JP4197886B2

JP4197886B2 - 電子撮像装置

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Publication number: JP4197886B2
Application number: JP2002117777A
Authority: JP
Inventors: 茂加藤
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2002-04-19
Filing date: 2002-04-19
Publication date: 2008-12-17
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオカメラやスチルビデオカメラ等の電子撮像装置に関し、特に、反射部材を用いて電子撮像装置の小型化を図った広角撮像レンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＣＣＤ等の電子撮像素子の小型化で撮像ユニットの小型化が進んでいる。このような中、特開平１０−３９２０７号においては、撮影レンズの構成枚数が４枚と少なく、全長も短いので、レンズ部のみがコンパクトである。
【０００３】
また、特開平１１−９５０９６号においては、撮影レンズの構成枚数が４枚と少ないが、非球面レンズを使っており、コストが高いものとなっている。また、像面サイズの小型化でレンズ自体は小さくなっているものの、図１７に示すように、撮像素子１５の受光面の外周には配線や端子があり、撮像素子１５のパッケージサイズのため相対的に高さ方向が低くできない。なお、図１７は、撮像ユニットの光軸を含む断面図であり、符号１０は枠（レンズ鏡筒）、１１は撮像レンズ、１２は開口絞り、１３は光学フィルター、１４はカバーガラス、１５は撮像素子である。なお、高さ方向の小型化を図るため、内視鏡用の対物レンズでは光路を折り曲げることで撮像素子を横に配置する提案も出ている。
【０００４】
また、特開平９−１２２０７０号では、撮像レンズのバックフォーカス部に光学フィルターと三角プリズムを配置するため、長い折り曲げスペースを必要とし、撮像ユニット全体としての長さは不利になっている。内視鏡対物レンズの場合は、長さの制約は緩いが、カメラではレンズユニットが長くなることは、カメラの厚さが厚くなることになり、好ましくない。
【０００５】
また、特開平１１−１０９２２３号では、バックフォーカスが長くとられているが、開口絞りが負の前群と正の後群の間に配置されているため、後群での周辺光線高が高く、レンズ径が大きくなっている。そのため、このタイプでバックフォーカス部に反射部材を配置しようとすると、反射部材入射面での光線高が高く、配置体積が大きく必要となってしまう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電子撮像素子を水平配置して高さを低くするために反射部材配置に必要となるスペースを確保しながらも、全長も短く抑えられ、なおかつ低コストの電子撮像装置及び撮像光学系を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の電子撮像装置は、撮影レンズ及びその像側に配された電子撮像素子を有する電子撮像装置において、
前記撮影レンズは、負レンズと正レンズとからなる正屈折力の前群と、物体側より順に、負レンズと正レンズとからなる正屈折力の後群と、前記前群と前記後群の間に配された明るさ絞りとにて構成され、以下の条件を満足することを特徴とするものである。
【０００８】
２．８＜ｆ_B／ＩＨ＜４．５・・・（１）
２＜ＳＦ＜３・・・（２）
ただし、ｆ_Bは撮像レンズのバックフォーカスの空気換算長、ＩＨは電子撮像素子の有効面対角長の１／２の長さ、ＳＦは前群における負レンズのシェイプファクター（Ｒ_F＋Ｒ_R）／（Ｒ_F−Ｒ_R）であり、ここで、Ｒ_Fは負レンズの物体側曲率半径、Ｒ_Rは負レンズの像側曲率半径である。
【０００９】
以下、本発明において上記構成をとる理由と作用について説明する。
【００１０】
通常、撮影レンズのバックフォーカス（ｆ_B）を長く取るためには、負パワーの前群と正パワーの後群で構成されるレトロフォーカスタイプが使われる。しかし、レトロフォーカスタイプは、図１４（ａ）に示すように、焦点距離に対して全長が長くなりすぎる欠点がある。図１４中、Ｇ１は前群、Ｇ２は後群を示す。図１４（ｂ）に示すように、前群Ｇ１を正パワーとすれば、ｆ_Bは短くなるものの、全長を短く抑えられる。ここで、後群Ｇ２を、図１４（ｃ）に示すように、負正のレトロフォーカスタイプにすることで、ｆ_Bも確保することができるようになる。したがって、本発明の撮影レンズは、負レンズと正レンズとからなる正屈折力の前群と、負レンズと正レンズとからなる正屈折力の後群とで構成される。
