(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
４つの群から成り群間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズ系と、そのズームレンズ系により形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備えた撮像レンズ装置であって、前記ズームレンズ系が、物体側から順に、負パワーの第１群と、正パワーの第２群と、負パワーの第３群と、正パワーの第４群とから成り、広角端から望遠端までのズーミングに際し、前記第１群と前記第３群が像面に対して位置固定であり、前記第２群が物体側に移動し、前記第４群が像側に移動するか、あるいは像側に凸のＵターン形状の軌跡を描くように移動し、以下の条件式(2)を満足することを特徴とする撮像レンズ装置；
1.0＜(ft・m2w)／(fw・m2t)  …(2)
ただし、
fw：広角端でのズームレンズ系全体の焦点距離、
ft：望遠端でのズームレンズ系全体の焦点距離、
m2w：広角端での第２群の結像倍率、
m2t：望遠端での第２群の結像倍率、
である。
【請求項２】
前記第２群が開口絞りを有することを特徴とする請求項１記載の撮像レンズ装置。
【請求項３】
前記第１群が光路を折り曲げるための反射部材を有し、前記反射部材がズームレンズ系の光軸を略９０度折り曲げるように光束を反射させることを特徴とする請求項１又は２記載の撮像レンズ装置。
【請求項４】
前記第１群が、最も物体側に、非球面を有する負パワーの第１レンズと、最も像側に、１枚の負レンズ及び１枚の正レンズから成る接合レンズと、で構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像レンズ装置。
【請求項５】
前記第４群が、少なくとも１枚の負レンズと、少なくとも１枚の正レンズと、から成ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像レンズ装置。
【請求項６】
前記第４群を物体側に移動させることにより、無限遠物体から近接物体へのフォーカシングを行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像レンズ装置。
【請求項７】
以下の条件式(1)を満足することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の撮像レンズ装置；
-15.0＜f3／fw＜-2.0  …(1)
ただし、
f3：第３群の焦点距離、
fw：広角端でのズームレンズ系全体の焦点距離、
である。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の撮像レンズ装置を備えたことを特徴とするカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像レンズ装置に関するものであり、更に詳しくは被写体の映像を撮影レンズ系により光学的に取り込んで撮像素子により電気的な信号として出力する撮像レンズ装置{例えば、デジタルスチルカメラ；デジタルビデオカメラ；パーソナルコンピュータ，モバイルコンピュータ，携帯電話，携帯情報端末等に内蔵又は外付けされるカメラの主たる構成要素}、なかでも小型のズームレンズ系を備えた撮像レンズ装置、その撮像レンズ装置を備えた薄型のカメラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータ等の普及に伴い、手軽に画像情報をデジタル機器に取り込むことの可能なデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等(以下単に「デジタルカメラ」という。)が個人ユーザーレベルで普及しつつある。そして、デジタルカメラは今後も画像情報の入力機器として益々普及することが予想される。このようなデジタルカメラの画質は、一般にＣＣＤ(Charge Coupled Device)等の固体撮像素子の画素数で決定される。現在、一般向けのデジタルカメラは５００万画素を超える高画素化がなされており、画質面で銀塩フィルム用カメラに近づきつつある。このため、撮影レンズ系には撮像素子の高画素化に対応した高い光学性能が求められている。
【０００３】
また、一般向けのデジタルカメラにおいても画像の変倍、特に画像劣化の少ない光学変倍が望まれており、その一方で携帯性を良くするための薄型化も望まれている。そして、デジタルカメラの高画質化・薄型化の要求に応えるため、従来より様々なタイプのズームレンズ系が提案されている(例えば、特許文献１〜９参照。)。
【特許文献１】特開２００１−２９６４７６号公報
【特許文献２】特開２０００−１３７１６４号公報
【特許文献３】特開平８−２４８３１８号公報
【特許文献４】特開平９−１３３８５８号公報
【特許文献５】特開２００２−２７７７３６号公報
【特許文献６】特開平１１−２５８６７８号公報
【特許文献７】特開２００３−４３３５４号公報
【特許文献８】特開平１０−４８５２１号公報
【特許文献９】特開２０００−２９２６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来より提案されているデジタルカメラ用のズームレンズ系のほとんどは、デジタルカメラを薄型化する方法として、いわゆる沈胴式鏡胴を採用している。沈胴式鏡胴では、カメラ未使用時にズームレンズ系が沈胴して各レンズ間隔が最小限の状態になるように保持され、カメラ使用時にズームレンズ系が繰り出されて本来のレンズ配置状態になるように保持される。特許文献１記載のズームレンズ系では、良好な光学性能を保持しながら、構成レンズ枚数を少なくすることで沈胴時のズームレンズ系の厚みを減らそうとしている。しかし沈胴方式では、レンズ自体の厚みと、撮像素子の厚みと、撮像素子に必要な光学フィルター類の厚みと、の合計値以下には撮像レンズ装置を薄くすることができない。結果として、デジタルカメラの十分な薄型化を達成することができない。また沈胴方式では、カメラ使用時にレンズを繰り出す必要があることから鏡胴構成が複雑になり、その結果、製造難易度が高いことによる大きな画質劣化とコストアップを招いてしまうという問題がある。さらに、カメラ電源ＯＮ後にレンズを繰り出す構成では、撮影準備が完了するまでに時間がかかるため、使用者が撮影機会を逃してしまうという問題もある。
【０００５】
カメラ内におけるズームレンズ系の配置を工夫することによっても、デジタルカメラの薄型化を図ることは可能である。一般的なデジタルカメラでは、ハウジングの最も大きい面が被写体に対向するようにズームレンズ系が配置されるが、そのようにズームレンズ系を配置すると、ズームレンズ系の長さがデジタルカメラの厚みに大きく影響してしまう。そこで、特許文献２に記載されているようなズームレンズ系を、その光軸がハウジングの最も大きい面に対して平行になるように配置すれば、デジタルカメラの厚みがズームレンズ系の長さによって左右されなくなるため、デジタルカメラの薄型化が可能になる。しかし、カメラが細長くなってしまい、利用者にとっては非常に使いづらいものとなる。使用時に鏡胴を回転させることで使い勝手を向上させることも可能ではあるが、回転機構が必要になるため、結果としてデジタルカメラの厚みは増大することになる。また、撮影開始時と撮影終了時に面倒な回転動作を行わなければならなくなるので、その点でも好ましくない。
【０００６】
上述したようにハウジングの最も大きい面を被写体に対向させて撮影できるようにすることが、操作性に優れた薄型デジタルカメラを実現するための要件となる。この要件を満たした光学構成として、特許文献３〜７で提案されているズームレンズ系が挙げられる。特許文献３〜７記載のズームレンズ系では、レンズ間に挿入したプリズム又はミラーで光路を折り曲げることにより、ハウジングの最も大きい面を被写体に対向させる構成になっている。しかし、いずれもデジタルカメラを十分に薄型化できるような構成にはなっていない。
