JP2009216941A

JP2009216941A - 屈曲変倍光学系

Info

Publication number: JP2009216941A
Application number: JP2008060149A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kubota; 高士窪田
Original assignee: Tamron Co Ltd
Current assignee: Tamron Co Ltd
Priority date: 2008-03-10
Filing date: 2008-03-10
Publication date: 2009-09-24
Also published as: US20090225438A1; US7855841B2; CN101533151A

Abstract

【課題】誤差感度を縮小し、光学性能の劣化防止が図られた小型の屈曲変倍光学系を提供する。
【解決手段】この屈曲変倍光学系における第１レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有する、像側に凹面を向けたメニスカスレンズからなる第１レンズＬ₁と、光路を折り曲げる光学素子（プリズム）Ｐと、負の屈折力を有する、前記物体側に凹面を向けた第２レンズＬ₂と、正の屈折力を有する第３レンズＬ₃と、が配置されて構成される。そして、第１レンズＬ₁の像側面の一部は、光学素子Ｐの光の入射面に当接している。また、第２レンズＬ₂の物体側面の一部は、光学素子Ｐの光の射出面に当接している。
【選択図】図１

Description

この発明は、小型撮像装置に好適な小型高性能の屈曲変倍光学系に関する。

近年、撮像装置の小型化が要求されていることにともない、撮像装置に搭載される撮影レンズの小型化も求められている。この要求に応えるため、光路中に光路を折り曲げるプリズムを配置した屈曲光学系が数々提案されている（たとえば、特許文献１〜５を参照。）。

これらの特許文献に開示されている屈曲光学系は、光路を折り曲げることにより奥行き（厚さ）方向の短縮を図っている。したがって、それら屈曲光学系を搭載することによって、撮像装置も奥行きの薄型化を図ることができるようになった。

特開２００５−１２８０６５号公報特開２００４−３３４０７０号公報特開２００４−３３３７２１号公報特開２００７−２３２９７４号公報特開２００４−１６３４７７号公報

ところで、光路を折り曲げるプリズムの光の入射面側や射出面側に配置されるレンズは、誤差感度（たとえば、ティルト誤差）が大きくなる傾向にある。誤差感度が大きくなるということは、光学性能の著しい劣化を招くことになり、好ましくない。上記各特許文献に開示された屈曲光学系は、いずれも光学系の小型化を図ることを重要視するあまり、誤差感度を縮小しようとする手段が不十分であるという問題がある。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、誤差感度を縮小し、光学性能の劣化防止が図られた小型の屈曲変倍光学系を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明にかかる屈曲変倍光学系は、複数のレンズ群で構成され、いずれかのレンズ群を移動させることにより変倍する変倍光学系であって、最も物体側に配置されているレンズ群中に光路を折り曲げる光学素子を備え、前記光学素子における光の入射面と射出面にそれぞれ曲率を有するレンズが当接するように配置されていることを特徴とする。

この請求項１に記載の発明によれば、前記光学素子における光の入射面と射出面にそれぞれレンズが当接するように構成することで、光学系の奥行き方向の薄型化を促進することができる。また、前記レンズを前記光学素子に当接させることで、前記レンズの光学位置ずれ（ティルト）を抑制し、光学性能の劣化を防止することができる。

また、請求項２の発明にかかる屈曲変倍光学系は、請求項１に記載の発明において、前記光学素子の光の入射面に当接されるレンズの像側曲率半径をＲ₂、前記光学素子の光の入射面に当接されるレンズの像側有効径＋１．０ｍｍの値をｙＲ₂、前記光学素子と前記光学素子の光の入射面に当接されるレンズとの中心間隔をΔＨ₂、前記光学素子の光の射出面に当接されるレンズの物体側曲率半径をＲ₅、前記光学素子の光の射出面に当接されるレンズの物体側有効径＋１．０ｍｍの値をｙＲ₅、前記光学素子と前記光学素子の光の射出面に当接されるレンズとの中心間隔をΔＨ₅とするとき、以下の条件式を満足することを特徴とする。
（１）ｙＲ₂＞ΔＨ₂
（２）ｙＲ₅＞ΔＨ₅
ただし、Ｒ₂＞０、かつＲ₅＜０である。

この請求項２に記載の発明によれば、条件を設定することにより、前記光学素子と前記光学素子における光の入射面と射出面にそれぞれ当接するように配置されるレンズとの位置精度を向上させることができ、より強く光学性能の劣化に歯止めをかけることができる。

また、請求項３の発明にかかる屈曲変倍光学系は、請求項１または２に記載の発明において、前記光学素子に当接しているレンズの外径の一部が欠落していることを特徴とする。

この請求項３に記載の発明によれば、前記光学素子に当接しているレンズの外径の一部を欠落させることで、当該レンズの縦方向（光軸に対し垂直な方向）の薄型化を図ることができる。また、欠落させるのは結像に関係する光が通過しない、いわば不要な部分である。したがって、不要な部分を欠落させることで、結像に無関係な光が光学系内に入り込んでゴーストやフレアーが発生するといった不具合を防止することができる。

