(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、それ以降の少なくとも１つのレンズ群からなっていて、広角端から望遠端に変倍する際に、前記第２レンズ群を含んで光軸に沿って移動する少なくとも１つのレンズ群を含むズーム光学系において、
前記第１レンズ群が、光路を折り曲げるための１面の反射面と、入射面と、射出面とを含むプリズムを有し、前記プリズムの入射面、射出面の少なくとも一方は光軸に回転対称な曲面であり、
前記ズーム光学系は、１面のみ反射面を有することを特徴とする光路折り曲げズーム光学系。
【請求項２】
少なくとも、物体側から順に、負の屈折力を有し、少なくとも負の屈折力のプリズムを１つ含む第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、それ以降の少なくとも１つのレンズ群からなっていて、広角端から望遠端に変倍する際に、前記第２レンズ群を含んで光軸に沿って移動する少なくとも１つのレンズ群を含むズーム光学系において、
前記プリズムは、光路を折り曲げるための１面の反射面と、入射面と、射出面とを含み、かつ、前記入射面、射出面の少なくとも一方は曲面であり、
前記ズーム光学系は、１面のみ反射面を有することを特徴とする光路折り曲げズーム光学系。
【請求項３】
少なくとも、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、それ以降の少なくとも１つのレンズ群からなっていて、広角端から望遠端に変倍する際に、前記第２レンズ群を含んで光軸に沿って移動する少なくとも１つのレンズ群を含むズーム光学系において、
前記第１レンズ群が、光路を折り曲げるための１面の反射面と、入射面と、射出面とを含むプリズムを有し、前記プリズムの入射面、射出面の少なくとも一方は曲面であり、前記プリズムのｄ線における屈折率ｎｄが以下の条件式（１）を満たし、
前記ズーム光学系は、１面のみ反射面を有することを特徴とする光路折り曲げズーム光学系。
１．６＜ｎｄ＜２．０                              ・・・（１）
【請求項４】
請求項１から３の何れか１項において、以下の条件式（２）を満たすことを特徴とする光路折り曲げズーム光学系。
−５．０＜ｆ1G／√（ｆw ×ｆt ）＜−０．３        ・・・（２）
ただし、ｆ1Gは第１レンズ群の焦点距離、ｆw は広角端での無限遠物点合焦時の全系の焦点距離、ｆt は望遠端での無限遠物点合焦時の全系の焦点距離である。
【請求項５】
請求項１から３の何れか１項において、前記第２レンズ群の後に、正の屈折力を有する第３レンズ群を含み、広角端から望遠端に変倍する際に、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群が相対的間隔を変えながら光軸に沿って移動することを特徴とする光路折り曲げズーム光学系。
【請求項６】
請求項５において、無限遠合焦時に広角端から望遠端に変倍する際の前記第２レンズ群、前記第３レンズ群のそれぞれの移動量をＭ2 、Ｍ3 とすると、以下の条件式（３）を満足することを特徴とする光路折り曲げズーム光学系。
０．３＜Ｍ3 ／Ｍ2 ＜３．０                        ・・・（３）
【請求項７】
請求項５において、望遠端における第２レンズ群以降の合成系の倍率βRtが、以下の条件式（４）を満足することを特徴とする光路折り曲げズーム光学系。
１．０＜−βRt＜２．３                            ・・・（４）
【請求項８】
請求項１から３の何れか１項において、以下の条件式（２’）を満たすことを特徴とする光路折り曲げズーム光学系。
−５．０＜ｆ1G／√（ｆw ×ｆt ）≦−０．９６７４    ・・・（２’）
ただし、ｆ1Gは第１レンズ群の焦点距離、ｆw は広角端での無限遠物点合焦時の全系の焦点距離、ｆt は望遠端での無限遠物点合焦時の全系の焦点距離である。
【請求項９】
請求項５において、無限遠合焦時に広角端から望遠端に変倍する際の前記第２レンズ群、前記第３レンズ群のそれぞれの移動量をＭ2 、Ｍ3 とすると、以下の条件式（３’）を満足することを特徴とする光路折り曲げズーム光学系。
０．８０２≦Ｍ3 ／Ｍ2 ＜３．０                    ・・・（３’）
【請求項１０】
請求項５において、望遠端における第２レンズ群以降の合成系の倍率βRtが、以下の条件式（４’）を満足することを特徴とする光路折り曲げズーム光学系。
１．０＜−βRt≦１．５８６                        ・・・（４’）
【請求項１１】
前記反射面は、平面である請求項１から１０に記載の光路折り曲げズーム光学系。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光路折り曲げズーム光学系に関し、特に、ズーム光学系を搭載するデジタルカメラ、携帯端末等の奥行き方向の薄型化を実現するために光路折り曲げプリズムを配置したズーム光学系に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＣＤ等の電子撮像素子を用いた小型カメラや、携帯端末、携帯電話等への内蔵用の結像光学系では、小型化、特に薄型化の要求が強い。
【０００３】
このような中、特開平１０−２０１９１号において、４群ズームレンズの群間に平凸レンズを接合した三角プリズムを配置して光路を折り曲げてコンパクト化をすることが開示されている。
【０００４】
また、ズームレンズではないが、光路折り曲げ光学系の光路折り曲げ用のプリズムにパワー（屈折力、発散力）を与えたものとして、特開平９−２１１２８７号、特開平１０−２３９５９４号のものが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平１０−２０１９１号の場合は、プリズムを絞りの後に配置しているため、薄型化に難がある。
【０００６】
また、プリズムにパワーを持たせる特開平９−２１１２８７号、特開平１０−２３９５９４号のものは、前記したように、ズームレンズではなく、また、光学系の小型化、薄型化の観点からプリズムにパワーを持たせたものではない。
【０００７】
本発明は従来技術のこのような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型デジタルスチルカメラ、携帯端末等に搭載可能な薄型ズーム光学系であって、薄型化のため光軸を曲げ、かつ、折り曲げプリズムにパワーを持たせた光路折り曲げズーム光学系を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の第１の光路折り曲げズーム光学系は、
少なくとも、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、それ以降の少なくとも１つのレンズ群からなっていて、広角端から望遠端に変倍する際に、前記第２レンズ群を含んで光軸に沿って移動する少なくとも１つのレンズ群を含むズーム光学系において、
前記第１レンズ群が、光路を折り曲げるための１面の反射面と、入射面と、射出面とを含むプリズムを有し、前記プリズムの入射面、射出面の少なくとも一方は光軸に回転対称な曲面であり、
前記ズーム光学系は、１面のみ反射面を有することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の第２の光路折り曲げズーム光学系は、
少なくとも、物体側から順に、負の屈折力を有し、少なくとも負の屈折力のプリズムを１つ含む第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、それ以降の少なくとも１つのレンズ群からなっていて、広角端から望遠端に変倍する際に、前記第２レンズ群を含んで光軸に沿って移動する少なくとも１つのレンズ群を含むズーム光学系において、
前記プリズムは、光路を折り曲げるための１面の反射面と、入射面と、射出面とを含み、かつ、前記入射面、射出面の少なくとも一方は曲面であり、
前記ズーム光学系は、１面のみ反射面を有することを特徴とする光路折り曲げズーム光学系。
【００１０】
本発明の第３の光路折り曲げズーム光学系は、
少なくとも、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、それ以降の少なくとも１つのレンズ群からなっていて、広角端から望遠端に変倍する際に、前記第２レンズ群を含んで光軸に沿って移動する少なくとも１つのレンズ群を含むズーム光学系において、
前記第１レンズ群が、光路を折り曲げるための１面の反射面と、入射面と、射出面とを含むプリズムを有し、前記プリズムの入射面、射出面の少なくとも一方は曲面であり、前記プリズムのｄ線における屈折率ｎｄが以下の条件式（１）を満たし、
前記ズーム光学系は、１面のみ反射面を有することを特徴とする。
１．６＜ｎｄ＜２．０                              ・・・（１）
【００１１】
１．６＜ｎｄ＜２．０                                  ・・・（１）
以下に、本発明において上記構成をとる理由と作用を説明する。
