JP2007148433A

JP2007148433A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2007148433A
Application number: JP2007037745A
Authority: JP
Inventors: Yuji Miyauchi; 裕司宮内; Katsuhiro Takada; 勝啓高田; Yuko Kobayashi; 祐子小林; Noriyuki Iyama; 紀之猪山; Takanori Yamanashi; 隆則山梨
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2007-02-19
Filing date: 2007-02-19
Publication date: 2007-06-14

Abstract

【課題】広い撮像範囲が得られると共に、プリントした場合にも画面の中心部ないし周辺部まで十分な画質と鮮鋭感、被写体の遠近感が得られる電子撮像装置。
【解決手段】被写体の像を形成する結像光学系１０と、結像光学系１０の像側に配され像の画像情報を得る電子撮像素子２０とを有する撮像装置において、撮像素子２０の撮像面上における最も軸外に入射する最軸外主光線と撮像面の中心に入射する軸上主光線とのなす角が、風景撮影に求められる遠近感、画面全体の鮮鋭感を得るのに適した画角を規定する条件（１）、撮像素子への入射光束を撮像面に対し略垂直に入射させる条件（２）を満足し、撮像素子は撮像面の対角線長に関する条件（３）を満足する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子画像を得るための電子撮像素子を用いた撮像装置に関するものである。

結像光学系を用いて得られた像をＣＣＤ等の電子撮像素子で画像情報に変換し、その情報を基にモニター上やプリンター等により像を再現し、観察できるデジタルカメラ等の撮像装置がある。現在市販されているデジタルカメラにおいては、安価な普及タイプのものから複雑な機能を備えたハイエンド機まで様々である。

この中、普及タイプのものは、人間の一般的な視野範囲を撮影するものや、中望遠領域までをカバーするズームタイプの結像光学系を備えたものである。

一方、ハイエンド機に当たる機種は、銀塩カメラ用に設計された交換レンズを用いるものが主流であり、像位置にＣＣＤを配する構成となっている。

また、高変倍ズームレンズを結像光学系として用いたハイエンドなデジタルカメラも存在するが、その撮像範囲は人間の一般的な視野範囲を広角端とするものである。
特開平５−３４７７３０号公報

しかしながら、普及タイプのものや高変倍ズームレンズを用いたタイプのデジタルカメラでは、撮影可能な画角の中、広角端で撮影しても十分な視野を得ることができず、風景撮影のような広がりを持った被写体の撮影には不向きでなものある。

また、広角端の焦点距離よりも短い焦点距離を得るためのワイドコンバージョンレンズを撮影レンズに装着することで広角な範囲を撮影可能なものもあるが、光学系の結像性能を大きく劣化させることになる。また、デジタルカメラの場合、広範囲な風景等の高い空間周波数を持つ撮影の場合、普及タイプのデジタルカメラに用いられるＣＣＤでは画素数の不足からその空間周波数を十分に再現できず、一般的な鑑賞サイズに引き伸ばしてプリントした場合の画質は鑑賞用には不向きである。

また、レンズ交換が可能なハイエンドなデジタルカメラにあっては、交換レンズの中、いわゆる広角レンズや超広角レンズと呼ばれるタイプのものを用いた場合、広範囲を撮影することは一応可能である。しかしながら、これらのレンズは銀塩フィルムに用いることが前提で設計されたものであるため、ＣＣＤの周辺部に入射する入射角が大きく、それによる画像の劣化が生じていた。

このように、従来より存在するデジタルカメラでは、風景等の高い空間周波数の被写体を撮影する場合、撮影範囲全体にわたって鮮鋭な画像を得ることが困難であり、解像感の不足や、撮像面周辺部分での画質が十分ではなかった。特に、鑑賞サイズに画像を引き伸ばしてプリントした場合に、画像の不鮮明さが顕著に現れ、到底銀塩写真の画質には達していない。

また、いわゆる輪郭強調の処理を施すことにより、見た目にシャープ感のある画像を得る手法が提供されている（特許文献１）。現在、コンシューマ用途に商品化されている撮像装置も、ほとんどがこの輪郭強調処理を用いており、一見してシャープな画像に見える。電気的にはほとんど無制限に輪郭強調処理を施すことは可能であるが、無理な強調処理をかけると、大きく拡大したとき極端に画像が劣化する。したがって、輪郭強調のレベルは極力低くしておくことが、画像の高品位化のためには望ましく、従来のコンシューマ用途の撮像装置では、この点からも到底銀塩写真の画質には達していない。