また、請求項４の発明にかかる屈曲変倍光学系は、請求項１〜３のいずれかひとつに記載の発明において、前記光学素子の光の射出面側に、２枚のレンズが接合されて構成された接合レンズが少なくとも１組配置されていることを特徴とする。

この請求項４に記載の発明によれば、２枚のレンズを接合することで、色収差の発生を抑制することができる。また、個々のレンズを配置することと比較し、２枚のレンズを接合することで、製造誤差の発生を抑制し、光学性能を維持することができる。

また、請求項５の発明にかかる屈曲変倍光学系は、請求項１〜３のいずれかひとつに記載の発明において、前記光学素子の光の射出面側に、３枚のレンズが接合されて構成された接合レンズが少なくとも１組配置されていることを特徴とする。

この請求項５に記載の発明によれば、３枚のレンズを接合することで、より効率的に諸収差の発生を抑制することができる。また、個々のレンズを配置することと比較し、３枚のレンズを接合することで、製造工程における調芯を省略することができるため、製造工程の簡略化を促進できる。加えて、製造誤差の発生を防止し、高い光学性能を維持することができる。

また、請求項６の発明にかかる屈曲変倍光学系は、請求項１〜５のいずれかひとつに記載の発明において、光学絞りと、３枚のレンズで構成された第２レンズ群を備えていることを特徴とする。

この請求項６に記載の発明によれば、光学絞りを第２レンズ群に備えたことにより、光学系の有効径を小さくすることができ、光学系の小型化を促進することができる。また、第２レンズ群に３枚のレンズを備えることで、変倍時の画角変動によって発生する球面収差、非点収差、およびコマ収差をバランスよく補正することができる。

この発明によれば、誤差感度を縮小し、光学性能の劣化防止が図られた小型の屈曲変倍光学系を提供することができるという効果を奏する。

以下、この発明にかかる屈曲変倍光学系の好適な実施の形態を詳細に説明する。

この発明の実施の形態にかかる屈曲変倍光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負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、が配置されて構成される。この屈曲変倍光学系は、前記第２レンズ群および前記第３レンズ群を光軸に沿って移動させることにより変倍を行う。

図１は、この発明の実施の形態にかかる屈曲変倍光学系における第１レンズ群の構成を示す光軸に沿う断面図である。図１に示すように、前記第１レンズ群は、図示しない物体側から順に、負の屈折力を有する、像側に凹面を向けたメニスカスレンズからなる第１レンズＬ₁と、光路を折り曲げる光学素子（プリズム）Ｐと、負の屈折力を有する、前記物体側に凹面を向けた第２レンズＬ₂と、正の屈折力を有する第３レンズＬ₃と、が配置されて構成される。そして、第１レンズＬ₁の像側面の一部は、光学素子Ｐの光の入射面に当接している。また、第２レンズＬ₂の物体側面の一部は、光学素子Ｐの光の射出面に当接している。

このように、光学素子Ｐにおける光の入射面と射出面にそれぞれ第１レンズＬ₁と第２レンズＬ₂が当接するように構成することで、光学系の奥行き方向の薄型化を促進することができる。また、第１レンズＬ₁と第２レンズＬ₂を光学素子Ｐに当接させることで、第１レンズＬ₁および第２レンズＬ₂の光学位置ずれ（ティルト）を抑制し、光学性能の劣化を防止することができる。

この発明は、誤差感度を縮小することで、光学性能の劣化変動を防止する小型の屈曲変倍光学系を提供することを目的としている。そこで、この発明では、特に、誤差感度を生じやすい第１レンズＬ₁と第２レンズＬ₂に関して、かかる誤差感度を縮小するため、次のような条件を設定している。

すなわち、光学素子Ｐの光の入射面に当接されるレンズ（第１レンズＬ₁）の像側曲率半径をＲ₂、光学素子Ｐの光の入射面に当接されるレンズ（第１レンズＬ₁）の像側有効径＋１．０ｍｍの値をｙＲ₂、光学素子Ｐと光学素子Ｐの光の入射面に当接されるレンズ（第１レンズＬ₁）との中心間隔をΔＨ₂、光学素子Ｐの光の射出面に当接されるレンズ（第２レンズＬ₂）の物体側曲率半径をＲ₅、光学素子Ｐの光の射出面に当接されるレンズ（第２レンズＬ₂）の物体側有効径＋１．０ｍｍの値をｙＲ₅、光学素子Ｐと光学素子Ｐの光の射出面に当接されるレンズ（第２レンズＬ₂）との中心間隔をΔＨ₅とするとき、以下の条件式を満足することが好ましい。
（１）ｙＲ₂＞ΔＨ₂
（２）ｙＲ₅＞ΔＨ₅
ただし、Ｒ₂＞０、かつＲ₅＜０である。

この条件式（１），（２）を満足することにより、光学素子Ｐと、光学素子Ｐにおける光の入射面と射出面にそれぞれ当接するように配置されるレンズ（第１レンズＬ₁，第２レンズＬ₂）との位置精度を向上させることができ、より強く光学性能の劣化に歯止めをかけることができる。