【００１２】
少なくとも、物体側から順に、第１レンズ群、第２レンズ群、それ以降の少なくとも１つのレンズ群からなっていて、広角端から望遠端に変倍する際に、第２レンズ群を含んで光軸に沿って移動するズームレンズにおいては、第１レンズ群の屈折力を負とすると、第２レンズ群以降の光線高を低く抑えることができ、光学系の厚みを薄くすることができる。したがって、本発明のズーム光学系においては、第１レンズ群を負の屈折力を有する構成とし、それに伴って第２レンズ群を正の屈折力を有する構成としている。
【００１３】
そして、レンズ入射面を物体側に向けなおかつ奥行きを薄くするには、 光路折り曲げを光学系のできるだけ物体側の位置で行うようにするとよい。レンズ入射面を物体側に向けると、レンズ入射面から光路折り曲げ位置までが光学系の奥行き方向となるため、光路を折り曲げるプリズムをできるだけ物体側の位置、すなわち、第１レンズ群中に配置すると、より奥行き方向を薄くできる。
【００１４】
光路折り曲げのためにミラーを用いた場合に比べて、 プリズムで光路を折り曲げる場合には、屈折率が１より大きい媒質中を光が通るため、 同じ光路長でも空気換算長が長くなる。そのため、プリズムで光路を折り曲げた方が光学系の全長が短くでき、より光学系を小型化できる。
【００１５】
また、プリズムの入射面、反射面の少なくとも一方が曲面、例えば、光軸に回転対称な曲面であると、プリズム自体に屈折力を持たせることができるため、プリズム以外のレンズ枚数を減らして光学系をより小型化できる。また、レンズ枚数を同じとして、 より収差を小さくすることもできる。
【００１６】
そして、プリズムの屈折力を負とすると、プリズムより像側での光線高を低くすることができ、光学系の厚みをより薄くできる。さらに、プリズムの屈折力を負とすると、それを含む負の屈折力の第１レンズ群の屈折力を分担できるため、第１レンズ群の構成枚数を減らし、光学系の小型化につながる。
【００１７】
そして、プリズムの屈折率ｎｄが条件式（１）の下限値の１．６を越えると、プリズムの屈折力が小さくなり、効果的に収差を補正したり、プリズム以降の光線高を低く抑えたりすることができなくなる。プリズムの入射面あるいは射出面の曲面の曲率を大きくすれば屈折力を大きくできるが、 曲率を大きくする程プリズムの偏心感度が大きくなり、性能が低下しやすくなる。また、条件式（１）の上限値の２．０を越えると、媒質の分散が大きくなり、色収差が大きくなってしまう。
【００１８】
以上において、以下の条件式（２）を満たすことが望ましい。
【００１９】
−５．０＜ｆ1G／√（ｆw ×ｆt ）＜−０．３            ・・・（２）
ただし、ｆ1Gは第１レンズ群の焦点距離、ｆw は広角端での無限遠物点合焦時の全系の焦点距離、ｆt は望遠端での無限遠物点合焦時の全系の焦点距離である。
【００２０】
条件式（２）はさらに、
−５．０＜ｆ1G／√（ｆw ×ｆt ）≦−０．９６７４    ・・・（２’）
を満たすことが好ましい。
条件式（２）はさらに、
−５．０＜ｆ1G／√（ｆw ×ｆt ）≦−０．３          ・・・（２−１）
を満たすことが好ましい。
【００２１】
さらに、
−１．７＜ｆ1G／√（ｆw ×ｆt ）＜−０．８        ・・・（２−２）
を満たすことがより望ましい。
【００２２】
第１レンズ群及び第２レンズ群以降の偏心感度を低く抑えながら光学系を薄くするためには、 条件式（２）を満たすとよい。条件式（２）の上限値の−０．３を越えると、第１レンズ群の屈折力が小さすぎることになり、第２レンズ群以降での光線高が高くなってしまい、第２レンズ群以降の偏心感度が高くなってしまう。また、光学系が厚くなってしまう。条件式（２）の下限値の−５．０を越えると、第１レンズ群の屈折力が大きすぎることになり、第１レンズ群の偏心感度が高くなってしまう。
【００２３】
さらに、条件式（２−１）を満たすと、第１レンズ群及び第２レンズ群以降の偏心感度をより低く抑えながら光学系を薄くすることができ、より好ましい。
【００２４】
さらに、条件式（２−２）を満たすと、第１レンズ群及び第２レンズ群以降の偏心感度をさらに低く抑えながら光学系を薄くすることができ、さらに好ましい。
【００２５】
また、第２レンズ群の後に、正の屈折力を有する第３レンズ群を含み、広角端から望遠端に変倍する際に、第２レンズ群と第３レンズ群が相対的間隔を変えながら光軸に沿って移動するようにすることが望ましい。
【００２６】
すなわち、広角端から望遠端に変倍する際に、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とが相対的間隔を変えながら移動するズーム方式は、スペースを効率良く使って変倍による焦点位置補正を行いながら高い変倍率を稼ぐことができる。
【００２７】
この場合に、無限遠合焦時に広角端から望遠端に変倍する際の第２レンズ群、第３レンズ群のそれぞれの移動量をＭ2 、Ｍ3 とすると、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
【００２８】
０．３＜Ｍ3 ／Ｍ2 ＜３．０                      ・・・（３）
条件式（３）はさらに、
０．５＜Ｍ3 ／Ｍ2 ＜２．０                      ・・・（３−１）
を満たすことが好ましい。
条件式（３）はさらに、
０．８０２≦Ｍ3 ／Ｍ2 ＜３．０                  ・・・（３’）
を満たすことが好ましい。
【００２９】
さらに、
０．７＜Ｍ3 ／Ｍ2 ＜１．７                        ・・・（３−２）
を満たすことがより望ましい。
【００３０】
第２レンズ群と第３レンズ群の移動量の比Ｍ3 ／Ｍ2 が、条件式（３）の上限の３．０を越えると、第３レンズ群が非常に多く移動することになり、望遠端では第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が狭くなりすぎて、第３レンズ群でフォーカスのために繰り出せる空間が確保できず、フォーカス可能距離レンジを十分確保できなくなる。また、フォーカス可能距離レンジを確保すると、ズーム比を十分確保できなくなる。Ｍ3 ／Ｍ2 が、条件式（３）の下限の０．３を越えると、第３レンズ群があまり移動しないことになり、ズーム比を十分確保できなくなる。そのため、Ｍ3 ／Ｍ2 は条件式（３）を満たすことが望ましい。
【００３１】
また、条件式（３−１）を満たすようにすると、よりズーム比及びフォーカス可能距離レンジを確保でき、より好ましい。
【００３２】
さらに、条件式（３−２）を満たすと、さらにズーム比及びフォーカス可能距離レンジを確保でき、さらに好ましい。
【００３３】
また、望遠端における第２レンズ群以降の合成系の倍率βRtが、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
【００３４】
１．０＜−βRt＜２．３                                ・・・（４）
条件式（４）はさらに、
１．０＜−βRt＜２．１                            ・・・（４−１）
を満たすことが望ましい。
【００３５】
さらに、
１．０＜−βRt＜１．９                          ・・・（４−２）
を満たすことがより望ましい。
条件式（４）はさらに、
１．０＜−βRt≦１．５８６                      ・・・（４’）
を満たすことがより望ましい。
【００３６】
第２レンズ群と第３レンズ群の相対的間隔変化をできるだけ小さく保つには、 第２レンズ群以降の合成系の倍率の絶対値が１倍より大きくできるだけ１倍に近い位置にて変倍するのがよい。つまり、第２レンズ群以降の望遠端における無限遠物点合焦時の合成倍率をβRtとすると、条件式（４）を満たすことが望ましい。条件式（４）の上限の２．３、下限の１．０何れを越えても、第２レンズ群と第３レンズ群の相対的間隔の変化量が大きくなってしまう。
【００３７】
さらに、条件式（４−１）を満たすと、第２レンズ群と第３レンズ群の相対的間隔変化をより小さく保つことができる。
【００３８】
また、条件式（４−２）を満たすと、第２レンズ群と第３レンズ群の相対的間隔変化をさらに小さく保つことができる。
【００３９】
また、本発明の光路折り曲げズーム光学系における１面の反射面は平面であることが望ましい。
また、本発明の光路折り曲げズーム光学系において、最も像側のレンズ群に非球面を少なくとも１面有することが望ましい。
【００４０】
最も像側のレンズ群では、最大光線高が高い。そのため、この最も像側のレンズ群に非球面を少なくとも１面配置すると、歪曲収差や非点収差、 コマ収差等の軸外収差を効果的に補正することができる。
【００４１】
そして、その場合に、変倍時及び合焦時に、最も像側のレンズ群は固定であることが望ましい。
【００４２】
最も像側のレンズ群は非球面を有し、この非球面より物体側にて発生する収差、特に軸外収差をキャンセルしており、ズームやフォーカスにより光軸方向にその最も像側のレンズ群を動かすと、収差のバランスを崩してしまう。そのため、最も像側のレンズ群は固定とした方がよい。
【００４３】