【０００７】
例えば特許文献３記載のズームレンズ系では、第１群が正パワーを有する(いわゆるプラスリード)のズーム構成になっている。そして、物体側から順に正・負・正・正の４群から成り、第１群，開口絞り及び第３群がズーミング中位置固定になっている。したがって、鏡胴構成を簡易化することができる。しかしプラスリードのズーム構成は、高変倍のズームレンズ系には適しているが、２〜３倍程度の変倍比を有するズームレンズ系においてはレンズ枚数が多くなり、第１群の径や全長が大きくなるため、結果としてコンパクト性が失われてしまう。
【０００８】
特許文献４記載のズームレンズ系では、第１群がアフォーカル系から成るズーム構成になっている。第１群が近軸パワーを有していないため、光学系全体から見ると収差補正等の効果が小さい。したがって、他のズーム群に対する収差補正の負担が大きくなり、結果としてレンズ枚数の増加によるコストアップや大型化を招いてしまい好ましくない。特許文献５記載のズームレンズ系では、ズーミングに際してミラーを変形させる構成になっている。ミラーを変形させるための駆動・制御構成は、デジタルカメラの薄型化を困難にする原因となる。特許文献６記載のズームレンズ系では、ミラーよりも物体側に位置するレンズがズーム移動する構成になっている。ハウジングの最も大きい面に対して垂直方向にズーム移動が行われるため、デジタルカメラの薄型化はやはり困難である。
【０００９】
特許文献７記載のズームレンズ系では、第１群が負パワーを有する(いわゆるマイナスリード)のズーム構成になっている。そして、マイナスリードではあるがズーム移動に３成分以上を動かす構成や、反射面を有するプリズムの光入射側面又は光射出側面にパワーを設けた構成が採用されている。ズーム比が３倍程度であるため小型化には適しているが、マイナスリードであってもズーム移動に多数の群(３つ以上)を動かすことは、鏡胴構成の複雑化を招き、結果として薄型化に不利となる。しかも、そのズーム移動は必ずしも最適化されているとは言えず、問題の多い構成となっている。また、反射プリズムは高い精度の要求される部品であるため、反射プリズムに曲面を設けると、後加工が必要になったり、高い精度の達成が困難になったり、コストアップにつながったりする等の多くの問題が生じてしまう。したがって、現在達成可能な加工精度を鑑みると、プリズムとレンズとを別に作製して組み合わせる方が性能やコストの面では有利と言える。
【００１０】
前述したように、マイナスリードのズームタイプを選択することは、薄型のデジタルカメラを実現するための要件である。この要件を満たした光学構成として、特許文献８，９で提案されているズームレンズ系が挙げられる。特許文献８，９記載のズームレンズ系は、物体側から順に負・正・負・正の４群を有し第１群と第３群のズーム位置を固定とした構成になっている。しかし、いずれもデジタルカメラを十分に薄型化できるような構成にはなっていない。
【００１１】
例えば、特許文献８記載のズームレンズ系の場合、負・正・負・正の４群構成において第１群と第３群をズーミング中に固定としているが、開口絞りが第３群と一体となっているため、第１群と第２群のレンズ径が大きくなって、デジタルカメラの薄型化を困難にしている。特許文献９記載のズームレンズ系の場合、負・正・負・正・正の５群構成において第１群と第３群をズーミング中に固定としているが、液晶プロジェクタ等に用いられる投影レンズ系であるため、ズーム比が１.５倍程度と小さくレンズ系全体が大型である。したがって、デジタルカメラ用の撮影レンズ系としては、大きさ，スペック等の点でふさわしくない。
【００１２】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は高画質を満足する高性能で小型のズームレンズ系を備えた薄型の撮像レンズ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、第１の発明の撮像レンズ装置は、複数の群から成り群間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズ系と、そのズームレンズ系により形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備えた撮像レンズ装置であって、前記ズームレンズ系が、物体側から順に、負パワーの第１群と、正パワーの第２群と、負パワーの第３群と、正パワーの第４群とを少なくとも有し、広角端から望遠端までのズーミングに際し、前記第１群と前記第３群が像面に対して位置固定であり、前記第２群が物体側に移動し、前記第４群が像側に移動するか、あるいは像側に凸のＵターン形状の軌跡を描くように移動することを特徴とする。
【００１４】
第２の発明の撮像レンズ装置は、上記第１の発明において、前記第２群が開口絞りを有することを特徴とする。
【００１５】
第３の発明の撮像レンズ装置は、上記第１又は第２の発明において、前記第１群が光路を折り曲げるための反射部材を有し、前記反射部材がズームレンズ系の光軸を略９０度折り曲げるように光束を反射させることを特徴とする。
【００１６】
第４の発明の撮像レンズ装置は、上記第１又は第３の発明において、前記第１群が、最も物体側に、非球面を有する負パワーの第１レンズと、最も像側に、１枚の負レンズ及び１枚の正レンズから成る接合レンズと、で構成されることを特徴とする。
【００１７】
第５の発明の撮像レンズ装置は、上記第１〜第４のいずれか１つの発明において、前記第４群が、少なくとも１枚の負レンズと、少なくとも１枚の正レンズと、から成ることを特徴とする。
【００１８】
第６の発明の撮像レンズ装置は、上記第１〜第５のいずれか１つの発明において、前記第４群を物体側に移動させることにより、無限遠物体から近接物体へのフォーカシングを行うことを特徴とする。
【００１９】
第７の発明の撮像レンズ装置は、上記第１〜第６のいずれか１つの発明において、以下の条件式(1)を満足することを特徴とする。
-15.0＜f3／fw＜-2.0  …(1)
ただし、
f3：第３群の焦点距離、
fw：広角端でのズームレンズ系全体の焦点距離、
である。
【００２０】
第８の発明の撮像レンズ装置は、上記第１〜第７のいずれか１つの発明において、以下の条件式(2)を満足することを特徴とする。
1.0＜(ft・m2w)／(fw・m2t)  …(2)
ただし、
fw：広角端でのズームレンズ系全体の焦点距離、
ft：望遠端でのズームレンズ系全体の焦点距離、
m2w：広角端での第２群の結像倍率、
m2t：望遠端での第２群の結像倍率、
である。
【００２１】
第９の発明のカメラは、第１〜第８のいずれか１つの発明に係る撮像レンズ装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、物体側から順に負・正・負・正のズーム群を有するズームレンズ系において、第１群と第３群が像面に対してズーミング中位置固定であり、第２群が物体側にズーム移動し、第４群が像側にズーム移動するか、あるいは像側に凸のＵターン形状の軌跡を描くようにズーム移動することにより、広角端から望遠端へのズーミングを行う構成になっているため、高画質を満足する高性能で小型のズームレンズ系を備えた薄型の撮像レンズ装置を実現することができる。そして、本発明に係る撮像レンズ装置をデジタルカメラ，携帯情報端末等の機器に用いれば、これらの機器の薄型・軽量・コンパクト化，低コスト化，高性能化，高機能化等に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を実施した撮像レンズ装置等を、図面を参照しつつ説明する。本発明に係る撮像レンズ装置は、被写体の映像を光学的に取り込んで電気的な信号として出力する光学装置であって、被写体の静止画撮影や動画撮影に用いられるカメラの主たる構成要素を成すものである。そのようなカメラの例としては、デジタルカメラ；ビデオカメラ；監視カメラ；車載カメラ；テレビ電話用カメラ；ドアホーン用カメラ；パーソナルコンピュータ，モバイルコンピュータ，携帯電話，携帯情報端末(ＰＤＡ：Personal Digital Assistant)，これらの周辺機器(マウス，スキャナー，プリンター等)，その他のデジタル機器等に内蔵又は外付けされるカメラが挙げられる。これらの例から分かるように、撮像レンズ装置を用いることによりカメラを構成することができるだけでなく、各種機器に撮像レンズ装置を搭載することによりカメラ機能を付加することも可能である。例えば、カメラ付き携帯電話等の画像入力機能付きデジタル機器を構成することが可能である。
