, 
A8=-0.90310E-04, A10=0.13945E-04, A12=-0.31151E-07
第12面
K=0.00000E+00, A3=-0.95856E-02, A4=0.33882E-01, 
A5=-0.51337E-01, A6=0.32461E-01, A8=-0.76954E-02, 
A10=0.11525E-02, A12=0.10476E-03, A14=-0.37235E-04
第13面
K=0.00000E+00, A3=-0.84388E-02, A4=0.35877E-01, 
A5=-0.67400E-01, A6=0.50807E-01, A8=-0.16677E-01, 
A10=0.46590E-02, A12=-0.63566E-03, A14=0.25778E-04
第14面
K=0.00000E+00, A3=0.28422E-02, A4=-0.34294E-02, 
A5=0.12931E-02, A6=0.28118E-03, A8=-0.64517E-04, 
A10=0.36163E-05, A12=-0.31094E-07
第15面
K=0.00000E+00, A3=0.22039E-02, A4=0.17314E-03, 
A5=0.35732E-03, A6=0.22456E-03, A8=-0.33075E-05, 
A10=-0.25957E-05, A12=0.17587E-06
【００８７】
実施例２のズームレンズ１０のポジション（Ｐｏ）のうち、各ポジションにおける全系の焦点距離（ｆ）、Ｆナンバー（Ｆｎｏ）、画角及び群間隔（ｄ１〜ｄ４）を以下の表８〜表１０に示す。
〔表８〕
［被写体距離無限遠での各ポジションの焦点距離、Ｆナンバー、群間］
Po   f     Fno   画角    2Y      d1      d2      d3      d4
1  4.76   2.88   63.5   4.998   7.056   1.998   1.955   1.310
2  7.94   3.85   40.7   5.751   3.578   2.160   5.271   1.310
3  9.48   4.22   34.5   5.879   2.416   2.503   6.089   1.310
4 13.57   5.04   23.9   5.888   0.250   3.798   6.961   1.310
〔表９〕
［被写体距離１ｍでの各ポジションの焦点距離、Ｆナンバー、群間］
Po   f     Fno   画角    2Y      d1      d2      d3      d4
1  4.75   2.87   63.6   5.001   7.056   1.997   1.909   1.356
2  7.91   3.84   40.8   5.760   3.578   2.178   5.202   1.361
3  9.43   4.20   34.6   5.888   2.416   2.523   5.982   1.398
4 13.62   5.04   23.8   5.888   0.250   3.869   6.890   1.310
〔表１０〕
［被写体距離１０ｃｍでの各ポジションの焦点距離、Ｆナンバー、群間］
Po   f     Fno   画角    2Y      d1      d2      d3      d4
1  4.65   2.84   64.8   5.029   7.056   2.016   1.577   1.670
2  7.72   3.78   41.6   5.832   3.578   2.346   4.666   1.729
3  9.23   4.13   34.8   5.888   2.416   2.773   5.347   1.782
4 13.93   5.11   23.4   5.888   0.250   4.525   6.234   1.310
【００８８】
比較例としてズームレンズの所定のポジションにおける全系の焦点距離（ｆ）、Ｆナンバー（Ｆｎｏ）、画角及び群間隔（ｄ１，ｄ３，ｄ２）を以下の表１１に示す。
〔表１１〕
（比較例）
［被写体距離１０ｃｍで第３レンズ群で合焦した時の各ポジションの焦点距離、Ｆナンバー、群間］
Po   f     Fno   画角    2Y      d1      d2      d3      d4
