JP4197888B2 - Electronic imaging apparatus and zoom lens used in electronic imaging apparatus - Google Patents

Electronic imaging apparatus and zoom lens used in electronic imaging apparatus Download PDF

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    • G02B15/14Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/16Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group
    • G02B15/177Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group having a negative front lens or group of lenses

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子撮像装置及びそれに用いるズームレンズに関し、特にズームレンズ等の光学系部分の工夫により奥行き方向の薄型化を実現した、ビデオカメラやデジタルカメラを始めとする電子撮像装置及びそれに用いるズームレンズに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、銀塩35mmフィルム(135フォーマット)カメラに代わる次世代カメラとしてデジタルカメラ(電子カメラ)が注目されてきている。さらに、それは業務用高機能タイプからポータブルな普及タイプまで幅広い範囲でいくつものカテゴリーを有するようになってきている。
本発明においては、特にポータブルな普及タイプのカテゴリーに注目し、高画質を確保しながら奥行きが薄く使い勝手の良好なビデオカメラ、デジタルカメラを実現する技術を提供することをねらっている。
【0003】
カメラの奥行き方向を薄くするのに最大のネックとなっているのは、光学系、特にズームレンズ系の最も物体側の面から撮像面までの厚みである。
最近におけるカメラボディ薄型化技術の主流は、撮影時には光学系がカメラボディ内から突出しているが、携帯時には収納するいわゆる沈胴式鏡筒を採用することである。
沈胴式鏡筒を採用して効果的に薄型化できる可能性を有する光学系の例としては、特開平11−194274号公報、特開平11−287953号公報、特開2000−9997号公報等に記載のものがある。これらは、物体側から順に負の屈折力を有する第1群と、正の屈折力を有する第2群を有し、第1群、第2群共に変倍時には移動する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、沈胴式鏡筒を採用するとレンズ収納状態から使用状態に立ち上げるための時間が掛かり使い勝手上好ましくない。また、最も物体側のレンズ群を可動とすると、防水・防塵上好ましくない。なお、レンズ部品の厚み方向には加工限界サイズという物理的制約があり、また、沈胴式鏡筒の長さはレンズ部品の厚みで決まってしまう関係上、今後、撮像素子のさらなる小型化が実現しても、それに比例したカメラの奥行き方向の薄型化は期待できない。
【0005】
一方、沈胴式鏡筒に見られるようなカメラの使用状態への立ち上げ時間(レンズのせり出し時間)がなく、防水・防塵上も好ましく、また、奥行き方向が極めて薄いカメラとするために、光学系の光路(光軸)をミラーなど反射光学素子で折り曲げる構成も考えられる。この場合は、奥行き方向は薄くできても、折り曲げた後の光路全長が長くなるため、奥行き以外の寸法が大きくなりがちである。しかし、この光路を折り曲げる構成は、今後、撮像素子のさらなる小型化が実現するとそれに比例して薄くできることが期待できる。ただし、一方では、撮像素子の小型化による回折の影響を考慮する必要がある。
【0006】
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、沈胴式鏡筒に見られるようなカメラの使用状態への立ち上げ時間(レンズのせり出し時間)がなく、防水・防塵上も好ましく、また、奥行き方向が極めて薄いカメラとすることが可能であり、駆動機構も単純で小型化しやすく、将来の撮像素子の小型化に比例して小さくすることが容易なズームレンズ及びズームレンズを用いた電子撮像装置を提供することを目的とする。
