(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像対象からの光を撮像素子上に結像させる撮像光学系において、
撮像対象側から順に、光束を略直角に折り曲げる反射光学素子を含む第１レンズ群と、後続レンズ群とを有し、
第１レンズ群と像面との軸上間隔を大きくすることにより広角端から望遠端に変倍を行うとともに、
広角端での全系の長さをＴＬｗ、反射光学素子の軸上間隔をｄｒ、像面の最大像高をｙ、広角端での全系の焦点距離をｆｗで表すとき、
４＜（ＴＬｗ／ｄｒ）×（ｙ／ｆｗ）＜６
の関係を満たすとともに、
第１レンズ群の焦点距離をｆ１で表すとき、２＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜４の関係、および、前記後続レンズ群に第２レンズ群を有し、該第２レンズ群の焦点距離をｆ２で表すとき、０．５＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜２の関係、のうちの少なくとも１つの関係を満たすこと
を特徴とする撮像光学系。
【請求項２】
前記第１レンズ群が正の屈折力を有し、前記後続レンズ群が撮像対象側から順に負の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズを有することを特徴とする請求項１に記載の撮像光学系。
【請求項３】
前記後続レンズ群に第２レンズ群を有する場合において、該第２レンズ群は、正の屈折力を有するレンズと負の屈折力を有するレンズを接合した接合レンズを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像光学系。
【請求項４】
望遠端での全系の長さをＴＬｔで表すとき、
１．１＜ＴＬｔ／ＴＬｗ＜２
の関係を満たすことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の撮像光学系。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の撮像光学系と、撮像素子を備え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、撮像光学系および撮像装置に関し、特に、撮像倍率が可変である折り曲げ撮像光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータの普及に伴い、手軽にパーソナルコンピュータに画像を取り込めるデジタルカメラが普及している。また、モバイルコンピュータ、携帯電話、情報携帯端末（ＰＤＡ：Ｐａｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等の情報処理機器にデジタルカメラを組み込むことも一般化している。このようなデジタルカメラの普及にともない、より小型であるデジタルカメラが要望されるようになり、撮像光学系も一層の小型にする必要がある。
【０００３】
そこで、撮像光学系を小型にするために、特許文献１、２では、撮像光学系の光路の途中にプリズムや反射ミラーを設けて、光束を折り曲げ、変倍しても光路長を変化させずに小型化を図る提案がされている。
【特許文献１】特開２００３−２０２５００号公報
【特許文献２】特開２００３−３０２５７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１および特許文献２に記載されている光学系は、ズームレンズの光路を折り曲げることにより小型化を図っているが、ズームレンズの広角端での画角が５５度から６５度程度あり、広画角化とは言い難い。
【０００５】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、小型で、変倍比が大きく、しかもズームレンズの広角端において７０度を超える広画角であり、収差が良好に補正された撮像光学系を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題は次の構成により解決される。
【０００７】