【００１１】
また、周辺光線を考えた場合、開口絞り（明るさ絞り）は、光学系中心に配置することで、前群、後群の径を均等に小さくできるため、前群と後群に間に明るさ絞りを配置する必要がある。
【００１２】
そして、条件式（１）と（２）を満足するものである。
【００１３】
条件式（１）の下限の２．８を越えると、反射部材を配置するスペースが確保できなくなり、折り曲げレイアウトが実現できない。また、上限の４．５を越えると、前群を正パワーのままでは構成できなくなり、レトロフォーカスタイプとなるため、光学全長が長くなってしまう。
【００１４】
また、条件式（２）の下限の２を越えると、前群の負レンズでの負のディストーション発生が大きくなり、前群の正レンズでは補正不足となる。上限の３を越えると、その負レンズの発散効果が弱まり、周辺光束が通る光線高さが高くなるため、レンズ径が大きくなってしまう。
【００１５】
また、前群は、物体側より、負レンズ、正レンズの順で配されていることが望ましい。最も物体側に負レンズが配される構成とすることで、第１レンズの径を小さく保ったまま広角化が図れる。
【００１６】
なお、本発明の電子撮像装置における最大撮影半画角ωが以下の条件を満足することが望ましい。
【００１７】
２０°＜ω＜３５° ・・・（ａ）
この条件式（ａ）の下限の２０°を越えると、一般的に用いられるカメラ等の撮像装置において十分な撮影画角とは言えなくなる。上限の３５°を越えると、撮影レンズが少ないレンズ枚数で収差補正を行うことが難しくなる。
【００１８】
さらに、前群について、図１４（ｄ）に示すように、正パワーが弱いと全長は長くなってしまい、逆に強すぎると、図１４（ｅ）に示すように、ｆ_Bが短くなりすぎるため、前群パワーを最適にすることが望まれる。したがって、次の条件式（３）を満たすことが好ましい。
【００１９】
０．０２＜ｆ／ｆ₁＜０．５０・・・（３）
ただし、ｆは撮影レンズ全系の焦点距離、ｆ₁は前群の焦点距離である。
【００２０】
この条件式（３）の下限の０．０２を越えると、全長が長くなり、かつ、後群のパワーが強くなりすぎ、球面レンズ２枚構成では良好な性能が得られなくなる。上限の０．５０を越えると、ｆ_Bを長く取れなくなり、反射部材スペースを確保できなくなる。
【００２１】
図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、後群後方に反射部材（反射ミラー）を配置する場合には、後群Ｇ２からの射出光線高を低く抑えることで、反射部材のスペースを抑えることができる（図１５（ｂ））。後群Ｇ２からの射出光線高は絞り１２の位置に大きく依存するため、絞り１２から後群Ｇ２射出面までの距離は短い程よいことになるが、後群正レンズは強いパワーを持つため曲率半径が小さい。正レンズの縁肉を確保するためには、極端な薄肉化はできない。よって、下記の条件式（４）を満たすことが好ましい。
【００２２】
１．５＜ｆ_B／ｄ_S-R＜３・・・（４）
ただし、ｄ_S-Rは明るさ絞りから後群最終面までの光軸上での距離である。
【００２３】
条件式（４）の下限の１．５を越えると、後群の径が大きくなりすぎ、反射部材の配置体積が大きくなる。上限の３を越えると、後群の構成長が短くなりすぎ、後群正レンズが加工可能な形状とならなくなる。
【００２４】
ところで、電子撮像素子では赤外カットフィルター等の光学フィルターを必要とするが、通常はレンズ系と撮像素子の間に配置される。しかし、図１６（ａ）に示すように、そのフィルター１３の後方に反射部材（反射ミラー）１６を配置するとなると、全長が長くなり、また、レンズ１１のバックフォーカスも長く必要になる。図１６（ｂ）に示すように、光学フィルター１３を開口絞り１２よりも物体側に配置すれば、バックフォーカス部には反射部材（反射ミラー）１６のみの配置となり、レンズ１１と撮像素子１５全体での配置体積を最小にできる。なお、図１６（ｂ）の場合は、反射部材（反射ミラー）１６の物体側にフレア絞り１７を配置してある。
【００２５】
なお、光学フィルター１３は、図１６（ｂ）に示すように、前群と明るさ絞りの間に配置すると、フィルターの径を小さくでき、低価格に構成することができる。
【００２６】
反射部材としては、プリズムとミラーの利用が可能であるが、プリズムはミラーに対してコストが高く、重量も重たい。また、撮像素子のカバーガラスとプリズム射出面とが近くなるため、２平面間でゴーストが発生する危険性がある。したがって、反射部材としてミラーを使うことで、低コスト化、軽量化、ゴースト予防ができる。なお、ミラーは、表面鏡でも、平行平面板による裏面鏡でもよい。
