(57)【要約】  【課題】  高性能でコンパクトな縮小光学系と、それを備えた撮像装置を提供する。  【解決手段】  被写体を結像する主レンズ系ＭＬに対し、その主レンズ系ＭＬにより形成される像を再結像することなく縮小し、主レンズ系が結像するフォーマットの画面サイズよりも小さな画面サイズのフォーマットを有する撮像素子に結像する縮小光学系ＳＬであって、物体側凸のメニスカス単レンズＬＡを最も物体側に有し、そのメニスカス単レンズＬＡが条件式：-0.2＜(R1−R2)／(R1＋R2)＜0.3(R1：メニスカス単レンズＬＡの物体側面の曲率半径、R2：メニスカス単レンズＬＡの像側面の曲率半径)を満足する。【選択図】      図１
2007003652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を結像する主レンズ系に対し、その主レンズ系により形成される像を再結像することなく縮小し、主レンズ系が結像するフォーマットの画面サイズよりも小さな画面サイズのフォーマットを有する撮像素子に結像する縮小光学系であって、物体側凸のメニスカス単レンズを最も物体側に有し、そのメニスカス単レンズが以下の条件式(1)を満足することを特徴とする縮小光学系；
-0.2＜(R1−R2)／(R1＋R2)＜0.3  …(1)
ただし、
R1：メニスカス単レンズの物体側面の曲率半径、
R2：メニスカス単レンズの像側面の曲率半径、
である。
【請求項２】
前記メニスカス単レンズが以下の条件式(2)を満足することを特徴とする請求項１記載の縮小光学系；
0.1＜tm／ts＜0.5  …(2)
ただし、
tm：メニスカス単レンズの芯厚、
ts：縮小光学系全体の軸上厚み、
である。
【請求項３】
前記メニスカス単レンズの像側に少なくとも一組の接合レンズを有し、その接合レンズが以下の条件式(3)を満足することを特徴とする請求項１又は２記載の縮小光学系；
Δνd＞10  …(3)
ただし、
Δνd：接合レンズを構成するレンズのアッベ数の差、
である。
【請求項４】
最も像側に位置するレンズが非球面を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の縮小光学系。
【請求項５】
以下の条件式(4)を満足することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の縮小光学系；
rr＜0.8  …(4)
ただし、
rr：縮小率、
rr＝SY／LY、
SY：撮像素子の画面の対角線長の１／２、
LY：主レンズ系が結像するフォーマットの撮像素子に対し、主レンズ系のみにより形成される像の最大像高、
である。
【請求項６】
前記主レンズ系が結像するフォーマットは１３５システムであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の縮小光学系。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の縮小光学系を備え、交換可能に搭載される前記主レンズ系を装着可能と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】
本発明は縮小光学系に関するものであり、例えば、被写体の映像を撮像素子で取り込むデジタルカメラや画像入力機能付きデジタル機器において、交換可能な主レンズ系で形成される被写体像を縮小する縮小光学系と、それを備えた撮像装置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の普及に伴い、手軽に画像を取り込めるデジタルカメラが普及しつつある。そして、デジタルカメラの普及が進むにつれて様々な仕様の撮影光学系が要望されてきている。銀塩フィルムに画像を記録する一眼レフカメラではレンズ交換が可能になっているため、一眼レフカメラ用の交換レンズをデジタルカメラに適用できれば上記要望に応えることができる。これを実現するため、交換レンズの像面近傍にコンデンサレンズを配置し、交換レンズにより形成された像をリレーレンズ系で再結像する撮影光学系が特許文献１〜３で提案されている。また、交換レンズにより形成された像を再結像させずに縮小する縮小光学系が特許文献４で提案されている。
【特許文献１】特開昭６３−２０５６２６号公報
【特許文献２】特開平７−２５３５３７号公報
【特許文献３】特開平８−１１４７４２号公報