一態様にかかる撮像光学系は、撮像対象からの光を撮像素子上に結像させる撮像光学系において、撮像対象側から順に、光束を略直角に折り曲げる反射光学素子を含む第１レンズ群と、後続レンズ群とを有し、第１レンズ群と像面との軸上間隔を大きくすることにより広角端から望遠端に変倍を行うとともに、広角端での全系の長さをＴＬｗ、反射光学素子の軸上間隔をｄｒ、像面の最大像高をｙ、広角端での全系の焦点距離をｆｗで表すとき、４＜（ＴＬｗ／ｄｒ）×（ｙ／ｆｗ）＜６の関係を満たすとともに、第１レンズ群の焦点距離をｆ１で表すとき、２＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜４の関係、および、前記後続レンズ群に第２レンズ群を有し、該第２レンズ群の焦点距離をｆ２で表すとき、０．５＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜２の関係、のうちの少なくとも１つの関係を満たすことを特徴とする。
【００１０】
他の一態様では、上述の撮像光学系において、前記第１レンズ群が正の屈折力を有し、前記後続レンズ群が撮像対象側から順に負の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズを有することを特徴とする。
【００１１】
他の一態様では、これら上述の撮像光学系において、前記後続レンズ群に第２レンズ群を有する場合において、該第２レンズ群は、正の屈折力を有するレンズと負の屈折力を有するレンズを接合した接合レンズを有することを特徴とする。
【００１２】
他の一態様では、これら上述の撮像光学系において、望遠端での全系の長さをＴＬｔで表すとき、１．１＜ＴＬｔ／ＴＬｗ＜２の関係を満たすことを特徴とする。
【００１３】
他の一態様にかかる撮像装置は、これら上述のうちのいずれかの撮像光学系と、撮像素子を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、第１レンズ群に光束を略直角に折り曲げる反射光学素子を有し、広角端から望遠端に変倍するときに、第１レンズ群と像面との軸上間隔を大きくして、広角端での全系の長さに対する反射光学素子の軸上間隔と画角との関係を適切な範囲に設定することにより、小型で、変倍比が大きく、しかもズームレンズの広角端での画角が７０度を越える広画角で、収差を良好に補正することができる。このような特長を有する撮像光学系を備えた本発明の撮像装置は、小型、高性能の装置となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。本発明の実施形態であるデジタルカメラ１の外観を図１に模式的に示す。図１において、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図であり、点線部は後述するデジタルカメラ１の内部にある撮像光学系１２を表している。
【００１６】
デジタルカメラ１は、概ね直方体状の筐体１０を有しており、通常の撮像時には筐体１０の最も短い辺の方向である、図１の紙面に垂直な方向を奥行き方向、図１の左右方向を横方向、図１の上下方向を縦方向と定める。なお、デジタルカメラ１が撮像する画面は、横方向に長く、縦方向に短い矩形の範囲である。
【００１７】
デジタルカメラ１は、前面に、対物窓１１、フラッシュ発光部１３、セルフタイマーランプ１４、背面に、表示部１５、モード設定スイッチ１６、カーソルボタン１７、複数の操作キー１８、上面に、レリーズボ
タン１９、電源ボタン２０を備えている。
【００１８】
対物窓１１は開閉可能であり、対物窓１１を開くと、撮像光学系１２が現れる。フラッシュ発光部１３は撮像対象を照明するフラッシュ光を発する。セルフタイマーランプ１４は、セルフタイマー撮像の準備が進行中であることを点灯により示す。
【００１９】
表示部１５は、液晶表示器から成り、撮像した画像のほか、デジタルカメラ１の設定状況、操作案内等の諸情報を表示する。モード設定スイッチ１６は、スライド式であり、デジタルカメラ１の動作モードの設定に用いられる。
【００２０】
十字キー１７は、上下左右に４つの接点を有しており、表示部１５に表示されるカーソルの移動に用いられる。撮像光学系１２はズームレンズを備えており、十字キー１７はその焦点距離の調節にも使用される。操作キー１８は、表示部１５に表示する項目の切り換え、表示した項目の選択等、デジタルカメラ１の機能に関する設定に用いられる。レリーズボタン１９は２段階で動作し、記録する画像の撮像準備の指示と、記録する画像の撮像の指示に用いられる。
【００２１】