本発明は以上の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、コンバージョンレンズを用いることなく広い撮像範囲が得られると共に、空間周波数の高い風景等の撮影にて鑑賞サイズに引き伸ばしてプリントした場合であっても、画面の中心部ないし周辺部まで十分な画質と鮮鋭感、被写体の遠近感が得られる電子撮像装置を提供することである。

上記目的を達成する本発明の撮像装置は、被写体の像を形成する結像光学系と、前記結像光学系の像側に配され前記像の画像情報を得る電子撮像素子とを有する撮像装置において、
前記電子撮像素子の撮像面上における最も軸外に入射する最軸外主光線と前記撮像面の中心に入射する軸上主光線とのなす角が以下の条件（１）、（２）を満足し、前記撮像素子は以下の条件（３）を満足することを特徴とするものである。

（１）３６°＜ω_wI＜６０°
（２） −７．２≦ω_wO＜１０°
（３）５ｍｍ＜Ｄ≦２２ｍｍ
ただし、ω_wIは前記結像光学系の入射面における前記軸上主光線の入射方向と前記最軸外主光線の入射方向とのなす角であり、前記結像光学系が変倍光学系の場合はその広角端における角、ω_wOは前記結像光学系の射出面における前記軸上主光線の射出方向と前記最軸外主光線の射出方向とのなす角であり、光軸から離れる方向の射出の場合は符号を負とし、前記結像光学系が変倍光学系の場合はその広角端における角、Ｄは前記撮像素子の撮像面の対角線長である。

この撮像装置の作用を以下に説明する。

本発明は、風景写真のニーズである、広画角、高画質を達成し、かつ、この風景写真を鑑賞サイズまでプリントした場合であっても、銀塩写真と遜色のない電子撮像装置を達成することを目的としている。

まず、風景撮影において必要とされる撮影画角を検討する。

人間の通常の視野は、全視野で５０°近辺であるが、リラックスした状態では、７０°程度まで広がる。また、それ以上の視野であればなお広がりを感じる。そのため、風景撮影においては３６°以上の半画角を有することが望ましい。

条件（１）は、第１の撮像装置における前提部分を構成するものであり、風景撮影に求められる遠近感、画面全体の鮮鋭感を得るのに適した画角を規定したものである。（１）の下限の３６°を越えると、近距離の被写体と遠方の被写体とを同時に撮影したときの十分な遠近感が得難くなる。また、近距離と遠距離の被写体の双方を同時に焦点深度内に収めることが難しくなる。又は、双方でシャープな描写を得ようとすると、撮影光学系における光束径を細くし、それによって撮像素子に光束を入射させる時間を長くする必要があるため、被写体ブレ等による像の劣化が生じやすくなる。また、絞りを絞り込むことによる回折の影響も無視できなくなる。一方、上限の６０°を越えると、撮影光学系中の最軸外主光線の折り曲げ角が大きくなり、ディストーションが発生しやすく、かえって画質が劣化してしまう。又は、ディストーションを補正するために撮影光学系の構成をより複雑化させる必要が生じ、コストが高くなる。

条件（２）は、撮像素子への入射光束を撮像面に対し略垂直に入射させる条件であり、上下限の−７．２と１０°を越えると、撮像された画像の周辺部で画像の劣化が起こりやすくなる。また、上限を越えると、最軸外主光線が光軸に向って射出するため結像光学系の大型化や収差の悪化が起こりやすくなる。また、上限を越えると、最軸外主光線が光軸に向かって射出するため結像光学系の大型化や収差の悪化が起こりやすくなる。

本発明における結像光学系は、上記（１）、（２）を同時に満たすことにより、風景撮影に適した電子画像撮影用の結像光学系を達成している。

条件（３）は、結像光学系の大きさと画質とをバランスさせるための条件である。一般的に撮像面が大きい方がナイキスト周波数が低くなるため、結像性能は良くなるが、本発明のように電子撮像素子が３５０万以上の画素を有していれば、ナイキスト周波数が高くなる撮像面のサイズであってもグラデーションの良い良好な画像が再生できる。撮像面が下限の５ｍｍを越えて小さくなると、相対的に画素のピッチ（画素間距離）が短くなり、結像光学系の結像性能を高くする必要が生じ、製造誤差の影響を受けやすくなる。