また、この実施の形態にかかる屈曲変倍光学系は、第１レンズＬ₁の形状にも特筆すべき特徴がある。図２は、物体側から見た第１レンズ群の第１レンズの形状を示す図である。

図２に示すように、第１レンズＬ₁は、外径の一部が欠落した形状を有している。このように第１レンズＬ₁の外径の一部を欠落させることで、第１レンズＬ₁の縦方向（光軸に対し垂直な方向）の薄型化を図ることができる。また、欠落部分は結像に関係する光が通過しない、いわば不要な部分である。したがって、不要な部分を欠落させることで、結像に無関係な光が光学系内に入り込んでゴーストやフレアーが発生するといった不具合を防止することができる。

また、この実施の形態にかかる屈曲変倍光学系は、光学素子Ｐの光の射出面側に、２枚のレンズが接合されて構成された接合レンズが少なくとも１組配置されていることが好ましい。２枚のレンズを接合することで、色収差の発生を抑制することができる。また、個々のレンズを配置することと比較し、２枚のレンズを接合することで、製造誤差の発生を抑制し、光学性能を維持することができる。

また、光学素子Ｐの光の射出面側に配置される接合レンズを、２枚ではなく３枚のレンズが接合されているものにしてもよい。３枚のレンズを接合することで、より効率的に諸収差の発生を抑制することができる。また、個々のレンズを配置することと比較し、３枚のレンズを接合することで、製造工程における調芯を省略することができるため、製造工程の簡略化を促進できる。加えて、製造誤差の発生を防止し、高い光学性能を維持することができる。

また、この実施の形態にかかる屈曲変倍光学系では、前記第２レンズ群を、光学絞りと、３枚のレンズで構成するとよい。光学絞りを第２レンズ群に備えることにより、光学系の有効径を小さくすることができ、光学系の小型化を促進することができる。また、第２レンズ群に３枚のレンズを備えることで、変倍時の画角変動によって発生する球面収差、非点収差、およびコマ収差をバランスよく補正することができる。

また、この実施の形態にかかる屈曲変倍光学系は、前記第３レンズ群を両面が凹形状の負レンズ１枚で構成することが好ましい。このようにすることでレンズの外径を小さくすることが可能になる。加えて、前記第３レンズ群を構成する負レンズを樹脂で形成することが好ましい。樹脂でレンズを形成することにより、レンズの加工が容易になるため、製造コストを低減することができる。また、樹脂でレンズを形成することにより、レンズの軽量化を図ることもできる。

また、この実施の形態にかかる屈曲変倍光学系は、前記第４レンズ群をレンズ周辺部に行くに従い屈折力が弱くなるような像側に凸面を向けた正レンズ１枚で構成することが好ましい。前記第４レンズ群はフィールドレンズとしての機能も有しているので、かかる形状のレンズで構成することがより有効である。加えて、前記第４レンズ群を構成する正レンズも樹脂で形成することが好ましい。樹脂でレンズを形成することにより、レンズの加工が容易になるため、製造コストを低減することができる。また、樹脂でレンズを形成することにより、レンズの軽量化を図ることもできる。

また、この実施の形態にかかる屈曲変倍光学系では、前記第１レンズ群および前記第４レンズ群を常時固定しておくことが好ましい。このようにすることで、光学系内部へのごみの侵入を防止し、光学性能の劣化を防ぐことができる。

以上説明したように、この実施の形態にかかる屈曲変倍光学系は、上記のような特徴を備えているので、誤差感度を縮小し、光学性能の劣化防止が図られた小型の屈曲変倍光学系になる。特に、この屈曲変倍光学系は、適宜非球面が形成されたレンズを用いて構成することにより、少ないレンズ枚数で諸収差を効果的に補正できるとともに、光学系の小型軽量化、製造コストの低減化を図ることができる。

以下、この発明にかかる屈曲変倍光学系の実施例を示す。

（実施例１）
図３は、実施例１にかかる屈曲変倍光学系の構成を示す光軸に沿う断面図である。この屈曲変倍光学系は、図示しない物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ₁₁と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ₁₂と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ₁₃と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ₁₄と、が配置されて構成される。この屈曲変倍光学系は、第２レンズ群Ｇ₁₂および第３レンズ群Ｇ₁₃を光軸に沿って移動させることにより変倍を行う。第１レンズ群Ｇ₁₁および第４レンズ群Ｇ₁₄は常時固定されている。第４レンズ群Ｇ₁₄と像面ＩＭＧとの間には、ＩＲカットフィルタ（赤外線カットフィルタ）やローパスフィルタ、カバーガラスなどで構成されているフィルタＦが配置されている。このフィルタＦは必要に応じて配置されるものであり、不要な場合は省略可能である。また、像面ＩＭＧには、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子の受光面が配置される。

第１レンズ群Ｇ₁₁は、前記物体側から順に、負の屈折力を有する、像側に凹面を向けたメニスカスレンズからなる第１レンズＬ₁₁₁と、光路を折り曲げるプリズムＰ₁と、負の屈折力を有する、前記物体側に凹面を向けた第２レンズＬ₁₁₂と、正の屈折力を有する第３レンズＬ₁₁₃と、が配置されて構成される。第１レンズＬ₁₁₁の像面ＩＭＧ側面の一部は、プリズムＰ₁の光の入射面に当接している。第１レンズＬ₁₁₁の両面には非球面が形成されている。また、第１レンズＬ₁₁₁は、外径の一部が欠落した形状を有している（図２参照）。また、第２レンズＬ₁₁₂の前記物体側面の一部は、プリズムＰ₁の光の射出面に当接している。第２レンズＬ₁₁₂と第３レンズＬ₁₁₃とは当接されている。