その場合に、像側から２番目のレンズ群を光軸方向に移動して合焦するようにすることが望ましい。
【００４４】
像側から２番目のレンズ群を用いてフォーカスすると、フォーカスによる焦点距離や収差の変動が少なく、性能を落とすことなくフォーカスを行うことができる。
【００４５】
また、本発明の光路折り曲げズーム光学系において、第１レンズ群に非球面を少なくとも１面有することが望ましい。
【００４６】
第１レンズ群では光線高が高く、球面のみからなると軸外収差を抑えきれない。第１レンズ群に少なくとも１面の非球面を配置することで、 軸外収差を効果的に補正することができる。
【００４７】
この場合、変倍時及び合焦時に、第１レンズ群は固定であることが望ましい。
【００４８】
第１レンズ群は非球面を有し、この非球面より物体側にて発生する収差、特に軸外収差をキャンセルしており、ズームやフォーカスにより光軸方向に動かすと、収差のバランスを崩してしまう。そのため、第１レンズ群は固定とした方がよい。
【００４９】
また、本発明の光路折り曲げズーム光学系において、プリズムより像側に配置されたレンズ群、又は、プリズムより像側に配置されたレンズ群中の一部のレンズを光軸方向に移動することで合焦することが望ましい。
【００５０】
プリズムは折り曲げ系であるため、 ズームやフォーカスにより光軸方向に動かすと機構が複雑となる。また、プリズムより物体側のレンズ群あるいはレンズ群中の一部のレンズを動かすと、光学系の厚みが変化することになり、薄くすることが困難になる。そのため、プリズムより像側に配置されたレンズ群又はそのレンズ群中の一部のレンズを移動してフォーカスすることが好ましい。
【００５１】
また、像側から２番目のレンズ群を光軸方向に移動して合焦する場合、像側から２番目のレンズ群と３番目のレンズ群の望遠端での無限遠物点合焦時の光軸上空気間隔ＤＦＴが以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
【００５２】
０．０１＜ＤＦＴ／ｆt ＜２．０                        ・・・（５）
ただし、ｆt は望遠端での無限遠物点合焦時の全系の焦点距離である。
【００５３】
条件式（５）はさらに、
０．０３＜ＤＦＴ／ｆt ＜１．５                    ・・・（５−１）
を満たすことが望ましい。
【００５４】
さらに、
０．０５＜ＤＦＴ／ｆt ＜１．０                    ・・・（５−２）
を満たすことがより望ましい。
【００５５】
望遠端での無限遠物点合焦時からより近距離側へピント位置を変えると、フォーカスを行う像側から２番目のレンズ群は物体側へ繰り出すことになる。このとき、この像側から２番目のレンズ群と３番目のレンズ群の光軸上空気間隔ＤＦＴが小さすぎると、すなわち条件式（５）の下限値の０．０１を越えると、フォーカスで物体側に繰り出せる空間が狭くなり、フォーカス可能距離レンジを十分にとることができなくなる。一方、条件式（５）の上限値の２．０を越えると、変倍時に像側から２番目と３番目のレンズ群の間隔をほとんど縮めることができず、ズーム比の確保が困難となる。そのため、ＤＦＴは条件式（５）を満たすとよい。
【００５６】
また、条件式（５−１）を満たすと、よりフォーカス可能距離レンジを確保でき、かつズーム比も確保できるため、より好ましい。
【００５７】
さらに、条件式（５−２）を満たすと、さらにフォーカス可能距離レンジを確保でき、かつズーム比も確保できるため、 さらに好ましい。
【００５８】
また、正の屈折力を有する第３レンズ群を含む場合に、第１レンズ群が、負の屈折力を有する１つのプリズムと、１枚の負レンズと、１枚の正レンズからなり、第３レンズ群が１枚の正レンズからなることが望ましい。
【００５９】
第１レンズ群が、負の屈折力を有する１つのプリズムと、１枚の負レンズを含むため、 プリズム、レンズの屈折力を大きくすることなく、第１レンズ群全体の屈折力を大きくすることができる。また、第１レンズ群が負の屈折力を有し、その負の屈折力が大きくなると、第２レンズ群以降の最大光線高を低く抑えることができ、レンズの大きさを小さくでき、光学系をより薄型にすることができる。また、第２レンズ群以降の偏心感度を低く抑えることができる。
【００６０】
また、正の屈折力を有する第３レンズ群を含む場合に、第１レンズ群が、負の屈折力を有する１つのプリズムと、１枚の正レンズからなり、第３レンズ群が、１枚の正レンズと、１枚の負レンズからなることが望ましい。
【００６１】
第１レンズ群が、負の屈折力を有する１つのプリズムと、１枚の正レンズからなるため、最大光線高が高くレンズの大きさが大きいレンズを少なくでき、光学系全体の軽量化につながる。また、第３レンズ群が、１枚の正レンズと、１枚の負レンズからなるため、各レンズの屈折力を大きくすることなく第３レンズ群全体の屈折力を大きくすることができる。そのため、第３レンズ群の変倍時及び合焦時の移動量を小さく抑えることができ、ズーム比やフォーカス可能距離レンジをより十分にとることができるようになる。
【００６２】
以上において、第３レンズ群を光軸方向に移動することにより合焦することが望ましい。
【００６３】
第３レンズ群は１枚の正レンズ、あるいは１枚の正レンズと１枚の負レンズとからなり、第３レンズ群のレンズ枚数が少なく、重量が軽い。そのため、この第３レンズ群を移動して合焦すると、移動のために必要な消費電力を小さくすることができる。
【００６４】
以上において、第１レンズ群に非球面を有する場合に、プリズムの入射面、射出面の少なくとも一方が非球面であってもよい。
【００６５】
プリズムでは光線高が高く、入射面、射出面の少なくとも一方を非球面とすると、歪曲収差や非点収差、コマ収差等の軸外収差を効果的に補正することができる。
【００６６】
以上において、第１レンズ群又は最も像側のレンズ群に非球面を有する場合、非球面が形成されたレンズあるいはプリズムがガラスからなり、その転移点Ｔｇが以下の条件式（６）を満たすことが望ましい。
【００６７】
６０℃＜Ｔｇ＜６２０℃                                ・・・（６）
非球面形状は、研磨では形状を正確に出すことができず、また、研削では大量に加工することが困難である。非球面が形成されたレンズあるいはプリズムが条件式（６）を満たすようなガラスからなると、ガラス成形法により加工することができ、容易に大量に生産することができる。そのため、光学系が安価になる。
【００６８】
また、第１レンズ群又は最も像側のレンズ群に非球面を有する場合、非球面が形成されたレンズあるいはプリズムが、ガラス成形法で加工されたものであることが望ましい。
【００６９】
非球面形状は、研磨では形状を正確に出すことができず、また、研削では大量に加工することが困難である。非球面が形成されたレンズあるいはプリズムをガラス成形法により加工すると、容易に大量に生産することができ、光学系が安価になる。
【００７０】
また、第１レンズ群又は最も像側のレンズ群に非球面を有する場合、非球面が形成されたレンズあるいはプリズムが、有機無機ハイブリッド材料からなることが可能である。
【００７１】
有機無機ハイブリッド材料は、例えば特開平７−９０１８１号に記載されているように、無機材料中に有機材料が分散されているもの、あるいは、有機材料中に無機材料が分散されているものであり、ガラスに比べると融点が低く、低い温度で成形して、容易に大量に生産することができ、光学系が安価になる。また、プラスチックに比べると高屈折率低分散の光学特性が得られ、 また、耐熱性に優れる。さらに、傷も付き難く、例えば光学系の前玉にも使用できる。したがって、少なくとも非球面が形成されたレンズあるいはプリズムにこのような有機無機ハイブリッド材料を用いることが望ましい。
【００７２】
また、第１レンズ群又は最も像側のレンズ群に非球面を有する場合、非球面が形成されたレンズあるいはプリズムが、プラスチックからなることが可能である。
【００７３】
プリズムがプラスチックからなると、プラスチック成形法で容易に大量に非球面を有するプリズムあるいはレンズを生産することができる。また、材料費が安いため、 安価なプリズム及び安価な光学系を得ることができる。また、プラスチックはガラスに比べ軽いため、 光学系の軽量化も図れる。
【００７４】
また、本発明の光路折り曲げズーム光学系において、プリズムがプラスチックからなることが可能である。
【００７５】
プリズムは他のレンズに比べ体積が大きく、軽いプラスチックでプリズムを作れば、 軽量化に特に効果がある。また、プラスチック成形法で生産することができ、容易に大量に生産することができる。さらに、材料費が安いため、 安価な光学系を得ることができる。
【００７６】
また、本発明の光路折り曲げズーム光学系において、全てのレンズ及びプリズムがプラスチックからなることが可能である。
【００７７】
全てのレンズ及びプリズムがプラスチックからなると、全てのレンズ及びプリズムをプラスチック成形法で生産することができ、容易に大量に生産することができる。また、材料費が安いため、 安価な光学系を得ることができる。
【００７８】
また、本発明の光路折り曲げズーム光学系において、光軸の折り曲げ面が像面に配置される撮像素子の撮像面の短辺に平行になるように光軸を折り曲げていることが望ましい。
