ズームレンズ及び撮像装置
【課題】 高性能化を確保した上で小型化を図る。
【解決手段】 ズーミングに際して全長が一定とされ、ズーミングに際して光軸方向において固定された第１レンズ群Ｇ１と光軸方向へ移動可能な少なくとも１つのレンズ群と光軸方向において固定された結像面とが物体側より像側へ順に配置され、第１レンズ群と結像面の間に光学的距離を変化させる光学的距離可変機構Ｔが配置され、光学的距離可変機構を第１のプリズムＶと第２のプリズムＷによって構成し、第１のプリズムが光軸に垂直な入射面ｖ１と入射面に対して傾斜された出射面ｖ２とを有し、第２のプリズムが光軸に垂直な出射面と出射面ｗ１に対して第１のプリズムの出射面と同じ角度で傾斜され第１のプリズムの出射面に対向して位置する入射面ｗ２とを有し、第１のプリズムと第２のプリズムが出射面と入射面の傾斜方向において互いに離接する方向へ同期して移動されるようにした。
【解決手段】 ズーミングに際して全長が一定とされ、ズーミングに際して光軸方向において固定された第１レンズ群Ｇ１と光軸方向へ移動可能な少なくとも１つのレンズ群と光軸方向において固定された結像面とが物体側より像側へ順に配置され、第１レンズ群と結像面の間に光学的距離を変化させる光学的距離可変機構Ｔが配置され、光学的距離可変機構を第１のプリズムＶと第２のプリズムＷによって構成し、第１のプリズムが光軸に垂直な入射面ｖ１と入射面に対して傾斜された出射面ｖ２とを有し、第２のプリズムが光軸に垂直な出射面と出射面ｗ１に対して第１のプリズムの出射面と同じ角度で傾斜され第１のプリズムの出射面に対向して位置する入射面ｗ２とを有し、第１のプリズムと第２のプリズムが出射面と入射面の傾斜方向において互いに離接する方向へ同期して移動されるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はズームレンズ及び撮像装置に関する。詳しくは、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等のデジタル入出力機器の撮影光学系に好適なズームレンズ及びこれを用いた撮像装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルスチルカメラ等の固体撮像素子を用いた撮像装置が普及している。このようなデジタルスチルカメラ等の普及に伴い一層の高画質化が求められており、特に、画素数の多いデジタルスチルカメラ等においては、画素数の多い固体撮像素子に対応した結像性能に優れたズームレンズが求められている。
【０００３】
その上で、最近では小型化の要求も高く、例えば、３倍〜５倍程度の変倍比を有した上で小型のズームレンズが求められている。
【０００４】
デジタルスチルカメラや携帯電話等に用いられるズームレンズには多くの種類が存在するが、小型化かつ高性能化に適したレンズタイプとして、例えば、レンズ群中に光路を折り曲げるプリズムを配置して入射光軸方向における小型化を図ったものが提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００５】
特許文献１及び特許文献２に記載されたズームレンズは、ズーミングに際して固定された第１レンズ群と、負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、正の屈折力を有する第４レンズ群とが物体側から像側へ順に配置され、プリズムが第１レンズ群中に配置されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３５４８６９号公報
【特許文献２】特開２００８−３３２０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、特許文献１及び特許文献２に記載されたズームレンズにあっては、全長を一定にして小型化を確保するためにコンペンセーターの機能を有するレンズ群の移動量が大きく、かつ、変倍レンズより像側に大きな空間が存在し、例えば、小型の撮像装置への搭載を考慮すると、小型化という面において不十分であった。
【０００８】
そこで、本発明ズームレンズ及び撮像装置は、上記した問題点を克服し、高性能化を確保した上で小型化を図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ズームレンズは、上記した課題を解決するために、ズーミングに際して全長が一定とされ、ズーミングに際して光軸方向において固定された第１レンズ群と、ズーミングに際して光軸方向へ移動可能な少なくとも１つのレンズ群と、ズーミングに際して光軸方向において固定された結像面とが物体側より像側へ順に配置され、前記第１レンズ群と前記結像面の間にズーミングに際して光学的距離を変化させる光学的距離可変機構が配置され、前記光学的距離可変機構をそれぞれ物体側と像側に並んで配置された第１のプリズムと第２のプリズムによって構成し、前記第１のプリズムが物体側に位置し光軸に垂直な入射面と像側に位置し前記入射面に対して傾斜された出射面とを有し、前記第２のプリズムが像側に位置し光軸に垂直な出射面と物体側に位置し前記出射面に対して前記第１のプリズムの出射面と同じ角度で傾斜され前記第１のプリズムの出射面に対向して位置する入射面とを有し、前記第１のプリズムと前記第２のプリズムがそれぞれ前記出射面と前記入射面の傾斜方向において互いに離接する方向へ同期して移動されるようにしたものである。
【００１０】
従って、ズームレンズにあっては、第１のプリズムと第２のプリズムが出射面と入射面の傾斜方向へ移動されて光学的距離が変化される。
【００１１】
上記したズームレンズにおいては、前記光学的距離可変機構が以下の条件式（１）を満足することが望ましい。
（１）１.５＜ｄｍａｘ／ｄｍｉｎ＜７
但し、
ｄｍａｘ：光学的距離可変機構の光軸上における最大の厚み
ｄｍｉｎ：光学的距離可変機構の光軸上における最小の厚み
とする。
【００１２】
ズームレンズが条件式（１）を満足することにより、第１のプリズムと第２のプリズムのプリズム長が適正化される。
【００１３】
上記したズームレンズにおいては、前記第１のプリズムと前記第２のプリズムが同一の形状及び大きさに形成されると共に光軸を基準として対称に配置され、前記第１のプリズムと前記第２のプリズムのズーミング時における移動量が同じにされることが望ましい。
【００１４】
ズームレンズを上記のように構成することにより、第１のプリズムと第２のプリズムの移動量が適正化され、光学的距離可変機構の光軸方向における移動スペースが小さくなる。
【００１５】
上記したズームレンズにおいては、前記第１レンズ群を、負の屈折力を有する１枚の第１レンズと、光路を９０°折り曲げる反射部材と、正の屈折力を有する１枚の第２レンズとを物体側から像側へ順に配置して構成することが望ましい。
【００１６】
ズームレンズの第１レンズ群を上記のように構成することにより、光軸方向における長さが短縮化される。
【００１７】
上記したズームレンズにおいては、前記第１レンズ群を正の屈折力を有する構成とし、前記第１レンズ群の像側に、負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レンズ群と正の屈折力を有する第４レンズ群と前記光学的距離可変機構とを物体側より像側へ順に配置し、前記第２レンズ群と前記第４レンズ群を光軸方向へ移動させると共に前記第１のプリズムと前記第２のプリズムを前記出射面と前記入射面の傾斜方向へ移動させることによりズーミングを行うようにすることが望ましい。
【００１８】
ズームレンズを上記のように構成することにより、光軸方向における長さが短縮化される。
【００１９】
上記したズームレンズにおいては、前記第１レンズ群を負の屈折力を有する構成とし、前記第１レンズ群の像側に、正の屈折力を有する第２レンズ群と前記光学的距離可変機構と正の屈折力を有する第３レンズ群とを物体側より像側へ順に配置し、前記第２レンズ群を光軸方向へ移動させると共に前記第１のプリズムと前記第２のプリズムを前記出射面と前記入射面の傾斜方向へ移動させることによりズーミングを行うようにすることが望ましい。
【００２０】
ズームレンズを上記のように構成することにより、光軸方向における長さが短縮化される。
【００２１】
上記したズームレンズにおいては、前記第１レンズ群を正の屈折力を有する構成とし、前記第１レンズ群の像側に、負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レンズ群と前記光学的距離可変機構と正の屈折力を有する第４レンズ群とを物体側より像側へ順に配置し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群を光軸方向へ移動させると共に前記第１のプリズムと前記第２のプリズムを前記出射面と前記入射面の傾斜方向へ移動させることによりズーミングを行うようにすることが望ましい。
【００２２】
ズームレンズを上記のように構成することにより、光軸方向における長さが短縮化される。
【００２３】
撮像装置は、上記した課題を解決するために、ズームレンズと該ズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備え、前記ズームレンズは、ズーミングに際して全長が一定とされ、ズーミングに際して光軸方向において固定された第１レンズ群と、ズーミングに際して光軸方向へ移動可能な少なくとも１つのレンズ群と、ズーミングに際して光軸方向において固定された結像面とが物体側より像側へ順に配置され、前記第１レンズ群と前記結像面の間にズーミングに際して光学的距離を変化させる光学的距離可変機構が配置され、前記光学的距離可変機構をそれぞれ物体側と像側に並んで配置された第１のプリズムと第２のプリズムによって構成し、前記第１のプリズムが物体側に位置し光軸に垂直な入射面と像側に位置し前記入射面に対して傾斜された出射面とを有し、前記第２のプリズムが像側に位置し光軸に垂直な出射面と物体側に位置し前記出射面に対して前記第１のプリズムの出射面と同じ角度で傾斜され前記第１のプリズムの出射面に対向して位置する入射面とを有し、前記第１のプリズムと前記第２のプリズムがそれぞれ前記出射面と前記入射面の傾斜方向において互いに離接する方向へ同期して移動されるようにしたものである。
【００２４】
従って、撮像装置にあっては、第１のプリズムと第２のプリズムが出射面と入射面の傾斜方向へ移動されて光学的距離が変化される。
【発明の効果】
【００２５】
本発明ズームレンズ及び撮像装置は、高性能化を確保した上で小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に、本発明ズームレンズ及び撮像装置を実施するための最良の形態について説明する。
【００２７】
［ズームレンズの構成］
本発明ズームレンズは、ズーミングに際して全長が一定とされ、ズーミングに際して光軸方向において固定された第１レンズ群と、ズーミングに際して光軸方向へ移動可能な少なくとも１つのレンズ群と、ズーミングに際して光軸方向において固定された結像面とが物体側より像側へ順に配置されている。
【００２８】
また、本発明ズームレンズは、第１レンズ群と結像面の間にズーミングに際して光学的距離を変化させる光学的距離可変機構が配置され、光学的距離可変機構をそれぞれ物体側と像側に並んで配置された第１のプリズムと第２のプリズムによって構成している。
【００２９】
さらに、本発明ズームレンズは、第１のプリズムが物体側に位置し光軸に垂直な入射面と像側に位置し入射面に対して傾斜された出射面とを有し、第２のプリズムが像側に位置し光軸に垂直な出射面と物体側に位置し出射面に対して第１のプリズムの出射面と同じ角度で傾斜され第１のプリズムの出射面に対向して位置する入射面とを有するようにしている。
【００３０】
加えて、本発明ズームレンズは、第１のプリズムと第２のプリズムがそれぞれ出射面と入射面の傾斜方向において互いに離接する方向へ同期して移動されるようにしている。
【００３１】
尚、光学的距離とは、一般に、光路長とも称され、実際の距離に屈折率を乗じた距離を言う。
【００３２】
一般に、全長が一定であるズームレンズにおいては、変倍作用を有するレンズ群（バリエーター）と、焦点位置を一定に保つ役割を有するレンズ群（コンペンセーター）を少なくとも一つずつ備える必要がある。
【００３３】
しかしながら、本発明ズームレンズにあっては、光学的距離可変機構を設けることにより、バリエーターのみを有しコンペンセーターを有しない構成であっても、全長一定のズームレンズを構成することが可能である。また、コンペンセーターを有する構成においても、光学的距離可変機構を設けることにより、光学的距離可変機構をコンペンセーターの機能の一部を担う役割を有するようにすることが可能であり、ズーミングに際してコンペンセーターの移動量を軽減することが可能となる。
【００３４】
従って、コンペンセーターを有しない構成において全長一定のズームレンズを構成することが可能であり、また、コンペンセーターを有する構成においてコンペンセーターの移動量を軽減することが可能であるため、全長の短縮化を図り、高性能化を確保した上で小型化を図ることができる。
【００３５】
特に、全長一定のインナーフォーカスタイプのズームレンズにおいては、コンペンセーターやバリエーターより結像面側（像側）に比較的大きな空間が生じ易く、この空間はズーミング時に移動するレンズ群が存在しない空間になることが多い。
【００３６】
そこで、本発明ズームレンズにあっては、この結像面側の空間に光学的距離可変機構を配置することによりスペースの有効活用が図られ、小型化を確保することが可能である。
【００３７】
また、光学的距離可変機構として第１のプリズムと第２のプリズムを配置し、第１のプリズムの出射面と第２のプリズムの入射面を光軸に垂直な方向に対して傾斜させ、この傾斜方向に沿って第１のプリズムと第２のプリズムを移動させることにより、厚みを変更することが可能な平行平面板と同様の効果を生み出すことができる。従って、ズーミングに際しあたかも結像面が光軸方向へ移動するような作用を生み出して光学的距離を変化させることができる。
【００３８】
本発明ズームレンズを上記のように構成することにより、例えば、変倍比が３倍〜５倍の高性能化を確保した上で小型化を図ることができる。
【００３９】
本発明の一実施形態によるズームレンズにあっては、光学的距離可変機構が以下の条件式（１）を満足することが望ましい。
（１）１.５＜ｄｍａｘ／ｄｍｉｎ＜７
但し、
ｄｍａｘ：光学的距離可変機構の光軸上における最大の厚み
ｄｍｉｎ：光学的距離可変機構の光軸上における最小の厚み
とする。
【００４０】
条件式（１）は、光学的距離可変機構の光軸上における最大の厚みと最小の厚みの比を規定する式である。
【００４１】
光学的距離可変機構は、上記したように、第１のプリズムＶと第２のプリズムＷによって構成され（図１参照）、物体側に位置された第１のプリズムＶが光軸Ｐに垂直な入射面ｖ１と入射面ｖ１に対して傾斜された出射面ｖ２とを有し、第２のプリズムＷが光軸Ｐに垂直な出射面ｗ１と出射面ｗ１に対して傾斜された入射面ｗ２とを有している。第１のプリズムＶの出射面ｖ２と第２のプリズムＷの入射面ｗ２は光軸に直交する面に対して同じ角度で傾斜されて接している。
【００４２】
第１のプリズムＶの移動方向は出射面ｖ２の傾斜方向に沿う方向（方向Ｚ１）であり、第２のプリズムＷの移動方向は入射面ｗ２の傾斜方向に沿う方向（方向Ｚ２）であり、第１のプリズムＶと第２のプリズムＷは互いに離接する方向へ同期して移動される。
【００４３】