第２レンズ群Ｇ₁₂は、前記物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズＬ₁₂₁と、負の屈折力を有する第２レンズＬ₁₂₂と、正の屈折力を有する第３レンズＬ₁₂₃と、光学絞りＳＴＰと、が配置されて構成されている。第１レンズＬ₁₂₁、第２レンズＬ₁₂₂、および第３レンズＬ₁₂₃は接合されている。また、第１レンズＬ₁₂₁の前記物体側の面および第３レンズＬ₁₂₃の像面ＩＭＧ側の面には非球面が形成されている。

第３レンズ群Ｇ₁₃は、両面が凹形状の負レンズＬ₁₃₁で構成されている。この負レンズＬ₁₃₁の両面には非球面が形成されている。この負レンズＬ₁₃₁は樹脂で形成することが好ましい。

第４レンズ群Ｇ₁₄は、レンズ周辺部に行くに従い屈折力が弱くなるような像側に凸面を向けた正レンズＬ₁₄₁で構成されている。この正レンズＬ₁₄₁の両面にも非球面が形成されている。この正レンズＬ₁₄₁も樹脂で形成することが好ましい。

以下、実施例１にかかる屈曲変倍光学系に関する各種数値データを示す。

全長＝29.83
焦点距離＝4.23（広角端）〜7.041（中間端）〜11.72（望遠端）
Ｆナンバー＝3.0（広角端）〜5.68（望遠端）
画角（２ω）＝70.8°（広角端）〜44.4°（中間端）〜28.8°（望遠端）
第１レンズ群Ｇ₁₁の焦点距離＝-7.33
第１レンズ群Ｇ₁₁中の第１レンズＬ₁₁₁の焦点距離＝-10.21
第１レンズ群Ｇ₁₁中の第２レンズＬ₁₁₂の焦点距離＝-7.37
第１レンズ群Ｇ₁₁中の第３レンズＬ₁₁₃の焦点距離＝9.65
第２レンズ群Ｇ₁₂の焦点距離＝5.68
第２レンズ群Ｇ₁₂中の第１レンズＬ₁₂₁の焦点距離＝5.66
第２レンズ群Ｇ₁₂中の第２レンズＬ₁₂₂の焦点距離＝-7.18
第２レンズ群Ｇ₁₂中の第３レンズＬ₁₂₃の焦点距離＝6.68
第３レンズ群Ｇ₁₃の焦点距離＝-4.87
第４レンズ群Ｇ₁₄の焦点距離＝7.50
像高＝3
倍率＝2.73

（条件式（１）に関する数値）
プリズムＰ₁の光の入射面に当接される第１レンズＬ₁₁₁の像側曲率半径（Ｒ₂）＝5.577797
プリズムＰ₁の光の入射面に当接される第１レンズＬ₁₁₁の像側有効径＋１．０ｍｍの値（ｙＲ₂）＝4.62
プリズムＰ₁とプリズムＰ₁の光の入射面に当接される第１レンズＬ₁₁₁との中心間隔（ΔＨ₂）＝1.75

（条件式（２）に関する数値）
プリズムＰ₁の光の射出面に当接される第２レンズＬ₁₁₂の物体側曲率半径（Ｒ₅）＝-9.247252
プリズムＰ₁の光の射出面に当接される第２レンズＬ₁₁₂の物体側有効径＋１．０ｍｍの値（ｙＲ₅）＝3.74
プリズムＰ₁とプリズムＰ₁の光の射出面に当接される第２レンズＬ₁₁₂との中心間隔（ΔＨ₅）＝0.51

ｒ₁＝14.043806（非球面）
ｄ₁＝0.5 ｎｄ₁＝1.9229 νｄ₁＝20.88
ｒ₂＝5.577797（非球面）
ｄ₂＝1.75
ｒ₃＝∞（プリズム面）
ｄ₃＝1.48 ｎｄ₂＝1.8467 νｄ₂＝23.78
ｒ₄＝∞（プリズム面）
ｄ₄＝0.50702
ｒ₅＝-9.247252
ｄ₅＝0.4 ｎｄ₃＝1.6935 νｄ₃＝53.34
ｒ₆＝11.754146
ｄ₆＝1.183268 ｎｄ₄＝1.9229 νｄ₄＝20.88
ｒ₇＝-36.665276
ｄ₇＝7.106451（広角端）〜3.9135（中間端）〜0.5031（望遠端）
ｒ₈＝6.062086（非球面）
ｄ₈＝1.615897 ｎｄ₅＝1.5831 νｄ₅＝59.46
ｒ₉＝-6.581992
ｄ₉＝0.4 ｎｄ₆＝1.9036 νｄ₆＝31.30
ｒ₁₀＝1084.183991
ｄ₁₀＝1.699976 ｎｄ₇＝1.5225 νｄ₇＝62.30
ｒ₁₁＝-3.513409（非球面）
ｄ₁₁＝4.00951（広角端）〜4.0547（中間端）〜4.875（望遠端）
ｒ₁₂＝18.81701（非球面）
ｄ₁₂＝0.4 ｎｄ₈＝1.6142 νｄ₈＝25.57
ｒ₁₃＝2.578228（非球面）
ｄ₁₃＝1.366645（広角端）〜4.5144（中間端）〜7.1045（望遠端）
ｒ₁₄＝22.927718（非球面）
ｄ₁₄＝2.1 ｎｄ₉＝1.5094 νｄ₉＝55.87
ｒ₁₅＝-4.464141（非球面）
ｄ₁₅＝1.888
ｒ₁₆＝∞（像面）