図２にデジタルカメラ１の構成を模式的に示す。デジタルカメラ１は、撮像光学系１２および表示部１５のほか、撮像素子２６、信号処理部２２、記録部２３、操作部２４、撮像光学系駆動部２５および制御部２７を有している。撮像素子２６はＣＣＤエリアセンサであり、画素ごとの受光量を表す信号を出力する。信号処理部２２は、撮像素子２６の出力信号を処理して、撮像した画像を表す画像データを生成する。記録部２３は、信号処理部２２が生成した画像データを着脱可能な記録媒体２３ａに記録し、また、画像の再生表示のために、記録媒体２３ａから画像データを読み出す。操作部２４は、前述の諸ボタン１６〜２０の総称であり、使用者の操作に関する信号を制御部２７に伝達する。
【００２２】
撮像光学系駆動部２５は、いくつかのモータとその駆動力を撮像光学系１２のレンズ群に伝達する伝達機構を有しており、撮像光学系１２の所望の焦点距離と焦点位置にするためにレンズ群を移動させる。制御部２７は操作部２４を介して与えられる指示に応じて各部を制御する。
【００２３】
撮像光学系１２の構成について説明する。図３乃至図７は、本発明の第１乃至第５実施形態の撮像光学系の広角端焦点距離における無限遠合焦状態を示し、矢印はズーミングに際してのレンズ群Ｇ１〜Ｇ５の位置を表している。矢印の基端が広角端、先端が望遠端に対応する。なお、ズーミングに際し固定であるレンズ群には矢印を示していない。なお、図３乃至図７は、デジタルカメラ１に組み込まれた状態を平面に展開した図であり、プリズムを平行平板で表し、光軸を直線上で表している。つまり、図３の第１実施形態の撮像光学系をデジタルカメラ１に組み込んだ状態では、撮像光学系は図８のようになり、図３の平行平板Ｌ２は図８の直角プリズムＰＲに相当する。なお、直角プリズムＰＲの軸上間隔をｄｒで示す。
【００２４】
第１の実施形態を図３に示す。図３の撮像光学系は、撮像対象側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、絞りＳ、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４から構成される。
【００２５】
第１レンズ群Ｇ１は、撮像対象から順に、像面側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ１、図上平行平板で表させる直角プリズムＬ２、像面側に凸面を向けた正レンズＬ３、撮像対象側に凸面を向けた正レンズＬ４から構成される。
【００２６】
第２レンズ群Ｇ２は、撮像対象から順に、撮像対象側に凸面を向けたメニスカス形状であり像面側の面が非球面である負レンズＬ５、両凹形状の負レンズＬ６、負レンズＬ６と接合された両凸形状の正レンズＬ７から構成される。
【００２７】
第３レンズ群Ｇ３は、撮像対象から順に、両凸形状であり撮像対象側の面が非球面である正レンズＬ８、正レンズＬ８と接合された像面側に凸面向けたメニスカス形状の負レンズＬ９、両凸形状の正レンズＬ１０、レンズＬ１０に接合された像面側に凸面向けたメニスカス形状の負レンズＬ１１、両凹形状であり両面が非球面である負レンズＬ１２から構成される。
【００２８】
第４レンズ群は、両凸形状であり両面が非球面である正レンズＬ１３から構成される。
【００２９】
広角端から望遠端へのズーミングに際しては、第１レンズ群Ｇ１は固定であり、第２レンズ群Ｇ２は像面側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は固定であり、第４レンズ群Ｇ４は、ローパスフィルタＦ、撮像素子２６の像面とともにさらに像面側に移動する。この移動より、広角端から望遠端へのズーミングにおいて、第１レンズ群Ｇ１と像面との軸上間隔が大きくなる。
【００３０】
なお、広角端から望遠端へのズーミングに際しては、第１レンズ群Ｇ１を撮像対象側に移動させ、第２レンズ群Ｇ２を撮像対象側に移動させ、第３レンズ群Ｇ３を撮像対象側に移動させ、第４レンズ群Ｇ４、ローパスフィルタＦ、撮像素子２６の像面を固定させることにより、第１レンズ群Ｇ１と像面との軸上間隔を大きくすることも可能である。この変形例では、ズーミングに際し、第１レンズ群Ｇ１の移動と第３レンズ群Ｇ３の移動を同じスピードで移動させると、駆動機構を簡素化することができる。
【００３１】
第２の実施形態を図４に示す。図４の撮像光学系は、撮像対象側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１，負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、絞りＳ、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４から構成される。
