JP3900282B2 - 撮像装置及びズームレンズ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、撮像装置及びズームレンズに関する。詳しくは、静止画撮影時及び動画撮影時において、実効的な画素ピッチの切換えにともなって、有効画面領域が変更されて画角が変化する撮像装置及びズームレンズにおいて、画角の変化を緩和すると共に、良好な撮影画質を得ることができるようにする技術に関する。また、静止画撮影時及び動画撮影時において実効的な画素ピッチが切換わる撮像装置において、画素ピッチの切換に合わせて光学ローパスフィルタの光学特性を切換えることによって、色偽信号やモアレ縞などの不具合と、光学ローパスフィルタによる鮮鋭度低下とを、適正な特性にバランスよく維持するようにできる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
静止画を撮影する静止画モードと動画を撮影する動画モードとを選択して切り替えることによって、テープ状の記録媒体に動画を記録し、半導体記録媒体に静止画を記録するようにされた撮像装置がある。このような撮像装置としては、例えば、撮像素子に、静止画撮影時の有効画面領域の画素数が１００万画素を越えるＣＣＤ（charge-coupled device）を使用して、テープ状の磁気記録媒体に動画を記録し、着脱自在とされた半導体記録媒体に静止画を記録するようにされたビデオカメラがある。
【０００３】
上記ビデオカメラにおいては、静止画撮影時には有効画面領域の画像情報が全て読み出されるが、動画撮影時には静止画撮影時より狭い画面領域の画像情報だけしか有効に読み出されない。これは、テレビジョン方式の規定により１秒間のフレーム数及びフィールド数が決まっているので、決められた１フレームの時間内に動画の有効画面領域の画素から情報を全て読み出す必要がある。この限られた時間内に静止画と同じく多くの画素情報を読み出すためには、ＣＣＤの駆動周波数を高くすることが有効であるが、各フレーム毎に有効画素全てを読み出そうとすると、ＣＣＤを駆動する周波数が高くなりすぎ、ＣＣＤから得られる電流波形の振幅が正しく伝達されなくなるため、動画で読み出す画素数は、ＣＣＤを駆動できる周波数の上限とテレビジョン方式における１フレームの時間によって、制限を受けることになり、有効画面寸法を静止画撮影時より小さく（有効読み出し画素数を少なく）せざるを得ない場合がある。また、ＣＣＤの駆動周波数が高周波になるほど、撮像装置から発信される不要輻射のレベルが高くなって、他の通信機器や電子機器に悪影響を与えることになってしまう。
【０００４】
さらに、上記したように、ＣＣＤのうち動画撮影時に画素情報の読み出しを行わない領域を使って、手ブレを検出した情報をもとに動画画面の切り出し位置を各フレーム毎に移動させて、手ブレ補正を行っているビデオカメラがある。
【０００５】
従って、上記したようなビデオカメラにおいては、動画と静止画との有効画面領域の寸法が異なるため、静止画撮影状態から動画撮影状態に切り替えた時には、広角端において画角が狭くなる（画角が望遠側にシフトしてしまう）ため使用者に違和感を与えることがあった。
【０００６】
例えば、一例として、静止画撮影時の有効画素数が約１００万画素で、動画撮影時には約６９万画素を１フレームの時間で読み出すビデオカメラが知られている。さらに、静止画撮影時の有効画素数が約１４０万画素のビデオカメラでは、動画の有効画面を左右に２分割して、左右を別々の駆動回路により読み出した後、画像処理回路で左右の画面を継ぎ合わせて、１フレームの画面を形成するようにしたものがある。撮像素子を左右に２分割することによって、左右それぞれの画面の駆動周波数を下げて、高画素化を達成したものである。この例では、静止画撮影時の有効画素数は約１４０万画素であるのに対して、動画撮影時の有効画素数は約９７万画素で、静止画撮影状態から動画撮影状態に切り替えた時のテレシフト比率を、上記約１００万画素のビデオカメラとほぼ等しい約１．２倍にできるいう結果を得ている。
【０００７】
さらにまた、静止画撮影時の有効画素数が約１９２万画素のビデオカメラも実現されているが、撮像素子の駆動周波数を下げる手段として、上記約１４０万画素のビデオカメラと同様に左右２分割して読み出す手段のみによっているため、動画に切換えたときのテレシフト比率は約１．３３倍になってしまい、使用者の違和感がさらに増大する結果となっているものがある。
【０００８】
なお、上記ビデオカメラに使用されるズームレンズは、物体側より順に、正,負,正,正の屈折力配置で、位置が可動にされた第２レンズ群及び第４レンズ群を有する。上記ズームレンズの一例としては、特許文献１に記載されたものがある。また、別のズームレンズの一例としては、物体側より順に正,負,正,正,正の屈折力配置で、位置が可動にされた第２レンズ群及び第４レンズ群を有する、特許文献２に記載されたものがある。上記各特許文献に記載されたズームレンズは、ズーム比を１０倍程度にした場合、広角端の画角を３５ミリ判銀塩フィルムカメラに換算した場合（以下、「３５ｍｍ判換算」という。）のｆ＝４０ｍｍ相当よりも極端に広角にすると、前玉径が大きくなって全体が大型になってしまうという傾向があった。
【０００９】
上記ビデオカメラに使用するズームレンズを、１０倍程度のズーム比から広角側にズーム範囲を広げてズーム比を１２倍にして、静止画モードでは広角側のズーム範囲を切り捨てた１０倍ズームレンズとして使用するとともに動画モードでは１２倍ズームレンズとして使用するようにすれば、静止画モードから動画モードに切り替えた時に、広角端における画角が狭くなるために使用者に違和感を与えてしまうという問題を回避することは可能である。しかし、このような使用者の違和感を回避するためだけに無駄にズーム比を高くすることは、ズームレンズ全体が大型化してしまうことになってしまう。
【００１０】
近年のプリンタの印刷品質の向上に対応して、撮像装置の静止画は更なる画質の向上が求められており、静止画撮影を主体とするデジタルスチルカメラにおいては、有効画素数が３００万画素程度のものが主流になりつつある。また静止画撮影を主体とするデジタルスチルカメラにおいても、動画撮影機能を付加的に持っていて、テレビジョン方式には準拠しない動画画像を、静止画撮影と同様に半導体記録媒体に記録できるものも増えつつある。しかし、動画の記録時間が短く、テレビジョン方式にも準拠していないため、あくまでも付加的な機能であるにすぎない。
【００１１】
すなわち、消費者の潜在的な要求として、１台の撮像装置で、高画質の静止画記録と、長時間のテレビジョン方式に準拠した動画記録の機能を併せ持ち、任意に選択することによって半導体記録媒体に高画質な静止画を記録し、記録時間の長いビデオテープに動画を記録することができるものが求められている。
【００１２】
しかし、静止画の有効画素数が約２００万画素を越えるようになると、上記の通り、撮像素子の駆動周波数を低減する手段として、動画の画面を左右２分割するだけでは、十分な効果が期待できず、静止画記録から動画記録に切換えたときのテレシフト比率が１．３３倍よりも大きくなって、使用者が抱く違和感がますます増大することが予想される。
【００１３】
【特許文献１】
特開昭６２−１７８９１７号公報
【特許文献２】
特開平４−１３１１０号公報
【特許文献３】
特公昭５７−１５３６９号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
理想的には、静止画と動画との撮影モードの切り替えによって撮像素子の有効画面領域の寸法が変わっても、画角が全く変わらないズームレンズがあればよい。しかし、動画撮影時には、手振れを補正することが画質の向上に有効であるので、撮像素子の有効画面領域を切り出す位置を手振れに合わせて変動させる領域である手振れ補正領域がズームレンズの有効像円によって広くカバーされている必要がある。従って、上記手振れ補正領域で削られる分だけズームレンズの有効像円の画角に対して、動画の有効画面領域の画角が狭くなることがあっても良いことになる。また、上記手振れ補正領域は、ズームレンズのズーム全域において画面面積で一定である必要はなく、手振れ補正角度を一定にすることを考えれば、広角端では僅かな面積でよいことになり、上記ビデオカメラの一例の場合のように２０％も必要ではない。
【００１５】
そこで、上記静止画と動画との撮影モードの切り替え時における使用者の違和感を回避するために、ズームレンズに新たなレンズ系を付加することによって焦点距離範囲を遷移させて動画撮影時と静止画撮影時との画角の変化を緩和する方法が考えられる。
【００１６】
なお、ズームレンズの焦点距離範囲を遷移させる手段としては、ズームレンズと撮像面との間に負の屈折力を有する所謂テレコンバージョンレンズを挿入して全変倍域における焦点距離を長い方に遷移させる方法や、ズームレンズの中のリレーレンズ系にエクステンダーと称されるレンズ系を挿入して焦点距離を長い方に遷移させる方法が知られているが、焦点距離の遷移に伴って撮像素子の有効画面領域の寸法をも変えるものはなかった。
【００１７】
ところで、ズームレンズと撮像面との間に負の屈折力を有する所謂テレコンバージョンレンズを挿入して全変倍域における焦点距離を長い方に遷移させる方法の一例としては、図３８（ａ）及び図３８（ｂ）に示すように、上記特許文献１に記載されたズームレンズと同様の構成、すなわち、正−負−正−正の屈折力配置の第１レンズ群Ｇ１乃至第４レンズ群Ｇ４から成る４群構成のズームレンズａにおいて、第４レンズ群Ｇ４と撮像素子ＩＭＧと間の光軸上に負レンズ系ｂを挿入したり、該負レンズ系ｂを光軸上から退避させることによって焦点距離範囲を遷移させるようにしたものがある。上記ズームレンズａにおいては、光軸上に負レンズ系ｂを挿入した時には、全変倍域における焦点距離が長い方に遷移される。
【００１８】
図３８に示す、焦点距離範囲を遷移させるために負レンズ系ｂを使用したズームレンズａにおいては、ズーミング中は像面に対して位置が固定とされた第１レンズ群Ｇ１及び第３レンズ群Ｇ３が、撮像素子ＩＭＧと共に固定された鏡筒内に一体的に保持されていることが望ましい。すなわち、位置が固定とされた固定レンズ群である第１レンズ群Ｇ１及び第３レンズ群Ｇ３と、撮像素子ＩＭＧとをレンズ鏡筒内に一体的に保持することにより、各レンズ群間の間隔やレンズ群から撮像素子までの距離を精度良く保つことが容易になり、各レンズ群の光軸に対する傾きなどの誤差要因も必要な精度内に保つことが容易となる。
【００１９】
しかし、上記ズームレンズａのように、負レンズ系ｂを光軸上に挿入、又は、光軸上から離脱させる方法では、固定レンズ群である第１レンズ群Ｇ１及び第３レンズ群Ｇ３に対して撮像素子ＩＭＧを光軸方向に移動させる必要がある。撮像素子ＩＭＧを可動にしてしまうと、撮像素子ＩＭＧの光軸方向における位置精度の維持や光軸に対する傾きの防止を行うための複雑な機構が必要になり、量産時におけるズームレンズａの性能のばらつきの大きな要因になり易いという問題がある。また、撮像素子ａの近傍に外部からゴミ等が侵入し易くなって、該ゴミ等が映像に影として写り込んでしまうという問題がある。
【００２０】
また、前記内蔵エクステンダーによってズームレンズの全変倍域における焦点距離を長い方に遷移させる方法は、ズームレンズのリレーレンズ系の中に予め広い空気間隔を設けておき、そこへ望遠鏡のようなアフォーカル系に近いエクステンダーを挿入するものである。従って、焦点距離範囲の遷移に伴ってズームレンズの全長は変化しないが、全長が長くなり易いので小型化に不利であり、また、挿入するエクステンダーのレンズ構成が３乃至５枚程度の枚数が必要であるため、コストも高く、エクステンダーを光軸上から退避させるためのスペースがレンズ鏡筒内に必要になって、レンズ鏡筒の体積が大きくなってしまうという問題があった。
【００２１】
また、上記したようなビデオカメラでは、撮像素子が画像を離散的にサンプリングするために起きる色偽信号やモアレ縞などの不具合を緩和するために、光学ローパスフィルタによって画像の高周波成分をカットする必要がある。光学ローパスフィルタとしては、一般的には水晶やニオブ酸リチウムなどの複屈折を持つ結晶が使われる。光学ローパスフィルタの効果的な使い方の例としては、本出願人による特許文献３が知られており、撮像素子の画素ピッチに合わせて複屈折板の厚みが決められる。
【００２２】
そこで、撮像素子の駆動周波数のさらなる低減手段として、撮像素子の各画素のうち隣接する複数の画素から得られる情報を混合した情報を１画素の情報として取り出して、実効的に画素ピッチが粗い画像を構成することが考えられる。例えば、隣接する４画素の情報を混合して等価的に１画素の情報と見なすことで動画モードにおける画素ピッチを粗くして、撮像装置の駆動周波数を低減することが考えられる。
【００２３】
しかしながら、このようにして、動画モードにおける撮像素子の駆動周波数を低減することができたとしても、光学的には次のような問題が生じる。すなわち、特許文献３に示すような光学ローパスフィルタの周波数特性は、静止画モードの画素ピッチに合わせて決定されるべきであり、動画モードで複数画素の情報を混合したときの画素ピッチに合わせてしまうと、静止画のＭＴＦ（Modulation Transfer Function）が低下してしまい、例えば、３００万画素以上の有効画素を活かした高画質が得られない。しかしながら、静止画モードの画素ピッチに合わせたローパス特性のまま複数画素の情報を混合して１画素の情報とする動画を撮影すると、色偽信号やモアレ縞といった画像情報を離散的にサンプリングするためにおきる不具合が顕著になって、動画の画質として好ましくない。
【００２４】
本発明は、上記した問題点に鑑みて、静止画撮影モードと動画撮影モードとを有する撮像装置及び該撮像装置に使用されるズームレンズにおいて、静止画撮影モードと動画撮影モードとの撮影モードの切り替えによって撮像素子の有効画面領域の寸法が変わっても画角の変化が目立たないようにすると共に、静止画撮影モード時及び動画撮影モード時において共に良好な収差補正を行うことができるようにすることを課題とする。
【００２５】
また、本発明は、静止画モードと動画モードで実効的な画素ピッチを切換える撮像装置において、画素ピッチの切換えに合わせて光学ローパスフィルタの特性を切換えることにより、各撮影モードに対して適切な光学ローパス効果を与えるようにすることと、静止画モードと動画モードで画素ピッチと有効画面寸法を切換える撮像装置において、光学ローパスフィルタの特性の切換えとズームレンズの広角端の画角変化の緩和を同時に行えるようになすことを課題とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本発明撮像装置は、上記課題を解決するために、ズームレンズと撮像素子を有し、撮影時に任意に選択することが可能な第１の撮影モード及び第２の撮影モードを備え、上記撮像素子の撮像面は、上記第１の撮影モードが選択された時には可能な限り広い範囲が有効画面領域として使用されるようにされていると共に、上記第２の撮影モードが選択された時には第１の撮影モードが選択された時よりも狭い範囲が有効画面領域として使用されるようにされている撮像装置において、上記ズームレンズは最も像側の位置に、光軸上への挿入及び光軸上からの離脱が可能にされた正の屈折力を有する付加レンズ群を有し、上記付加レンズ群は、第１の撮影モードから第２の撮影モードへ切り替えられた時には光軸上に挿入されてズームレンズの焦点距離範囲を短縮すると共に第２の撮影モードから第１の撮影モードへ切り替えられた時には光軸上から離脱して焦点距離範囲を延長して、第１の撮影モードが選択された時と第２の撮影モードが選択された時との撮像素子の有効画面領域とされる範囲の違いによって生じる画角の変化を緩和し、ズームレンズが、物体側より順に、正の屈折力を有し位置が常時固定の第１レンズ群と、負の屈折力を有し光軸上を移動することにより主に変倍を行う第２レンズ群と、正の屈折力を有し位置が常時固定の第３レンズ群と、正の屈折力を有し光軸上を移動して像位置の変動の補正と合焦を行う第４レンズ群と、正の屈折力を有する付加レンズ群とから成り、第１レンズ群を物体側より順に物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第１レンズと凸レンズの第２レンズとの接合レンズ及び物体側に凸面を向けた凸メニスカスレンズの第３レンズによって構成し、第２レンズ群を物体側より順に凹レンズの第４レンズ及び両凹レンズの第５レンズと凸レンズの第６レンズとの接合レンズによって構成し、第３レンズ群を少なくとも１面の非球面を有する両凸レンズの第７レンズによって構成し、第４レンズ群を物体側より順に凸レンズの第８レンズと凹レンズの第９レンズと凸レンズの第１０レンズとの３枚接合レンズによって構成すると共に、最も物体側の面と最も像側の面のうち少なくとも一方の面を非球面とし、付加レンズ群を物体側より順に物体側の面が非球面とされた両凸レンズと両凹レンズとの接合レンズによって構成すると共に光軸上への挿入及び光軸上からの離脱を可能にし、付加レンズ群を光軸上に挿入した時と光軸上から離脱させた時とでレンズ全系の焦点距離範囲が遷移するようにし、Σ５を付加レンズ群の合成厚、ｆｗ２を第１乃至第４レンズ群と付加レンズ群とから成るレンズ系の広角端における焦点距離、ｎ５１を付加レンズ群の両凸レンズのｄ線における屈折率、ｎ５２を付加レンズ群の両凹レンズのｄ線における屈折率、ｒ５２を付加レンズ群の接合面の曲率半径、Δ５を付加レンズ群の非球面の有効半径位置での母球面からの変形量（像側に変形量を有する場合を正とする）、ｆ４を第４レンズ群の焦点距離とした場合において、０．７＜Σ５／ｆｗ２＜２．５、−０．１１＜ｆｗ２・（ｎ５２−ｎ５１）／ｒ５２＜−０．０８５、０．００３＜Δ５／ｆｗ２＜０．０１、２．５＜ｆ４／ｆｗ２＜５の各条件を満足するようにしたものである。
【００２７】
また、本発明ズームレンズは、物体側より順に、正の屈折力を有し位置が常時固定の第１レンズ群と、負の屈折力を有し光軸上を移動することにより主に変倍を行う第２レンズ群と、正の屈折力を有し位置が常時固定の第３レンズ群と、正の屈折力を有し光軸上を移動して像位置の変動の補正と合焦を行う第４レンズ群と、正の屈折力を有する付加レンズ群とから成り、付加レンズ群を物体側より順に物体側の面が非球面とされた両凸レンズと両凹レンズとの接合レンズによって構成すると共に光軸上への挿入及び光軸上からの離脱を可能にし、付加レンズ群を光軸上に挿入した時と光軸上から離脱させた時とでレンズ全系の焦点距離範囲が遷移するようにし、Σ５を付加レンズ群の合成厚、ｆｗ２を第１乃至第４レンズ群と付加レンズ群とから成るレンズ系の広角端における焦点距離、ｎ５１を付加レンズ群の両凸レンズのｄ線における屈折率、ｎ５２を付加レンズ群の両凹レンズのｄ線における屈折率、ｒ５２を付加レンズ群の接合面の曲率半径、Δ５を付加レンズ群の非球面の有効半径位置での母球面からの変形量（像側に変形量を有する場合を正とする）とした場合において、０．７＜Σ５／ｆｗ２＜２．５、−０．１１＜ｆｗ２・（ｎ５２−ｎ５１）／ｒ５２＜−０．０８５、０．００３＜Δ５／ｆｗ２＜０．０１の各条件を満足するようにしたものである。
【００２８】
従って、本発明撮像装置及びズームレンズにおいては、第１の撮影モードが選択された時には付加レンズ群が光軸上から離脱されて焦点距離範囲が延長され、また、第２の撮影モードが選択された時においては付加レンズ群が光軸上に挿入されて焦点距離範囲が短縮されるので、第１の撮影モードと第２の撮影モードとで有効画面領域の大きさが異なることによって生じる撮影画角の変化が緩和される。
【００３２】
さらにまた、別の本発明撮像装置は、ズームレンズと撮像素子を有し、撮影時に任意に選択することが可能な第１の撮影モード及び第２の撮影モードを備え、上記第１の撮影モードが選択されたときは上記撮像素子の撮像面のうち可能な限り広い範囲が有効画面領域として使用されると共に、撮像素子の各画素から得られる個別の情報をそれぞれ１画素の情報として取り出して画像を構成し、上記第２の撮影モードが選択されたときは上記撮像素子の撮像面のうち第１の撮影モードが選択されたときよりも狭い範囲が有効画面領域として使用されると共に、撮像素子の各画素のうち隣接する複数の画素から得られる情報を混合した情報を１画素の情報として取り出して第１の撮影モードに比較して画素ピッチが粗い画像を構成するようになされている撮像装置であって、上記ズームレンズと撮像素子との間の光軸上に、常時固定な固定光学ローパスフィルタを配置すると共に、上記ズームレンズは最も像側の位置に、光軸上への挿入及び光軸上からの離脱が可能にされた正の屈折力を有する付加レンズ群と、該付加レンズ群と一体的に移動される可動光学ローパスフィルタとを有し、上記付加レンズ群と可動光学ローパスフィルタは、第１の撮影モードから第２の撮影モードへ切り替えられたときは光軸上に挿入されてズームレンズの焦点距離範囲を短い方に遷移させるとともに粗い画素ピッチに対応したローパス効果を与え、また第２の撮影モードから第１の撮影モードへ切り替えられたときは光軸上から離脱して焦点距離範囲を長いほうに遷移させて、第１の撮影モードが選択されたときと第２の撮影モードが選択されたときとの撮像素子の有効画面領域の寸法の違いによって生じる画角の変化を緩和すると共に、細かい画素ピッチに対応したローパス効果を与えるように構成し、上記ズームレンズが、物体側より順に、正の屈折力を有し位置が常時固定の第１レンズ群と、負の屈折力を有し光軸上を移動することにより主に変倍を行う第２レンズ群と、正の屈折力を有し位置が常時固定の第３レンズ群と、正の屈折力を有し光軸上を移動して像位置の変動の補正と合焦を行う第４レンズ群と、正の屈折力を有する付加レンズ群と可動光学ローパスフィルタとから成り、上記第１レンズ群は物体側より順に、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第１レンズと凸レンズの第２レンズとの接合レンズ及び物体側に凸面を向けた凸メニスカスレンズの第３レンズによって構成され、上記第２レンズ群は物体側より順に、凹レンズの第４レンズ及び両凹レンズの第５レンズと凸レンズの第６レンズとの接合レンズによって構成され、上記第３レンズ群は少なくとも１面の非球面を有する両凸レンズの第７レンズによって構成され、上記第４レンズ群は物体側より順に、凸レンズの第８レンズと凹レンズの第９レンズと凸レンズの第１０レンズとの３枚接合レンズによって構成されると共に、最も物体側の面と最も像側の面のうち少なくとも一方の面が非球面とされ、上記付加レンズ群は物体側より順に、物体側の面が非球面とされた両凸レンズと両凹レンズとの接合レンズによって構成され、可動光学ローパスフィルタは付加レンズ群の像側に付加レンズ群と一体的に保持されて、光軸上への挿入及び光軸上からの離脱が可能にされ、付加レンズ群と可動光学ローパスフィルタを光軸上に挿入した時と光軸上から離脱させた時とでズームレンズの焦点距離範囲が遷移するようにされ、Σ５を付加レンズ群の合成厚、ｆｗ２を第１乃至第４レンズ群と付加レンズ群とから成るレンズ系の広角端における焦点距離、ｎ５１を付加レンズ群の両凸レンズのｄ線における屈折率、ｎ５２を付加レンズ群の両凹レンズのｄ線における屈折率、ｒ５２を付加レンズ群の接合面の曲率半径、Δ５を付加レンズ群の非球面の有効半径位置での母球面からの変形量（像側に変形量を有する場合を正とする）、ｆ４を第４レンズ群の焦点距離として、０．７＜Σ５／ｆｗ２＜２．５、−０．１１＜ｆｗ２・（ｎ５２−ｎ５１）／ｒ５２＜−０．０８５、０．００３＜Δ５／ｆｗ２＜０．０１、２．５＜ｆ４／ｆｗ２＜５の各条件を満足するようにしたものである。
【００３３】
従って、この本発明撮像装置にあっては、第１及び第２の撮影モードにおいて使用する実効的な画素ピッチに適合した光学ローパスフィルタを光軸上に挿入すると共に、第１の撮影モードと第２の撮影モードとで有効画面領域の大きさが異なることによって生じる撮影画角の変化が緩和される。
【００３４】
また、別の本発明ズームレンズは、物体側より順に、正の屈折力を有し位置が常時固定の第１レンズ群と、負の屈折力を有し光軸上を移動することにより主に変倍を行う第２レンズ群と、正の屈折力を有し位置が常時固定の第３レンズ群と、正の屈折力を有し光軸上を移動して像位置の変動の補正と合焦を行う第４レンズ群と、正の屈折力を有する付加レンズ群と可動光学ローパスフィルタとから成るズームレンズであって、上記第１レンズ群は物体側より順に、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第１レンズと凸レンズの第２レンズとの接合レンズ及び物体側に凸面を向けた凸メニスカスレンズの第３レンズによって構成され、上記第２レンズ群は物体側より順に、凹レンズの第４レンズ及び両凹レンズの第５レンズと凸レンズの第６レンズとの接合レンズによって構成され、上記第３レンズ群は少なくとも１面の非球面を有する両凸レンズの第７レンズによって構成され、上記第４レンズ群は物体側より順に、凸レンズの第８レンズと凹レンズの第９レンズと凸レンズの第１０レンズとの３枚接合レンズによって構成されると共に、最も物体側の面と最も像側の面のうち少なくとも一方の面が非球面とされ、上記付加レンズ群は物体側より順に、物体側の面が非球面とされた両凸レンズと両凹レンズとの接合レンズによって構成され、可動光学ローパスフィルタは付加レンズ群の像側に付加レンズ群と一体的に保持されて、光軸上への挿入及び光軸上からの離脱が可能にされ、付加レンズ群と可動光学ローパスフィルタを光軸上に挿入した時と光軸上から離脱させた時とでズームレンズの焦点距離範囲が遷移するようにし、Σ５を付加レンズ群の合成厚、ｆｗ２を第１乃至第４レンズ群と付加レンズ群とから成るレンズ系の広角端における焦点距離、ｎ５１を付加レンズ群の両凸レンズのｄ線における屈折率、ｎ５２を付加レンズ群の両凹レンズのｄ線における屈折率、ｒ５２を付加レンズ群の接合面の曲率半径、Δ５を付加レンズ群の非球面の有効半径位置での母球面からの変形量（像側に変形量を有する場合を正とする）、ｆ４を第４レンズ群の焦点距離とした場合において、０．７＜Σ５／ｆｗ２＜２．５、−０．１１＜ｆｗ２・（ｎ５２−ｎ５１）／ｒ５２＜−０．０８５、０．００３＜Δ５／ｆｗ２＜０．０１、２．５＜ｆ４／ｆｗ２＜５の各条件を満足するようにしたものである。
【００３５】
従って、別の本発明ズームレンズにあっては、第１及び第２の撮影モードにおいて使用する実効的な画素ピッチに適合した光学ローパスフィルタを光軸上に挿入すると共に、第１の撮影モードと第２の撮影モードとで有効画面領域の大きさが異なることによって生じる撮影画角の変化が緩和される。さらに、第１及び第２の撮影モードにおいて、各種収差が良好に補正される。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明撮像装置及びズームレンズの実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を静止画撮影モードと動画撮影モードを有する撮像装置及び該撮像装置に使用されるズームレンズに適用したものである。
【００３７】
図１乃至図７に本発明撮像装置の第１の実施の形態１を示す。
【００３８】
撮像装置１は、ズームレンズ２と、撮像素子と、撮影時に任意に選択することが可能な第１の撮影モード及び第２の撮影モードを備え、撮像素子の撮像面は第１の撮影モードが選択された時には可能な限り広い範囲を有効画面領域として使用するようにされていると共に第２の撮影モードが選択された時には第１の撮影モードが選択された時よりも狭い範囲を有効画面領域として使用するようにされている。
【００３９】