円錐係数（ε）および非球面係数（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）
（第１面）
ε＝4.627，
Ａ＝1.26×10^-4，Ｂ＝-2.38×10^-5，
Ｃ＝3.53×10^-6，Ｄ＝-6.81×10^-8
（第２面）
ε＝1.963，
Ａ＝-3.08×10^-4，Ｂ＝-6.04×10^-5，
Ｃ＝3.93×10^-6，Ｄ＝9.49×10^-8
（第８面）
ε＝0.359，
Ａ＝-2.82×10^-3，Ｂ＝-2.59×10^-4，
Ｃ＝1.82×10^-6，Ｄ＝-7.92×10^-6
（第１１面）
ε＝0.988，
Ａ＝2.45×10^-3，Ｂ＝-7.22×10^-5，
Ｃ＝-1.55×10^-5，Ｄ＝1.19×10^-6
（第１２面）
ε＝46.737，
Ａ＝-2.58×10^-2，Ｂ＝1.25×10^-3，
Ｃ＝4.19×10^-4，Ｄ＝-6.91×10^-5
（第１３面）
ε＝0.898，
Ａ＝-3.22×10^-2，Ｂ＝1.86×10^-3，
Ｃ＝2.82×10^-4，Ｄ＝-6.67×10^-5
（第１４面）
ε＝1.000，
Ａ＝-3.39×10^-4，Ｂ＝1.85×10^-4，
Ｃ＝-2.59×10^-5，Ｄ＝5.14×10^-7
（第１５面）
ε＝0.814，
Ａ＝3.40×10^-3，Ｂ＝5.16×10^-5，
Ｃ＝-1.66×10^-5，Ｄ＝3.48×10^-7

また、図４は、実施例１にかかる屈曲変倍光学系の広角端における球面収差図である。図５は、実施例１にかかる屈曲変倍光学系の広角端における非点収差図および歪曲収差図である。図６は、実施例１にかかる屈曲変倍光学系の広角端における倍率色収差図である。図７は、実施例１にかかる屈曲変倍光学系の中間端における球面収差図である。図８は、実施例１にかかる屈曲変倍光学系の中間端における非点収差図および歪曲収差図である。図９は、実施例１にかかる屈曲変倍光学系の中間端における倍率色収差図である。図１０は、実施例１にかかる屈曲変倍光学系の望遠端における球面収差図である。図１１は、実施例１にかかる屈曲変倍光学系の望遠端における非点収差図および歪曲収差図である。図１２は、実施例１にかかる屈曲変倍光学系の望遠端における倍率色収差図である。図中、ｄはｄ線（λ＝５８７．５６ｎｍ）、ｇはｇ線（λ＝４３５．８４ｎｍ）、ＣはＣ線（λ＝６５６．２８ｎｍ）に相当する波長の収差を表す。そして、非点収差図における符号Ｓ，Ｍは、それぞれ球欠的像面、子午的像面に対する収差を表す。

（実施例２）
図１３は、実施例２にかかる屈曲変倍光学系の構成を示す光軸に沿う断面図である。この屈曲変倍光学系は、図示しない物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ₂₁と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ₂₂と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ₂₃と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ₂₄と、が配置されて構成される。この屈曲変倍光学系は、第２レンズ群Ｇ₂₂および第３レンズ群Ｇ₂₃を光軸に沿って移動させることにより変倍を行う。第１レンズ群Ｇ₂₁および第４レンズ群Ｇ₂₄は常時固定されている。第４レンズ群Ｇ₂₄と像面ＩＭＧとの間には、ＩＲカットフィルタ（赤外線カットフィルタ）やローパスフィルタ、カバーガラスなどで構成されているフィルタＦが配置されている。このフィルタＦは必要に応じて配置されるものであり、不要な場合は省略可能である。また、像面ＩＭＧには、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子の受光面が配置される。

第１レンズ群Ｇ₂₁は、前記物体側から順に、負の屈折力を有する、像側に凹面を向けたメニスカスレンズからなる第１レンズＬ₂₁₁と、光路を折り曲げるプリズムＰ₂と、負の屈折力を有する、前記物体側に凹面を向けた第２レンズＬ₂₁₂と、正の屈折力を有する第３レンズＬ₂₁₃と、が配置されて構成される。第１レンズＬ₂₁₁の像面ＩＭＧ側面の一部は、プリズムＰ₂の光の入射面に当接している。第１レンズＬ₂₁₁は、外径の一部が欠落した形状を有している（図２参照）。第２レンズＬ₂₁₂の前記物体側面の一部は、プリズムＰ₂の光の射出面に当接している。また、第２レンズＬ₂₁₂と第３レンズＬ₂₁₃とは当接されている。