光学的距離可変機構にあっては、第１のプリズムＶと第２のプリズムＷの光軸方向において重なり合う部分に光学有効径ｄが確保される必要があり（図１参照）、光学有効径ｄが確保された状態において、光軸上における最大の厚みがｄｍａｘとされ、光軸上における最小の厚みがｄｍｉｎとされる（図２参照）。
【００４４】
条件式（１）は、光学的距離の差を示すだけでなく、第１のプリズムＶと第２のプリズムＷのプリズム長Ｌｐを決定するために必要とされる式である。
【００４５】
プリズム長Ｌｐ（図１参照）は、下記の条件式（２）を満足することにより、第１のプリズムＶと第２のプリズムＷを直角プリズムによって構成することが可能となる。
（２）Ｌｐ＞｛１＋（ｄｍａｘ／ｄｍｉｎ）｝／２
条件式（２）の意味について、図３及び図４を例として以下に説明する。
【００４６】
図３は、条件式（１）のｄｍａｘ／ｄｍｉｎが３の場合に条件式（２）の｛１＋（ｄｍａｘ／ｄｍｉｎ）｝／２が２になり、プリズム長Ｌｐが２より大きいことが必要とされる場合を示している。
【００４７】
図４は、条件式（１）のｄｍａｘ／ｄｍｉｎが５の場合に条件式（２）の｛１＋（ｄｍａｘ／ｄｍｉｎ）｝／２が３になり、プリズム長Ｌｐが３より大きいことが必要とされる場合を示している。
【００４８】
条件式（１）の上限値を超えると、プリズム長Ｌｐが大きくなり過ぎ、光学的距離可変機構が大きくなり過ぎてしまい、ズームレンズの大型化を来たしてしまう。
【００４９】
逆に、条件式（１）の下限値を超えると、プリズム長Ｌｐが小さくなり過ぎ、光学的距離可変機構が小さくなり過ぎてしまう。
【００５０】
従って、ズームレンズが条件式（１）を満足することにより、第１のプリズムと第２のプリズムのプリズム長が適正化され、ズームレンズの小型化を図ることができる。
【００５１】
尚、ズームレンズは、下記の条件式（１）´を満足することがより望ましい。
（１）´１.８＜ｄｍａｘ／ｄｍｉｎ＜３.５
ズームレンズが条件式（１）´を満足することにより、ズームレンズの一層の小型化を図ることができる。
【００５２】
本発明の一実施形態によるズームレンズにあっては、第１のプリズムと第２のプリズムが同一の形状及び大きさに形成されると共に光軸を基準として対称に配置され、第１のプリズムと第２のプリズムのズーミング時における移動量が同じにされることが望ましい。
【００５３】
図５は、プリズム長Ｌｐと移動量Ｍの関係において光学的距離可変機構に必要とされる移動スペースを示す模式図である。図５中、点線で示す範囲は、光学的距離可変機構に必要な移動スペースを示す。
【００５４】
図５の（ａ）は、第１のプリズムＶのプリズム長Ｌｐ１と第２のプリズムＷのプリズム長Ｌｐ２が同じにされ、第１のプリズムＶのｄｍｉｎの状態とｄｍａｘの状態の間での移動量Ｍ１と第２のプリズムＷのｄｍｉｎの状態とｄｍａｘの状態の間での移動量Ｍ２とが同じにされたときの図である。
【００５５】
図５の（ｂ）は、第１のプリズムＶ′のプリズム長Ｌｐ１と第２のプリズムＷ′のプリズム長Ｌｐ２が異なり、第１のプリズムＶ′のｄｍｉｎの状態とｄｍａｘの状態の間での移動量Ｍ１と第２のプリズムＷ′のｄｍｉｎの状態とｄｍａｘの状態の間での移動量Ｍ２も異なるときの図である。
【００５６】
図５の（ａ）及び（ｂ）において、各ｄｍｉｎと各ｄｍａｘはそれぞれ同じにされている。
【００５７】
図５の（ｂ）に示すように、プリズム長Ｌｐ１とプリズム長Ｌｐ２が異ると、移動量Ｍ１と移動量Ｍ２も異なり、光学的距離可変機構に必要な移動スペースが大きくなってしまう。
【００５８】
従って、第１のプリズムＶと第２のプリズムＷを同一の形状及び大きさに形成し光軸を基準として対称に配置し、第１のプリズムＶと第２のプリズムＷのズーミング時における移動量を同じにすることにより、光学的距離可変機構に必要な移動スペースを小さくすることができ、ズームレンズの小型化を図ることができる。
【００５９】
本発明の一実施形態によるズームレンズにあっては、第１レンズ群を、負の屈折力を有する１枚の第１レンズと、光路を９０°折り曲げる反射部材と、正の屈折力を有する１枚の第２レンズとを物体側から像側へ順に配置して構成することが望ましい。
【００６０】
第１レンズ群を上記のように構成することにより、光軸方向における厚みを小さくすることが好適なデジタルカメラや携帯電話に組み込まれるカメラ等の小型化が必要な撮像装置に最適な小型のズームレンズを提供することが可能となる。
【００６１】
本発明の一実施形態によるズームレンズにあっては、前記第１レンズ群を正の屈折力を有する構成とし、前記第１レンズ群の像側に、負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レンズ群と正の屈折力を有する第４レンズ群と前記光学的距離可変機構とを物体側より像側へ順に配置し、前記第２レンズ群と前記第４レンズ群を光軸方向へ移動させると共に前記第１のプリズムと前記第２のプリズムを前記出射面と前記入射面の傾斜方向へ移動させることによりズーミングを行うことが望ましい。
【００６２】
ズームレンズを上記のように構成することにより、光軸方向における厚みを小さくすることが好適なデジタルカメラや携帯電話に組み込まれるカメラ等の小型の撮像装置に最適な小型のズームレンズを提供することが可能となる。
【００６３】
本発明の一実施形態によるズームレンズにあっては、第１レンズ群を負の屈折力を有する構成とし、第１レンズ群の像側に、正の屈折力を有する第２レンズ群と光学的距離可変機構と正の屈折力を有する第３レンズ群とを物体側より像側へ順に配置し、第２レンズ群を光軸方向へ移動させると共に第１のプリズムと第２のプリズムを出射面と入射面の傾斜方向へ移動させることによりズーミングを行うことが望ましい。
【００６４】
ズームレンズを上記のように構成することにより、光軸方向における厚みを小さくすることが好適なデジタルカメラや携帯電話に組み込まれるカメラ等の小型の撮像装置に最適な小型のズームレンズを提供することが可能となる。
【００６５】
本発明の一実施形態によるズームレンズにあっては、第１レンズ群を正の屈折力を有する構成とし、第１レンズ群の像側に、負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レンズ群と光学的距離可変機構と正の屈折力を有する第４レンズ群とを物体側より像側へ順に配置し、第２レンズ群と第３レンズ群を光軸方向へ移動させると共に第１のプリズムと第２のプリズムを出射面と入射面の傾斜方向へ移動させることによりズーミングを行うことが望ましい。
【００６６】
ズームレンズを上記のように構成することにより、光軸方向における厚みを小さくすることが好適なデジタルカメラや携帯電話に組み込まれるカメラ等の小型の撮像装置に最適な小型のズームレンズを提供することが可能となる。
【００６７】
尚、ズームレンズは、ズーミングに際して第３レンズ群のみを光軸方向へ移動する構成としてもよく、このような構成にした場合にはズーム機構を削減することが可能となり、デジタルカメラや携帯電話に組み込まれるカメラ等の小型化が必要な撮像装置に最適な小型のズームレンズを提供することが可能となる。
【００６８】
［ズームレンズの数値実施例］
以下に、本発明ズームレンズの具体的な実施の形態及び該実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例について、図面及び表を参照して説明する。
【００６９】
尚、以下の各表や説明において示した記号の意味等については、下記に示す通りである。
【００７０】
「ｉ」は物体側から像側へ数えた第ｉ番目の面の面番号、「Ｒ」は第ｉ番目の面の曲率半径、「ＡＳＰ」は非球面に形成されている面、「Ｄ」は第ｉ番目の面と第ｉ＋１番目の面の間の軸上面間隔（光軸上の厚み又は空気間隔）、「Ｎｄ」は第ｉ番目の面から始まるレンズ等のｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）における屈折率、「νｄ」は第ｉ番目の面から始まるレンズ等のｄ線におけるアッベ数を示す。
【００７１】
「曲率半径Ｒ」に関し「ＩＮＦ」は当該面が平面であることを示し、「面間隔Ｄ」に関し「ｖａｒｉａｂｌｅ」は可変間隔を示す。
【００７２】
「Ｋ」は円錐定数（コーニック定数）、「Ａ４」、「Ａ６」、「Ａ８」、「Ａ１０」はそれぞれ４次、６次、８次、１０次の非球面係数を示す。
【００７３】
「ｆ」はレンズ全系の焦点距離、「Ｆｎｏ．」はＦナンバー（開放Ｆ値）、「ω」は半画角を示す。
【００７４】
尚、以下の非球面係数を示す各表において、「Ｅ−ｎ」は１０を底とする指数表現、即ち、「１０のマイナスｎ乗」を表しており、例えば、「０．１２３４５Ｅ−０５」は「０．１２３４５×（１０のマイナス五乗）」を表している。
【００７５】
各実施の形態において用いられたズームレンズには、レンズ面が非球面に形成されたものがある。レンズ面の頂点から光軸方向における距離を「ｘ」、光軸方向に直交する方向における高さを「ｙ」、レンズ頂点での近軸曲率を「ｃ」とすると、非球面形状は以下の数式１によって定義される。
【００７６】
【数１】
以下に示す各実施の形態におけるズームレンズ１、２、３、４は何れもズーミングに際して全長が一定とされている。
【００７７】
＜第１の実施の形態＞
図６は、第１の実施の形態におけるズームレンズ１のレンズ構成を示している。
【００７８】
ズームレンズ１は、変倍比が４．６５倍にされている。
【００７９】
ズームレンズ１は、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、負の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５と、光学的距離可変機構Ｔとが物体側から像側へ順に配置されている。
【００８０】
第５レンズ群Ｇ５の像側にはズーミングに際して光軸方向において固定された結像面ＩＭＧが配置され、第５レンズ群Ｇ５と結像面ＩＭＧの間にはフィルターＦＬとカバーガラスＣＧが配置されている。
【００８１】
第３レンズ群Ｇ３の像側における近傍には開口絞りＳが配置されている。
【００８２】
第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３と第５レンズ群Ｇ５はズーミングに際して光軸方向において固定され、第２レンズ群Ｇ２と第４レンズ群Ｇ４はズーミングに際して光軸方向へ移動可能とされている。
【００８３】
第１レンズ群Ｇ１は、負の屈折力を有する１枚の第１レンズＬ１と、光路を９０°折り曲げる反射部材Ｈと、正の屈折力を有する１枚の第２レンズＬ２とが物体側から像側へ順に配置されて成る。
【００８４】
光学的距離可変機構Ｔはそれぞれ物体側と像側に並んで配置された第１のプリズムＶと第２のプリズムＷによって構成されている。第１のプリズムＶは物体側に位置し光軸に垂直な入射面ｖ１と像側に位置し入射面ｖ１に対して傾斜された出射面ｖ２とを有し、第２のプリズムＷは像側に位置し光軸に垂直な出射面ｗ１と物体側に位置し出射面ｗ１に対して傾斜された入射面ｗ２とを有している。
【００８５】
第１のプリズムＶの出射面ｖ２と第２のプリズムＷの入射面ｗ２とは同じ角度で傾斜されて接している。第１のプリズムＶは出射面ｖ２に沿う方向へ移動可能とされ、第２のプリズムＷは入射面ｗ２に沿う方向へ移動可能とされ、第１のプリズムＶと第２のプリズムＷは互いに離接する方向へ同期して移動される。
【００８６】
ズームレンズ１にあっては、第２レンズ群Ｇ２及び第４レンズ群Ｇ４が変倍作用を有するバリエーターとして機能し、第４レンズ群Ｇ４は焦点位置を一定に保つ役割を有するコンペンセーターとしても機能する。また、光学的距離可変機構Ｔはコンペンセーターの機能の一部を担う役割を有している。
【００８７】
第１の実施の形態におけるズームレンズ１に具体的数値を適用した数値実施例１のレンズデーターを表１に示す。
【００８８】
【表１】
ズームレンズ１において、第１レンズ群Ｇ１の第５面と第６面、第３レンズ群Ｇ３の第１４面と第１５面、第４レンズ群Ｇ４の第１６面は非球面に形成されている。数値実施例１における非球面の４次、６次、８次及び１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を円錐定数Ｋと共に表２に示す。
【００８９】
【表２】
ズームレンズ１において、広角端状態と望遠端状態の間のズーミングに際して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間の面間隔Ｄ６、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間の面間隔Ｄ１３、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間の面間隔Ｄ１５、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の間の面間隔Ｄ１８、第５レンズ群Ｇ５と光学的距離可変機構Ｔの間の面間隔Ｄ２２、光学的距離可変機構Ｔの光軸上の厚みＤ２３及び光学的距離可変機構ＴとフィルターＦＬの間の面間隔Ｄ２４が変化する。数値実施例１における広角端状態（ｆ＝６．０１）、中間焦点距離状態（ｆ＝１１．１３）、光学的距離可変機構Ｔの光軸上の厚みが最小ｄｍｉｎとなる状態（ｆ＝２１．０５）及び望遠端状態（ｆ＝２７．９６）の各面間隔を焦点距離ｆ、ＦナンバーＦｎｏ．及び半画角ωと共に表３に示す。
【００９０】
【表３】
ズームレンズ１において、各レンズ群の最も物体側の面（始面）と焦点距離を表４に示す。
【００９１】
【表４】
図７乃至図９は数値実施例１の無限遠合焦状態における諸収差図を示し、図７は広角端状態、図８は中間焦点距離状態、図９は望遠端状態における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図を示す。
【００９２】
図７乃至図９には、球面収差図において、実線でｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、点線でｃ線（波長６５６．３ｎｍ）、一点鎖線でｇ線（波長４３５．８ｎｍ）における値をそれぞれ示す。非点収差図において、実線でサジタル像面における値を示し、点線でメリディオナル像面における値を示す。
【００９３】
各収差図から、数値実施例１は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
【００９４】
＜第２の実施の形態＞
図１０は、第２の実施の形態におけるズームレンズ２のレンズ構成を示している。
【００９５】
ズームレンズ２は、変倍比が４．６５倍にされている。
【００９６】
ズームレンズ２は、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、負の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５と、光学的距離可変機構Ｔと、正の屈折力を有する第６レンズ群Ｇ６とが物体側から像側へ順に配置されている。
【００９７】
第６レンズ群Ｇ６の像側にはズーミングに際して光軸方向において固定された結像面ＩＭＧが配置され、第６レンズ群Ｇ６と結像面ＩＭＧの間にはカバーガラスＣＧが配置されている。
【００９８】
第３レンズ群Ｇ３の像側における近傍には開口絞りＳが配置されている。
【００９９】
第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３と第５レンズ群Ｇ５と第６レンズ群Ｇ６はズーミングに際して光軸方向において固定され、第２レンズ群Ｇ２と第４レンズ群Ｇ４はズーミングに際して光軸方向へ移動可能とされている。