また、撮像装置１に使用されるズームレンズ２は、最も像側の位置に光軸上への挿入及び光軸上からの離脱が可能にされた正の屈折力を有する付加レンズ群（第５レンズ群）を有する。上記付加レンズ群は第１の撮影モードから第２の撮影モードへ切り替えられた時には光軸上に挿入されてズームレンズの焦点距離範囲を短縮すると共に第２の撮影モードから第１の撮影モードへ切り替えられた時には光軸上から離脱して焦点距離範囲を延長して、第１の撮影モードが選択された時と第２の撮影モードが選択された時との撮像素子の有効画面領域の寸法の違いによって生じる画角の変化を緩和する。
【００４０】
撮像装置１は、付加レンズ群の光軸上への挿入及び光軸上からの離脱を検出することによって各部の状態が、第１の撮影モードまたは第２の撮影モードに合わせて設定される。
【００４１】
通常、上記第１の撮影モードには、静止画の撮影を行う静止画撮影モードが割り当てられ、第２の撮影モードには、動画の撮影を行う動画撮影モードが割り当てられている。
【００４２】
また、撮像装置１は、撮像素子の有効画面領域の対角寸法を、動画撮影モードの時を１とし、静止画撮影モードの時を１＋αとすると、上記各撮影モード時におけるズームレンズ２の各焦点距離と撮像素子の有効画面領域の対角寸法との関係が、ｆｗ１を静止画撮影モード時のズームレンズの広角端における焦点距離、ｆｗ２を動画撮影モード時のズームレンズの広角端における焦点距離とすると、０．４α＜ｆｗ１／ｆｗ２−１＜１．１α（条件式１）
の条件を満足するようにされている。
【００４３】
さらに、撮像装置１に用いられるズームレンズ２は、位置が常時固定にされた複数の固定レンズ群と位置が可動にされた可動レンズ群とを有し、固定レンズ群と撮像素子とを固定のレンズ鏡筒に一体的に保持して、固定レンズ群と撮像素子との位置関係を不変にして、付加レンズ群の光軸上への挿入及び光軸上からの離脱時も結像位置が一定に保たれるようにしたものである。
【００４４】
次に、撮像装置１の内部の構成を、図１のブロック図を用いて説明する。
【００４５】
撮像装置１は、撮影モードとして動画撮影モードと静止画撮影モードとを備え、撮像レンズとして５群構成のズームレンズ２を使用する。撮像装置１は、映像を撮影すると共に撮影された映像情報を電気信号に変換するカメラブロック１０と、該カメラブロック１０から出力された映像情報を記録媒体に記録すると共に記録された映像情報を再生する記録再生ブロック２０と、使用者によって操作される図示しない各種操作スイッチから成る操作ブロック３０とによって構成される。
【００４６】
ズームレンズ２は、正の屈折力を有し位置が常時固定の第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有し光軸上を移動することにより主に変倍を行う第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有し位置が常時固定の第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有し光軸上を移動して像位置の変動の補正と合焦を行う第４レンズ群Ｇ４と、正の屈折力を有し光軸上への挿入及び光軸上からの離脱が自在とされた付加レンズ群として機能する第５レンズ群Ｇ５とから成る。なお、上記付加レンズ群Ｇ５は、動画撮影モードと静止画撮影モードのどちらか一方が選択されることによって、光軸上に挿入され、また、光軸上から離脱される。
【００４７】
上記カメラブロック１０は、ズームレンズブロック１１と、撮像素子１２と、カメラブロック１０の各部の動作を制御するカメラ制御部１３と、上記撮像素子１２に映像信号の読み出しタイミングの基準となるタイミング信号を印加するタイミング信号発生器１４と、撮像素子１２から出力された映像信号を処理するカメラ信号処理部１５と、ズームレンズ２の第２レンズ群Ｇ２及び第４レンズ群Ｇ４それぞれの駆動回路１６ａ及び１７ａと、後述する付加レンズ群Ｇ５の駆動回路１９ａとによって構成される。
【００４８】
上記ズームレンズブロック１１は、ズームレンズ２と、ズームレンズ２の可動レンズである第２レンズ群Ｇ２及び第４レンズ群Ｇ４をそれぞれ移動させる駆動装置１６ｂ及び１７ｂと、付加レンズ群Ｇ５の光軸上への挿入及び光軸上からの取り出しを検知する位置検出スイッチ１８と、付加レンズ群Ｇ５の駆動回路１９ａからの指令によって付加レンズ群Ｇ５の光軸上への挿入及び光軸上からの取り出しを行う駆動装置１９ｂとによって構成される。
【００４９】
上記位置検出スイッチ１８は、図１及び図２に示すように、被押圧片１８ａと、図示しない接点とを有し、カメラ制御部１３及び後述する記録再生制御部に電気的に接続されている。なお、上記被押圧片１８ａは、図示しない付勢手段によって付勢されて、外部からの力によって押圧されていないときには外方に突出するようになっている。そして、位置検出スイッチ１８は、該被押圧片１８ａが外部から押圧されると内部の接点が被押圧片１８ａによって押圧されて閉じるようにされ、被押圧片１８ａを外部から押圧していた力が解除されると、被押圧片１８ａが、図１に破線で示す押圧されていた状態から実線で示す外方により多く突出した状態になって、内部の接点が開くようにされている。
【００５０】
すなわち、位置検出スイッチ１８の接点は、図１に示すように、付加レンズＧ５の移動に連動し、付加レンズ群Ｇ５が光軸上から離脱したとき（図１に破線で示す状態）に閉じ、付加レンズ群Ｇ５が光軸内に挿入されたとき（図１に実線で示す状態）には開くようになっている。
【００５１】
なお、上記ズームレンズ２の第２レンズ群Ｇ２と第４レンズ群Ｇ４の駆動装置１６ｂ、１７ｂはそれぞれ公知のレンズ駆動機構を使用したものであり、構造的には特に限定されるものではない。付加レンズ群Ｇ５の光軸上への挿入及び光軸上からの取り出しを行う駆動装置１９ｂの詳細については後述する。
【００５２】
記録再生ブロック２０は、記録再生制御部２１と、インタフェース処理部２２と、図示しない液晶映像表示装置や電子ビューファインダを有する表示部２３と、動画記録再生系２４と、静止画記録再生系２５とによって構成される。
【００５３】
上記動画記録再生系２４は、動画記録再生信号処理部２４ａと、動画記録再生部２４ｂとを有する。また、静止画記録再生系２５は、静止画記録再生信号処理部２５ａと、静止画記録再生部２５ｂとを有する。上記動画記録再生部２４ｂは、ビデオテープ２４ｃに対する動画情報の記録及び再生を行うものであり、上記静止画記録再生部２５ｂは、半導体メモリーカード２５ｃに対する静止画情報の記録及び再生を行うものである。なお、これら画像情報を記録する媒体として上記に挙げたものはほんの一例であり、それぞれ、他の記録媒体に記録しても良い。例えば、動画情報は、ビデオテープの他、メモリスティック等の半導体メモリ装置、ＤＶＤ（digital versatile disc）等の光ディスク、ハードディスク等の磁気ディスク等種々の記録媒体への記録及びそれら記録媒体からの再生が可能である。また、静止画情報の記録及び再生も、半導体メモリカード以外の記録媒体に対して行ってもかまわない。なお、このような記録媒体としてどのような種類のものを使用するかという問題は、後述する第２乃至第４の実施の形態に係る撮像装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃにあっても同様である。
【００５４】
以上のように構成される撮像装置１は、動画撮影モード時及び静止画撮影モード時には、各部が以下のように動作する。
【００５５】
使用者によって動画撮影モードが選択されると、操作ブロック３０からカメラ制御部１３を経由して駆動回路１９ａに入力された撮影モード選択信号に基づいて、駆動装置１９ｂが駆動されて、付加レンズ群Ｇ５が図１の破線で示す光路外の位置から実線で示す光軸上の位置に挿入される。この時、位置検出スイッチ１８の内部の接点は、閉じていた状態から開いた状態になる。
【００５６】
付加レンズ群Ｇ５の光軸上への挿入に伴って上記位置検出スイッチ１８の接点が開くと、カメラ制御部１３は、カメラブロック１０の各部を動画撮影モードに対応した状態に設定する。
【００５７】
動画撮影モードでは、テレビジョンの映像信号方式（ＮＴＳＣ方式またはＰＡＬ方式）に準拠した走査線数で構成された映像信号が、規定のフィールド及びフレームのタイミングで撮像素子１２からカメラ信号処理部１５へ出力される。
【００５８】
ところで、撮像素子１２は、精細な画像の静止画を出力するために有効画面領域の画素数が非常に多くされているが、その有効画面領域の画素全ての映像信号を１フレームの時間内に読み出すように高い周波数のタイミング信号に基づいて駆動すると、出力信号から各画素の正しい情報が得られなくなってしまうという特性がある。従って、動画撮影モードが選択されている時には、撮像素子１２の有効画面領域を静止画撮影モードの時のよりも狭い面積に設定し、１フレーム間に上記動画撮影モード時の有効画面領域の映像信号だけを読み出すように、カメラ制御部１３はタイミング信号発生器１４の動作を制御するようになっている。
【００５９】
タイミング信号発生器１４から印加されるタイミング信号によって駆動された撮像素子１２から出力された映像信号は、カメラ信号処理部１５によるサンプルホールド、ＡＧＣ、Ａ／Ｄ変換などの処理を受けて、記録再生ブロック２０に送られる。
【００６０】
また、位置検出スイッチ１８の接点が閉じているか、または、開いているか、すなわち、付加レンズ群Ｇ５が光軸上に挿入されているか、または、光軸上から離脱しているかの情報は、記録再生ブロック２０の記録再生制御部２１によっても検知される。従って、付加レンズ群Ｇ５が光軸上に挿入されると、上記位置検出スイッチ１８の接点が開き、該記録再生制御部２１の指示によって記録再生ブロック２０の各部が動画撮影モードに対応した状態に設定される。
【００６１】
カメラ信号処理部１５から送られた映像信号は、インタフェース処理部２２に入力され、記録再生制御部２１による制御によって動画記録に適した信号形態に加工されて、動画記録再生系２４に送られる。なお、インタフェース処理部２２は、動画記録再生系２４に映像信号を送るのと同時に、表示部２３へも映像信号を送って、表示部２３で表示させるようにすることも可能である。
【００６２】
動画記録再生系２４では、上記インタフェース処理部２２から入力された映像信号が、動画記録再生信号処理部２４ａで、ＤＶ（Digital Video）フォーマットなど予め定められた記録フォーマットに準拠するように加工されて、図示しないメカデッキなどから成る動画記録再生部２４ｂによってビデオテープ２４ｃに記録される。
【００６３】
なお、動画の再生は、使用者が操作ブロック３０の図示しない操作スイッチを操作することによって為される。使用者による動画再生の指示は、操作ブロック３０を経て、記録再生ブロック２０の記録再生制御部２１に入力される。そして、上記指示に基づいて記録再生制御部２１は、記録再生ブロック２０の各部を、動画再生に適した状態に設定する。動画記録再生部２４ｂで再生された動画の映像は、表示部２３で表示されると共に外部へも出力することが可能とされる。
【００６４】
使用者によって静止画撮影モードが選択されると、操作ブロック３０からカメラ制御部１３を経由して駆動回路１９ａに入力された撮影モード選択信号に基づいて、付加レンズ群Ｇ５は駆動装置１９ｂの駆動によって、図１の実線で示す光軸上の位置から破線で示す光路外の位置に取り出される。この時、位置検出スイッチ１８では、被押圧片１８ａが押圧され、該被押圧片１８ａによって内部の接点が閉じ、位置検出スイッチ１８からカメラ制御部１３及び記録再生制御部２１によって付加レンズ群Ｇ５の光路外への離脱が検知される。
【００６５】
上記位置検出スイッチ１８内部の接点が閉じ、付加レンズ群Ｇ５の光軸上からの離脱が検知されると、カメラ制御部１３は、カメラブロック１０の各部を静止画撮影モードに対応した状態に設定する。
【００６６】
静止画撮影時には、撮像素子１２から読み出された映像信号を、テレビジョンの映像信号方式に準拠させる必要はなく、１画面分の情報を読み出すのに必要な時間的制約も無くなる。従って、撮像素子１２は動画撮影モードの時よりも広い面積が有効画面領域とされ、その広い面積の有効画面領域の画素情報を全て読み出せる時間が十分に取れるように、カメラ制御部１３はタイミング信号発生器１４の動作を制御する。
【００６７】
タイミング信号発生器１４から印加されるタイミング信号に基づいて撮像素子１２から読み出された映像信号は、カメラ信号処理部１５によるサンプルホールド、ＡＧＣ、Ａ／Ｄ変換などの処理を受けて、記録再生ブロック２０に送られる。
【００６８】
また、上記位置検出スイッチ１８の接点が閉じた時には、該記録再生制御部２１の指示によって記録再生ブロック２０の各部は静止画撮影モードに対応した状態に設定される。
【００６９】
カメラ信号処理部１５から送られた映像信号は、インタフェース処理部２２に入力され、記録再生制御部２１による制御によって静止画記録に適した信号形態に加工されて、静止画記録再生系２５に送られる。なお、インタフェース処理部２２は、静止画記録再生系２５に映像信号を送るのと同時に、表示部２３へも映像信号を送って、表示部２３で表示させるようにすることも可能である。
【００７０】
静止画記録再生系２５では、上記インタフェース処理部２２から入力された映像信号が、静止画記録再生信号処理部２５ａで圧縮等の適宜な処理を施され、記録フォーマットに準拠するように加工されて、静止画記録再生部２５ｂによって半導体メモリーカード２５ｃに記録される。
【００７１】
なお、静止画の再生は、使用者が操作ブロック３０の図示しない操作スイッチを操作することによって為される。使用者による静止画再生の指示は、操作ブロック３０を経て、記録再生ブロック２０の記録再生制御部２１に入力される。そして、上記指示に基づいて記録再生制御部２１は、静止画再生に適した状態に設定する。静止画記録再生部２４ｂで再生された静止画の映像は、表示部２３で表示されると共に外部へも出力することが可能とされる。
【００７２】
次に、ズームレンズ２の付加レンズ群Ｇ５の、光軸上への挿入及び光軸上からの離脱を可能にする駆動装置１９ｂの一例の構成について図２乃至図７を用いて説明する。なお、以下の駆動装置１９ｂに関する説明において方向に関する記述は、図２に矢印で示すように、Ｙ方向を上方、Ｙ′方向を下方、Ｘ方向を右方、Ｘ′方向を左方、Ｚ方向を前方、Ｚ′方向を後方というものとする（図３乃至図７においても、図２に示す方向を用いるものとする。）。
【００７３】
付加レンズ群Ｇ５の駆動装置１９ｂは、図２に示すように、付加レンズ群Ｇ５を保持するレンズ保持枠体５０と、駆動レバー５１と、トグルバネ５２と、駆動レバー５１を駆動して付加レンズ群Ｇ５にズームレンズ２の光軸上への挿入及び光軸上からの離脱を行う図示しない適宜な駆動手段とによって構成される。
【００７４】
レンズ保持枠体５０は、付加レンズ群Ｇ５を保持するものである。レンズ保持枠体５０は、図３に示すように、ズームレンズ２全体が内部に配設されたレンズ鏡筒（一部のみを図示する）５３の所定の位置に設けられたガイド溝５４ａを有するガイド枠５４によって案内されて上下（ズームレンズ２の光軸と直交する平面と平行な方向）に摺動可能にされいる。従って、上記レンズ保持枠体５０を上下に摺動させることによって、付加レンズ群Ｇ５をズームレンズ２の光軸上に挿入し、また、光軸上から離脱させることができる。
【００７５】
上記レンズ保持枠体５０は、図２及び図３に示すように、鏡筒部５０ａとガイド板５０ｂとから成る。上記ガイド板５０ｂは左右方向の寸法よりも上下方向の寸法の方が稍長くされた長方形の板状に形成されている。そして、ガイド板５０ｂの中心部を貫通するように円筒状の鏡筒部５０ａが一体に形成され、これによって、レンズ保持枠体５０は、鏡筒部５０ａの前後方向における略中間の位置からフランジ状にガイド板５０ｂが外方に突出した状態になっている。また、鏡筒部５０ａには付加レンズ群Ｇ５が保持されている。
【００７６】
また、ガイド板５０ｂの上部右側には、後述する駆動レバー５１の係合ピンと係合する、左右方向に延びる長孔５５が形成されている。
【００７７】
なお、レンズ保持枠体５０は、付加レンズ群Ｇ５をズームレンズ２の光軸上に挿入した時（撮像装置１が動画撮影モードの時）に、付加レンズ群Ｇ５の光軸とズームレンズ２の光軸とのズレや付加レンズ群Ｇ５の光軸の倒れが無く、双方の光軸が完全に一致するように付加レンズ群Ｇ５の位置精度を保つ必要がある。しかし、レンズ保持枠体５０の動きを滑らかにするために、ガイド枠５４、５４のガイド溝５４ａ、５４ａとレンズ保持枠体５０のガイド板５０ｂとの間には、図４及び図５に示すように、僅かな隙間を設けることが必要である。
【００７８】
従って、レンズ保持枠体５０のガイド板５０ｂの前面上端には位置決め突起５６、５６が、左右の側面の上端には位置決め突部５７、５７が、下面の左端部には位置決め突部５８が、下面の右端部には係合突部５９が、それぞれ一体に設けられている。
【００７９】
そして、レンズ保持枠体５０に支持された付加レンズ群Ｇ５をズームレンズ２の光軸上に双方の光軸が一致するように挿入する位置まで移動した時には、図６及び図７に示すように、ガイド板５０ｂの後面と、上記位置決め突起５６、５６、位置決め突部５７、５７、５８のぞれぞれの前方、左方、右方及び下方を向いた端面とがガイド枠５４のガイド溝５４ａに当接すると共に、ガイド枠５４の底部に設けられた係合孔５４ｂに係合突部５９が係合される。これによって、レンズ保持枠体５０は、上記ガイド枠５４、５４に案内されて付加レンズ群Ｇ５をズームレンズ２の光軸上に挿入する位置に移動し終えた時には、ガイド板５０ｂとガイド溝５４ａとの間の余分な隙間が無くなってガタが除去され、付加レンズ群Ｇ５の光軸とズームレンズ２の光軸とが一致するようになる。
【００８０】
駆動レバー５１は、図２に示すように、長手方向における略中間の位置に前方に突出した円筒状の突部である回動支点部５１ａが設けられ、該回動支点部５１ａを中心として、回動するようにされている。すなわち、駆動レバー５１の左右の端部には、それぞれ図示しない駆動手段と係合し該駆動手段によって駆動力が付加される部分である被押圧部５１ｂと作用点となる駆動部５１ｃが設けられている。
【００８１】
上記回動支点部５１ａには被支持孔６０が設けられ、該被支持孔６０にレンズ鏡筒５３に設けられた図示しない支持軸が挿入されることによって、駆動レバー５１は鏡筒５３に対して回動自在な状態で支持される。駆動部５１ｃには、上記レンズ保持枠体５０の長孔５５に摺動自在に係合する係合ピン６１が突設されている。
【００８２】
また、駆動レバー５１の回動支点部５１ａと駆動部５１ｃとの中間の位置には、前記した位置検出スイッチ１８の被押圧片１８ａを押圧して内部の接点を開閉させる接点押圧面６２が設けられている。接点押圧面６２は、図２に示すように、駆動レバー５１の位置検出スイッチ１８と対向する上面の一部が側方に張り出した形状とされた部分である。
【００８３】
さらに、駆動レバー５１の回動支点部５１ａと被押圧部５１ｂとの中間の位置には、係止孔６３が設けられ、該係止孔６３とレンズ鏡筒５３に設けられた係止孔６４との間にトグルバネ５２が介挿されている。
【００８４】
そして、撮像装置１において動画撮影モードが選択された時には、駆動回路１９ａによって動作が制御された図示しない駆動手段によって駆動レバー５１は被押圧部５１ｂが上方に押し上げられて回動支点部５１ａを中心として回動する。この駆動レバー５１の回動に伴う被押圧部５１ｂの移動によって、長孔５５に係合ピン６１が係合することによって駆動部５１ｃに連結されたレンズ保持枠体５０は、図３に示す矢印６５の方向（下方に）にガイド枠５４のガイド溝５４ａに沿って摺動し、図６及び図７に示すように、付加レンズ群Ｇ５がズームレンズ２の光軸上に移動して双方の光軸が一致し、ズームレンズ２が動画撮影モード時の状態になる。
【００８５】
また、静止画撮影モードが選択された時には、駆動レバー５１は、駆動手段によって被押圧部５１ｂが引き下げられ、図２の矢印６６の方向（下方）に移動して、回動支点部５１ａを中心として回動する。この駆動レバー５１の回動に伴う被押圧部５１ｂの移動によって、長孔５５に係合ピン６１が係合して駆動部５１ｃに連結されたレンズ保持枠体５０はガイド枠５４のガイド溝５４ａに沿って上方に摺動し、図３乃至図５に示すように、付加レンズ群Ｇ５がズームレンズ２の光軸から離脱して、ズームレンズ２が静止画撮影モード時の状態になる。
【００８６】
そして、位置検出スイッチ１８は、付加レンズ群Ｇ５がズームレンズ２の光軸から離脱してズームレンズ２が静止画撮影モード時の状態になった時には、駆動レバー５１の接点押圧面６２によって被押圧片１８ａが押圧されて、接点が閉じる。
【００８７】
なお、駆動レバー５１の係止孔６３とレンズ鏡筒５３に設けられた係止孔６４との間に介挿されたトグルバネ５２は、所定位置を基準として駆動レバー５１に対する付勢方向が反転することによって駆動レバー５１を異なる方向へ回動させるようにしたものである。すなわち、トグルバネ５２によって駆動レバー５１は、その回動範囲の略中間の位置を境にして、一方の側では付加レンズ群Ｇ５をズームレンズ２の光軸上に挿入する方向へ回動するように付勢され、他方の側では付加レンズ群Ｇ５をズームレンズ２の光軸上からを離脱させる方向へ回動するように付勢される。
【００８８】
従って、トグルバネ５２によって、付加レンズ群Ｇ５は、ズームレンズ２の光軸上に挿入された位置と、ズームレンズ２の光軸上から離脱された位置でそれぞれ安定に保持される。
【００８９】
次に、上記撮像装置１に使用するに適したズームレンズ２の概要について説明する。
【００９０】
本発明ズームレンズ２は、図９及び図１３に示すように、物体側より順に、正の屈折力を有し位置が常時固定の第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有し光軸上を移動することにより主に変倍を行う第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有し位置が常時固定の第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有し光軸上を移動して像位置の変動の補正と合焦を行う第４レンズ群Ｇ４と、正の屈折力を有する付加レンズ群Ｇ５とから成り、付加レンズ群Ｇ５を物体側より順に物体側の面が非球面とされた両凸レンズの第１１レンズＬ１１と両凹レンズの第１２レンズＬ１２との接合レンズによって構成すると共に光軸上への挿脱を可能にし、付加レンズ群Ｇ５を光軸上に挿入した時と光軸上から離脱させた時とでレンズ全系の焦点距離範囲が遷移するようにし、Σ５を付加レンズ群Ｇ５の合成厚、ｆｗ２を第１乃至第４レンズ群と付加レンズ群とから成るレンズ系の広角端における焦点距離、ｎ５１を付加レンズ群Ｇ５の両凸レンズのｄ線における屈折率、ｎ５２を付加レンズ群Ｇ５の両凹レンズのｄ線における屈折率、ｒ５２を付加レンズ群Ｇ５の接合面の曲率半径、Δ５を付加レンズ群Ｇ５の非球面の有効半径位置での母球面からの変形量（像側に変形量を有する場合を正とする）とすると、
０．７＜Σ５／ｆｗ２＜２．５（条件式２）、
−０．１１＜ｆｗ２・（ｎ５２−ｎ５１）／ｒ５２＜−０．０８５（条件式３）、
０．００３＜Δ５／ｆｗ２＜０．０１（条件式４）
の各条件を満足するようにされている。
【００９１】
また、図９及び図１３に示すように、上記第１レンズ群Ｇ１は物体側より順に、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第１レンズＬ１と凸レンズの第２レンズＬ２との接合レンズ及び物体側に凸面を向けた凸メニスカスレンズの第３レンズＬ３によって構成される。第２レンズ群Ｇ２は物体側より順に、凹レンズの第４レンズＬ４及び両凹レンズの第５レンズＬ５と凸レンズの第６レンズＬ６との接合レンズによって構成される。第３レンズ群Ｇ３は、少なくとも１面の非球面を有する両凸レンズの第７レンズＬ７によって構成される。第４レンズ群Ｇ４は物体側より順に、凸レンズの第８レンズＬ８と凹レンズの第９レンズＬ９と凸レンズの第１０レンズＬ１０との３枚接合レンズによって構成されると共に、第４レンズ群Ｇ４の最も物体側の面と最も像側の面のうち、少なくとも一方の面は非球面とされている。なお、上記第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間には、絞りＩＲが配置されている。
【００９２】
さらに、ズームレンズ２は、ｆ４を第４レンズ群Ｇ４の焦点距離とすると、
２．５＜ｆ４／ｆｗ２＜５（条件式５）
を満足するようにされている。
【００９３】
ところで、ズームレンズ２は、第４レンズ群Ｇ４と撮像素子１２との間の光軸上に、付加レンズ群Ｇ５を挿入すること、または、光軸上から離脱させることによって、焦点距離が遷移しても、第１レンズ群Ｇ１から撮像素子１２までの全長が変わらないようにすることを意図している。
【００９４】
以下に、全長を変えずにズームレンズ２の焦点距離を遷移させる為に、第４レンズ群Ｇ４と撮像素子１２との間の光軸上に挿入する付加レンズ群Ｇ５の光学的特性を求める過程について説明する。
【００９５】
例えば、図８（ａ）に示すズームレンズ１００Ａのように、バックフォーカスとしての空間に薄い正レンズ群１０１を付加レンズ群として付加して、第１レンズ群Ｇ１乃至第４レンズ群Ｇ４と、付加レンズ群１０１との合成による焦点距離を元の第１レンズ群乃至第４レンズ群Ｇ４の合成による焦点距離よりも短縮したものが考えられる。しかし、上記ズームレンズ１００Ａにおいては、像面が物体側に移動して全長が短縮されてしまうことになる。
【００９６】
また、図８（ｂ）に示すズームレンズ１００Ｂは、バックフォーカスとしての空間に厚い平行平面ガラスを付加レンズ群１０２として付加したものである。上記ズームレンズ１００Ｂでは、焦点距離を変えずに全長を延ばすことができる。
【００９７】
そこで、上記ズームレンズ１００Ａの結果とズームレンズ１００Ｂの結果を勘案したのが図８（ｃ）に示すズームレンズ１００Ｃである。すなわち、ズームレンズ１００Ｃは、バックフォーカスとしての空間に厚い正レンズ群を付加レンズ群（付加レンズ群）１０３として付加したものである。上記ズームレンズ１００Ｃにあっては、第１レンズ群Ｇ１乃至第４レンズ群Ｇ４と、付加レンズ群１０３との合成による焦点距離を元の第１レンズ群Ｇ１乃至第４レンズ群Ｇ４の合成による焦点距離よりも短縮したにもかかわらず、全長が変化しないことが分かる。
【００９８】
以上のことから、ズームレンズ２に用いられる付加レンズ群Ｇ５は、上記ズームレンズ１００Ｃにおける付加レンズ群１０３のように、正の屈折力を有する厚い正レンズ群によって構成することにした。
【００９９】
次に、撮像装置１及びズームレンズ２の構成を規定した条件式１乃至５について説明する。
【０１００】
条件式１は、静止画撮影モードの時及び動画撮影モードの時とで画角を補正する効果を得ることと、正の屈折力を有する厚い正レンズ群を付加レンズ群Ｇ５として付加した構成（図８（ｃ）の構成）を成り立たせることとのバランスを取るための条件を規定するものである。
【０１０１】
すなわち、条件式１において、「ｆｗ１／ｆｗ２−１」の値が下限を越えると画角補正の効果がほとんどなくなってしまいズームレンズ２にコストと大きさを増すだけの効果しか与えないことになってしまう。また、「ｆｗ１／ｆｗ２−１」の値が上限を越えると、動画撮影モードの時の方が静止画撮影モードの時よりも画角が広くなる過剰補正になり、付加レンズ群Ｇ５の屈折力が強くなって、球面収差や像面湾曲の補正が十分行えなくなる。
【０１０２】
条件式２は、正の屈折力を有する厚い正レンズ群を付加レンズ群Ｇ５として付加した構成（図８（ｃ）の構成）を成り立たせるのに必要な条件を規定するものである。
【０１０３】
すなわち、「Σ５／ｆｗ２」の値が下限を越えると、十分な焦点距離の短縮効果と全長を不変にするという目的が達成できなくなってしまう。また、「Σ５／ｆｗ２」の値が上限を越えると、付加レンズ群Ｇ５が厚くなり過ぎて、バックフォーカスとしての空間に挿入できなくなってしまう。