第２レンズ群Ｇ₂₂は、前記物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズＬ₂₂₁と、負の屈折力を有する第２レンズＬ₂₂₂と、正の屈折力を有する第３レンズＬ₂₂₃と、光学絞りＳＴＰと、が配置されて構成されている。第１レンズＬ₂₂₁の両面には非球面が形成されている。第２レンズＬ₂₂₂および第３レンズＬ₂₂₃とは接合されている。

第３レンズ群Ｇ₂₃は、両面が凹形状の負レンズＬ₂₃₁で構成されている。この負レンズＬ₂₃₁の両面には非球面が形成されている。この負レンズＬ₂₃₁は樹脂で形成することが好ましい。

第４レンズ群Ｇ₂₄は、レンズ周辺部に行くに従い屈折力が弱くなるような像側に凸面を向けた正レンズＬ₂₄₁で構成されている。この正レンズＬ₂₄₁の両面にも非球面が形成されている。この正レンズＬ₂₄₁も樹脂で形成することが好ましい。

以下、実施例２にかかる屈曲変倍光学系に関する各種数値データを示す。

全長＝28.49
焦点距離＝4.23（広角端）〜7.02（中間端）〜11.64（望遠端）
Ｆナンバー＝2.68（広角端）〜4.82（望遠端）
画角（２ω）＝73.2°（広角端）〜45.6°（中間端）〜28.0°（望遠端）
第１レンズ群Ｇ₂₁の焦点距離＝-5.59
第１レンズ群Ｇ₂₁中の第１レンズＬ₂₁₁の焦点距離＝-8.62
第１レンズ群Ｇ₂₁中の第２レンズＬ₂₁₂の焦点距離＝-6.91
第１レンズ群Ｇ₂₁中の第３レンズＬ₂₁₃との焦点距離＝9.48
第２レンズ群Ｇ₂₂の焦点距離＝6.62
第２レンズ群Ｇ₂₂中の第１レンズＬ₂₂₁の焦点距離＝6.05
第２レンズ群Ｇ₂₂中の第２レンズＬ₂₂₂の焦点距離＝-4.93
第２レンズ群Ｇ₂₂中の第３レンズＬ₂₂₃の焦点距離＝4.35
第３レンズ群Ｇ₂₃の焦点距離＝-5.48
第４レンズ群Ｇ₂₄の焦点距離＝9.23
像高＝3
倍率＝2.73

（条件式（１）に関する数値）
プリズムＰ₂の光の入射面に当接される第１レンズＬ₂₁₁の像側曲率半径（Ｒ₂）＝4.48
プリズムＰ₂の光の入射面に当接される第１レンズＬ₂₁₁の像側有効径＋１．０ｍｍの値（ｙＲ₂）＝4.19
プリズムＰ₂とプリズムＰ₂の光の入射面に当接される第１レンズＬ₂₁₁との中心間隔（ΔＨ₂）＝1.75

（条件式（２）に関する数値）
プリズムＰ₂の光の射出面に当接される第２レンズＬ₂₁₂の物体側曲率半径（Ｒ₅）＝-13.2
プリズムＰ₂の光の射出面に当接される第２レンズＬ₂₁₂の物体側有効径＋１．０ｍｍの値（ｙＲ₅）＝3.51
プリズムＰ₂とプリズムＰ₂の光の射出面に当接される第２レンズＬ₂₁₂との中心間隔（ΔＨ₅）＝0.38

ｒ₁＝11.0
ｄ₁＝0.5 ｎｄ₁＝1.9036 νｄ₁＝31.3
ｒ₂＝4.48
ｄ₂＝1.75
ｒ₃＝∞（プリズム面）
ｄ₃＝4.8 ｎｄ₂＝1.9036 νｄ₂＝31.3
ｒ₄＝∞（プリズム面）
ｄ₄＝0.383
ｒ₅＝-13.2
ｄ₅＝0.4 ｎｄ₃＝1.6700 νｄ₃＝47.2
ｒ₆＝7.28
ｄ₆＝1.35 ｎｄ₄＝1.9229 νｄ₄＝20.9
ｒ₇＝37.5
ｄ₇＝6.325716（広角端）〜3.4174（中間端）〜0.5687（望遠端）
ｒ₈＝4.0675（非球面）
ｄ₈＝1.6 ｎｄ₅＝1.5891 νｄ₅＝61.3
ｒ₉＝-25.543（非球面）
ｄ₉＝0.44
ｒ₁₀＝8.24
ｄ₁₀＝0.4 ｎｄ₆＝1.9036 νｄ₆＝31.3
ｒ₁₁＝2.84
ｄ₁₁＝2.11 ｎｄ₇＝1.5168 νｄ₇＝64.2
ｒ₁₂＝-8.16（非球面）
ｄ₁₂＝2.526259（広角端）〜3.010011（中間端）〜4.82663（望遠端）
ｒ₁₃＝-15.052（非球面）
ｄ₁₃＝0.4 ｎｄ₈＝1.5312 νｄ₈＝56.0
ｒ₁₄＝3.6637（非球面）
ｄ₁₄＝1.419317（広角端）〜3.843989（中間端）〜4.87607（望遠端）
ｒ₁₅＝-31.729（非球面）
ｄ₁₅＝1.6 ｎｄ₉＝1.5312 νｄ₉＝56.0
ｒ₁₆＝-4.337（非球面）
ｄ₁₆＝2.38
ｒ₁₇＝∞（像面）