【００３２】
第１レンズ群Ｇ１は、撮像対象から順に、像面側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ１、図上平行平板で表させる直角プリズムＬ２、像面側に凸面を向けた正レンズＬ３、撮像対象側に凸面を向けた正レンズＬ４から構成される。
【００３３】
第２レンズ群Ｇ２は、撮像対象から順に、撮像対象側に凸面を向けたメニスカス形状であり像面側の面が非球面である負レンズＬ５、両凹形状の負レンズＬ６、負レンズＬ６と接合された両凸形状の正レンズＬ７から構成される。
【００３４】
第３レンズ群Ｇ３は、撮像対象から順に、両凸形状であり撮像対象側の面が非球面である正レンズＬ８、正レンズＬ８と接合された像面側に凸面向けたメニスカス形状の負レンズＬ９、両凸形状の正レンズＬ１０、レンズＬ１０に接合された像面側に凸面向けたメニスカス形状の負レンズＬ１１、両凹形状であり両面が非球面である負レンズＬ１２から構成される。
【００３５】
第４レンズ群は、両凸形状であり両面が非球面である正レンズＬ１３から構成される。
【００３６】
広角端から望遠端へのズーミングに際しては、第１レンズ群Ｇ１は固定であり、第２レンズ群Ｇ２は像面側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は固定であり、第４レンズ群Ｇ４は、ローパスフィルタＦ、撮像素子２６の像面とともにさらに像面側に移動する。この移動より、広角端から望遠端へのズーミングにおいて、第１レンズ群Ｇ１と像面との軸上間隔が大きくなる。
【００３７】
なお、広角端から望遠端へのズーミングに際しては、第１レンズ群Ｇ１を撮像対象側に移動させ、第２レンズ群Ｇ２を撮像対象側に移動させ、第３レンズ群Ｇ３を撮像対象側に移動させ、第４レンズ群Ｇ４、ローパスフィルタＦ、撮像素子２６の像面を固定させることにより、第１レンズ群Ｇ１と像面との軸上間隔を大きくすることも可能である。この変形例では、ズーミングに際し、第１レンズ群Ｇ１の移動と第３レンズ群Ｇ３の移動を同じスピードで移動させると、駆動機構を簡素化することができる。
【００３８】
第３の実施形態を図５に示す。図５の撮像光学系は、撮像対象側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１，負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、絞りＳ、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５から構成される。
【００３９】
第１レンズ群Ｇ１は、撮像対象から順に、像面側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ１、図上平行平板で表させる直角プリズムＬ２、両凸形状であり像面側の面が非球面である正レンズＬ３から構成される。
【００４０】
第２レンズ群Ｇ２は、撮像対象から順に、両凹形状である負レンズＬ４、両凹形状である負レンズＬ５、負レンズＬ５と接合された撮像対象側に凸面を向けた正レンズＬ６から構成される。
【００４１】
第３レンズ群Ｇ３は、撮像対象から順に、両凸形状である正レンズＬ７、両凹形状であり像面側の面が非球面である負レンズＬ８から構成される。
【００４２】
第４レンズ群は、撮像対象から順に、撮像対象側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ９、負レンズＬ９に接合された両凸形状である正レンズ１０から構成される。
【００４３】
第５レンズ群Ｇ５は、撮像対象側に凸面を向けた両面が非球面である正レンズＬ１１から構成される。
【００４４】
広角端から望遠端へのズーミングに際しては、第１レンズ群Ｇ１は固定であり、第２レンズ群Ｇ２は像面側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は固定であり、第４レンズ群Ｇ４は撮像対象側に移動し、第５レンズ群Ｇ５は、ローパスフィルタＦ、撮像素子２６の像面とともにさらに像面側に移動する。この移動より、広角端から望遠端へのズーミングにおいて、第１レンズ群Ｇ１と像面との軸上間隔が大きくなる。