【０１００】
第１レンズ群Ｇ１は、負の屈折力を有する１枚の第１レンズＬ１と、光路を９０°折り曲げる反射部材Ｈと、正の屈折力を有する１枚の第２レンズＬ２とが物体側から像側へ順に配置されて成る。
【０１０１】
光学的距離可変機構Ｔはそれぞれ物体側と像側に並んで配置された第１のプリズムＶと第２のプリズムＷによって構成されている。第１のプリズムＶは物体側に位置し光軸に垂直な入射面ｖ１と像側に位置し入射面ｖ１に対して傾斜された出射面ｖ２とを有し、第２のプリズムＷは像側に位置し光軸に垂直な出射面ｗ１と物体側に位置し出射面ｗ１に対して傾斜された入射面ｗ２とを有している。
【０１０２】
第１のプリズムＶの出射面ｖ２と第２のプリズムＷの入射面ｗ２とは同じ角度で傾斜されて接している。第１のプリズムＶは出射面ｖ２に沿う方向へ移動可能とされ、第２のプリズムＷは入射面ｗ２に沿う方向へ移動可能とされ、第１のプリズムＶと第２のプリズムＷは互いに離接する方向へ同期して移動される。
【０１０３】
ズームレンズ２にあっては、第２レンズ群Ｇ２及び第４レンズ群Ｇ４が変倍作用を有するバリエーターとして機能し、第４レンズ群Ｇ４は焦点位置を一定に保つ役割を有するコンペンセーターとしても機能する。また、光学的距離可変機構Ｔはコンペンセーターの機能の一部を担う役割を有している。
【０１０４】
第２の実施の形態におけるズームレンズ２に具体的数値を適用した数値実施例２のレンズデーターを表５に示す。
【０１０５】
【表５】
ズームレンズ２において、第１レンズ群Ｇ１の第５面と第６面、第３レンズ群Ｇ３の第１４面と第１５面、第４レンズ群Ｇ４の第１６面は非球面に形成されている。数値実施例２における非球面の４次、６次、８次及び１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を円錐定数Ｋと共に表６に示す。
【０１０６】
【表６】
ズームレンズ２において、広角端状態と望遠端状態の間のズーミングに際して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間の面間隔Ｄ６、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間の面間隔Ｄ１３、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間の面間隔Ｄ１５、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の間の面間隔Ｄ１８、第５レンズ群Ｇ５と光学的距離可変機構Ｔの間の面間隔Ｄ２２、光学的距離可変機構Ｔの光軸上の厚みＤ２３及び光学的距離可変機構ＴとカバーガラスＣＧの間の面間隔Ｄ２４が変化する。数値実施例２における広角端状態（ｆ＝６．０１）、中間焦点距離状態（ｆ＝１１．１３）、光学的距離可変機構Ｔの光軸上の厚みが最小ｄｍｉｎとなる状態（ｆ＝２１．０５）及び望遠端状態（ｆ＝２７．９６）の各面間隔を焦点距離ｆ、ＦナンバーＦｎｏ．及び半画角ωと共に表７に示す。
【０１０７】
【表７】
ズームレンズ２において、各レンズ群の最も物体側の面（始面）と焦点距離を表８に示す。
【０１０８】
【表８】
図１１乃至図１３は数値実施例２の無限遠合焦状態における諸収差図を示し、図１１は広角端状態、図１２は中間焦点距離状態、図１３は望遠端状態における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図を示す。
【０１０９】
図１１乃至図１３には、球面収差図において、実線でｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、点線でｃ線（波長６５６．３ｎｍ）、一点鎖線でｇ線（波長４３５．８ｎｍ）における値をそれぞれ示す。非点収差図において、実線でサジタル像面における値を示し、点線でメリディオナル像面における値を示す。
【０１１０】
各収差図から、数値実施例２は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
【０１１１】
＜第３の実施の形態＞
図１４は、第３の実施の形態におけるズームレンズ３のレンズ構成を示している。
【０１１２】
ズームレンズ３は、変倍比が２．８５倍にされている。
【０１１３】
ズームレンズ３は、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、光学的距離可変機構Ｔと、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とが物体側から像側へ順に配置されている。
【０１１４】
第３レンズ群Ｇ３の像側にはズーミングに際して光軸方向において固定された結像面ＩＭＧが配置されている。
【０１１５】
第２レンズ群Ｇ２の物体側における近傍には開口絞りＳが配置されている。
【０１１６】
第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３はズーミングに際して光軸方向において固定され、第２レンズ群Ｇ２はズーミングに際して光軸方向へ移動可能とされている。
【０１１７】
第１レンズ群Ｇ１は、負の屈折力を有する１枚の第１レンズＬ１と、光路を９０°折り曲げる反射部材Ｈと、正の屈折力を有する１枚の第２レンズＬ２と、負の屈折力を有する１枚の第３レンズＬ３とが物体側から像側へ順に配置されて成る。
【０１１８】
光学的距離可変機構Ｔはそれぞれ物体側と像側に並んで配置された第１のプリズムＶと第２のプリズムＷによって構成されている。第１のプリズムＶは物体側に位置し光軸に垂直な入射面ｖ１と像側に位置し入射面ｖ１に対して傾斜された出射面ｖ２とを有し、第２のプリズムＷは像側に位置し光軸に垂直な出射面ｗ１と物体側に位置し出射面ｗ１に対して傾斜された入射面ｗ２とを有している。
【０１１９】
第１のプリズムＶの出射面ｖ２と第２のプリズムＷの入射面ｗ２とは同じ角度で傾斜されて接している。第１のプリズムＶは出射面ｖ２に沿う方向へ移動可能とされ、第２のプリズムＷは入射面ｗ２に沿う方向へ移動可能とされ、第１のプリズムＶと第２のプリズムＷは互いに離接する方向へ同期して移動される。
【０１２０】
ズームレンズ３にあっては、第２レンズ群Ｇ２が変倍作用を有するバリエーターとして機能する。また、光学的距離可変機構Ｔはコンペンセーターの機能を有している。
【０１２１】
第３の実施の形態におけるズームレンズ３に具体的数値を適用した数値実施例３のレンズデーターを表９に示す。
【０１２２】
【表９】
ズームレンズ３において、第１レンズ群Ｇ１の第５面と第６面と第７面、第２レンズ群Ｇ２の第９面と第１０面と第１２面、第３レンズ群Ｇ３の第１５面と第１６面は非球面に形成されている。数値実施例３における非球面の４次、６次、８次及び１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を円錐定数Ｋと共に表１０に示す。
【０１２３】
【表１０】
ズームレンズ３において、広角端状態と望遠端状態の間のズーミングに際して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間の面間隔Ｄ８、第２レンズ群Ｇ２と光学的距離可変機構Ｔの間の面間隔Ｄ１２、光学的距離可変機構Ｔの光軸上の厚みＤ１３及び光学的距離可変機構Ｔと像面ＩＭＧの間の面間隔Ｄ１４が変化する。数値実施例３における広角端状態（ｆ＝４．６２）、中間焦点距離状態（ｆ＝７．８０）及び望遠端状態（ｆ＝１３．１５）の各面間隔を焦点距離ｆ、ＦナンバーＦｎｏ．及び半画角ωと共に表１１に示す。
【０１２４】
【表１１】
ズームレンズ３において、各レンズ群の最も物体側の面（始面）と焦点距離を表１２に示す。
【０１２５】
【表１２】
図１５乃至図１７は数値実施例３の無限遠合焦状態における諸収差図を示し、図１５は広角端状態、図１６は中間焦点距離状態、図１７は望遠端状態における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図を示す。
【０１２６】
図１５乃至図１７には、球面収差図において、実線でｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、点線でｃ線（波長６５６．３ｎｍ）、一点鎖線でｇ線（波長４３５．８ｎｍ）における値をそれぞれ示す。非点収差図において、実線でサジタル像面における値を示し、点線でメリディオナル像面における値を示す。
【０１２７】
各収差図から、数値実施例３は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
【０１２８】
＜第４の実施の形態＞
図１８は、第４の実施の形態におけるズームレンズ４のレンズ構成を示している。
【０１２９】
ズームレンズ４は、変倍比が２．８５倍にされている。
【０１３０】
ズームレンズ４は、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、光学的距離可変機構Ｔと、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とが物体側から像側へ順に配置されている。
【０１３１】
第４レンズ群Ｇ４の像側にはズーミングに際して光軸方向において固定された結像面ＩＭＧが配置されている。
【０１３２】
第３レンズ群Ｇ３の物体側における近傍には開口絞りＳが配置されている。
【０１３３】
第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４はズーミングに際して光軸方向において固定され、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３はズーミングに際して光軸方向へ移動可能とされている。
【０１３４】
第１レンズ群Ｇ１は、負の屈折力を有する１枚の第１レンズＬ１と、光路を９０°折り曲げる反射部材Ｈと、正の屈折力を有する１枚の第２レンズＬ２とが物体側から像側へ順に配置されて成る。
【０１３５】
光学的距離可変機構Ｔはそれぞれ物体側と像側に並んで配置された第１のプリズムＶと第２のプリズムＷによって構成されている。第１のプリズムＶは物体側に位置し光軸に垂直な入射面ｖ１と像側に位置し入射面ｖ１に対して傾斜された出射面ｖ２とを有し、第２のプリズムＷは像側に位置し光軸に垂直な出射面ｗ１と物体側に位置し出射面ｗ１に対して傾斜された入射面ｗ２とを有している。
【０１３６】
第１のプリズムＶの出射面ｖ２と第２のプリズムＷの入射面ｗ２とは同じ角度で傾斜されて接している。第１のプリズムＶは出射面ｖ２に沿う方向へ移動可能とされ、第２のプリズムＷは入射面ｗ２に沿う方向へ移動可能とされ、第１のプリズムＶと第２のプリズムＷは互いに離接する方向へ同期して移動される。
【０１３７】
ズームレンズ４にあっては、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３が変倍作用を有するバリエーターとして機能し、第２レンズ群Ｇ２は焦点位置を一定に保つ役割を有するコンペンセーターとしても機能する。また、光学的距離可変機構Ｔはコンペンセーターの機能の一部を担う役割を有している。
【０１３８】
第４の実施の形態におけるズームレンズ４に具体的数値を適用した数値実施例４のレンズデーターを表１３に示す。
【０１３９】
【表１３】
ズームレンズ４において、第１レンズ群Ｇ１の第５面と第６面、第２レンズ群Ｇ２の第７面、第３レンズ群ｇ３の第９面と第１０面と第１２面、第４レンズ群Ｇ４の第１５面と第１６面は非球面に形成されている。数値実施例４における非球面の４次、６次、８次及び１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を円錐定数Ｋと共に表１４に示す。
【０１４０】
【表１４】
ズームレンズ４において、広角端状態と望遠端状態の間のズーミングに際して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間の面間隔Ｄ６、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間の面間隔Ｄ８、第３レンズ群Ｇ３と光学的距離可変機構Ｔの間の面間隔Ｄ１２、光学的距離可変機構Ｔの光軸上の厚みＤ１３及び光学的距離可変機構Ｔと像面ＩＭＧの間の面間隔Ｄ１４が変化する。数値実施例４における広角端状態（ｆ＝４．６２）、中間焦点距離状態（ｆ＝７．８０）及び望遠端状態（ｆ＝１３．１５）の各面間隔を焦点距離ｆ、ＦナンバーＦｎｏ．及び半画角ωと共に表１５に示す。
【０１４１】
【表１５】
ズームレンズ４において、各レンズ群の最も物体側の面（始面）と焦点距離を表１６に示す。
【０１４２】
【表１６】
図１９乃至図２１は数値実施例４の無限遠合焦状態における諸収差図を示し、図１９は広角端状態、図２０は中間焦点距離状態、図２１は望遠端状態における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図を示す。
【０１４３】
図１９乃至図２１には、球面収差図において、実線でｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、点線でｃ線（波長６５６．３ｎｍ）、一点鎖線でｇ線（波長４３５．８ｎｍ）における値をそれぞれ示す。非点収差図において、実線でサジタル像面における値を示し、点線でメリディオナル像面における値を示す。
【０１４４】
各収差図から、数値実施例４は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
【０１４５】
［ズームレンズの条件式の各値］
表１７にズームレンズ１乃至ズームレンズ４における条件式（１）の各値を示す。
【０１４６】
【表１７】
表１７から明らかなように、ズームレンズ１乃至ズームレンズ４は条件式（１）を満足するようにされている。
【０１４７】
［撮像装置の構成］
本発明撮像装置は、ズームレンズと該ズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備え、ズームレンズが、ズーミングに際して全長が一定とされ、ズーミングに際して光軸方向において固定された第１レンズ群と、ズーミングに際して光軸方向へ移動可能な少なくとも１つのレンズ群と、ズーミングに際して光軸方向において固定された結像面とが物体側より像側へ順に配置されている。
【０１４８】
また、本発明撮像装置は、ズームレンズが、第１レンズ群と結像面の間にズーミングに際して光学的距離を変化させる光学的距離可変機構が配置され、光学的距離可変機構をそれぞれ物体側と像側に並んで配置された第１のプリズムと第２のプリズムによって構成している。
【０１４９】
さらに、本発明撮像装置は、ズームレンズの第１のプリズムが物体側に位置し光軸に垂直な入射面と像側に位置し入射面に対して傾斜された出射面とを有し、第２のプリズムが像側に位置し光軸に垂直な出射面と物体側に位置し出射面に対して第１のプリズムの出射面と同じ角度で傾斜され第１のプリズムの出射面に対向して位置する入射面とを有するようにしている。
【０１５０】
加えて、本発明撮像装置は、ズームレンズの第１のプリズムと第２のプリズムがそれぞれ出射面と入射面の傾斜方向において互いに離接する方向へ同期して移動されるようにしている。
【０１５１】
尚、光学的距離とは、一般に、光路長とも称され、実際の距離に屈折率を乗じた距離を言う。
【０１５２】