1  4.72   2.89   63.9   5.055   7.056   2.170   1.783   1.310
2  7.95   3.88   40.5   5.801   3.578   2.455   4.976   1.310
3  9.56   4.27   34.0   5.888   2.416   2.886   5.706   1.310
【００８９】
実施例２のズームレンズ１０のレンズ群データを表１２に示す。
〔表１２〕
レンズ群   始面   焦点距離(mm)
1         1      -7.99
2         7       5.59
3        12      -8.61
4        14      10.78
【００９０】
図１５、図１８（Ａ）〜１８（Ｄ）は、実施例２のズームレンズ１２の断面図である。図１５では、ズームレンズ１２の広角端における断面図を示している。なお、これ以降の断面図は全て被写体距離が無限遠のときの断面図である。図１８（Ａ）〜１８（Ｄ）は、実施例２のズームレンズ１２のズーム動作の際のポジションをそれぞれ示している。すなわち、図１８（Ａ）は、ズームレンズ１２の広角端における断面図である。図１８（Ｂ）は、中間における断面図である。図１８（Ｃ）は、第２の変倍領域ＡＲ２の中で最も望遠側の位置にあるときの断面図である。図１８（Ｄ）は、望遠端における断面図である。なお、実施例２において、反射光学素子ＰＲＭは、その光路長と等価で回転対称な形状を有する凹平の単レンズとして表されている。
【００９１】
実施例２のズームレンズ１２は、物体側より順に、第１レンズ群Ｇｒ１と、第２レンズ群Ｇｒ２と、第３レンズ群Ｇｒ３と、第４レンズ群Ｇｒ４とからなる。ここで、第１レンズ群Ｇｒ１は、物体側面１２ａが凹で、像側面１２ｃが平面の反射光学素子ＰＲＭと、両凹で負の第１レンズＬ１２ａと、物体側に凸で正メニスカスの第２レンズＬ１２ｂとを含む。このうち、反射光学素子ＰＲＭは、その物体側面１２ａに物体側から入射した光線を直角に折り曲げることのできる直角型のプリズムである。実施例２では、反射光学素子ＰＲＭは負の屈折力を有する。また、第１及び第２レンズＬ１２ａ，Ｌ１２ｂは、貼り合わせレンズＬ１２となっている。第２レンズ群Ｇｒ２は、開口絞りＳと、両凸で正の第３レンズＬ２１ａと、両凹で負の第４レンズＬ２１ｂと、両凸で正の第５レンズＬ２１ｃとを含む。ここで、第３〜第５レンズＬ２１ａ〜Ｌ２１ｃは、貼り合わせレンズＬ２１となっている。第３レンズ群Ｇｒ３は、単レンズで構成され、像側に凹で負メニスカスの第６レンズＬ３１を含む。第４レンズ群Ｇｒ４は、単レンズで構成され、像側に凸で正メニスカスの第７レンズＬ４１を含む。その他、光学的ローパスフィルター、ＩＲカットフィルター、固体撮像素子のシールガラス等を想定した平行平板Ｆ１，Ｆ２を第４レンズ群Ｇｒ４と撮像素子５１との間に配置することができる。なお、第３及び第５レンズＬ２１ａ，Ｌ２１ｃはガラスモールドレンズ、第６及び第７レンズＬ３１，Ｌ４１はプラスチックレンズ、それ以外のレンズＬ１２ａ，Ｌ１２ｂ，Ｌ２１ｂはガラス材料による研磨レンズを想定している。
【００９２】
図１９（Ａ）は、ズームレンズ１２の広角端における無限遠合焦時の収差図（球面収差、非点収差及び歪曲収差）である。図１９（Ｂ）は、中間における無限遠合焦時の収差図（球面収差、非点収差及び歪曲収差）である。図２０（Ａ）は、第２の変倍領域ＡＲ２の中で最も望遠側の位置にあるときの無限遠合焦時の収差図（球面収差、非点収差及び歪曲収差）である。図２０（Ｂ）は、望遠端における無限遠合焦時の収差図（球面収差、非点収差及び歪曲収差）である。
【００９３】
図２１（Ａ）は、広角端における、被写体距離１ｍに対して第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４とを移動した合焦時の収差図である。図２１（Ｂ）は、中間における、被写体距離１ｍに対して第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４とを移動した合焦時の収差図である。図２２（Ａ）は、第２の変倍領域ＡＲ２の中で最も望遠側の位置にあるときの、被写体距離１ｍに対して第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４とを移動した合焦時の収差図である。図２２（Ｂ）は、望遠端における、被写体距離１ｍに対して第３レンズ群Ｇｒ３を移動した合焦時の収差図である。
【００９４】