【0007】
上記目的を達成するため、本第1の発明による電子撮像装置は、ズームレンズとその像側に配置された電子撮像素子を有する電子撮像装置であって、前記ズームレンズが、物体側から順に、変倍時に位置が固定の第1位置固定レンズ群と、該第1位置固定レンズ群とは空気間隔を挟んで隣接し正の屈折力を有し広角端から望遠端に変倍する際に一方向にのみ移動する第1移動レンズ群と、該第1移動レンズ群とは空気間隔を挟んで隣接し正の屈折力を有し広角端から望遠端に変倍する際に該第1移動レンズ群とは異なった動きをする第2移動レンズ群と、該第2移動レンズ群よりも像側に配置され変倍時に位置が固定である第2固定レンズ群とからなり、前記第1位置固定レンズ群が、物体側から順に、負の屈折力を有する前側副群と、光路を折り曲げるための反射面を持つ表面鏡と、後側副群とを有し、次の条件式(1),(2)を満足することを特徴とする。
1.4 < d/L < 2.7 ・・・(1)
1.2 < −βVRt < 2.8 ・・・(2)
ただし、dは前側副群の最も像側の面頂から後側副群の最も物体側の面頂までの光軸に沿って測ったときの距離、Lは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、βVRtは第1位置固定レンズ群よりも像側の全レンズ群の無限遠物点合焦時における望遠端での合成倍率である。
【0008】
また、本第2の発明による電子撮像装置は、ズームレンズとその像側に配置された電子撮像素子を有する電子撮像装置であって、前記ズームレンズが、物体側から順に、変倍時に位置が固定の第1位置固定レンズ群と、該第1位置固定レンズ群とは空気間隔を挟んで隣接し正の屈折力を有し広角端から望遠端に変倍する際に一方向にのみ移動する第1移動レンズ群と、該第1移動レンズ群とは空気間隔を挟んで隣接し正の屈折力を有し広角端から望遠端に変倍する際に該第1移動レンズ群とは異なった動きをする第2移動レンズ群と、該第2移動レンズ群よりも像側に配置され変倍時に位置が固定である第2固定レンズ群とからなり、前記第1位置固定レンズ群が、物体側から順に、負の屈折力を有する前側副群と、光路を折り曲げるための反射面を持つ反射光学素子と、後側副群とを有し、前記反射面が形状を可変に構成され、次の条件式を満足することを特徴とする。
1.4 < d/L < 2.7 ・・・(1)
1.2 < −βVRt < 2.8 ・・・(2)
ただし、dは前側副群の最も像側の面頂から後側副群の最も物体側の面頂までの光軸に沿って測ったときの距離、Lは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、βVRtは第1位置固定レンズ群よりも像側の全レンズ群の無限遠物点合焦時における望遠端での合成倍率である。
【0009】
また、本第3の発明による電子撮像装置は、本第1又は第2の発明において、合焦に際して前記反射面の形状が変化することを特徴とする。
【0010】
また、本第4の発明による電子撮像装置は、本第1〜第3のいずれかの発明に用いるズームレンズにおいて、前記反射面金属あるいは誘電体がコーティングされた薄膜で構成され、前記薄膜複数の電極及び可変抵抗器を介して電源と接続されており、前記可変抵抗器の可変抵抗値を制御する演算装置を備え、前記薄膜に掛けられる静電気力の分布をコントロールすることにより前記反射面の形状を可変に構成したことを特徴とする。
【0011】
また、本第5の発明による電子撮像装置は、本第1〜第4のいずれかの発明において、の条件式(5)を満足することを特徴とする。
F ≧ a/(1μm) ・・・(5)
ただし、aは電子撮像素子の水平画素ピッチ、Fはズームレンズの広角端での開放F値である。
【0012】
また、本第6の発明による電子撮像装置は、本第5の発明において、前記開放F値を決定する開口絞りの内径固定であり、前記開口絞りの直前または直後に、該開口絞りに向って凸面を向けたレンズを備え、光軸と前記開口絞りから該光軸に下した垂線との交点が、前記レンズの内部乃至前記凸面の面頂から0.5mm以内に位置することを特徴とする。
また、本第7の発明による電子撮像装置は、本第6の発明において、前記交点が、前記レンズの内部乃至面頂以内に位置することを特徴とする。