【００２４】
なお、従来「デジタルカメラ」の語は、専ら光学的な静止画を記録するものを指していたが、静止画と動画を同時に扱えるデジタルスチルカメラや家庭用デジタルムービーカメラも提案されており、現在では特に区別されなくなってきている。したがって「デジタルカメラ」の語は、デジタルスチルカメラ，デジタルムービーカメラ，ウェッブカメラ(オープン型・プライベート型を問わず、ネットワークに接続されて画像の送受信を可能にする機器に接続されるカメラであって、ネットワークに直接接続されるもの、パーソナルコンピュータ等の情報処理機能を有する機器を介して接続されるもの、の両方を含む。)等のように、光学像を形成する撮影レンズ系，その光学像を電気映像信号に変換する撮像素子等を備えた撮像レンズ装置を主たる構成要素とするカメラすべてを含むものとする。
【００２５】
図１３に、撮像レンズ装置ＵＴの構成例を示す。この撮像レンズ装置ＵＴは、物体(すなわち被写体)側から順に、物体の光学像(ＩＭ：像面)を変倍可能に形成するズームレンズ系(撮影レンズ系に相当する。)ＴＬと、平行平面板ＰＬ(必要に応じて配置される光学的ローパスフィルター，赤外カットフィルター等の光学フィルター；撮像素子ＳＲのカバーガラス等に相当する。)と、ズームレンズ系ＴＬにより受光面ＳＳ上に形成された光学像ＩＭを電気的な信号に変換する撮像素子ＳＲとを備えており、デジタルカメラ，携帯情報機器(つまり、携帯電話，ＰＤＡ等の小型で携帯可能な情報機器端末)等に相当するデジタル機器ＣＴの一部を成している。この撮像レンズ装置ＵＴでデジタルカメラを構成する場合、通常そのカメラのボディ内部に撮像レンズ装置ＵＴを配置することになるが、カメラ機能を実現する際には必要に応じた形態を採用することが可能である。例えば、ユニット化した撮像レンズ装置ＵＴをカメラボディに対して着脱自在又は回動自在に構成してもよく、ユニット化した撮像レンズ装置ＵＴを携帯情報機器(携帯電話，ＰＤＡ等)に対して着脱自在又は回動自在に構成してもよい。
【００２６】
図１３に示す撮像レンズ装置ＵＴでは、ズームレンズ系ＴＬ内の光路の途中に平面状の反射面ＲＬが配置されており、反射面ＲＬの前側と後側には各々少なくとも１枚のレンズが配置されている。この反射面ＲＬにより、ズームレンズ系ＴＬを屈曲光学系として使用するための光路の折り曲げが行われ、その際、光軸ＡＸが略９０度(つまり９０度又は実質的に９０度)折り曲げられるようにして光束が反射される。このようにズームレンズ系ＴＬの光路中に光路を折り曲げる反射面ＲＬを設ければ、撮像レンズ装置ＵＴの配置の自由度が高まるとともに、撮像レンズ装置ＵＴの厚さ方向のサイズを変化させて、撮像レンズ装置ＵＴの見かけ上の薄型化を達成することが可能となる。
【００２７】
上記反射面ＲＬは、プリズム類(直角プリズム等)，ミラー類(平面ミラー等)等の反射部材により構成される。例えば、後述する第１〜第３の実施の形態では反射部材として直角プリズムが用いられているが、使用する反射部材はプリズム類に限らず、平面ミラー等のミラー類を反射部材として用いることにより反射面ＲＬを構成してもよい。また、２つ以上の反射面でズームレンズ系ＴＬの光軸ＡＸを略９０度折り曲げるように光束を反射させる反射部材を用いてもよい。光路を折り曲げるための光学的作用も反射に限らず、屈折，回折，又はそれらの組み合わせでもよい。つまり、反射面，屈折面，回折面，又はそれらを組み合わせて有する屈曲光学部材を用いてもよい。
【００２８】
後述する第１〜第３の実施の形態に用いられているプリズムＰＲは、光学的なパワー(パワー：焦点距離の逆数で定義される量)を有していないが、光路を折り曲げる光学部材に光学的パワーを持たせてもよい。例えば、プリズムＰＲの反射面ＲＬ，光入射側面，光射出側面等に、ズームレンズ系ＴＬの光学的パワーを一部負担させれば、レンズ素子のパワー負担を減らして光学性能を向上させることが可能となる。後述する第１〜第３の実施の形態では、プリズムＰＲの物体側に第１レンズＬ１が配置されているが、その第１レンズＬ１を配置する代わりに、プリズムＰＲの物体側面(すなわち光入射側面)に曲率をつけて、負又は正のパワーをもたせてもよい。また、光路の折り曲げ位置はズームレンズ系ＴＬの前側，途中，後ろ側のいずれでもよい。光路の折り曲げ位置は必要に応じて設定すればよく、光路の適正な折り曲げにより、撮像レンズ装置ＵＴが搭載されるデジタル機器(例えばデジタルカメラ)ＣＴの見かけ上の薄型化やコンパクト化を達成することが可能となる。
【００２９】
後述する第１〜第３の実施の形態では、複数の群から成り群間隔を変えることにより変倍を行うズームレンズ系ＴＬが、撮影レンズ系として用いられている。第１〜第３の実施の形態を構成するズームレンズ系ＴＬは、物体側から順に、負パワーの第１群ＧＲ１と、正パワーの第２群ＧＲ２と、負パワーの第３群ＧＲ３と、正パワーの第４群ＧＲ４と、を少なくとも有しており、そのうちの少なくとも第１群ＧＲ１と第３群ＧＲ３とを固定群としている。第２群ＧＲ２と第４群ＧＲ４は移動群であり、各群の間隔を変化させるように光軸ＡＸに沿って移動することにより、ズームレンズ系ＴＬの変倍(すなわちズーミング)を行う。図１３に示すようにズームレンズ系ＴＬを屈曲光学系とすることは、ズームレンズ系ＴＬの全長を短縮して全体をコンパクト化する上で有効である。そして、それにより撮像レンズ装置ＵＴの小型化・薄型化を効果的に達成することができる。
【００３０】
撮像素子ＳＲとしては、例えば複数の画素を有するＣＣＤ(Charge Coupled Device)やＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサー等の固体撮像素子が用いられる。そして、ズームレンズ系ＴＬにより(撮像素子ＳＲの受光面ＳＳ上に)形成された光学像は、撮像素子ＳＲにより電気的な信号に変換される。撮像素子ＳＲで生成した信号は、必要に応じて所定のデジタル画像処理や画像圧縮処理等が施されてデジタル映像信号としてメモリー(半導体メモリー，光ディスク等)に記録されたり、場合によってはケーブルを介したり赤外線信号に変換されたりして他の機器に伝送される。
【００３１】
ズームレンズ系ＴＬで形成されるべき光学像は、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ローパスフィルター(図１３中の平行平面板ＰＬに相当する。)を通過することにより、電気的な信号に変換される際に発生するいわゆる折り返しノイズが最小化されるように、空間周波数特性が調整される。これにより、色モアレの発生を抑えることができる。ただし、解像限界周波数周辺の性能を抑えてやれば、光学的ローパスフィルターを用いなくてもノイズの発生を懸念する必要がなく、また、ノイズがあまり目立たない表示系(例えば、携帯電話の液晶画面等)を用いてユーザーが撮影や鑑賞を行う場合には、撮影レンズ系に光学的ローパスフィルターを用いる必要がない。したがって、光学的ローパスフィルターを必要としない撮像レンズ装置では、射出瞳位置を適正に配置することができれば、バックフォーカスの短縮により撮像レンズ装置やカメラの小型化を達成することが可能である。
【００３２】
また光学的ローパスフィルターとしては、複屈折型ローパスフィルターや位相型ローパスフィルター等が適用可能である。複屈折型ローパスフィルターとしては、結晶軸方向が所定方向に調整された水晶等の複屈折材料から成るもの、偏光面を変化させる波長板等を積層して成るもの等が挙げられる。位相型ローパスフィルターとしては、必要とされる光学的な遮断周波数特性を回折効果により達成するもの等が挙げられる。