【特許文献４】特開２０００−１２１９３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１〜３で提案されている光学構成では、交換レンズで形成された像を再結像させる構成が撮影光学系全体の大型化を招いてしまう。また、特許文献４で提案されている光学構成では、主レンズ系としての交換レンズにおいて諸収差の補正が完了しているため、追加される縮小光学系において諸収差を充分に補正することが難しいという問題がある。
【０００４】
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、高性能でコンパクトな縮小光学系と、それを備えた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】
【０００５】
上記目的を達成するために、第１の発明の縮小光学系は、被写体を結像する主レンズ系に対し、その主レンズ系により形成される像を再結像することなく縮小し、主レンズ系が結像するフォーマットの画面サイズよりも小さな画面サイズのフォーマットを有する撮像素子に結像する縮小光学系であって、物体側凸のメニスカス単レンズを最も物体側に有し、そのメニスカス単レンズが以下の条件式(1)を満足することを特徴とする。
-0.2＜(R1−R2)／(R1＋R2)＜0.3  …(1)
ただし、
R1：メニスカス単レンズの物体側面の曲率半径、
R2：メニスカス単レンズの像側面の曲率半径、
である。
【０００６】
第２の発明の縮小光学系は、上記第１の発明において、前記メニスカス単レンズが以下の条件式(2)を満足することを特徴とする。
0.1＜tm／ts＜0.5  …(2)
ただし、
tm：メニスカス単レンズの芯厚、
ts：縮小光学系全体の軸上厚み、
である。
【０００７】
第３の発明の縮小光学系は、上記第１又は第２の発明において、前記メニスカス単レンズの像側に少なくとも一組の接合レンズを有し、その接合レンズが以下の条件式(3)を満足することを特徴とする。
Δνd＞10  …(3)
ただし、
Δνd：接合レンズを構成するレンズのアッベ数の差、
である。
【０００８】
第４の発明の縮小光学系は、上記第１〜第３のいずれか１つの発明において、最も像側に位置するレンズが非球面を有することを特徴とする。
【０００９】
第５の発明の縮小光学系は、上記第１〜第４のいずれか１つの発明において、以下の条件式(4)を満足することを特徴とする。
rr＜0.8  …(4)
ただし、
rr：縮小率、
rr＝SY／LY、
SY：撮像素子の画面の対角線長の１／２、
LY：主レンズ系が結像するフォーマットの撮像素子に対し、主レンズ系のみにより形成される像の最大像高、
である。
【００１０】
第６の発明の縮小光学系は、上記第１〜第５のいずれか１つの発明において、前記主レンズ系が結像するフォーマットは１３５システムであることを特徴とする。
【００１１】
第７の発明の撮像装置は、上記第１〜第６のいずれか１つの発明に係る縮小光学系を備え、交換可能に搭載される前記主レンズ系を装着可能とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、縮小光学系が最も物体側に物体側凸のメニスカス単レンズを有し、そのメニスカス単レンズが所定の条件を満たした構成になっているため、高性能でコンパクトな縮小光学系を実現することができる。本発明に係る縮小光学系を撮像装置に備えることによって主レンズ系のレンズ交換が可能になるため、例えば、銀塩式一眼レフカメラ用の交換レンズをデジタルカメラに適用することが可能になる。また、最も広く普及している１３５システムのフォーマットの交換レンズを使用することが可能になるため、新たなフォーマットの交換レンズは必要ない。したがって、安価にレンズ交換式デジタルカメラのシステムを構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施した縮小光学系，撮影光学系，撮像装置等を、図面を参照しつつ説明する。一般に縮小光学系とは、結像作用を有する主レンズ系の後方に配置されたときの横倍率：βｓ＝ｙｓ／ｙｍ(ｙｍ：主レンズ系の最大像高、ｙｓ：主レンズ系と付加光学系とが合成された撮影光学系の最大像高)が１より小さくなるような付加光学系である。フォーマットの小さな撮像素子に対し主レンズ系のみを用いると画角は狭くなるが、主レンズ系に縮小光学系を付加すれば、フォーマットの小さな撮像素子を用いながら縮小前(すなわち主レンズ系のみを用いた場合)と同じ画角を得ることができる。したがって、後述する各実施の形態のように主レンズ系により形成される像を縮小する縮小光学系を用いれば、主レンズ系のレンズ交換が可能になり、例えば、銀塩式一眼レフカメラ用の交換レンズをデジタルカメラに適用することが可能になる。また、縮小率が小さくなると実効的に明るくなるので、フォーマットの小さな撮像素子を用いながら、銀塩式一眼レフカメラ用の広角レンズを実質的に明るいデジタルカメラ用の広角レンズとして使用することが可能になる。