また、本第8の発明による電子撮像装置は、本第6または7の発明において、透過率を変更することにより前記電子撮像素子に導かれる光量を調節する透過率可変手段を備え、該透過率可変手段を前記開口絞りの配置される空間とは異なる空間の光路中に配置したことを特徴とする。
また、本第9の発明による電子撮像装置は、本第6乃至8の発明において、前記電子撮像素子に導かれる光束の受光時間を調節するシャッターを備え、該シャッターを前記開口絞りの配置される空間とは異なる空間の光路中に配置したことを特徴とする。
また、本第10の発明による電子撮像装置は、本第1乃至9の発明において、光学系の入射面から撮像面までの光路にローパスフィルターを配置しないことを特徴とする。
また、本第11の発明による電子撮像装置は、本第1乃至10の発明において、前記ズームレンズと撮像面までの間に配置される各々の媒質境界面が全てほぼ平面であり、かつ光学ローパスフィルターのような空間周波数変換作用が無いことを特徴とする
た、本第12の発明による電子撮像装置は、本第1乃至11の発明において、
前記第2固定レンズ群が、非球面を有していることを特徴とする。
また、本第13の発明による電子撮像装置は、本第1乃至12の発明において、前記第1移動レンズ群が、2枚の正レンズと1枚の負レンズとからなることを特徴とする。
また、本第14の発明による電子撮像装置は、本第13の発明において、前記第1移動レンズ群における前記負レンズが、隣接する少なくとも1つの正レンズと接合されていることを特徴とする。
また、本第15の発明による電子撮像装置は、本第13または14の発明において、前記第1移動レンズ群の前記2枚の正レンズと前記1枚の負レンズとが、物体側から、正レンズ、負レンズ、正レンズの順で配置されることを特徴とする。
また、本第16の発明による電子撮像装置は、本第13または14の発明において、
前記第1移動レンズ群の前記2枚の正レンズと前記1枚の負レンズとが、物体側から、正レンズ、正レンズ、負レンズの順で配置されることを特徴とする。
また、本第17の発明による電子撮像装置は、本第1乃至16の発明において、
前記第1位置固定レンズ群及び前記第1移動レンズ群が、次の条件式を満足することを特徴とする。
0.6 < −fC/√(fw・fT) < 1.5
1.1 < fV1/√(fw・fT) < 2.5
ただし、fCは第1位置固定レンズ群の合成焦点距離、fV1は第1移動レンズ群の焦点距離、fwは広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離、fTは望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離である。
また、本第18の発明による電子撮像装置は、本第乃至17の発明において、
前記第1移動レンズ群、前記第2移動レンズ群が次の条件式を満足することを特徴とする。
0.01 < L/fV2 < 0.5
0.0 < M2/M1 < 1.2
ただし、Lは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、fV2は第2移動レンズ群の焦点距離、M2は第2移動レンズ群の移動量、M1は第1移動レンズ群の移動量である。なお、像側への移動を正とする。
また、本第19の発明による電子撮像装置は、本第乃至18の発明において、前記第1移動レンズ群、前記第2移動レンズ群のうちの一方の移動レンズ群を単レンズで構成し、他方の移動レンズ群に負レンズを含ませたことを特徴とする。
また、本第20の発明による電子撮像装置は、本第1乃至19の発明において、
前記第2固定レンズ群が次の条件式を満足することを特徴とする。
−0.25 < L/fR < 0.4
ただし、Lは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、fRは第2固定レンズ群の焦点距離である。
また、本第21の発明による電子撮像装置は、本第1乃至20の発明において、
前記第2固定レンズ群が、合焦動作時にも固定であることを特徴とする。
また、本第22の発明による電子撮像装置は、本第1乃至21の発明において、
前記移動レンズ群のいずれかが、物体側から順に、正レンズと負レンズとの接合レンズと、正の単レンズとで構成されると共に、次の条件式を満足することを特徴とする。
0.65 < RVC3/RVC1 < 1.4
ただし、RVC1は接合レンズの最も物体側の面の光軸上での曲率半径、RVC3は接合レンズの最も像側の面の光軸上での曲率半径である。
また、本第23の発明による電子撮像装置は、本第22の発明において、