【００３３】
図１〜図３は、第１〜第３の実施の形態を構成するズームレンズ系ＴＬにそれぞれ対応する光学構成図であり、広角端(Ｗ)でのレンズ配置，光路等を光路展開状態における光学断面で示している。また図４〜図６は、第１〜第３の実施の形態を構成するズームレンズ系ＴＬにそれぞれ対応する光学構成図であり、広角端(Ｗ)でのレンズ配置，光路等を光路折り曲げ状態における光学断面で示している。図１〜図３中、実線矢印ｍ２，ｍ４は広角端(Ｗ)から望遠端(Ｔ)へのズーミングにおける第２群ＧＲ２，第４群ＧＲ４の移動をそれぞれ模式的に示しており、破線矢印ｍ１，ｍ３，ｍ５は第１群ＧＲ１，第３群ＧＲ３，第５群ＧＲ５がズーミングにおいて位置固定であることを示している。矢印ｍＦは、無限遠撮影から近距離撮影へのフォーカスレンズ群の移動を模式的に示している。また図１〜図３中、ri(i=1,2,3,...)が付された面は物体側から数えてi番目の面(riに*印が付された面は非球面)であり、di(i=1,2,3,...)が付された軸上面間隔は、物体側から数えてi番目の軸上面間隔のうち、ズーミングにおいて変化する可変間隔である。
【００３４】
前述したように、第１〜第３の実施の形態を構成しているズームレンズ系ＴＬはいずれも、物体側から順に、負のパワーを有する第１群ＧＲ１と、正のパワーを有する第２群ＧＲ２と、負のパワーを有する第３群ＧＲ３と、正のパワーを有する第４群ＧＲ４とを有し、第２群ＧＲ２と第４群ＧＲ４を可動群として各群間隔を変化させることによりズーミングを行う撮像用のズームレンズである。そして、広角端(Ｗ)から望遠端(Ｔ)までのズーミングに際し、第２群ＧＲ２が物体側に移動する。つまり、広角端(Ｗ)から望遠端(Ｔ)までのズーミングに際し、第２群ＧＲ２は像側から物体側へ単調に移動することにより、像面ＩＭに対する相対位置を変化させる。
【００３５】
第４群ＧＲ４のズーム移動は、第１，第２の実施の形態(図１，図２)と第３の実施の形態(図３)とで異なっている。第１，第２の実施の形態では、広角端(Ｗ)から望遠端(Ｔ)までのズーミングに際し、第４群ＧＲ４が像側に凸のＵターン形状の軌跡を描くように移動する。つまり、広角端(Ｗ)から望遠端(Ｔ)までのズーミングに際し、第４群ＧＲ４が最初に物体側から像側へ移動し、その後、望遠端(Ｔ)付近で像側から物体側へ移動することにより、像面ＩＭに対する相対位置を変化させる。第４群ＧＲ４のズーム移動方向の変化点は、後でデータを挙げて具体的に示すように、中間焦点距離状態(Ｍ)と望遠端(Ｔ)との間に存在する。第３の実施の形態では、広角端(Ｗ)から望遠端(Ｔ)までのズーミングに際し、第４群ＧＲ４が像側に移動する。つまり、広角端(Ｗ)から望遠端(Ｔ)までのズーミングに際し、第４群ＧＲ４が物体側から像側へ単調に移動することにより、像面ＩＭに対する相対位置を変化させる。
【００３６】
第２，第３の実施の形態(図２，図３)のズームレンズ系ＴＬは、第５群ＧＲ５を有している。その第５群ＧＲ５はズーミング中に位置固定である。したがって、本質的には負・正・負・正の４成分ズームと変わらない。ズーミング中に位置固定のレンズ群を最も像面側に配置することにより、収差補正上の優位性に基づいた性能向上が可能となる。しかも、移動群を増やしたりするわけではないので、撮像レンズ装置ＵＴ等の薄型化に対して不利になることもない。
【００３７】
前述したように、いずれの実施の形態においても第１群ＧＲ１と第３群ＧＲ３は固定群であり、平行平面板ＰＬ及び撮像素子ＳＲと共にズーミング中位置固定、つまり広角端(Ｗ)から望遠端(Ｔ)までのズーミングに際し像面ＩＭに対して位置固定になっている。また、第２群ＧＲ２が最も第１群ＧＲ１側に開口絞りＳＴを有しており、ズーミングに際し第２群ＧＲ２の一部として移動する。開口絞りＳＴが第２群ＧＲ２の一部としてズーム移動する構成により、移動群である第２群ＧＲ２の径が小さくなり、さらに最も径の大きくなる第１群ＧＲ１の径も小さくなる。したがって、ズームレンズ系ＴＬ全体のレンズ径，全長を小さくできるため、撮像レンズ装置ＵＴの小型化・薄型化を実現することができる。
【００３８】
第１〜第３の実施の形態を構成しているズームレンズ系ＴＬのレンズ構成を、以下に詳しく説明する。なお、いずれの実施の形態においても、撮像素子ＳＲを備えたカメラ(図１３中のデジタル機器ＣＴに相当する。)に用いられる撮像レンズ装置ＵＴとして、光学フィルター(例えば、光学的ローパスフィルター，赤外カットフィルター)等に相当する２枚のガラス製平行平面板ＰＬが、ズームレンズ系ＴＬの像面ＩＭ側に配置されている。
【００３９】
第１の実施の形態(図１，図４)では、負・正・負・正の４群ズーム構成において各群が以下のように構成されている。第１群ＧＲ１は、物体側から順に、第１レンズＬ１，第２レンズＬ２及び第３レンズＬ３と、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間に挿入されたプリズムＰＲと、で構成されている。第１レンズＬ１は片面が非球面から成る像側に凹の負メニスカスレンズから成っており、プリズムＰＲは光軸ＡＸを９０度曲げるための反射面ＲＬ(図４，図１３)を有する直角プリズムから成っている。第２レンズＬ２は両凹の負レンズから成っており、第３レンズＬ３は物体側に凸の正メニスカスレンズから成っており、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３とで接合レンズを構成している。第２群ＧＲ２は、物体側から順に、開口絞りＳＴと、両凸の正レンズと、両凹の負レンズ及び両凸の正レンズから成る接合レンズと、片面が非球面で像側に凹の負メニスカスレンズと、で構成されている。第３群ＧＲ３は、両面非球面で物体側に凹の負メニスカスレンズで構成されている。第４群ＧＲ４は、物体側から順に、片面が非球面から成る両凸の正レンズＬＰと、物体側に凹の負メニスカスレンズＬＮと、で構成されている。
【００４０】
第２の実施の形態(図２，図５)では、負・正・負・正・負の５群ズーム構成において各群が以下のように構成されている。第１群ＧＲ１は、物体側から順に、第１レンズＬ１，第２レンズＬ２及び第３レンズＬ３と、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間に挿入されたプリズムＰＲと、で構成されている。第１レンズＬ１は片面が非球面から成る像側に凹の負メニスカスレンズから成っており、プリズムＰＲは光軸ＡＸを９０度曲げるための反射面ＲＬ(図５，図１３)を有する直角プリズムから成っている。第２レンズＬ２は両凹の負レンズから成っており、第３レンズＬ３は物体側に凸の正メニスカスレンズから成っており、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３とで接合レンズを構成している。第２群ＧＲ２は、物体側から順に、開口絞りＳＴと、片面が非球面から成る両凸の正レンズと、正レンズ及び負レンズから成る接合レンズと、両凸の正レンズと、で構成されている。第３群ＧＲ３は、両面非球面で物体側に凹の負メニスカスレンズで構成されている。第４群ＧＲ４は、物体側から順に、両凸の正レンズＬＰと、像側に凹の負メニスカスレンズＬＮと、で構成されている。第５群ＧＲ５は、片面が平面で物体側に凹の負レンズで構成されている。
【００４１】