【００１４】
図９に、被写体の静止画撮影や動画撮影に用いられるカメラＣＵ(デジタルカメラ，画像入力機能付きデジタル機器等に相当する。)の概略光学構成例を模式的断面で示す。カメラＣＵは、カメラボディＣＢと交換レンズＣＬから成っている。交換レンズＣＬは、銀塩式一眼レフカメラ用の交換レンズに相当し、被写体を結像する主レンズ系ＭＬを内蔵している。カメラボディＣＢは、交換可能に搭載される主レンズ系ＭＬを装着可能とする撮像装置であって、縮小光学系ＳＬ，シャッターＳＹ，撮像素子ＳＲ，ＥＶＦファインダーＦＲ，表示装置ＤＰ(例えばＬＣＤ：Liquid Crystal Display)等を備えている。
【００１５】
縮小光学系ＳＬは、主レンズ系ＭＬにより形成される像を再結像することなく縮小する光学系であり、主レンズ系ＭＬとの組み合わせで被写体像(ＩＭ：像面)を変倍可能に形成するズームレンズ系ＺＬ(変倍光学系として機能する撮影光学系に相当する。)を構成している。主レンズ系ＭＬと縮小光学系ＳＬから成るズームレンズ系ＺＬでは、複数のレンズ群が光軸ＡＸに沿って移動し、レンズ群間隔を変化させることにより変倍(すなわちズーミング)を行う。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ＺＬ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、表示装置ＤＰによる被写体の映像表示に用いられる。
【００１６】
図１〜図４は、第１〜第４の実施の形態を構成するズームレンズ系ＺＬにそれぞれ対応するレンズ構成図であり、広角端(Ｗ)でのレンズ配置を光学断面で示している。また、図１０は、第１〜第４の実施の形態で共通に用いられている主レンズ系ＭＬ単独のレンズ構成図であり、広角端(Ｗ)でのレンズ配置を光学断面で示している。各レンズ構成図中、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。また各レンズ構成図中、矢印ｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４は広角端(Ｗ)から望遠端(Ｔ)へのズーミングにおける第１レンズ群ＧＲ１，第２レンズ群ＧＲ２，第３レンズ群ＧＲ３，第４レンズ群ＧＲ４の移動をそれぞれ模式的に示しており、最も像側の矢印は第５レンズ群ＧＲ５と平行平面板ＰＴ(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。)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。また、撮像素子ＳＲは４／３型対応である。
【００１７】
第１〜第４の実施の形態(図１〜図４)のズームレンズ系ＺＬは、物体側から順に、正のパワー(パワー：焦点距離の逆数で定義される量)を有する第１レンズ群ＧＲ１と、負のパワーを有する第２レンズ群ＧＲ２と、絞りＳＴと、正のパワーを有する第３レンズ群ＧＲ３と、正のパワーを有する第４レンズ群ＧＲ４と、正のパワーを有する第５レンズ群ＧＲ５と、から成っており、各レンズ群間隔を変化させることによりズーミングを行う５成分ズーム構成になっている。このズームレンズ系ＺＬは、前述したように主レンズ系ＭＬと縮小光学系ＳＬとから成っており、被写体を結像する主レンズ系ＭＬに対し、縮小光学系ＳＬは主レンズ系ＭＬにより形成される像を再結像することなく縮小する。なお、いずれの実施の形態においても同一構成の主レンズ系ＭＬが用いられており、第２レンズ群ＧＲ２と第３レンズ群ＧＲ３との間に配置されている絞りＳＴは、第３レンズ群ＧＲ３と共にズーム移動する(矢印ｍ３)。
【００１８】
第１〜第４の実施の形態(図１〜図４)に用いられている主レンズ系ＭＬ(図１０)は、第１〜第４レンズ群ＧＲ１〜ＧＲ４から成る正・負・正・正の４成分ズームレンズ系として、単独でも良好な光学性能を有しており、また、カメラＣＵの交換レンズＣＬとして容易に交換可能に搭載される構成になっている。一方、縮小光学系ＳＬはズームレンズ系ＺＬの最終群である正パワーの第５レンズ群ＧＲ５として、カメラボディＣＢに固定状態で搭載されている。各実施の形態のレンズ構成を以下に詳しく説明する。