一般に、全長が一定であるズームレンズにおいては、変倍作用を有するレンズ群（バリエーター）と、焦点位置を一定に保つ役割を有するレンズ群（コンペンセーター）を少なくとも一つずつ備える必要がある。
【０１５３】
しかしながら、本発明撮像装置にあっては、ズームレンズに光学的距離可変機構を設けることにより、バリエーターのみを有しコンペンセーターを有しない構成であっても、全長一定のズームレンズを構成することが可能である。また、コンペンセーターを有する構成においても、光学的距離可変機構を設けることにより、光学的距離可変機構をコンペンセーターの機能の一部を担う役割を有するようにすることが可能であり、ズーミングに際してコンペンセーターの移動量を軽減することが可能となる。
【０１５４】
従って、コンペンセーターを有しない構成において全長一定のズームレンズを構成することが可能であり、また、コンペンセーターを有する構成においてコンペンセーターの移動量を軽減することが可能であるため、全長の短縮化を図り、高性能化を確保した上で小型化を図ることができる。
【０１５５】
特に、全長一定のインナーフォーカスタイプのズームレンズにおいては、コンペンセーターやバリエーターより結像面側（像側）に比較的大きな空間が生じ易く、この空間はズーミング時に移動するレンズ群が存在しない空間になることが多い。
【０１５６】
そこで、本発明撮像装置にあっては、ズームレンズにおいて、この結像面側の空間に光学的距離可変機構を配置することによりスペースの有効活用が図られ、小型化を確保することが可能である。
【０１５７】
また、光学的距離可変機構として第１のプリズムと第２のプリズムを配置し、第１のプリズムの出射面と第２のプリズムの入射面を光軸に垂直な方向に対して傾斜させ、この傾斜方向に沿って第１のプリズムと第２のプリズムを移動させることにより、厚みを変更することが可能な平行平面板と同様の効果を生み出すことができる。従って、ズーミングに際しあたかも結像面が光軸方向へ移動するような作用を生み出して光学的距離を変化させることができる。
【０１５８】
本発明撮像装置を上記のように構成することにより、例えば、変倍比が３倍〜５倍の高性能化を確保した上で小型化を図ることができる。
【０１５９】
［撮像装置の一実施形態］
図２２に、本発明撮像装置及び別の本発明撮像装置の一実施形態によるデジタルスチルカメラのブロック図を示す。
【０１６０】
撮像装置（デジタルスチルカメラ）１００は、撮像機能を担うカメラブロック１０と、撮影された画像信号のアナログ−デジタル変換等の信号処理を行うカメラ信号処理部２０と、画像信号の記録再生処理を行う画像処理部３０とを有している。また、撮像装置１００は、撮影された画像等を表示するＬＣＤ（Liquid Crystal Display）４０と、メモリーカード１０００への画像信号の書込及び読出を行うＲ／Ｗ（リーダ／ライタ）５０と、撮像装置の全体を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）６０と、ユーザーによって所要の操作が行われる各種のスイッチ等から成る入力部７０と、カメラブロック１０に配置されたレンズの駆動を制御するレンズ駆動制御部８０とを備えている。
【０１６１】
カメラブロック１０は、ズームレンズ１１（本発明が適用されるズームレンズ１、２、３、４）を含む光学系や、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等の撮像素子１２等とによって構成されている。
【０１６２】
カメラ信号処理部２０は、撮像素子１２からの出力信号に対するデジタル信号への変換、ノイズ除去、画質補正、輝度・色差信号への変換等の各種の信号処理を行う。
【０１６３】
画像処理部３０は、所定の画像データフォーマットに基づく画像信号の圧縮符号化・伸張復号化処理や解像度等のデータ仕様の変換処理等を行う。
【０１６４】
ＬＣＤ４０はユーザーの入力部７０に対する操作状態や撮影した画像等の各種のデータを表示する機能を有している。
【０１６５】
Ｒ／Ｗ５０は、画像処理部３０によって符号化された画像データのメモリーカード１０００への書込及びメモリーカード１０００に記録された画像データの読出を行う。
【０１６６】
ＣＰＵ６０は、撮像装置１００に設けられた各回路ブロックを制御する制御処理部として機能し、入力部７０からの指示入力信号等に基づいて各回路ブロックを制御する。
【０１６７】
入力部７０は、例えば、シャッター操作を行うためのシャッターレリーズボタンや、動作モードを選択するための選択スイッチ等によって構成され、ユーザーによる操作に応じた指示入力信号をＣＰＵ６０に対して出力する。
【０１６８】
レンズ駆動制御部８０は、ＣＰＵ６０からの制御信号に基づいてズームレンズ１１の各レンズを駆動する図示しないモータ等を制御する。
【０１６９】
メモリーカード１０００は、例えば、Ｒ／Ｗ５０に接続されたスロットに対して着脱可能な半導体メモリーである。
【０１７０】
以下に、撮像装置１００における動作を説明する。
【０１７１】
撮影の待機状態では、ＣＰＵ６０による制御の下で、カメラブロック１０において撮影された画像信号が、カメラ信号処理部２０を介してＬＣＤ４０に出力され、カメラスルー画像として表示される。また、入力部７０からのズーミングのための指示入力信号が入力されると、ＣＰＵ６０がレンズ駆動制御部８０に制御信号を出力し、レンズ駆動制御部８０の制御に基づいてズームレンズ１１の所定のレンズが移動される。
【０１７２】
入力部７０からの指示入力信号によりカメラブロック１０の図示しないシャッターが動作されると、撮影された画像信号がカメラ信号処理部２０から画像処理部３０に出力されて圧縮符号化処理され、所定のデータフォーマットのデジタルデータに変換される。変換されたデータはＲ／Ｗ５０に出力され、メモリーカード１０００に書き込まれる。
【０１７３】
尚、フォーカシングは、例えば、入力部７０のシャッターレリーズボタンが半押しされた場合や記録（撮影）のために全押しされた場合等に、ＣＰＵ６０からの制御信号に基づいてレンズ駆動制御部８０がズームレンズ１１の所定のレンズを移動させることにより行われる。
【０１７４】
メモリーカード１０００に記録された画像データを再生する場合には、入力部７０に対する操作に応じて、Ｒ／Ｗ５０によってメモリーカード１０００から所定の画像データが読み出され、画像処理部３０によって伸張復号化処理が行われた後、再生画像信号がＬＣＤ４０に出力されて再生画像が表示される。
【０１７５】
尚、上記した実施の形態においては、撮像装置をデジタルスチルカメラに適用した例を示したが、撮像装置の適用範囲はデジタルスチルカメラに限られることはなく、デジタルビデオカメラ、カメラが組み込まれた携帯電話、カメラが組み込まれたＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等のデジタル入出力機器のカメラ部等として広く適用することができる。
【０１７６】
上記した各実施の形態において示した各部の形状及び数値は、何れも本発明を実施するための具体化のほんの一例に過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
【図面の簡単な説明】
【０１７７】
【図１】光学的距離可変機構を示す模式図である。
【図２】光学的距離可変機構の光軸上における厚みを説明するための模式図である。
【図３】条件式（１）の値が３の場合のプリズム長を説明するための模式図である。
【図４】条件式（１）の値が５の場合のプリズム長を説明するための模式図である。
【図５】プリズム長と移動量の関係において光学的距離可変機構に必要とされる移動スペースを説明するための模式図である。
【図６】ズームレンズの第１の実施の形態のレンズ構成を示す図である。
【図７】図８及び図９と共に第１の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例の収差図を示し、本図は、広角端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図８】中間焦点距離状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図９】望遠端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図１０】ズームレンズの第２の実施の形態のレンズ構成を示す図である。
【図１１】図１２及び図１３と共に第２の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例の収差図を示し、本図は、広角端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図１２】中間焦点距離状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図１３】望遠端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図１４】ズームレンズの第３の実施の形態のレンズ構成を示す図である。
【図１５】図１６及び図１７と共に第３の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例の収差図を示し、本図は、広角端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図１６】中間焦点距離状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図１７】望遠端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図１８】ズームレンズの第４の実施の形態のレンズ構成を示す図である。
【図１９】図２０乃至図２１と共に第４の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例の収差図を示し、本図は、広角端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図２０】中間焦点距離状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図２１】望遠端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図２２】撮像装置の一実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１７８】
１…ズームレンズ、２…ズームレンズ、３…ズームレンズ、４…ズームレンズ、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、Ｇ５…第５レンズ群、Ｇ６…第６レンズ群、Ｔ…光学的距離可変機構、Ｖ…第１のプリズム、ｖ１…入射面、ｖ２…出射面、Ｗ…第２のプリズム、ｗ１…出射面、ｗ２…入射面、１００…撮像装置、１１…ズームレンズ、１２…撮像素子
【技術分野】
【０００１】
本発明はズームレンズ及び撮像装置に関する。詳しくは、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等のデジタル入出力機器の撮影光学系に好適なズームレンズ及びこれを用いた撮像装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルスチルカメラ等の固体撮像素子を用いた撮像装置が普及している。このようなデジタルスチルカメラ等の普及に伴い一層の高画質化が求められており、特に、画素数の多いデジタルスチルカメラ等においては、画素数の多い固体撮像素子に対応した結像性能に優れたズームレンズが求められている。
【０００３】
その上で、最近では小型化の要求も高く、例えば、３倍〜５倍程度の変倍比を有した上で小型のズームレンズが求められている。
【０００４】
デジタルスチルカメラや携帯電話等に用いられるズームレンズには多くの種類が存在するが、小型化かつ高性能化に適したレンズタイプとして、例えば、レンズ群中に光路を折り曲げるプリズムを配置して入射光軸方向における小型化を図ったものが提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００５】
特許文献１及び特許文献２に記載されたズームレンズは、ズーミングに際して固定された第１レンズ群と、負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、正の屈折力を有する第４レンズ群とが物体側から像側へ順に配置され、プリズムが第１レンズ群中に配置されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３５４８６９号公報
【特許文献２】特開２００８−３３２０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、特許文献１及び特許文献２に記載されたズームレンズにあっては、全長を一定にして小型化を確保するためにコンペンセーターの機能を有するレンズ群の移動量が大きく、かつ、変倍レンズより像側に大きな空間が存在し、例えば、小型の撮像装置への搭載を考慮すると、小型化という面において不十分であった。
【０００８】
そこで、本発明ズームレンズ及び撮像装置は、上記した問題点を克服し、高性能化を確保した上で小型化を図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ズームレンズは、上記した課題を解決するために、ズーミングに際して全長が一定とされ、ズーミングに際して光軸方向において固定された第１レンズ群と、ズーミングに際して光軸方向へ移動可能な少なくとも１つのレンズ群と、ズーミングに際して光軸方向において固定された結像面とが物体側より像側へ順に配置され、前記第１レンズ群と前記結像面の間にズーミングに際して光学的距離を変化させる光学的距離可変機構が配置され、前記光学的距離可変機構をそれぞれ物体側と像側に並んで配置された第１のプリズムと第２のプリズムによって構成し、前記第１のプリズムが物体側に位置し光軸に垂直な入射面と像側に位置し前記入射面に対して傾斜された出射面とを有し、前記第２のプリズムが像側に位置し光軸に垂直な出射面と物体側に位置し前記出射面に対して前記第１のプリズムの出射面と同じ角度で傾斜され前記第１のプリズムの出射面に対向して位置する入射面とを有し、前記第１のプリズムと前記第２のプリズムがそれぞれ前記出射面と前記入射面の傾斜方向において互いに離接する方向へ同期して移動されるようにしたものである。
【００１０】
従って、ズームレンズにあっては、第１のプリズムと第２のプリズムが出射面と入射面の傾斜方向へ移動されて光学的距離が変化される。
【００１１】
上記したズームレンズにおいては、前記光学的距離可変機構が以下の条件式（１）を満足することが望ましい。
（１）１.５＜ｄｍａｘ／ｄｍｉｎ＜７
但し、
ｄｍａｘ：光学的距離可変機構の光軸上における最大の厚み
ｄｍｉｎ：光学的距離可変機構の光軸上における最小の厚み
とする。
【００１２】
ズームレンズが条件式（１）を満足することにより、第１のプリズムと第２のプリズムのプリズム長が適正化される。
【００１３】
上記したズームレンズにおいては、前記第１のプリズムと前記第２のプリズムが同一の形状及び大きさに形成されると共に光軸を基準として対称に配置され、前記第１のプリズムと前記第２のプリズムのズーミング時における移動量が同じにされることが望ましい。
【００１４】