第３の実施の形態(図３，図６)では、負・正・負・正・負の５群ズーム構成において各群が以下のように構成されている。第１群ＧＲ１は、物体側から順に、第１レンズＬ１，第２レンズＬ２及び第３レンズＬ３と、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間に挿入されたプリズムＰＲと、で構成されている。第１レンズＬ１は、物体側面が非球面から成り像側面が平面から成る、物体側に凹の負レンズで構成されている。プリズムＰＲは、光軸ＡＸを９０度曲げるための反射面ＲＬ(図６，図１３)を有する直角プリズムから成っており、第１レンズＬ１と接合されている。第２レンズＬ２は物体側面が非球面の両凹の負レンズから成っており、第３レンズＬ３は両凸の正レンズから成っており、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３とで接合レンズを構成している。第２群ＧＲ２は、物体側から順に、開口絞りＳＴと、物体側に凸の正メニスカスレンズと、両凹の負レンズ及び両凸の正レンズから成る接合レンズと、両面非球面で像側に凸の正メニスカスレンズと、で構成されている。第３群ＧＲ３は、両凹の負レンズで構成されている。第４群ＧＲ４は、物体側から順に、物体側に凹の負メニスカスレンズＬＮと、両面非球面を有する両凸の正レンズＬＰと、で構成されている。第５群ＧＲ５は、物体側に凹の負メニスカスレンズで構成されている。
【００４２】
一般に、負・正・正や負・正・負・正のマイナスリードのズームレンズ系は、５倍〜１０倍の高変倍には適していない。高変倍のズーミングを行おうとすると、望遠端での第１群及び第２群のレンズ径が大きくなってしまうからである。しかし、第１〜第３の実施の形態のように、３倍程度の変倍比を有するズームレンズ系の場合、第１群が正パワーを有する(いわゆるプラスリード)のズームレンズ系に比べて、レンズ群の数が少なく、偏芯誤差感度も小さいことが知られている。さらに、２つの移動群の間に負パワーを有する固定群を配置すると、移動群の数を増やすことなく光学性能を向上させるとともに全体の偏心誤差感度を更に低減することが可能となる。したがって、第１〜第３の実施の形態で採用しているような負・正・負・正のズーム構成は、製造誤差が小さい、レンズ群の数が少ない、といったメリットがあるため好ましい。
【００４３】
上記の性能向上及び感度低減を達成するには、第３群ＧＲ３のパワーが最適に配置されていることが必要となる。具体的には以下の条件式(1)を満足することが望ましい。
-15.0＜f3／fw＜-2.0  …(1)
ただし、
f3：第３群の焦点距離、
fw：広角端でのズームレンズ系全体の焦点距離、
である。
【００４４】
条件式(1)は、第３群のパワーに関する好ましい条件範囲を規定している。条件式(1)の下限を越えると、第３群のパワーが弱くなり、固定の第３群を配置して性能向上と感度低減を達成する効果が小さくなるので好ましくない。逆に、条件式(1)の上限を超えると、第３群のパワーが強くなりすぎるために、第３群で発生する収差が大きくなりすぎ、光学系全体の収差を補正することが困難になってしまう。
【００４５】
以下の条件式(1a)を満足することが更に望ましい。
-10.0＜f3／fw＜-4.0  …(1a)
この条件式(1a)は、上記条件式(1)が規定している条件範囲のなかでも、上記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。そして、この条件式(1a)を満たすことにより、更に良好な光学性能を得ることが可能になるとともに、更に低い感度を実現することが可能になる。
【００４６】
さらに、広角端(Ｗ)から望遠端(Ｔ)までのズーミングに際し像面ＩＭに対して位置固定のレンズ群(例えば、コンデンサー機能を有するレンズ群)を、像面ＩＭ付近に配置してもよい。ズーミング中位置固定の正パワー又は負パワーのレンズ群を像面ＩＭ付近に追加すれば、若干の性能向上が見込まれる。その場合でも、第１〜第３の実施の形態で採用しているズームレンズ系ＴＬと同等の効果を得ることは可能である。
【００４７】
第１〜第３の実施の形態(図１〜図６)のように、第１群ＧＲ１がズーミング中位置固定であることが好ましい。つまり、物体側から順に、反射部材を有する負パワーの第１群ＧＲ１と、正パワーの第２群ＧＲ２と、負パワーの第３群ＧＲ３と、正パワーの第４群ＧＲ４と、でズームレンズ系を構成するとともに、広角端(Ｗ)から望遠端(Ｔ)までのズーミングに際し、第１群ＧＲ１を像面ＩＭに対して位置固定とすることが好ましい。第１群ＧＲ１をズーミング中位置固定とすることにより、ズームレンズ系ＴＬの入射側での光軸ＡＸ方向の長さを短くすることができる。したがって、ズームレンズ系ＴＬの小型化・高倍率化や撮像レンズ装置ＵＴ及びデジタル機器(デジタルカメラ等)ＣＴの薄型化を達成することが可能になる。
【００４８】
第１群ＧＲ１には反射面ＲＬが含まれているため、第１群ＧＲ１を移動させようとすると大きなスペースが必要になる。特に反射面ＲＬをプリズムＰＲで構成している場合には、重量の大きなプリズムＰＲを移動させようとすると、駆動機構に大きな負担を強いることになってしまう。上記のように変倍時の第１群ＧＲ１のズーム位置を像面ＩＭに対して固定とすれば、このような問題は発生せず、また全長が変化しない(つまりズーミングや沈胴による厚さの変化が生じない)ズームレンズ系を得ることができる。そして、ズームレンズ系の全長が変化しなければ、ズームレンズ系全体を箱型の構造で保持することができるので、ズームレンズ系を剛性の高い構造で保持することができる。
【００４９】
負・正・負・正のズームレンズ系は、ズーミングにおける移動に関して２種類のタイプに大きく分けられる。第１のタイプでは、広角端から望遠端までのズーミングに際し、第２群と第４群とが互いに異なる速さで共に物体側に移動する。第２のタイプでは、広角端から望遠端までのズーミングに際し、第２群が物体側に移動し、第４群が像側に直線的に移動するか、又は像側に凸のＵターン形状の軌跡を描いて移動する。２つのタイプでズーム移動が大きく異なっているのは、各群の変倍負担に大きな違いがあるからである。
【００５０】
第１のタイプの場合、第２群が増倍を行い、第３群が減倍を行う。このような場合、第２群の変倍負担が全系の変倍比よりも大きくなり、第２群で発生する収差変動が大きくなってしまい好ましくない。第２のタイプの場合、第２群と第４群とで変倍を分担するので、ズーミングにおける収差変動は小さい。このため、少ないレンズ枚数でもズーム全域で良好な収差性能を得ることができる。したがって第１〜第３の実施の形態のように、広角端(Ｗ)から望遠端(Ｔ)までのズーミングに際し、第２群ＧＲ２が物体側に移動し、第４群ＧＲ４が像側に移動するか、あるいは像側に凸のＵターン形状の軌跡を描くように移動することが好ましい。ただし、像側に凸のＵターン形状の軌跡を描く第４群ＧＲ４の移動に対して、第２群ＧＲ２の物体側への移動は、直線的(つまり単調)である。
【００５１】
上記第２のタイプのズーミングを行うには、第２群の変倍負担が全系の変倍負担よりも小さいことが必要である。具体的には以下の条件式(2)を満足することが望ましい。この条件式(2)の下限を越えると、第２群ＧＲ２の変倍負担が大きくなりすぎるので、良好な性能を得ることが困難になる。
1.0＜(ft・m2w)／(fw・m2t)  …(2)
ただし、
fw：広角端でのズームレンズ系全体の焦点距離、
ft：望遠端でのズームレンズ系全体の焦点距離、
m2w：広角端での第２群の結像倍率、
m2t：望遠端での第２群の結像倍率、
である。
【００５２】
上述したように第１〜第３の実施の形態のズームレンズ系ＴＬは、第１群ＧＲ１にプリズムＰＲを反射部材として有している。第１〜第３の実施の形態に用いられているプリズムＰＲ(図１〜図６)は直角プリズムであり、そのプリズムＰＲにより前述の反射面ＲＬ(図１３)が構成されている。つまり、図４〜図６に示されているように、プリズムＰＲはズームレンズ系ＴＬの光軸ＡＸを略９０度折り曲げるように内部の反射面ＲＬで光束を反射させる構成になっている。なお、プリズムＰＲは直角プリズムに限らず、例えば２以上の反射面でズームレンズ系の光軸ＡＸを略９０度折り曲げるように光束を反射させるものでもよい。
【００５３】