【０１０４】
条件式３は、付加レンズ群Ｇ５の光軸上への挿脱による球面収差の変化を補正するための条件を規定するものである。なお、付加レンズ群Ｇ５は、正レンズ群なのでアンダー側の球面収差が発生し易いが、収斂光束中に配置された物体側に凹面を向けた接合面に負の屈折力を持たせると、アンダー側の球面収差を補正する効果が得られる。
【０１０５】
そして、「ｆｗ２・（ｎ５２−ｎ５１）／ｒ５２」の値が上限を越えると、アンダー側の球面収差の補正が困難になってしまう。また、「ｆｗ２・（ｎ５２−ｎ５１）／ｒ５２」の値が下限を越えると、球面収差がオーバー側になり易く、像面湾曲もオーバー側に湾曲して補正が困難になる。
【０１０６】
条件式４は、像面湾曲を補正するための条件を規定するものである。上記条件式３に規定された条件を満足することによりアンダー側の球面収差を補正することによって、付加レンズ群Ｇ５からオーバー側の像面湾曲収差が発生してしまうが、条件式４に規定された条件を満足させることにより、付加レンズ群Ｇ５の物体側の面の非球面形状を光軸から離れるに従って曲率が強くなる方向に母球面からの変形量を与えるようにすると、条件式３に規定された条件による影響を打ち消して、像面湾曲収差を補正することができるようになる。付加レンズ群Ｇ５の光軸上への挿脱によらず、球面収差と像面湾曲を良好に保つためには、条件式３に規定された条件と条件式４に規定された条件とのバランスが重要である。
【０１０７】
条件式４において、「Δ５／ｆｗ２」の値が下限を越えると、条件式３で規定された条件の影響が残って、像面がオーバー側に曲がってしまう。また、「Δ５／ｆｗ２」の値が上限を越えると、球面収差がアンダー側に曲がり、バランスを取るのが困難になる。
【０１０８】
条件式５は、レンズ全系を大型化せずに、付加レンズ群Ｇ５の光軸上への挿脱に適したバックフォーカスを確保するための条件を規定するものである。
【０１０９】
すなわち、「ｆ４／ｆｗ２」の値が下限を越えると、バックフォーカスが短くなって、条件式１に規定された条件を満足することが困難になってしまう。また、「ｆ４／ｆｗ２」の値が上限を越えると、バックフォーカスが長くなり過ぎて、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色分解プリズムをバックフォーカス中に挿入するようなレンズに近づいて、ズームレンズ２の大型化と高コスト化が避けられなくなる。
【０１１０】
次に、ズームレンズ２を具体化した、図９乃至図２４に示す数値例１乃至４について説明する。なお、これら数値例１乃至４は、数値例１（図９）に示す第１レンズ群Ｇ１乃至第４レンズ群Ｇ１から成る静止画撮影モード時のズームレンズ２に、それぞれ構成が異なる付加レンズ群Ｇ５を付加した動画撮影モード時の状態を示すものが数値例２（図１３）、数値例３（図１７）及び数値例４（図２１である。
【０１１１】
以下の説明において、「Ｓｉ」は物体側から数えてｉ番目の面、「ｒｉ」は物体側から数えてｉ番目の面「Ｓｉ」の曲率半径、「ｄｉ」は物体側から数えてｉ番目の面［Ｓｉ」とｉ＋１番目の面「Ｓｉ＋１」との間の面間隔、「ｎｉ」は第ｉレンズ「Ｌｉ」を構成する材質のｄ線における屈折率、「νｉ」は第ｉレンズ「Ｌｉ」を構成する材質のｄ線におけるアッベ数とし、「ｎＦＬ」及び「νＦＬ」はフィルタＦＬを構成する材質の屈折率及びアッベ数とする。また、非球面は、「ｘｉ」を非球面の深さ、「Ｈ」を光軸からの高さとすると、以下の数式１によって定義されるものとする。
【０１１２】
【数１】
【０１１３】
表１にズームレンズ２の数値例１の各数値を示す（図９参照）。
【０１１４】
【表１】
【０１１５】
表２に非球面によって構成された第１１面Ｓ１１及び第１４面Ｓ１４の第４次、第６次、第８次、第１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を示す。
【０１１６】
【表２】
【０１１７】
表３に数値例１におけるズームレンズ２の広角端、中間焦点位置及び望遠端における焦点距離、Ｆナンバー、画角（２ω）、ズーミングによって変化する面間隔であるｄ５、ｄ１０、ｄ１３、ｄ１７を示す。
【０１１８】
【表３】
【０１１９】
図１０乃至図１２に、数値例１におけるズームレンズ２の球面収差、歪曲収差及び非点収差を示す。なお、球面収差図において、実線はｄ線、破線はｇ線、一点鎖線はＣ線での値をそれぞれ示し、非点収差図において、実線はサジタル像面歪曲、破線はメリディオナル像面歪曲の値をそれぞれ示すものとする。
【０１２０】
表４にズームレンズ２の数値例２の各数値を示す。なお、数値例２におけるズームレンズ２は、図１３に示すように、数値例１におけるズームレンズ２の第４レンズ群Ｇ４と撮像素子１２との間の光軸上に付加レンズ群Ｇ５を付加した動画撮影モード時の状態である。従って、表４には、付加レンズ群Ｇ５の数値及び付加レンズ群Ｇ５より像側の部分の数値のみを示す。
【０１２１】
【表４】
【０１２２】
表５に非球面によって構成された第１８面Ｓ１８の第４次、第６次、第８次、第１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を示す。
【０１２３】
【表５】
【０１２４】
表６に数値例２におけるズームレンズ２の広角端、中間焦点位置及び望遠端における焦点距離、Ｆナンバー、画角（２ω）、ズーミングによって変化する面間隔であるｄ５、ｄ１０、ｄ１３、ｄ１７を示す。
【０１２５】
【表６】
【０１２６】
上記表６から明らかなように数値例２においては、数値例１の場合と比べても、焦点距離範囲が長い方に遷移しても画角が全く変化していない。
【０１２７】
図１４至図１６に、数値例２におけるズームレンズ２の球面収差、歪曲収差及び非点収差を示す。なお、球面収差図において、実線はｄ線、破線はｇ線、一点鎖線はＣ線での値をそれぞれ示し、非点収差図において、実線はサジタル像面歪曲、破線はメリディオナル像面歪曲の値をそれぞれ示すものとする。
【０１２８】
表７にズームレンズ２の数値例３の各数値を示す。なお、数値例３におけるズームレンズ２は、図１７に示すように、数値例１におけるズームレンズ２の第４レンズ群Ｇ４と撮像素子１２との間の光軸上に上記数値例２のものとは異なる付加レンズ群Ｇ５を付加した動画撮影モード時の状態である。従って、表７には、付加レンズ群Ｇ５の数値及び付加レンズ群Ｇ５より像側の部分の数値のみを示す。
【０１２９】
【表７】
【０１３０】
表８に非球面によって構成された第１８面Ｓ１８の第４次、第６次、第８次、第１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を示す。
【０１３１】
【表８】
【０１３２】
表９に数値例３におけるズームレンズ２の広角端、中間焦点位置及び望遠端における焦点距離、Ｆナンバー、画角（２ω）、ズーミングによって変化する面間隔であるｄ５、ｄ１０、ｄ１３、ｄ１７を示す。
【０１３３】
【表９】
【０１３４】
上記表９から明らかなように数値例３においては、数値例１の場合と比べても、焦点距離範囲が長い方に遷移しても画角が全く変化していない。
【０１３５】
図１８乃至図２０に、数値例３におけるズームレンズ２の球面収差、歪曲収差及び非点収差を示す。なお、球面収差図において、実線はｄ線、破線はｇ線、一点鎖線はＣ線での値をそれぞれ示し、非点収差図において、実線はサジタル像面歪曲、破線はメリディオナル像面歪曲の値をそれぞれ示すものとする。
【０１３６】
表１０にズームレンズ２の数値例４の各数値を示す。なお、数値例４におけるズームレンズ２は、図２１に示すように、数値例１におけるズームレンズ２の第４レンズ群Ｇ４と撮像素子１２との間の光軸上に上記数値例２及び数値例３のものとは異なる付加レンズ群Ｇ５を付加した動画撮影モード時の状態である。従って、表１０には、付加レンズ群Ｇ５の数値及び付加レンズ群Ｇ５より像側の部分の数値のみを示す。
【０１３７】
【表１０】
【０１３８】
表１１に非球面によって構成された第１８面Ｓ１８の第４次、第６次、第８次、第１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を示す。
【０１３９】
【表１１】
【０１４０】
表１２に数値例４におけるズームレンズ２の広角端、中間焦点位置及び望遠端における焦点距離、Ｆナンバー、画角（２ω）、ズーミングによって変化する面間隔であるｄ５、ｄ１０、ｄ１３、ｄ１７を示す。
【０１４１】
【表１２】
【０１４２】
上記表１２から明らかなように数値例４においては、数値例１の場合と比べても、焦点距離範囲が長い方に遷移しても画角が全く変化していない。
【０１４３】
図２１乃至図２４に、数値例４におけるズームレンズ２の球面収差、歪曲収差及び非点収差を示す。なお、球面収差図において、実線はｄ線、破線はｇ線、一点鎖線はＣ線での値をそれぞれ示し、非点収差図において、実線はサジタル像面歪曲、破線はメリディオナル像面歪曲の値をそれぞれ示すものとする。
【０１４４】
表１３に数値例１のズームレンズ２に付加レンズ群Ｇ５を付加した数値例２乃至４の前記条件式１乃至５に係る各数値を示す。
【０１４５】
【表１３】
【０１４６】
上記表１３において、αの値に対して「ｆｗ１／ｆｗ２−１」の値が１．０αであると、静止画撮影モード時と動画撮影モード時で画角が変化しないことを意味する。
【０１４７】
α＝０．２０とα＝０．２５の場合において数値例４では、「ｆｗ１／ｆｗ２−１」の値が条件式１の上限（１．１α）を越えてしまっている。従って、数値例４はα＝０．２０とα＝０．２５の場合においては、動画撮影モードの時よりも静止画撮影モードの時の方が画角は狭くなる、すなわち、動画撮影モードの時よりも静止画撮影モードの時の方が撮像素子１２の有効画面領域の画素数が少なくなってしまうので、本発明の目的に適合しなくなってしまう。
【０１４８】
なお、「ｆｗ１／ｆｗ２−１」の値が１．０α未満である時は、その値と１．０αとの差だけ画角が狭くなることになるが、その画角の差によって生じるズームレンズ２の有効像円の余裕を、映像信号処理における手振れ補正に応用することが可能になる。
【０１４９】
また、「ｆｗ１／ｆｗ２−１」の値が条件式１の下限（０．４α）を越えてしまうと、付加レンズ群Ｇ５による画像補正効果が小さくなって本発明の目的を達成できなくなる。
【０１５０】
次に、本発明の第２、第３及び第４の実施の形態にかかる撮像装置並びに第３の実施の形態にかかる撮像装置に使用するズームレンズについて説明する。なお第２、第３及び第４の実施の形態にかかる撮像装置も静止画モードと動画モードを有するものである。
【０１５１】
最初に、図２５乃至図２９を参照して撮像装置の概要を述べる。
【０１５２】
撮像装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃの基本構成は、図１に示した第１の実施の形態にかかる撮像装置１と同様であり、カメラブロック１０、記録再生部２０、操作ブロック３０に大別される。そこで、各部１０、２０、３０の構成及び動作のうち、撮像装置１と異なる部分について主に説明し、撮像装置１と同様の部分については説明を省略し又は簡略化する。
【０１５３】
カメラブロック１０は、撮影レンズであるズームレンズ２Ａ、２Ｂ、２Ｃと、撮像素子１２と、撮影時に任意に選択することが可能な第１の撮影モード及び第２の撮影モードを備え、撮像素子１２の撮像面は上記第１の撮影モードが選択された時には撮像素子の各画素から個別の情報が得られるようにされており、上記第２の撮影モードが選択された時には撮像素子の各画素から、隣接する複数の画素の情報を混合して画素ピッチが粗い撮像素子と等価な情報が得られるようになされている。
【０１５４】
図２６に撮影モードの切換に伴う画素ピッチの切換の様子を、模式的に示す。撮像素子１２の各画素はそれぞれ色フィルタで覆われており、その色フィルタの配列の一部を模式的に図２６（ａ）に示す。ここでＲは赤、Ｇは緑、Ｂは青の色を透過する色フィルタを示す。図２６（ａ）に示すように、水平および垂直に２画素ずつ同じ色フィルタが繰り返し配列されて、水平方向に２画素分及び垂直方向に２画素分の計４画素が同じ色のフィルタによって覆われている。
【０１５５】
上記第１の撮影モードでは、図２６（ａ）に示した各画素から個別の映像情報が得られて、解像度の高い映像情報を得ることが出来る。また第２の撮影モードでは、図２６（ｂ）に示すように、同じ色の隣接した４画素の情報を混合して映像信号として読み出すことによって、画素ピッチが水平、垂直とも２倍になった画素ピッチの粗い映像情報を得られるように構成されている。
【０１５６】
なお、上記したように、水平及び垂直にそれぞれ２画素、計４画素の色（フィルターの色）を同じにする方式は、複数の画素の情報を混合する方式の一例にすぎない。すなわち、情報を混合する画素の数は「４」に限らず、「４」より多くても、また、「４」より少なくても良く、さらに、水平及び垂直それぞれに同数の画素を選択する必要はなく、混合した結果の実効的にピッチの粗い画素の形状が横長であっても、また、縦長であってもかまわない。要は、画像の使用目的に応じて選択すればよい。
【０１５７】
撮像素子１２は、離散的に配列された画素によって画像情報を光電変換することから、画素ピッチから決まるナイキスト周波数より高い空間周波数の画像に対して、色偽信号やモアレ縞という不具合が生じる。画素ピッチから決まる上記欠点を軽減する目的で、撮影レンズと撮像素子１２の間に光学ローパスフィルタが配置され、撮影レンズによって本来１点に結像される点像を複数の点像に分散させて結像させ、撮影レンズの画像の高周波成分のＭＴＦを低減させる必要がある。
【０１５８】
光学ローパスフィルタの特性は、第１の撮影モードに適合するようにすると、第２の撮影モードでは色偽信号やモアレ縞による画質への悪影響が顕著になり、逆に第２の撮影モードに合わせた特性に設定すると、第１の撮影モードで細かい画素ピッチから期待される高解像度が得られなくなる。従って、第１の撮影モードと第２の撮影モードとの切換に合わせて、光学ローパスフィルタの特性を切換えることが望ましい。
【０１５９】
図２５に示す第２の実施の形態１Ａでは、特性の異なる光学ローパスフィルタＦ１とＦ２が一体的に保持されているフィルタ部材ＦＢを光軸にほぼ直交する方向に可動とすることで、光学ローパスフィルタＦ１とＦ２のいずれかが光軸上に挿入される構成になっている。破線で示したように、光学ローパスフィルタＦ１が光軸上に挿入されるようにフィルタ体１９を移動させると、撮影モード切換えスイッチ１８の接点１８ｂが閉じ、その情報はカメラブロック１０のカメラ制御部１３と記録再生部２０の記録再生制御部２１に伝えられて、カメラブロック１０および記録再生部２０の全ての設定が、第１の撮影モードに対応するように切換えられる。
【０１６０】
次に、実線で示したように、光軸上に位置される光学ローパスフィルタをＦ１からＦ２に切換えると、撮影モード切換えスイッチ１８が接点１８ｂが開いて、その情報がカメラブロック１０のカメラ制御部１３と記録再生部２０の記録再生制御部２１に伝えられて、カメラブロック１０および記録再生部２０の全ての設定が、第２の撮影モードに対応するように切換えられる。また厚みが異なる光学ローパスフィルタＦ１とＦ２の影響で結像位置に光軸方向のずれが生じるが、フォーカスレンズＧ４の光軸方向での位置を修正することで、撮像素子１２上に結像するようにカメラ制御部１３が制御する。
【０１６１】
図２７に示す第３の実施の形態１Ｂでは、ズームレンズ２Ｂにおいて第４レンズ群Ｇ４と撮像素子１２との間に、常時固定の光学ローパスフィルタＦ１が配置されており、光学ローパスフィルタＦ１は第１の撮影モードに対応した光学特性を有している。また光学ローパスフィルタＦ２が光軸上への挿入及び離脱自在にできるように光軸にほぼ直行して移動できるように構成されている。この光学ローパスフィルタＦ２を破線に示すように光軸上から離脱させると、撮影モード切換えスイッチ１８の接点１８ｂが閉じ、第２の実施の形態にかかる撮像装置１Ａと同様に全ての設定が第１の撮影モードに設定される。また光学ローパスフィルタＦ２を光軸上に挿入すると、撮影モード切換えスイッチ１８の接点１８ｂが開いて、第２の実施の形態１Ａと同様に、全ての設定が第２の撮影モードに設定される。ここで光学ローパスフィルタＦ２は、光学ローパスフィルタＦ１の特性に比べて、水平または垂直のいずれか一方または両方の、高周波におけるＭＴＦ特性が低下するように作用する特性を有している。
【０１６２】
図２８に示す第４の実施の形態にかかる撮像装置１Ｃにおける撮像素子１２の画素情報の読み出し方を図２９に模式的に示す。
【０１６３】
第１の撮影モードが選択されたときは、撮像素子の各画素から個別の情報が得られるようになされており、また可能な限り広い範囲を有効画面領域として使用するようになされている。第２の撮影モードが選択されたときは、撮像素子の各画素から、隣接する複数の画素の情報を混合して画素ピッチの粗い撮像素子と等価な情報が得られるようになされており、また第１の撮影モードが選択されたときよりも狭い範囲を有効画面領域として使用するようにされている。
【０１６４】
また、撮像装置１Ｃにあっては、撮像素子１２の直前に常時固定の第１の光学ローパスフィルタＦ１が配置され、第１の光学ローパスフィルタＦ１の物体側の位置に光軸上への挿入及び光軸上からの離脱が可能にされた正の屈折力を有する付加レンズ群（第５レンズ群）Ｇ５及びこの付加レンズ群Ｇ５と一体的に保持された可動な第２の光学ローパスフィルタＦ２を有する。上記付加レンズ群Ｇ５及び第２の光学ローパスフィルタＦ２は第１の撮影モードから第２の撮影モードへ切り替えられた時には光軸上に挿入されてズームレンズの焦点距離範囲を短縮すると共に第２の光学ローパスフィルタＦ２の効果で高周波のＭＴＦを低減させ、また第２の撮影モードから第１の撮影モードへ切り替えられたときに光軸上から離脱して焦点距離範囲を延長するとともに第１の光学ローパスフィルタＦ１の効果だけになって高周波のＭＴＦが高くなることにより、第１の撮影モードが選択されたときと第２の撮影モードが選択されたときとの撮像素子の画素ピッチの切換えに合わせたＭＴＦ特性の切換えと、有効画面領域の寸法の違いによって生じる画角の変化を緩和する。
【０１６５】
また、第２の撮影モードの動画撮影時には、撮像装置の揺れを検出して、全画面寸法から動画で読み出す有効画像の位置を、各フィールド毎にずらして、手ブレによる画像の揺れを補正することが出来る。図２９で破線で示した四角は、動画で読み出す位置をフィールド毎にずらして手ブレ補正を行うことを模式的に示している。
【０１６６】
そして、撮像装置１Ｃにあっては、付加レンズ群および第２の光学ローパスフィルタＦ２の光軸上への挿入及び光軸上からの離脱を検出することによって各部の状態が、第１の撮影モードまたは第２の撮影モードに合わせて設定される。
【０１６７】
なお、上記した撮像装置１Ａのフィルタ部材ＦＢ、撮像装置１Ｂの第２の光学ローパスフィルタＦ２、撮像装置１Ｃの付加レンズ群５Ｇ及び可動光学ローパスフィルタＦ２の光軸上への出し入れには、例えば、図２乃至図７に示した駆動装置１９ｂのような駆動装置を利用することができる。
【０１６８】
次に、第４の実施の形態にかかる撮像装置１Ｃにおいて使用するのに適したズームレンズ２Ｃの概要について説明する。
【０１６９】
本発明ズームレンズ２Ｃは、図３０に示すように、物体側より順に、正の屈折力を有し位置が常時固定の第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有し光軸上を移動することにより主に変倍を行う第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有し位置が常時固定の第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有し光軸上を移動して像位置の変動の補正と合焦を行う第４レンズ群Ｇ４と、正の屈折力を有する付加レンズ群Ｇ５および付加レンズ群Ｇ５と一体的に保持されて可動の第２の光学ローパスフィルタＦ２とから成り、付加レンズ群Ｇ５を物体側より順に物体側の面が非球面とされた両凸レンズの第１１レンズＬ１１と両凹レンズの第１２レンズＬ１２との接合レンズによって構成するとともに、付加レンズ群Ｇ５と第２の光学ローパスフィルタＦ２を光軸上に挿入したときと光軸上から離脱させたときとでレンズ全系の焦点距離範囲が遷移するようにし、Σ５を付加レンズ群Ｇ５と第２の光学ローパスフィルタＦ２との合成厚、ｆｗ２を第１乃至第４レンズ群と付加レンズ群とから成るレンズ系の広角端における焦点距離、ｎ５１を付加レンズ群Ｇ５の両凸レンズのｄ線における屈折率、ｎ５２を付加レンズ群Ｇ５の両凹レンズのｄ線における屈折率、ｒ５２を付加レンズ群Ｇ５の接合面の曲率半径、Δ５を付加レンズ群Ｇ５の非球面の有効半径位置での母球面からの変形量（像側に変形量を有する場合を正とする）とすると、下記の各条件式２乃至４を満足するようにしたものである。
０．７＜Σ５／ｆｗ２＜２．５ （条件式２）
−０．１１＜ｆｗ２・（ｎ５２−ｎ５１）／ｒ５２＜−０．０８５（条件式３）
０．００３＜Δ５／ｆｗ２＜０．０１ （条件式４）
【０１７０】
また、図３０に示すように、上記第１レンズ群Ｇ１は物体側より順に、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第１レンズＬ１と凸レンズの第２レンズＬ２との接合レンズ及び物体側に凸面を向けた凸メニスカスレンズの第３レンズＬ３によって構成される。第２レンズ群Ｇ２は物体側より順に、凹レンズの第４レンズＬ４及び両凹レンズの第５レンズＬ５と凸レンズの第６レンズＬ６との接合レンズによって構成される。第３レンズ群Ｇ３は、少なくとも１面の非球面を有する両凸レンズの第７レンズＬ７によって構成される。第４レンズ群Ｇ４は物体側より順に、凸レンズの第８レンズＬ８と凹レンズの第９レンズＬ９と凸レンズの第１０レンズＬ１０との３枚接合レンズによって構成されると共に、第４レンズ群Ｇ４の最も物体側の面と最も像側の面のうち、少なくとも一方の面は非球面とされている。なお、上記第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間には、絞りＩＲが配置されている。
【０１７１】
さらに、ズームレンズ２Ｃは、ｆ４を第４レンズ群Ｇ４の焦点距離とすると、
２．５＜ｆ４／ｆｗ２＜５ （条件式５）
を満足するようにしたものである。
【０１７２】
ところで、ズームレンズ２Ｃは、第４レンズ群Ｇ４と撮像素子１２との間の光軸上に、付加レンズ群Ｇ５および第２の光学ローパスフィルタＦ２を挿入すること、または、光軸上から離脱させることによって、焦点距離が遷移しても、第１レンズ群Ｇ１から撮像素子１２までの全長が変わらないようにすることを意図している。
【０１７３】
次に、撮像装置１Ｃ及びズームレンズ２Ｃの構成を規定する条件式２乃至５について説明する。
【０１７４】
条件式２は、正の屈折力を有する厚い正レンズ群を付加レンズ群Ｇ５と第２の光学ローパスフィルタＦ２との合成厚として付加した構成を成り立たせるのに必要な条件を規定するものである。
【０１７５】
すなわち、「Σ５／ｆｗ２」の値が下限を越えると、十分な焦点距離の短縮効果と全長を不変にするという目的が達成できなくなってしまう。また、「Σ５／ｆｗ２」の値が上限を越えると、付加レンズ群Ｇ５が厚くなり過ぎて、バックフォーカスとしての空間に挿入できなくなってしまう。
【０１７６】
条件式３は、付加レンズ群Ｇ５と第２の光学ローパスフィルタＦ２の光軸上への挿脱による球面収差の変化を補正するための条件を規定するものである。なお、付加レンズ群Ｇ５は、正レンズ群なのでアンダー側の球面収差が発生し易いが、収斂光束中に配置された物体側に凹面を向けた接合面に負の屈折力を持たせると、アンダー側の球面収差を補正する効果が得られる。
【０１７７】
そして、「ｆｗ２・（ｎ５２−ｎ５１）／ｒ５２」の値が上限を越えると、アンダー側の球面収差の補正が困難になってしまう。また、「ｆｗ２・（ｎ５２−ｎ５１）／ｒ５２」の値が下限を越えると、球面収差がオーバー側になり易く、像面湾曲もオーバー側に湾曲して補正が困難になる。
【０１７８】
条件式４は、像面湾曲を補正するための条件を規定するものである。上記条件式３に規定された条件を満足することによりアンダー側の球面収差を補正することによって、付加レンズ群Ｇ５と第２の光学ローパスフィルタＦ２からオーバー側の像面湾曲収差が発生してしまうが、条件式４に規定された条件を満足させることにより、付加レンズ群Ｇ５の物体側の面の非球面形状を光軸から離れるに従って曲率が強くなる方向に母球面からの変形量を与えるようにすると、条件式３に規定された条件による影響を打ち消して、像面湾曲収差を補正することができるようになる。付加レンズ群Ｇ５と第２の光学ローパスフィルタＦ２の光軸上への挿脱によらず、球面収差と像面湾曲を良好に保つためには、条件式３に規定された条件と条件式４に規定された条件とのバランスが重要である。
【０１７９】
条件式４において、「Δ５／ｆｗ２」の値が下限を越えると、条件式３で規定された条件の影響が残って、像面がオーバー側に曲がってしまう。また、「Δ５／ｆｗ２」の値が上限を越えると、球面収差がアンダー側に曲がり、バランスを取るのが困難になる。
【０１８０】
条件式５は、レンズ全系を大型化せずに、付加レンズ群Ｇ５と第２の光学ローパスフィルタＦ２の光軸上への挿脱に適したバックフォーカスを確保するための条件を規定するものである。
【０１８１】
すなわち、「ｆ４／ｆｗ２」の値が下限を越えると、バックフォーカスが短くなってしまう。また、「ｆ４／ｆｗ２」の値が上限を越えると、バックフォーカスが長くなり過ぎて、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色分解プリズムをバックフォーカス中に挿入するようなレンズに近づいて、ズームレンズ２Ｃの大型化と高コスト化が避けられなくなる。
【０１８２】
次に、図３０に示した構成に基づいてズームレンズ２Ｃを具体化した数値例５及び６について説明する。なお、数値例５は図３０に示す第１レンズ群Ｇ１乃至第４レンズ群Ｇ４から成る静止画モード時の状態のズームレンズ２Ｃに関するものであり、数値例６は図３０に示すものに付加レンズ群Ｇ５と第２の光学ローパスフィルタＦ２を付加した動画モード時の状態（図３４）のズームレンズ２Ｃに関するものである。
【０１８３】
以下の説明において、「Ｓｉ」は物体側から数えてｉ番目の面、「ｒｉ」は物体側から数えてｉ番目の面「Ｓｉ」の曲率半径、「ｄｉ」は物体側から数えてｉ番目の面［Ｓｉ」とｉ＋１番目の面「Ｓｉ＋１」との面間隔、「ｎｉ」は第ｉレンズ「Ｌｉ」を構成する材質のｄ線における屈折率、「ｖｉ」は第ｉレンズ「Ｌｉ」を構成する材質のｄ線におけるアッベ数とし、「ｎＱ」及び「ｖＱ」は光学ローパスフィルタを構成する材質の屈折率及びアッベ数、「ｎＦＬ」及び「ｖＦＬ」はその他のフィルタＦＬを構成する材質の屈折率及びアッベ数とする。また、非球面は、「ｘｉ」を非球面の深さ、「Ｈ」を光軸からの高さとすると、上記した数式１によって定義されるものとする。
【０１８４】
表１４にズームレンズ２Ｃの数値例５の各数値を示す（図３０参照）。なお、第１レンズ群Ｇ１乃至第４レンズ群Ｇ４までの各数値は上記第１の実施の形態にかかるズームレンズ２の数値例１における各数値（表１参照）と同じであるので、表１４には付加レンズ群Ｇ５の数値及び付加レンズ群Ｇ５より像側の部分の数値のみを示す。
【０１８５】
【表１４】
【０１８６】
なお、非球面によって構成された第１１面Ｓ１１及び第１４面Ｓ１４の第４次、第６次、第８次、第１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０の値は上記第１の実施の形態におけるそれらと同じであるので、表２を援用する。
【０１８７】