式（３）は、結像光学系の大きさと画質とをバランスさせるための条件である。一般的に撮像面が大きい方がナイキスト周波数が低くなるため、結像性能は良くなるが、本発明のように電子撮像素子が３５０万以上の画素を有していれば、ナイキスト周波数が高くなる撮像面のサイズであってもグラデーションの良い良好な画像が再生できる。撮像面が下限の５ｍｍを越えて小さくなると、相対的に画素のピッチ（画素間距離）が短くなり、結像光学系の結像性能を高くする必要が生じ、製造誤差の影響を受けやすくなる。一方、上限の２２ｍｍを越えて大きくなると、先の条件（２）を満足するためには、光学系全体を大きく構成する必要が生じる。

さらに、本発明の結像光学系は以下の条件（４）を満足することが望ましい。

（４）３６°＜ω_wI≦３７．４５°
また、本発明の結像光学系は以下の条件（５）を満足することが望ましい。

（５）５ｍｍ＜Ｄ≦１１ｍｍ
また、本発明の結像光学系は以下の条件（６）を満足することが望ましい。

（６）２８°＜ω_wI＋ω_w0≦３６．４５°
本発明の撮像装置は、無限物点の被写体に対して半画角が３６°以上となる広角端を含むズームレンズであることが望ましい。特に、本発明の撮像装置は、電子撮像素子の画素数を十分確保することにより、良好な画像を得ることができるものであるから、例えば、変倍比が３倍以上のズームレンズ、５倍以上のズームレンズ、さらには１０倍以上のズームレンズといった広角端における光学性能の維持が難しい結像光学系を用いた場合であっても、十分に鑑賞サイズの鮮鋭な風景写真を楽しむことができる

以上の説明から明らかなように、本発明によると、コンバージョンレンズを用いなくとも広い撮像範囲が得られると共に、空間周波数の高い風景等の撮影で鑑賞サイズに引き伸ばしてプリントした場合であっても、画面の中心部ないし周辺部まで十分な画質と鮮鋭感、被写体の遠近感が得られる電子撮像装置を提供することができる。

以下、本発明の撮像装置の実施の形態について説明する。

本発明に基づく撮像装置全体の構成は、図１に示すように、被写体の像を結像する光学系１０と、その結像位置に配置されたＣＣＤ等からなる撮像素子２０と、その撮像素子２０で得られた画像信号を処理する信号処理回路３０と、その信号処理回路３０に接続され、撮像された画像データを記憶する記憶装置４０と、信号処理回路３０に接続され、撮像された画像を表示する表示装置５０と、撮像された画像を出力するプリンター等の出力装置６０とからなる。

また、光学系１０は、図示しない複数の羽絞りを可動させることにより光学系１０の光軸を中心として開口の大きさを可変に構成した開口絞り７０を有している。この開口絞り７０の開口の大きさ及び撮像素子２０による露光時間を共に制御する露出制御回路８０により、撮像素子２０が読み取るべき光量が適正に制御される。

この開口の大きさ及び露光時間の組み合わせによる露出制御は、被写体の状態を測光して露出制御回路８０により自動設定されるか、又は、使用者が任意に開口値又は露光時間を設定でき、それに合わせて露光時間又は開口値を自動制御するか、開口値及び露光時間も使用者の好みにより設定できるように構成されている。

図１１は、撮像素子２０の画素配列を示す図であり、画素ピッチＰでＲ，Ｇ，Ｂの画素がモザイク状に配されている。図中に示す有効撮像面は、光学系の性能に合わせて、撮像素子２０の全画素数よりも少ない画素数の領域に設定されている。Ｄは、この有効撮像面の対角長である。また、この撮像面で受けた画像情報は信号処理回路３０にて信号処理されるが、有効撮像面における画素数と同じ画素数で画像情報を記録するものとする。撮像素子２０をハニカム画素配列とし、有効画素数よりも多い画素数で画像情報を記録する処理を行うようにしてもよい。以下に、主として光学系１０に用いるレンズ系とその際に用いる撮像素子２０に関する実施例１、２、３について説明する。

実施例１
この実施例は、光学系１０としてズームレンズを使用する実施例であり、撮像素子２０としては、４／３インチで、有効撮像面は長辺１７．６ｍｍ×短辺１３．２ｍｍを用い、対角線長Ｄが２２．０ｍｍ、有効画素数６４５万画素（長辺２９３３×短辺２２００）で、ピクセルサイズＰが０．００６ｍｍのものを用いる。