ズームレンズを上記のように構成することにより、第１のプリズムと第２のプリズムの移動量が適正化され、光学的距離可変機構の光軸方向における移動スペースが小さくなる。
【００１５】
上記したズームレンズにおいては、前記第１レンズ群を、負の屈折力を有する１枚の第１レンズと、光路を９０°折り曲げる反射部材と、正の屈折力を有する１枚の第２レンズとを物体側から像側へ順に配置して構成することが望ましい。
【００１６】
ズームレンズの第１レンズ群を上記のように構成することにより、光軸方向における長さが短縮化される。
【００１７】
上記したズームレンズにおいては、前記第１レンズ群を正の屈折力を有する構成とし、前記第１レンズ群の像側に、負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レンズ群と正の屈折力を有する第４レンズ群と前記光学的距離可変機構とを物体側より像側へ順に配置し、前記第２レンズ群と前記第４レンズ群を光軸方向へ移動させると共に前記第１のプリズムと前記第２のプリズムを前記出射面と前記入射面の傾斜方向へ移動させることによりズーミングを行うようにすることが望ましい。
【００１８】
ズームレンズを上記のように構成することにより、光軸方向における長さが短縮化される。
【００１９】
上記したズームレンズにおいては、前記第１レンズ群を負の屈折力を有する構成とし、前記第１レンズ群の像側に、正の屈折力を有する第２レンズ群と前記光学的距離可変機構と正の屈折力を有する第３レンズ群とを物体側より像側へ順に配置し、前記第２レンズ群を光軸方向へ移動させると共に前記第１のプリズムと前記第２のプリズムを前記出射面と前記入射面の傾斜方向へ移動させることによりズーミングを行うようにすることが望ましい。
【００２０】
ズームレンズを上記のように構成することにより、光軸方向における長さが短縮化される。
【００２１】
上記したズームレンズにおいては、前記第１レンズ群を正の屈折力を有する構成とし、前記第１レンズ群の像側に、負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レンズ群と前記光学的距離可変機構と正の屈折力を有する第４レンズ群とを物体側より像側へ順に配置し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群を光軸方向へ移動させると共に前記第１のプリズムと前記第２のプリズムを前記出射面と前記入射面の傾斜方向へ移動させることによりズーミングを行うようにすることが望ましい。
【００２２】
ズームレンズを上記のように構成することにより、光軸方向における長さが短縮化される。
【００２３】
撮像装置は、上記した課題を解決するために、ズームレンズと該ズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備え、前記ズームレンズは、ズーミングに際して全長が一定とされ、ズーミングに際して光軸方向において固定された第１レンズ群と、ズーミングに際して光軸方向へ移動可能な少なくとも１つのレンズ群と、ズーミングに際して光軸方向において固定された結像面とが物体側より像側へ順に配置され、前記第１レンズ群と前記結像面の間にズーミングに際して光学的距離を変化させる光学的距離可変機構が配置され、前記光学的距離可変機構をそれぞれ物体側と像側に並んで配置された第１のプリズムと第２のプリズムによって構成し、前記第１のプリズムが物体側に位置し光軸に垂直な入射面と像側に位置し前記入射面に対して傾斜された出射面とを有し、前記第２のプリズムが像側に位置し光軸に垂直な出射面と物体側に位置し前記出射面に対して前記第１のプリズムの出射面と同じ角度で傾斜され前記第１のプリズムの出射面に対向して位置する入射面とを有し、前記第１のプリズムと前記第２のプリズムがそれぞれ前記出射面と前記入射面の傾斜方向において互いに離接する方向へ同期して移動されるようにしたものである。
【００２４】
従って、撮像装置にあっては、第１のプリズムと第２のプリズムが出射面と入射面の傾斜方向へ移動されて光学的距離が変化される。
【発明の効果】
【００２５】
本発明ズームレンズ及び撮像装置は、高性能化を確保した上で小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に、本発明ズームレンズ及び撮像装置を実施するための最良の形態について説明する。
【００２７】
［ズームレンズの構成］
本発明ズームレンズは、ズーミングに際して全長が一定とされ、ズーミングに際して光軸方向において固定された第１レンズ群と、ズーミングに際して光軸方向へ移動可能な少なくとも１つのレンズ群と、ズーミングに際して光軸方向において固定された結像面とが物体側より像側へ順に配置されている。
【００２８】
また、本発明ズームレンズは、第１レンズ群と結像面の間にズーミングに際して光学的距離を変化させる光学的距離可変機構が配置され、光学的距離可変機構をそれぞれ物体側と像側に並んで配置された第１のプリズムと第２のプリズムによって構成している。
【００２９】
さらに、本発明ズームレンズは、第１のプリズムが物体側に位置し光軸に垂直な入射面と像側に位置し入射面に対して傾斜された出射面とを有し、第２のプリズムが像側に位置し光軸に垂直な出射面と物体側に位置し出射面に対して第１のプリズムの出射面と同じ角度で傾斜され第１のプリズムの出射面に対向して位置する入射面とを有するようにしている。
【００３０】
加えて、本発明ズームレンズは、第１のプリズムと第２のプリズムがそれぞれ出射面と入射面の傾斜方向において互いに離接する方向へ同期して移動されるようにしている。
【００３１】
尚、光学的距離とは、一般に、光路長とも称され、実際の距離に屈折率を乗じた距離を言う。
【００３２】
一般に、全長が一定であるズームレンズにおいては、変倍作用を有するレンズ群（バリエーター）と、焦点位置を一定に保つ役割を有するレンズ群（コンペンセーター）を少なくとも一つずつ備える必要がある。
【００３３】
しかしながら、本発明ズームレンズにあっては、光学的距離可変機構を設けることにより、バリエーターのみを有しコンペンセーターを有しない構成であっても、全長一定のズームレンズを構成することが可能である。また、コンペンセーターを有する構成においても、光学的距離可変機構を設けることにより、光学的距離可変機構をコンペンセーターの機能の一部を担う役割を有するようにすることが可能であり、ズーミングに際してコンペンセーターの移動量を軽減することが可能となる。
【００３４】
従って、コンペンセーターを有しない構成において全長一定のズームレンズを構成することが可能であり、また、コンペンセーターを有する構成においてコンペンセーターの移動量を軽減することが可能であるため、全長の短縮化を図り、高性能化を確保した上で小型化を図ることができる。
【００３５】
特に、全長一定のインナーフォーカスタイプのズームレンズにおいては、コンペンセーターやバリエーターより結像面側（像側）に比較的大きな空間が生じ易く、この空間はズーミング時に移動するレンズ群が存在しない空間になることが多い。
【００３６】
そこで、本発明ズームレンズにあっては、この結像面側の空間に光学的距離可変機構を配置することによりスペースの有効活用が図られ、小型化を確保することが可能である。
【００３７】
また、光学的距離可変機構として第１のプリズムと第２のプリズムを配置し、第１のプリズムの出射面と第２のプリズムの入射面を光軸に垂直な方向に対して傾斜させ、この傾斜方向に沿って第１のプリズムと第２のプリズムを移動させることにより、厚みを変更することが可能な平行平面板と同様の効果を生み出すことができる。従って、ズーミングに際しあたかも結像面が光軸方向へ移動するような作用を生み出して光学的距離を変化させることができる。
【００３８】
本発明ズームレンズを上記のように構成することにより、例えば、変倍比が３倍〜５倍の高性能化を確保した上で小型化を図ることができる。
【００３９】
本発明の一実施形態によるズームレンズにあっては、光学的距離可変機構が以下の条件式（１）を満足することが望ましい。
（１）１.５＜ｄｍａｘ／ｄｍｉｎ＜７
但し、
ｄｍａｘ：光学的距離可変機構の光軸上における最大の厚み
ｄｍｉｎ：光学的距離可変機構の光軸上における最小の厚み
とする。
【００４０】
条件式（１）は、光学的距離可変機構の光軸上における最大の厚みと最小の厚みの比を規定する式である。
【００４１】
光学的距離可変機構は、上記したように、第１のプリズムＶと第２のプリズムＷによって構成され（図１参照）、物体側に位置された第１のプリズムＶが光軸Ｐに垂直な入射面ｖ１と入射面ｖ１に対して傾斜された出射面ｖ２とを有し、第２のプリズムＷが光軸Ｐに垂直な出射面ｗ１と出射面ｗ１に対して傾斜された入射面ｗ２とを有している。第１のプリズムＶの出射面ｖ２と第２のプリズムＷの入射面ｗ２は光軸に直交する面に対して同じ角度で傾斜されて接している。
【００４２】
第１のプリズムＶの移動方向は出射面ｖ２の傾斜方向に沿う方向（方向Ｚ１）であり、第２のプリズムＷの移動方向は入射面ｗ２の傾斜方向に沿う方向（方向Ｚ２）であり、第１のプリズムＶと第２のプリズムＷは互いに離接する方向へ同期して移動される。
【００４３】
光学的距離可変機構にあっては、第１のプリズムＶと第２のプリズムＷの光軸方向において重なり合う部分に光学有効径ｄが確保される必要があり（図１参照）、光学有効径ｄが確保された状態において、光軸上における最大の厚みがｄｍａｘとされ、光軸上における最小の厚みがｄｍｉｎとされる（図２参照）。
【００４４】
条件式（１）は、光学的距離の差を示すだけでなく、第１のプリズムＶと第２のプリズムＷのプリズム長Ｌｐを決定するために必要とされる式である。
【００４５】
プリズム長Ｌｐ（図１参照）は、下記の条件式（２）を満足することにより、第１のプリズムＶと第２のプリズムＷを直角プリズムによって構成することが可能となる。
（２）Ｌｐ＞｛１＋（ｄｍａｘ／ｄｍｉｎ）｝／２
条件式（２）の意味について、図３及び図４を例として以下に説明する。
【００４６】
図３は、条件式（１）のｄｍａｘ／ｄｍｉｎが３の場合に条件式（２）の｛１＋（ｄｍａｘ／ｄｍｉｎ）｝／２が２になり、プリズム長Ｌｐが２より大きいことが必要とされる場合を示している。
【００４７】
図４は、条件式（１）のｄｍａｘ／ｄｍｉｎが５の場合に条件式（２）の｛１＋（ｄｍａｘ／ｄｍｉｎ）｝／２が３になり、プリズム長Ｌｐが３より大きいことが必要とされる場合を示している。
【００４８】
条件式（１）の上限値を超えると、プリズム長Ｌｐが大きくなり過ぎ、光学的距離可変機構が大きくなり過ぎてしまい、ズームレンズの大型化を来たしてしまう。
【００４９】
逆に、条件式（１）の下限値を超えると、プリズム長Ｌｐが小さくなり過ぎ、光学的距離可変機構が小さくなり過ぎてしまう。
【００５０】
従って、ズームレンズが条件式（１）を満足することにより、第１のプリズムと第２のプリズムのプリズム長が適正化され、ズームレンズの小型化を図ることができる。
【００５１】
尚、ズームレンズは、下記の条件式（１）´を満足することがより望ましい。
（１）´１.８＜ｄｍａｘ／ｄｍｉｎ＜３.５
ズームレンズが条件式（１）´を満足することにより、ズームレンズの一層の小型化を図ることができる。
【００５２】
本発明の一実施形態によるズームレンズにあっては、第１のプリズムと第２のプリズムが同一の形状及び大きさに形成されると共に光軸を基準として対称に配置され、第１のプリズムと第２のプリズムのズーミング時における移動量が同じにされることが望ましい。
【００５３】
図５は、プリズム長Ｌｐと移動量Ｍの関係において光学的距離可変機構に必要とされる移動スペースを示す模式図である。図５中、点線で示す範囲は、光学的距離可変機構に必要な移動スペースを示す。
【００５４】
図５の（ａ）は、第１のプリズムＶのプリズム長Ｌｐ１と第２のプリズムＷのプリズム長Ｌｐ２が同じにされ、第１のプリズムＶのｄｍｉｎの状態とｄｍａｘの状態の間での移動量Ｍ１と第２のプリズムＷのｄｍｉｎの状態とｄｍａｘの状態の間での移動量Ｍ２とが同じにされたときの図である。
【００５５】
図５の（ｂ）は、第１のプリズムＶ′のプリズム長Ｌｐ１と第２のプリズムＷ′のプリズム長Ｌｐ２が異なり、第１のプリズムＶ′のｄｍｉｎの状態とｄｍａｘの状態の間での移動量Ｍ１と第２のプリズムＷ′のｄｍｉｎの状態とｄｍａｘの状態の間での移動量Ｍ２も異なるときの図である。
【００５６】
図５の（ａ）及び（ｂ）において、各ｄｍｉｎと各ｄｍａｘはそれぞれ同じにされている。
【００５７】
図５の（ｂ）に示すように、プリズム長Ｌｐ１とプリズム長Ｌｐ２が異ると、移動量Ｍ１と移動量Ｍ２も異なり、光学的距離可変機構に必要な移動スペースが大きくなってしまう。
【００５８】
従って、第１のプリズムＶと第２のプリズムＷを同一の形状及び大きさに形成し光軸を基準として対称に配置し、第１のプリズムＶと第２のプリズムＷのズーミング時における移動量を同じにすることにより、光学的距離可変機構に必要な移動スペースを小さくすることができ、ズームレンズの小型化を図ることができる。
【００５９】
本発明の一実施形態によるズームレンズにあっては、第１レンズ群を、負の屈折力を有する１枚の第１レンズと、光路を９０°折り曲げる反射部材と、正の屈折力を有する１枚の第２レンズとを物体側から像側へ順に配置して構成することが望ましい。
【００６０】
第１レンズ群を上記のように構成することにより、光軸方向における厚みを小さくすることが好適なデジタルカメラや携帯電話に組み込まれるカメラ等の小型化が必要な撮像装置に最適な小型のズームレンズを提供することが可能となる。
【００６１】
本発明の一実施形態によるズームレンズにあっては、前記第１レンズ群を正の屈折力を有する構成とし、前記第１レンズ群の像側に、負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レンズ群と正の屈折力を有する第４レンズ群と前記光学的距離可変機構とを物体側より像側へ順に配置し、前記第２レンズ群と前記第４レンズ群を光軸方向へ移動させると共に前記第１のプリズムと前記第２のプリズムを前記出射面と前記入射面の傾斜方向へ移動させることによりズーミングを行うことが望ましい。
【００６２】
ズームレンズを上記のように構成することにより、光軸方向における厚みを小さくすることが好適なデジタルカメラや携帯電話に組み込まれるカメラ等の小型の撮像装置に最適な小型のズームレンズを提供することが可能となる。
【００６３】
本発明の一実施形態によるズームレンズにあっては、第１レンズ群を負の屈折力を有する構成とし、第１レンズ群の像側に、正の屈折力を有する第２レンズ群と光学的距離可変機構と正の屈折力を有する第３レンズ群とを物体側より像側へ順に配置し、第２レンズ群を光軸方向へ移動させると共に第１のプリズムと第２のプリズムを出射面と入射面の傾斜方向へ移動させることによりズーミングを行うことが望ましい。
【００６４】
ズームレンズを上記のように構成することにより、光軸方向における厚みを小さくすることが好適なデジタルカメラや携帯電話に組み込まれるカメラ等の小型の撮像装置に最適な小型のズームレンズを提供することが可能となる。
【００６５】
本発明の一実施形態によるズームレンズにあっては、第１レンズ群を正の屈折力を有する構成とし、第１レンズ群の像側に、負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レンズ群と光学的距離可変機構と正の屈折力を有する第４レンズ群とを物体側より像側へ順に配置し、第２レンズ群と第３レンズ群を光軸方向へ移動させると共に第１のプリズムと第２のプリズムを出射面と入射面の傾斜方向へ移動させることによりズーミングを行うことが望ましい。