【００７９】
像面に配置される例えばＣＣＤの短辺方向に光軸を折り曲げれば、 折り曲げた方向でのＣＣＤ上の最も外側の位置が、長辺方向に折り曲げた場合に比べて低くなる。そのため、反射面の大きさも小さくでき、プリズムの厚さを薄くでき、 光学系をより薄型にすることができる。
【００８０】
また、本発明の光路折り曲げズーム光学系において、プリズムは、変倍時に可動な全てのレンズ群の最も物体側のレンズよりも物体側に配置されていることが望ましい。
【００８１】
すなわち、ズームやフォーカス駆動系を複雑化しないために、移動群は折り曲げ位置よりも像側とするのがよい。
【００８２】
また、本発明の光路折り曲げズーム光学系において、変倍時に移動するレンズ群は、広角端から望遠端に変倍する際に、単調に物体側に移動するようにすることができる。
【００８３】
変倍時に移動するレンズ群を、単調に物体側に移動するものとすると、移動のための機構が簡単になる。
【００８４】
また、本発明の光路折り曲げズーム光学系において、プリズムより像側の光路上に少なくとも１つの開口絞りを配置することが望ましい。
【００８５】
開口絞りをプリズムより物体側に設けると、プリズムより物体側の光路長が長くなり、光学系の厚さが厚くなってしまう。
【００８６】
また、正の屈折力を有する第３レンズ群を含む場合に、第３レンズ群を光軸方向に移動して合焦することができる。
【００８７】
第３レンズ群は変倍時に移動し、この第３レンズ群で合焦すると、合焦時にも変倍用の移動機構を利用することができ、機構が簡単になり、 機構も含む光学系全体を小型化、軽量化できる。
【００８８】
また、以上のような本発明のズーム光学系と、そのズーム光学系によって形成された物体像を受光する位置に配置された電子撮像素子と、その電子撮像素子によって光電変換された電子信号を処理する処理手段と、操作者がその処理手段に入力したい情報信号を入力するための入力部と、その処理手段からの出力を表示する表示素子と、その処理手段からの出力を記録する記録媒体とを含み、その処理手段は、ズーム光学系によって電子撮像素子に受光された物体像を表示素子に表示するように構成されている情報処理装置を本発明に基づいて構成することができる。
【００８９】
この場合に、その入力部がキーボードにて構成され、ズーム光学系と電子撮像素子とが表示素子の周辺部又はキーボードの周辺部に内蔵されているパソコン装置を本発明に基づいて構成することができる。
【００９０】
また、以上のような本発明のズーム光学系と、そのズーム光学系によって形成された物体像を受光する位置に配置された電子撮像素子と、電話信号を送信及び受信するためのアンテナと、電話番号等の信号を入力するための入力部と、その電子撮像素子によって受光された物体像を送信可能な信号に変換する信号処理部とを含んでいる電話装置を本発明に基づいて構成することができる。
【００９１】
また、以上のような本発明のズーム光学系と、そのズーム光学系によって形成された物体像を受光する位置に配置された電子撮像素子と、その電子撮像素子によって光電変換された電子信号を処理する処理手段と、その電子撮像素子で受光された物体像を観察可能に表示する表示素子とを有し、電子撮像素子で受光された物体像の像情報を記録するための記録部材を内蔵又は挿脱するように構成され、その処理手段が、電子撮像素子に受光された物体像を表示素子に表示する表示処理機能と、電子撮像素子に受光された物体像を記録媒体に記録する記録処理機能とを有する電子カメラ装置を本発明に基づいて構成することができる。
【００９２】
このように構成することで、デジタルカメラ自体も薄くすることができる。また、例えば携帯型パソコンや携帯電話等の携帯端末に撮像機能を搭載しても、携帯端末のサイズを大きくしなくてすむ。
【００９３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の光路折り曲げズーム光学系の実施例１〜１０について説明する。これらの実施例の無限遠物点合焦時の広角端（ａ）、中間状態（ｂ）、望遠端（ｃ）でのレンズ断面図をそれぞれ図１〜図１０に示す。各図中、第１レンズ群はＧ１、第２レンズ群はＧ２、第３レンズ群はＧ３、第４レンズ群はＧ４、光路折り曲げプリズムはＰ、開口絞りはＳ、近赤外カットフィルター、ローパスフィルター、電子撮像素子であるＣＣＤのカバーガラス等の平行平面板群はＦ、ＣＣＤの像面はＩで示してあり、平行平面板群Ｆは最終レンズ群と像面Ｉの間に固定配置されている。
【００９４】
実施例１の光路折り曲げズーム光学系は、図１に示すように、両凹負レンズと等価な光路折り曲げプリズムＰと、像面側に凸の負メニスカスレンズと、両凸正レンズとからなる第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、２枚の両凸正レンズと、物体側に凸の負メニスカスレンズとからなる第２レンズ群Ｇ２、両凸正レンズ１枚からなる第３レンズ群Ｇ３、両凸正レンズ１枚からなる第４レンズ群Ｇ４からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１レンズ群Ｇ１は固定で、開口絞りＳと第２レンズ群Ｇ２は一体で物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３は第２レンズ群Ｇ２との間隔を一旦は広げた後に狭めながら物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４は固定である。
【００９５】
非球面は、第１レンズ群Ｇ１の光路折り曲げプリズムＰの入射面、負メニスカスレンズの物体側の面、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の面、第４レンズ群Ｇ４の物体側の面の４面に用いられている。
【００９６】
この実施例において、光路折り曲げプリズムＰはプラスチックからなる。
【００９７】
実施例２の光路折り曲げズーム光学系は、図２に示すように、両凹負レンズと等価な光路折り曲げプリズムＰと、像面側に凸の負メニスカスレンズと、両凸正レンズとからなる第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、２枚の両凸正レンズと、物体側に凸の負メニスカスレンズとからなる第２レンズ群Ｇ２、物体側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる第３レンズ群Ｇ３、両凸正レンズ１枚からなる第４レンズ群Ｇ４からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１レンズ群Ｇ１は固定で、開口絞りＳと第２レンズ群Ｇ２は一体で物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３は第２レンズ群Ｇ２との間隔を一旦は広げた後に狭めながら物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４は固定である。
【００９８】
非球面は、第１レンズ群Ｇ１の光路折り曲げプリズムＰの入射面、負メニスカスレンズの物体側の面、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の面、第４レンズ群Ｇ４の物体側の面の４面に用いられている。
【００９９】
この実施例において、光路折り曲げプリズムＰはプラスチックからなる。
【０１００】
実施例３の光路折り曲げズーム光学系は、図３に示すように、物体側に凸の負メニスカスレンズと等価な光路折り曲げプリズムＰと、両凹負レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズとからなる第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、２枚の両凸正レンズと、物体側に凸の負メニスカスレンズとからなる第２レンズ群Ｇ２、両凸正レンズ１枚からなる第３レンズ群Ｇ３、像面側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる第４レンズ群Ｇ４からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１レンズ群Ｇ１は固定で、開口絞りＳは物体側へ移動し、第２レンズ群Ｇ２は開口絞りＳとの間隔を狭めながら物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３は第２レンズ群Ｇ２との間隔を一旦は広げた後に狭めながら物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４は固定である。
【０１０１】
非球面は、第１レンズ群Ｇ１の両凹負レンズの物体側の面、正メニスカスレンズの物体側の面、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の面、第４レンズ群Ｇ４の物体側の面の４面に用いられている。
【０１０２】
この実施例において、光路折り曲げプリズムＰを含めて全ての要素はガラスからなる。
【０１０３】