【００４５】
なお、広角端から望遠端へのズーミングに際しては、第１レンズ群Ｇ１を撮像対象側に移動させ、第２レンズ群Ｇ２を像面側に移動させ、第３レンズ群Ｇ３を撮像対象側に移動させ、第４レンズ群Ｇ４を撮像対象側に移動させ、第５レンズ群Ｇ５、ローパスフィルタＦ、撮像素子２６の像面を固定させることにより、第１レンズ群Ｇ１と像面との軸上間隔を大きくすることも可能である。この変形例では、ズーミングに際し、第１レンズ群Ｇ１の移動と第３レンズ群Ｇ３の移動を同じスピードで移動させると、駆動機構を簡素化することができる。
【００４６】
第４の実施形態を図６に示す。図６の撮像光学系は、撮像対象側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１，負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、絞りＳ、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４から構成される。
【００４７】
第１レンズ群Ｇ１は、撮像対象から順に、像面側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ１、図上平行平板で表させる直角プリズムＬ２、両凸形状であり像面側の面が非球面である正レンズＬ３から構成される。
【００４８】
第２レンズ群Ｇ２は、撮像対象から順に、両凹形状であり像面側の面が非球面である負レンズＬ４、両凹形状である負レンズＬ５、負レンズＬ５と接合された撮像対象側に凸面を向けた正レンズＬ６から構成される。
【００４９】
第３レンズ群Ｇ３は、撮像対象から順に、両凸形状である正レンズＬ７、両凹形状であり像面側の面が非球面である負レンズＬ８、像面側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ９、負レンズＬ９に接合された両凸形状である正レンズ１０から構成される。
【００５０】
第４レンズ群Ｇ４は、像面側に凸面を向けた両面が非球面である正レンズＬ１１から構成される。
【００５１】
広角端から望遠端へのズーミングに際しては、第１レンズ群Ｇ１は固定であり、第２レンズ群Ｇ２は像面側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は固定であり、第４レンズ群Ｇ４は、ローパスフィルタＦ、撮像素子２６の像面とともにさらに像面側に移動する。この移動より、広角端から望遠端へのズーミングにおいて、第１レンズ群Ｇ１と像面との軸上間隔が大きくなる。
【００５２】
なお、広角端から望遠端へのズーミングに際しては、第１レンズ群Ｇ１を撮像対象側に移動させ、第２レンズ群Ｇ２を撮像対象側に移動させ、第３レンズ群Ｇ３を撮像対象側に移動させ、第４レンズ群Ｇ４、ローパスフィルタＦ、撮像素子２６の像面を固定させることにより、第１レンズ群Ｇ１と像面との軸上間隔を大きくすることも可能である。この変形例では、ズーミングに際し、第１レンズ群Ｇ１の移動と第３レンズ群Ｇ３の移動を同じスピードで移動させると、駆動機構を簡素化することができる。
【００５３】
第５の実施形態を図７に示す。図７の撮像光学系は、撮像対象側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、絞りＳ、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４から構成される。
【００５４】
第１レンズ群Ｇ１は、撮像対象から順に、像面側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ１、図上平行平板で表させる直角プリズムＬ２、像面側に凸面を向けた正レンズＬ３、撮像対象側に凸面を向けた正レンズＬ４から構成される。
【００５５】
第２レンズ群Ｇ２は、撮像対象から順に、撮像対象側に凸面を向けたメニスカス形状であり像面側の面が非球面である負レンズＬ５、両凹形状の負レンズＬ６、負レンズＬ６と接合された両凸形状の正レンズＬ７から構成される。
【００５６】
第３レンズ群Ｇ３は、撮像対象から順に、両凸形状であり撮像対象側の面が非球面である正レンズＬ８、正レンズＬ８と接合された像面側に凸面向けたメニスカス形状の負レンズＬ９、両凸形状の正レンズＬ１０、レンズＬ１０に接合された像面側に凸面向けたメニスカス形状の負レンズＬ１１、両凹形状であり両面が非球面である負レンズＬ１２から構成される。