表１５に数値例５におけるズームレンズ２Ｃの広角端、中間焦点位置及び望遠端における焦点距離、Ｆナンバー、画角（２ω）ズーミングによって変化する面間隔であるｄ５、ｄ１０、ｄ１３、ｄ１７を示す。
【０１８８】
【表１５】
【０１８９】
図３１乃至図３３に数値例５の各焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。なお、球面収差曲線図においてｄ線を実線、ｇ線を破線、Ｃ線を一点鎖線で示す。非点収差曲線図においてサジタル像面湾曲を実線、メリディオナル像面湾曲を破線で示す。
【０１９０】
次に、図３４に示す、上記数値例１に第５レンズ群Ｇ５と第２の光学ローパスフィルタＦ２を光軸上に挿入したときの数値例６の各数値を表１６に示す。なお、ここでも、付加レンズ群Ｇ５の数値及び付加レンズ群Ｇ５より像側の部分の数値のみを示す。
【０１９１】
【表１６】
【０１９２】
非球面によって構成された第１８面Ｓ１８の第４次、第６次、第８次、第１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を表１７に示す。
【０１９３】
【表１７】
【０１９４】
表１８に数値例６におけるズームレンズ２Ｃの広角端、中間焦点位置及び望遠端における焦点距離、Ｆナンバー、画角（２ω）ズーミングによって変化する面間隔であるｄ５、ｄ１０、ｄ１３、ｄ１７を示す。
【表１８】
【０１９５】
図３５乃至図３７に数値例６の各焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。なお、球面収差曲線図においてｄ線を実線、ｇ線を破線、Ｃ線を一点鎖線で示す。非点収差曲線図においてサジタル像面湾曲を実線、メリディオナル像面湾曲を破線で示す。
【０１９６】
なお、前記各実施の形態において示した各部の具体的な形状及び構造は、何れも本発明を実施するに際して行う具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、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。
【０１９７】
【発明の効果】
以上に記載したところから明らかなように、本発明撮像装置は、ズームレンズと撮像素子を有し、撮影時に任意に選択することが可能な第１の撮影モード及び第２の撮影モードを備え、撮像素子の撮像面は第１の撮影モードが選択された時には可能な限り広い範囲が有効画面領域として使用されようにされていると共に第２の撮影モードが選択された時には第１の撮影モードが選択された時よりも狭い範囲が有効画面領域として使用されようにされ、ズームレンズは最も像側の位置に光軸上への挿入及び光軸上からの離脱が可能にされた正の屈折力を有する付加レンズ群を有し、付加レンズ群は第１の撮影モードから第２の撮影モードへ切り替えられた時には光軸上に挿入されてズームレンズの焦点距離範囲を短縮すると共に第２の撮影モードから第１の撮影モードへ切り替えられた時には光軸上から離脱して焦点距離範囲を延長して、第１の撮影モードが選択された時と第２の撮影モードが選択された時との撮像素子の有効画面領域とされる範囲の違いによって生じる画角の変化を緩和し、ズームレンズが、物体側より順に、正の屈折力を有し位置が常時固定の第１レンズ群と、負の屈折力を有し光軸上を移動することにより主に変倍を行う第２レンズ群と、正の屈折力を有し位置が常時固定の第３レンズ群と、正の屈折力を有し光軸上を移動して像位置の変動の補正と合焦を行う第４レンズ群と、正の屈折力を有する付加レンズ群とから成り、第１レンズ群を物体側より順に物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第１レンズと凸レンズの第２レンズとの接合レンズ及び物体側に凸面を向けた凸メニスカスレンズの第３レンズによって構成し、第２レンズ群を物体側より順に凹レンズの第４レンズ及び両凹レンズの第５レンズと凸レンズの第６レンズとの接合レンズによって構成し、第３レンズ群を少なくとも１面の非球面を有する両凸レンズの第７レンズによって構成し、第４レンズ群を物体側より順に凸レンズの第８レンズと凹レンズの第９レンズと凸レンズの第１０レンズとの３枚接合レンズによって構成すると共に、最も物体側の面と最も像側の面のうち少なくとも一方の面を非球面とし、付加レンズ群を物体側より順に物体側の面が非球面とされた両凸レンズと両凹レンズとの接合レンズによって構成すると共に光軸上への挿入及び光軸上からの離脱を可能にし、付加レンズ群を光軸上に挿入した時と光軸上から離脱させた時とでレンズ全系の焦点距離範囲が遷移するようにし、Σ５を付加レンズ群の合成厚、ｆｗ２を第１乃至第４レンズ群と付加レンズ群とから成るレンズ系の広角端における焦点距離、ｎ５１を付加レンズ群の両凸レンズのｄ線における屈折率、ｎ５２を付加レンズ群の両凹レンズのｄ線における屈折率、ｒ５２を付加レンズ群の接合面の曲率半径、Δ５を付加レンズ群の非球面の有効半径位置での母球面からの変形量（像側に変形量を有する場合を正とする）、ｆ４を第４レンズ群の焦点距離とした場合において、０．７＜Σ５／ｆｗ２＜２．５、−０．１１＜ｆｗ２・（ｎ５２−ｎ５１）／ｒ５２＜−０．０８５、０．００３＜Δ５／ｆｗ２＜０．０１、２．５＜ｆ４／ｆｗ２＜５の各条件を満足するようにしたことを特徴とする。
【０１９８】
従って、本発明撮像装置にあっては、第１の撮影モードが選択されたときにおいては付加レンズ群を光軸上から離脱させて焦点距離範囲を延長させ、また、第２の撮影モードが選択された時においては付加レンズ群を光軸上に挿入させることによって焦点距離範囲を短縮させるので、第１の撮影モードと第２の撮影モードとで有効画面領域の大きさが異なることによって生じる撮影画角の変化を緩和して、第１の撮影モードと第２の撮影モードとの切り替え時に使用者に違和感を与えることを回避することができる。また、静止画撮影時及び動画撮影時共に、各種収差が良好に補正された高画質の映像を得ることができる。
【０１９９】
請求項２に記載した発明にあっては、第１の撮影モードが静止画を撮影する静止画撮影モードであり、第２の撮影モードが動画を撮影する動画撮影モードであり、撮像素子の有効画面領域の対角寸法を、動画撮影モードの時を１とし、静止画撮影モードの時を１＋αとし、ｆｗ１を静止画撮影モード時のズームレンズの広角端における焦点距離、ｆｗ２を動画撮影モード時のズームレンズの広角端における焦点距離とした場合において、各撮影モード時におけるズームレンズの各焦点距離と撮像素子の有効画面領域の対角寸法との関係を０．４α＜ｆｗ１／ｆｗ２−１＜１．１αの条件を満足するようにしたので、第１の撮影モードが選択された時と第２の撮影モードが選択された時との撮像素子の有効画面領域の寸法の違いによって生じる画角の変化を緩和することができると共に、球面収差や像面湾曲の補正を効果的に行って良好な光学特性を得ることができる。
【０２００】
請求項３に記載した発明にあっては、ズームレンズが、位置が常時固定にされた複数の固定レンズ群と位置が可動にされた可動レンズ群とを有し、固定レンズ群と撮像素子とを固定のレンズ鏡筒に一体的に保持して固定レンズ群と撮像素子との位置関係を不変にして、上記付加レンズ群の光軸上への挿入時及び光軸上からの離脱時も結像位置が一定に保たれるようにしたので、付加レンズ群を光軸上に挿入した時に、付加レンズ群の光軸と、固定レンズ群及び撮像素子の光軸とを一致させ易くなり、光軸の不一致に伴う光学特性の劣化を防止することができる。
【０２０２】
本発明ズームレンズは、物体側より順に、正の屈折力を有し位置が常時固定の第１レンズ群と、負の屈折力を有し光軸上を移動することにより主に変倍を行う第２レンズ群と、正の屈折力を有し位置が常時固定の第３レンズ群と、正の屈折力を有し光軸上を移動して像位置の変動の補正と合焦を行う第４レンズ群と、正の屈折力を有する付加レンズ群とから成り、付加レンズ群を物体側より順に物体側の面が非球面とされた両凸レンズと両凹レンズとの接合レンズによって構成すると共に光軸上への挿入及び光軸上からの離脱を可能にして、付加レンズ群を光軸上に挿入した時と光軸上から離脱させた時とでレンズ全系の焦点距離範囲が遷移するようにし、Σ５を付加レンズ群の合成厚、ｆｗ２を第１乃至第４レンズ群と付加レンズ群とから成るレンズ系の広角端における焦点距離、ｎ５１を付加レンズ群の両凸レンズのｄ線における屈折率、ｎ５２を付加レンズ群の両凹レンズのｄ線における屈折率、ｒ５２を付加レンズ群の接合面の曲率半径、Δ５を付加レンズ群の非球面の有効半径位置での母球面からの変形量（像側に変形量を有する場合を正とする）とした場合において、０．７＜Σ５／ｆｗ２＜２．５、−０．１１＜ｆｗ２・（ｎ５２−ｎ５１）／ｒ５２＜−０．０８５、０．００３＜Δ５／ｆｗ２＜０．０１の各条件を満足するようにしたことを特徴とする。
【０２０３】
従って、本発明ズームレンズにあっては、撮影モードの選択によって撮像素子の有効画面領域の大きさが異なってしまうことによって生じる撮影画角の変化を緩和することができると共に、各種収差が良好に補正された高画質の映像を得ることができる。従って、例えば、有効画面領域の大きさがそれぞれ異なる撮影モードを有する撮像装置の撮像レンズに適用した場合において、付加レンズ群が光軸上から離脱した時に焦点距離範囲が延長され、また、付加レンズ群が光軸上に挿入された時に焦点距離範囲が短縮されるので、有効画面領域の大きさが異なることによって生じる撮影画角の変化を緩和して、撮影モードの切り替え時に使用者に違和感を与えることを回避することができる。
【０２０４】
請求項５に記載した発明にあっては、第１レンズ群を物体側より順に物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第１レンズと凸レンズの第２レンズとの接合レンズ及び物体側に凸面を向けた凸メニスカスレンズの第３レンズによって構成し、第２レンズ群を物体側より順に凹レンズの第４レンズ及び両凹レンズの第５レンズと凸レンズの第６レンズとの接合レンズによって構成し、第３レンズ群を少なくとも１面の非球面を有する両凸レンズの第７レンズによって構成し、第４レンズ群を物体側より順に凸レンズの第８レンズと凹レンズの第９レンズと凸レンズの第１０レンズとの３枚接合レンズによって構成すると共に最も物体側の面と最も像側の面のうち少なくとも一方の面が非球面とし、ｆ４を第４レンズ群の焦点距離とした場合において、２．５＜ｆ４／ｆｗ２＜５の条件を満足するようにしたので、静止画撮影時及び動画撮影時共に、各種収差が良好に補正された高画質の映像を得ることができる。
【０２０８】
請求項６に記載した撮像装置にあっては、ズームレンズと撮像素子を有し、撮影時に任意に選択することが可能な第１の撮影モード及び第２の撮影モードを備え、上記第１の撮影モードが選択されたときは上記撮像素子の撮像面のうち可能な限り広い範囲が有効画面領域として使用されると共に、撮像素子の各画素から得られる個別の情報をそれぞれ１画素の情報として取り出して画像を構成し、上記第２の撮影モードが選択されたときは上記撮像素子の撮像面のうち第１の撮影モードが選択されたときよりも狭い範囲が有効画面領域として使用されると共に、撮像素子の各画素のうち隣接する複数の画素から得られる情報を混合した情報を１画素の情報として取り出して第１の撮影モードに比較して画素ピッチが粗い画像を構成するようになされている撮像装置であって、上記ズームレンズと撮像素子との間の光軸上に、常時固定な固定光学ローパスフィルタを配置すると共に、上記ズームレンズは最も像側の位置に、光軸上への挿入及び光軸上からの離脱が可能にされた正の屈折力を有する付加レンズ群と、該付加レンズ群と一体的に移動される可動光学ローパスフィルタとを有し、上記付加レンズ群と可動光学ローパスフィルタは、第１の撮影モードから第２の撮影モードへ切り替えられたときは光軸上に挿入されてズームレンズの焦点距離範囲を短い方に遷移させるとともに粗い画素ピッチに対応したローパス効果を与え、また第２の撮影モードから第１の撮影モードへ切り替えられたときは光軸上から離脱して焦点距離範囲を長いほうに遷移させて、第１の撮影モードが選択されたときと第２の撮影モードが選択されたときとの撮像素子の有効画面領域の寸法の違いによって生じる画角の変化を緩和すると共に、細かい画素ピッチに対応したローパス効果を与えるように構成したので、実効的な画素ピッチの切り換えに連動して光学ローパスフィルタのＭＴＦ特性を適切に切換えることができ、それによって、静止画と動画を常に高画質で記録することが出来るのに加え、第１の撮影モードと第２の撮影モードとで有効画面領域の大きさが異なることによって生じる撮影画角の変化を緩和して、第１の撮影モードと第２の撮影モードとの切り替え時に使用者に違和感を与えることを回避することができる。また、静止画撮影時及び動画撮影時共に、各種収差が良好に補正された高画質の映像を得ることができる。
【０２０９】
請求項７に記載した発明にあっては、上記ズームレンズが、位置が常時固定にされた複数の固定レンズ群と位置が可動にされた可動レンズ群とを有し、上記固定レンズ群と撮像素子とを固定のレンズ鏡筒に一体的に保持して固定レンズ群と撮像素子との位置関係を不変にして、上記付加レンズ群と可動光学ローパスフィルタの光軸上への挿入時及び光軸上からの離脱時も結像位置が一定に保たれるようにしたので、付加レンズ群と可動光学ローパスフィルタとを光軸上に挿入した時に、付加レンズ群の光軸と、固定レンズ群及び撮像素子の光軸とを一致させ易くなり、光軸の不一致に伴う光学特性の劣化を防止することができる。
【０２１１】
請求項８に記載したズームレンズは、物体側より順に、正の屈折力を有し位置が常時固定の第１レンズ群と、負の屈折力を有し光軸上を移動することにより主に変倍を行う第２レンズ群と、正の屈折力を有し位置が常時固定の第３レンズ群と、正の屈折力を有し光軸上を移動して像位置の変動の補正と合焦を行う第４レンズ群と、正の屈折力を有する付加レンズ群と可動光学ローパスフィルタとから成るズームレンズであって、上記第１レンズ群は物体側より順に、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第１レンズと凸レンズの第２レンズとの接合レンズ及び物体側に凸面を向けた凸メニスカスレンズの第３レンズによって構成され、上記第２レンズ群は物体側より順に、凹レンズの第４レンズ及び両凹レンズの第５レンズと凸レンズの第６レンズとの接合レンズによって構成され、上記第３レンズ群は少なくとも１面の非球面を有する両凸レンズの第７レンズによって構成され、上記第４レンズ群は物体側より順に、凸レンズの第８レンズと凹レンズの第９レンズと凸レンズの第１０レンズとの３枚接合レンズによって構成されると共に、最も物体側の面と最も像側の面のうち少なくとも一方の面が非球面とされ、上記付加レンズ群は物体側より順に、物体側の面が非球面とされた両凸レンズと両凹レンズとの接合レンズによって構成され、可動光学ローパスフィルタは付加レンズ群の像側に付加レンズ群と一体的に保持されて、光軸上への挿入及び光軸上からの離脱が可能にされ、付加レンズ群と可動光学ローパスフィルタを光軸上に挿入した時と光軸上から離脱させた時とでズームレンズの焦点距離範囲が遷移するようにされ、Σ５を付加レンズ群の合成厚、ｆｗ２を第１乃至第４レンズ群と付加レンズ群とから成るレンズ系の広角端における焦点距離、ｎ５１を付加レンズ群の両凸レンズのｄ線における屈折率、ｎ５２を付加レンズ群の両凹レンズのｄ線における屈折率、ｒ５２を付加レンズ群の接合面の曲率半径、Δ５を付加レンズ群の非球面の有効半径位置での母球面からの変形量（像側に変形量を有する場合を正とする）、ｆ４を第４レンズ群の焦点距離として、０．７＜Σ５／ｆｗ２＜２．５、−０．１１＜ｆｗ２・（ｎ５２−ｎ５１）／ｒ５２＜−０．０８５、０．００３＜Δ５／ｆｗ２＜０．０１、２．５＜ｆ４／ｆｗ２＜５の各条件を満足するようにされたので、静止画撮影時及び動画撮影時共に、各種収差が良好に補正された高画質の映像を得ることができる。さらに、静止画撮影時及び動画撮影時共に、各種収差が良好に補正された高画質の映像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図２乃至図７と共に、本発明撮像装置の第１の実施の形態を示すものであり、本図は撮像装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】図３乃至図７と共に、付加レンズ群をズームレンズの光軸上に挿入、または光軸上から離脱させるための駆動装置の一例を示すものであり、本図は全体構成を示す分解斜視図である。
【図３】付加レンズ群が光軸上から離脱している時のレンズ保持枠体とガイド枠とを示す斜視図である。
【図４】付加レンズ群が光軸上から離脱している時のレンズ保持枠体とガイド枠とを光軸に沿って見た状態を概略的に示す図である。
【図５】付加レンズ群が光軸上から離脱している時のレンズ保持枠体とガイド枠とを概略的に示す縦断面図である。
【図６】付加レンズ群が光軸上に挿入されている時のレンズ保持枠体とガイド枠とを光軸に沿って見た状態を概略的に示す図である。
【図７】付加レンズ群が光軸上に挿入されている時のレンズ保持枠体とガイド枠とを概略的に示す縦断面図である。
【図８】本発明ズームレンズにおいて付加レンズ群の基本的光学特性を求めた過程を示す概略図である。
【図９】本発明ズームレンズの数値例１（静止画撮影モード時）のレンズ構成を概略的に示す図である。
【図１０】本発明ズームレンズの数値例１の広角端における諸収差を示す図である。
【図１１】本発明ズームレンズの数値例１の中間焦点位置における諸収差を示す図である。
【図１２】本発明ズームレンズの数値例１の望遠端における諸収差を示す図である。
【図１３】本発明ズームレンズの数値例２（動画撮影モード時）のレンズ構成を概略的に示す図である。
【図１４】本発明ズームレンズの数値例２の広角端における諸収差を示す図である。
【図１５】本発明ズームレンズの数値例２の中間焦点位置における諸収差を示す図である。
【図１６】本発明ズームレンズの数値例２の望遠端における諸収差を示す図である。
【図１７】本発明ズームレンズの数値例３（動画撮影モード時）のレンズ構成を概略的に示す図である。
【図１８】本発明ズームレンズの数値例３の広角端における諸収差を示す図である。
【図１９】本発明ズームレンズの数値例３の中間焦点位置における諸収差を示す図である。
【図２０】本発明ズームレンズの数値例３の望遠端における諸収差を示す図である。
【図２１】本発明ズームレンズの数値例４（動画撮影モード時）のレンズ構成を概略的に示す図である。
【図２２】本発明ズームレンズの数値例４の広角端における諸収差を示す図である。
【図２３】本発明ズームレンズの数値例４の中間焦点位置における諸収差を示す図である。
【図２４】本発明ズームレンズの数値例４の望遠端における諸収差を示す図である。
【図２５】本発明撮像装置の第２の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２６】撮像装置の第２の実施の形態及び第３の実施の形態における静止画と動画での画素の読み出し方を示す模式図である。
【図２７】本発明撮像装置の第３の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２８】本発明撮像装置の第４の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２９】撮像装置の第４の実施の形態における静止画と動画での画素の読み出し方を示す模式図である。
【図３０】本発明ズームレンズの数値例５（静止画撮影モード時）のレンズ構成を概略的に示す図である。
【図３１】本発明ズームレンズの数値例５の広角端における諸収差を示す図である。
【図３２】本発明ズームレンズの数値例５の中間焦点位置における諸収差を示す図である。
【図３３】本発明ズームレンズの数値例５の望遠端における諸収差を示す図である。
【図３４】本発明ズームレンズの数値例６（動画撮影モード時）のレンズ構成を概略的に示す図である。
【図３５】本発明ズームレンズの数値例６の広角端における諸収差を示す図である。
【図３６】本発明ズームレンズの数値例６の中間焦点位置における諸収差を示す図である。
【図３７】本発明ズームレンズの数値例６の望遠端における諸収差を示す図である。
【図３８】従来のズームレンズの一例と、従来のズームレンズの焦点距離範囲を長い方に遷移させるために、第４レンズ群と撮像素子との間の光軸上に付加レンズ群を挿入した状態を示す概略図である。
【符号の説明】
１…撮像装置、２…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…付加レンズ群、Ｌ１…第１レンズ、Ｌ２…第２レンズ、Ｌ３…第３レンズ、Ｌ４…第４レンズ、Ｌ５…第５レンズ、Ｌ６…第６レンズ、Ｌ７…第７レンズ、Ｌ８…第８レンズ、Ｌ９…第９レンズ、Ｌ１０…第１０レンズ、Ｌ１１…両凸レンズ、Ｌ１２…両凹レンズ、１２…撮像素子、１Ａ…撮像装置、２Ａ…ズームレンズ、１Ｂ…撮像装置、２Ｂ…ズームレンズ、１Ｃ…撮像装置、２Ｃ…ズームレンズ、Ｆ１…第１の光学ローパスフィルタ、Ｆ２…第２の光学ローパスフィルタ、可動光学ローパスフィルタ
【発明が属する技術分野】
本発明は、撮像装置及びズームレンズに関する。詳しくは、静止画撮影時及び動画撮影時において、実効的な画素ピッチの切換えにともなって、有効画面領域が変更されて画角が変化する撮像装置及びズームレンズにおいて、画角の変化を緩和すると共に、良好な撮影画質を得ることができるようにする技術に関する。また、静止画撮影時及び動画撮影時において実効的な画素ピッチが切換わる撮像装置において、画素ピッチの切換に合わせて光学ローパスフィルタの光学特性を切換えることによって、色偽信号やモアレ縞などの不具合と、光学ローパスフィルタによる鮮鋭度低下とを、適正な特性にバランスよく維持するようにできる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
静止画を撮影する静止画モードと動画を撮影する動画モードとを選択して切り替えることによって、テープ状の記録媒体に動画を記録し、半導体記録媒体に静止画を記録するようにされた撮像装置がある。このような撮像装置としては、例えば、撮像素子に、静止画撮影時の有効画面領域の画素数が１００万画素を越えるＣＣＤ（charge-coupled device）を使用して、テープ状の磁気記録媒体に動画を記録し、着脱自在とされた半導体記録媒体に静止画を記録するようにされたビデオカメラがある。
【０００３】
上記ビデオカメラにおいては、静止画撮影時には有効画面領域の画像情報が全て読み出されるが、動画撮影時には静止画撮影時より狭い画面領域の画像情報だけしか有効に読み出されない。これは、テレビジョン方式の規定により１秒間のフレーム数及びフィールド数が決まっているので、決められた１フレームの時間内に動画の有効画面領域の画素から情報を全て読み出す必要がある。この限られた時間内に静止画と同じく多くの画素情報を読み出すためには、ＣＣＤの駆動周波数を高くすることが有効であるが、各フレーム毎に有効画素全てを読み出そうとすると、ＣＣＤを駆動する周波数が高くなりすぎ、ＣＣＤから得られる電流波形の振幅が正しく伝達されなくなるため、動画で読み出す画素数は、ＣＣＤを駆動できる周波数の上限とテレビジョン方式における１フレームの時間によって、制限を受けることになり、有効画面寸法を静止画撮影時より小さく（有効読み出し画素数を少なく）せざるを得ない場合がある。また、ＣＣＤの駆動周波数が高周波になるほど、撮像装置から発信される不要輻射のレベルが高くなって、他の通信機器や電子機器に悪影響を与えることになってしまう。
【０００４】
さらに、上記したように、ＣＣＤのうち動画撮影時に画素情報の読み出しを行わない領域を使って、手ブレを検出した情報をもとに動画画面の切り出し位置を各フレーム毎に移動させて、手ブレ補正を行っているビデオカメラがある。
【０００５】
従って、上記したようなビデオカメラにおいては、動画と静止画との有効画面領域の寸法が異なるため、静止画撮影状態から動画撮影状態に切り替えた時には、広角端において画角が狭くなる（画角が望遠側にシフトしてしまう）ため使用者に違和感を与えることがあった。
【０００６】
例えば、一例として、静止画撮影時の有効画素数が約１００万画素で、動画撮影時には約６９万画素を１フレームの時間で読み出すビデオカメラが知られている。さらに、静止画撮影時の有効画素数が約１４０万画素のビデオカメラでは、動画の有効画面を左右に２分割して、左右を別々の駆動回路により読み出した後、画像処理回路で左右の画面を継ぎ合わせて、１フレームの画面を形成するようにしたものがある。撮像素子を左右に２分割することによって、左右それぞれの画面の駆動周波数を下げて、高画素化を達成したものである。この例では、静止画撮影時の有効画素数は約１４０万画素であるのに対して、動画撮影時の有効画素数は約９７万画素で、静止画撮影状態から動画撮影状態に切り替えた時のテレシフト比率を、上記約１００万画素のビデオカメラとほぼ等しい約１．２倍にできるいう結果を得ている。
【０００７】
さらにまた、静止画撮影時の有効画素数が約１９２万画素のビデオカメラも実現されているが、撮像素子の駆動周波数を下げる手段として、上記約１４０万画素のビデオカメラと同様に左右２分割して読み出す手段のみによっているため、動画に切換えたときのテレシフト比率は約１．３３倍になってしまい、使用者の違和感がさらに増大する結果となっているものがある。
【０００８】
なお、上記ビデオカメラに使用されるズームレンズは、物体側より順に、正,負,正,正の屈折力配置で、位置が可動にされた第２レンズ群及び第４レンズ群を有する。上記ズームレンズの一例としては、特許文献１に記載されたものがある。また、別のズームレンズの一例としては、物体側より順に正,負,正,正,正の屈折力配置で、位置が可動にされた第２レンズ群及び第４レンズ群を有する、特許文献２に記載されたものがある。上記各特許文献に記載されたズームレンズは、ズーム比を１０倍程度にした場合、広角端の画角を３５ミリ判銀塩フィルムカメラに換算した場合（以下、「３５ｍｍ判換算」という。）のｆ＝４０ｍｍ相当よりも極端に広角にすると、前玉径が大きくなって全体が大型になってしまうという傾向があった。
【０００９】
上記ビデオカメラに使用するズームレンズを、１０倍程度のズーム比から広角側にズーム範囲を広げてズーム比を１２倍にして、静止画モードでは広角側のズーム範囲を切り捨てた１０倍ズームレンズとして使用するとともに動画モードでは１２倍ズームレンズとして使用するようにすれば、静止画モードから動画モードに切り替えた時に、広角端における画角が狭くなるために使用者に違和感を与えてしまうという問題を回避することは可能である。しかし、このような使用者の違和感を回避するためだけに無駄にズーム比を高くすることは、ズームレンズ全体が大型化してしまうことになってしまう。
【００１０】
近年のプリンタの印刷品質の向上に対応して、撮像装置の静止画は更なる画質の向上が求められており、静止画撮影を主体とするデジタルスチルカメラにおいては、有効画素数が３００万画素程度のものが主流になりつつある。また静止画撮影を主体とするデジタルスチルカメラにおいても、動画撮影機能を付加的に持っていて、テレビジョン方式には準拠しない動画画像を、静止画撮影と同様に半導体記録媒体に記録できるものも増えつつある。しかし、動画の記録時間が短く、テレビジョン方式にも準拠していないため、あくまでも付加的な機能であるにすぎない。
【００１１】
すなわち、消費者の潜在的な要求として、１台の撮像装置で、高画質の静止画記録と、長時間のテレビジョン方式に準拠した動画記録の機能を併せ持ち、任意に選択することによって半導体記録媒体に高画質な静止画を記録し、記録時間の長いビデオテープに動画を記録することができるものが求められている。
【００１２】
