(57)【要約】【課題】  諸収差の補正を容易に行うことができる焦点距離を可変可能な光学系を提供する。【解決手段】  物体側からレンズ群として順に正の屈折力を有する第１レンズ群１１と、負の屈折力を有する第２レンズ群１２と、正の屈折力を有する第３レンズ群１３と、正の屈折力を有する第４レンズ群１４とからなり、各レンズ群１１〜１４の間隔を変えて焦点距離を変化させるようにしている。また第３レンズ群１３の物体側に絞り１５が設けられている。そして、第３レンズ群１３の最も像面１６側に屈折力の弱い補正レンズ２１を配置するようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレンズ群と絞りを有し、少なくとも一つのレンズ群を移動させることにより焦点距離を変化させる光学系において、前記絞りより像面側のレンズ群の最も像面側に屈折力の弱い補正レンズを設けたことを特徴とする光学系。
【請求項２】
請求項１に記載の光学系において、ｆを補正レンズの焦点距離、ｆｗを可変焦点距離光学系の最も広角側の焦点距離としたときに、
｜ｆｗ／ｆ｜＜０．１
という条件式を満足することを特徴とする光学系。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の光学系において、前記補正レンズの少なくとも１面が非球面からなることを特徴とする光学系。
【請求項４】
請求項３に記載の光学系において、Ｓを補正レンズの有効径での非球面量、ｆを補正レンズの焦点距離としたときに、前記補正レンズの非球面が、
２×１０-4＜｜Ｓ／ｆ｜＜１×１０-3
という条件式を満足することを特徴とする光学系。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の光学系において、前記補正レンズが成型によって作られることを特徴とする光学系。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の光学系を備えていることを特徴とする撮影レンズユニット。
【請求項７】
請求項６に記載の撮影レンズユニットを備えてい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、焦点距離を可変できる光学系、及びこの光学系を備えた撮像レンズユニット、撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラなどに適用されるＣＣＤ等の撮像素子を受光素子として用いた光学系として、物体側からレンズ群として順に負の屈折力をもつ第１群と、正の屈折力をもつ第２群と、正の屈折力をもつ第３群とを備え、第２群の物体側に当該第２群と一体に移動する絞りを有する可変焦点距離レンズが知られている。
【特許文献１】特開２００３−１３１１３４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の撮像素子を受光素子として用いた光学系では、撮像素子へ略垂直に光線を入射させる必要があること、光学系と撮像素子との間に光学的ローパスフィルタや赤外カットフィルタ等のフィルタ類を配置する必要があること等から、長いバックフォーカスを確保する必要があった。バックフォーカスを長くした光学系に対して画角を広げることは諸収差の補正を困難にしていた。
そこで、本発明は、上記したような点を鑑みてなされたものであり、諸収差の補正を容易に行うことができる焦点距離を可変可能な光学系、及びこの光学系を備えた撮像レンズユニット、撮像装置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】
【０００４】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、複数のレンズ群と絞りを有し、少なくとも一つのレンズ群を移動させることにより焦点距離を変化させる光学系において、前記絞りより像面側のレンズ群の最も像面側に屈折力の弱い補正レンズを設けた光学系を特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光学系において、ｆを補正レンズの焦点距離、ｆｗを可変焦点距離光学系の最も広角側の焦点距離としたときに、｜ｆｗ／ｆ｜＜０．１という条件式を満足することを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の光学系において、前記補正レンズの少なくとも１面が非球面からなることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の光学系において、Ｓを補正レンズの有効径での非球面量、ｆを補正レンズの焦点距離としたときに、前記補正レンズの非球面が、２×１０-4＜｜Ｓ／ｆ｜＜１×１０-3という条件式を満足することを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の光学系において、前記補正レンズが成型によって作られることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の光学系を備えている撮影レンズユニットを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の撮影レンズユニットを備えている撮像装置を特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、レンズ群のうち主に結像作用を担う絞り直後のレンズ群の像面側に屈折力の弱く収差補正にのみ作用の大きい補正レンズを設けたことで、小型で組立性の良い諸収差の良好に補正された広角端の画角の広い可変焦点距離の光学系を実現ができる。
従って、本発明の光学系を用いて撮影レンズユニット及び撮像装置を構成すれば、撮影レンズユニット及び撮像装置の小型化を図ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１は、本発明の光学系を実施する可変焦点距離レンズの縦断面図である。