実施例４の光路折り曲げズーム光学系は、図４に示すように、両凹負レンズと等価な光路折り曲げプリズムＰと、両凸正レンズとからなる第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、両凸正レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと、物体側に凸の負メニスカスレンズとからなる第２レンズ群Ｇ２、物体側に凸の正メニスカスレンズと、物体側に凸の負メニスカスレンズとからなる第３レンズ群Ｇ３、物体側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる第４レンズ群Ｇ４からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１レンズ群Ｇ１は固定で、開口絞りＳは物体側へ移動し、第２レンズ群Ｇ２は開口絞りＳとの間隔を狭めながら物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３は第２レンズ群Ｇ２との間隔を一旦は広げた後に狭めながら物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４は固定である。
【０１０４】
非球面は、第１レンズ群Ｇ１の光路折り曲げプリズムＰの入射面、両凸正レンズの物体側の面、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の面、第４レンズ群Ｇ４の物体側の面の４面に用いられている。
【０１０５】
この実施例において、光路折り曲げプリズムＰを含めて全ての要素はガラスからなる。
【０１０６】
実施例５の光路折り曲げズーム光学系は、図５に示すように、両凹負レンズと等価な光路折り曲げプリズムＰと、両凸正レンズとからなる第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、両凸正レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと、物体側に凸の負メニスカスレンズとからなる第２レンズ群Ｇ２、両凸正レンズと、像面側に凸の負メニスカスレンズとからなる第３レンズ群Ｇ３、物体側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる第４レンズ群Ｇ４からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１レンズ群Ｇ１は固定で、開口絞りＳは物体側へ移動し、第２レンズ群Ｇ２は開口絞りＳとの間隔を狭めながら物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３は第２レンズ群Ｇ２との間隔を広げながら物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４は固定である。
【０１０７】
非球面は、第１レンズ群Ｇ１の両凸正レンズの物体側の面、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の面、第４レンズ群Ｇ４の物体側の面の３面に用いられている。
【０１０８】
この実施例において、光路折り曲げプリズムＰを含めて全ての要素はガラスからなる。
【０１０９】
実施例６の光路折り曲げズーム光学系は、図６に示すように、両凹負レンズと等価な光路折り曲げプリズムＰと、物体側に凸の正メニスカスレンズとからなる第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、両凸正レンズと、物体側に凸の正メニスカスレンズと、物体側に凸の負メニスカスレンズとからなる第２レンズ群Ｇ２、物体側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる第３レンズ群Ｇ３、両凸正レンズ１枚からなる第４レンズ群Ｇ４からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１レンズ群Ｇ１は固定で、開口絞りＳは物体側へ移動し、第２レンズ群Ｇ２は開口絞りＳとの間隔を一旦は狭めた後に広げながら物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３は第２レンズ群Ｇ２との間隔を一旦は広げた後に狭めながら物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４は固定である。
【０１１０】
非球面は、第１レンズ群Ｇ１の光路折り曲げプリズムＰの入射面、正メニスカスレンズの物体側の面、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の面、第４レンズ群Ｇ４の物体側の面の４面に用いられている。
【０１１１】
この実施例において、光路折り曲げプリズムＰはプラスチックからなる。
【０１１２】
実施例７の光路折り曲げズーム光学系は、図７に示すように、両凹負レンズと等価な光路折り曲げプリズムＰと、両凸正レンズとからなる第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、２枚の両凸正レンズと、両凹負レンズとからなる第２レンズ群Ｇ２、両凸正レンズと、像面側に凸の負メニスカスレンズとからなる第３レンズ群Ｇ３、物体側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる第４レンズ群Ｇ４からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１レンズ群Ｇ１は固定で、開口絞りＳは物体側へ移動し、第２レンズ群Ｇ２は開口絞りＳとの間隔を狭めながら物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３は第２レンズ群Ｇ２との間隔を一旦は広げた後に狭めながら物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４は固定である。
【０１１３】
非球面は、第１レンズ群Ｇ１の両凸正レンズの物体側の面、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の面、第４レンズ群Ｇ４の物体側の面の３面に用いられている。
【０１１４】
この実施例において、第２レンズ群Ｇ２の３枚のレンズはプラスチックからなる。
【０１１５】
実施例８の光路折り曲げズーム光学系は、図８に示すように、両凹負レンズと等価な光路折り曲げプリズムＰと、物体側に凸の正メニスカスレンズとからなる第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、２枚の両凸正レンズと、両凹負レンズとからなる第２レンズ群Ｇ２、両凸正レンズと、両凹負レンズとからなる第３レンズ群Ｇ３、物体側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる第４レンズ群Ｇ４からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１レンズ群Ｇ１は固定で、開口絞りＳは物体側へ移動し、第２レンズ群Ｇ２は開口絞りＳとの間隔を狭めながら物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３は第２レンズ群Ｇ２との間隔を一旦は広げた後に狭めながら物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４は固定である。
【０１１６】
非球面は、第１レンズ群Ｇ１の光路折り曲げプリズムＰの入射面、正メニスカスレンズの物体側の面、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の面、第３レンズ群Ｇ３の最も物体側の面、第４レンズ群Ｇ４の物体側の面の５面に用いられている。
【０１１７】
この実施例において、第１レンズ群Ｇ１から第４レンズ群Ｇ４の全てのレンズ、プリズムはプラスチックからなる。
【０１１８】
実施例９の光路折り曲げズーム光学系は、図９に示すように、両凹負レンズと等価な光路折り曲げプリズムＰと、両凹負レンズと、両凸正レンズとからなる第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、２枚の両凸正レンズと、物体側に凸の負メニスカスレンズとからなる第２レンズ群Ｇ２、物体側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる第３レンズ群Ｇ３、両凸正レンズ１枚からなる第４レンズ群Ｇ４からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１レンズ群Ｇ１は固定で、第２レンズ群Ｇ２は物体側へ移動し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間の開口絞りＳは広角端から中間状態までは第２レンズ群Ｇ２との間隔を狭めながら、また、中間状態から望遠端までは第２レンズ群Ｇ２と一体で移動し、第３レンズ群Ｇ３は第２レンズ群Ｇ２との間隔を一旦は広げた後に狭めながら物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４は固定である。