しかし、静止画の有効画素数が約２００万画素を越えるようになると、上記の通り、撮像素子の駆動周波数を低減する手段として、動画の画面を左右２分割するだけでは、十分な効果が期待できず、静止画記録から動画記録に切換えたときのテレシフト比率が１．３３倍よりも大きくなって、使用者が抱く違和感がますます増大することが予想される。
【００１３】
【特許文献１】
特開昭６２−１７８９１７号公報
【特許文献２】
特開平４−１３１１０号公報
【特許文献３】
特公昭５７−１５３６９号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
理想的には、静止画と動画との撮影モードの切り替えによって撮像素子の有効画面領域の寸法が変わっても、画角が全く変わらないズームレンズがあればよい。しかし、動画撮影時には、手振れを補正することが画質の向上に有効であるので、撮像素子の有効画面領域を切り出す位置を手振れに合わせて変動させる領域である手振れ補正領域がズームレンズの有効像円によって広くカバーされている必要がある。従って、上記手振れ補正領域で削られる分だけズームレンズの有効像円の画角に対して、動画の有効画面領域の画角が狭くなることがあっても良いことになる。また、上記手振れ補正領域は、ズームレンズのズーム全域において画面面積で一定である必要はなく、手振れ補正角度を一定にすることを考えれば、広角端では僅かな面積でよいことになり、上記ビデオカメラの一例の場合のように２０％も必要ではない。
【００１５】
そこで、上記静止画と動画との撮影モードの切り替え時における使用者の違和感を回避するために、ズームレンズに新たなレンズ系を付加することによって焦点距離範囲を遷移させて動画撮影時と静止画撮影時との画角の変化を緩和する方法が考えられる。
【００１６】
なお、ズームレンズの焦点距離範囲を遷移させる手段としては、ズームレンズと撮像面との間に負の屈折力を有する所謂テレコンバージョンレンズを挿入して全変倍域における焦点距離を長い方に遷移させる方法や、ズームレンズの中のリレーレンズ系にエクステンダーと称されるレンズ系を挿入して焦点距離を長い方に遷移させる方法が知られているが、焦点距離の遷移に伴って撮像素子の有効画面領域の寸法をも変えるものはなかった。
【００１７】
ところで、ズームレンズと撮像面との間に負の屈折力を有する所謂テレコンバージョンレンズを挿入して全変倍域における焦点距離を長い方に遷移させる方法の一例としては、図３８（ａ）及び図３８（ｂ）に示すように、上記特許文献１に記載されたズームレンズと同様の構成、すなわち、正−負−正−正の屈折力配置の第１レンズ群Ｇ１乃至第４レンズ群Ｇ４から成る４群構成のズームレンズａにおいて、第４レンズ群Ｇ４と撮像素子ＩＭＧと間の光軸上に負レンズ系ｂを挿入したり、該負レンズ系ｂを光軸上から退避させることによって焦点距離範囲を遷移させるようにしたものがある。上記ズームレンズａにおいては、光軸上に負レンズ系ｂを挿入した時には、全変倍域における焦点距離が長い方に遷移される。
【００１８】
図３８に示す、焦点距離範囲を遷移させるために負レンズ系ｂを使用したズームレンズａにおいては、ズーミング中は像面に対して位置が固定とされた第１レンズ群Ｇ１及び第３レンズ群Ｇ３が、撮像素子ＩＭＧと共に固定された鏡筒内に一体的に保持されていることが望ましい。すなわち、位置が固定とされた固定レンズ群である第１レンズ群Ｇ１及び第３レンズ群Ｇ３と、撮像素子ＩＭＧとをレンズ鏡筒内に一体的に保持することにより、各レンズ群間の間隔やレンズ群から撮像素子までの距離を精度良く保つことが容易になり、各レンズ群の光軸に対する傾きなどの誤差要因も必要な精度内に保つことが容易となる。
【００１９】
しかし、上記ズームレンズａのように、負レンズ系ｂを光軸上に挿入、又は、光軸上から離脱させる方法では、固定レンズ群である第１レンズ群Ｇ１及び第３レンズ群Ｇ３に対して撮像素子ＩＭＧを光軸方向に移動させる必要がある。撮像素子ＩＭＧを可動にしてしまうと、撮像素子ＩＭＧの光軸方向における位置精度の維持や光軸に対する傾きの防止を行うための複雑な機構が必要になり、量産時におけるズームレンズａの性能のばらつきの大きな要因になり易いという問題がある。また、撮像素子ａの近傍に外部からゴミ等が侵入し易くなって、該ゴミ等が映像に影として写り込んでしまうという問題がある。
【００２０】
また、前記内蔵エクステンダーによってズームレンズの全変倍域における焦点距離を長い方に遷移させる方法は、ズームレンズのリレーレンズ系の中に予め広い空気間隔を設けておき、そこへ望遠鏡のようなアフォーカル系に近いエクステンダーを挿入するものである。従って、焦点距離範囲の遷移に伴ってズームレンズの全長は変化しないが、全長が長くなり易いので小型化に不利であり、また、挿入するエクステンダーのレンズ構成が３乃至５枚程度の枚数が必要であるため、コストも高く、エクステンダーを光軸上から退避させるためのスペースがレンズ鏡筒内に必要になって、レンズ鏡筒の体積が大きくなってしまうという問題があった。
【００２１】
また、上記したようなビデオカメラでは、撮像素子が画像を離散的にサンプリングするために起きる色偽信号やモアレ縞などの不具合を緩和するために、光学ローパスフィルタによって画像の高周波成分をカットする必要がある。光学ローパスフィルタとしては、一般的には水晶やニオブ酸リチウムなどの複屈折を持つ結晶が使われる。光学ローパスフィルタの効果的な使い方の例としては、本出願人による特許文献３が知られており、撮像素子の画素ピッチに合わせて複屈折板の厚みが決められる。
【００２２】
そこで、撮像素子の駆動周波数のさらなる低減手段として、撮像素子の各画素のうち隣接する複数の画素から得られる情報を混合した情報を１画素の情報として取り出して、実効的に画素ピッチが粗い画像を構成することが考えられる。例えば、隣接する４画素の情報を混合して等価的に１画素の情報と見なすことで動画モードにおける画素ピッチを粗くして、撮像装置の駆動周波数を低減することが考えられる。
【００２３】
しかしながら、このようにして、動画モードにおける撮像素子の駆動周波数を低減することができたとしても、光学的には次のような問題が生じる。すなわち、特許文献３に示すような光学ローパスフィルタの周波数特性は、静止画モードの画素ピッチに合わせて決定されるべきであり、動画モードで複数画素の情報を混合したときの画素ピッチに合わせてしまうと、静止画のＭＴＦ（Modulation Transfer Function）が低下してしまい、例えば、３００万画素以上の有効画素を活かした高画質が得られない。しかしながら、静止画モードの画素ピッチに合わせたローパス特性のまま複数画素の情報を混合して１画素の情報とする動画を撮影すると、色偽信号やモアレ縞といった画像情報を離散的にサンプリングするためにおきる不具合が顕著になって、動画の画質として好ましくない。
【００２４】
本発明は、上記した問題点に鑑みて、静止画撮影モードと動画撮影モードとを有する撮像装置及び該撮像装置に使用されるズームレンズにおいて、静止画撮影モードと動画撮影モードとの撮影モードの切り替えによって撮像素子の有効画面領域の寸法が変わっても画角の変化が目立たないようにすると共に、静止画撮影モード時及び動画撮影モード時において共に良好な収差補正を行うことができるようにすることを課題とする。
【００２５】
また、本発明は、静止画モードと動画モードで実効的な画素ピッチを切換える撮像装置において、画素ピッチの切換えに合わせて光学ローパスフィルタの特性を切換えることにより、各撮影モードに対して適切な光学ローパス効果を与えるようにすることと、静止画モードと動画モードで画素ピッチと有効画面寸法を切換える撮像装置において、光学ローパスフィルタの特性の切換えとズームレンズの広角端の画角変化の緩和を同時に行えるようになすことを課題とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本発明撮像装置は、上記課題を解決するために、ズームレンズと撮像素子を有し、撮影時に任意に選択することが可能な第１の撮影モード及び第２の撮影モードを備え、上記撮像素子の撮像面は、上記第１の撮影モードが選択された時には可能な限り広い範囲が有効画面領域として使用されるようにされていると共に、上記第２の撮影モードが選択された時には第１の撮影モードが選択された時よりも狭い範囲が有効画面領域として使用されるようにされている撮像装置において、上記ズームレンズは最も像側の位置に、光軸上への挿入及び光軸上からの離脱が可能にされた正の屈折力を有する付加レンズ群を有し、上記付加レンズ群は、第１の撮影モードから第２の撮影モードへ切り替えられた時には光軸上に挿入されてズームレンズの焦点距離範囲を短縮すると共に第２の撮影モードから第１の撮影モードへ切り替えられた時には光軸上から離脱して焦点距離範囲を延長して、第１の撮影モードが選択された時と第２の撮影モードが選択された時との撮像素子の有効画面領域とされる範囲の違いによって生じる画角の変化を緩和し、ズームレンズが、物体側より順に、正の屈折力を有し位置が常時固定の第１レンズ群と、負の屈折力を有し光軸上を移動することにより主に変倍を行う第２レンズ群と、正の屈折力を有し位置が常時固定の第３レンズ群と、正の屈折力を有し光軸上を移動して像位置の変動の補正と合焦を行う第４レンズ群と、正の屈折力を有する付加レンズ群とから成り、第１レンズ群を物体側より順に物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第１レンズと凸レンズの第２レンズとの接合レンズ及び物体側に凸面を向けた凸メニスカスレンズの第３レンズによって構成し、第２レンズ群を物体側より順に凹レンズの第４レンズ及び両凹レンズの第５レンズと凸レンズの第６レンズとの接合レンズによって構成し、第３レンズ群を少なくとも１面の非球面を有する両凸レンズの第７レンズによって構成し、第４レンズ群を物体側より順に凸レンズの第８レンズと凹レンズの第９レンズと凸レンズの第１０レンズとの３枚接合レンズによって構成すると共に、最も物体側の面と最も像側の面のうち少なくとも一方の面を非球面とし、付加レンズ群を物体側より順に物体側の面が非球面とされた両凸レンズと両凹レンズとの接合レンズによって構成すると共に光軸上への挿入及び光軸上からの離脱を可能にし、付加レンズ群を光軸上に挿入した時と光軸上から離脱させた時とでレンズ全系の焦点距離範囲が遷移するようにし、Σ５を付加レンズ群の合成厚、ｆｗ２を第１乃至第４レンズ群と付加レンズ群とから成るレンズ系の広角端における焦点距離、ｎ５１を付加レンズ群の両凸レンズのｄ線における屈折率、ｎ５２を付加レンズ群の両凹レンズのｄ線における屈折率、ｒ５２を付加レンズ群の接合面の曲率半径、Δ５を付加レンズ群の非球面の有効半径位置での母球面からの変形量（像側に変形量を有する場合を正とする）、ｆ４を第４レンズ群の焦点距離とした場合において、０．７＜Σ５／ｆｗ２＜２．５、−０．１１＜ｆｗ２・（ｎ５２−ｎ５１）／ｒ５２＜−０．０８５、０．００３＜Δ５／ｆｗ２＜０．０１、２．５＜ｆ４／ｆｗ２＜５の各条件を満足するようにしたものである。
【００２７】
また、本発明ズームレンズは、物体側より順に、正の屈折力を有し位置が常時固定の第１レンズ群と、負の屈折力を有し光軸上を移動することにより主に変倍を行う第２レンズ群と、正の屈折力を有し位置が常時固定の第３レンズ群と、正の屈折力を有し光軸上を移動して像位置の変動の補正と合焦を行う第４レンズ群と、正の屈折力を有する付加レンズ群とから成り、付加レンズ群を物体側より順に物体側の面が非球面とされた両凸レンズと両凹レンズとの接合レンズによって構成すると共に光軸上への挿入及び光軸上からの離脱を可能にし、付加レンズ群を光軸上に挿入した時と光軸上から離脱させた時とでレンズ全系の焦点距離範囲が遷移するようにし、Σ５を付加レンズ群の合成厚、ｆｗ２を第１乃至第４レンズ群と付加レンズ群とから成るレンズ系の広角端における焦点距離、ｎ５１を付加レンズ群の両凸レンズのｄ線における屈折率、ｎ５２を付加レンズ群の両凹レンズのｄ線における屈折率、ｒ５２を付加レンズ群の接合面の曲率半径、Δ５を付加レンズ群の非球面の有効半径位置での母球面からの変形量（像側に変形量を有する場合を正とする）とした場合において、０．７＜Σ５／ｆｗ２＜２．５、−０．１１＜ｆｗ２・（ｎ５２−ｎ５１）／ｒ５２＜−０．０８５、０．００３＜Δ５／ｆｗ２＜０．０１の各条件を満足するようにしたものである。
【００２８】
従って、本発明撮像装置及びズームレンズにおいては、第１の撮影モードが選択された時には付加レンズ群が光軸上から離脱されて焦点距離範囲が延長され、また、第２の撮影モードが選択された時においては付加レンズ群が光軸上に挿入されて焦点距離範囲が短縮されるので、第１の撮影モードと第２の撮影モードとで有効画面領域の大きさが異なることによって生じる撮影画角の変化が緩和される。
【００３２】
さらにまた、別の本発明撮像装置は、ズームレンズと撮像素子を有し、撮影時に任意に選択することが可能な第１の撮影モード及び第２の撮影モードを備え、上記第１の撮影モードが選択されたときは上記撮像素子の撮像面のうち可能な限り広い範囲が有効画面領域として使用されると共に、撮像素子の各画素から得られる個別の情報をそれぞれ１画素の情報として取り出して画像を構成し、上記第２の撮影モードが選択されたときは上記撮像素子の撮像面のうち第１の撮影モードが選択されたときよりも狭い範囲が有効画面領域として使用されると共に、撮像素子の各画素のうち隣接する複数の画素から得られる情報を混合した情報を１画素の情報として取り出して第１の撮影モードに比較して画素ピッチが粗い画像を構成するようになされている撮像装置であって、上記ズームレンズと撮像素子との間の光軸上に、常時固定な固定光学ローパスフィルタを配置すると共に、上記ズームレンズは最も像側の位置に、光軸上への挿入及び光軸上からの離脱が可能にされた正の屈折力を有する付加レンズ群と、該付加レンズ群と一体的に移動される可動光学ローパスフィルタとを有し、上記付加レンズ群と可動光学ローパスフィルタは、第１の撮影モードから第２の撮影モードへ切り替えられたときは光軸上に挿入されてズームレンズの焦点距離範囲を短い方に遷移させるとともに粗い画素ピッチに対応したローパス効果を与え、また第２の撮影モードから第１の撮影モードへ切り替えられたときは光軸上から離脱して焦点距離範囲を長いほうに遷移させて、第１の撮影モードが選択されたときと第２の撮影モードが選択されたときとの撮像素子の有効画面領域の寸法の違いによって生じる画角の変化を緩和すると共に、細かい画素ピッチに対応したローパス効果を与えるように構成し、上記ズームレンズが、物体側より順に、正の屈折力を有し位置が常時固定の第１レンズ群と、負の屈折力を有し光軸上を移動することにより主に変倍を行う第２レンズ群と、正の屈折力を有し位置が常時固定の第３レンズ群と、正の屈折力を有し光軸上を移動して像位置の変動の補正と合焦を行う第４レンズ群と、正の屈折力を有する付加レンズ群と可動光学ローパスフィルタとから成り、上記第１レンズ群は物体側より順に、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第１レンズと凸レンズの第２レンズとの接合レンズ及び物体側に凸面を向けた凸メニスカスレンズの第３レンズによって構成され、上記第２レンズ群は物体側より順に、凹レンズの第４レンズ及び両凹レンズの第５レンズと凸レンズの第６レンズとの接合レンズによって構成され、上記第３レンズ群は少なくとも１面の非球面を有する両凸レンズの第７レンズによって構成され、上記第４レンズ群は物体側より順に、凸レンズの第８レンズと凹レンズの第９レンズと凸レンズの第１０レンズとの３枚接合レンズによって構成されると共に、最も物体側の面と最も像側の面のうち少なくとも一方の面が非球面とされ、上記付加レンズ群は物体側より順に、物体側の面が非球面とされた両凸レンズと両凹レンズとの接合レンズによって構成され、可動光学ローパスフィルタは付加レンズ群の像側に付加レンズ群と一体的に保持されて、光軸上への挿入及び光軸上からの離脱が可能にされ、付加レンズ群と可動光学ローパスフィルタを光軸上に挿入した時と光軸上から離脱させた時とでズームレンズの焦点距離範囲が遷移するようにされ、Σ５を付加レンズ群の合成厚、ｆｗ２を第１乃至第４レンズ群と付加レンズ群とから成るレンズ系の広角端における焦点距離、ｎ５１を付加レンズ群の両凸レンズのｄ線における屈折率、ｎ５２を付加レンズ群の両凹レンズのｄ線における屈折率、ｒ５２を付加レンズ群の接合面の曲率半径、Δ５を付加レンズ群の非球面の有効半径位置での母球面からの変形量（像側に変形量を有する場合を正とする）、ｆ４を第４レンズ群の焦点距離として、０．７＜Σ５／ｆｗ２＜２．５、−０．１１＜ｆｗ２・（ｎ５２−ｎ５１）／ｒ５２＜−０．０８５、０．００３＜Δ５／ｆｗ２＜０．０１、２．５＜ｆ４／ｆｗ２＜５の各条件を満足するようにしたものである。
【００３３】
従って、この本発明撮像装置にあっては、第１及び第２の撮影モードにおいて使用する実効的な画素ピッチに適合した光学ローパスフィルタを光軸上に挿入すると共に、第１の撮影モードと第２の撮影モードとで有効画面領域の大きさが異なることによって生じる撮影画角の変化が緩和される。
【００３４】
また、別の本発明ズームレンズは、物体側より順に、正の屈折力を有し位置が常時固定の第１レンズ群と、負の屈折力を有し光軸上を移動することにより主に変倍を行う第２レンズ群と、正の屈折力を有し位置が常時固定の第３レンズ群と、正の屈折力を有し光軸上を移動して像位置の変動の補正と合焦を行う第４レンズ群と、正の屈折力を有する付加レンズ群と可動光学ローパスフィルタとから成るズームレンズであって、上記第１レンズ群は物体側より順に、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第１レンズと凸レンズの第２レンズとの接合レンズ及び物体側に凸面を向けた凸メニスカスレンズの第３レンズによって構成され、上記第２レンズ群は物体側より順に、凹レンズの第４レンズ及び両凹レンズの第５レンズと凸レンズの第６レンズとの接合レンズによって構成され、上記第３レンズ群は少なくとも１面の非球面を有する両凸レンズの第７レンズによって構成され、上記第４レンズ群は物体側より順に、凸レンズの第８レンズと凹レンズの第９レンズと凸レンズの第１０レンズとの３枚接合レンズによって構成されると共に、最も物体側の面と最も像側の面のうち少なくとも一方の面が非球面とされ、上記付加レンズ群は物体側より順に、物体側の面が非球面とされた両凸レンズと両凹レンズとの接合レンズによって構成され、可動光学ローパスフィルタは付加レンズ群の像側に付加レンズ群と一体的に保持されて、光軸上への挿入及び光軸上からの離脱が可能にされ、付加レンズ群と可動光学ローパスフィルタを光軸上に挿入した時と光軸上から離脱させた時とでズームレンズの焦点距離範囲が遷移するようにし、Σ５を付加レンズ群の合成厚、ｆｗ２を第１乃至第４レンズ群と付加レンズ群とから成るレンズ系の広角端における焦点距離、ｎ５１を付加レンズ群の両凸レンズのｄ線における屈折率、ｎ５２を付加レンズ群の両凹レンズのｄ線における屈折率、ｒ５２を付加レンズ群の接合面の曲率半径、Δ５を付加レンズ群の非球面の有効半径位置での母球面からの変形量（像側に変形量を有する場合を正とする）、ｆ４を第４レンズ群の焦点距離とした場合において、０．７＜Σ５／ｆｗ２＜２．５、−０．１１＜ｆｗ２・（ｎ５２−ｎ５１）／ｒ５２＜−０．０８５、０．００３＜Δ５／ｆｗ２＜０．０１、２．５＜ｆ４／ｆｗ２＜５の各条件を満足するようにしたものである。
【００３５】
従って、別の本発明ズームレンズにあっては、第１及び第２の撮影モードにおいて使用する実効的な画素ピッチに適合した光学ローパスフィルタを光軸上に挿入すると共に、第１の撮影モードと第２の撮影モードとで有効画面領域の大きさが異なることによって生じる撮影画角の変化が緩和される。さらに、第１及び第２の撮影モードにおいて、各種収差が良好に補正される。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明撮像装置及びズームレンズの実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を静止画撮影モードと動画撮影モードを有する撮像装置及び該撮像装置に使用されるズームレンズに適用したものである。
【００３７】
図１乃至図７に本発明撮像装置の第１の実施の形態１を示す。
【００３８】
撮像装置１は、ズームレンズ２と、撮像素子と、撮影時に任意に選択することが可能な第１の撮影モード及び第２の撮影モードを備え、撮像素子の撮像面は第１の撮影モードが選択された時には可能な限り広い範囲を有効画面領域として使用するようにされていると共に第２の撮影モードが選択された時には第１の撮影モードが選択された時よりも狭い範囲を有効画面領域として使用するようにされている。
【００３９】
また、撮像装置１に使用されるズームレンズ２は、最も像側の位置に光軸上への挿入及び光軸上からの離脱が可能にされた正の屈折力を有する付加レンズ群（第５レンズ群）を有する。上記付加レンズ群は第１の撮影モードから第２の撮影モードへ切り替えられた時には光軸上に挿入されてズームレンズの焦点距離範囲を短縮すると共に第２の撮影モードから第１の撮影モードへ切り替えられた時には光軸上から離脱して焦点距離範囲を延長して、第１の撮影モードが選択された時と第２の撮影モードが選択された時との撮像素子の有効画面領域の寸法の違いによって生じる画角の変化を緩和する。
【００４０】
撮像装置１は、付加レンズ群の光軸上への挿入及び光軸上からの離脱を検出することによって各部の状態が、第１の撮影モードまたは第２の撮影モードに合わせて設定される。
【００４１】
通常、上記第１の撮影モードには、静止画の撮影を行う静止画撮影モードが割り当てられ、第２の撮影モードには、動画の撮影を行う動画撮影モードが割り当てられている。
【００４２】
また、撮像装置１は、撮像素子の有効画面領域の対角寸法を、動画撮影モードの時を１とし、静止画撮影モードの時を１＋αとすると、上記各撮影モード時におけるズームレンズ２の各焦点距離と撮像素子の有効画面領域の対角寸法との関係が、ｆｗ１を静止画撮影モード時のズームレンズの広角端における焦点距離、ｆｗ２を動画撮影モード時のズームレンズの広角端における焦点距離とすると、０．４α＜ｆｗ１／ｆｗ２−１＜１．１α（条件式１）
の条件を満足するようにされている。
【００４３】
さらに、撮像装置１に用いられるズームレンズ２は、位置が常時固定にされた複数の固定レンズ群と位置が可動にされた可動レンズ群とを有し、固定レンズ群と撮像素子とを固定のレンズ鏡筒に一体的に保持して、固定レンズ群と撮像素子との位置関係を不変にして、付加レンズ群の光軸上への挿入及び光軸上からの離脱時も結像位置が一定に保たれるようにしたものである。
【００４４】
次に、撮像装置１の内部の構成を、図１のブロック図を用いて説明する。
【００４５】
撮像装置１は、撮影モードとして動画撮影モードと静止画撮影モードとを備え、撮像レンズとして５群構成のズームレンズ２を使用する。撮像装置１は、映像を撮影すると共に撮影された映像情報を電気信号に変換するカメラブロック１０と、該カメラブロック１０から出力された映像情報を記録媒体に記録すると共に記録された映像情報を再生する記録再生ブロック２０と、使用者によって操作される図示しない各種操作スイッチから成る操作ブロック３０とによって構成される。
【００４６】
ズームレンズ２は、正の屈折力を有し位置が常時固定の第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有し光軸上を移動することにより主に変倍を行う第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有し位置が常時固定の第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有し光軸上を移動して像位置の変動の補正と合焦を行う第４レンズ群Ｇ４と、正の屈折力を有し光軸上への挿入及び光軸上からの離脱が自在とされた付加レンズ群として機能する第５レンズ群Ｇ５とから成る。なお、上記付加レンズ群Ｇ５は、動画撮影モードと静止画撮影モードのどちらか一方が選択されることによって、光軸上に挿入され、また、光軸上から離脱される。
【００４７】
上記カメラブロック１０は、ズームレンズブロック１１と、撮像素子１２と、カメラブロック１０の各部の動作を制御するカメラ制御部１３と、上記撮像素子１２に映像信号の読み出しタイミングの基準となるタイミング信号を印加するタイミング信号発生器１４と、撮像素子１２から出力された映像信号を処理するカメラ信号処理部１５と、ズームレンズ２の第２レンズ群Ｇ２及び第４レンズ群Ｇ４それぞれの駆動回路１６ａ及び１７ａと、後述する付加レンズ群Ｇ５の駆動回路１９ａとによって構成される。
【００４８】
上記ズームレンズブロック１１は、ズームレンズ２と、ズームレンズ２の可動レンズである第２レンズ群Ｇ２及び第４レンズ群Ｇ４をそれぞれ移動させる駆動装置１６ｂ及び１７ｂと、付加レンズ群Ｇ５の光軸上への挿入及び光軸上からの取り出しを検知する位置検出スイッチ１８と、付加レンズ群Ｇ５の駆動回路１９ａからの指令によって付加レンズ群Ｇ５の光軸上への挿入及び光軸上からの取り出しを行う駆動装置１９ｂとによって構成される。
【００４９】
上記位置検出スイッチ１８は、図１及び図２に示すように、被押圧片１８ａと、図示しない接点とを有し、カメラ制御部１３及び後述する記録再生制御部に電気的に接続されている。なお、上記被押圧片１８ａは、図示しない付勢手段によって付勢されて、外部からの力によって押圧されていないときには外方に突出するようになっている。そして、位置検出スイッチ１８は、該被押圧片１８ａが外部から押圧されると内部の接点が被押圧片１８ａによって押圧されて閉じるようにされ、被押圧片１８ａを外部から押圧していた力が解除されると、被押圧片１８ａが、図１に破線で示す押圧されていた状態から実線で示す外方により多く突出した状態になって、内部の接点が開くようにされている。
【００５０】
すなわち、位置検出スイッチ１８の接点は、図１に示すように、付加レンズＧ５の移動に連動し、付加レンズ群Ｇ５が光軸上から離脱したとき（図１に破線で示す状態）に閉じ、付加レンズ群Ｇ５が光軸内に挿入されたとき（図１に実線で示す状態）には開くようになっている。
【００５１】
なお、上記ズームレンズ２の第２レンズ群Ｇ２と第４レンズ群Ｇ４の駆動装置１６ｂ、１７ｂはそれぞれ公知のレンズ駆動機構を使用したものであり、構造的には特に限定されるものではない。付加レンズ群Ｇ５の光軸上への挿入及び光軸上からの取り出しを行う駆動装置１９ｂの詳細については後述する。
【００５２】
記録再生ブロック２０は、記録再生制御部２１と、インタフェース処理部２２と、図示しない液晶映像表示装置や電子ビューファインダを有する表示部２３と、動画記録再生系２４と、静止画記録再生系２５とによって構成される。
【００５３】
上記動画記録再生系２４は、動画記録再生信号処理部２４ａと、動画記録再生部２４ｂとを有する。また、静止画記録再生系２５は、静止画記録再生信号処理部２５ａと、静止画記録再生部２５ｂとを有する。上記動画記録再生部２４ｂは、ビデオテープ２４ｃに対する動画情報の記録及び再生を行うものであり、上記静止画記録再生部２５ｂは、半導体メモリーカード２５ｃに対する静止画情報の記録及び再生を行うものである。なお、これら画像情報を記録する媒体として上記に挙げたものはほんの一例であり、それぞれ、他の記録媒体に記録しても良い。例えば、動画情報は、ビデオテープの他、メモリスティック等の半導体メモリ装置、ＤＶＤ（digital versatile disc）等の光ディスク、ハードディスク等の磁気ディスク等種々の記録媒体への記録及びそれら記録媒体からの再生が可能である。また、静止画情報の記録及び再生も、半導体メモリカード以外の記録媒体に対して行ってもかまわない。なお、このような記録媒体としてどのような種類のものを使用するかという問題は、後述する第２乃至第４の実施の形態に係る撮像装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃにあっても同様である。