図２３（Ａ）は、広角端における、被写体距離１０ｃｍに対して第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４とを移動した合焦時の収差図である。図２３（Ｂ）は、中間における、被写体距離１０ｃｍに対して第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４とを移動した合焦時の収差図である。図２４（Ａ）は、第２の変倍領域ＡＲ２の中で最も望遠側の位置にあるときの、被写体距離１０ｃｍに対して第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４とを移動した合焦時の収差図である。図２４（Ｂ）は、望遠端における、被写体距離１０ｃｍに対して第３レンズ群Ｇｒ３を移動した合焦時の収差図である。
【００９５】
実施例２のズームレンズ１２は、広角端から望遠端への変倍に際し、第２レンズ群Ｇｒ２が光軸ＡＸ方向に沿って物体側に移動し、第３レンズ群Ｇｒ３が光軸ＡＸ方向に沿って移動して、各レンズ群Ｇｒ２，Ｇｒ３の間隔を変えることにより変倍を行うことができる。残りのレンズ群である第１及び第４レンズ群Ｇｒ１，Ｇｒ４は、変倍に際し固定されている。無限遠から有限距離への合焦の際には、所定の被写体距離までは第３レンズ群Ｇｒ３を移動して合焦を行う。また、所定の被写体距離より近接した際には、広角端から所定の位置までの第２の変倍領域ＡＲ２では第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４とを移動して合焦を行い、それ以外の第１の変倍領域ＡＲ１では第３レンズ群Ｇｒ３を移動して合焦を行う。
【００９６】
実施例２のズームレンズ１２は、広角端から望遠端への変倍に際し、被写体距離１ｍや１０ｃｍの場合には、広角端から図１８（Ｃ）で示される位置（第２の変倍領域ＡＲ２）までは第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４とを移動して合焦を行い、それ以外の第１の変倍領域ＡＲ１では第３レンズ群Ｇｒ３を移動して合焦を行っている。
【００９７】
以下、実施例２の比較例について説明する。図２５（Ａ）は、比較例としての広角端における、被写体距離１０ｃｍに対して第３レンズ群を移動した合焦時の収差図である。図２５（Ｂ）は、比較例としての中間における、被写体距離１０ｃｍに対して第３レンズ群を移動した合焦時の収差図である。図２５（Ｃ）は、比較例としての第３レンズ群と第４レンズ群とを移動させて合焦を行う第２の変倍領域の中で最も望遠側の位置にあるときの、被写体距離１０ｃｍに対して第３レンズ群を移動した合焦時の収差図である。実施例２に示すズームレンズ１２は、図２３（Ａ）、２３（Ｂ）、図２４（Ａ）と図２５（Ａ）〜２５（Ｃ）とを比較すると、第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４とを移動して合焦を行うことで、第３レンズ群Ｇｒ３を移動して合焦を行うよりも像面湾曲や非点収差といった収差の発生を抑えていることが分かる。なお、第４レンズ群Ｇｒ４の位置は、被写体距離の変化や焦点距離の変化に応じてそれぞれ異なったものとなっている。実施例２に記載されていない変倍領域や被写体距離における第４レンズ群Ｇｒ４の位置については、実施例２に記載されている位置を非連続的に移動するか、フィッティング等を用いて、実施例２に記載されていない位置を連続的に移動するかのどちらの移動方法を用いてもよい。
【００９８】
以下の表１３は、参考のため、各条件式（１）〜（８）に対応する実施例１及び実施例２の値をまとめたものである。
〔表１３〕
2015222333.tif 000004
【００９９】
以上、実施形態や実施例に即して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態等に限定されるものではない。
【０１００】
上記実施形態において、ズームレンズ１０は、単レンズを組み合わせたものであったが、複数のレンズを２次元的に配列した複眼撮像装置用のレンズアレイであってもよい。
【０１０１】