【００１９】
第１〜第４の実施の形態(図１〜図４)における主レンズ系ＭＬの各レンズ群は、以下のように構成されている。第１レンズ群ＧＲ１は、物体側から順に、像側に凹の負メニスカスレンズ及び両凸の正レンズから成る接合レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと、から成っている。第２レンズ群ＧＲ２は、物体側から順に、物体側面が非球面から成る像側に凹の負メニスカスレンズと、両凹の負レンズと、両凸の正レンズと、物体側に凹の負メニスカスレンズと、で構成されている。第３レンズ群ＧＲ３は、物体側から順に、両凸の正レンズ２枚と、両凹の負レンズと、で構成されており、第３レンズ群ＧＲ３の物体側にはズーミングに際して第３レンズ群ＧＲ３と共に移動する絞りＳＴが配置されている。第４レンズ群ＧＲ４は、物体側から順に、両凸の正レンズと、両面非球面から成る像側に凹の負メニスカスレンズと、で構成されている。
【００２０】
第１〜第４の実施の形態(図１〜図４)において、第５レンズ群ＧＲ５を構成している縮小光学系ＳＬは、以下のように構成されている。第１の実施の形態(図１)では、物体側から順に、物体側に凸の負のメニスカス単レンズＬＡと、両凸の正レンズ及び両凹の負レンズから成る接合レンズＬＢと、で構成されている。第２の実施の形態(図２)では、物体側から順に、物体側に凸の負のメニスカス単レンズＬＡと、物体側に凸の正メニスカスレンズ及び像側に凹の負メニスカスレンズから成る接合レンズＬＢと、物体側に凸の正メニスカスレンズと、で構成されている。第３の実施の形態(図３)では、物体側から順に、物体側に凸の負のメニスカス単レンズＬＡと、両凸の正レンズ及び両凹の負レンズから成る接合レンズＬＢと、像側面が非球面から成る物体側に凸の正メニスカスレンズと、で構成されている。第４の実施の形態(図４)では、物体側から順に、物体側に凸の正のメニスカス単レンズＬＡと、像側に凹の負メニスカスレンズ及び物体側に凸の正メニスカスレンズから成る接合レンズＬＢと、像側面が非球面から成る物体側に凸の正メニスカスレンズと、で構成されている。
【００２１】
いずれの実施の形態においても、縮小光学系ＳＬは物体側凸のメニスカス単レンズＬＡを最も物体側に有している。縮小光学系において光線高を下げるためには、物体側に凸の比較的厚いメニスカスレンズ(又はレンズブロック)が有効である。そのメニスカスレンズを最も物体側に配置すれば、効率良く収差補正(特に像面湾曲の補正)を行うとともに縮小光学系全体をコンパクトな構成にすることができる。また、最も物体側のレンズを接合レンズにすると、軸上色収差と倍率色収差との収差補正上の両立が難しくなるので、特に倍率色収差に関しては像側のレンズで補正する方が効率的である。したがって、物体側から２枚目以降に接合レンズを配置することが好ましい。そして、最も物体側のレンズは径が最も大きくなるので、最も物体側のレンズを単レンズにすれば縮小光学系の軽量化が可能となり、コスト上のメリットも得られる。したがって、縮小光学系における最も物体側のレンズとして、物体側凸のメニスカス単レンズを配置することが好ましい。
【００２２】
上記のように縮小光学系が最も物体側に物体側凸のメニスカス単レンズを有する構成にすれば、高性能でコンパクトな縮小光学系を実現することができる。その縮小光学系を撮像装置に備えれば、例えば、銀塩式一眼レフカメラ用の交換レンズをデジタルカメラ等に対し交換可能に使用することが可能となる。そして、その撮像装置をデジタルカメラ，携帯情報機器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。また、上記メニスカス単レンズの形状等が所定の条件を満たすようにすれば、以下に説明するように、小型化，低コスト化等とのバランスを良好に保ちながら収差性能等を更に向上させることが可能となる。
【００２３】
以下の条件式(1)を満足することが望ましい。
-0.2＜(R1−R2)／(R1＋R2)＜0.3  …(1)
ただし、
R1：メニスカス単レンズの物体側面の曲率半径、
R2：メニスカス単レンズの像側面の曲率半径、
である。
【００２４】