【００６６】
ズームレンズを上記のように構成することにより、光軸方向における厚みを小さくすることが好適なデジタルカメラや携帯電話に組み込まれるカメラ等の小型の撮像装置に最適な小型のズームレンズを提供することが可能となる。
【００６７】
尚、ズームレンズは、ズーミングに際して第３レンズ群のみを光軸方向へ移動する構成としてもよく、このような構成にした場合にはズーム機構を削減することが可能となり、デジタルカメラや携帯電話に組み込まれるカメラ等の小型化が必要な撮像装置に最適な小型のズームレンズを提供することが可能となる。
【００６８】
［ズームレンズの数値実施例］
以下に、本発明ズームレンズの具体的な実施の形態及び該実施の形態に具体的な数値を適用した数値実施例について、図面及び表を参照して説明する。
【００６９】
尚、以下の各表や説明において示した記号の意味等については、下記に示す通りである。
【００７０】
「ｉ」は物体側から像側へ数えた第ｉ番目の面の面番号、「Ｒ」は第ｉ番目の面の曲率半径、「ＡＳＰ」は非球面に形成されている面、「Ｄ」は第ｉ番目の面と第ｉ＋１番目の面の間の軸上面間隔（光軸上の厚み又は空気間隔）、「Ｎｄ」は第ｉ番目の面から始まるレンズ等のｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）における屈折率、「νｄ」は第ｉ番目の面から始まるレンズ等のｄ線におけるアッベ数を示す。
【００７１】
「曲率半径Ｒ」に関し「ＩＮＦ」は当該面が平面であることを示し、「面間隔Ｄ」に関し「ｖａｒｉａｂｌｅ」は可変間隔を示す。
【００７２】
「Ｋ」は円錐定数（コーニック定数）、「Ａ４」、「Ａ６」、「Ａ８」、「Ａ１０」はそれぞれ４次、６次、８次、１０次の非球面係数を示す。
【００７３】
「ｆ」はレンズ全系の焦点距離、「Ｆｎｏ．」はＦナンバー（開放Ｆ値）、「ω」は半画角を示す。
【００７４】
尚、以下の非球面係数を示す各表において、「Ｅ−ｎ」は１０を底とする指数表現、即ち、「１０のマイナスｎ乗」を表しており、例えば、「０．１２３４５Ｅ−０５」は「０．１２３４５×（１０のマイナス五乗）」を表している。
【００７５】
各実施の形態において用いられたズームレンズには、レンズ面が非球面に形成されたものがある。レンズ面の頂点から光軸方向における距離を「ｘ」、光軸方向に直交する方向における高さを「ｙ」、レンズ頂点での近軸曲率を「ｃ」とすると、非球面形状は以下の数式１によって定義される。
【００７６】
【数１】
以下に示す各実施の形態におけるズームレンズ１、２、３、４は何れもズーミングに際して全長が一定とされている。
【００７７】
＜第１の実施の形態＞
図６は、第１の実施の形態におけるズームレンズ１のレンズ構成を示している。
【００７８】
ズームレンズ１は、変倍比が４．６５倍にされている。
【００７９】
ズームレンズ１は、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、負の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５と、光学的距離可変機構Ｔとが物体側から像側へ順に配置されている。
【００８０】
第５レンズ群Ｇ５の像側にはズーミングに際して光軸方向において固定された結像面ＩＭＧが配置され、第５レンズ群Ｇ５と結像面ＩＭＧの間にはフィルターＦＬとカバーガラスＣＧが配置されている。
【００８１】
第３レンズ群Ｇ３の像側における近傍には開口絞りＳが配置されている。
【００８２】
第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３と第５レンズ群Ｇ５はズーミングに際して光軸方向において固定され、第２レンズ群Ｇ２と第４レンズ群Ｇ４はズーミングに際して光軸方向へ移動可能とされている。
【００８３】
第１レンズ群Ｇ１は、負の屈折力を有する１枚の第１レンズＬ１と、光路を９０°折り曲げる反射部材Ｈと、正の屈折力を有する１枚の第２レンズＬ２とが物体側から像側へ順に配置されて成る。
【００８４】
光学的距離可変機構Ｔはそれぞれ物体側と像側に並んで配置された第１のプリズムＶと第２のプリズムＷによって構成されている。第１のプリズムＶは物体側に位置し光軸に垂直な入射面ｖ１と像側に位置し入射面ｖ１に対して傾斜された出射面ｖ２とを有し、第２のプリズムＷは像側に位置し光軸に垂直な出射面ｗ１と物体側に位置し出射面ｗ１に対して傾斜された入射面ｗ２とを有している。
【００８５】
第１のプリズムＶの出射面ｖ２と第２のプリズムＷの入射面ｗ２とは同じ角度で傾斜されて接している。第１のプリズムＶは出射面ｖ２に沿う方向へ移動可能とされ、第２のプリズムＷは入射面ｗ２に沿う方向へ移動可能とされ、第１のプリズムＶと第２のプリズムＷは互いに離接する方向へ同期して移動される。
【００８６】
ズームレンズ１にあっては、第２レンズ群Ｇ２及び第４レンズ群Ｇ４が変倍作用を有するバリエーターとして機能し、第４レンズ群Ｇ４は焦点位置を一定に保つ役割を有するコンペンセーターとしても機能する。また、光学的距離可変機構Ｔはコンペンセーターの機能の一部を担う役割を有している。
【００８７】
第１の実施の形態におけるズームレンズ１に具体的数値を適用した数値実施例１のレンズデーターを表１に示す。
【００８８】
【表１】
ズームレンズ１において、第１レンズ群Ｇ１の第５面と第６面、第３レンズ群Ｇ３の第１４面と第１５面、第４レンズ群Ｇ４の第１６面は非球面に形成されている。数値実施例１における非球面の４次、６次、８次及び１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を円錐定数Ｋと共に表２に示す。
【００８９】
【表２】
ズームレンズ１において、広角端状態と望遠端状態の間のズーミングに際して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間の面間隔Ｄ６、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間の面間隔Ｄ１３、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間の面間隔Ｄ１５、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の間の面間隔Ｄ１８、第５レンズ群Ｇ５と光学的距離可変機構Ｔの間の面間隔Ｄ２２、光学的距離可変機構Ｔの光軸上の厚みＤ２３及び光学的距離可変機構ＴとフィルターＦＬの間の面間隔Ｄ２４が変化する。数値実施例１における広角端状態（ｆ＝６．０１）、中間焦点距離状態（ｆ＝１１．１３）、光学的距離可変機構Ｔの光軸上の厚みが最小ｄｍｉｎとなる状態（ｆ＝２１．０５）及び望遠端状態（ｆ＝２７．９６）の各面間隔を焦点距離ｆ、ＦナンバーＦｎｏ．及び半画角ωと共に表３に示す。
【００９０】
【表３】
ズームレンズ１において、各レンズ群の最も物体側の面（始面）と焦点距離を表４に示す。
【００９１】
【表４】
図７乃至図９は数値実施例１の無限遠合焦状態における諸収差図を示し、図７は広角端状態、図８は中間焦点距離状態、図９は望遠端状態における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図を示す。
【００９２】
図７乃至図９には、球面収差図において、実線でｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、点線でｃ線（波長６５６．３ｎｍ）、一点鎖線でｇ線（波長４３５．８ｎｍ）における値をそれぞれ示す。非点収差図において、実線でサジタル像面における値を示し、点線でメリディオナル像面における値を示す。
【００９３】
各収差図から、数値実施例１は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
【００９４】
＜第２の実施の形態＞
図１０は、第２の実施の形態におけるズームレンズ２のレンズ構成を示している。
【００９５】
ズームレンズ２は、変倍比が４．６５倍にされている。
【００９６】
ズームレンズ２は、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、負の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５と、光学的距離可変機構Ｔと、正の屈折力を有する第６レンズ群Ｇ６とが物体側から像側へ順に配置されている。
【００９７】
第６レンズ群Ｇ６の像側にはズーミングに際して光軸方向において固定された結像面ＩＭＧが配置され、第６レンズ群Ｇ６と結像面ＩＭＧの間にはカバーガラスＣＧが配置されている。
【００９８】
第３レンズ群Ｇ３の像側における近傍には開口絞りＳが配置されている。
【００９９】
第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３と第５レンズ群Ｇ５と第６レンズ群Ｇ６はズーミングに際して光軸方向において固定され、第２レンズ群Ｇ２と第４レンズ群Ｇ４はズーミングに際して光軸方向へ移動可能とされている。
【０１００】
第１レンズ群Ｇ１は、負の屈折力を有する１枚の第１レンズＬ１と、光路を９０°折り曲げる反射部材Ｈと、正の屈折力を有する１枚の第２レンズＬ２とが物体側から像側へ順に配置されて成る。
【０１０１】
光学的距離可変機構Ｔはそれぞれ物体側と像側に並んで配置された第１のプリズムＶと第２のプリズムＷによって構成されている。第１のプリズムＶは物体側に位置し光軸に垂直な入射面ｖ１と像側に位置し入射面ｖ１に対して傾斜された出射面ｖ２とを有し、第２のプリズムＷは像側に位置し光軸に垂直な出射面ｗ１と物体側に位置し出射面ｗ１に対して傾斜された入射面ｗ２とを有している。
【０１０２】
第１のプリズムＶの出射面ｖ２と第２のプリズムＷの入射面ｗ２とは同じ角度で傾斜されて接している。第１のプリズムＶは出射面ｖ２に沿う方向へ移動可能とされ、第２のプリズムＷは入射面ｗ２に沿う方向へ移動可能とされ、第１のプリズムＶと第２のプリズムＷは互いに離接する方向へ同期して移動される。
【０１０３】
ズームレンズ２にあっては、第２レンズ群Ｇ２及び第４レンズ群Ｇ４が変倍作用を有するバリエーターとして機能し、第４レンズ群Ｇ４は焦点位置を一定に保つ役割を有するコンペンセーターとしても機能する。また、光学的距離可変機構Ｔはコンペンセーターの機能の一部を担う役割を有している。
【０１０４】
第２の実施の形態におけるズームレンズ２に具体的数値を適用した数値実施例２のレンズデーターを表５に示す。
【０１０５】
【表５】
ズームレンズ２において、第１レンズ群Ｇ１の第５面と第６面、第３レンズ群Ｇ３の第１４面と第１５面、第４レンズ群Ｇ４の第１６面は非球面に形成されている。数値実施例２における非球面の４次、６次、８次及び１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を円錐定数Ｋと共に表６に示す。
【０１０６】
【表６】
ズームレンズ２において、広角端状態と望遠端状態の間のズーミングに際して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間の面間隔Ｄ６、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間の面間隔Ｄ１３、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間の面間隔Ｄ１５、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の間の面間隔Ｄ１８、第５レンズ群Ｇ５と光学的距離可変機構Ｔの間の面間隔Ｄ２２、光学的距離可変機構Ｔの光軸上の厚みＤ２３及び光学的距離可変機構ＴとカバーガラスＣＧの間の面間隔Ｄ２４が変化する。数値実施例２における広角端状態（ｆ＝６．０１）、中間焦点距離状態（ｆ＝１１．１３）、光学的距離可変機構Ｔの光軸上の厚みが最小ｄｍｉｎとなる状態（ｆ＝２１．０５）及び望遠端状態（ｆ＝２７．９６）の各面間隔を焦点距離ｆ、ＦナンバーＦｎｏ．及び半画角ωと共に表７に示す。
【０１０７】
【表７】
ズームレンズ２において、各レンズ群の最も物体側の面（始面）と焦点距離を表８に示す。
【０１０８】
【表８】
図１１乃至図１３は数値実施例２の無限遠合焦状態における諸収差図を示し、図１１は広角端状態、図１２は中間焦点距離状態、図１３は望遠端状態における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図を示す。
【０１０９】
図１１乃至図１３には、球面収差図において、実線でｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、点線でｃ線（波長６５６．３ｎｍ）、一点鎖線でｇ線（波長４３５．８ｎｍ）における値をそれぞれ示す。非点収差図において、実線でサジタル像面における値を示し、点線でメリディオナル像面における値を示す。
【０１１０】
各収差図から、数値実施例２は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
【０１１１】
＜第３の実施の形態＞
図１４は、第３の実施の形態におけるズームレンズ３のレンズ構成を示している。
【０１１２】
ズームレンズ３は、変倍比が２．８５倍にされている。
【０１１３】
ズームレンズ３は、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、光学的距離可変機構Ｔと、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とが物体側から像側へ順に配置されている。
【０１１４】
第３レンズ群Ｇ３の像側にはズーミングに際して光軸方向において固定された結像面ＩＭＧが配置されている。
【０１１５】
第２レンズ群Ｇ２の物体側における近傍には開口絞りＳが配置されている。
【０１１６】
第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３はズーミングに際して光軸方向において固定され、第２レンズ群Ｇ２はズーミングに際して光軸方向へ移動可能とされている。
【０１１７】
第１レンズ群Ｇ１は、負の屈折力を有する１枚の第１レンズＬ１と、光路を９０°折り曲げる反射部材Ｈと、正の屈折力を有する１枚の第２レンズＬ２と、負の屈折力を有する１枚の第３レンズＬ３とが物体側から像側へ順に配置されて成る。
【０１１８】
光学的距離可変機構Ｔはそれぞれ物体側と像側に並んで配置された第１のプリズムＶと第２のプリズムＷによって構成されている。第１のプリズムＶは物体側に位置し光軸に垂直な入射面ｖ１と像側に位置し入射面ｖ１に対して傾斜された出射面ｖ２とを有し、第２のプリズムＷは像側に位置し光軸に垂直な出射面ｗ１と物体側に位置し出射面ｗ１に対して傾斜された入射面ｗ２とを有している。
【０１１９】
第１のプリズムＶの出射面ｖ２と第２のプリズムＷの入射面ｗ２とは同じ角度で傾斜されて接している。第１のプリズムＶは出射面ｖ２に沿う方向へ移動可能とされ、第２のプリズムＷは入射面ｗ２に沿う方向へ移動可能とされ、第１のプリズムＶと第２のプリズムＷは互いに離接する方向へ同期して移動される。
【０１２０】
ズームレンズ３にあっては、第２レンズ群Ｇ２が変倍作用を有するバリエーターとして機能する。また、光学的距離可変機構Ｔはコンペンセーターの機能を有している。
【０１２１】