光学系１０を構成するレンズ系は、図２に広角端（ａ）、標準状態（ｂ）、望遠端（ｃ）の断面図を示すような構成のズームレンズ系であり、レンズ系と像面Ｉの間に撮像素子２０のカバーガラス２１、ローパスフィルター２２、ＩＲカットフィルター２３等のフィルター類を構成する平行平面板が配置されている。このレンズ系の数値データは後記するが、非球面を用いている。図８は、この実施例の広角端の光路図である。この実施例の広角端（ａ）、標準状態（ｂ）、望遠端（ｃ）の収差図を図３に示す。図中、ＳＡは球面収差、ＡＳは非点収差、ＤＴは歪曲収差、ＣＣは倍率色収差を示す。ただし、図中、“ω”は半画角を表している。以下の収差図においても同じ。

また、開口値Ｆ４を越えた絞り値によって被写界深度をコントロールすることが可能で、小型低コストな撮像装置を得ることができる。

なお、本実施例は、絞り開放時のＦナンバーからＦ１６近辺まで多段階に若しくは連続して開口の大きさが調整可能に構成されている。

各条件式に対応する値は以下の通りである。

ω_wI＝３６．４９°
ω_wO＝−７．２°
Ｎ＝６．４５（×１００万画素）
ω_wI＋ω_wO＝２９．２９°
Ｄ＝２２ｍｍ
φ_w＝０．０１２ｍｍ
Ｐ＝０．００６ｍｍ
φ_w／Ｐ×√（３．５／Ｎ）＝１．４７３
Ｅ＝５．０
φ_w／Ｐ＝２．０。

実施例２
この実施例は、光学系１０としてズームレンズを使用する実施例であり、撮像素子２０としては、２／３インチで、有効撮像面は長辺８．８ｍｍ×短辺６．６ｍｍで対角線長Ｄが１１．０ｍｍ、画素数６４５万画素（長辺２９３３×短辺２２００）で、ピクセルサイズＰが０．００３ｍｍのものを用いる。

光学系１０を構成するレンズ系は、図４に広角端（ａ）、標準状態（ｂ）、望遠端（ｃ）の断面図を示すような構成のズームレンズ系であり、レンズ系と像面Ｉの間に撮像素子２０のカバーガラス２１、ローパスフィルター２２、ＩＲカットフィルター２３等のフィルター類を構成する平行平面板が配置されている。このレンズ系の数値データは後記するが、非球面を用いている。図９は、この実施例の広角端の光路図である。

各条件式に対応する値は以下の通りである。

ω_wI＝３６．８６°
ω_wO＝−０．３９°
Ｎ＝６．４５（×１００万画素）
ω_wI＋ω_wO＝３６．４５°
Ｄ＝１１．０ｍ
φ_w＝０．０１２ｍｍ
Ｐ＝０．００３ｍｍ
φ_w／Ｐ×√（３．５／Ｎ）＝２．９４７
Ｅ＝１０．２
φ_w／Ｐ＝４．０。

実施例３
この実施例は、光学系１０としてズームレンズを使用する実施例であり、撮像素子２０としては、４／３インチで有効撮像面の長辺１７．６ｍｍ×短辺１３．２ｍｍを用い、有効撮像面の対角線長Ｄが２２．０ｍｍ、有効画素数６４５万画素（長辺２９３３×短辺２２００）で、ピクセルサイズＰが０．００６ｍｍのものを用いる。

光学系１０を構成するレンズ系は、図６に広角端（ａ）、標準状態（ｂ）、望遠端（ｃ）の断面図を示すような構成のズームレンズ系であり、レンズ系と像面Ｉの間に撮像素子２０のカバーガラス２１、ローパスフィルター２２、ＩＲカットフィルター２３等のフィルター類を構成する平行平面板が配置されている。このレンズ系の数値データは後記するが、非球面を用いている。図１０は、この実施例の広角端の光路図である。

各条件式に対応する値は以下の通りである。

ω_wI＝３７．４５°
ω_wO＝−５．３９°
Ｎ＝６．４５（×１００万画素）
ω_wI＋ω_wO＝３２．０６°
Ｄ＝２２．０ｍｍ
φ_w＝０．０１５ｍｍ
Ｐ＝０．００６ｍｍ
φ_w／Ｐ×√（３．５／Ｎ）＝１．８４２
Ｅ＝９．７
φ_w／Ｐ＝２．５。

以下に、上記各実施例の光学系１０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（単位ｍｍ）、Ｆ_NOはＦナンバー、φ_Sは絞り径（単位ｍｍ）、ｒ₁、ｒ₂…は各レンズ面の曲率半径（単位ｍｍ）、ｄ₁、ｄ₂…は各レンズ面間の間隔（単位ｍｍ）、ｎ_d1、ｎ_d2…は各レンズのｄ線の屈折率、ν_d1、ν_d2…は各レンズのアッベ数である。また、ＷＥは広角端、ＳＴは標準状態、ＴＥは望遠端を示す。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。