前記移動レンズ群の前記接合レンズの接合面とその両側のレンズの媒質が、次の条件式を満足することを特徴とする。
0.2 < L/RVC2 < 1.2
15 < νVCP−νVCN
ただし、Lは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、RVC2は移動レンズ群の接合レンズの接合面の光軸上における曲率半径、νVCPは接合面の物体側の正レンズの媒質のd線基準でのアッベ数、νVCNは接合面の像側の負レンズの媒質のd線基準でのアッベ数である。
また、本第24の発明による電子撮像装置は、本第22または23の発明において、前記移動レンズ群中の前記正の単レンズが、次の条件式を満足することを特徴とする。
−1.2 < (RVS1+RVS2)/(RVS1−RVS2) < 0.4
0 < L/fVS < 0.9
ただし、RVS1は第1移動レンズ群または第2移動レンズ群のいずれか接合レンズ成分を含んだほうの群における最も像側の単レンズの物体側の面の光軸上での曲率半径、RVS2は第1移動レンズ群または第2移動レンズ群のいずれか接合レンズ成分を含んだほうの群における最も像側の単レンズの像側の面の光軸上での曲率半径、Lは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、fVSは第1移動レンズ群または第2移動レンズ群のいずれか接合レンズ成分を含んだほうの群における最も像側の単レンズの焦点距離である。
また、本第25の発明による電子撮像装置は、本第1乃至21の発明において、前記移動レンズ群のいずれかが、物体側から順に、正の単レンズと、正レンズと負レンズとの接合レンズとで構成されると共に、次の条件式を満足することを特徴とする。
0.35 < RVC3/RVC1 < 0.8
ただし、RVC1は接合レンズの最も物体側の面の光軸上での曲率半径、RVC3は接合レンズの最も像側の面の光軸上での曲率半径である。
また、本第26の発明による電子撮像装置は、本第25の発明において、
前記移動レンズ群の前記接合レンズの接合面とその両側のレンズの媒質が、次の条件式を満足することを特徴とする。
−0.2 < L/RVC2 < 0.8
20 < νVCP−νVCN
ただし、Lは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、RVC2は移動レンズ群の接合レンズの接合面の光軸上における曲率半径、νVCPは接合面の物体側の正レンズの媒質のd線基準でのアッベ数、νVCNは接合面の像側の負レンズの媒質のd線基準でのアッベ数である。
また、本第27の発明による電子撮像装置は、本第25または26の発明において、前記移動レンズ群中の前記正の単レンズが、次の条件式を満足することを特徴とする。
−1.4 < (RVS1+RVS2)/(RVS1−RVS2) < 0.2
0.1 < L/fVS < 1.0
ただし、R VS1 は第1移動レンズ群または第2移動レンズ群のいずれか接合レンズ成分を含んだほうの群における最も像側の単レンズの物体側の面の光軸上での曲率半径、R VS2 は第1移動レンズ群または第2移動レンズ群のいずれか接合レンズ成分を含んだほうの群における最も像側の単レンズの像側の面の光軸上での曲率半径、Lは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、f VS は第1移動レンズ群または第2移動レンズ群のいずれか接合レンズ成分を含んだほうの群における最も像側の単レンズの焦点距離である。
また、本第28の発明による電子撮像装置は、本第1乃至27の発明において、前記第1位置固定レンズ群の後側副群、物体側から順に、負レンズと、正レンズの2枚のレンズからなり、もしくは、正レンズと、負レンズと、正レンズの3枚のレンズからなり、そのうちの負レンズの少なくとも一方の面が正レンズと接合されていることを特徴とする。
また、本第29の発明による電子撮像装置は、本第28の発明において、次の条件式を満足することを特徴とする。
3 < νC2N−νC2P < 40
−0.4 < Q・L/RC2C < 1.5
ただし、νC2P は第1位置固定レンズ群の後側副群における接合レンズ成分の正レンズの媒質のアッベ数、ν C2 は第1位置固定レンズ群の後側副群における接合レンズ成分の負レンズの媒質のアッベ数、Lは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、C2C は第1位置固定レンズ群の後側副群における接合レンズ成分の接合面の光軸上での曲率半径である。なお、接合レンズの順番が物体側から負レンズ、正レンズのときはQ=1、逆の順番のときはQ=−1とする。