通常の撮像素子の画面形状は長方形であり、第１〜第３の実施の形態に用いられている撮像素子ＳＲの画面形状も長辺：短辺＝４：３の比率の長方形になっている。このため、撮像レンズ装置ＵＴの薄型化を達成するには、撮像素子ＳＲの短辺方向に光路を折り曲げることが好ましい。なお、図４〜図６に示されている光路の折り曲げ方向は撮像素子ＳＲの短辺方向になっており、図１〜図３ではプリズムＰＲを平行平面板として表現することにより、その光路を直線的に展開した状態で示している。
【００５４】
第１〜第３の実施の形態に用いられているプリズムＰＲは内部反射プリズムであるが、これに限るものではない。反射面ＲＬを構成する反射部材としては、表面反射プリズム，内部反射平板ミラー，表面反射平板ミラー等、いずれの反射部材を採用してもよい。内部反射プリズムがプリズム内部で物体光を反射させるのに対し、表面反射プリズムは物体光をプリズム内部に入射させずに、プリズム表面を反射面として物体光を反射させるものである。また、表面反射平板ミラーがミラー表面を反射面として物体光を反射させるのに対し、内部反射平板ミラーはガラス板裏面を反射面として、ガラス板内に入射させた物体光を反射させるものである。
【００５５】
デジタルカメラ，携帯情報機器等のデジタル機器ＣＴ(図１３)の薄型化を達成するには、上記反射部材のなかでも内部反射プリズムが最適である。内部反射プリズムを採用した場合、物体光はプリズム媒質中を通過することになるため、物体光がプリズムを透過する際の面間隔は物理的に短くなる。このため、反射面ＲＬの構成に内部反射プリズムを採用した場合、光学的に等価な構成をよりコンパクトなスペースで達成することができるので好ましい。また、反射面ＲＬは完全な全反射面でなくてもよい。つまり、反射面ＲＬのうち一部分の反射率を適宜調整して一部の物体光を分岐するようにし、測光用センサーや測距用センサーに入射させてもよい。さらに、反射面ＲＬ全体の反射率を適宜調整してファインダー光を分岐させてもよい。
【００５６】
従来の撮像レンズ装置のように、光軸の方向を変更することなくズームレンズ系に含まれるレンズや絞り等の光学要素を直線的に配列した場合、撮像レンズ装置の厚み方向の大きさは、ズームレンズ系の最も物体側の光学要素から撮像素子までの大きさで事実上決定される。ところが、半導体素子等の画像処理能力の向上により、パーソナルコンピュータ，モバイルコンピュータ，携帯電話，携帯情報端末等に搭載される撮像レンズ装置にも、従来のように簡易なものではなく、より高画素，高倍率，高画質を有する撮像レンズ装置が求められるようになってきている。このため、撮像レンズ装置に含まれるズームレンズ系のレンズ素子の枚数も増大する一方であり、非使用時(いわゆる沈胴状態)でもレンズ素子の厚みのため薄型化を達成することが困難になっている。
【００５７】
これに対し、第１〜第３の実施の形態を構成しているズームレンズ系ＴＬのように、反射面ＲＬにより物体光を反射させて光軸ＡＸを略９０度折り曲げる構成を採用すれば、撮像レンズ装置ＵＴの厚さ方向の大きさを、最も物体側に位置する第１レンズＬ１から反射面ＲＬまでの大きさにまで小さくすることが可能になる。したがって、撮像レンズ装置ＵＴの見かけ上の薄型化・小型化を達成することが可能になる。また、反射面ＲＬで光軸ＡＸを略９０度折り曲げる構成を採用すると、反射面ＲＬ近傍で物体光の光路を重ね合わせることができるため、空間を有効に利用することが可能となり、撮像レンズ装置ＵＴの更なる小型化を達成することができる。
【００５８】
第１〜第３の実施の形態のように、反射面ＲＬの位置は第１群ＧＲ１の内部であることが好ましい。最も物体側に配置された第１群ＧＲ１の内部に反射面ＲＬを配置することにより、撮像レンズ装置ＵＴの厚さ方向の大きさを最小にすることが可能になる。なお必要に応じて、光軸ＡＸの折り曲げ角度を９０度以外の角度に設定してもよいが、光軸ＡＸの折り曲げ角度が９０度に近いほど撮像レンズ装置ＵＴをよりコンパクトにすることが可能になる。したがって、光軸ＡＸの折り曲げ角度は９０度に近いほど好ましい。
【００５９】
前述したように第１群ＧＲ１にはズームレンズ系ＴＬの光軸ＡＸを略９０度折り曲げるように光束を反射させるプリズムＰＲが反射部材として含まれているが、第１〜第３の実施の形態のズームレンズ系ＴＬのように、反射部材の物体側には非球面を有する負パワーの第１レンズＬ１を配置することが好ましい。プリズムＰＲ等の反射部材の物体側に配置されるレンズが単レンズであること、つまり、パワーを有する光学素子として第１レンズＬ１のみを反射部材の物体側に配置することにより、光軸ＡＸが折り曲げられたズームレンズ系ＴＬの幅(つまりズームレンズ系ＴＬの入射側での光軸ＡＸ方向の長さ)を小さくすることができ、撮像レンズ装置ＵＴの薄型化を達成することが可能となる。さらに、第１レンズＬ１として負レンズを用いることにより、広画角化が可能になるとともに前玉径を小さくすることが可能になる。
【００６０】
また、第１〜第３の実施の形態ではプリズムＰＲの光入射側面と光射出側面がいずれも平面から成っており、第３の実施の形態では第１レンズＬ１の光射出側面も平面から成っている。しかも第３の実施の形態では、第１レンズＬ１の光射出側面とプリズムＰＲの光入射側面とが接合されている(すなわち面間隔がゼロである。)。そのプリズムＰＲと第１レンズＬ１とは屈折率が異なっているが、仮に両者の屈折率が同じである場合には一体で加工することが可能である。しかし、それはプリズムの光入射側面が平面ではなく曲面であることを意味する。したがって、ガラスモールド成型・プラスチック射出成型の技術やプリズムの後加工を考えた場合、製造上解決すべき課題が大きく、一体加工する際の製造誤差による性能劣化や一体加工の製造難易度によるコストアップが懸念されるので好ましくない。
【００６１】
第１〜第３の実施の形態のように第１群ＧＲ１が負パワーを有するズームレンズ系ＴＬにおいて、広角端(Ｗ)で発生する歪曲収差と像面湾曲を補正することは、一般に極めて難しい。レンズ枚数を多くすることによってこの問題を解決することは通常可能であるが、レンズ枚数を増やせば収差性能の低下を招くおそれがある。例えば第１の実施の形態のように、第１レンズＬ１と接合レンズＬ２，Ｌ３との間にプリズムＰＲを挿入した場合、プリズムＰＲが無い場合と比べて、第１群ＧＲ１の像側主点位置が物体側に大きく移動し、パワーも弱くなってしまう。同じパワーを得るためには各レンズのパワーを強くする必要があるが、パワーを強くすると像面湾曲が更に大きく発生してしまう。第１〜第３の実施の形態では第１レンズＬ１に非球面を導入することにより、構成上発生する歪曲収差，非点収差等の補正を行っている。また、第１レンズＬ１に非球面を導入することにより、第１レンズＬ１のパワーを強くすることができるため、結果として反射部材での光路幅を小さくすることができる。この効果を得るためには、光軸ＡＸから離れるほど第１レンズＬ１の負パワーが弱くなる非球面を、第１レンズＬ１に導入することが望ましい。
【００６２】
第１群ＧＲ１を第１レンズＬ１と反射部材(例えばプリズムＰＲ)のみで構成すると、ズームレンズ系ＴＬはコンパクトになるが、色収差やその他の収差を補正することが難しくなる。諸収差を良好に補正するためには、第１群ＧＲ１がプリズムＰＲ等の反射部材よりも像側に、少なくとも１枚の負レンズと少なくとも１枚の正レンズとから成るレンズ群を含むことが好ましい。したがって第１群ＧＲ１は、物体側から順に、非球面を有する負パワーの第１レンズＬ１と、ズームレンズ系ＴＬの光軸ＡＸを略９０度折り曲げるように光束を反射させるプリズムＰＲ等の反射部材と、少なくとも１枚の負レンズと少なくとも１枚の正レンズとから成るレンズ群と、で構成されることが好ましい。これにより、コンパクトな構成で色収差，歪曲収差，非点収差等の補正が可能となる。また、少なくとも１枚の負レンズと正レンズは接合されていることが製造上の誤差を低減できるので好ましい。そして、反射部材の像側に配置される(第１群ＧＲ１中の)レンズ群は、正パワーを有することが更に好ましい。
【００６３】