【００５７】
第４レンズ群は、両凸形状であり両面が非球面である正レンズＬ１３から構成される。
【００５８】
広角端から望遠端へのズーミングに際しては、第１レンズ群Ｇ１は固定であり、第２レンズ群Ｇ２は像面側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は固定であり、第４レンズ群Ｇ４は、ローパスフィルタＦ、撮像素子２６の像面とともにさらに像面側に移動する。この移動より、広角端から望遠端へのズーミングにおいて、第１レンズ群Ｇ１と像面との軸上間隔が大きくなる。
【００５９】
なお、広角端から望遠端へのズーミングに際しては、第１レンズ群Ｇ１を撮像対象側に移動させ、第２レンズ群Ｇ２を撮像対象側に移動させ、第３レンズ群Ｇ３を撮像対象側に移動させ、第４レンズ群Ｇ４、ローパスフィルタＦ、撮像素子２６の像面を固定させることにより、第１レンズ群Ｇ１と像面との軸上間隔を大きくすることも可能である。この変形例では、ズーミングに際し、第１レンズ群Ｇ１の移動と第３レンズ群Ｇ３の移動を同じスピードで移動させると、駆動機構を簡素化することができる。
【００６０】
各実施形態における、撮像対象からの光を撮像素子上に結像させる撮像光学系は、撮像対象側から順に、光束を略直角に折り曲げる反射光学素子を含む第１レンズ群と、後続レンズ群とを有し、第１レンズ群と像面との軸上間隔を大きくすることにより広角端から望遠端に変倍を行う。
【００６１】
広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群と像面との軸上間隔を大きくすると、つまり、広角端において第１レンズ群が像面側に近づくと、第１レンズ群に入射する画角を決める光線が第１レンズ群の光軸から低い位置を通過するため、広角端において広画角にすることができる。また、反射光学素子を含む第１レンズ群を小型にすることができ、特に反射光学素子の奥行き方向を小型にすることができる。
【００６２】
また、次の式１の関係を満たすものである。
【００６３】
４＜（ＴＬｗ／ｄｒ）×（ｙ／ｆｗ）＜６                    ・・・式１
ただし、ＴＬｗは広角端での全系の長さ、ｄｒは反射光学素子の軸上間隔、ｙは像面の最大像高、ｆｗは広角端での全系の焦点距離である。
【００６４】
式１は、広角端での全系の長さに対する反射光学素子の軸上間隔と画角との関係を適切な範囲に規定するものである。（ＴＬｗ／ｄｒ）×（ｙ／ｆｗ）の値が式１の下限を越えると、第１レンズ群の軸上間隔が長くなり、撮像光学系の奥行きが大きくなり、好ましくない。逆に、（ＴＬｗ／ｄｒ）×（ｙ／ｆｗ）の値が式１の上限を越えると、反射光学素子の軸上間隔が小さくなり、広角端において、画角を決める光線を確保できず、広画角にすることが難しい。
【００６５】
また、次の式２の関係を満たすものとする。ただし、ｆ１は第１レンズ群の焦点距離である。
【００６６】
２＜｜ｆ１／ｆｗ｜＜４                    ・・・式２
式２は、広角端における第１レンズ群の屈折力の適切な範囲を規定し、良好な収差性能を維持するとともに小型化を実現するものである。｜ｆ１／ｆｗ｜の値が式２の下限を越えると、第１レンズ群の屈折力が強くなりすぎ、負の歪曲収差が増大し、その収差を補正することが困難となる。逆に、｜ｆ１／ｆｗ｜の値が式２の上限を越えると、第１レンズ群の屈折力が弱くなりすぎ、撮像光学系の全長が長くなる。
【００６７】
また、次の式３の関係を満たすものとする。ただし、ｆ２は後続レンズ群の第２レンズ群の焦点距離である。
【００６８】
０．５＜｜ｆ２／ｆｗ｜＜２                    ・・・式３
式３は、広角端における第２レンズ群の屈折力の適切な範囲を規定し、良好な収差性性能を維持するとともに撮像光学系の小型化を実現するものである。｜ｆ２／ｆｗ｜の値が式３の下限を越えると、第２レンズ群の屈折力が強くなりすぎ、諸々の収差が発生し、特に像面湾曲が悪化するとともに、非点収差が増大し、その収差を補正することが困難となる。逆に、｜ｆ１／ｆｗ｜の値が式３の上限を越えると、第２レンズ群の屈折力が弱くなりすぎ、撮像光学系の全長が長くなる。
【００６９】