また、本第30の発明による電子撮像装置は、本第1乃至29の発明において、前記第1位置固定レンズ群の前側副群が、物体側に凸面を向けた負のメニスカス単レンズで構成されることを特徴とする。
また、本第31の発明による電子撮像装置は、本第30の発明において、次の条件式を満足することを特徴とする。
0.05 < fC1/fC2 < 1.0
ただし、fC1は第1位置固定レンズ群の前側副群の焦点距離、fC2は第1位置固定レンズ群の後側副群の焦点距離である。
また、本第32の発明による電子撮像装置は、本第1乃至31の発明において、前記ズームレンズが次の条件式を満足することを特徴とする。
1.8 < fT/fw
ただし、fwは広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離、fTは望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離である。
また、本第33の発明による電子撮像装置は、本第1乃至32の発明において、前記電子撮像装置における広角端全画角が55度以上であることを特徴とする。
更に、本第34の発明による電子撮像装置は、本第33の発明において、前記電子撮像装置における広角端全画角が80度以下であることを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
実施例の説明に先立ち、本発明において上記構成を採用する理由及び作用について説明する。
本発明の撮像装置では、ズームレンズ系の光路(光軸)をミラーなど反射光学素子で折り曲げる構成を採用し、その小型化に向けて様々な工夫を盛り込んでいる。
【0014】
本発明におけるズームレンズ系の基本的構成は、正の屈折力を有し広角端から望遠端に変倍する際に一方向にのみ移動する第1移動レンズ群を少なくとも1つ含み、前記第1移動レンズ群よりも物体側に変倍時に位置が固定の第1位置固定レンズ群を有し、前記第1位置固定レンズ群が、物体側から順に、負の屈折力を有する前側副群と、光路を折り曲げるための反射面を持つ表面鏡等の反射光学素子と、後側副群とを有するものとなっている。
しかし、第1位置固定レンズ群に光路を折り曲げるための反射光学素子を設けると、次の2つの問題が生じる。
第1に、入射瞳が深くなり、もともと径の大きな第1位置固定レンズ群を構成する各レンズエレメントがさらに肥大化し、光路折り曲げの成立性が問題になる。
第2に、もともと変倍機能を有する、第1位置固定レンズ群よりも像側の各レンズ群の合成系倍率がゼロに近づき、移動量の割に変倍率が低くなる。
【0015】
そこで、まず、光路折り曲げの成立条件について説明する。
第1位置固定レンズ群に光路を折り曲げるための反射光学素子を設けると、必然的に入射瞳位置が深くなる傾向にあり、第1位置固定レンズ群を構成する各光学エレメントの径やサイズが肥大化し、光路折り曲げが物理的に成立しにくくなる。
従って、前記第1位置固定レンズ群は、物体側から順に、負の屈折力を有する前側副群と、光路を折り曲げるための反射面を持つ表面鏡等の反射光学素子と、後側副群とで構成し、次の条件式(1)を満足すると良い。特に、前記反射面は、光学諸特性を自在に可変にできるように面の形状を可変にすると良い。
1.4 < d/L < 2.7 …(1)
ただし、dは前側副群の最も像側の面頂から後側副群の最も物体側の面頂までの光軸上に沿って測ったときの距離、Lは電子撮像素子の有効撮像領域(ほぼ矩形)の対角長である。
【0016】
条件式(1)は光路を折り曲げるための反射光学素子を設けるために必要な光軸に沿って測った長さを規定する条件式である。
条件式(1)の値は出来るだけ小さい方が良いが、下限値を下回ると、画面周辺部の結像に寄与する光束が満足に像面に達しなくなる。
一方、条件式(1)の上限値を上回ると、光路折り曲げが物理的に成立しにくくなる。
なお、次の条件式(1')を満足するとさらに良い。
1.7 < d/L < 2.5 …(1')
さらに、次の条件式(1")を満足すると最も良い。
2.0 < d/L < 2.3 …(1")
【0017】
次に、変倍時に移動するレンズ群の移動量を出来るだけ小さく保ち且つ変倍比を確保する方法について説明する。