第３の実施の形態におけるズームレンズ３に具体的数値を適用した数値実施例３のレンズデーターを表９に示す。
【０１２２】
【表９】
ズームレンズ３において、第１レンズ群Ｇ１の第５面と第６面と第７面、第２レンズ群Ｇ２の第９面と第１０面と第１２面、第３レンズ群Ｇ３の第１５面と第１６面は非球面に形成されている。数値実施例３における非球面の４次、６次、８次及び１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を円錐定数Ｋと共に表１０に示す。
【０１２３】
【表１０】
ズームレンズ３において、広角端状態と望遠端状態の間のズーミングに際して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間の面間隔Ｄ８、第２レンズ群Ｇ２と光学的距離可変機構Ｔの間の面間隔Ｄ１２、光学的距離可変機構Ｔの光軸上の厚みＤ１３及び光学的距離可変機構Ｔと像面ＩＭＧの間の面間隔Ｄ１４が変化する。数値実施例３における広角端状態（ｆ＝４．６２）、中間焦点距離状態（ｆ＝７．８０）及び望遠端状態（ｆ＝１３．１５）の各面間隔を焦点距離ｆ、ＦナンバーＦｎｏ．及び半画角ωと共に表１１に示す。
【０１２４】
【表１１】
ズームレンズ３において、各レンズ群の最も物体側の面（始面）と焦点距離を表１２に示す。
【０１２５】
【表１２】
図１５乃至図１７は数値実施例３の無限遠合焦状態における諸収差図を示し、図１５は広角端状態、図１６は中間焦点距離状態、図１７は望遠端状態における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図を示す。
【０１２６】
図１５乃至図１７には、球面収差図において、実線でｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、点線でｃ線（波長６５６．３ｎｍ）、一点鎖線でｇ線（波長４３５．８ｎｍ）における値をそれぞれ示す。非点収差図において、実線でサジタル像面における値を示し、点線でメリディオナル像面における値を示す。
【０１２７】
各収差図から、数値実施例３は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
【０１２８】
＜第４の実施の形態＞
図１８は、第４の実施の形態におけるズームレンズ４のレンズ構成を示している。
【０１２９】
ズームレンズ４は、変倍比が２．８５倍にされている。
【０１３０】
ズームレンズ４は、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、光学的距離可変機構Ｔと、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とが物体側から像側へ順に配置されている。
【０１３１】
第４レンズ群Ｇ４の像側にはズーミングに際して光軸方向において固定された結像面ＩＭＧが配置されている。
【０１３２】
第３レンズ群Ｇ３の物体側における近傍には開口絞りＳが配置されている。
【０１３３】
第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４はズーミングに際して光軸方向において固定され、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３はズーミングに際して光軸方向へ移動可能とされている。
【０１３４】
第１レンズ群Ｇ１は、負の屈折力を有する１枚の第１レンズＬ１と、光路を９０°折り曲げる反射部材Ｈと、正の屈折力を有する１枚の第２レンズＬ２とが物体側から像側へ順に配置されて成る。
【０１３５】
光学的距離可変機構Ｔはそれぞれ物体側と像側に並んで配置された第１のプリズムＶと第２のプリズムＷによって構成されている。第１のプリズムＶは物体側に位置し光軸に垂直な入射面ｖ１と像側に位置し入射面ｖ１に対して傾斜された出射面ｖ２とを有し、第２のプリズムＷは像側に位置し光軸に垂直な出射面ｗ１と物体側に位置し出射面ｗ１に対して傾斜された入射面ｗ２とを有している。
【０１３６】
第１のプリズムＶの出射面ｖ２と第２のプリズムＷの入射面ｗ２とは同じ角度で傾斜されて接している。第１のプリズムＶは出射面ｖ２に沿う方向へ移動可能とされ、第２のプリズムＷは入射面ｗ２に沿う方向へ移動可能とされ、第１のプリズムＶと第２のプリズムＷは互いに離接する方向へ同期して移動される。
【０１３７】
ズームレンズ４にあっては、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３が変倍作用を有するバリエーターとして機能し、第２レンズ群Ｇ２は焦点位置を一定に保つ役割を有するコンペンセーターとしても機能する。また、光学的距離可変機構Ｔはコンペンセーターの機能の一部を担う役割を有している。
【０１３８】
第４の実施の形態におけるズームレンズ４に具体的数値を適用した数値実施例４のレンズデーターを表１３に示す。
【０１３９】
【表１３】
ズームレンズ４において、第１レンズ群Ｇ１の第５面と第６面、第２レンズ群Ｇ２の第７面、第３レンズ群ｇ３の第９面と第１０面と第１２面、第４レンズ群Ｇ４の第１５面と第１６面は非球面に形成されている。数値実施例４における非球面の４次、６次、８次及び１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を円錐定数Ｋと共に表１４に示す。
【０１４０】
【表１４】
ズームレンズ４において、広角端状態と望遠端状態の間のズーミングに際して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間の面間隔Ｄ６、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間の面間隔Ｄ８、第３レンズ群Ｇ３と光学的距離可変機構Ｔの間の面間隔Ｄ１２、光学的距離可変機構Ｔの光軸上の厚みＤ１３及び光学的距離可変機構Ｔと像面ＩＭＧの間の面間隔Ｄ１４が変化する。数値実施例４における広角端状態（ｆ＝４．６２）、中間焦点距離状態（ｆ＝７．８０）及び望遠端状態（ｆ＝１３．１５）の各面間隔を焦点距離ｆ、ＦナンバーＦｎｏ．及び半画角ωと共に表１５に示す。
【０１４１】
【表１５】
ズームレンズ４において、各レンズ群の最も物体側の面（始面）と焦点距離を表１６に示す。
【０１４２】
【表１６】
図１９乃至図２１は数値実施例４の無限遠合焦状態における諸収差図を示し、図１９は広角端状態、図２０は中間焦点距離状態、図２１は望遠端状態における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図を示す。
【０１４３】
図１９乃至図２１には、球面収差図において、実線でｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、点線でｃ線（波長６５６．３ｎｍ）、一点鎖線でｇ線（波長４３５．８ｎｍ）における値をそれぞれ示す。非点収差図において、実線でサジタル像面における値を示し、点線でメリディオナル像面における値を示す。
【０１４４】
各収差図から、数値実施例４は諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。
【０１４５】
［ズームレンズの条件式の各値］
表１７にズームレンズ１乃至ズームレンズ４における条件式（１）の各値を示す。
【０１４６】
【表１７】
表１７から明らかなように、ズームレンズ１乃至ズームレンズ４は条件式（１）を満足するようにされている。
【０１４７】
［撮像装置の構成］
本発明撮像装置は、ズームレンズと該ズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備え、ズームレンズが、ズーミングに際して全長が一定とされ、ズーミングに際して光軸方向において固定された第１レンズ群と、ズーミングに際して光軸方向へ移動可能な少なくとも１つのレンズ群と、ズーミングに際して光軸方向において固定された結像面とが物体側より像側へ順に配置されている。
【０１４８】
また、本発明撮像装置は、ズームレンズが、第１レンズ群と結像面の間にズーミングに際して光学的距離を変化させる光学的距離可変機構が配置され、光学的距離可変機構をそれぞれ物体側と像側に並んで配置された第１のプリズムと第２のプリズムによって構成している。
【０１４９】
さらに、本発明撮像装置は、ズームレンズの第１のプリズムが物体側に位置し光軸に垂直な入射面と像側に位置し入射面に対して傾斜された出射面とを有し、第２のプリズムが像側に位置し光軸に垂直な出射面と物体側に位置し出射面に対して第１のプリズムの出射面と同じ角度で傾斜され第１のプリズムの出射面に対向して位置する入射面とを有するようにしている。
【０１５０】
加えて、本発明撮像装置は、ズームレンズの第１のプリズムと第２のプリズムがそれぞれ出射面と入射面の傾斜方向において互いに離接する方向へ同期して移動されるようにしている。
【０１５１】
尚、光学的距離とは、一般に、光路長とも称され、実際の距離に屈折率を乗じた距離を言う。
【０１５２】
一般に、全長が一定であるズームレンズにおいては、変倍作用を有するレンズ群（バリエーター）と、焦点位置を一定に保つ役割を有するレンズ群（コンペンセーター）を少なくとも一つずつ備える必要がある。
【０１５３】
しかしながら、本発明撮像装置にあっては、ズームレンズに光学的距離可変機構を設けることにより、バリエーターのみを有しコンペンセーターを有しない構成であっても、全長一定のズームレンズを構成することが可能である。また、コンペンセーターを有する構成においても、光学的距離可変機構を設けることにより、光学的距離可変機構をコンペンセーターの機能の一部を担う役割を有するようにすることが可能であり、ズーミングに際してコンペンセーターの移動量を軽減することが可能となる。
【０１５４】
従って、コンペンセーターを有しない構成において全長一定のズームレンズを構成することが可能であり、また、コンペンセーターを有する構成においてコンペンセーターの移動量を軽減することが可能であるため、全長の短縮化を図り、高性能化を確保した上で小型化を図ることができる。
【０１５５】
特に、全長一定のインナーフォーカスタイプのズームレンズにおいては、コンペンセーターやバリエーターより結像面側（像側）に比較的大きな空間が生じ易く、この空間はズーミング時に移動するレンズ群が存在しない空間になることが多い。
【０１５６】
そこで、本発明撮像装置にあっては、ズームレンズにおいて、この結像面側の空間に光学的距離可変機構を配置することによりスペースの有効活用が図られ、小型化を確保することが可能である。
【０１５７】
また、光学的距離可変機構として第１のプリズムと第２のプリズムを配置し、第１のプリズムの出射面と第２のプリズムの入射面を光軸に垂直な方向に対して傾斜させ、この傾斜方向に沿って第１のプリズムと第２のプリズムを移動させることにより、厚みを変更することが可能な平行平面板と同様の効果を生み出すことができる。従って、ズーミングに際しあたかも結像面が光軸方向へ移動するような作用を生み出して光学的距離を変化させることができる。
【０１５８】
本発明撮像装置を上記のように構成することにより、例えば、変倍比が３倍〜５倍の高性能化を確保した上で小型化を図ることができる。
【０１５９】
［撮像装置の一実施形態］
図２２に、本発明撮像装置及び別の本発明撮像装置の一実施形態によるデジタルスチルカメラのブロック図を示す。
【０１６０】
撮像装置（デジタルスチルカメラ）１００は、撮像機能を担うカメラブロック１０と、撮影された画像信号のアナログ−デジタル変換等の信号処理を行うカメラ信号処理部２０と、画像信号の記録再生処理を行う画像処理部３０とを有している。また、撮像装置１００は、撮影された画像等を表示するＬＣＤ（Liquid Crystal Display）４０と、メモリーカード１０００への画像信号の書込及び読出を行うＲ／Ｗ（リーダ／ライタ）５０と、撮像装置の全体を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）６０と、ユーザーによって所要の操作が行われる各種のスイッチ等から成る入力部７０と、カメラブロック１０に配置されたレンズの駆動を制御するレンズ駆動制御部８０とを備えている。
【０１６１】
カメラブロック１０は、ズームレンズ１１（本発明が適用されるズームレンズ１、２、３、４）を含む光学系や、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等の撮像素子１２等とによって構成されている。
【０１６２】
カメラ信号処理部２０は、撮像素子１２からの出力信号に対するデジタル信号への変換、ノイズ除去、画質補正、輝度・色差信号への変換等の各種の信号処理を行う。
【０１６３】
画像処理部３０は、所定の画像データフォーマットに基づく画像信号の圧縮符号化・伸張復号化処理や解像度等のデータ仕様の変換処理等を行う。
【０１６４】
ＬＣＤ４０はユーザーの入力部７０に対する操作状態や撮影した画像等の各種のデータを表示する機能を有している。
【０１６５】
Ｒ／Ｗ５０は、画像処理部３０によって符号化された画像データのメモリーカード１０００への書込及びメモリーカード１０００に記録された画像データの読出を行う。
【０１６６】
ＣＰＵ６０は、撮像装置１００に設けられた各回路ブロックを制御する制御処理部として機能し、入力部７０からの指示入力信号等に基づいて各回路ブロックを制御する。
【０１６７】
入力部７０は、例えば、シャッター操作を行うためのシャッターレリーズボタンや、動作モードを選択するための選択スイッチ等によって構成され、ユーザーによる操作に応じた指示入力信号をＣＰＵ６０に対して出力する。
【０１６８】
レンズ駆動制御部８０は、ＣＰＵ６０からの制御信号に基づいてズームレンズ１１の各レンズを駆動する図示しないモータ等を制御する。
【０１６９】
メモリーカード１０００は、例えば、Ｒ／Ｗ５０に接続されたスロットに対して着脱可能な半導体メモリーである。
【０１７０】
以下に、撮像装置１００における動作を説明する。
【０１７１】
撮影の待機状態では、ＣＰＵ６０による制御の下で、カメラブロック１０において撮影された画像信号が、カメラ信号処理部２０を介してＬＣＤ４０に出力され、カメラスルー画像として表示される。また、入力部７０からのズーミングのための指示入力信号が入力されると、ＣＰＵ６０がレンズ駆動制御部８０に制御信号を出力し、レンズ駆動制御部８０の制御に基づいてズームレンズ１１の所定のレンズが移動される。
【０１７２】
入力部７０からの指示入力信号によりカメラブロック１０の図示しないシャッターが動作されると、撮影された画像信号がカメラ信号処理部２０から画像処理部３０に出力されて圧縮符号化処理され、所定のデータフォーマットのデジタルデータに変換される。変換されたデータはＲ／Ｗ５０に出力され、メモリーカード１０００に書き込まれる。
【０１７３】
尚、フォーカシングは、例えば、入力部７０のシャッターレリーズボタンが半押しされた場合や記録（撮影）のために全押しされた場合等に、ＣＰＵ６０からの制御信号に基づいてレンズ駆動制御部８０がズームレンズ１１の所定のレンズを移動させることにより行われる。
【０１７４】
メモリーカード１０００に記録された画像データを再生する場合には、入力部７０に対する操作に応じて、Ｒ／Ｗ５０によってメモリーカード１０００から所定の画像データが読み出され、画像処理部３０によって伸張復号化処理が行われた後、再生画像信号がＬＣＤ４０に出力されて再生画像が表示される。
【０１７５】