また、撮像光学系の屈折力の配分を次のように構成することよい。撮像光学系は、第１レンズ群が正の屈折力を有し、後続レンズ群が撮像対象側から順に負の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズを有する。このような構成にすることにより、広角端で広画角にすることができるとともに、望遠端で明るくて（Ｆナンバーが小さい）、変倍率が高いレンズを達成することができる。
【００７０】
さらに、第２レンズ群は、正レンズと負レンズの接合レンズを有することが望ましい。このような構成にすることにより、撮像光学系の変倍を主に第２レンズ群が行う光学系においては、第２レンズ群の屈折力が強くなり、色収差が発生することになるが、第２レンズ群に配置した接合レンズが広角端と望遠端の色収差を良好に補正する。
【００７１】
また、次の関係を満たすことが望ましい。ただし、ＴＬｔは望遠端での全長の長さである。
【００７２】
１．１＜ＴＬｔ／ＴＬｗ＜２                    ・・・式４
式４は、広角端と望遠端との全長の比を適切な範囲に規定するものである。広角端と望遠端との全長の比が、規定の範囲にあると、入射瞳位置を像面から遠ざけて撮像対象側に寄せる配置とすることができ、広画角においても、第１レンズ群の有効径が小さくなり、撮像光学系を小型にすることができる。  ＴＬｔ／ＴＬｗの値が式４の下限を越えると、広角端と望遠端の全長がほぼ同じ長さになり、第１レンズ群の有効径が大きくなり、撮像光学系の小型化に適さない。逆に、ＴＬｔ／ＴＬｗの値が式４の上限を越えると、広角端と望遠端との全長の比が大きくなり、変倍移動の機構の構成が複雑になる。
【００７３】
また、変倍を行う際に、次のように移動する構成が望ましい。撮像光学系と、撮像光学系によって導かれた光を受けて画像を形成する撮像素子とを備える撮像装置において、第１レンズ群が正の屈折力を有し、後続レンズ群が撮像対象側から順に負の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズを有し、変倍を行う際に、第１レンズ群が固定され、第４レンズ群が撮像素子の像面とともに移動する。このような構成にすることにより、変倍に際し、撮像素子を移動させ、反射光学素子を有する第１レンズ群を固定して、撮像光学系の全長を変えるため、近距離の被写体を撮像する場合、変倍しても被写体の視野の変動がない。
【００７４】
反射光学素子Ｌ２（図８ではＰＲ）は、内部反射プリズム、表面反射プリズム、内部反射平面ミラー、表面反射ミラーのいずれでもよいが、内部反射プリズム、表面反射プリズムが望ましい。それらのプリズムは、その媒質の屈折率により、空気間隔による物理的な間隔よりも短い間隔となるために、第１レンズ群Ｇ１をさらに小型にすることができる。
【００７５】
なお、上記の各実施形態ではスチル画像を撮像するデジタルカメラの例を掲げたが、本発明の撮像光学系は、動画を撮像するデジタルビデオカメラや、モバイルコンピュータ、携帯電話、情報携帯端末等の情報処理機器に組み込まれるカメラに採用することも可能である。
【実施例】
【００７６】
本発明を実施した撮像装置に含まれる撮像光学系の構成を、コンストラクションデータ、収差図を挙げて、更に具体的に説明する。ここで実施例として説明する実施例１乃至５は、前述した第１乃至第５の実施形態にそれぞれ対応している。第１乃至第５の実施形態を表すレンズ構成図（図３乃至７）は、対応する実施例１乃至５のレンズ構成をそれぞれ示している。
【００７７】
表１乃至１０のコンストラクションデータにおいて、曲率半径をｒで示し、撮像対象側から順に番号を付し、軸上間隔をｄで示し、撮像対象側からの軸上間隔を表の上から順に表している。ズーミングにより変化する軸上間隔については、広角端と中間の焦点距離と望遠端での値を、左から順に表している。屈折率、アッベ数をＮ、νで示し、撮像対象側からの屈折率、アッベ数を表の上から順に表している。また、屈折率およびアッベ数はｄ線に対するものであり、屈折率およびアッベ数は空気については省略してある。なお、非球面については面番号の末尾にアスタリスク（＊印）を付している。撮像素子が最終面の後ろに配置されている。全系の焦点距離距離（ｆ）を広角端と中間の焦点距離と望遠端で、各焦点距離におけるＦナンバー（ＦＮＯ）を他のデータとともに示す。焦点距離、曲率半径、軸上間隔の単位はｍｍである。
【００７８】
非球面は次の式５で定義している。
【００７９】
Ｘ（Ｈ）＝Ｃ・Ｈ2／｛１＋（１−ε・Ｃ2・Ｈ2）1/2｝＋ΣＡｋ・Ｈｋ  ・・・式５