円錐係数（ε）および非球面係数（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）
（第８面）
ε＝1.000，
Ａ＝-1.39×10^-3，Ｂ＝7.60×10^-5，
Ｃ＝-2.15×10^-5，Ｄ＝1.11×10^-6
（第９面）
ε＝1.000，
Ａ＝1.19×10^-3，Ｂ＝1.19×10^-4，
Ｃ＝-2.96×10^-5，Ｄ＝2.06×10^-6
（第１３面）
ε＝1.000，
Ａ＝-1.18×10^-2，Ｂ＝4.70×10^-3，
Ｃ＝-1.72×10^-3，Ｄ＝2.56×10^-4
（第１４面）
ε＝1.000，
Ａ＝-1.09×10^-2，Ｂ＝4.91×10^-3，
Ｃ＝-1.65×10^-3，Ｄ＝2.17×10^-4
（第１５面）
ε＝1.000，
Ａ＝3.38×10^-4，Ｂ＝-1.51×10^-4，
Ｃ＝2.97×10^-5，Ｄ＝-6.33×10^-7
（第１６面）
ε＝1.000，
Ａ＝3.24×10^-3，Ｂ＝-2.70×10^-4，
Ｃ＝2.19×10^-5，Ｄ＝5.09×10^-7

また、図１４は、実施例２にかかる屈曲変倍光学系の広角端における球面収差図である。図１５は、実施例２にかかる屈曲変倍光学系の広角端における非点収差図および歪曲収差図である。図１６は、実施例２にかかる屈曲変倍光学系の広角端における倍率色収差図である。図１７は、実施例２にかかる屈曲変倍光学系の中間端における球面収差図である。図１８は、実施例２にかかる屈曲変倍光学系の中間端における非点収差図および歪曲収差図である。図１９は、実施例２にかかる屈曲変倍光学系の中間端における倍率色収差図である。図２０は、実施例２にかかる屈曲変倍光学系の望遠端における球面収差図である。図２１は、実施例２にかかる屈曲変倍光学系の望遠端における非点収差図および歪曲収差図である。図２２は、実施例２にかかる屈曲変倍光学系の望遠端における倍率色収差図である。図中、ｄはｄ線（λ＝５８７．５６ｎｍ）、ｇはｇ線（λ＝４３５．８４ｎｍ）、ＣはＣ線（λ＝６５６．２８ｎｍ）に相当する波長の収差を表す。そして、非点収差図における符号Ｓ，Ｍは、それぞれ球欠的像面、子午的像面に対する収差を表す。

なお、上記数値データにおいて、ｒ₁，ｒ₂，・・・・は各レンズの曲率半径、ｄ₁，ｄ₂，・・・・は各レンズの肉厚またはそれらの面間隔、ｎｄ₁，ｎｄ₂，・・・・は各レンズにおけるｄ線の屈折率、νｄ₁，νｄ₂，・・・・は各レンズにおけるｄ線のアッベ数を示している。

また、上記各非球面形状は、光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＹ軸をとり、光の進行方向を正とするとき、以下に示す式により表される。

ただし、Ｒは近軸曲率半径、εは円錐係数、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄはそれぞれ４次，６次，８次，１０次の非球面係数である。

以上説明したように、この発明にかかる屈曲変倍光学系は、上記のような特徴を備えているので、誤差感度を縮小し、光学性能の劣化防止が図られた小型の屈曲変倍光学系になる。

すなわち、この発明にかかる屈曲変倍光学系は、光路を折り曲げる光学素子における光の入射面と射出面にそれぞれレンズが当接するように構成されているので、光学系の奥行き方向の薄型化を促進することができるとともに、前記レンズの光学位置ずれ（ティルト）を抑制し、光学性能の劣化を防止することができる。

また、前記光学素子に当接しているレンズの外径の一部を欠落させることで、当該レンズの縦方向（光軸に対し垂直な方向）の薄型化を図ることができるとともに、結像に無関係な光が光学系内に入り込んでゴーストやフレアーが発生するといった不具合を防止することができる。

また、前記光学素子の光の射出面側に接合レンズが配置されていることで、色収差の発生を抑制することができる。また、個々のレンズを配置することと比較し、接合レンズを用いることで、製造工程における調芯を省略することができるため、製造工程の簡略化を促進できる。加えて、製造誤差の発生を防止し、高い光学性能を維持することができる。