【００５４】
以上のように構成される撮像装置１は、動画撮影モード時及び静止画撮影モード時には、各部が以下のように動作する。
【００５５】
使用者によって動画撮影モードが選択されると、操作ブロック３０からカメラ制御部１３を経由して駆動回路１９ａに入力された撮影モード選択信号に基づいて、駆動装置１９ｂが駆動されて、付加レンズ群Ｇ５が図１の破線で示す光路外の位置から実線で示す光軸上の位置に挿入される。この時、位置検出スイッチ１８の内部の接点は、閉じていた状態から開いた状態になる。
【００５６】
付加レンズ群Ｇ５の光軸上への挿入に伴って上記位置検出スイッチ１８の接点が開くと、カメラ制御部１３は、カメラブロック１０の各部を動画撮影モードに対応した状態に設定する。
【００５７】
動画撮影モードでは、テレビジョンの映像信号方式（ＮＴＳＣ方式またはＰＡＬ方式）に準拠した走査線数で構成された映像信号が、規定のフィールド及びフレームのタイミングで撮像素子１２からカメラ信号処理部１５へ出力される。
【００５８】
ところで、撮像素子１２は、精細な画像の静止画を出力するために有効画面領域の画素数が非常に多くされているが、その有効画面領域の画素全ての映像信号を１フレームの時間内に読み出すように高い周波数のタイミング信号に基づいて駆動すると、出力信号から各画素の正しい情報が得られなくなってしまうという特性がある。従って、動画撮影モードが選択されている時には、撮像素子１２の有効画面領域を静止画撮影モードの時のよりも狭い面積に設定し、１フレーム間に上記動画撮影モード時の有効画面領域の映像信号だけを読み出すように、カメラ制御部１３はタイミング信号発生器１４の動作を制御するようになっている。
【００５９】
タイミング信号発生器１４から印加されるタイミング信号によって駆動された撮像素子１２から出力された映像信号は、カメラ信号処理部１５によるサンプルホールド、ＡＧＣ、Ａ／Ｄ変換などの処理を受けて、記録再生ブロック２０に送られる。
【００６０】
また、位置検出スイッチ１８の接点が閉じているか、または、開いているか、すなわち、付加レンズ群Ｇ５が光軸上に挿入されているか、または、光軸上から離脱しているかの情報は、記録再生ブロック２０の記録再生制御部２１によっても検知される。従って、付加レンズ群Ｇ５が光軸上に挿入されると、上記位置検出スイッチ１８の接点が開き、該記録再生制御部２１の指示によって記録再生ブロック２０の各部が動画撮影モードに対応した状態に設定される。
【００６１】
カメラ信号処理部１５から送られた映像信号は、インタフェース処理部２２に入力され、記録再生制御部２１による制御によって動画記録に適した信号形態に加工されて、動画記録再生系２４に送られる。なお、インタフェース処理部２２は、動画記録再生系２４に映像信号を送るのと同時に、表示部２３へも映像信号を送って、表示部２３で表示させるようにすることも可能である。
【００６２】
動画記録再生系２４では、上記インタフェース処理部２２から入力された映像信号が、動画記録再生信号処理部２４ａで、ＤＶ（Digital Video）フォーマットなど予め定められた記録フォーマットに準拠するように加工されて、図示しないメカデッキなどから成る動画記録再生部２４ｂによってビデオテープ２４ｃに記録される。
【００６３】
なお、動画の再生は、使用者が操作ブロック３０の図示しない操作スイッチを操作することによって為される。使用者による動画再生の指示は、操作ブロック３０を経て、記録再生ブロック２０の記録再生制御部２１に入力される。そして、上記指示に基づいて記録再生制御部２１は、記録再生ブロック２０の各部を、動画再生に適した状態に設定する。動画記録再生部２４ｂで再生された動画の映像は、表示部２３で表示されると共に外部へも出力することが可能とされる。
【００６４】
使用者によって静止画撮影モードが選択されると、操作ブロック３０からカメラ制御部１３を経由して駆動回路１９ａに入力された撮影モード選択信号に基づいて、付加レンズ群Ｇ５は駆動装置１９ｂの駆動によって、図１の実線で示す光軸上の位置から破線で示す光路外の位置に取り出される。この時、位置検出スイッチ１８では、被押圧片１８ａが押圧され、該被押圧片１８ａによって内部の接点が閉じ、位置検出スイッチ１８からカメラ制御部１３及び記録再生制御部２１によって付加レンズ群Ｇ５の光路外への離脱が検知される。
【００６５】
上記位置検出スイッチ１８内部の接点が閉じ、付加レンズ群Ｇ５の光軸上からの離脱が検知されると、カメラ制御部１３は、カメラブロック１０の各部を静止画撮影モードに対応した状態に設定する。
【００６６】
静止画撮影時には、撮像素子１２から読み出された映像信号を、テレビジョンの映像信号方式に準拠させる必要はなく、１画面分の情報を読み出すのに必要な時間的制約も無くなる。従って、撮像素子１２は動画撮影モードの時よりも広い面積が有効画面領域とされ、その広い面積の有効画面領域の画素情報を全て読み出せる時間が十分に取れるように、カメラ制御部１３はタイミング信号発生器１４の動作を制御する。
【００６７】
タイミング信号発生器１４から印加されるタイミング信号に基づいて撮像素子１２から読み出された映像信号は、カメラ信号処理部１５によるサンプルホールド、ＡＧＣ、Ａ／Ｄ変換などの処理を受けて、記録再生ブロック２０に送られる。
【００６８】
また、上記位置検出スイッチ１８の接点が閉じた時には、該記録再生制御部２１の指示によって記録再生ブロック２０の各部は静止画撮影モードに対応した状態に設定される。
【００６９】
カメラ信号処理部１５から送られた映像信号は、インタフェース処理部２２に入力され、記録再生制御部２１による制御によって静止画記録に適した信号形態に加工されて、静止画記録再生系２５に送られる。なお、インタフェース処理部２２は、静止画記録再生系２５に映像信号を送るのと同時に、表示部２３へも映像信号を送って、表示部２３で表示させるようにすることも可能である。
【００７０】
静止画記録再生系２５では、上記インタフェース処理部２２から入力された映像信号が、静止画記録再生信号処理部２５ａで圧縮等の適宜な処理を施され、記録フォーマットに準拠するように加工されて、静止画記録再生部２５ｂによって半導体メモリーカード２５ｃに記録される。
【００７１】
なお、静止画の再生は、使用者が操作ブロック３０の図示しない操作スイッチを操作することによって為される。使用者による静止画再生の指示は、操作ブロック３０を経て、記録再生ブロック２０の記録再生制御部２１に入力される。そして、上記指示に基づいて記録再生制御部２１は、静止画再生に適した状態に設定する。静止画記録再生部２４ｂで再生された静止画の映像は、表示部２３で表示されると共に外部へも出力することが可能とされる。
【００７２】
次に、ズームレンズ２の付加レンズ群Ｇ５の、光軸上への挿入及び光軸上からの離脱を可能にする駆動装置１９ｂの一例の構成について図２乃至図７を用いて説明する。なお、以下の駆動装置１９ｂに関する説明において方向に関する記述は、図２に矢印で示すように、Ｙ方向を上方、Ｙ′方向を下方、Ｘ方向を右方、Ｘ′方向を左方、Ｚ方向を前方、Ｚ′方向を後方というものとする（図３乃至図７においても、図２に示す方向を用いるものとする。）。
【００７３】
付加レンズ群Ｇ５の駆動装置１９ｂは、図２に示すように、付加レンズ群Ｇ５を保持するレンズ保持枠体５０と、駆動レバー５１と、トグルバネ５２と、駆動レバー５１を駆動して付加レンズ群Ｇ５にズームレンズ２の光軸上への挿入及び光軸上からの離脱を行う図示しない適宜な駆動手段とによって構成される。
【００７４】
レンズ保持枠体５０は、付加レンズ群Ｇ５を保持するものである。レンズ保持枠体５０は、図３に示すように、ズームレンズ２全体が内部に配設されたレンズ鏡筒（一部のみを図示する）５３の所定の位置に設けられたガイド溝５４ａを有するガイド枠５４によって案内されて上下（ズームレンズ２の光軸と直交する平面と平行な方向）に摺動可能にされいる。従って、上記レンズ保持枠体５０を上下に摺動させることによって、付加レンズ群Ｇ５をズームレンズ２の光軸上に挿入し、また、光軸上から離脱させることができる。
【００７５】
上記レンズ保持枠体５０は、図２及び図３に示すように、鏡筒部５０ａとガイド板５０ｂとから成る。上記ガイド板５０ｂは左右方向の寸法よりも上下方向の寸法の方が稍長くされた長方形の板状に形成されている。そして、ガイド板５０ｂの中心部を貫通するように円筒状の鏡筒部５０ａが一体に形成され、これによって、レンズ保持枠体５０は、鏡筒部５０ａの前後方向における略中間の位置からフランジ状にガイド板５０ｂが外方に突出した状態になっている。また、鏡筒部５０ａには付加レンズ群Ｇ５が保持されている。
【００７６】
また、ガイド板５０ｂの上部右側には、後述する駆動レバー５１の係合ピンと係合する、左右方向に延びる長孔５５が形成されている。
【００７７】
なお、レンズ保持枠体５０は、付加レンズ群Ｇ５をズームレンズ２の光軸上に挿入した時（撮像装置１が動画撮影モードの時）に、付加レンズ群Ｇ５の光軸とズームレンズ２の光軸とのズレや付加レンズ群Ｇ５の光軸の倒れが無く、双方の光軸が完全に一致するように付加レンズ群Ｇ５の位置精度を保つ必要がある。しかし、レンズ保持枠体５０の動きを滑らかにするために、ガイド枠５４、５４のガイド溝５４ａ、５４ａとレンズ保持枠体５０のガイド板５０ｂとの間には、図４及び図５に示すように、僅かな隙間を設けることが必要である。
【００７８】
従って、レンズ保持枠体５０のガイド板５０ｂの前面上端には位置決め突起５６、５６が、左右の側面の上端には位置決め突部５７、５７が、下面の左端部には位置決め突部５８が、下面の右端部には係合突部５９が、それぞれ一体に設けられている。
【００７９】
そして、レンズ保持枠体５０に支持された付加レンズ群Ｇ５をズームレンズ２の光軸上に双方の光軸が一致するように挿入する位置まで移動した時には、図６及び図７に示すように、ガイド板５０ｂの後面と、上記位置決め突起５６、５６、位置決め突部５７、５７、５８のぞれぞれの前方、左方、右方及び下方を向いた端面とがガイド枠５４のガイド溝５４ａに当接すると共に、ガイド枠５４の底部に設けられた係合孔５４ｂに係合突部５９が係合される。これによって、レンズ保持枠体５０は、上記ガイド枠５４、５４に案内されて付加レンズ群Ｇ５をズームレンズ２の光軸上に挿入する位置に移動し終えた時には、ガイド板５０ｂとガイド溝５４ａとの間の余分な隙間が無くなってガタが除去され、付加レンズ群Ｇ５の光軸とズームレンズ２の光軸とが一致するようになる。
【００８０】
駆動レバー５１は、図２に示すように、長手方向における略中間の位置に前方に突出した円筒状の突部である回動支点部５１ａが設けられ、該回動支点部５１ａを中心として、回動するようにされている。すなわち、駆動レバー５１の左右の端部には、それぞれ図示しない駆動手段と係合し該駆動手段によって駆動力が付加される部分である被押圧部５１ｂと作用点となる駆動部５１ｃが設けられている。
【００８１】
上記回動支点部５１ａには被支持孔６０が設けられ、該被支持孔６０にレンズ鏡筒５３に設けられた図示しない支持軸が挿入されることによって、駆動レバー５１は鏡筒５３に対して回動自在な状態で支持される。駆動部５１ｃには、上記レンズ保持枠体５０の長孔５５に摺動自在に係合する係合ピン６１が突設されている。
【００８２】
また、駆動レバー５１の回動支点部５１ａと駆動部５１ｃとの中間の位置には、前記した位置検出スイッチ１８の被押圧片１８ａを押圧して内部の接点を開閉させる接点押圧面６２が設けられている。接点押圧面６２は、図２に示すように、駆動レバー５１の位置検出スイッチ１８と対向する上面の一部が側方に張り出した形状とされた部分である。
【００８３】
さらに、駆動レバー５１の回動支点部５１ａと被押圧部５１ｂとの中間の位置には、係止孔６３が設けられ、該係止孔６３とレンズ鏡筒５３に設けられた係止孔６４との間にトグルバネ５２が介挿されている。
【００８４】
そして、撮像装置１において動画撮影モードが選択された時には、駆動回路１９ａによって動作が制御された図示しない駆動手段によって駆動レバー５１は被押圧部５１ｂが上方に押し上げられて回動支点部５１ａを中心として回動する。この駆動レバー５１の回動に伴う被押圧部５１ｂの移動によって、長孔５５に係合ピン６１が係合することによって駆動部５１ｃに連結されたレンズ保持枠体５０は、図３に示す矢印６５の方向（下方に）にガイド枠５４のガイド溝５４ａに沿って摺動し、図６及び図７に示すように、付加レンズ群Ｇ５がズームレンズ２の光軸上に移動して双方の光軸が一致し、ズームレンズ２が動画撮影モード時の状態になる。
【００８５】
また、静止画撮影モードが選択された時には、駆動レバー５１は、駆動手段によって被押圧部５１ｂが引き下げられ、図２の矢印６６の方向（下方）に移動して、回動支点部５１ａを中心として回動する。この駆動レバー５１の回動に伴う被押圧部５１ｂの移動によって、長孔５５に係合ピン６１が係合して駆動部５１ｃに連結されたレンズ保持枠体５０はガイド枠５４のガイド溝５４ａに沿って上方に摺動し、図３乃至図５に示すように、付加レンズ群Ｇ５がズームレンズ２の光軸から離脱して、ズームレンズ２が静止画撮影モード時の状態になる。
【００８６】
そして、位置検出スイッチ１８は、付加レンズ群Ｇ５がズームレンズ２の光軸から離脱してズームレンズ２が静止画撮影モード時の状態になった時には、駆動レバー５１の接点押圧面６２によって被押圧片１８ａが押圧されて、接点が閉じる。
【００８７】
なお、駆動レバー５１の係止孔６３とレンズ鏡筒５３に設けられた係止孔６４との間に介挿されたトグルバネ５２は、所定位置を基準として駆動レバー５１に対する付勢方向が反転することによって駆動レバー５１を異なる方向へ回動させるようにしたものである。すなわち、トグルバネ５２によって駆動レバー５１は、その回動範囲の略中間の位置を境にして、一方の側では付加レンズ群Ｇ５をズームレンズ２の光軸上に挿入する方向へ回動するように付勢され、他方の側では付加レンズ群Ｇ５をズームレンズ２の光軸上からを離脱させる方向へ回動するように付勢される。
【００８８】
従って、トグルバネ５２によって、付加レンズ群Ｇ５は、ズームレンズ２の光軸上に挿入された位置と、ズームレンズ２の光軸上から離脱された位置でそれぞれ安定に保持される。
【００８９】
次に、上記撮像装置１に使用するに適したズームレンズ２の概要について説明する。
【００９０】
本発明ズームレンズ２は、図９及び図１３に示すように、物体側より順に、正の屈折力を有し位置が常時固定の第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有し光軸上を移動することにより主に変倍を行う第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有し位置が常時固定の第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有し光軸上を移動して像位置の変動の補正と合焦を行う第４レンズ群Ｇ４と、正の屈折力を有する付加レンズ群Ｇ５とから成り、付加レンズ群Ｇ５を物体側より順に物体側の面が非球面とされた両凸レンズの第１１レンズＬ１１と両凹レンズの第１２レンズＬ１２との接合レンズによって構成すると共に光軸上への挿脱を可能にし、付加レンズ群Ｇ５を光軸上に挿入した時と光軸上から離脱させた時とでレンズ全系の焦点距離範囲が遷移するようにし、Σ５を付加レンズ群Ｇ５の合成厚、ｆｗ２を第１乃至第４レンズ群と付加レンズ群とから成るレンズ系の広角端における焦点距離、ｎ５１を付加レンズ群Ｇ５の両凸レンズのｄ線における屈折率、ｎ５２を付加レンズ群Ｇ５の両凹レンズのｄ線における屈折率、ｒ５２を付加レンズ群Ｇ５の接合面の曲率半径、Δ５を付加レンズ群Ｇ５の非球面の有効半径位置での母球面からの変形量（像側に変形量を有する場合を正とする）とすると、
０．７＜Σ５／ｆｗ２＜２．５（条件式２）、
−０．１１＜ｆｗ２・（ｎ５２−ｎ５１）／ｒ５２＜−０．０８５（条件式３）、
０．００３＜Δ５／ｆｗ２＜０．０１（条件式４）
の各条件を満足するようにされている。
【００９１】
また、図９及び図１３に示すように、上記第１レンズ群Ｇ１は物体側より順に、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第１レンズＬ１と凸レンズの第２レンズＬ２との接合レンズ及び物体側に凸面を向けた凸メニスカスレンズの第３レンズＬ３によって構成される。第２レンズ群Ｇ２は物体側より順に、凹レンズの第４レンズＬ４及び両凹レンズの第５レンズＬ５と凸レンズの第６レンズＬ６との接合レンズによって構成される。第３レンズ群Ｇ３は、少なくとも１面の非球面を有する両凸レンズの第７レンズＬ７によって構成される。第４レンズ群Ｇ４は物体側より順に、凸レンズの第８レンズＬ８と凹レンズの第９レンズＬ９と凸レンズの第１０レンズＬ１０との３枚接合レンズによって構成されると共に、第４レンズ群Ｇ４の最も物体側の面と最も像側の面のうち、少なくとも一方の面は非球面とされている。なお、上記第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間には、絞りＩＲが配置されている。
【００９２】
さらに、ズームレンズ２は、ｆ４を第４レンズ群Ｇ４の焦点距離とすると、
２．５＜ｆ４／ｆｗ２＜５（条件式５）
を満足するようにされている。
【００９３】
ところで、ズームレンズ２は、第４レンズ群Ｇ４と撮像素子１２との間の光軸上に、付加レンズ群Ｇ５を挿入すること、または、光軸上から離脱させることによって、焦点距離が遷移しても、第１レンズ群Ｇ１から撮像素子１２までの全長が変わらないようにすることを意図している。
【００９４】
以下に、全長を変えずにズームレンズ２の焦点距離を遷移させる為に、第４レンズ群Ｇ４と撮像素子１２との間の光軸上に挿入する付加レンズ群Ｇ５の光学的特性を求める過程について説明する。
【００９５】
例えば、図８（ａ）に示すズームレンズ１００Ａのように、バックフォーカスとしての空間に薄い正レンズ群１０１を付加レンズ群として付加して、第１レンズ群Ｇ１乃至第４レンズ群Ｇ４と、付加レンズ群１０１との合成による焦点距離を元の第１レンズ群乃至第４レンズ群Ｇ４の合成による焦点距離よりも短縮したものが考えられる。しかし、上記ズームレンズ１００Ａにおいては、像面が物体側に移動して全長が短縮されてしまうことになる。
【００９６】
また、図８（ｂ）に示すズームレンズ１００Ｂは、バックフォーカスとしての空間に厚い平行平面ガラスを付加レンズ群１０２として付加したものである。上記ズームレンズ１００Ｂでは、焦点距離を変えずに全長を延ばすことができる。
【００９７】
そこで、上記ズームレンズ１００Ａの結果とズームレンズ１００Ｂの結果を勘案したのが図８（ｃ）に示すズームレンズ１００Ｃである。すなわち、ズームレンズ１００Ｃは、バックフォーカスとしての空間に厚い正レンズ群を付加レンズ群（付加レンズ群）１０３として付加したものである。上記ズームレンズ１００Ｃにあっては、第１レンズ群Ｇ１乃至第４レンズ群Ｇ４と、付加レンズ群１０３との合成による焦点距離を元の第１レンズ群Ｇ１乃至第４レンズ群Ｇ４の合成による焦点距離よりも短縮したにもかかわらず、全長が変化しないことが分かる。
【００９８】
以上のことから、ズームレンズ２に用いられる付加レンズ群Ｇ５は、上記ズームレンズ１００Ｃにおける付加レンズ群１０３のように、正の屈折力を有する厚い正レンズ群によって構成することにした。
【００９９】
次に、撮像装置１及びズームレンズ２の構成を規定した条件式１乃至５について説明する。
【０１００】
条件式１は、静止画撮影モードの時及び動画撮影モードの時とで画角を補正する効果を得ることと、正の屈折力を有する厚い正レンズ群を付加レンズ群Ｇ５として付加した構成（図８（ｃ）の構成）を成り立たせることとのバランスを取るための条件を規定するものである。
【０１０１】
すなわち、条件式１において、「ｆｗ１／ｆｗ２−１」の値が下限を越えると画角補正の効果がほとんどなくなってしまいズームレンズ２にコストと大きさを増すだけの効果しか与えないことになってしまう。また、「ｆｗ１／ｆｗ２−１」の値が上限を越えると、動画撮影モードの時の方が静止画撮影モードの時よりも画角が広くなる過剰補正になり、付加レンズ群Ｇ５の屈折力が強くなって、球面収差や像面湾曲の補正が十分行えなくなる。
【０１０２】
条件式２は、正の屈折力を有する厚い正レンズ群を付加レンズ群Ｇ５として付加した構成（図８（ｃ）の構成）を成り立たせるのに必要な条件を規定するものである。
【０１０３】
すなわち、「Σ５／ｆｗ２」の値が下限を越えると、十分な焦点距離の短縮効果と全長を不変にするという目的が達成できなくなってしまう。また、「Σ５／ｆｗ２」の値が上限を越えると、付加レンズ群Ｇ５が厚くなり過ぎて、バックフォーカスとしての空間に挿入できなくなってしまう。
【０１０４】
条件式３は、付加レンズ群Ｇ５の光軸上への挿脱による球面収差の変化を補正するための条件を規定するものである。なお、付加レンズ群Ｇ５は、正レンズ群なのでアンダー側の球面収差が発生し易いが、収斂光束中に配置された物体側に凹面を向けた接合面に負の屈折力を持たせると、アンダー側の球面収差を補正する効果が得られる。
【０１０５】
そして、「ｆｗ２・（ｎ５２−ｎ５１）／ｒ５２」の値が上限を越えると、アンダー側の球面収差の補正が困難になってしまう。また、「ｆｗ２・（ｎ５２−ｎ５１）／ｒ５２」の値が下限を越えると、球面収差がオーバー側になり易く、像面湾曲もオーバー側に湾曲して補正が困難になる。
【０１０６】
条件式４は、像面湾曲を補正するための条件を規定するものである。上記条件式３に規定された条件を満足することによりアンダー側の球面収差を補正することによって、付加レンズ群Ｇ５からオーバー側の像面湾曲収差が発生してしまうが、条件式４に規定された条件を満足させることにより、付加レンズ群Ｇ５の物体側の面の非球面形状を光軸から離れるに従って曲率が強くなる方向に母球面からの変形量を与えるようにすると、条件式３に規定された条件による影響を打ち消して、像面湾曲収差を補正することができるようになる。付加レンズ群Ｇ５の光軸上への挿脱によらず、球面収差と像面湾曲を良好に保つためには、条件式３に規定された条件と条件式４に規定された条件とのバランスが重要である。
【０１０７】
条件式４において、「Δ５／ｆｗ２」の値が下限を越えると、条件式３で規定された条件の影響が残って、像面がオーバー側に曲がってしまう。また、「Δ５／ｆｗ２」の値が上限を越えると、球面収差がアンダー側に曲がり、バランスを取るのが困難になる。
【０１０８】
条件式５は、レンズ全系を大型化せずに、付加レンズ群Ｇ５の光軸上への挿脱に適したバックフォーカスを確保するための条件を規定するものである。
【０１０９】
すなわち、「ｆ４／ｆｗ２」の値が下限を越えると、バックフォーカスが短くなって、条件式１に規定された条件を満足することが困難になってしまう。また、「ｆ４／ｆｗ２」の値が上限を越えると、バックフォーカスが長くなり過ぎて、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色分解プリズムをバックフォーカス中に挿入するようなレンズに近づいて、ズームレンズ２の大型化と高コスト化が避けられなくなる。
【０１１０】
次に、ズームレンズ２を具体化した、図９乃至図２４に示す数値例１乃至４について説明する。なお、これら数値例１乃至４は、数値例１（図９）に示す第１レンズ群Ｇ１乃至第４レンズ群Ｇ１から成る静止画撮影モード時のズームレンズ２に、それぞれ構成が異なる付加レンズ群Ｇ５を付加した動画撮影モード時の状態を示すものが数値例２（図１３）、数値例３（図１７）及び数値例４（図２１である。
【０１１１】
以下の説明において、「Ｓｉ」は物体側から数えてｉ番目の面、「ｒｉ」は物体側から数えてｉ番目の面「Ｓｉ」の曲率半径、「ｄｉ」は物体側から数えてｉ番目の面［Ｓｉ」とｉ＋１番目の面「Ｓｉ＋１」との間の面間隔、「ｎｉ」は第ｉレンズ「Ｌｉ」を構成する材質のｄ線における屈折率、「νｉ」は第ｉレンズ「Ｌｉ」を構成する材質のｄ線におけるアッベ数とし、「ｎＦＬ」及び「νＦＬ」はフィルタＦＬを構成する材質の屈折率及びアッベ数とする。また、非球面は、「ｘｉ」を非球面の深さ、「Ｈ」を光軸からの高さとすると、以下の数式１によって定義されるものとする。
【０１１２】
【数１】
表１にズームレンズ２の数値例１の各数値を示す（図９参照）。
【０１１４】
【表１】
表２に非球面によって構成された第１１面Ｓ１１及び第１４面Ｓ１４の第４次、第６次、第８次、第１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を示す。
【０１１６】
【表２】
表３に数値例１におけるズームレンズ２の広角端、中間焦点位置及び望遠端における焦点距離、Ｆナンバー、画角（２ω）、ズーミングによって変化する面間隔であるｄ５、ｄ１０、ｄ１３、ｄ１７を示す。
【０１１８】
【表３】
図１０乃至図１２に、数値例１におけるズームレンズ２の球面収差、歪曲収差及び非点収差を示す。なお、球面収差図において、実線はｄ線、破線はｇ線、一点鎖線はＣ線での値をそれぞれ示し、非点収差図において、実線はサジタル像面歪曲、破線はメリディオナル像面歪曲の値をそれぞれ示すものとする。
【０１２０】
表４にズームレンズ２の数値例２の各数値を示す。なお、数値例２におけるズームレンズ２は、図１３に示すように、数値例１におけるズームレンズ２の第４レンズ群Ｇ４と撮像素子１２との間の光軸上に付加レンズ群Ｇ５を付加した動画撮影モード時の状態である。従って、表４には、付加レンズ群Ｇ５の数値及び付加レンズ群Ｇ５より像側の部分の数値のみを示す。
【０１２１】
【表４】
表５に非球面によって構成された第１８面Ｓ１８の第４次、第６次、第８次、第１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を示す。
【０１２３】
【表５】
表６に数値例２におけるズームレンズ２の広角端、中間焦点位置及び望遠端における焦点距離、Ｆナンバー、画角（２ω）、ズーミングによって変化する面間隔であるｄ５、ｄ１０、ｄ１３、ｄ１７を示す。
【０１２５】
【表６】
上記表６から明らかなように数値例２においては、数値例１の場合と比べても、焦点距離範囲が長い方に遷移しても画角が全く変化していない。
【０１２７】
図１４至図１６に、数値例２におけるズームレンズ２の球面収差、歪曲収差及び非点収差を示す。なお、球面収差図において、実線はｄ線、破線はｇ線、一点鎖線はＣ線での値をそれぞれ示し、非点収差図において、実線はサジタル像面歪曲、破線はメリディオナル像面歪曲の値をそれぞれ示すものとする。
【０１２８】
表７にズームレンズ２の数値例３の各数値を示す。なお、数値例３におけるズームレンズ２は、図１７に示すように、数値例１におけるズームレンズ２の第４レンズ群Ｇ４と撮像素子１２との間の光軸上に上記数値例２のものとは異なる付加レンズ群Ｇ５を付加した動画撮影モード時の状態である。従って、表７には、付加レンズ群Ｇ５の数値及び付加レンズ群Ｇ５より像側の部分の数値のみを示す。
【０１２９】
【表７】
表８に非球面によって構成された第１８面Ｓ１８の第４次、第６次、第８次、第１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を示す。
【０１３１】
【表８】
表９に数値例３におけるズームレンズ２の広角端、中間焦点位置及び望遠端における焦点距離、Ｆナンバー、画角（２ω）、ズーミングによって変化する面間隔であるｄ５、ｄ１０、ｄ１３、ｄ１７を示す。
【０１３３】
【表９】