ここで、Ｈは光軸に対して垂直な方向の高さ、Ｘ（Ｈ）は高さＨの位置での光軸方向の変位量（面頂点基準）、Ｃは近軸曲率、εは２次曲面パラメータ、ｋは非球面の次数、Ａｋはｋ次の非球面係数である。
【００８０】
図９乃至１４の収差図について、広角端（ａ）と中間の焦点距離（ｂ）と望遠端（ｃ）の各収差を示す。球面収差の線ｄはｄ線の収差、線ＳＣは正弦条件不満足量を表している。また、非点収差の線ＤＭおよび線ＤＳはそれぞれメリジオナル面およびサジタル面での収差である。単位は、歪曲の横軸のみ百分率であり、他の軸については全てｍｍである。
【００８１】
条件式に対応する各実施例の値と広角端における画角を表１１に示し、各実施例はすべて条件式を満たし、課題を達成している。
＜実施例１＞
【００８２】
【表１】
0004839753.tif 000002
【００８３】
［非球面データ］
【００８４】
【表２】
0004839753.tif 000003
【００８５】
＜実施例２＞
【００８６】
【表３】
0004839753.tif 000004
【００８７】
［非球面データ］
【００８８】
【表４】
0004839753.tif 000005
【００８９】
＜実施例３＞
【００９０】
【表５】
0004839753.tif 000006
【００９１】
［非球面データ］
【００９２】
【表６】
0004839753.tif 000007
【００９３】
＜実施例４＞
【００９４】
【表７】
0004839753.tif 000008
【００９５】
［非球面データ］
【００９６】
【表８】
0004839753.tif 000009
【００９７】
＜実施例５＞
【００９８】
【表９】
0004839753.tif 000010
【００９９】
［非球面データ］
【０１００】
【表１０】
0004839753.tif 000011
【０１０１】
［条件式対応値］
【０１０２】
【表１１】
0004839753.tif 000012
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】各実施形態のデジタルカメラの外観を模式的に示す正面図（ａ）および背面図（ｂ）。
【図２】各実施形態のデジタルカメラの構成を模式的に示す図。
【図３】第１の実施形態のデジタルカメラの撮像光学系の構成を示す図。
【図４】第２の実施形態のデジタルカメラの撮像光学系の構成を示す図。
【図５】第３の実施形態のデジタルカメラの撮像光学系の構成を示す図。
【図６】第４の実施形態のデジタルカメラの撮像光学系の構成を示す図。
【図７】第５の実施形態のデジタルカメラの撮像光学系の構成を示す図。
【図８】第１の実施形態の撮像光学系の広角端での使用状態を示す構成図。
【図９】第１の実施形態のデジタルカメラの撮像光学系の広角端（ａ）、中間焦点距離（ｂ）、望遠端（ｃ）での収差を示す図。
【図１０】第２の実施形態のデジタルカメラの撮像光学系の広角端（ａ）、中間焦点距離（ｂ）、望遠端（ｃ）での収差を示す図。
【図１１】第３の実施形態のデジタルカメラの撮像光学系の広角端（ａ）、中間焦点距離（ｂ）、望遠端（ｃ）での収差を示す図。
【図１２】第４の実施形態のデジタルカメラの撮像光学系の広角端（ａ）、中間焦点距離（ｂ）、望遠端（ｃ）での収差を示す図。
【図１３】第５の実施形態のデジタルカメラの撮像光学系の広角端（ａ）、中間焦点距離（ｂ）、望遠端（ｃ）での収差を示す図。
【符号の説明】
【０１０４】
１  デジタルカメラ
１２  撮像光学系
２６  撮像素子
Ｇ１〜Ｇ５  レンズ群
Ｌ１〜Ｌ１３  レンズ
ＰＲ  プリズム
Ｓ  絞り
Ｆ  ローパスフィルタ
ｒ１〜ｒ２９  面
【図１】
0004839753.tif 000013
【図２】
0004839753.tif 000014
【図３】
0004839753.tif 000015
【図４】
0004839753.tif 000016
【図５】
0004839753.tif 000017
【図６】
0004839753.tif 000018
【図７】
0004839753.tif 000019
【図８】
0004839753.tif 000020
【図９】
0004839753.tif 000021
【図１０】
0004839753.tif 000022
【図１１】
0004839753.tif 000023
【図１２】
0004839753.tif 000024
【図１３】
0004839753.tif 000025