また、第１群ＧＲ１内での色収差等の補正を良好に行うために、第１〜第３の実施の形態のように、第１群ＧＲ１中のプリズムＰＲ等の反射部材の像側には、負レンズから成る第２レンズＬ２と正レンズから成る第３レンズＬ３とで構成された接合レンズを、上記レンズ群として配置することが好ましく、第３の実施の形態のように、両凹の負レンズから成る第２レンズＬ２と両凸の正レンズから成る第３レンズＬ３とで構成された接合レンズを、上記レンズ群として配置することが更に好ましい。接合レンズはズームレンズ系に対する組み込みが容易であるため、反射部材の像側に負・正のレンズ２枚から成る接合レンズを配置すれば、簡単・コンパクトな構成で歪曲収差や非点収差等の収差を良好に補正することが可能になる。
【００６４】
先に述べたように第１〜第３の実施の形態のズームレンズ系ＴＬでは、ズーミングにおいて第１群ＧＲ１と第３群ＧＲ３(及び第５群ＧＲ５)が固定であり、第２群ＧＲ２と第４群ＧＲ４がズーム移動することにより変倍を行っている。負・正・負・正のズームレンズ系では、第１群のズーム移動により収差変動を補正して、第４群をレンズ１枚構成とするのが一般的である。しかし、第１群がズーム位置固定の場合には、第４群に対する収差変動がかなり大きくなり、レンズ１枚構成ではズーミングでの収差変動を補正することが困難になる。そこで第１〜第３の実施の形態のように、少なくとも１枚の負レンズＬＮと、少なくとも１枚の正レンズＬＰと、で第４群ＧＲ４を構成することが好ましい。このように負レンズＬＮと正レンズＬＰをそれぞれ少なくとも１枚用いれば、色収差等を補正することができるので、良好な性能を確保することができる。
【００６５】
第１〜第３の実施の形態のように、プリズムＰＲよりも像側に開口絞りＳＴ又はシャッターを有することが、撮像レンズ装置ＵＴを小型化・薄型化する上で有効である。また、デジタルカメラの薄型化には、レンズやプリズムといった光学部品が薄い領域内に配置できることが必要であるが、それに加えて鏡胴や駆動部品を含んだ構成がコンパクトであることも必要である。第１〜第３の実施の形態では、開口絞りＳＴが第２群ＧＲ２中の最も物体側に配置されており、第２群ＧＲ２の一部としてズーム移動する構成になっている。通常のデジタルカメラでは開口絞りＳＴの位置にメカシャッターを配置するが、メカシャッターを用いる場合、その遮光部が退避する場所を確保する必要がある上に、駆動モーター等の駆動素子も必要になる。したがって、かなり大きなスペースが必要となる。
【００６６】
第１〜第３の実施の形態のように開口絞りＳＴが移動群と共にズーム移動する場合、大きなスペースを必要とするメカシャッターが移動群に搭載されると、移動群自体が大きくなってしまう。その上、駆動ユニットに過大な負担がかかるため、全体として非常に大きな構成になってしまう可能性がある。つまり、光学部品だけがコンパクトであっても、構成によっては小型化が困難になる場合がある。そこで第１〜第３の実施の形態では、移動群にシャッター機構を搭載しないことが、メカ構成を含めた小型化に際しては好ましい。また、ズーム位置固定の第３群ＧＲ３の像面ＩＭ側にシャッター機構を配置することが好ましい。なお、撮像素子ＳＲとして電子シャッター機能を有する固体撮像素子を用いれば、撮像レンズ装置ＵＴをより一層小型化することができる。
【００６７】
第１〜第３の実施の形態では、矢印ｍＦ(図１〜図３)で示すように第４群ＧＲ４を物体側に移動させることにより、無限遠物体から近接物体へのフォーカシングを行う構成になっている。従来より、ズーミングに対するレンズ駆動は、１つの駆動装置の動力をズームカムを通じて複数の移動レンズ群に伝達することで行われている。フォーカシングは、別の駆動装置を用いたフォーカスレンズ群の移動により行われている。しかし、第１〜第３の実施の形態のようにズーミングやフォーカシングで移動するレンズ群が２つであれば、カム等を使わずに２つのレンズ群にそれぞれ駆動装置を直接接続することができる。各レンズ群の移動量をコントロールすることによりズーミングやフォーカシングを行えば、カムが不要となるので構成を簡略化することができ、ひいては薄型化につながるので好ましい。また、前述したように負レンズＬＮと正レンズＬＰをそれぞれ少なくとも１枚用いて第４群ＧＲ４を構成し、近接撮影を行う際のフォーカシングを、第４群ＧＲ４を物体側に繰り出すことにより行う構成にすれば、フォーカシング時の収差変動を小さくすることができるので好ましい。
【００６８】
第１〜第３の実施の形態を構成しているズームレンズ系には、入射光線を屈折作用により偏向させる屈折型レンズ(つまり、異なる屈折率を有する媒質同士の界面で偏向が行われるタイプのレンズ)が用いられているが、使用可能なレンズはこれに限らない。例えば、回折作用により入射光線を偏向させる回折型レンズ，回折作用と屈折作用との組み合わせで入射光線を偏向させる屈折・回折ハイブリッド型レンズ，入射光線を媒質内の屈折率分布により偏向させる屈折率分布型レンズ等を用いてもよい。ただし、媒質内で屈折率が変化する屈折率分布型レンズは、その複雑な製法がコストアップを招くため、屈折率分布の均一な均質素材レンズを用いることが望ましい。また、開口絞りＳＴのほかに不要光をカットするための光束規制板等を必要に応じて配置してもよい。
【００６９】
なお、上述した各実施の形態や後述する各実施例には以下の構成が含まれており、その構成によると、良好な光学性能が確保され、かつ、小型化を達成したズームレンズ系を実現することができる。そして、それをデジタルカメラ，携帯情報機器(携帯電話，ＰＤＡ等)等の撮影レンズ系として用いることにより、当該機器の軽量・コンパクト化，低コスト化，高性能化及び高機能化等に寄与することができる。
【００７０】
(Z1)  物体側から順に、負パワーの第１群と、正パワーの第２群と、負パワーの第３群と、正パワーの第４群とを少なくとも有し、広角端から望遠端までのズーミングに際し、前記第１群と前記第３群が像面に対して位置固定であり、前記第２群が物体側に移動し、前記第４群が像側に移動するか、あるいは像側に凸のＵターン形状の軌跡を描くように移動することを特徴とするズームレンズ系。
【００７１】
(Z2)  前記第２群が開口絞りを有することを特徴とする上記(Z1)記載のズームレンズ系。
【００７２】
(Z3)  前記第１群が光路を折り曲げるための反射部材を有し、前記反射部材がズームレンズ系の光軸を略９０度折り曲げるように光束を反射させることを特徴とする上記(Z1)又は(Z2)記載のズームレンズ系。
【００７３】
(Z4)  前記第１群が、物体側から順に、非球面を有する負パワーの第１レンズと、前記反射部材と、１枚の負レンズ及び１枚の正レンズから成る接合レンズと、で構成されることを特徴とする上記(Z3)記載のズームレンズ系。
【００７４】
(Z5)  前記第４群が、少なくとも１枚の負レンズと、少なくとも１枚の正レンズと、から成ることを特徴とする上記(Z1)〜(Z4)のいずれか１項に記載のズームレンズ系。
【００７５】
(Z6)  前記第４群を物体側に移動させることにより、無限遠物体から近接物体へのフォーカシングを行うことを特徴とする上記(Z1)〜(Z5)のいずれか１項に記載のズームレンズ系。
【００７６】
(Z7)  前記条件式(1),(1a),(2)のうちの少なくとも１つを満たすことを特徴とする上記(Z1)〜(Z6)のいずれか１項に記載のズームレンズ系。
【００７７】
(Z8)  前記プリズムよりも像側に開口絞り又はシャッターを有することを特徴とする上記(Z1)〜(Z7)のいずれか１項に記載のズームレンズ系。
【００７８】
(U1)  上記(Z1)〜(Z8)のいずれか１項に記載のズームレンズ系と、そのズームレンズ系により形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、を備えたことを特徴とする撮像レンズ装置。
【００７９】
(C1)  上記(U1)記載の撮像レンズ装置を備え、被写体の静止画撮影，動画撮影のうちの少なくとも一方に用いられることを特徴とするカメラ。
【００８０】
(C2)  デジタルカメラ；ビデオカメラ；又は携帯電話，携帯情報端末，パーソナルコンピュータ，モバイルコンピュータ，若しくはこれらの周辺機器に内蔵又は外付けされるカメラであることを特徴とする上記(C1)記載のカメラ。