上記表９から明らかなように数値例３においては、数値例１の場合と比べても、焦点距離範囲が長い方に遷移しても画角が全く変化していない。
【０１３５】
図１８乃至図２０に、数値例３におけるズームレンズ２の球面収差、歪曲収差及び非点収差を示す。なお、球面収差図において、実線はｄ線、破線はｇ線、一点鎖線はＣ線での値をそれぞれ示し、非点収差図において、実線はサジタル像面歪曲、破線はメリディオナル像面歪曲の値をそれぞれ示すものとする。
【０１３６】
表１０にズームレンズ２の数値例４の各数値を示す。なお、数値例４におけるズームレンズ２は、図２１に示すように、数値例１におけるズームレンズ２の第４レンズ群Ｇ４と撮像素子１２との間の光軸上に上記数値例２及び数値例３のものとは異なる付加レンズ群Ｇ５を付加した動画撮影モード時の状態である。従って、表１０には、付加レンズ群Ｇ５の数値及び付加レンズ群Ｇ５より像側の部分の数値のみを示す。
【０１３７】
【表１０】
表１１に非球面によって構成された第１８面Ｓ１８の第４次、第６次、第８次、第１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を示す。
【０１３９】
【表１１】
表１２に数値例４におけるズームレンズ２の広角端、中間焦点位置及び望遠端における焦点距離、Ｆナンバー、画角（２ω）、ズーミングによって変化する面間隔であるｄ５、ｄ１０、ｄ１３、ｄ１７を示す。
【０１４１】
【表１２】
上記表１２から明らかなように数値例４においては、数値例１の場合と比べても、焦点距離範囲が長い方に遷移しても画角が全く変化していない。
【０１４３】
図２１乃至図２４に、数値例４におけるズームレンズ２の球面収差、歪曲収差及び非点収差を示す。なお、球面収差図において、実線はｄ線、破線はｇ線、一点鎖線はＣ線での値をそれぞれ示し、非点収差図において、実線はサジタル像面歪曲、破線はメリディオナル像面歪曲の値をそれぞれ示すものとする。
【０１４４】
表１３に数値例１のズームレンズ２に付加レンズ群Ｇ５を付加した数値例２乃至４の前記条件式１乃至５に係る各数値を示す。
【０１４５】
【表１３】
上記表１３において、αの値に対して「ｆｗ１／ｆｗ２−１」の値が１．０αであると、静止画撮影モード時と動画撮影モード時で画角が変化しないことを意味する。
【０１４７】
α＝０．２０とα＝０．２５の場合において数値例４では、「ｆｗ１／ｆｗ２−１」の値が条件式１の上限（１．１α）を越えてしまっている。従って、数値例４はα＝０．２０とα＝０．２５の場合においては、動画撮影モードの時よりも静止画撮影モードの時の方が画角は狭くなる、すなわち、動画撮影モードの時よりも静止画撮影モードの時の方が撮像素子１２の有効画面領域の画素数が少なくなってしまうので、本発明の目的に適合しなくなってしまう。
【０１４８】
なお、「ｆｗ１／ｆｗ２−１」の値が１．０α未満である時は、その値と１．０αとの差だけ画角が狭くなることになるが、その画角の差によって生じるズームレンズ２の有効像円の余裕を、映像信号処理における手振れ補正に応用することが可能になる。
【０１４９】
また、「ｆｗ１／ｆｗ２−１」の値が条件式１の下限（０．４α）を越えてしまうと、付加レンズ群Ｇ５による画像補正効果が小さくなって本発明の目的を達成できなくなる。
【０１５０】
次に、本発明の第２、第３及び第４の実施の形態にかかる撮像装置並びに第３の実施の形態にかかる撮像装置に使用するズームレンズについて説明する。なお第２、第３及び第４の実施の形態にかかる撮像装置も静止画モードと動画モードを有するものである。
【０１５１】
最初に、図２５乃至図２９を参照して撮像装置の概要を述べる。
【０１５２】
撮像装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃの基本構成は、図１に示した第１の実施の形態にかかる撮像装置１と同様であり、カメラブロック１０、記録再生部２０、操作ブロック３０に大別される。そこで、各部１０、２０、３０の構成及び動作のうち、撮像装置１と異なる部分について主に説明し、撮像装置１と同様の部分については説明を省略し又は簡略化する。
【０１５３】
カメラブロック１０は、撮影レンズであるズームレンズ２Ａ、２Ｂ、２Ｃと、撮像素子１２と、撮影時に任意に選択することが可能な第１の撮影モード及び第２の撮影モードを備え、撮像素子１２の撮像面は上記第１の撮影モードが選択された時には撮像素子の各画素から個別の情報が得られるようにされており、上記第２の撮影モードが選択された時には撮像素子の各画素から、隣接する複数の画素の情報を混合して画素ピッチが粗い撮像素子と等価な情報が得られるようになされている。
【０１５４】
図２６に撮影モードの切換に伴う画素ピッチの切換の様子を、模式的に示す。撮像素子１２の各画素はそれぞれ色フィルタで覆われており、その色フィルタの配列の一部を模式的に図２６（ａ）に示す。ここでＲは赤、Ｇは緑、Ｂは青の色を透過する色フィルタを示す。図２６（ａ）に示すように、水平および垂直に２画素ずつ同じ色フィルタが繰り返し配列されて、水平方向に２画素分及び垂直方向に２画素分の計４画素が同じ色のフィルタによって覆われている。
【０１５５】
上記第１の撮影モードでは、図２６（ａ）に示した各画素から個別の映像情報が得られて、解像度の高い映像情報を得ることが出来る。また第２の撮影モードでは、図２６（ｂ）に示すように、同じ色の隣接した４画素の情報を混合して映像信号として読み出すことによって、画素ピッチが水平、垂直とも２倍になった画素ピッチの粗い映像情報を得られるように構成されている。
【０１５６】
なお、上記したように、水平及び垂直にそれぞれ２画素、計４画素の色（フィルターの色）を同じにする方式は、複数の画素の情報を混合する方式の一例にすぎない。すなわち、情報を混合する画素の数は「４」に限らず、「４」より多くても、また、「４」より少なくても良く、さらに、水平及び垂直それぞれに同数の画素を選択する必要はなく、混合した結果の実効的にピッチの粗い画素の形状が横長であっても、また、縦長であってもかまわない。要は、画像の使用目的に応じて選択すればよい。
【０１５７】
撮像素子１２は、離散的に配列された画素によって画像情報を光電変換することから、画素ピッチから決まるナイキスト周波数より高い空間周波数の画像に対して、色偽信号やモアレ縞という不具合が生じる。画素ピッチから決まる上記欠点を軽減する目的で、撮影レンズと撮像素子１２の間に光学ローパスフィルタが配置され、撮影レンズによって本来１点に結像される点像を複数の点像に分散させて結像させ、撮影レンズの画像の高周波成分のＭＴＦを低減させる必要がある。
【０１５８】
光学ローパスフィルタの特性は、第１の撮影モードに適合するようにすると、第２の撮影モードでは色偽信号やモアレ縞による画質への悪影響が顕著になり、逆に第２の撮影モードに合わせた特性に設定すると、第１の撮影モードで細かい画素ピッチから期待される高解像度が得られなくなる。従って、第１の撮影モードと第２の撮影モードとの切換に合わせて、光学ローパスフィルタの特性を切換えることが望ましい。
【０１５９】
図２５に示す第２の実施の形態１Ａでは、特性の異なる光学ローパスフィルタＦ１とＦ２が一体的に保持されているフィルタ部材ＦＢを光軸にほぼ直交する方向に可動とすることで、光学ローパスフィルタＦ１とＦ２のいずれかが光軸上に挿入される構成になっている。破線で示したように、光学ローパスフィルタＦ１が光軸上に挿入されるようにフィルタ体１９を移動させると、撮影モード切換えスイッチ１８の接点１８ｂが閉じ、その情報はカメラブロック１０のカメラ制御部１３と記録再生部２０の記録再生制御部２１に伝えられて、カメラブロック１０および記録再生部２０の全ての設定が、第１の撮影モードに対応するように切換えられる。
【０１６０】
次に、実線で示したように、光軸上に位置される光学ローパスフィルタをＦ１からＦ２に切換えると、撮影モード切換えスイッチ１８が接点１８ｂが開いて、その情報がカメラブロック１０のカメラ制御部１３と記録再生部２０の記録再生制御部２１に伝えられて、カメラブロック１０および記録再生部２０の全ての設定が、第２の撮影モードに対応するように切換えられる。また厚みが異なる光学ローパスフィルタＦ１とＦ２の影響で結像位置に光軸方向のずれが生じるが、フォーカスレンズＧ４の光軸方向での位置を修正することで、撮像素子１２上に結像するようにカメラ制御部１３が制御する。
【０１６１】
図２７に示す第３の実施の形態１Ｂでは、ズームレンズ２Ｂにおいて第４レンズ群Ｇ４と撮像素子１２との間に、常時固定の光学ローパスフィルタＦ１が配置されており、光学ローパスフィルタＦ１は第１の撮影モードに対応した光学特性を有している。また光学ローパスフィルタＦ２が光軸上への挿入及び離脱自在にできるように光軸にほぼ直行して移動できるように構成されている。この光学ローパスフィルタＦ２を破線に示すように光軸上から離脱させると、撮影モード切換えスイッチ１８の接点１８ｂが閉じ、第２の実施の形態にかかる撮像装置１Ａと同様に全ての設定が第１の撮影モードに設定される。また光学ローパスフィルタＦ２を光軸上に挿入すると、撮影モード切換えスイッチ１８の接点１８ｂが開いて、第２の実施の形態１Ａと同様に、全ての設定が第２の撮影モードに設定される。ここで光学ローパスフィルタＦ２は、光学ローパスフィルタＦ１の特性に比べて、水平または垂直のいずれか一方または両方の、高周波におけるＭＴＦ特性が低下するように作用する特性を有している。
【０１６２】
図２８に示す第４の実施の形態にかかる撮像装置１Ｃにおける撮像素子１２の画素情報の読み出し方を図２９に模式的に示す。
【０１６３】
第１の撮影モードが選択されたときは、撮像素子の各画素から個別の情報が得られるようになされており、また可能な限り広い範囲を有効画面領域として使用するようになされている。第２の撮影モードが選択されたときは、撮像素子の各画素から、隣接する複数の画素の情報を混合して画素ピッチの粗い撮像素子と等価な情報が得られるようになされており、また第１の撮影モードが選択されたときよりも狭い範囲を有効画面領域として使用するようにされている。
【０１６４】
また、撮像装置１Ｃにあっては、撮像素子１２の直前に常時固定の第１の光学ローパスフィルタＦ１が配置され、第１の光学ローパスフィルタＦ１の物体側の位置に光軸上への挿入及び光軸上からの離脱が可能にされた正の屈折力を有する付加レンズ群（第５レンズ群）Ｇ５及びこの付加レンズ群Ｇ５と一体的に保持された可動な第２の光学ローパスフィルタＦ２を有する。上記付加レンズ群Ｇ５及び第２の光学ローパスフィルタＦ２は第１の撮影モードから第２の撮影モードへ切り替えられた時には光軸上に挿入されてズームレンズの焦点距離範囲を短縮すると共に第２の光学ローパスフィルタＦ２の効果で高周波のＭＴＦを低減させ、また第２の撮影モードから第１の撮影モードへ切り替えられたときに光軸上から離脱して焦点距離範囲を延長するとともに第１の光学ローパスフィルタＦ１の効果だけになって高周波のＭＴＦが高くなることにより、第１の撮影モードが選択されたときと第２の撮影モードが選択されたときとの撮像素子の画素ピッチの切換えに合わせたＭＴＦ特性の切換えと、有効画面領域の寸法の違いによって生じる画角の変化を緩和する。
【０１６５】
また、第２の撮影モードの動画撮影時には、撮像装置の揺れを検出して、全画面寸法から動画で読み出す有効画像の位置を、各フィールド毎にずらして、手ブレによる画像の揺れを補正することが出来る。図２９で破線で示した四角は、動画で読み出す位置をフィールド毎にずらして手ブレ補正を行うことを模式的に示している。
【０１６６】
そして、撮像装置１Ｃにあっては、付加レンズ群および第２の光学ローパスフィルタＦ２の光軸上への挿入及び光軸上からの離脱を検出することによって各部の状態が、第１の撮影モードまたは第２の撮影モードに合わせて設定される。
【０１６７】
なお、上記した撮像装置１Ａのフィルタ部材ＦＢ、撮像装置１Ｂの第２の光学ローパスフィルタＦ２、撮像装置１Ｃの付加レンズ群５Ｇ及び可動光学ローパスフィルタＦ２の光軸上への出し入れには、例えば、図２乃至図７に示した駆動装置１９ｂのような駆動装置を利用することができる。
【０１６８】
次に、第４の実施の形態にかかる撮像装置１Ｃにおいて使用するのに適したズームレンズ２Ｃの概要について説明する。
【０１６９】
本発明ズームレンズ２Ｃは、図３０に示すように、物体側より順に、正の屈折力を有し位置が常時固定の第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有し光軸上を移動することにより主に変倍を行う第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有し位置が常時固定の第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有し光軸上を移動して像位置の変動の補正と合焦を行う第４レンズ群Ｇ４と、正の屈折力を有する付加レンズ群Ｇ５および付加レンズ群Ｇ５と一体的に保持されて可動の第２の光学ローパスフィルタＦ２とから成り、付加レンズ群Ｇ５を物体側より順に物体側の面が非球面とされた両凸レンズの第１１レンズＬ１１と両凹レンズの第１２レンズＬ１２との接合レンズによって構成するとともに、付加レンズ群Ｇ５と第２の光学ローパスフィルタＦ２を光軸上に挿入したときと光軸上から離脱させたときとでレンズ全系の焦点距離範囲が遷移するようにし、Σ５を付加レンズ群Ｇ５と第２の光学ローパスフィルタＦ２との合成厚、ｆｗ２を第１乃至第４レンズ群と付加レンズ群とから成るレンズ系の広角端における焦点距離、ｎ５１を付加レンズ群Ｇ５の両凸レンズのｄ線における屈折率、ｎ５２を付加レンズ群Ｇ５の両凹レンズのｄ線における屈折率、ｒ５２を付加レンズ群Ｇ５の接合面の曲率半径、Δ５を付加レンズ群Ｇ５の非球面の有効半径位置での母球面からの変形量（像側に変形量を有する場合を正とする）とすると、下記の各条件式２乃至４を満足するようにしたものである。
０．７＜Σ５／ｆｗ２＜２．５ （条件式２）
−０．１１＜ｆｗ２・（ｎ５２−ｎ５１）／ｒ５２＜−０．０８５（条件式３）
０．００３＜Δ５／ｆｗ２＜０．０１ （条件式４）
【０１７０】
また、図３０に示すように、上記第１レンズ群Ｇ１は物体側より順に、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第１レンズＬ１と凸レンズの第２レンズＬ２との接合レンズ及び物体側に凸面を向けた凸メニスカスレンズの第３レンズＬ３によって構成される。第２レンズ群Ｇ２は物体側より順に、凹レンズの第４レンズＬ４及び両凹レンズの第５レンズＬ５と凸レンズの第６レンズＬ６との接合レンズによって構成される。第３レンズ群Ｇ３は、少なくとも１面の非球面を有する両凸レンズの第７レンズＬ７によって構成される。第４レンズ群Ｇ４は物体側より順に、凸レンズの第８レンズＬ８と凹レンズの第９レンズＬ９と凸レンズの第１０レンズＬ１０との３枚接合レンズによって構成されると共に、第４レンズ群Ｇ４の最も物体側の面と最も像側の面のうち、少なくとも一方の面は非球面とされている。なお、上記第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間には、絞りＩＲが配置されている。
【０１７１】
さらに、ズームレンズ２Ｃは、ｆ４を第４レンズ群Ｇ４の焦点距離とすると、
２．５＜ｆ４／ｆｗ２＜５ （条件式５）
を満足するようにしたものである。
【０１７２】
ところで、ズームレンズ２Ｃは、第４レンズ群Ｇ４と撮像素子１２との間の光軸上に、付加レンズ群Ｇ５および第２の光学ローパスフィルタＦ２を挿入すること、または、光軸上から離脱させることによって、焦点距離が遷移しても、第１レンズ群Ｇ１から撮像素子１２までの全長が変わらないようにすることを意図している。
【０１７３】
次に、撮像装置１Ｃ及びズームレンズ２Ｃの構成を規定する条件式２乃至５について説明する。
【０１７４】
条件式２は、正の屈折力を有する厚い正レンズ群を付加レンズ群Ｇ５と第２の光学ローパスフィルタＦ２との合成厚として付加した構成を成り立たせるのに必要な条件を規定するものである。
【０１７５】
すなわち、「Σ５／ｆｗ２」の値が下限を越えると、十分な焦点距離の短縮効果と全長を不変にするという目的が達成できなくなってしまう。また、「Σ５／ｆｗ２」の値が上限を越えると、付加レンズ群Ｇ５が厚くなり過ぎて、バックフォーカスとしての空間に挿入できなくなってしまう。
【０１７６】
条件式３は、付加レンズ群Ｇ５と第２の光学ローパスフィルタＦ２の光軸上への挿脱による球面収差の変化を補正するための条件を規定するものである。なお、付加レンズ群Ｇ５は、正レンズ群なのでアンダー側の球面収差が発生し易いが、収斂光束中に配置された物体側に凹面を向けた接合面に負の屈折力を持たせると、アンダー側の球面収差を補正する効果が得られる。
【０１７７】
そして、「ｆｗ２・（ｎ５２−ｎ５１）／ｒ５２」の値が上限を越えると、アンダー側の球面収差の補正が困難になってしまう。また、「ｆｗ２・（ｎ５２−ｎ５１）／ｒ５２」の値が下限を越えると、球面収差がオーバー側になり易く、像面湾曲もオーバー側に湾曲して補正が困難になる。
【０１７８】
条件式４は、像面湾曲を補正するための条件を規定するものである。上記条件式３に規定された条件を満足することによりアンダー側の球面収差を補正することによって、付加レンズ群Ｇ５と第２の光学ローパスフィルタＦ２からオーバー側の像面湾曲収差が発生してしまうが、条件式４に規定された条件を満足させることにより、付加レンズ群Ｇ５の物体側の面の非球面形状を光軸から離れるに従って曲率が強くなる方向に母球面からの変形量を与えるようにすると、条件式３に規定された条件による影響を打ち消して、像面湾曲収差を補正することができるようになる。付加レンズ群Ｇ５と第２の光学ローパスフィルタＦ２の光軸上への挿脱によらず、球面収差と像面湾曲を良好に保つためには、条件式３に規定された条件と条件式４に規定された条件とのバランスが重要である。
【０１７９】
条件式４において、「Δ５／ｆｗ２」の値が下限を越えると、条件式３で規定された条件の影響が残って、像面がオーバー側に曲がってしまう。また、「Δ５／ｆｗ２」の値が上限を越えると、球面収差がアンダー側に曲がり、バランスを取るのが困難になる。
【０１８０】
条件式５は、レンズ全系を大型化せずに、付加レンズ群Ｇ５と第２の光学ローパスフィルタＦ２の光軸上への挿脱に適したバックフォーカスを確保するための条件を規定するものである。
【０１８１】
すなわち、「ｆ４／ｆｗ２」の値が下限を越えると、バックフォーカスが短くなってしまう。また、「ｆ４／ｆｗ２」の値が上限を越えると、バックフォーカスが長くなり過ぎて、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色分解プリズムをバックフォーカス中に挿入するようなレンズに近づいて、ズームレンズ２Ｃの大型化と高コスト化が避けられなくなる。
【０１８２】
次に、図３０に示した構成に基づいてズームレンズ２Ｃを具体化した数値例５及び６について説明する。なお、数値例５は図３０に示す第１レンズ群Ｇ１乃至第４レンズ群Ｇ４から成る静止画モード時の状態のズームレンズ２Ｃに関するものであり、数値例６は図３０に示すものに付加レンズ群Ｇ５と第２の光学ローパスフィルタＦ２を付加した動画モード時の状態（図３４）のズームレンズ２Ｃに関するものである。
【０１８３】
以下の説明において、「Ｓｉ」は物体側から数えてｉ番目の面、「ｒｉ」は物体側から数えてｉ番目の面「Ｓｉ」の曲率半径、「ｄｉ」は物体側から数えてｉ番目の面［Ｓｉ」とｉ＋１番目の面「Ｓｉ＋１」との面間隔、「ｎｉ」は第ｉレンズ「Ｌｉ」を構成する材質のｄ線における屈折率、「ｖｉ」は第ｉレンズ「Ｌｉ」を構成する材質のｄ線におけるアッベ数とし、「ｎＱ」及び「ｖＱ」は光学ローパスフィルタを構成する材質の屈折率及びアッベ数、「ｎＦＬ」及び「ｖＦＬ」はその他のフィルタＦＬを構成する材質の屈折率及びアッベ数とする。また、非球面は、「ｘｉ」を非球面の深さ、「Ｈ」を光軸からの高さとすると、上記した数式１によって定義されるものとする。
【０１８４】
表１４にズームレンズ２Ｃの数値例５の各数値を示す（図３０参照）。なお、第１レンズ群Ｇ１乃至第４レンズ群Ｇ４までの各数値は上記第１の実施の形態にかかるズームレンズ２の数値例１における各数値（表１参照）と同じであるので、表１４には付加レンズ群Ｇ５の数値及び付加レンズ群Ｇ５より像側の部分の数値のみを示す。
【０１８５】
【表１４】
なお、非球面によって構成された第１１面Ｓ１１及び第１４面Ｓ１４の第４次、第６次、第８次、第１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０の値は上記第１の実施の形態におけるそれらと同じであるので、表２を援用する。
【０１８７】
表１５に数値例５におけるズームレンズ２Ｃの広角端、中間焦点位置及び望遠端における焦点距離、Ｆナンバー、画角（２ω）ズーミングによって変化する面間隔であるｄ５、ｄ１０、ｄ１３、ｄ１７を示す。
【０１８８】
【表１５】
図３１乃至図３３に数値例５の各焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。なお、球面収差曲線図においてｄ線を実線、ｇ線を破線、Ｃ線を一点鎖線で示す。非点収差曲線図においてサジタル像面湾曲を実線、メリディオナル像面湾曲を破線で示す。
【０１９０】
次に、図３４に示す、上記数値例１に第５レンズ群Ｇ５と第２の光学ローパスフィルタＦ２を光軸上に挿入したときの数値例６の各数値を表１６に示す。なお、ここでも、付加レンズ群Ｇ５の数値及び付加レンズ群Ｇ５より像側の部分の数値のみを示す。
【０１９１】
【表１６】
非球面によって構成された第１８面Ｓ１８の第４次、第６次、第８次、第１０次の非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を表１７に示す。
【０１９３】
【表１７】
表１８に数値例６におけるズームレンズ２Ｃの広角端、中間焦点位置及び望遠端における焦点距離、Ｆナンバー、画角（２ω）ズーミングによって変化する面間隔であるｄ５、ｄ１０、ｄ１３、ｄ１７を示す。
【表１８】
図３５乃至図３７に数値例６の各焦点距離における球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。なお、球面収差曲線図においてｄ線を実線、ｇ線を破線、Ｃ線を一点鎖線で示す。非点収差曲線図においてサジタル像面湾曲を実線、メリディオナル像面湾曲を破線で示す。
【０１９６】
なお、前記各実施の形態において示した各部の具体的な形状及び構造は、何れも本発明を実施するに際して行う具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、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。
【０１９７】
【発明の効果】
以上に記載したところから明らかなように、本発明撮像装置は、ズームレンズと撮像素子を有し、撮影時に任意に選択することが可能な第１の撮影モード及び第２の撮影モードを備え、撮像素子の撮像面は第１の撮影モードが選択された時には可能な限り広い範囲が有効画面領域として使用されようにされていると共に第２の撮影モードが選択された時には第１の撮影モードが選択された時よりも狭い範囲が有効画面領域として使用されようにされ、ズームレンズは最も像側の位置に光軸上への挿入及び光軸上からの離脱が可能にされた正の屈折力を有する付加レンズ群を有し、付加レンズ群は第１の撮影モードから第２の撮影モードへ切り替えられた時には光軸上に挿入されてズームレンズの焦点距離範囲を短縮すると共に第２の撮影モードから第１の撮影モードへ切り替えられた時には光軸上から離脱して焦点距離範囲を延長して、第１の撮影モードが選択された時と第２の撮影モードが選択された時との撮像素子の有効画面領域とされる範囲の違いによって生じる画角の変化を緩和し、ズームレンズが、物体側より順に、正の屈折力を有し位置が常時固定の第１レンズ群と、負の屈折力を有し光軸上を移動することにより主に変倍を行う第２レンズ群と、正の屈折力を有し位置が常時固定の第３レンズ群と、正の屈折力を有し光軸上を移動して像位置の変動の補正と合焦を行う第４レンズ群と、正の屈折力を有する付加レンズ群とから成り、第１レンズ群を物体側より順に物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第１レンズと凸レンズの第２レンズとの接合レンズ及び物体側に凸面を向けた凸メニスカスレンズの第３レンズによって構成し、第２レンズ群を物体側より順に凹レンズの第４レンズ及び両凹レンズの第５レンズと凸レンズの第６レンズとの接合レンズによって構成し、第３レンズ群を少なくとも１面の非球面を有する両凸レンズの第７レンズによって構成し、第４レンズ群を物体側より順に凸レンズの第８レンズと凹レンズの第９レンズと凸レンズの第１０レンズとの３枚接合レンズによって構成すると共に、最も物体側の面と最も像側の面のうち少なくとも一方の面を非球面とし、付加レンズ群を物体側より順に物体側の面が非球面とされた両凸レンズと両凹レンズとの接合レンズによって構成すると共に光軸上への挿入及び光軸上からの離脱を可能にし、付加レンズ群を光軸上に挿入した時と光軸上から離脱させた時とでレンズ全系の焦点距離範囲が遷移するようにし、Σ５を付加レンズ群の合成厚、ｆｗ２を第１乃至第４レンズ群と付加レンズ群とから成るレンズ系の広角端における焦点距離、ｎ５１を付加レンズ群の両凸レンズのｄ線における屈折率、ｎ５２を付加レンズ群の両凹レンズのｄ線における屈折率、ｒ５２を付加レンズ群の接合面の曲率半径、Δ５を付加レンズ群の非球面の有効半径位置での母球面からの変形量（像側に変形量を有する場合を正とする）、ｆ４を第４レンズ群の焦点距離とした場合において、０．７＜Σ５／ｆｗ２＜２．５、−０．１１＜ｆｗ２・（ｎ５２−ｎ５１）／ｒ５２＜−０．０８５、０．００３＜Δ５／ｆｗ２＜０．０１、２．５＜ｆ４／ｆｗ２＜５の各条件を満足するようにしたことを特徴とする。
【０１９８】
従って、本発明撮像装置にあっては、第１の撮影モードが選択されたときにおいては付加レンズ群を光軸上から離脱させて焦点距離範囲を延長させ、また、第２の撮影モードが選択された時においては付加レンズ群を光軸上に挿入させることによって焦点距離範囲を短縮させるので、第１の撮影モードと第２の撮影モードとで有効画面領域の大きさが異なることによって生じる撮影画角の変化を緩和して、第１の撮影モードと第２の撮影モードとの切り替え時に使用者に違和感を与えることを回避することができる。また、静止画撮影時及び動画撮影時共に、各種収差が良好に補正された高画質の映像を得ることができる。
【０１９９】
請求項２に記載した発明にあっては、第１の撮影モードが静止画を撮影する静止画撮影モードであり、第２の撮影モードが動画を撮影する動画撮影モードであり、撮像素子の有効画面領域の対角寸法を、動画撮影モードの時を１とし、静止画撮影モードの時を１＋αとし、ｆｗ１を静止画撮影モード時のズームレンズの広角端における焦点距離、ｆｗ２を動画撮影モード時のズームレンズの広角端における焦点距離とした場合において、各撮影モード時におけるズームレンズの各焦点距離と撮像素子の有効画面領域の対角寸法との関係を０．４α＜ｆｗ１／ｆｗ２−１＜１．１αの条件を満足するようにしたので、第１の撮影モードが選択された時と第２の撮影モードが選択された時との撮像素子の有効画面領域の寸法の違いによって生じる画角の変化を緩和することができると共に、球面収差や像面湾曲の補正を効果的に行って良好な光学特性を得ることができる。
【０２００】