最近では、プラスチック材料中に無機微粒子を混合させ、プラスチック材料の温度変化を小さくできることが分かってきた。詳細に説明すると、一般に透明なプラスチック材料に微粒子を混合させると、光の散乱が生じ透過率が低下するため、光学材料として使用することは困難であったが、微粒子の大きさを透過光束の波長より小さくすることにより、散乱が実質的に発生しないようにできる。プラスチック材料は温度が上昇することにより屈折率が低下してしまうが、無機粒子は温度が上昇すると屈折率が上昇する。そこで、これらの温度依存性を利用して互いに打ち消しあうように作用させることにより、屈折率変化がほとんど生じないようにすることができる。具体的には、母材となるプラスチック材料に最大長が２０ナノメートル以下の無機粒子を分散させることにより、屈折率の温度依存性の極めて低いプラスチック材料となる。例えばアクリルに酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）の微粒子を分散させることで、温度変化による屈折率変化を小さくすることができる。本発明において、例えば実施例１の第７及び第８レンズＬ３１，Ｌ４１等に用いられるようなプラスチックレンズに、このような無機粒子を分散させたプラスチック材料を用いることにより、ズームレンズ全系の温度変化時の像点位置変動をより小さく抑えることが可能となる。
【０１０２】
また、近年、撮像装置を低コストにかつ大量に実装する方法として、予め半田がポッティングされた基板に対し、ＩＣチップその他の電子部品と光学素子とを載置したままリフロー処理（加熱処理）し、半田を溶融させることにより電子部品と光学素子とを基板に同時実装するという技術が提案されている。このようなリフロー処理を用いて実装を行うためには、電子部品とともに光学素子を約２００〜２６０℃に加熱する必要があるが、このような高温下では、熱可塑性樹脂を用いたレンズは熱変形し又は変色して、その光学性能が低下してしまうという問題点がある。このような問題を解決するための方法のひとつとして、耐熱性能に優れたガラスモールドレンズを使用し、小型化と高温環境での光学性能とを両立する技術が提案されているが、熱可塑性樹脂を用いたレンズよりも一般にコストが高い。そのため、撮像装置の低コスト化の要求に応えられないという問題があった。そこで、例えば実施例１の第７及び第８レンズＬ３１，Ｌ４１の材料にエネルギー硬化性樹脂を使用することで、ポリカーボネイト系やポリオレフィン系のような熱可塑性樹脂を用いたレンズに比べ、高温に曝されたときの光学性能の低下を小さくすることができる。そのため、例えば実施例１の第７及び第８レンズＬ３１，Ｌ４１は、リフロー処理に有効であり、かつガラスモールドレンズよりも製造しやすく安価となり、ズームレンズ１０を組み込んだ撮像装置の低コストと量産性とを両立できる。よって、例えば実施例１の第７及び第８レンズＬ３１，Ｌ４１を上記エネルギー硬化性樹脂を用いて形成してもよい。なお、エネルギー硬化性樹脂とは、一般的に熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂等を指す。
【符号の説明】
【０１０３】
ＡＲ１…第１の変倍領域、  ＡＲ２…第２の変倍領域、  ＡＸ…光軸、  Ｇｒ１〜Ｇｒ４…レンズ群、  ＰＲＭ…反射光学素子、  １０，１１，１２…ズームレンズ、  ５０…カメラモジュール、  ５１…撮像素子、  ２００…撮像機能部、  ３００…携帯通信端末
【図１】
2015222333.tif 000005
【図２】
2015222333.tif 000006
【図３】
2015222333.tif 000007
【図４】
2015222333.tif 000008
【図５】
2015222333.tif 000009
【図６】
2015222333.tif 000010
【図７】
2015222333.tif 000011
【図８】
2015222333.tif 000012
【図９】
2015222333.tif 000013
【図１０】
2015222333.tif 000014
【図１１】
2015222333.tif 000015
【図１２】
2015222333.tif 000016
【図１３】
2015222333.tif 000017
【図１４】
2015222333.tif 000018
【図１５】
2015222333.tif 000019
【図１６】
2015222333.tif 000020
【図１７】
2015222333.tif 000021
【図１８】
2015222333.tif 000022
【図１９】
2015222333.tif 000023
【図２０】
2015222333.tif 000024
【図２１】
2015222333.tif 000025
【図２２】
2015222333.tif 000026
【図２３】
2015222333.tif 000027
【図２４】
2015222333.tif 000028
【図２５】
2015222333.tif 000029