【００８１】
(D1)  上記(U1)記載の撮像レンズ装置を備えることにより、被写体の静止画撮影，動画撮影のうちの少なくとも一方の機能が付加されたことを特徴とするデジタル機器。
【００８２】
(D2)  携帯電話，携帯情報端末，パーソナルコンピュータ，モバイルコンピュータ，又はこれらの周辺機器であることを特徴とする上記(D1)記載のデジタル機器。
【実施例】
【００８３】
以下、本発明を実施した撮像レンズ装置に用いられるズームレンズ系の構成等を、コンストラクションデータ等を挙げて更に具体的に説明する。ここで挙げる実施例１〜３は、前述した第１〜第３の実施の形態にそれぞれ対応する数値実施例であり、第１〜第３の実施の形態を表す光学構成図(図１〜図６)は、対応する実施例１〜３のレンズ構成をそれぞれ示している。
【００８４】
表１〜表６に、実施例１〜実施例３のコンストラクションデータを示し、表７に各条件式規定のパラメータに対応するデータ及び関連するデータを各実施例について示す。表１，表３，表５において、λ0は設計波長(単位:nm)、Y'maxは撮像素子ＳＲの受光面ＳＳ上での最大像高(光軸ＡＸからの距離に相当する。単位:mm)、f,Fnoは各焦点距離状態(Ｗ),(Ｍ),(Ｔ)に対応する全系の焦点距離(単位:mm)，Ｆナンバーをそれぞれ示している。なお、Ｗは広角端(最短焦点距離状態)、Ｍはミドル(中間焦点距離状態)、Ｔは望遠端(最長焦点距離状態)である。
【００８５】
表１，表３，表５中の物体面ＯＢから像面ＩＭまでの基本的な光学構成(i：面番号)において、ri(i=0,1,2,3,...)は物体側から数えてi番目の面の曲率半径(単位:mm)、di(i=0,1,2,3,...)は物体側から数えてi番目の面と(i+1)番目の面との間の軸上面間隔(単位:mm)を示しており(d0：物体距離)、Ｎi(i=1,2,3,...),νi(i=1,2,3,...)は軸上面間隔diに位置する光学材料のｄ線に対する屈折率(Ｎd),アッベ数(νd)をそれぞれ示している。なお、各実施例は光学的ローパスフィルター(平行平面板ＰＬに相当する。)が存在する例であるが、前述したように光学的ローパスフィルターは適宜省略可能である。
【００８６】
曲率半径riのデータに*印が付された面は、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)であり、非球面の面形状を表わす以下の式(AS)で定義される。表２，表４，表６中に、各実施例の非球面データを示す。ただし、表記の無い項の係数は０であり、すべてのデータに関してＥ−ｎ＝×１０-n，Ｅ＋ｎ＝×１０+nである。また、軸上面間隔diのデータに#印が付された空気間隔は、ズーミングやフォーカシングにより変化する可変間隔である。表２，表４，表６中に、各実施例の可変間隔データを示す。POS1,POS2,POS3は無限遠合焦状態、POS4,POS5,POS6は近接距離合焦状態、POS1,POS4は広角端(Ｗ)、POS2,POS5はミドル(Ｍ)、POS3,POS6は望遠端(Ｔ)での可変間隔データをそれぞれ示している。
【００８７】
x＝(C0・y2)／[1+{1-(1+K)・C02・y2}1/2]＋Σ(Aj・yj)  …(AS)
ただし、式(AS)中、
x：高さyの位置での光軸ＡＸ方向の変位量(面頂点基準)、
y：光軸ＡＸに対して垂直な方向の高さ、
C0：近軸曲率(=1／ri)、
K：円錐係数、
Aj：j次の非球面係数、
である。
【００８８】
図７〜図１２は実施例１〜実施例３の収差図であり、図７，図９，図１１のPOS1,POS2,POS3は実施例１〜３の無限遠合焦状態での諸収差を示しており、図８，図１０，図１２のPOS4,POS5,POS6は実施例１〜３の近接距離合焦状態での諸収差をそれぞれ示している。また、(Ａ)〜(Ｃ)は広角端(Ｗ)、(Ｄ)〜(Ｆ)はミドル(Ｍ)、(Ｇ)〜(Ｉ)は望遠端(Ｔ)での諸収差をそれぞれ示している。
【００８９】
図７〜図１２中、(Ａ),(Ｄ),(Ｇ)は球面収差図、(Ｂ),(Ｅ),(Ｈ)は非点収差図、(Ｃ),(Ｆ),(Ｉ)は歪曲収差図である。球面収差図は、ラインｄで示すｄ線(波長587.56nm：λ0)に対する球面収差量、ラインＣで示すＣ線(波長656.28nm)に対する球面収差量、ラインｇで示すｇ線(波長435.84nm)に対する球面収差量を、それぞれ近軸像面からの光軸ＡＸ方向のズレ量(横軸，単位:mm)で表しており、縦軸は瞳への入射高さをその最大高さで規格化した値(すなわち相対瞳高さ)を表している。非点収差図において、破線ＤＴはｄ線に対するタンジェンシャル像面、実線ＤＳはｄ線に対するサジタル像面を、近軸像面からの光軸ＡＸ方向のズレ量(横軸，単位:mm)で表しており、縦軸は像高(IMG HT，単位:mm)を表している。歪曲収差図において、横軸はｄ線に対する歪曲(％)を表しており、縦軸は像高(IMG HT，単位:mm)を表している。
【００９０】
【表１】
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【００９１】
【表２】
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【００９２】
【表３】
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【００９３】
【表４】
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【００９４】
【表５】
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【００９５】
【表６】
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【００９６】
【表７】
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【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】第１の実施の形態(実施例１)の光路及びレンズ構成を光路展開状態で示す光学構成図。
【図２】第２の実施の形態(実施例２)の光路及びレンズ構成を光路展開状態で示す光学構成図。
【図３】第３の実施の形態(実施例３)の光路及びレンズ構成を光路展開状態で示す光学構成図。
【図４】第１の実施の形態(実施例１)の光路及びレンズ構成を光路折り曲げ状態で示す光学構成図。
【図５】第２の実施の形態(実施例２)の光路及びレンズ構成を光路折り曲げ状態で示す光学構成図。
【図６】第３の実施の形態(実施例３)の光路及びレンズ構成を光路折り曲げ状態で示す光学構成図。
【図７】実施例１の無限遠合焦状態での収差図。
【図８】実施例１の近接距離合焦状態での収差図。
【図９】実施例２の無限遠合焦状態での収差図。
【図１０】実施例２の近接距離合焦状態での収差図。
【図１１】実施例３の無限遠合焦状態での収差図。
【図１２】実施例３の近接距離合焦状態での収差図。
【図１３】本発明に係る撮像レンズ装置の概略光学構成を示す模式図。
【符号の説明】
【００９８】
ＣＴ    デジタル機器(カメラ)
ＵＴ    撮像レンズ装置
ＴＬ    ズームレンズ系
ＧＲ１    第１群
ＧＲ２    第２群
ＧＲ３    第３群
ＧＲ４    第４群
ＧＲ５    第５群
Ｌ１〜Ｌ３    第１〜第３レンズ
ＬＰ    正レンズ
ＬＮ    負レンズ
ＰＲ    プリズム(反射部材)
ＲＬ    反射面
ＳＴ    開口絞り
ＰＬ    平行平面板
ＳＲ    撮像素子
ＳＳ    受光面
ＩＭ    像面
ＡＸ    光軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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