【０１１９】
非球面は、第１レンズ群Ｇ１の光路折り曲げプリズムＰの入射面、両凹負レンズの物体側の面、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の面、第４レンズ群Ｇ４の物体側の面の４面に用いられている。
【０１２０】
この実施例において、光路折り曲げプリズムＰはプラスチックからなる。
【０１２１】
実施例１０の光路折り曲げズーム光学系は、図１０に示すように、両凹負レンズと等価な光路折り曲げプリズムＰと、両凹負レンズと、両凸正レンズとからなる第１レンズ群Ｇ１、開口絞りＳ、２枚の両凸正レンズと、物体側に凸の負メニスカスレンズとからなる第２レンズ群Ｇ２、物体側に凸の正メニスカスレンズ１枚からなる第３レンズ群Ｇ３、両凸正レンズ１枚からなる第４レンズ群Ｇ４からなり、広角端から望遠端に変倍する際は、第１レンズ群Ｇ１は固定で、開口絞りＳは物体側へ移動し、第２レンズ群Ｇ２は開口絞りＳとの間隔を狭めながら物体側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３は第２レンズ群Ｇ２との間隔を一旦は広げた後に狭めながら物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４は固定である。
【０１２２】
非球面は、第１レンズ群Ｇ１の光路折り曲げプリズムＰの入射面、両凹負レンズの物体側の面、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の面、第４レンズ群Ｇ４の物体側の面の４面に用いられている。
【０１２３】
この実施例において、光路折り曲げプリズムＰはプラスチックからなる。
【０１２４】
なお、以上の実施例１〜１０において、何れも第１レンズ群Ｇ１は負の屈折力、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４は正の屈折力を有し、第３レンズ群Ｇ３を物体側に繰り出して近距離物体へフォーカスするものである。
【０１２５】
以下に、上記各実施例の数値データを示すが、記号は上記の外、ｆは全系焦点距離、２ωは画角、ＦNOはＦナンバー、ＷＥは広角端、ＳＴは中間状態、ＴＥは望遠端、ｒ1 、ｒ2 …は各レンズ面の曲率半径、ｄ1 、ｄ2 …は各レンズ面間の間隔、ｎd1、ｎd2…は各レンズのｄ線の屈折率、νd1、νd2…は各レンズのアッベ数である。また、“ＲＥ”は反射面を示す。なお、非球面形状は、ｘを光の進行方向を正とした光軸とし、ｙを光軸と直交する方向にとると、下記の式にて表される。
【０１２６】
0004869522.tif 000002
ただし、ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐係数、A4、A6、A8、A10 はそれぞれ４次、６次、８次、１０次の非球面係数である。
【０１２７】
0004869522.tif 000003
0004869522.tif 000004
【０１２８】
0004869522.tif 000005
0004869522.tif 000006
【０１２９】
0004869522.tif 000007
0004869522.tif 000008
0004869522.tif 000009
【０１３０】
0004869522.tif 000010
0004869522.tif 000011
0004869522.tif 000012
【０１３１】
0004869522.tif 000013
0004869522.tif 000014
【０１３２】
0004869522.tif 000015
0004869522.tif 000016
【０１３３】
0004869522.tif 000017
0004869522.tif 000018
【０１３４】
0004869522.tif 000019
0004869522.tif 000020
0004869522.tif 000021
【０１３５】
0004869522.tif 000022
0004869522.tif 000023
0004869522.tif 000024
【０１３６】
0004869522.tif 000025
0004869522.tif 000026
0004869522.tif 000027
【０１３７】
以上の実施例１の無限遠物点合焦時の収差図を図１１に示す。この収差図において、ＳＡは球面収差、ＡＳは非点収差、ＣＣは倍率色収差、ＤＴは歪曲収差を示す。図中、“ＦＩＹ”は像高を表す。
【０１３８】
次に、上記各実施例における条件（１）〜（５）に係わるｎｄ，ｆ1G／√（ｆw ×ｆt ），Ｍ3 ／Ｍ2 ，−βRt，ＤＦＴ／ｆt の値を示す。
0004869522.tif 000028
【０１３９】
以上の実施例１〜１０において、以下のｄ線の屈折率ｎd 、アッベ数νd を有するガラスの転移点Ｔｇは次の通りである。
【０１４０】
0004869522.tif 000029
【０１４１】
また、上記各実施例において、以下のｄ線の屈折率ｎd 、アッベ数νd を有する媒体はプラスチックである。
【０１４２】
0004869522.tif 000030
【０１４３】
なお、上記各実施例において、非球面を設けた光路折り曲げプリズムＰは全て、入射面に非球面を設けているが、射出面に非球面を設けるようにしてもよい。
【０１４４】
また、以上の実施例では全て、光学系の最も物体側の第１要素としてプリズムＰを用いているが、図１２に模式的に示すように、そのプリズムＰの前側（物体側）に単レンズ又は複数のレンズからなるレンズ群Ａを単数あるいは複数配置して、フォーカシングあるいはズーミングのために光軸に沿って移動させるようにしてもよい。
【０１４５】
さて、以上のような本発明の光路折り曲げズーム光学系は、ズームレンズ等の結像光学系で物体像を形成しその像をＣＣＤや銀塩フィルムといった撮像素子に受光させて撮影を行う撮影装置、とりわけデジタルカメラやビデオカメラ、情報処理装置の例であるパソコン、電話、携帯端末、特に持ち運びに便利な携帯電話等に用いることができる。以下に、その実施形態を例示する。
【０１４６】
図１３〜図１５は、本発明によるズーム光学系をデジタルカメラの撮影光学系４１に組み込んだ構成の概念図を示す。図１３はデジタルカメラ４０の外観を示す前方斜視図、図１４は同後方斜視図、図１５はデジタルカメラ４０の構成を示す断面図である。デジタルカメラ４０は、この例の場合、撮影用光路４２を有する撮影光学系４１、ファインダー用光路４４を有するファインダー光学系４３、シャッター４５、フラッシュ４６、液晶表示モニター４７等を含み、カメラ４０の上部に配置されたシャッター４５を押圧すると、それに連動して撮影光学系４１、例えば実施例５の光路折り曲げズーム光学系を通して撮影が行われる。撮影光学系４１によって形成された物体像が、平行平面板群Ｆ中の近赤外カットフィルターと光学的ローパスフィルターを介してＣＣＤ４９の撮像面上に形成される。このＣＣＤ４９で受光された物体像は、処理手段５１を介し、電子画像としてカメラ背面に設けられた液晶表示モニター４７に表示される。また、この処理手段５１には記録手段５２が接続され、撮影された電子画像を記録することもできる。なお、この記録手段５２は処理手段５１と別体に設けてもよいし、フロッピーディスクやメモリーカード、ＭＯ等により電子的に記録書込を行うように構成してもよい。また、ＣＣＤ４９に代わって銀塩フィルムを配置した銀塩カメラとして構成してもよい。
【０１４７】
さらに、ファインダー用光路４４上にはファインダー用対物光学系５３が配置してある。このファインダー用対物光学系５３によって形成された物体像は、像正立部材であるポロプリズム５５の視野枠５７上に形成される。このポリプリズム５５の後方には、正立正像にされた像を観察者眼球Ｅに導く接眼光学系５９が配置されている。なお、撮影光学系４１及びファインダー用対物光学系５３の入射側、接眼光学系５９の射出側にそれぞれカバー部材５０が配置されている。
【０１４８】
このように構成されたデジタルカメラ４０は、撮影光学系４１が広画角で高変倍比であり、収差が良好で、明るく、フィルター等が配置できるバックフォーカスの大きなズームレンズであるので、高性能・低コスト化が実現できる。
【０１４９】
なお、図１５の例では、カバー部材５０として平行平面板を配置しているが、パワーを持ったレンズを用いてもよい。
【０１５０】
次に、本発明のズーム光学系が対物光学系として内蔵された情報処理装置の一例であるパソコンが図１６〜図１８に示される。図１６はパソコン３００のカバーを開いた前方斜視図、図１７はパソコン３００の撮影光学系３０３の断面図、図１８は図１６の状態の側面図である。図１６〜図１８に示されるように、パソコン３００は、外部から繰作者が情報を入力するためのキーボード３０１と、図示を省略した情報処理手段や記録手段と、情報を操作者に表示するモニター３０２と、操作者自身や周辺の像を撮影するための撮影光学系３０３とを有している。ここで、モニター３０２は、図示しないバックライトにより背面から照明する透過型液晶表示素子や、前面からの光を反射して表示する反射型液晶表示素子や、ＣＲＴディスプレイ等であってよい。また、図中、撮影光学系３０３は、モニター３０２の右上に内蔵されているが、その場所に限らず、モニター３０２の周囲や、キーボード３０１の周囲のどこであってもよい。