前記メニスカス単レンズの役割は光線高を下げることであるから、できるだけ収差を発生させないことが望ましい。つまり、メニスカス単レンズの前面(すなわち物体側面)で発生した収差が、メニスカス単レンズの後面(すなわち像側面)で発生した収差により打ち消されることが望ましい。そのためには、メニスカス単レンズの両面の曲率が近いことが必要である。この観点から、条件式(1)はメニスカス単レンズのシェイプファクターについて好ましい条件範囲を規定している。条件式(1)の条件範囲を外れると、残存収差が大きくなるため、それを他のレンズで補正することが困難になる。
【００２５】
以下の条件式(1a),(1b)のうちの少なくとも１つを満足することが更に望ましい。
-0.15＜(R1−R2)／(R1＋R2)＜0.2  …(1a)
-0.10＜(R1−R2)／(R1＋R2)＜0.1  …(1b)
この条件式(1a),(1b)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。
【００２６】
以下の条件式(2)を満足することが望ましい。
0.1＜tm／ts＜0.5  …(2)
ただし、
tm：メニスカス単レンズの芯厚、
ts：縮小光学系全体の軸上厚み、
である。
【００２７】
条件式(2)は、前記メニスカス単レンズの芯厚に関して好ましい条件範囲を規定している。条件式(2)の下限を越えると、メニスカス単レンズの芯厚が薄くなるため、光線高を下げる働きが不十分になる。逆に、条件式(2)の上限を越えると、メニスカス単レンズの芯厚が厚くなるため光線高を下げる働きは大きくなるが、像面湾曲が発生するためこれを補正するのが困難になる。
【００２８】
以下の条件式(2a),(2b)のうちの少なくとも１つを満足することが更に望ましい。
0.12＜tm／ts＜0.40  …(2a)
0.15＜tm／ts＜0.35  …(2b)
この条件式(2a),(2b)は、上記条件式(2)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。
【００２９】
縮小光学系ＳＬが最も物体側に有する物体側に凸のメニスカス単レンズＬＡは、第１〜第３の実施の形態では負のパワーを有しており、第４の実施の形態では正のパワーを有している。また、メニスカス単レンズＬＡの像側には一組の接合レンズＬＢが隣り合うように配置されている。その接合レンズＬＢは、第１〜第３の実施の形態では、物体側から順に正レンズと負レンズとが接合された構成になっており、第４の実施の形態では、物体側から順に負レンズと正レンズとが接合された構成になっている。各実施の形態のように、少なくとも一組の接合レンズを前記物体側凸のメニスカス単レンズの像側に配置することが好ましく、それによって省スペース化や色収差補正を効果的に達成することが可能となる。
【００３０】
縮小光学系は前記メニスカス単レンズの像側に少なくとも一組の接合レンズを有し、その接合レンズが以下の条件式(3)を満足することが更に望ましい。
Δνd＞10  …(3)
ただし、
Δνd：接合レンズを構成するレンズのアッベ数の差、
である。
【００３１】
条件式(3)は、前記メニスカス単レンズの像側に配置される接合レンズの色収差補正能力について、好ましい条件範囲を規定している。この条件式(3)の条件範囲を外れると、色収差(特に軸上色収差)が大きくなって、それを適切に補正することが困難になる。
【００３２】
以下の条件式(3a)を満足することが更に望ましい。
Δνd＞20  …(3a)
この条件式(3a)は、上記条件式(3)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。
【００３３】
第３，第４の実施の形態(図３，図４)では、最も像面側のレンズに非球面が配置されている。像面の近くに位置するレンズは像面湾曲補正に効果的であり、そのレンズに非球面を導入することによって像面湾曲補正をより効率的に行うことが可能となる。したがって、縮小光学系において最も像側に位置するレンズが非球面を有することが好ましい。
【００３４】
例えば、銀塩式一眼レフカメラ用の交換レンズをデジタルカメラに適用することを考慮した場合、縮小光学系は所定範囲の横倍率：βｓ(＜１)において収差性能がバランスするように構成される必要がある。この観点から縮小光学系は以下の条件式(4)を満足することが望ましい。そして、主レンズ系により形成される像を再結像することなく縮小する際、縮小光学系が条件式(4)を満たせば、更に効果的な高性能化が可能となる。
rr＜0.8  …(4)
ただし、
rr：縮小率、
rr＝SY／LY、
SY：撮像素子の画面の対角線長の１／２、
LY：主レンズ系が結像するフォーマットの撮像素子に対し、主レンズ系のみにより形成される像の最大像高、
である。
【００３５】