【００２７】
ところで、反射部材の配置方向として、電子撮像素子の有効撮像領域が矩形（長方形）をしている場合に、撮影レンズの入射光軸とその矩形の長辺方向とが略平行となるように反射部材を配置することができる。以上のように、本発明により、バックフォーカスの長い撮像レンズとすることで、このようなレイアウトも容易に行えるようになり、撮像装置のレイアウト自由度が増す。
【００２８】
また、反対に撮影レンズの入射光軸とその矩形の短辺方向とが略平行となるように反射部材を配置することができる。特に、短辺方向と入射光軸とを略平行とすると、反射部材を配するスペースを小さくできる。
【００２９】
また、電子撮像装置の入射光軸方向の厚さを、電子撮像装置の高さ方向又は幅方向に対して長くすることができる。厚さ方向に厚いカメラ等の電子撮像装置に、この構成を採用することにより、装置の高さ方向若しくは幅方向をより小さく構成できるため、装置全体の薄型化が図れる。
【００３０】
また、その高さ方向又は幅方向の中、厚さ方向の長さよりも小さい長さを有する方向に光軸を折り曲げるように反射部材を配することが望ましい。こうすることで、装置全体の薄型化に貢献できる。
【００３１】
また、本発明の電子撮像装置は、撮影レンズを配する撮影部を電子撮像装置本体に対して相対位置が変更可能に構成することができる。こうすることで、装置全体の薄型化を図ることが可能となり、携帯性を向上させることが可能である。さらに、この構成とすることで、撮影時における保持性の向上も図ることが可能となる。
【００３２】
なお、以上の各条件式（１）〜（４）に関し、上限又は下限若しくは双方を以下のように限定すると、各条件式に記載の効果をより高めることが可能となる。
【００３３】
反射部材の配置スペース確保の点で、条件式（１）の下限値を３．１とするか、若しくは、３．２２、３．３１何れかとすることがより好ましい。
【００３４】
光学系全長を小さくする観点で、条件式（１）の上限値を４．０とするか、若しくは、３．８５、３．３２何れかとすることがより好ましい。
【００３５】
収差補正の観点で、条件式（２）の下限値を２．２とするか、若しくは、２．２３、２．２７何れかとすることがより好ましい。
【００３６】
レンズの径を小さくする観点で、条件式（２）の上限値を２．５とするか、若しくは、２．３２、２．２８何れかとすることがより好ましい。
【００３７】
光学系の全長を小さくする観点で、条件式（３）の下限値を０．０３とするか、若しくは、０．０４、０．１３何れかとすることがより好ましい。
【００３８】
反射部材の配置スペース確保の点で、条件式（３）の上限値を０．４とするか、若しくは、０．２８、０．２２何れかとすることがより好ましい。
【００３９】
反射部材の配置体積を抑える観点で、条件式（４）の下限値を１．８とするか、若しくは、１．８５、２．４９何れかとすることがより好ましい。
【００４０】
後群の加工性の向上の観点で、条件式（４）の上限値を２．９３とするか、若しくは、２．６８、２．４９何れかとすることがより好ましい。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電子撮像装置に用いられる撮影レンズの実施例１〜５について説明する。実施例１〜５の無限遠物点合焦時のレンズ断面図をそれぞれ図１（ａ）、図２（ａ）、図３（ａ）、図４（ａ）、図５（ａ）に示す。図中、前群はＧ１、開口絞りはＳ、後群はＧ２、光学フィルターはＦ、像面はＩで示してある。また、これらの実施例１〜５の収差図をそれぞれ図１（ｂ）、図２（ｂ）、図３（ｂ）、図４（ｂ）、図５（ｂ）に示す。図中、“ＳＡ”は球面収差、“ＡＳ”は非点収差、“ＤＴ”は歪曲収差を示す。なお、各実施例の数値データは後記する。
【００４２】
実施例１の撮影レンズは、図１（ａ）に示すように、像面側に深い凹面を持った負メニスカスレンズ、像側に深い凸面を持った正メニスカスレンズからなる前群Ｇ１、赤外カットのための光学フィルターＦ、開口絞りＳ、像側に深い凹面を持った負メニスカスレンズと両凸正レンズの接合正レンズからなる後群Ｇ２で構成されている。
【００４３】
この実施例において、負メニスカスレンズを第１レンズにすることで、広角レンズでありながらも、前玉径を小さく抑えている。
【００４４】
実施例２の撮影レンズは、図２（ａ）に示すように、像面側に深い凹面を持った負メニスカスレンズ、像側に深い凸面を持った正メニスカスレンズからなる前群Ｇ１、赤外カットのための光学フィルターＦ、開口絞りＳ、像側に深い凹面を持った負メニスカスレンズと両凸正レンズの接合正レンズからなる後群Ｇ２で構成されている。