尚、上記した実施の形態においては、撮像装置をデジタルスチルカメラに適用した例を示したが、撮像装置の適用範囲はデジタルスチルカメラに限られることはなく、デジタルビデオカメラ、カメラが組み込まれた携帯電話、カメラが組み込まれたＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等のデジタル入出力機器のカメラ部等として広く適用することができる。
【０１７６】
上記した各実施の形態において示した各部の形状及び数値は、何れも本発明を実施するための具体化のほんの一例に過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
【図面の簡単な説明】
【０１７７】
【図１】光学的距離可変機構を示す模式図である。
【図２】光学的距離可変機構の光軸上における厚みを説明するための模式図である。
【図３】条件式（１）の値が３の場合のプリズム長を説明するための模式図である。
【図４】条件式（１）の値が５の場合のプリズム長を説明するための模式図である。
【図５】プリズム長と移動量の関係において光学的距離可変機構に必要とされる移動スペースを説明するための模式図である。
【図６】ズームレンズの第１の実施の形態のレンズ構成を示す図である。
【図７】図８及び図９と共に第１の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例の収差図を示し、本図は、広角端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図８】中間焦点距離状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図９】望遠端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図１０】ズームレンズの第２の実施の形態のレンズ構成を示す図である。
【図１１】図１２及び図１３と共に第２の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例の収差図を示し、本図は、広角端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図１２】中間焦点距離状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図１３】望遠端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図１４】ズームレンズの第３の実施の形態のレンズ構成を示す図である。
【図１５】図１６及び図１７と共に第３の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例の収差図を示し、本図は、広角端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図１６】中間焦点距離状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図１７】望遠端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図１８】ズームレンズの第４の実施の形態のレンズ構成を示す図である。
【図１９】図２０乃至図２１と共に第４の実施の形態に具体的数値を適用した数値実施例の収差図を示し、本図は、広角端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図２０】中間焦点距離状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図２１】望遠端状態における球面収差、非点収差及び歪曲収差を示す図である。
【図２２】撮像装置の一実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１７８】
１…ズームレンズ、２…ズームレンズ、３…ズームレンズ、４…ズームレンズ、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、Ｇ５…第５レンズ群、Ｇ６…第６レンズ群、Ｔ…光学的距離可変機構、Ｖ…第１のプリズム、ｖ１…入射面、ｖ２…出射面、Ｗ…第２のプリズム、ｗ１…出射面、ｗ２…入射面、１００…撮像装置、１１…ズームレンズ、１２…撮像素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ズーミングに際して全長が一定とされ、
ズーミングに際して光軸方向において固定された第１レンズ群と、ズーミングに際して光軸方向へ移動可能な少なくとも１つのレンズ群と、ズーミングに際して光軸方向において固定された結像面とが物体側より像側へ順に配置され、
前記第１レンズ群と前記結像面の間にズーミングに際して光学的距離を変化させる光学的距離可変機構が配置され、
前記光学的距離可変機構をそれぞれ物体側と像側に並んで配置された第１のプリズムと第２のプリズムによって構成し、
前記第１のプリズムが物体側に位置し光軸に垂直な入射面と像側に位置し前記入射面に対して傾斜された出射面とを有し、
前記第２のプリズムが像側に位置し光軸に垂直な出射面と物体側に位置し前記出射面に対して前記第１のプリズムの出射面と同じ角度で傾斜され前記第１のプリズムの出射面に対向して位置する入射面とを有し、
前記第１のプリズムと前記第２のプリズムがそれぞれ前記出射面と前記入射面の傾斜方向において互いに離接する方向へ同期して移動されるようにした
ズームレンズ。
【請求項２】
前記光学的距離可変機構が以下の条件式（１）を満足する
請求項１に記載のズームレンズ。
（１）１.５＜ｄｍａｘ／ｄｍｉｎ＜７
但し、
ｄｍａｘ：光学的距離可変機構の光軸上における最大の厚み
ｄｍｉｎ：光学的距離可変機構の光軸上における最小の厚み
とする。
【請求項３】
前記第１のプリズムと前記第２のプリズムが同一の形状及び大きさに形成されると共に光軸を基準として対称に配置され、
前記第１のプリズムと前記第２のプリズムのズーミング時における移動量が同じにされた
請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項４】
前記第１レンズ群を、負の屈折力を有する１枚の第１レンズと、光路を９０°折り曲げる反射部材と、正の屈折力を有する１枚の第２レンズとを物体側から像側へ順に配置して構成した
請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項５】
前記第１レンズ群を正の屈折力を有する構成とし、
前記第１レンズ群の像側に、負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レンズ群と正の屈折力を有する第４レンズ群と前記光学的距離可変機構とを物体側より像側へ順に配置し、
前記第２レンズ群と前記第４レンズ群を光軸方向へ移動させると共に前記第１のプリズムと前記第２のプリズムを前記出射面と前記入射面の傾斜方向へ移動させることによりズーミングを行うようにした
請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項６】
前記第１レンズ群を負の屈折力を有する構成とし、
前記第１レンズ群の像側に、正の屈折力を有する第２レンズ群と前記光学的距離可変機構と正の屈折力を有する第３レンズ群とを物体側より像側へ順に配置し、
前記第２レンズ群を光軸方向へ移動させると共に前記第１のプリズムと前記第２のプリズムを前記出射面と前記入射面の傾斜方向へ移動させることによりズーミングを行うようにした
請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項７】
前記第１レンズ群を正の屈折力を有する構成とし、
前記第１レンズ群の像側に、負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レンズ群と前記光学的距離可変機構と正の屈折力を有する第４レンズ群とを物体側より像側へ順に配置し、
前記第２レンズ群と前記第３レンズ群を光軸方向へ移動させると共に前記第１のプリズムと前記第２のプリズムを前記出射面と前記入射面の傾斜方向へ移動させることによりズーミングを行うようにした
請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項８】
ズームレンズと該ズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備え、
前記ズームレンズは、
ズーミングに際して全長が一定とされ、
ズーミングに際して光軸方向において固定された第１レンズ群と、ズーミングに際して光軸方向へ移動可能な少なくとも１つのレンズ群と、ズーミングに際して光軸方向において固定された結像面とが物体側より像側へ順に配置され、
前記第１レンズ群と前記結像面の間にズーミングに際して光学的距離を変化させる光学的距離可変機構が配置され、
前記光学的距離可変機構をそれぞれ物体側と像側に並んで配置された第１のプリズムと第２のプリズムによって構成し、
前記第１のプリズムが物体側に位置し光軸に垂直な入射面と像側に位置し前記入射面に対して傾斜された出射面とを有し、
前記第２のプリズムが像側に位置し光軸に垂直な出射面と物体側に位置し前記出射面に対して前記第１のプリズムの出射面と同じ角度で傾斜され前記第１のプリズムの出射面に対向して位置する入射面とを有し、
前記第１のプリズムと前記第２のプリズムがそれぞれ前記出射面と前記入射面の傾斜方向において互いに離接する方向へ同期して移動されるようにした
撮像装置。
【請求項１】
ズーミングに際して全長が一定とされ、
ズーミングに際して光軸方向において固定された第１レンズ群と、ズーミングに際して光軸方向へ移動可能な少なくとも１つのレンズ群と、ズーミングに際して光軸方向において固定された結像面とが物体側より像側へ順に配置され、
前記第１レンズ群と前記結像面の間にズーミングに際して光学的距離を変化させる光学的距離可変機構が配置され、
前記光学的距離可変機構をそれぞれ物体側と像側に並んで配置された第１のプリズムと第２のプリズムによって構成し、
前記第１のプリズムが物体側に位置し光軸に垂直な入射面と像側に位置し前記入射面に対して傾斜された出射面とを有し、
前記第２のプリズムが像側に位置し光軸に垂直な出射面と物体側に位置し前記出射面に対して前記第１のプリズムの出射面と同じ角度で傾斜され前記第１のプリズムの出射面に対向して位置する入射面とを有し、
前記第１のプリズムと前記第２のプリズムがそれぞれ前記出射面と前記入射面の傾斜方向において互いに離接する方向へ同期して移動されるようにした
ズームレンズ。
【請求項２】
前記光学的距離可変機構が以下の条件式（１）を満足する
請求項１に記載のズームレンズ。
（１）１.５＜ｄｍａｘ／ｄｍｉｎ＜７
但し、
ｄｍａｘ：光学的距離可変機構の光軸上における最大の厚み
ｄｍｉｎ：光学的距離可変機構の光軸上における最小の厚み
とする。
【請求項３】
前記第１のプリズムと前記第２のプリズムが同一の形状及び大きさに形成されると共に光軸を基準として対称に配置され、
前記第１のプリズムと前記第２のプリズムのズーミング時における移動量が同じにされた
請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項４】
前記第１レンズ群を、負の屈折力を有する１枚の第１レンズと、光路を９０°折り曲げる反射部材と、正の屈折力を有する１枚の第２レンズとを物体側から像側へ順に配置して構成した
請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項５】
前記第１レンズ群を正の屈折力を有する構成とし、
前記第１レンズ群の像側に、負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レンズ群と正の屈折力を有する第４レンズ群と前記光学的距離可変機構とを物体側より像側へ順に配置し、
前記第２レンズ群と前記第４レンズ群を光軸方向へ移動させると共に前記第１のプリズムと前記第２のプリズムを前記出射面と前記入射面の傾斜方向へ移動させることによりズーミングを行うようにした
請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項６】
前記第１レンズ群を負の屈折力を有する構成とし、
前記第１レンズ群の像側に、正の屈折力を有する第２レンズ群と前記光学的距離可変機構と正の屈折力を有する第３レンズ群とを物体側より像側へ順に配置し、
前記第２レンズ群を光軸方向へ移動させると共に前記第１のプリズムと前記第２のプリズムを前記出射面と前記入射面の傾斜方向へ移動させることによりズーミングを行うようにした
請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項７】
前記第１レンズ群を正の屈折力を有する構成とし、
前記第１レンズ群の像側に、負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レンズ群と前記光学的距離可変機構と正の屈折力を有する第４レンズ群とを物体側より像側へ順に配置し、
前記第２レンズ群と前記第３レンズ群を光軸方向へ移動させると共に前記第１のプリズムと前記第２のプリズムを前記出射面と前記入射面の傾斜方向へ移動させることによりズーミングを行うようにした
請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項８】
ズームレンズと該ズームレンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備え、
前記ズームレンズは、
ズーミングに際して全長が一定とされ、
ズーミングに際して光軸方向において固定された第１レンズ群と、ズーミングに際して光軸方向へ移動可能な少なくとも１つのレンズ群と、ズーミングに際して光軸方向において固定された結像面とが物体側より像側へ順に配置され、
前記第１レンズ群と前記結像面の間にズーミングに際して光学的距離を変化させる光学的距離可変機構が配置され、
前記光学的距離可変機構をそれぞれ物体側と像側に並んで配置された第１のプリズムと第２のプリズムによって構成し、
前記第１のプリズムが物体側に位置し光軸に垂直な入射面と像側に位置し前記入射面に対して傾斜された出射面とを有し、
前記第２のプリズムが像側に位置し光軸に垂直な出射面と物体側に位置し前記出射面に対して前記第１のプリズムの出射面と同じ角度で傾斜され前記第１のプリズムの出射面に対向して位置する入射面とを有し、
前記第１のプリズムと前記第２のプリズムがそれぞれ前記出射面と前記入射面の傾斜方向において互いに離接する方向へ同期して移動されるようにした
撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２０１１−２２１１２６（Ｐ２０１１−２２１１２６Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８７６４６（Ｐ２０１０−８７６４６）
【出願日】平成２２年４月６日（２０１０．４．６）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月６日（２０１０．４．６）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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