この図１に示す可変焦点距離レンズ１は、物体側（図１の左側）からレンズ群として順に正の屈折力を有する第１レンズ群１１と、負の屈折力を有する第２レンズ群１２と、正の屈折力を有する第３レンズ群１３と、正の屈折力を有する第４レンズ群１４とからなり、各レンズ群１１〜１４の間隔を変えて焦点距離を変化させるようにしている。また第３レンズ群１３の物体側に絞り１５が設けられている。また、第４レンズ群１４と像面１７との間にある平行平板１７は水晶ローパスフィルタや赤外カットフィルタ等のフィルタ類、または例えばＣＣＤなどの撮像素子を保護する保護ガラスである。
そして、本実施形態の可変焦点距離レンズ１においては、第３レンズ群１３の最も像面１６側に屈折力の弱い補正レンズ２１を配置するようにした点に特徴がある。
このように構成した可変焦点距離レンズ１では、
ｆを補正レンズの焦点距離、ｆｗを可変焦点距離光学系の最も広角側の焦点距離としたときに、
｜ｆｗ／ｆ｜＜０．１・・・（１）
という条件式（１）の範囲を越えると、補正レンズ２１の負の屈折率が強くなり、コマ収差を増大させる要因となる。また補正レンズ２１の少なくとも１面を非球面とすることにより収差補正力が増大する。
この時、Ｓを補正レンズの有効径での非球面量、ｆを補正レンズの焦点距離としたときに、補正レンズ２１の非球面が、
２×１０-4＜｜Ｓ／ｆ｜＜１×１０-3・・・（２）
という条件式（２）を満足することが望ましく、条件式（２）の下限値を越えると収差補正が不十分となり良好な結像性能を得られない。
逆に上限値を越えると収差補正に与える影響が大きくなりすぎ、補正レンズ２１の位置ずれに対して性能の劣化が大きくなり、光学系の組立に問題を生じやすくなる。
更に、補正レンズ２１を成型により作ることによりコストを低く抑えつつ大量生産を可能にする。
近年では通常のガラスレンズも成型により作ることが可能ではあるが、強い屈折力を有するレンズは中心部と周辺部との肉厚に差が大きく本来的には成型に不向きである。
これに対して、本実施形態の可変焦点距離レンズ１に用いる補正レンズ２１は屈折力が弱いことから中心部と周辺部との肉厚さが小さく成型での製造に適しており、成型に要する時間の短縮、圧力の低圧化が期待でき、この結果、成型に要するエネルギーの低量化による環境負荷への低減を図ることができる。
【０００７】
＜実施例＞
［第１実施例］
図２は本発明の光学系に係る可変焦点距離レンズの第１実施例の収差図であり、図２（ａ）は広角端の収差図、図２（ｂ）は中間焦点距離の収差図、図２（ｃ）は望遠端の収差図である。
【表１】
2007078737.tif 000003
【０００８】
［第２実施例］
図３は本発明に係る可変焦点距離レンズの第１実施例の収差図であり、図３（ａ）は広角端の収差図、図３（ｂ）は中間焦点距離の収差図、図３（ｃ）は望遠端の収差図である。
【表２】
2007078737.tif 000004
【０００９】
次に、本実施形態の可変焦点距離レンズ１を撮影レンズとして内蔵した撮像装置であるデジタルカメラ１１１について説明する。
図４は、デジタルカメラ１１１の電気的な接続のブロック図、図５は、デジタルカメラ１１１の外観斜視図である。
デジタルカメラ１１１は、撮影レンズ１１２（可変焦点距離レンズ１）と受光素子（エリアセンサ）１１３を有し、撮影レンズ１１２によって形成される撮影対象物の像を受光素子１１３上で読み取るように構成されている。
受光素子１１３からの出力は中央演算装置１１４の制御を受ける信号処理装置１１５によって処理され、デジタル情報に変換される。信号処理装置１１５によってデジタル化された画像情報は、中央演算装置１１４の制御を受ける画像処理装置１１６において所定の画像処理を受けた後、半導体メモリ１１７に記録される。液晶モニタ１１８には撮影中の画像を表示することもできるし、半導体メモリ１１７に記録されている画像を表示することもできる。また、半導体メモリ１１７に記録した画像は通信カード１１９等を使用して外部へ送信することも可能である。
【００１０】
撮影レンズ１１２はデジタルカメラ１１１の携帯時には図４（ａ）に示すように沈胴状態にあり、ユーザが電源スイッチ１２２を操作して電源を入れると、図４（ｂ）に示すように鏡胴１２１が繰り出される。このとき、鏡胴１２１の内部でズームレンズである撮影レンズ１１２の各群は例えば短焦点端の配置となっており、ズームレバーを操作することで各群の配置が変化し、長焦点端への変倍を行うことができる。このとき、ファインダ１２０も撮影レンズの画角の変化に連動して変倍する。
シャッタボタン１２４の半押しによりフォーカシングがなされる。シャッタボタン１２４をさらに押し込むと撮影がなされ、その後は既述の処理がなされる。
半導体メモリ１１７に記録した画像を液晶モニタ１２５に表示し、あるいは、通信カード１１９等を使用して外部へ送信する際は、操作ボタン１２６を使用して行う。半導体メモリ１１７及び通信カード１１９等は、それぞれ専用または汎用のスロット１２７に挿入して使用される。なお、符号１２８はフラッシュ、符号１２９はズームレバーである。
このように本発明の光学系を用いて撮影レンズユニットを構成すれば、撮影レンズユニットの小型化を図ることができるので、撮影レンズユニットを備えた撮像装置の小型化を図ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の光学系を実施する可変焦点距離レンズの縦断面図。
【図２】本発明の光学系に係る可変焦点距離レンズの第１実施例の収差図。
【図３】本発明の光学系に係る可変焦点距離レンズの第２実施例の収差図。
【図４】デジタルカメラの電気的な接続のブロック図。
【図５】デジタルカメラの外観斜視図。
【符号の説明】
【００１２】
１…可変焦点距離レンズ、１１…第１レンズ群、１２…第２レンズ群、１３…第３レンズ群、１４…第４レンズ群、１５…絞り、１６…像面、１７…平行平板、２１…補正レンズ、１１１…デジタルカメラ、１１２…撮影レンズ、１１３…受光素子、１１４…中央演算装置、１１５…信号処理装置、１１６…画像処理装置、１１７…半導体メモリ、１１８…液晶モニタ、１１９…通信カード、１２０…ファインダ、１２１…鏡胴、１２２…電源スイッチ、１２４…シャッタボタン、１２５…液晶モニタ、１２６…操作ボタン、１２８…フラッシュ、１２９…ズームレバー
【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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