【０１５１】
この撮影光学系３０３は、撮影光路３０４上に、本発明による光路折り曲げズーム光学系（図では略記）からなる対物レンズ１１２と、像を受光する撮像素子チップ１６２とを有している。これらはパソコン３００に内蔵されている。
【０１５２】
ここで、撮像素子チップ１６２上には光学的ローパスフィルターＬＦが付加的に貼り付けられて撮像ユニット１６０として一体に形成され、対物レンズ１１２の鏡枠１１３の後端にワンタッチで嵌め込まれて取り付け可能になっているため、対物レンズ１１２と撮像素子チップ１６２の中心合わせや面間隔の調整が不要であり、組立が簡単となっている。また、鏡枠１１３の先端（図示略）には、対物レンズ１１２を保護するためのカバーガラス１１４が配置されている。なお、鏡枠１１３中のズームレンズの駆動機構等は図示を省いてある。
【０１５３】
撮像素子チップ１６２で受光された物体像は、端子１６６を介して、パソコン３００の処理手段に入力され、電子画像としてモニター３０２に表示される、図１６には、その一例として、操作者の撮影された画像３０５が示されている。また、この画像３０５は、処理手段を介し、インターネットや電話を介して、遠隔地から通信相手のパソコンに表示されることも可能である。
【０１５４】
次に、本発明のズーム光学系が撮影光学系として内蔵された情報処理装置の一例である電話、特に持ち運びに便利な携帯電話が図１９に示される。図１９（ａ）は携帯電話４００の正面図、図１９（ｂ）は側面図、図１９（ｃ）は撮影光学系４０５の断面図である。図１９（ａ）〜（ｃ）に示されるように、携帯電話４００は、操作者の声を情報として入力するマイク部４０１と、通話相手の声を出力するスピーカ部４０２と、操作者が情報を入力する入力ダイアル４０３と、操作者自身や通話相手等の撮影像と電話番号等の情報を表示するモニター４０４と、撮影光学系４０５と、通信電波の送信と受信を行うアンテナ４０６と、画像情報や通信情報、入力信号等の処理を行う処理手段（図示せず）とを有している。ここで、モニター４０４は液晶表示素子である。また、図中、各構成の配置位置は、特にこれらに限られない。この撮影光学系４０５は、撮影光路４０７上に配置された本発明による光路折り曲げズーム光学系（図では略記）からなる対物レンズ１１２と、物体像を受光する撮像素子チップ１６２とを有している。これらは、携帯電話４００に内蔵されている。
【０１５５】
ここで、撮像素子チップ１６２上には光学的ローパスフィルターＬＦが付加的に貼り付けられて撮像ユニット１６０として一体に形成され、対物レンズ１１２の鏡枠１１３の後端にワンタッチで嵌め込まれて取り付け可能になっているため、対物レンズ１１２と撮像素子チップ１６２の中心合わせや面間隔の調整が不要であり、組立が簡単となっている。また、鏡枠１１３の先端（図示略）には、対物レンズ１１２を保護するためのカバーガラス１１４が配置されている。なお、鏡枠１１３中のズームレンズの駆動機構等は図示を省いてある。
【０１５６】
撮影素子チップ１６２で受光された物体像は、端子１６６を介して、図示していない処理手段に入力され、電子画像としてモニター４０４に、又は、通信相手のモニターに、又は、両方に表示される。また、通信相手に画像を送信する場合、撮像素子チップ１６２で受光された物体像の情報を、送信可能な信号へと変換する信号処理機能が処理手段には含まれている。
【０１５７】
以上の本発明の光路折り曲げズーム光学系及びそれを用いた装置は例えば次のように構成することができる。
【０１５８】
〔１〕  少なくとも、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、それ以降の少なくとも１つのレンズ群からなっていて、広角端から望遠端に変倍する際に、前記第２レンズ群を含んで光軸に沿って移動する少なくとも１つのレンズ群を含むズーム光学系において、
前記第１レンズ群が、光路を折り曲げるための少なくとも１面の反射面と、入射面と、射出面とを含むプリズムを有し、前記プリズムの入射面、射出面の少なくとも一方は光軸に回転対称な曲面であることを特徴とする光路折り曲げズーム光学系。
【０１５９】
〔２〕  少なくとも、物体側から順に、負の屈折力を有し、少なくとも負の屈折力のプリズムを１つ含む第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、それ以降の少なくとも１つのレンズ群からなっていて、広角端から望遠端に変倍する際に、前記第２レンズ群を含んで光軸に沿って移動する少なくとも１つのレンズ群を含むズーム光学系において、
前記プリズムは、光路を折り曲げるための少なくとも１面の反射面と、入射面と、射出面とを含み、かつ、前記入射面、射出面の少なくとも一方は曲面であることを特徴とする光路折り曲げズーム光学系。
【０１６０】
〔３〕  少なくとも、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、それ以降の少なくとも１つのレンズ群からなっていて、広角端から望遠端に変倍する際に、前記第２レンズ群を含んで光軸に沿って移動する少なくとも１つのレンズ群を含むズーム光学系において、
前記第１レンズ群が、光路を折り曲げるための少なくとも１面の反射面と、入射面と、射出面とを含むプリズムを有し、前記プリズムの入射面、射出面の少なくとも一方は曲面であり、前記プリズムのｄ線における屈折率ｎｄが以下の条件式（１）を満たすことを特徴とする光路折り曲げズーム光学系。
【０１６１】
１．６＜ｎｄ＜２．０                                  ・・・（１）
〔４〕  上記１から３の何れか１項において、以下の条件式（２）を満たすことを特徴とする光路折り曲げズーム光学系。
【０１６２】
−５．０＜ｆ1G／√（ｆw ×ｆt ）＜−０．３            ・・・（２）
ただし、ｆ1Gは第１レンズ群の焦点距離、ｆw は広角端での無限遠物点合焦時の全系の焦点距離、ｆt は望遠端での無限遠物点合焦時の全系の焦点距離である。
【０１６３】
〔５〕  上記１から３の何れか１項において、前記第２レンズ群の後に、正の屈折力を有する第３レンズ群を含み、広角端から望遠端に変倍する際に、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群が相対的間隔を変えながら光軸に沿って移動することを特徴とする光路折り曲げズーム光学系。
【０１６４】
〔６〕  上記５において、無限遠合焦時に広角端から望遠端に変倍する際の前記第２レンズ群、前記第３レンズ群のそれぞれの移動量をＭ2 、Ｍ3 とすると、以下の条件式（３）を満足することを特徴とする光路折り曲げズーム光学系。
【０１６５】
０．３＜Ｍ3 ／Ｍ2 ＜３．０                            ・・・（３）
〔７〕  上記５において、望遠端における第２レンズ群以降の合成系の倍率βRtが、以下の条件式（４）を満足することを特徴とする光路折り曲げズーム光学系。
【０１６６】
１．０＜−βRt＜２．３                                ・・・（４）
〔８〕  上記１から３の何れか１項において、最も像側のレンズ群に非球面を少なくとも１面有することを特徴とする光路折り曲げズーム光学系。
【０１６７】
〔９〕  上記８において、変倍時及び合焦時に、最も像側のレンズ群は固定であることを特徴とする光路折り曲げズーム光学系。
【０１６８】
〔１０〕  上記９において、像側から２番目のレンズ群を光軸方向に移動して合焦することを特徴とする光路折り曲げズーム光学系。
【０１６９】
〔１１〕  上記１から３の何れか１項において、前記第１レンズ群に非球面を少なくとも１面有することを特徴とする光路折り曲げズーム光学系。
【０１７０】
〔１２〕  上記１１において、変倍時及び合焦時に、前記第１レンズ群は固定であることを特徴とする光路折り曲げズーム光学系。
【０１７１】
〔１３〕  上記１から３の何れか１項において、前記プリズムより像側に配置されたレンズ群、又は、前記プリズムより像側に配置されたレンズ群中の一部のレンズを光軸方向に移動することで合焦することを特徴とする光路折り曲げズーム光学系。
【０１７２】
〔１４〕  上記１０において、像側から２番目のレンズ群と３番目のレンズ群の望遠端での無限遠物点合焦時の光軸上空気間隔ＤＦＴが以下の条件式（５）を満足することを特徴とする光路折り曲げズーム光学系。
【０１７３】
０．０１＜ＤＦＴ／ｆt ＜２．０                        ・・・（５）
ただし、ｆt は望遠端での無限遠物点合焦時の全系の焦点距離である。
【０１７４】
〔１５〕  上記５において、前記第１レンズ群が、負の屈折力を有する１つのプリズムと、１枚の負レンズと、１枚の正レンズからなり、前記第３レンズ群が１枚の正レンズからなることを特徴とする光路折り曲げズーム光学系。
【０１７５】