この場合、固定レンズ群よりも像側の全レンズ群の無限遠物点合焦時における望遠端での合成倍率βVRtが−1倍近傍で変倍するのが良く、次の条件式(2)を満足するのが良い。
1.2 < −βVRt < 2.8 …(2)
【0018】
条件式(2)の下限値を下回ると、変倍時に移動するレンズ群の移動量が大きくなりやすい。
一方、条件式(2)の上限を上回ると、第1位置固定レンズ群の焦点距離が短くなるため軸外収差補正が困難となる。
なお、次の条件式(2')を満足すればさらに良い。
1.3 < −βVRt < 2.6 …(2')
さらに、次の条件式(2")を満足すれば最も良い。
1.4 < −βVRt < 2.4 …(2")
【0019】
一方、本発明のように第1位置固定レンズ群に光路を折り曲げるための反射光学素子を挿入すると、第1位置固定レンズ群による像点が物体側に逃げる方向となり、後続の変倍をつかさどるレンズ群の倍率がゼロに近づく傾向となるため、変倍のために移動しても全系の焦点距離の変化が少なくなる。
それを解消するには、後続の変倍をつかさどるレンズ群の焦点距離をある程度長くして倍率を大きくする方法がある。
そこで、第1位置固定レンズ群、正の屈折力を有し広角端から望遠端に変倍する際に一方向にのみ移動するレンズ群のうち最も物体側のレンズ群V1について次の条件式(3),(4)を満足すると良い。
0.6 < −fC/√(fw・fT) < 1.5 …(3)
1.1 < fV1/√(fw・fT) < 2.5 …(4)
ただし、fCは第1位置固定レンズ群の合成焦点距離、fV1は正の屈折力を有し広角端から望遠端に変倍する際に一方向にのみ移動するレンズ群のうち最も物体側のレンズ群V1の合成焦点距離、fwは広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離、fTは望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離である。
【0020】
条件式(3)は第1位置固定レンズ群の適切な焦点距離の範囲を示したものである。
条件式(3)の上限値を上回ると、十分な変倍比を確保することが困難になる。
一方、条件式(3)の下限値を下回ると、歪曲収差など軸外収差補正が困難になる。
条件式(4)はレンズ群V1の適切な焦点距離の範囲を示したものである。
条件式(4)の下限値を下回ると、レンズ群V1の倍率がゼロに近づく方向となり、変倍のため、あるいは、変倍による像点移動の補正量が増大し好ましくない。
一方、条件式(4)の上限値を上回ると、倍率は確保できるが、光学系の全長が増大し好ましくない。
【0021】
なお、次の条件式(3'),(4')のうち少なくともいずれか1つ満たすとさらに良い。
0.65 < −fC/√(fw・fT) < 1.4 …(3')
1.3 < fV1/√(fw・fT) < 2.2 …(4')
さらに、次の条件式(3"),(4") のうち少なくともいずれか1つ満たすと最も良い。
0.7 < −fC/√(fw・fT) < 1.3 …(3")
1.5 < fV1/√(fw・fT) < 1.9 …(4")
【0022】
なお、合焦は通常ズームレンズの中のいずれかのレンズ群を移動して行なうが、ズームレンズ鏡筒でのレンズ群の駆動量を減らして小型化するためには、前記第1位置固定レンズ群の反射面の形状を可変に制御することにより合焦を行うのが良い。
たとえば、前記反射面を金属あるいは誘電体がコーティングされた薄膜で構成し、前記薄膜に複数の電極や可変抵抗器を介して電源と接続し、さらに、可変抵抗値を制御する演算装置を設け、前記薄膜に掛かる静電気力の分布をコントロールすることで反射面形状を可変にするのが良い。
【0023】
ところで、形状可変の反射面はその製作性や制御性の面から小型である方が有利である。
また、撮像素子の小型化が進んだ場合のカメラ奥行きの縮小は、本発明のような光路を折り曲げる方式のほうが、前記沈胴方式よりも有利である。
従って、カメラをさらに薄くするために電子撮像素子の水平画素ピッチa(μm)をズームレンズの広角端での開放F値に対して、次の条件式(5)
F ≧ a …(5)
を満足する関係となるほどに小さな電子撮像素子を使用して、本発明のズームレンズを使用すると効果的である。その際、次に述べるような工夫をするとさらに良い。
【0024】
撮像素子が小さくなると画素ピッチも比例して小さくなり、回折の影響による画質劣化が無視できなくなる。特に、広角端での開放F値と使用する電子撮像素子の水平画素ピッチa(μm)との関係が、上記条件式(5)を満足するまで縮小化した場合、開放のみの使用しか出来なくなる。