【００４５】
この実施例において、第１レンズを肉薄の負メニスカスレンズとすることで、軽量化を図っている。
【００４６】
実施例３の撮影レンズは、図３（ａ）に示すように、像面側に深い凹面を持った負メニスカスレンズ、像側に深い凸面を持った両凸正レンズからなる前群Ｇ１、赤外カットのための光学フィルターＦ、開口絞りＳ、像側に深い凹面を持った負メニスカスレンズ、両凸正レンズからなる後群Ｇ２で構成されている。
【００４７】
実施例４の撮影レンズは、図４（ａ）に示すように、像面側に深い凹面を持った負メニスカスレンズ、像側に深い凸面を持った正メニスカスレンズからなる前群Ｇ１、赤外カットのための光学フィルターＦ、開口絞りＳ、像側に深い凹面を持った負メニスカスレンズ、両凸正レンズからなる後群Ｇ２で構成されている。
【００４８】
実施例５の撮影レンズは、図５（ａ）に示すように、像面側に深い凹面を持った負メニスカスレンズ、像側に深い凸面を持った肉厚の平凸正レンズからなる前群Ｇ１、赤外カットのための光学フィルターＦ、開口絞りＳ、像側に深い凹面を持った平凹負レンズと両凸正レンズの接合正レンズからなる後群Ｇ２で構成されている。
【００４９】
この実施例において、前群Ｇ１の２つのレンズは平面部で当て付けることができ、組立精度向上や生産作業の効率化が図れる。
【００５０】
以下に、上記各実施例の数値データを示すが、記号は上記の外、ｆは全系焦点距離、Ｆ_NOはＦナンバー、ωは半画角、ＩＨは像高、ｒ₁、ｒ₂…は各レンズ面の曲率半径、ｄ₁、ｄ₂…は各レンズ面間の間隔、ｎ_d1、ｎ_d2…は各レンズのｄ線の屈折率、ν_d1、ν_d2…は各レンズのｄ線基準のアッベ数である。
【００５１】
（実施例１）
ｆ 5.32
Ｆ_NO 2.80
ω 24.2 °
ＩＨ 2.30
ｆ_B 7.167
ｒ₁= 5.591 ｄ₁= 2.314 ｎ_d1 =1.77250 ν_d1 =49.60
ｒ₂= 2.128 ｄ₂= 2.645
ｒ₃= -31.816 ｄ₃= 1.405 ｎ_d2 =1.62004 ν_d2 =36.26
ｒ₄= -4.551 ｄ₄= 0.141
ｒ₅= ∞ ｄ₅= 1.000 ｎ_d3 =1.49782 ν_d3 =66.83
ｒ₆= ∞ ｄ₆= 0.300
ｒ₇= ∞（絞り）ｄ₇= 0.300
ｒ₈= 21.773 ｄ₈= 1.868 ｎ_d4 =1.84666 ν_d4 =23.78
ｒ₉= 2.928 ｄ₉= 1.706 ｎ_d5 =1.67003 ν_d5 =47.23
ｒ₁₀= -4.366
ｆ_B／ＩＨ 3.116
ＳＦ 2.229
ｆ／ｆ₁ 0.039
ｆ_B／ｄ_S-R 1.850 。
【００５２】
（実施例２）
ｆ 5.24
Ｆ_NO 2.80
ω 24.5 °
ＩＨ 2.30
ｆ_B 7.410
ｒ₁= 5.636 ｄ₁= 0.713 ｎ_d1 =1.77250 ν_d1 =49.60
ｒ₂= 2.237 ｄ₂= 3.173
ｒ₃= -101.818 ｄ₃= 1.729 ｎ_d2 =1.62004 ν_d2 =36.26
ｒ₄= -4.003 ｄ₄= 1.332
ｒ₅= ∞ ｄ₅= 1.000 ｎ_d3 =1.49782 ν_d3 =66.83
ｒ₆= ∞ ｄ₆= 0.300
ｒ₇= ∞（絞り）ｄ₇= 0.300
ｒ₈= 13.366 ｄ₈= 0.600 ｎ_d4 =1.84666 ν_d4 =23.78
ｒ₉= 2.78 ｄ₉= 2.069 ｎ_d5 =1.67003 ν_d5 =47.23
ｒ₁₀= -8.307
ｆ_B／ＩＨ 3.222
ＳＦ 2.316
ｆ／ｆ₁ 0.385
ｆ_B／ｄ_S-R 2.496 。
【００５３】
（実施例３）
ｆ 5.54
Ｆ_NO 2.82
ω 23.3 °
ＩＨ 2.30
ｆ_B 7.614
ｒ₁= 6.559 ｄ₁= 2.177 ｎ_d1 =1.77250 ν_d1 =49.60
ｒ₂= 2.542 ｄ₂= 2.698
ｒ₃= 328.8 ｄ₃= 1.516 ｎ_d2 =1.62004 ν_d2 =36.26
ｒ₄= -5.193 ｄ₄= 1.954
ｒ₅= ∞ ｄ₅= 1.000 ｎ_d3 =1.49782 ν_d3 =66.83
ｒ₆= ∞ ｄ₆= 0.300
ｒ₇= ∞（絞り）ｄ₇= 0.300
ｒ₈= 15.038 ｄ₈= 0.600 ｎ_d4 =1.84666 ν_d4 =23.78
ｒ₉= 3.494 ｄ₉= 0.400
ｒ₁₀= 5.095 ｄ₁₀= 1.540 ｎ_d5 =1.67003 ν_d5 =47.23
ｒ₁₁= -4.329