請求項３に記載した発明にあっては、ズームレンズが、位置が常時固定にされた複数の固定レンズ群と位置が可動にされた可動レンズ群とを有し、固定レンズ群と撮像素子とを固定のレンズ鏡筒に一体的に保持して固定レンズ群と撮像素子との位置関係を不変にして、上記付加レンズ群の光軸上への挿入時及び光軸上からの離脱時も結像位置が一定に保たれるようにしたので、付加レンズ群を光軸上に挿入した時に、付加レンズ群の光軸と、固定レンズ群及び撮像素子の光軸とを一致させ易くなり、光軸の不一致に伴う光学特性の劣化を防止することができる。
【０２０２】
本発明ズームレンズは、物体側より順に、正の屈折力を有し位置が常時固定の第１レンズ群と、負の屈折力を有し光軸上を移動することにより主に変倍を行う第２レンズ群と、正の屈折力を有し位置が常時固定の第３レンズ群と、正の屈折力を有し光軸上を移動して像位置の変動の補正と合焦を行う第４レンズ群と、正の屈折力を有する付加レンズ群とから成り、付加レンズ群を物体側より順に物体側の面が非球面とされた両凸レンズと両凹レンズとの接合レンズによって構成すると共に光軸上への挿入及び光軸上からの離脱を可能にして、付加レンズ群を光軸上に挿入した時と光軸上から離脱させた時とでレンズ全系の焦点距離範囲が遷移するようにし、Σ５を付加レンズ群の合成厚、ｆｗ２を第１乃至第４レンズ群と付加レンズ群とから成るレンズ系の広角端における焦点距離、ｎ５１を付加レンズ群の両凸レンズのｄ線における屈折率、ｎ５２を付加レンズ群の両凹レンズのｄ線における屈折率、ｒ５２を付加レンズ群の接合面の曲率半径、Δ５を付加レンズ群の非球面の有効半径位置での母球面からの変形量（像側に変形量を有する場合を正とする）とした場合において、０．７＜Σ５／ｆｗ２＜２．５、−０．１１＜ｆｗ２・（ｎ５２−ｎ５１）／ｒ５２＜−０．０８５、０．００３＜Δ５／ｆｗ２＜０．０１の各条件を満足するようにしたことを特徴とする。
【０２０３】
従って、本発明ズームレンズにあっては、撮影モードの選択によって撮像素子の有効画面領域の大きさが異なってしまうことによって生じる撮影画角の変化を緩和することができると共に、各種収差が良好に補正された高画質の映像を得ることができる。従って、例えば、有効画面領域の大きさがそれぞれ異なる撮影モードを有する撮像装置の撮像レンズに適用した場合において、付加レンズ群が光軸上から離脱した時に焦点距離範囲が延長され、また、付加レンズ群が光軸上に挿入された時に焦点距離範囲が短縮されるので、有効画面領域の大きさが異なることによって生じる撮影画角の変化を緩和して、撮影モードの切り替え時に使用者に違和感を与えることを回避することができる。
【０２０４】
請求項５に記載した発明にあっては、第１レンズ群を物体側より順に物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第１レンズと凸レンズの第２レンズとの接合レンズ及び物体側に凸面を向けた凸メニスカスレンズの第３レンズによって構成し、第２レンズ群を物体側より順に凹レンズの第４レンズ及び両凹レンズの第５レンズと凸レンズの第６レンズとの接合レンズによって構成し、第３レンズ群を少なくとも１面の非球面を有する両凸レンズの第７レンズによって構成し、第４レンズ群を物体側より順に凸レンズの第８レンズと凹レンズの第９レンズと凸レンズの第１０レンズとの３枚接合レンズによって構成すると共に最も物体側の面と最も像側の面のうち少なくとも一方の面が非球面とし、ｆ４を第４レンズ群の焦点距離とした場合において、２．５＜ｆ４／ｆｗ２＜５の条件を満足するようにしたので、静止画撮影時及び動画撮影時共に、各種収差が良好に補正された高画質の映像を得ることができる。
【０２０８】
請求項６に記載した撮像装置にあっては、ズームレンズと撮像素子を有し、撮影時に任意に選択することが可能な第１の撮影モード及び第２の撮影モードを備え、上記第１の撮影モードが選択されたときは上記撮像素子の撮像面のうち可能な限り広い範囲が有効画面領域として使用されると共に、撮像素子の各画素から得られる個別の情報をそれぞれ１画素の情報として取り出して画像を構成し、上記第２の撮影モードが選択されたときは上記撮像素子の撮像面のうち第１の撮影モードが選択されたときよりも狭い範囲が有効画面領域として使用されると共に、撮像素子の各画素のうち隣接する複数の画素から得られる情報を混合した情報を１画素の情報として取り出して第１の撮影モードに比較して画素ピッチが粗い画像を構成するようになされている撮像装置であって、上記ズームレンズと撮像素子との間の光軸上に、常時固定な固定光学ローパスフィルタを配置すると共に、上記ズームレンズは最も像側の位置に、光軸上への挿入及び光軸上からの離脱が可能にされた正の屈折力を有する付加レンズ群と、該付加レンズ群と一体的に移動される可動光学ローパスフィルタとを有し、上記付加レンズ群と可動光学ローパスフィルタは、第１の撮影モードから第２の撮影モードへ切り替えられたときは光軸上に挿入されてズームレンズの焦点距離範囲を短い方に遷移させるとともに粗い画素ピッチに対応したローパス効果を与え、また第２の撮影モードから第１の撮影モードへ切り替えられたときは光軸上から離脱して焦点距離範囲を長いほうに遷移させて、第１の撮影モードが選択されたときと第２の撮影モードが選択されたときとの撮像素子の有効画面領域の寸法の違いによって生じる画角の変化を緩和すると共に、細かい画素ピッチに対応したローパス効果を与えるように構成したので、実効的な画素ピッチの切り換えに連動して光学ローパスフィルタのＭＴＦ特性を適切に切換えることができ、それによって、静止画と動画を常に高画質で記録することが出来るのに加え、第１の撮影モードと第２の撮影モードとで有効画面領域の大きさが異なることによって生じる撮影画角の変化を緩和して、第１の撮影モードと第２の撮影モードとの切り替え時に使用者に違和感を与えることを回避することができる。また、静止画撮影時及び動画撮影時共に、各種収差が良好に補正された高画質の映像を得ることができる。
【０２０９】
請求項７に記載した発明にあっては、上記ズームレンズが、位置が常時固定にされた複数の固定レンズ群と位置が可動にされた可動レンズ群とを有し、上記固定レンズ群と撮像素子とを固定のレンズ鏡筒に一体的に保持して固定レンズ群と撮像素子との位置関係を不変にして、上記付加レンズ群と可動光学ローパスフィルタの光軸上への挿入時及び光軸上からの離脱時も結像位置が一定に保たれるようにしたので、付加レンズ群と可動光学ローパスフィルタとを光軸上に挿入した時に、付加レンズ群の光軸と、固定レンズ群及び撮像素子の光軸とを一致させ易くなり、光軸の不一致に伴う光学特性の劣化を防止することができる。
【０２１１】
請求項８に記載したズームレンズは、物体側より順に、正の屈折力を有し位置が常時固定の第１レンズ群と、負の屈折力を有し光軸上を移動することにより主に変倍を行う第２レンズ群と、正の屈折力を有し位置が常時固定の第３レンズ群と、正の屈折力を有し光軸上を移動して像位置の変動の補正と合焦を行う第４レンズ群と、正の屈折力を有する付加レンズ群と可動光学ローパスフィルタとから成るズームレンズであって、上記第１レンズ群は物体側より順に、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第１レンズと凸レンズの第２レンズとの接合レンズ及び物体側に凸面を向けた凸メニスカスレンズの第３レンズによって構成され、上記第２レンズ群は物体側より順に、凹レンズの第４レンズ及び両凹レンズの第５レンズと凸レンズの第６レンズとの接合レンズによって構成され、上記第３レンズ群は少なくとも１面の非球面を有する両凸レンズの第７レンズによって構成され、上記第４レンズ群は物体側より順に、凸レンズの第８レンズと凹レンズの第９レンズと凸レンズの第１０レンズとの３枚接合レンズによって構成されると共に、最も物体側の面と最も像側の面のうち少なくとも一方の面が非球面とされ、上記付加レンズ群は物体側より順に、物体側の面が非球面とされた両凸レンズと両凹レンズとの接合レンズによって構成され、可動光学ローパスフィルタは付加レンズ群の像側に付加レンズ群と一体的に保持されて、光軸上への挿入及び光軸上からの離脱が可能にされ、付加レンズ群と可動光学ローパスフィルタを光軸上に挿入した時と光軸上から離脱させた時とでズームレンズの焦点距離範囲が遷移するようにされ、Σ５を付加レンズ群の合成厚、ｆｗ２を第１乃至第４レンズ群と付加レンズ群とから成るレンズ系の広角端における焦点距離、ｎ５１を付加レンズ群の両凸レンズのｄ線における屈折率、ｎ５２を付加レンズ群の両凹レンズのｄ線における屈折率、ｒ５２を付加レンズ群の接合面の曲率半径、Δ５を付加レンズ群の非球面の有効半径位置での母球面からの変形量（像側に変形量を有する場合を正とする）、ｆ４を第４レンズ群の焦点距離として、０．７＜Σ５／ｆｗ２＜２．５、−０．１１＜ｆｗ２・（ｎ５２−ｎ５１）／ｒ５２＜−０．０８５、０．００３＜Δ５／ｆｗ２＜０．０１、２．５＜ｆ４／ｆｗ２＜５の各条件を満足するようにされたので、静止画撮影時及び動画撮影時共に、各種収差が良好に補正された高画質の映像を得ることができる。さらに、静止画撮影時及び動画撮影時共に、各種収差が良好に補正された高画質の映像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図２乃至図７と共に、本発明撮像装置の第１の実施の形態を示すものであり、本図は撮像装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】図３乃至図７と共に、付加レンズ群をズームレンズの光軸上に挿入、または光軸上から離脱させるための駆動装置の一例を示すものであり、本図は全体構成を示す分解斜視図である。
【図３】付加レンズ群が光軸上から離脱している時のレンズ保持枠体とガイド枠とを示す斜視図である。
【図４】付加レンズ群が光軸上から離脱している時のレンズ保持枠体とガイド枠とを光軸に沿って見た状態を概略的に示す図である。
【図５】付加レンズ群が光軸上から離脱している時のレンズ保持枠体とガイド枠とを概略的に示す縦断面図である。
【図６】付加レンズ群が光軸上に挿入されている時のレンズ保持枠体とガイド枠とを光軸に沿って見た状態を概略的に示す図である。
【図７】付加レンズ群が光軸上に挿入されている時のレンズ保持枠体とガイド枠とを概略的に示す縦断面図である。
【図８】本発明ズームレンズにおいて付加レンズ群の基本的光学特性を求めた過程を示す概略図である。
【図９】本発明ズームレンズの数値例１（静止画撮影モード時）のレンズ構成を概略的に示す図である。
【図１０】本発明ズームレンズの数値例１の広角端における諸収差を示す図である。
【図１１】本発明ズームレンズの数値例１の中間焦点位置における諸収差を示す図である。
【図１２】本発明ズームレンズの数値例１の望遠端における諸収差を示す図である。
【図１３】本発明ズームレンズの数値例２（動画撮影モード時）のレンズ構成を概略的に示す図である。
【図１４】本発明ズームレンズの数値例２の広角端における諸収差を示す図である。
【図１５】本発明ズームレンズの数値例２の中間焦点位置における諸収差を示す図である。
【図１６】本発明ズームレンズの数値例２の望遠端における諸収差を示す図である。
【図１７】本発明ズームレンズの数値例３（動画撮影モード時）のレンズ構成を概略的に示す図である。
【図１８】本発明ズームレンズの数値例３の広角端における諸収差を示す図である。
【図１９】本発明ズームレンズの数値例３の中間焦点位置における諸収差を示す図である。
【図２０】本発明ズームレンズの数値例３の望遠端における諸収差を示す図である。
【図２１】本発明ズームレンズの数値例４（動画撮影モード時）のレンズ構成を概略的に示す図である。
【図２２】本発明ズームレンズの数値例４の広角端における諸収差を示す図である。
【図２３】本発明ズームレンズの数値例４の中間焦点位置における諸収差を示す図である。
【図２４】本発明ズームレンズの数値例４の望遠端における諸収差を示す図である。
【図２５】本発明撮像装置の第２の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２６】撮像装置の第２の実施の形態及び第３の実施の形態における静止画と動画での画素の読み出し方を示す模式図である。
【図２７】本発明撮像装置の第３の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２８】本発明撮像装置の第４の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２９】撮像装置の第４の実施の形態における静止画と動画での画素の読み出し方を示す模式図である。
【図３０】本発明ズームレンズの数値例５（静止画撮影モード時）のレンズ構成を概略的に示す図である。
【図３１】本発明ズームレンズの数値例５の広角端における諸収差を示す図である。
【図３２】本発明ズームレンズの数値例５の中間焦点位置における諸収差を示す図である。
【図３３】本発明ズームレンズの数値例５の望遠端における諸収差を示す図である。
【図３４】本発明ズームレンズの数値例６（動画撮影モード時）のレンズ構成を概略的に示す図である。
【図３５】本発明ズームレンズの数値例６の広角端における諸収差を示す図である。
【図３６】本発明ズームレンズの数値例６の中間焦点位置における諸収差を示す図である。
【図３７】本発明ズームレンズの数値例６の望遠端における諸収差を示す図である。
【図３８】従来のズームレンズの一例と、従来のズームレンズの焦点距離範囲を長い方に遷移させるために、第４レンズ群と撮像素子との間の光軸上に付加レンズ群を挿入した状態を示す概略図である。
【符号の説明】
１…撮像装置、２…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…付加レンズ群、Ｌ１…第１レンズ、Ｌ２…第２レンズ、Ｌ３…第３レンズ、Ｌ４…第４レンズ、Ｌ５…第５レンズ、Ｌ６…第６レンズ、Ｌ７…第７レンズ、Ｌ８…第８レンズ、Ｌ９…第９レンズ、Ｌ１０…第１０レンズ、Ｌ１１…両凸レンズ、Ｌ１２…両凹レンズ、１２…撮像素子、１Ａ…撮像装置、２Ａ…ズームレンズ、１Ｂ…撮像装置、２Ｂ…ズームレンズ、１Ｃ…撮像装置、２Ｃ…ズームレンズ、Ｆ１…第１の光学ローパスフィルタ、Ｆ２…第２の光学ローパスフィルタ、可動光学ローパスフィルタ
Claims (8)
- ズームレンズと撮像素子を有し、撮影時に任意に選択することが可能な第１の撮影モード及び第２の撮影モードを備え、上記撮像素子の撮像面は、上記第１の撮影モードが選択された時には可能な限り広い範囲が有効画面領域として使用されるようにされていると共に、上記第２の撮影モードが選択された時には第１の撮影モードが選択された時よりも狭い範囲が有効画面領域として使用されるようにされている撮像装置において、
上記ズームレンズは最も像側の位置に、光軸上への挿入及び光軸上からの離脱が可能にされた正の屈折力を有する付加レンズ群を有し、
上記付加レンズ群は、第１の撮影モードから第２の撮影モードへ切り替えられた時には光軸上に挿入されてズームレンズの焦点距離範囲を短縮すると共に第２の撮影モードから第１の撮影モードへ切り替えられた時には光軸上から離脱して焦点距離範囲を延長して、第１の撮影モードが選択された時と第２の撮影モードが選択された時との撮像素子の有効画面領域とされる範囲の違いによって生じる画角の変化を緩和した撮像装置であって、
上記ズームレンズが、物体側より順に、正の屈折力を有し位置が常時固定の第１レンズ群と、負の屈折力を有し光軸上を移動することにより主に変倍を行う第２レンズ群と、正の屈折力を有し位置が常時固定の第３レンズ群と、正の屈折力を有し光軸上を移動して像位置の変動の補正と合焦を行う第４レンズ群と、正の屈折力を有する付加レンズ群とから成り、
上記第１レンズ群は物体側より順に、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第１レンズと凸レンズの第２レンズとの接合レンズ及び物体側に凸面を向けた凸メニスカスレンズの第３レンズによって構成され、
上記第２レンズ群は物体側より順に、凹レンズの第４レンズ及び両凹レンズの第５レンズと凸レンズの第６レンズとの接合レンズによって構成され、
上記第３レンズ群は少なくとも１面の非球面を有する両凸レンズの第７レンズによって構成され、
上記第４レンズ群は物体側より順に、凸レンズの第８レンズと凹レンズの第９レンズと凸レンズの第１０レンズとの３枚接合レンズによって構成されると共に、最も物体側の面と最も像側の面のうち少なくとも一方の面が非球面とされ、
上記付加レンズ群は、物体側より順に物体側の面が非球面とされた両凸レンズと両凹レンズとの接合レンズによって構成されると共に光軸上への挿入及び光軸上からの離脱が可能にされ、付加レンズ群を光軸上に挿入した時と光軸上から離脱させた時とでズームレンズの焦点距離範囲が遷移するようにされ、
以下の各条件を満足するようにされた
ことを特徴とする撮像装置。
０．７＜Σ５／ｆｗ２＜２．５
−０．１１＜ｆｗ２・（ｎ５２−ｎ５１）／ｒ５２＜−０．０８５
０．００３＜Δ５／ｆｗ２＜０．０１
２．５＜ｆ４／ｆｗ２＜５
但し、
Σ５：付加レンズ群の合成厚、
ｆｗ２：第１乃至第４レンズ群と付加レンズ群とから成るレンズ系の広角端における焦点距離、
ｎ５１：付加レンズ群の両凸レンズのｄ線における屈折率、
ｎ５２：付加レンズ群の両凹レンズのｄ線における屈折率、
ｒ５２：付加レンズ群の接合面の曲率半径、
Δ５：付加レンズ群の非球面の有効半径位置での母球面からの変形量（像側に変形量を有する場合を正とする）、
ｆ４：第４レンズ群の焦点距離
とする。 - 請求項１に記載した撮像装置において、
上記第１の撮影モードが静止画を撮影する静止画撮影モードであり、
上記第２の撮影モードが動画を撮影する動画撮影モードであり、
上記撮像素子の有効画面領域の対角寸法を、動画撮影モードの時を１とし、静止画撮影モードの時を１＋αとすると、上記各撮影モード時におけるズームレンズの各焦点距離と撮像素子の有効画面領域の対角寸法との関係が以下の条件を満足するようにされた
ことを特徴とする撮像装置。
０．４α＜ｆｗ１／ｆｗ２−１＜１．１α
但し、
ｆｗ１：静止画撮影モード時におけるズームレンズの広角端における焦点距離、
ｆｗ２：動画撮影モード時におけるズームレンズの広角端における焦点距離
とする。 - 請求項１に記載した撮像装置において、
上記ズームレンズが、位置が常時固定にされた複数の固定レンズ群と位置が可動にされた可動レンズ群とを有し、
上記固定レンズ群と撮像素子とを固定のレンズ鏡筒に一体的に保持して固定レンズ群と撮像素子との位置関係を不変にして、上記付加レンズ群の光軸上への挿入時及び光軸上からの離脱時も結像位置が一定に保たれるようにした
ことを特徴とする撮像装置。 - 物体側より順に、正の屈折力を有し位置が常時固定の第１レンズ群と、負の屈折力を有し光軸上を移動することにより主に変倍を行う第２レンズ群と、正の屈折力を有し位置が常時固定の第３レンズ群と、正の屈折力を有し光軸上を移動して像位置の変動の補正と合焦を行う第４レンズ群と、正の屈折力を有する付加レンズ群とから成るズームレンズであって、
上記付加レンズ群は、物体側より順に物体側の面が非球面とされた両凸レンズと両凹レンズとの接合レンズによって構成されると共に光軸上への挿入及び光軸上からの離脱が可能にされ、付加レンズ群を光軸上に挿入した時と光軸上から離脱させた時とでレンズ全系の焦点距離範囲が遷移するようにされ、
以下の各条件を満足するようにされた
ことを特徴とするズームレンズ。
０．７＜Σ５／ｆｗ２＜２．５
−０．１１＜ｆｗ２・（ｎ５２−ｎ５１）／ｒ５２＜−０．０８５
０．００３＜Δ５／ｆｗ２＜０．０１
但し、
Σ５：付加レンズ群の合成厚、
ｆｗ２：第１乃至第４レンズ群と付加レンズ群とから成るレンズ系の広角端における焦点距離、
ｎ５１：付加レンズ群の両凸レンズのｄ線における屈折率、
ｎ５２：付加レンズ群の両凹レンズのｄ線における屈折率、
ｒ５２：付加レンズ群の接合面の曲率半径、
Δ５：付加レンズ群の非球面の有効半径位置での母球面からの変形量（像側に変形量を有する場合を正とする）
とする。 - 請求項４に記載したズームレンズにおいて、
上記第１レンズ群は物体側より順に、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第１レンズと凸レンズの第２レンズとの接合レンズ及び物体側に凸面を向けた凸メニスカスレンズの第３レンズによって構成され、
上記第２レンズ群は物体側より順に、凹レンズの第４レンズ及び両凹レンズの第５レンズと凸レンズの第６レンズとの接合レンズによって構成され、
上記第３レンズ群は、少なくとも１面の非球面を有する両凸レンズの第７レンズによって構成され、
上記第４レンズ群は物体側より順に、凸レンズの第８レンズと凹レンズの第９レンズと凸レンズの第１０レンズとの３枚接合レンズによって構成されると共に、最も物体側の面と最も像側の面のうち少なくとも一方の面が非球面とされ、
以下の条件を満足するようにされた
ことを特徴とするズームレンズ。
２．５＜ｆ４／ｆｗ２＜５
但し、
ｆ４：第４レンズ群の焦点距離
とする。 - ズームレンズと撮像素子を有し、撮影時に任意に選択することが可能な第１の撮影モード及び第２の撮影モードを備え、上記第１の撮影モードが選択されたときは上記撮像素子の撮像面のうち可能な限り広い範囲が有効画面領域として使用されると共に、撮像素子の各画素から得られる個別の情報をそれぞれ１画素の情報として取り出して画像を構成し、上記第２の撮影モードが選択されたときは上記撮像素子の撮像面のうち第１の撮影モードが選択されたときよりも狭い範囲が有効画面領域として使用されると共に、撮像素子の各画素のうち隣接する複数の画素から得られる情報を混合した情報を１画素の情報として取り出して第１の撮影モードに比較して画素ピッチが粗い画像を構成するようになされている撮像装置において、
上記ズームレンズと撮像素子との間の光軸上に、常時固定な固定光学ローパスフィルタを配置すると共に、
上記ズームレンズは最も像側の位置に、光軸上への挿入及び光軸上からの離脱が可能にされた正の屈折力を有する付加レンズ群と、該付加レンズ群と一体的に移動される可動光学ローパスフィルタとを有し、
上記付加レンズ群と可動光学ローパスフィルタは、第１の撮影モードから第２の撮影モードへ切り替えられたときは光軸上に挿入されてズームレンズの焦点距離範囲を短い方に遷移させるとともに粗い画素ピッチに対応したローパス効果を与え、また第２の撮影モードから第１の撮影モードへ切り替えられたときは光軸上から離脱して焦点距離範囲を長いほうに遷移させて、第１の撮影モードが選択されたときと第２の撮影モードが選択されたときとの撮像素子の有効画面領域の寸法の違いによって生じる画角の変化を緩和すると共に、細かい画素ピッチに対応したローパス効果を与えるように構成した撮像装置であって、
上記ズームレンズが、物体側より順に、正の屈折力を有し位置が常時固定の第１レンズ群と、負の屈折力を有し光軸上を移動することにより主に変倍を行う第２レンズ群と、正の屈折力を有し位置が常時固定の第３レンズ群と、正の屈折力を有し光軸上を移動して像位置の変動の補正と合焦を行う第４レンズ群と、正の屈折力を有する付加レンズ群と可動光学ローパスフィルタとから成り、
上記第１レンズ群は物体側より順に、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第１レンズと凸レンズの第２レンズとの接合レンズ及び物体側に凸面を向けた凸メニスカスレンズの第３レンズによって構成され、
上記第２レンズ群は物体側より順に、凹レンズの第４レンズ及び両凹レンズの第５レンズと凸レンズの第６レンズとの接合レンズによって構成され、
上記第３レンズ群は少なくとも１面の非球面を有する両凸レンズの第７レンズによって構成され、
上記第４レンズ群は物体側より順に、凸レンズの第８レンズと凹レンズの第９レンズと凸レンズの第１０レンズとの３枚接合レンズによって構成されると共に、最も物体側の面と最も像側の面のうち少なくとも一方の面が非球面とされ、
上記付加レンズ群は物体側より順に、物体側の面が非球面とされた両凸レンズと両凹レンズとの接合レンズによって構成され、
可動光学ローパスフィルタは付加レンズ群の像側に付加レンズ群と一体的に保持されて、光軸上への挿入及び光軸上からの離脱が可能にされ、
付加レンズ群と可動光学ローパスフィルタを光軸上に挿入した時と光軸上から離脱させた時とでズームレンズの焦点距離範囲が遷移するようにされ、
以下の各条件を満足するようにされた
ことを特徴とする撮像装置。
０．７＜Σ５／ｆｗ２＜２．５
−０．１１＜ｆｗ２・（ｎ５２−ｎ５１）／ｒ５２＜−０．０８５
０．００３＜Δ５／ｆｗ２＜０．０１
２．５＜ｆ４／ｆｗ２＜５
但し、
Σ５：付加レンズ群の合成厚、
ｆｗ２：第１乃至第４レンズ群と付加レンズ群とから成るレンズ系の広角端における焦点距離、
ｎ５１：付加レンズ群の両凸レンズのｄ線における屈折率、
ｎ５２：付加レンズ群の両凹レンズのｄ線における屈折率、
ｒ５２：付加レンズ群の接合面の曲率半径、
Δ５：付加レンズ群の非球面の有効半径位置での母球面からの変形量（像側に変形量を有する場合を正とする）、
ｆ４：第４レンズ群の焦点距離
とする。 - 請求項６に記載した撮像装置において、
上記ズームレンズが、位置が常時固定にされた複数の固定レンズ群と位置が可動にされた可動レンズ群とを有し、
上記固定レンズ群と撮像素子とを固定のレンズ鏡筒に一体的に保持して固定レンズ群と撮像素子との位置関係を不変にして、上記付加レンズ群と可動光学ローパスフィルタの光軸上への挿入時及び光軸上からの離脱時も結像位置が一定に保たれるようにした
ことを特徴とする撮像装置。 - 物体側より順に、正の屈折力を有し位置が常時固定の第１レンズ群と、負の屈折力を有し光軸上を移動することにより主に変倍を行う第２レンズ群と、正の屈折力を有し位置が常時固定の第３レンズ群と、正の屈折力を有し光軸上を移動して像位置の変動の補正と合焦を行う第４レンズ群と、正の屈折力を有する付加レンズ群と可動光学ローパスフィルタとから成るズームレンズであって、
上記第１レンズ群は物体側より順に、物体側に凸面を向けた凹メニスカスレンズの第１レンズと凸レンズの第２レンズとの接合レンズ及び物体側に凸面を向けた凸メニスカスレンズの第３レンズによって構成され、
上記第２レンズ群は物体側より順に、凹レンズの第４レンズ及び両凹レンズの第５レンズと凸レンズの第６レンズとの接合レンズによって構成され、
上記第３レンズ群は少なくとも１面の非球面を有する両凸レンズの第７レンズによって構成され、
上記第４レンズ群は物体側より順に、凸レンズの第８レンズと凹レンズの第９レンズと凸レンズの第１０レンズとの３枚接合レンズによって構成されると共に、最も物体側の面と最も像側の面のうち少なくとも一方の面が非球面とされ、
上記付加レンズ群は物体側より順に、物体側の面が非球面とされた両凸レンズと両凹レンズとの接合レンズによって構成され、
可動光学ローパスフィルタは付加レンズ群の像側に付加レンズ群と一体的に保持されて、光軸上への挿入及び光軸上からの離脱が可能にされ、
付加レンズ群と可動光学ローパスフィルタを光軸上に挿入した時と光軸上から離脱させた時とでズームレンズの焦点距離範囲が遷移するようにされ、
以下の各条件を満足するようにされた
ことを特徴とするズームレンズ。
０．７＜Σ５／ｆｗ２＜２．５
−０．１１＜ｆｗ２・（ｎ５２−ｎ５１）／ｒ５２＜−０．０８５
０．００３＜Δ５／ｆｗ２＜０．０１
２．５＜ｆ４／ｆｗ２＜５
但し、
Σ５：付加レンズ群の合成厚、
ｆｗ２：第１乃至第４レンズ群と付加レンズ群とから成るレンズ系の広角端における焦点距離、
ｎ５１：付加レンズ群の両凸レンズのｄ線における屈折率、
ｎ５２：付加レンズ群の両凹レンズのｄ線における屈折率、
ｒ５２：付加レンズ群の接合面の曲率半径、
Δ５：付加レンズ群の非球面の有効半径位置での母球面からの変形量（像側に変形量を有する場合を正とする）、
ｆ４：第４レンズ群の焦点距離
とする。
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