ｘ＝（ｙ²／ｒ）／［１＋｛１−Ｐ（ｙ／ｒ）²｝^1/2］
＋Ａ₄ ｙ⁴＋Ａ₆ ｙ⁶＋Ａ₈ ｙ⁸＋Ａ₁₀ｙ¹⁰
ただし、ｒは近軸曲率半径、Ｐ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。

（実施例１）
ｒ₁= 78.670 ｄ₁= 1.50 ｎ_d1 =1.80518 ν_d1 =25.42
ｒ₂= 44.526 ｄ₂= 8.70 ｎ_d2 =1.49700 ν_d2 =81.54
ｒ₃=3874659.084 ｄ₃= 0.20
ｒ₄= 38.299 ｄ₄= 5.50 ｎ_d3 =1.62299 ν_d3 =58.16
ｒ₅= 149.092 ｄ₅= （可変）
ｒ₆= 47.513 （非球面）ｄ₆= 1.20 ｎ_d4 =1.77250 ν_d4 =49.60
ｒ₇= 10.705 ｄ₇= 5.90
ｒ₈= -37.283 ｄ₈= 1.05 ｎ_d5 =1.77250 ν_d5 =49.60
ｒ₉= 11.991 ｄ₉= 3.50 ｎ_d6 =1.84666 ν_d6 =23.78
ｒ₁₀= -159.526 ｄ₁₀= 1.70
ｒ₁₁= -14.017 ｄ₁₁= 1.20 ｎ_d7 =1.77250 ν_d7 =49.60
ｒ₁₂= -38.158 ｄ₁₂= （可変）
ｒ₁₃= ∞（絞り）ｄ₁₃= 0.65
ｒ₁₄= 17.453 ｄ₁₄= 3.50 ｎ_d8 =1.49700 ν_d8 =81.54
ｒ₁₅= -35.380 ｄ₁₅= 0.20
ｒ₁₆= 19.943 （非球面）ｄ₁₆= 3.20 ｎ_d9 =1.49700 ν_d9 =81.54
ｒ₁₇= -19.595 ｄ₁₇= 1.00 ｎ_d10=1.80100 ν_d10=34.97
ｒ₁₈= -170.727 ｄ₁₈= （可変）
ｒ₁₉= 15.606 ｄ₁₉= 5.50 ｎ_d11=1.49700 ν_d11=81.54
ｒ₂₀= -20.010 ｄ₂₀= 1.00 ｎ_d12=1.77250 ν_d12=49.60
ｒ₂₁= -3292.381 （非球面）ｄ₂₁= （可変）
ｒ₂₂= -11.529 ｄ₂₂= 1.50 ｎ_d13=1.54814 ν_d13=45.79
ｒ₂₃= -35.763 ｄ₂₃= 5.58
ｒ₂₄= 31.596 ｄ₂₄= 3.50 ｎ_d14=1.63930 ν_d14=44.87
ｒ₂₅= -1207.064 （非球面）ｄ₂₅= （可変）
ｒ₂₆= ∞ ｄ₂₆= 2.46 ｎ_d15=1.54771 ν_d15=62.84
ｒ₂₇= ∞ ｄ₂₇= 1.00 ｎ_d16=1.51633 ν_d16=64.14
ｒ₂₈= ∞ ｄ₂₈= 0.50
ｒ₂₉= ∞ ｄ₂₉= 0.70 ｎ_d17=1.51633 ν_d17=64.14
ｒ₃₀= ∞ ｄ₃₀= 0.99
ｒ₃₁= ∞（撮像面）
非球面係数
第６面
Ｋ = 0.000
A₄ = 7.34440×10^-6
A₆ =-5.47600×10^-8
A₈ = 4.46078×10^-10
A₁₀=-1.38040×10^-12
第１６面
Ｋ = 0.000
A₄ =-3.25911×10^-5
A₆ =-2.24817×10^-9
A₈ =-1.97658×10^-9
A₁₀= 9.98600×10^-12
第２１面
Ｋ = 0.000
A₄ = 6.35320×10^-5
A₆ =-3.26695×10^-8
A₈ = 3.48949×10^-10
A₁₀= 5.73630×10^-13
第２５面
Ｋ = 0.000
A₄ =-1.33790×10^-6
A₆ =-6.81344×10^-8
A₈ = 5.84722×10^-10
A₁₀=-2.06452×10^-12
ズームデータ（∞）
ＷＥＳＴＴＥ
ｆ (mm) 14.871 33.685 74.184
Ｆ_NO 3.50 4.00 4.50
ｄ₅ 1.00 10.96 28.03
ｄ₁₂ 11.15 3.93 1.00
ｄ₁₈ 11.13 8.95 8.58
ｄ₂₁ 4.10 8.92 11.19
ｄ₂₅ 1.00 12.55 14.96
φ_S 9.78 11.48 11.02 。