ｆ_B／ＩＨ 3.311
ＳＦ 2.266
ｆ／ｆ₁ 0.131
ｆ_B／ｄ_S-R 2.681 。
【００５４】
（実施例４）
ｆ 4.75
Ｆ_NO 2.78
ω 21.5 °
ＩＨ 1.80
ｆ_B 6.873
ｒ₁= 4.556 ｄ₁= 1.276 ｎ_d1 =1.77250 ν_d1 =49.60
ｒ₂= 1.809 ｄ₂= 3.257
ｒ₃= -30.16 ｄ₃= 0.914 ｎ_d2 =1.62004 ν_d2 =36.26
ｒ₄= -3.519 ｄ₄= 0.695
ｒ₅= ∞ ｄ₅= 0.800 ｎ_d3 =1.49782 ν_d3 =66.83
ｒ₆= ∞ ｄ₆= 0.240
ｒ₇= ∞（絞り）ｄ₇= 0.240
ｒ₈= 6.463 ｄ₈= 0.480 ｎ_d4 =1.84666 ν_d4 =23.78
ｒ₉= 2.458 ｄ₉= 0.057
ｒ₁₀= 2.379 ｄ₁₀= 1.576 ｎ_d5 =1.51633 ν_d5 =64.14
ｒ₁₁= -5.579
ｆ_B／ＩＨ 3.818
ＳＦ 2.317
ｆ／ｆ₁ 0.280
ｆ_B／ｄ_S-R 2.921 。
【００５５】
（実施例５）
ｆ 5.03
Ｆ_NO 2.81
ω 25.2 °
ＩＨ 2.30
ｆ_B 7.643
ｒ₁= 5.836 ｄ₁= 0.900 ｎ_d1 =1.77250 ν_d1 =49.60
ｒ₂= 2.273 ｄ₂= 1.000
ｒ₃= ∞ ｄ₃= 3.800 ｎ_d2 =1.62004 ν_d2 =36.26
ｒ₄= -4.201 ｄ₄= 0.940
ｒ₅= ∞ ｄ₅= 1.000 ｎ_d3 =1.49782 ν_d3 =66.83
ｒ₆= ∞ ｄ₆= 0.300
ｒ₇= ∞（絞り）ｄ₇= 0.300
ｒ₈= ∞ ｄ₈= 0.900 ｎ_d4 =1.84666 ν_d4 =23.78
ｒ₉= 2.645 ｄ₉= 2.900 ｎ_d5 =1.67003 ν_d5 =47.23
ｒ₁₀= -4.07
ｆ_B／ＩＨ 3.323
ＳＦ 2.276
ｆ／ｆ₁ 0.222
ｆ_B／ｄ_S-R 1.864 。
【００５６】
ところで、本発明で用いる“ＩＨ”について説明しておく。ＩＨは電子撮像素子の有効面対角長の１／２の長さである。図６は、電子撮像素子の有効撮像面の対角長を示す図であり、有効撮像面は撮影した映像の再生（パソコン上での表示、プリンターによる印刷等）に用いる撮像素子上の光電変換面内における領域を意味する。図中に示す有効撮像面は、光学系の性能（光学系の性能が確保し得るイメージサークル）に合わせて、撮像素子であるＣＣＤの全光電変換面よりも狭い領域に設定されている。有効撮像面の対角長Ｌ、すなわち、有効面対角長Ｌは、この有効撮像面の対角長である。なお、映像の再生に用いる撮像範囲を種々変更可能としてよいが、そのような機能を有する撮像装置に本発明の撮像レンズを用いる際は、その有効撮像面の対角長Ｌが変化する。そのような場合は、本発明における有効面対角長Ｌは、Ｌのとり得る範囲における最大値とする。なお、図６は、画素間隔ａでＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の画素あるいはシアン、マゼンダ、イエロー、グリーン（緑）の４色の画素がモザイク状に配されている画素配列の例を示すものである。
【００５７】
さて、以上のような撮像レンズは、撮像レンズで物体像を形成しその像をＣＣＤ等の撮像素子に受光させて撮影を行う電子撮影装置、とりわけデジタルカメラやビデオカメラ、携帯電話等に用いることができる。以下に、その実施形態を例示する。
【００５８】
図７〜図９は、本発明による撮像レンズをデジタルカメラに組み込んだ構成の概念図を示す。図７はデジタルカメラ２０の外観を示す前方斜視図、図８は同後方斜視図、図９はデジタルカメラ２０の構成を示す側面からの透視図である。デジタルカメラ２０は、この例の場合、デジタルカメラ本体２１と撮影部２２とで構成し、カメラ本体２１に対して撮影部２２を両矢符で示したように回動調整可能（バリアングル）に取り付けて構成されている。撮影部２２には、入射光軸２３を有する本発明による撮影レンズ２４が、反射部材（反射ミラー）１６、撮像素子（ＣＣＤ）１５と共に配置されており、また、カメラ本体２１には、シャッター２５、フラッシュ２６、液晶表示モニター２７等が配置されている。液晶表示モニター２７に表示された被写体を見ながら、カメラ本体２１の上部に配置されたシャッター２５を押圧すると、それに連動して撮影部２２の撮影レンズ２４、例えば実施例１の撮影レンズを通して撮影が行われる。この際、カメラ本体２１と撮影部２２との角度関係は任意に設定可能である。なお、この例では、ファインダーは図示していないが、撮影部２２に共に設けても省いてもよい。