さらに、この屈曲変倍光学系は、適宜非球面が形成されたレンズを用いて構成したことにより、少ないレンズ枚数で諸収差を効果的に補正できるとともに、光学系の小型軽量化、製造コストの低減化を図ることができる。

以上のように、この発明の屈曲変倍光学系は、携帯情報端末などの小型撮像装置に有用であり、特に、高い光学性能が要求される場合に最適である。

この発明の実施の形態にかかる屈曲変倍光学系における第１レンズ群の構成を示す光軸に沿う断面図である。物体側から見た第１レンズ群の第１レンズの形状を示す図である。実施例１にかかる屈曲変倍光学系の構成を示す光軸に沿う断面図である。実施例１にかかる屈曲変倍光学系の広角端における球面収差図である。実施例１にかかる屈曲変倍光学系の広角端における非点収差図および歪曲収差図である。実施例１にかかる屈曲変倍光学系の広角端における倍率色収差図である。実施例１にかかる屈曲変倍光学系の中間端における球面収差図である。実施例１にかかる屈曲変倍光学系の中間端における非点収差図および歪曲収差図である。実施例１にかかる屈曲変倍光学系の中間端における倍率色収差図である。実施例１にかかる屈曲変倍光学系の望遠端における球面収差図である。実施例１にかかる屈曲変倍光学系の望遠端における非点収差図および歪曲収差図である。実施例１にかかる屈曲変倍光学系の望遠端における倍率色収差図である。実施例２にかかる屈曲変倍光学系の構成を示す光軸に沿う断面図である。実施例２にかかる屈曲変倍光学系の広角端における球面収差図である。実施例２にかかる屈曲変倍光学系の広角端における非点収差図および歪曲収差図である。実施例２にかかる屈曲変倍光学系の広角端における倍率色収差図である。実施例２にかかる屈曲変倍光学系の中間端における球面収差図である。実施例２にかかる屈曲変倍光学系の中間端における非点収差図および歪曲収差図である。実施例２にかかる屈曲変倍光学系の中間端における倍率色収差図である。実施例２にかかる屈曲変倍光学系の望遠端における球面収差図である。実施例２にかかる屈曲変倍光学系の望遠端における非点収差図および歪曲収差図である。実施例２にかかる屈曲変倍光学系の望遠端における倍率色収差図である。

符号の説明

Ｇ₁₁，Ｇ₂₁ 第１レンズ群
Ｇ₁₂，Ｇ₂₂ 第２レンズ群
Ｇ₁₃，Ｇ₂₃ 第３レンズ群
Ｇ₁₄，Ｇ₂₄ 第４レンズ群
Ｌ₁，Ｌ₁₁₁，Ｌ₁₂₁，Ｌ₂₁₁，Ｌ₂₂₁ 第１レンズ
Ｌ₂，Ｌ₁₁₂，Ｌ₁₂₂，Ｌ₂₁₂，Ｌ₂₂₂ 第２レンズ
Ｌ₃，Ｌ₁₁₃，Ｌ₁₂₃，Ｌ₂₁₃，Ｌ₂₂₃ 第３レンズ
Ｌ₁₃₁，Ｌ₂₃₁ 負レンズ
Ｌ₁₄₁，Ｌ₂₄₁ 正レンズ
Ｐ光学素子
Ｐ₁，Ｐ₂ プリズム
ＳＴＰ光学絞り
ＩＭＧ像面
Ｆフィルタ

Claims

複数のレンズ群で構成され、いずれかのレンズ群を移動させることにより変倍する変倍光学系であって、
最も物体側に配置されているレンズ群中に光路を折り曲げる光学素子を備え、
前記光学素子における光の入射面と射出面にそれぞれ曲率を有するレンズが当接するように配置されていることを特徴とする屈曲変倍光学系。
前記光学素子の光の入射面に当接されるレンズの像側曲率半径をＲ₂、前記光学素子の光の入射面に当接されるレンズの像側有効径＋１．０ｍｍの値をｙＲ₂、前記光学素子と前記光学素子の光の入射面に当接されるレンズとの中心間隔をΔＨ₂、前記光学素子の光の射出面に当接されるレンズの物体側曲率半径をＲ₅、前記光学素子の光の射出面に当接されるレンズの物体側有効径＋１．０ｍｍの値をｙＲ₅、前記光学素子と前記光学素子の光の射出面に当接されるレンズとの中心間隔をΔＨ₅とするとき、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の屈曲変倍光学系。
（１）ｙＲ₂＞ΔＨ₂
（２）ｙＲ₅＞ΔＨ₅
ただし、Ｒ₂＞０、かつＲ₅＜０である。
前記光学素子に当接しているレンズの外径の一部が欠落していることを特徴とする請求項１または２に記載の屈曲変倍光学系。
前記光学素子の光の射出面側に、２枚のレンズが接合されて構成された接合レンズが少なくとも１組配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかひとつに記載の屈曲変倍光学系。
前記光学素子の光の射出面側に、３枚のレンズが接合されて構成された接合レンズが少なくとも１組配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかひとつに記載の屈曲変倍光学系。
光学絞りと、３枚のレンズで構成された第２レンズ群を備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかひとつに記載の屈曲変倍光学系。