（実施例２）
ｒ₁= 89.831 ｄ₁= 2.60 ｎ_d1 =1.84666 ν_d1 =23.78
ｒ₂= 63.969 ｄ₂= 0.00
ｒ₃= 64.105 ｄ₃= 9.17 ｎ_d2 =1.49700 ν_d2 =81.54
ｒ₄= 479.847 ｄ₄= 0.20
ｒ₅= 75.241 ｄ₅= 6.43 ｎ_d3 =1.60311 ν_d3 =60.64
ｒ₆= 342.992 ｄ₆= （可変）
ｒ₇= 959.971 ｄ₇= 1.80 ｎ_d4 =1.81600 ν_d4 =46.62
ｒ₈= 18.842 ｄ₈= 5.38
ｒ₉= -472.524 ｄ₉= 1.10 ｎ_d5 =1.73400 ν_d5 =51.47
ｒ₁₀= 28.939 ｄ₁₀= 5.91
ｒ₁₁= -29.210 ｄ₁₁= 1.20 ｎ_d6 =1.71300 ν_d6 =53.87
ｒ₁₂= 100.546 ｄ₁₂= 0.15
ｒ₁₃= 49.322 ｄ₁₃= 7.57 ｎ_d7 =1.63980 ν_d7 =34.46
ｒ₁₄= -24.681 （非球面）ｄ₁₄= （可変）
ｒ₁₅= 1133.429 ｄ₁₅= 1.20 ｎ_d8 =1.78472 ν_d8 =25.68
ｒ₁₆= 106.597 ｄ₁₆= 0.25
ｒ₁₇= ∞（絞り）ｄ₁₇= （可変）
ｒ₁₈= 20.155 （非球面）ｄ₁₈= 5.10 ｎ_d9 =1.49700 ν_d9 =81.54
ｒ₁₉= -94.742 ｄ₁₉= 0.18
ｒ₂₀= 36.005 ｄ₂₀= 1.14 ｎ_d10=1.80440 ν_d10=39.59
ｒ₂₁= 13.506 ｄ₂₁= 5.53 ｎ_d11=1.60311 ν_d11=60.64
ｒ₂₂= -1129.492 ｄ₂₂= （可変）
ｒ₂₃= -72.560 ｄ₂₃= 0.90 ｎ_d12=1.51633 ν_d12=64.14
ｒ₂₄= 11.805 ｄ₂₄= 2.93 ｎ_d13=1.84666 ν_d13=23.78
ｒ₂₅= 16.801 ｄ₂₅= （可変）
ｒ₂₆= 91.913 ｄ₂₆= 2.97 ｎ_d14=1.49700 ν_d14=81.54
ｒ₂₇= -29.023 （非球面）ｄ₂₇= 0.15
ｒ₂₈= 48.863 ｄ₂₈= 5.10 ｎ_d15=1.60311 ν_d15=60.64
ｒ₂₉= -13.320 ｄ₂₉= 0.85 ｎ_d16=1.84666 ν_d16=23.78
ｒ₃₀= -48.001 ｄ₃₀= （可変）
ｒ₃₁= ∞ ｄ₃₁= 16.00 ｎ_d17=1.51633 ν_d17=64.14
ｒ₃₂= ∞ ｄ₃₂= 1.00
ｒ₃₃= ∞ ｄ₃₃= 2.60 ｎ_d18=1.54771 ν_d18=62.84
ｒ₃₄= ∞ ｄ₃₄= 1.00
ｒ₃₅= ∞ ｄ₃₅= 0.75 ｎ_d19=1.51633 ν_d19=64.14
ｒ₃₆= ∞ ｄ₃₆= 1.24
ｒ₃₇= ∞（撮像面）
非球面係数
第１４面
Ｋ = 0.000
A₄ =-8.95501×10^-9
A₆ = 8.47476×10^-9
A₈ = 1.67607×10^-11
A₁₀= 0
第１８面
Ｋ = 0.000
A₄ =-1.75923×10^-5
A₆ = 4.44554×10^-9
A₈ =-1.34515×10^-10
A₁₀= 0
第２７面
Ｋ = 0.000
A₄ =-1.47160×10^-6
A₆ = 1.54417×10^-9
A₈ =-2.36290×10^-10
A₁₀= 0
ズームデータ（∞）
ＷＥＳＴＴＥ
ｆ (mm) 7.338 23.289 74.688
Ｆ_NO 2.80 3.50 3.50
ｄ₆ 1.36 31.07 61.33
ｄ₁₄ 54.26 11.10 1.70
ｄ₁₇ 17.42 8.86 1.03
ｄ₂₂ 1.50 6.86 16.90
ｄ₂₅ 6.86 6.18 6.82
ｄ₃₀ 4.46 8.38 5.36
φ_S 9.95 10.11 13.64 。