【００５９】
この例で、撮影部２２の撮影レンズ２４の撮像面に配置される撮像素子１５の短辺方向が入射光軸２３と略平行となるように反射部材１６が配置されており、反射部材１６を配するスペースが小さくできる配置となっている。
【００６０】
また、撮影部２２の入射光軸２３方向の厚さを、高さ方向に対して長くしており、装置の高さ方向をより小さく構成して装置の薄型化を図っている。
【００６１】
また、この実施例では、撮像素子１５を入射光軸２３に対して退避させたことによって生まれた反対面の裏側のスペースに、バリアングルを行う機構としてのシャフト等を配することができ、電子撮像装置全体のレイアウトの自由度を高めることができる。
【００６２】
図１０〜図１１は、本発明による撮像レンズをビデオカメラに組み込んだ構成の概念図を示す。図１０はビデオカメラ３０の外観を示す前方斜視図、図１１は上方からの透視図である。ビデオカメラ３０は、この例の場合、ビデオカメラ本体３１と、携帯時にカメラ本体３１に対して折り畳むことができ、また、角度が調整可能（バリアングル）に取り付けられた液晶表示モニター３２とで構成されており、カメラ本体３１には、入射光軸３３を有する本発明による撮影レンズ３４が、反射部材（反射ミラー）１６、撮像素子（ＣＣＤ）１５と共に配置されており、また、撮影された映像信号を処理する処理手段３７、その映像信号を記録する記録手段３８が内蔵されており、さらに、このビデオカメラ３０を操作するための操作ボタン３６、音声をとるステレオマイク３５等が配置されている。液晶表示モニター３２に表示された被写体を見ながら、操作ボタン３６を操作すると、それに連動して撮影レンズ３４、例えば実施例１の撮影レンズを通して撮影が行われ、その撮影された映像信号は処理手段３７を介して記録手段３８に録画される。この際、カメラ本体３１に対して液晶表示モニター３２の角度関係は任意に設定可能である。なお、この例では、ファインダーは図示していないが、設けても省いてもよい。
【００６３】
この例で、撮影レンズ３４の撮像面に配置される撮像素子１５の長辺方向が入射光軸３３と略平行となるように反射部材１６が配置されており、撮像装置のレイアウト自由度が増す。
【００６４】
また、入射光軸３３方向の厚さを、幅方向に対して長くしており、装置の幅方向をより小さく構成して装置の薄型化を図っている。
【００６５】
次に、本発明の撮像レンズが撮影光学系として内蔵された情報処理装置の一例である電話、特に持ち運びに便利な携帯電話を図１２に示す。図１２（ａ）は携帯電話４０の正面図、図１２（ｂ）は側面図、図１２（ｃ）は撮影光学系４５の断面図である。図１２（ａ）〜（ｃ）に示されるように、携帯電話４０は、操作者の声を情報として入力するマイク部４１と、通話相手の声を出力するスピーカ部４２と、操作者が情報を入力する入力ダイアル４３と、操作者自身や通話相手等の撮影像と電話番号等の情報を表示するモニター４４と、撮影光学系４５と、通信電波の送信と受信を行うアンテナ４６と、画像情報や通信情報、入力信号等の処理を行う処理手段（図示せず）とを有している。ここで、モニター４４は液晶表示素子である。また、図中、各構成の配置位置は、特にこれらに限られない。この撮影光学系４５としては、撮影光路４７上に配置された本発明による撮像レンズ、例えば実施例１の撮影レンズが、反射部材（反射ミラー）１６、撮像素子（ＣＣＤ又はＣ−ＭＯＳ）１５と共に用いられており、これらは、携帯電話４０に内蔵されている。また、撮影光学系４５の先端には、撮影レンズを保護するためのカバーガラス４９が配置されている。
【００６６】
撮像素子１５で受光された物体像は、撮像素子１５の端子を介して、図示していない処理手段に入力され、電子画像としてモニター４４に、又は、通信相手のモニターに、又は、両方に表示される。また、通信相手に画像を送信する場合、撮像素子１５で受光された物体像の情報を、送信可能な信号へと変換する信号処理機能が処理手段には含まれている。
【００６７】
以上の図１２（ａ）〜（ｃ）に示す構成では、携帯電話の高さ方向を抑えることができる。一方、携帯電話の厚さ方向を抑えるレイアウトを図１３（ａ）〜（ｃ）に示す。図１３（ａ）は携帯電話４０の変形例の正面図、図１３（ｂ）は側面図、図１３（ｃ）は断面図である。動作は図１２（ａ）〜（ｃ）に示すものと同様なため、異なる点のみを説明する。
【００６８】
この構成では、携帯電話４０の側面から光束が入射するように構成している。そして、反射部材（反射ミラー）１６が携帯電話４０の厚さ方向に光路を折り曲げる構成としている。このように構成することで、撮影機能を持つ携帯電話４０の薄型化を行うことができる。また、この例では、反射面１６の裏側のスペースにアンテナ４６が配される構成とし、レイアウト上有利な構成となっている。