各実施の形態を構成しているズームレンズ系ＺＬ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、各実施の形態を構成しているズームレンズ系ＺＬには、光学素子としてレンズ以外に絞りＳＴが用いられているが、不要光をカットするための光束規制板(例えばフレアカッター)等を必要に応じて配置してもよい。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明を実施した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１〜４は、前述した第１〜第４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４の実施の形態を表す光学構成図(図１〜図４)は、対応する実施例１〜４のレンズ構成をそれぞれ示している。
【００３７】
表１〜表８に実施例１〜実施例４のコンストラクションデータを示し、表９，表１０に実施例１〜４で共通に用いられている主レンズ系ＭＬ単独(図１０)のコンストラクションデータを示し、表１１に各実施例の条件式対応値を示す。表１，表３，表５，表７，表９に示す基本的な光学構成(ｉ：面番号)において、ｒｉ(ｉ＝１，２，３，．．．)は物体側から数えてｉ番目の面の曲率半径(ｍｍ)、ｄｉ(ｉ＝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(ｍｍ)を示しており、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。また、ズーミングにおいて変化する軸上面間隔ｄｉは、広角端(最短焦点距離状態，Ｗ)〜ミドル(中間焦点距離状態，Ｍ)〜望遠端(最長焦点距離状態，Ｔ)での可変空気間隔であり、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(ｍｍ)，Ｆナンバーをそれぞれ示している。
【００３８】
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，表８，表１０中に、実施例１〜４，主レンズ系ＭＬ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である。
Ｘ(Ｈ)＝(Ｃ０・Ｈ2)／{１＋√(１−ε・Ｃ０2・Ｈ2)}＋Σ(Ａｊ・Ｈj)  …(AS)
ただし、式(AS)中、
Ｘ(Ｈ)：高さＨの位置での光軸ＡＸ方向の変位量(面頂点基準)、
Ｈ：光軸ＡＸに対して垂直な方向の高さ、
Ｃ０：近軸曲率(＝１／ｒｉ)、
ε：２次曲面パラメータ、
Ａｊ：ｊ次の非球面係数、
である。
【００３９】
図５〜図８は実施例１〜実施例４にそれぞれ対応する収差図、図１１は主レンズ系ＭＬ単独での収差図であり、(Ｗ)は広角端，(Ｍ)はミドル，(Ｔ)は望遠端における無限遠合焦状態での諸収差{左から順に、球面収差等，非点収差，歪曲収差である。ＦＮＯはＦナンバー、Ｙ’(ｍｍ)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。)である。}を示している。球面収差図において、実線ｄはｄ線に対する球面収差(ｍｍ)を表しており、破線ＳＣは正弦条件不満足量(ｍｍ)を表している。非点収差図において、破線ＤＭはメリディオナル面、実線ＤＳはサジタル面でのｄ線に対する各非点収差(ｍｍ)を表している。また、歪曲収差図において実線はｄ線に対する歪曲(％)を表している。
【００４０】
各実施例で共通に用いられている主レンズ系ＭＬは、焦点距離：２４〜１０５ｍｍで１３５システム(３５ｍｍフィルムのフォーマットであり、フルサイズの最大像高は２１．５ｍｍである。)に対応しており、正・負・正・正の４成分ズームレンズ系として単独でも良好な光学性能を有している。１３５システムの画面サイズを有する撮像素子に対し、１３５システム用の交換レンズで被写体像を形成すると、画面周辺部がケラレによって暗くなる。これを避けるため、１３５システムの画面サイズよりも小さな画面サイズのフォーマット、いわゆるＡＰＳ−Ｃサイズのフォーマットを有する撮像素子が知られている。ＡＰＳ−Ｃサイズのフォーマットでは最大像高が１４．２ｍｍであり、図１１の収差図はＡＰＳ−Ｃサイズ対応の光学性能を示している。
【００４１】