（実施例３）
ｒ₁= 98.486 ｄ₁= 1.70 ｎ_d1 =1.80518 ν_d1 =25.42
ｒ₂= 48.098 ｄ₂= 9.50 ｎ_d2 =1.49700 ν_d2 =81.54
ｒ₃= -449.337 ｄ₃= 0.10
ｒ₄= 41.194 ｄ₄= 5.95 ｎ_d3 =1.71300 ν_d3 =53.87
ｒ₅= 118.580 ｄ₅= （可変）
ｒ₆= 41.612 （非球面）ｄ₆= 1.50 ｎ_d4 =1.72916 ν_d4 =54.68
ｒ₇= 10.021 ｄ₇= 5.66
ｒ₈= -21.370 ｄ₈= 0.70 ｎ_d5 =1.77250 ν_d5 =49.60
ｒ₉= 31.263 ｄ₉= 0.10
ｒ₁₀= 25.595 ｄ₁₀= 3.55 ｎ_d6 =1.84666 ν_d6 =23.78
ｒ₁₁= -23.685 ｄ₁₁= 1.08
ｒ₁₂= -16.841 ｄ₁₂= 0.70 ｎ_d7 =1.77250 ν_d7 =49.60
ｒ₁₃= -3028.008 ｄ₁₃= （可変）
ｒ₁₄= ∞（絞り）ｄ₁₄= 0.60
ｒ₁₅= 17.225 ｄ₁₅= 2.75 ｎ_d8 =1.61772 ν_d8 =49.81
ｒ₁₆= -9104.928 ｄ₁₆= 6.41
ｒ₁₇= 27.817 （非球面）ｄ₁₇= 5.00 ｎ_d9 =1.49700 ν_d9 =81.54
ｒ₁₈= -14.018 ｄ₁₈= 0.55 ｎ_d10=1.80518 ν_d10=25.42
ｒ₁₉= -33.314 ｄ₁₉= （可変）
ｒ₂₀= 352.923 ｄ₂₀= 4.20 ｎ_d11=1.48749 ν_d11=70.23
ｒ₂₁= -19.723 ｄ₂₁= 13.68 ｎ_d12=1.80100 ν_d12=34.97
ｒ₂₂= -27.952 （非球面）ｄ₂₂= （可変）
ｒ₂₃= -24.739 ｄ₂₃= 1.40 ｎ_d13=1.80100 ν_d13=34.97
ｒ₂₄= 37.589 ｄ₂₄= 3.25 ｎ_d14=1.84666 ν_d14=23.78
ｒ₂₅= -157.090 ｄ₂₅= 0.10
ｒ₂₆= 43.407 ｄ₂₆= 3.75 ｎ_d15=1.49700 ν_d15=81.54
ｒ₂₇= -93.811 （非球面）ｄ₂₇= （可変）
ｒ₂₈= ∞ ｄ₂₈= 2.46 ｎ_d16=1.54771 ν_d16=62.84
ｒ₂₉= ∞ ｄ₂₉= 1.00 ｎ_d17=1.51633 ν_d17=64.14
ｒ₃₀= ∞ ｄ₃₀= 0.50
ｒ₃₁= ∞ ｄ₃₁= 0.70 ｎ_d18=1.51633 ν_d18=64.14
ｒ₃₂= ∞ ｄ₃₂= 1.22
ｒ₃₃= ∞（撮像面）
非球面係数
第６面
Ｋ = 0.000
A₄ = 1.02356×10^-5
A₆ = 2.95186×10^-9
A₈ =-2.21364×10^-10
A₁₀= 1.05286×10^-12
第１７面
Ｋ = 0.000
A₄ =-4.67672×10^-5
A₆ =-1.30812×10^-7
A₈ = 4.52729×10^-10
A₁₀=-2.21549×10^-11
第２２面
Ｋ = 0.000
A₄ = 2.27047×10^-5
A₆ =-1.28307×10^-8
A₈ = 4.31712×10^-11
A₁₀=-9.83443×10^-14
第２７面
Ｋ = 0.000
A₄ =-4.11040×10^-5
A₆ = 1.18570×10^-7
A₈ =-2.52218×10^-10
A₁₀= 2.96812×10^-13
ズームデータ（∞）
ＷＥＳＴＴＥ
ｆ (mm) 14.360 40.000 139.500
Ｆ_NO 3.52 4.37 4.46
ｄ₅ 0.97 15.78 40.00
ｄ₁₃ 15.40 5.61 1.21
ｄ₁₉ 1.00 10.90 26.60
ｄ₂₂ 11.17 8.68 3.48
ｄ₂₇ 2.20 19.88 8.56
φ_S 10.0 10.5 11.4 。