【００６９】
以上の本発明の電子撮像装置は例えば次のように構成することができる。
【００７０】
〔１〕撮影レンズ及びその像側に配された電子撮像素子を有する電子撮像装置において、
前記撮影レンズは、負レンズと正レンズとからなる正屈折力の前群と、物体側より順に、負レンズと正レンズとからなる正屈折力の後群と、前記前群と前記後群の間に配された明るさ絞りとにて構成され、以下の条件を満足することを特徴とする電子撮像装置。
【００７１】
２．８＜ｆ_B／ＩＨ＜４．５・・・（１）
２＜ＳＦ＜３・・・（２）
ただし、ｆ_Bは撮像レンズのバックフォーカスの空気換算長、ＩＨは電子撮像素子の有効面対角長の１／２の長さ、ＳＦは前群における負レンズのシェイプファクター（Ｒ_F＋Ｒ_R）／（Ｒ_F−Ｒ_R）であり、ここで、Ｒ_Fは負レンズの物体側曲率半径、Ｒ_Rは負レンズの像側曲率半径である。
【００７２】
〔２〕前記前群が、物体側より、負レンズ、正レンズの順で配されていることを特徴とする上記１記載の電子撮像装置。
【００７３】
〔３〕前記電子撮像装置における最大撮影半画角ωが以下の条件を満足することを特徴とする上記１又は２記載の電子撮像装置。
【００７４】
２０°＜ω＜３５° ・・・（ａ）
〔４〕以下の条件式を満足することを特徴とする上記１から３の何れか１項記載の電子撮像装置。
【００７５】
０．０２＜ｆ／ｆ₁＜０．５０・・・（３）
ただし、ｆは撮影レンズ全系の焦点距離、ｆ₁は前群の焦点距離である。
【００７６】
〔５〕以下の条件式を満足することを特徴とする上記１から４の何れか１項記載の電子撮像装置。
【００７７】
１．５＜ｆ_B／ｄ_S-R＜３・・・（４）
ただし、ｄ_S-Rは明るさ絞りから後群最終面までの光軸上での距離である。
【００７８】
〔６〕前記明るさ絞りよりも物体側に光学フィルターを配したことを特徴とする上記１から５の何れか１項記載の電子撮像装置。
【００７９】
〔７〕前記光学フィルターは、前記前群と前記明るさ絞りの間に配されたことを特徴とする上記６記載の電子撮像装置。
【００８０】
〔８〕前記後群と前記電子撮像素子の間に反射部材を配したことを特徴とする上記１から７の何れか１項記載の電子撮像装置。
【００８１】
〔９〕前記反射部材は反射鏡であることを特徴とする上記８記載の電子撮像装置。
【００８２】
〔１０〕前記電子撮像素子の有効撮像領域は矩形をなし、前記撮影レンズの入射光軸と前記矩形の長辺方向とが略平行となるように前記反射部材が配されていることを特徴とする上記８記載の電子撮像装置。
【００８３】
〔１１〕前記電子撮像素子の有効撮像領域は矩形をなし、前記撮影レンズの入射光軸と前記矩形の短辺方向とが略平行となるように前記反射部材が配されていることを特徴とする上記８記載の電子撮像装置。
【００８４】
〔１２〕電子撮像装置の入射光軸方向の厚さが、電子撮像装置の高さ方向又は幅方向に対して長いことを特徴とする上記８から１１の何れか１項記載の電子撮像装置。
【００８５】
〔１３〕前記高さ方向又は幅方向の中前記厚さ方向の長さよりも小さい長さを有する方向に光軸を折り曲げるように前記反射部材を配したことを特徴とする上記１２記載の電子撮像装置。
【００８６】
〔１４〕前記電子撮像装置は、前記撮影レンズを配する撮影部を電子撮像装置本体に対して相対位置が変更可能に構成されていることを特徴とする上記１記載の電子撮像装置。
【００８７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によると、電子撮像素子を水平配置して高さを低くするために反射部材配置に必要となるスペースを確保しながらも、全長も短く抑えられ、なおかつ低コストの電子撮像装置及び撮像光学系を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子撮像装置に用いられる撮影レンズの実施例１のレンズ断面図と収差図である。
【図２】本発明の電子撮像装置に用いられる撮影レンズの実施例２のレンズ断面図と収差図である。
【図３】本発明の電子撮像装置に用いられる撮影レンズの実施例３のレンズ断面図と収差図である。
【図４】本発明の電子撮像装置に用いられる撮影レンズの実施例４のレンズ断面図と収差図である。
【図５】本発明の電子撮像装置に用いられる撮影レンズの実施例５のレンズ断面図と収差図である。
【図６】電子撮像素子の有効撮像面の対角長を示す図である。
【図７】本発明による撮像レンズを組み込んだデジタルカメラの外観を示す前方斜視図である。