従って、F値を決める開口絞りは内径を固定とし、さらに開口絞りの挿脱や抜き差し交換をも行わないようにする。そのうえで、前記開口絞りと隣りあう屈折面のうち少なくとも一方を前記開口絞りに向かって凸面を向け(本発明では像側に隣り合う屈折面が相当する)、前記開口絞りから光軸に下ろした垂線と光軸との交点が前記凸面の面頂から0.5mm以内であるか、あるいは前記凸面が開口絞り部位の裏面まで含めた開口絞り部材の内径部と交差あるいは接するように配置する。このようにすれば、従来よりスペースを著しく占有していた開口絞りのためのスペースが不要となり、スペースを大幅に節約して、小型化に著しく貢献できる。
【0025】
また、光量調節については開口絞りに代えて透過率可変手段を用いると良い。透過率可変手段は、光路のどの位置に入れても問題ないため、元々スペースの余裕のある空間に入れると良い。特に本発明の場合、変倍のために移動するレンズ群と撮像素子との間に挿入するのが良い。透過率可変手段としては透過率が電圧等で可変であるものを用いたり、異なった透過率を有する複数のフィルターを挿脱や抜き差し交換して組み合わせても良い。また、電子撮像素子に導かれる光束の受光時間を調節するシャッターを開口絞りとは別の空間に配置するのが良い。
【0026】
また、広角端の開放F値と使用する電子撮像素子の水平画素ピッチa(μm)との関係において、上記条件式(5)(F≧a)を満たす場合は、光学ローパスフィルターはなくても良い。つまり、ズームレンズ系と撮像素子との間の光路上の媒質はすべて空気あるいは非結晶媒質のみとして良い。回折と幾何収差による結像特性の劣化のために折り返し歪みを発生させ得る周波数成分が、ほとんどないからである。あるいは、前記ズームレンズ系と前記電子撮像素子との間にある各々の光学素子は媒質境界面が全てほぼ平面であり、かつ、光学ローパスフィルターのような空間周波数特性変換作用がないものを使用する構成でも良い。
【0027】
ここで、本発明のズームレンズの構成についてより詳細に述べる。
本発明のズームレンズは、物体側から順に、物体側から順に、負の屈折力を有する前側副群と、光路を折り曲げるための反射面と、後側副群とを有し、前記反射面は形状が可変であり、変倍時に位置が固定の第1位置固定レンズ群と、正の屈折力を有し広角端から望遠端に変倍する際に一方向にのみ移動する第1移動レンズ群と、正の屈折力を有し広角端から望遠端に変倍する際に前記レンズ群とは異なった動きをする第2レンズ群を有した構成としている。
【0028】
あるいは、本発明のズームレンズは、物体側から順に、物体側から順に負の屈折力を有する前側副群と、光路を折り曲げるための反射面と、後側副群とを有し、前記反射面は形状が可変であり、変倍時に位置が固定の第1位置固定レンズ群と、該第1位置固定レンズ群に隣接して正の屈折力を有し広角端から望遠端に変倍する際に一方向にのみ移動する第1レンズ群と、正の屈折力を有し広角端から望遠端に変倍する際に前記第1レンズ群とは異なった動きをする第2レンズ群とを有して構成しても良い。
【0029】
さらに、本発明のズームレンズは、前記第2レンズ群よりも像側に固定の第2位置固定レンズ群を有する構成としても良い。その場合、前記第2位置固定レンズ群に非球面を導入すると、特にコマ収差、非点収差の補正に良い。
【0030】
広角端から望遠端に変倍する際は、前記第1移動レンズ群と第2移動レンズ群とが相対的間隔を変えながら移動するズーム形式にすると良い。このようにすれば、スペースを効率良く使って変倍による焦点位置補正を行ないながら高い変倍率を稼ぐことができる。その場合、前記第2移動レンズ群の焦点距離fV2や、無限遠合焦時に広角端から望遠端に変倍する際の第1移動レンズ群の移動量M1と第2移動レンズ群の移動量M2の比を次の条件式(6),(7)を満たすようにすると良い。なおこの場合、像側への移動を正とする。
0.01 < L/fV2 < 0.5 …(6)
0.0 < M2/M1 < 1.2 …(7)
条件式(6)の下限を下回ると、変倍時の移動量が大きくなりすぎ、第1移動レンズ群や第2位置固定レンズ群と干渉しやすく、また、駆動力を多く必要とし好ましくない。
一方、条件式(6)の上限値を上回ると、第1移動レンズ群のパワーが弱くなる。このため、その変倍時の移動量が増大しやすい。又は、変倍時の移動量が増大しない場合には変倍比が低下しやすい。
条件式(7)の上限値を上回ると、ズーム比を十分にとることが出来ない。