本発明に基づく撮像装置全体の構成を示す図である。本発明の実施例１における光学系を構成するレンズ系の広角端（ａ）、標準状態（ｂ）、望遠端（ｃ）の断面図である。本発明の実施例１のレンズ系の広角端（ａ）、標準状態（ｂ）、望遠端（ｃ）の収差図である。本発明の実施例２における光学系を構成するレンズ系の広角端（ａ）、標準状態（ｂ）、望遠端（ｃ）の断面図である。本発明の実施例２のレンズ系の広角端（ａ）、標準状態（ｂ）、望遠端（ｃ）の収差図である。本発明の実施例３における光学系を構成するレンズ系の広角端（ａ）、標準状態（ｂ）、望遠端（ｃ）の断面図である。本発明の実施例３のレンズ系の広角端（ａ）、標準状態（ｂ）、望遠端（ｃ）の収差図である。本発明の実施例１の広角端の光路図である。本発明の実施例２の広角端の光路図である。本発明の実施例３の広角端の光路図である。本発明に基づく撮像装置の撮像素子の画素配列を示す図である。撮像素子の開口部を矩形に近似した場合の伝達関数の劣化を示す図である。光学系のＭＴＦ特性を示す図である。開口での劣化を考慮した総合的なＭＴＦ特性を示す図である。画素ピッチを縮小化した場合の総合的なＭＴＦ特性を示す図である。

符号の説明

１０…光学系
２０…撮像素子
２１…カバーガラス
２２…ローパスフィルター
２３…ＩＲカットフィルター
３０…信号処理回路
４０…記憶装置
５０…表示装置
６０…出力装置
７０…開口絞り
８０…露出制御回路
Ｉ…像面

Claims

被写体の像を形成する結像光学系と、前記結像光学系の像側に配され前記像の画像情報を得る電子撮像素子とを有する撮像装置において、
前記電子撮像素子の撮像面上における最も軸外に入射する最軸外主光線と前記撮像面の中心に入射する軸上主光線とのなす角が以下の条件（１）、（２）を満足し、前記撮像素子は以下の条件（３）を満足することを特徴とする撮像装置。
（１）３６°＜ω_wI＜６０°
（２） −７．２≦ω_wO＜１０°
（３）５ｍｍ＜Ｄ≦２２ｍｍ
ただし、ω_wIは前記結像光学系の入射面における前記軸上主光線の入射方向と前記最軸外主光線の入射方向とのなす角であり、前記結像光学系が変倍光学系の場合はその広角端における角、ω_wOは前記結像光学系の射出面における前記軸上主光線の射出方向と前記最軸外主光線の射出方向とのなす角であり、光軸から離れる方向の射出の場合は符号を負とし、前記結像光学系が変倍光学系の場合はその広角端における角、Ｄは前記撮像素子の撮像面の対角線長である。
前記結像光学系は以下の条件（４）を満足することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
（４）３６°＜ω_wI≦３７．４５°
前記結像光学系は以下の条件（５）を満足することを特徴とする請求項１又は２記載の撮像装置。
（５）５ｍｍ＜Ｄ≦１１ｍｍ
前記結像光学系は以下の条件（６）を満足することを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載の撮像装置。
（６）２８°＜ω_wI＋ω_w0≦３６．４５°
前記結像光学系は、無限物点の被写体に対して半画角が３６°以上となる広角端を含むズームレンズであることを特徴であることを特徴とする請求項１から４の何れか１項記載の撮像装置。