各実施例の縮小光学系は、被写体を結像する主レンズ系ＭＬに対し、その主レンズ系ＭＬにより形成される像を再結像することなく縮小し、主レンズ系ＭＬが結像するＡＰＳ−Ｃフォーマットの画面サイズよりも小さな画面サイズのフォーマットを有する撮像素子に結像するものである(なお、ケラレが許容可能であれば、縮小される画面サイズは１３５システムのフォーマットでも構わない。)。その小さな画面サイズのフォーマットとして、ここでは４／３型(フォー・サーズ・システム)を想定している。４／３型のフォーマットでは最大像高が１０．８ｍｍ(縮小率：０．７６)であり、図５〜図８の収差図は４／３型対応の光学性能を示している。
【００４２】
主レンズ系ＭＬ単独での収差(図１１)と、実施例１〜４の収差(図５〜図８)と、を比較すると分かるように、各実施例の縮小光学系により収差特性は明らかに改善されている。また、Ｆナンバーが小さくなっており、トータルで明るい撮影光学系(ズームレンズ系ＺＬ)を実現している。撮影光学系の明るさが向上すれば、シャッター速度を速くできるので、手ぶれを効果的に抑えることができる。
【００４３】
なお、各実施例はＡＰＳ−Ｃのフォーマットを４／３型の撮像素子に結像する縮小例を示しているが、それに限るものではなく、下記の例やその他の例も含まれる。
・１３５フルフォーマットを４／３型の撮像素子に結像する例、
・ＡＰＳ−Ｃフォーマットを２／３型の撮像素子に結像する例、
・６４５フォーマットを１３５フォーマット対応の撮像素子に結像する例、
・６６フォーマットを１３５フォーマット対応の撮像素子に結像する例。
【００４４】
【表１】
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【００４５】
【表２】
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【００４６】
【表３】
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【００４７】
【表４】
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【００４８】
【表５】
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【００４９】
【表６】
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【００５０】
【表７】
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【００５１】
【表８】
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【００５２】
【表９】
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【００５３】
【表１０】
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【００５４】
【表１１】
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【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】第１の実施の形態(実施例１)のレンズ構成図。
【図２】第２の実施の形態(実施例２)のレンズ構成図。
【図３】第３の実施の形態(実施例３)のレンズ構成図。
【図４】第４の実施の形態(実施例４)のレンズ構成図。
【図５】実施例１の収差図。
【図６】実施例２の収差図。
【図７】実施例３の収差図。
【図８】実施例４の収差図。
【図９】撮像装置を搭載したカメラの概略光学構成例を示す模式図。
【図１０】各実施の形態(実施例１〜４)に共通に用いられている主レンズ系のレンズ構成図。
【図１１】主レンズ系単独での収差図。
【符号の説明】
【００５６】
ＣＵ    カメラ
ＣＢ    カメラボディ(撮像装置)
ＣＬ    交換レンズ
ＺＬ    ズームレンズ系(撮影光学系)
ＭＬ    主レンズ系
ＳＬ    縮小光学系
ＧＲ１    第１レンズ群
ＧＲ２    第２レンズ群
ＧＲ３    第３レンズ群
ＧＲ４    第４レンズ群
ＧＲ５    第５レンズ群
ＳＴ    絞り
ＬＡ    メニスカス単レンズ
ＬＢ    接合レンズ
ＰＴ    平行平面板
ＳＹ    シャッター
ＦＲ    ＥＶＦファインダー
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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