〔１６〕  上記５において、前記第１レンズ群が、負の屈折力を有する１つのプリズムと、１枚の正レンズからなり、前記第３レンズ群が、１枚の正レンズと、１枚の負レンズからなることを特徴とする光路折り曲げズーム光学系。
【０１７６】
〔１７〕  上記１５又は１６において、前記第３レンズ群を光軸方向に移動することにより合焦することを特徴とする光路折り曲げズーム光学系。
【０１７７】
〔１８〕  上記１１において、前記プリズムの入射面、射出面の少なくとも一方が非球面であることを特徴とする光路折り曲げズーム光学系。
【０１７８】
〔１９〕  上記８又は１１において、非球面が形成されたレンズあるいはプリズムがガラスからなり、その転移点Ｔｇが以下の条件式（６）を満たすことを特徴とする光路折り曲げズーム光学系。
【０１７９】
６０℃＜Ｔｇ＜６２０℃                                ・・・（６）
〔２０〕  上記８又は１１において、非球面が形成されたレンズあるいはプリズムが、ガラス成形法で加工されたことを特徴とする光路折り曲げズーム光学系。
【０１８０】
〔２１〕  上記８又は１１において、非球面が形成されたレンズあるいはプリズムが、有機無機ハイブリッド材料からなることを特徴とする光路折り曲げズーム光学系。
【０１８１】
〔２２〕  上記８又は１１において、非球面が形成されたレンズあるいはプリズムが、プラスチックからなることを特徴とする光路折り曲げズーム光学系。
【０１８２】
〔２３〕  上記１から３の何れか１項において、プリズムがプラスチックからなることを特徴とする光路折り曲げズーム光学系。
【０１８３】
〔２４〕  上記１から３の何れか１項において、全てのレンズ及びプリズムがプラスチックからなることを特徴とする光路折り曲げズーム光学系。
【０１８４】
〔２５〕  上記１から３の何れか１項において、光軸の折り曲げ面が像面に配置される撮像素子の撮像面の短辺に平行になるように光軸を折り曲げていることを特徴とする光路折り曲げズーム光学系。
【０１８５】
〔２６〕  上記１から３の何れか１項において、前記プリズムは、変倍時に可動な全てのレンズ群の最も物体側のレンズよりも物体側に配置されていることを特徴とする光路折り曲げズーム光学系。
【０１８６】
〔２７〕  上記１から３の何れか１項において、変倍時に移動するレンズ群は、広角端から望遠端に変倍する際に、単調に物体側に移動することを特徴とする光路折り曲げズーム光学系。
【０１８７】
〔２８〕  上記１から３の何れか１項において、前記プリズムより像側の光路上に少なくとも１つの開口絞りを配置したことを特徴とする光路折り曲げズーム光学系。
【０１８８】
〔２９〕  上記５において、前記第３レンズ群を光軸方向に移動して合焦することを特徴とする光路折り曲げズーム光学系。
【０１８９】
〔３０〕  上記１から２９の何れか１項記載の光路折り曲げズーム光学系と、前記光路折り曲げズーム光学系によって形成された物体像を受光する位置に配置された電子撮像素子と、前記電子撮像素子によって光電変換された電子信号を処理する処理手段と、操作者が前記処理手段に入力したい情報信号を入力するための入力部と、前記処理手段からの出力を表示する表示素子と、前記処理手段からの出力を記録する記録媒体とを含み、
前記処理手段は、前記光路折り曲げズーム光学系によって前記電子撮像素子に受光された物体像を前記表示素子に表示するように構成されていることを特徴とする情報処理装置。
【０１９０】
〔３１〕  上記３０において、
前記入力部がキーボードにて構成され、前記光路折り曲げズーム光学系と前記電子撮像素子とが前記表示素子の周辺部又は前記キーボードの周辺部に内蔵されていることを特徴とするパソコン装置。
【０１９１】
〔３２〕  上記１から２９の何れか１項記載の光路折り曲げズーム光学系と、前記光路折り曲げズーム光学系によって形成された物体像を受光する位置に配置された電子撮像素子と、電話信号を送信及び受信するためのアンテナと、電話番号等の信号を入力するための入力部と、前記電子撮像素子によって受光された物体像を送信可能な信号に変換する信号処理部とを含んでいることを特徴とする電話装置。
【０１９２】
〔３３〕  上記１から２９の何れか１項記載の光路折り曲げズーム光学系と、前記光路折り曲げズーム光学系によって形成された物体像を受光する位置に配置された電子撮像素子と、前記電子撮像素子によって光電変換された電子信号を処理する処理手段と、前記電子撮像素子で受光された物体像を観察可能に表示する表示素子とを有し、前記電子撮像素子で受光された物体像の像情報を記録するための記録部材を内蔵又は挿脱するように構成され、前記処理手段が、前記電子撮像素子に受光された物体像を前記表示素子に表示する表示処理機能と、前記電子撮像素子に受光された物体像を前記記録媒体に記録する記録処理機能とを有することを特徴とする電子カメラ装置。
【０１９３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によると、小型デジタルスチルカメラ、携帯端末等に搭載可能な薄型ズーム光学系であって、薄型化のため光軸を曲げ、かつ、折り曲げプリズムにパワーを持たせた光路折り曲げズーム光学系を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光路折り曲げズーム光学系の実施例１の無限遠物点合焦時の広角端（ａ）、中間状態（ｂ）、望遠端（ｃ）でのレンズ断面図である。
【図２】実施例２の光路折り曲げズーム光学系の図１と同様のレンズ断面図である。
【図３】実施例３の光路折り曲げズーム光学系の図１と同様のレンズ断面図である。
【図４】実施例４の光路折り曲げズーム光学系の図１と同様のレンズ断面図である。
【図５】実施例５の光路折り曲げズーム光学系の図１と同様のレンズ断面図である。
【図６】実施例６の光路折り曲げズーム光学系の図１と同様のレンズ断面図である。
【図７】実施例７の光路折り曲げズーム光学系の図１と同様のレンズ断面図である。
【図８】実施例８の光路折り曲げズーム光学系の図１と同様のレンズ断面図である。
【図９】実施例９の光路折り曲げズーム光学系の図１と同様のレンズ断面図である。
【図１０】実施例１０の光路折り曲げズーム光学系の図１と同様のレンズ断面図である。
【図１１】実施例１の無限遠物点合焦時の収差図である。
【図１２】本発明の光路折り曲げズーム光学系の変形例の構成を模式的に示す図である。
【図１３】本発明による光路折り曲げズーム光学系を組み込んだデジタルカメラの外観を示す前方斜視図である。
【図１４】図１３のデジタルカメラの後方斜視図である。
【図１５】図１３のデジタルカメラの断面図である。
【図１６】本発明による光路折り曲げズーム光学系を対物光学系として組み込れたパソコンのカバーを開いた前方斜視図である。
【図１７】パソコンの撮影光学系の断面図である。
【図１８】図１６の状態の側面図である。
【図１９】本発明による光路折り曲げズーム光学系を対物光学系として組み込れた携帯電話の正面図、側面図、その撮影光学系の断面図である。
【符号の説明】
Ｇ１…第１レンズ群
Ｇ２…第２レンズ群
Ｇ３…第３レンズ群
Ｇ４…第４レンズ群
Ｐ…光路折り曲げプリズム
Ｓ…開口絞り（独立の場合）
Ｆ…平行平面板群
Ｉ…像面
Ａ…フォーカシングレンズ群又はズーミングレンズ群
Ｅ…観察者眼球
ＬＦ…光学的ローパスフィルター
４０…デジタルカメラ
４１…撮影光学系
４２…撮影用光路
４３…ファインダー光学系
４４…ファインダー用光路
４５…シャッター
４６…フラッシュ
４７…液晶表示モニター
４９…ＣＣＤ
５０…カバー部材
５１…処理手段
５２…記録手段
５３…ファインダー用対物光学系
５５…ポロプリズム
５７…視野枠
５９…接眼光学系
１１２…対物レンズ
１１３…鏡枠
１１４…カバーガラス
１６０…撮像ユニット
１６２…撮像素子チップ
１６６…端子
３００…パソコン
３０１…キーボード
３０２…モニター
３０３…撮影光学系
３０４…撮影光路
３０５…画像
４００…携帯電話
４０１…マイク部
４０２…スピーカ部
４０３…入力ダイアル
４０４…モニター
４０５…撮影光学系
４０６…アンテナ
４０７…撮影光路
【図１】
0004869522.tif 000031
【図２】
0004869522.tif 000032
【図３】
0004869522.tif 000033
【図４】
0004869522.tif 000034
【図５】
0004869522.tif 000035
【図６】
0004869522.tif 000036
【図７】
0004869522.tif 000037
【図８】
0004869522.tif 000038
【図９】
0004869522.tif 000039
【図１０】
0004869522.tif 000040
【図１１】
0004869522.tif 000041
【図１２】
0004869522.tif 000042
【図１３】
0004869522.tif 000043
【図１４】
0004869522.tif 000044
【図１５】
0004869522.tif 000045
【図１６】
0004869522.tif 000046
【図１７】
0004869522.tif 000047
【図１８】
0004869522.tif 000048
【図１９】
0004869522.tif 000049