【図８】図７のデジタルカメラの後方斜視図である。
【図９】図７のデジタルカメラの構成を示す側面からの透視図である。
【図１０】本発明による撮像レンズを組み込んだビデオカメラの外観を示す前方斜視図である。
【図１１】図１０のビデオカメラの上方からの透視図である。
【図１２】本発明による撮影レンズを組み込れた携帯電話の正面図、側面図、その撮影光学系の断面図である。
【図１３】本発明による撮影レンズを組み込れた携帯電話の変形例の正面図、側面図、断面図である。
【図１４】本発明に用いる撮影レンズの近軸構成を検討するための図である。
【図１５】撮影レンズから射出する光線による反射部材スペースを説明するための図である。
【図１６】本発明に基づき光学フィルター配置位置を検討するための図である。
【図１７】像面サイズの小型化のみでは撮像ユニットの小型化に限界があることを説明するための図である。
【符号の説明】
Ｇ１…前群
Ｇ２…後群
Ｓ…開口絞り
Ｆ…光学フィルター
Ｉ…像面
１０…枠（レンズ鏡筒）
１１…撮像レンズ
１２…開口絞り
１３…光学フィルター
１４…カバーガラス
１５…撮像素子（ＣＣＤ）
１６…反射部材（反射ミラー）
１７…フレア絞り
２０…デジタルカメラ
２１…デジタルカメラ本体
２２…撮影部
２３…入射光軸
２４…撮影レンズ
２５…シャッター
２６…フラッシュ
２７…液晶表示モニター
３０…ビデオカメラ
３１…ビデオカメラ本体
３２…液晶表示モニター
３３…入射光軸
３４…撮影レンズ
３５…ステレオマイク
３６…操作ボタン
３７…処理手段
３８…記録手段
４０…携帯電話
４１…マイク部
４２…スピーカ部
４３…入力ダイアル
４４…モニター
４５…撮影光学系
４６…アンテナ
４７…撮影光路
４９…カバーガラス

Claims

撮影レンズ及びその像側に配された電子撮像素子を有する電子撮像装置において、
前記撮影レンズは、負レンズと正レンズとからなる正屈折力の前群と、物体側より順に、負レンズと正レンズとからなる正屈折力の後群と、前記前群と前記後群の間に配された明るさ絞りとにて構成され、以下の条件を満足することを特徴とする電子撮像装置。
２．８＜ｆ_B／ＩＨ＜４．５・・・（１）
２＜ＳＦ＜３・・・（２）
０．０２＜ｆ／ｆ ₁ ＜０．５０・・・（３）
ただし、ｆ_Bは撮像レンズのバックフォーカスの空気換算長、ＩＨは電子撮像素子の有効面対角長の１／２の長さ、ＳＦは前群における負レンズのシェイプファクター（Ｒ_F＋Ｒ_R）／（Ｒ_F−Ｒ_R）であり、ここで、Ｒ_Fは負レンズの物体側曲率半径、Ｒ_Rは負レンズの像側曲率半径、ｆは撮影レンズ全系の焦点距離、ｆ ₁ は前群の焦点距離である。
前記前群が、物体側より、負レンズ、正レンズの順で配されていることを特徴とする請求項１記載の電子撮像装置。
前記電子撮像装置における最大撮影半画角ωが以下の条件を満足することを特徴とする請求項１又は２記載の電子撮像装置。
２０°＜ω＜３５° ・・・（ａ）
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載の電子撮像装置。
１．５＜ｆ_B／ｄ_S-R＜３・・・（４）
ただし、ｄ_S-Rは明るさ絞りから後群最終面までの光軸上での距離である。
前記明るさ絞りよりも物体側に光学フィルターを配したことを特徴とする請求項１から４の何れか１項記載の電子撮像装置。
前記光学フィルターは、前記前群と前記明るさ絞りの間に配されたことを特徴とする請求項５記載の電子撮像装置。
前記後群と前記電子撮像素子の間に反射部材を配したことを特徴とする請求項１から６の何れか１項記載の電子撮像装置。
前記反射部材は反射鏡であることを特徴とする請求項７記載の電子撮像装置。
前記電子撮像素子の有効撮像領域は矩形をなし、前記撮影レンズの入
射光軸と前記矩形の長辺方向とが略平行となるように前記反射部材が配されていることを特徴とする請求項７記載の電子撮像装置。
前記電子撮像素子の有効撮像領域は矩形をなし、前記撮影レンズの入射光軸と前記矩形の短辺方向とが略平行となるように前記反射部材が配されていることを特徴とする請求項７記載の電子撮像装置。
電子撮像装置の入射光軸方向の厚さが、電子撮像装置の高さ方向又は幅方向に対して長いことを特徴とする請求項７から１０の何れか１項記載の電子撮像装置。
前記高さ方向又は幅方向の中前記厚さ方向の長さよりも小さい長さを有する方向に光軸を折り曲げるように前記反射部材を配したことを特徴とする請求項１１記載の電子撮像装置。
前記電子撮像装置は、前記撮影レンズを配する撮影部を電子撮像装置本体に対して相対位置が変更可能に構成されていることを特徴とする請求項１から１２の何れか１項記載の電子撮像装置。