一方、条件式(7)の下限値を下回ると、この場合もズーム比の確保が困難である。
【0031】
なお、次の条件式(6'),(7')を満たすとさらに良い。
0.02 < L/fV2 < 0.4 …(6')
0.2 < M2/M1 < 1.1 …(7')
さらに、次の条件式(6"),(7")を満たすと最も良い。
0.04 < L/fV2 < 0.35 …(6")
0.4 < M2/M1 < 1.0 …(7")
【0032】
構成枚数を削減してコストダウンをはかる場合は、第1移動レンズ群、第2移動レンズ群のいずれか一方の群を単レンズで構成し、他方の群を少なくとも凹レンズを含む構成としても良い。
本発明の第1移動レンズ群と第2移動レンズ群は変倍時に相対的間隔をわずかに変えながらおおむね同一方向に移動するため、移動スペースを共用出来、少ないスペースで焦点位置を一定に保ち、且つ、変倍することができるうえに、第1移動レンズ群、第2移動レンズ群で相互に色収差を補正出来るというメリットがある。従って、それぞれの群で色収差の補正が完結している必要がなく、上記のような構成が可能である。
【0033】
なお、収差補正や射出側テレセントリック性を良くするためには、第2移動レンズ群よりも像側に第2位置固定レンズ群を配置するのが良い。その場合、さらに、次の条件式(8)を満足すると良い。
−0.25 < L/fR < 0.4 …(8)
ただし、Lは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、fRは第2位置固定レンズ群の焦点距離である。
【0034】
条件式(8)の下限値を下回ると、広角端での射出瞳位置が像面に近づきやすく、一方、条件式(8)の上限値を上回ると、変倍時の射出瞳位置の変動量が大きくなりすぎ、いずれもシェーディングの原因となりやすい。
なお、次の条件式(8')を満たすとさらに良い。
−0.2 < L/fR < 0.3 …(8')
さらに、次の条件式(8")を満たすと最も良い。
−0.15 < L/fR < 0.2 …(8")
【0035】
また、第1位置固定レンズ群と、第1移動レンズ群とで補正しきれない収差を第2位置固定レンズ群に非球面を導入して補正すると効果的である。特に、歪曲収差・非点収差・コマ収差など軸外収差の補正には大変効果がある。この場合、第2位置固定レンズ群を介して、それより物体側で発生する収差を相当量キャンセルするわけであるから、第2位置固定レンズ群を合焦等のために動かすと収差のバランスを崩してしまう。従って、第2位置固定レンズ群は、合焦動作時には固定であるほうが望ましい。
【0036】
以上、カメラの奥行きを薄くするのに適したズームレンズ方式とそのメカ機構をシンプルにし、さらに小さく薄くする手段について説明した。
次に、本発明に適用した光路折り曲げ式ズームレンズの結像性能を確保するための構成要件について説明する。
まず、前記移動するレンズ群のうち少なくとも1つのレンズ群については、2枚の正レンズと1枚の負レンズとで構成すると良い。そして、前記1枚の負レンズは、隣接する少なくとも1つの正レンズと接合されていると良い。さらに、前記2枚の正レンズと1枚の負レンズは、物体側から、正レンズ、負レンズ、正レンズの順の並び、あるいは、正レンズ、正レンズ、負レンズの順の並びで配置されていると良い。
前記移動するレンズ群のうち少なくとも1つのレンズ群が、特に、物体側から順に、正レンズと負レンズとの接合レンズ成分と、正レンズとからなる場合、次の条件式(9A)を満たすと良い。
0.65 < RVC3/RVC1 < 1.4 …(9A)
ただし、RVC1は接合レンズの最も物体側の面の光軸上での曲率半径、RVC3は接合レンズの最も像側の面の光軸上での曲率半径である。
【0037】
条件式(9A)の上限を上回ると、全系収差における球面収差・コマ収差・非点収差の補正には有利であるものの、接合による偏心敏感度の緩和の効果が少ない。
一方、条件式(9A)の下限を下回ると、全系収差における球面収差・コマ収差・非点収差の補正が困難になりやすい。
なお、次の条件式(9'A)を満たすとさらに良い。
0.75 < RVC3/RVC1 < 1.2 …(9'A)
さらに、次の条件式(9"A)を満たすと最も良い。
0.85 < RVC3/RVC1 < 1.0 …(9"A)
なお、条件式(9A),(9'A)又は(9"A)を満足する移動レンズ群は、第1移動レンズ群、第2移動レンズ群のいずれでもよいが、第1移動レンズ群がこれらの条件式を満たすように構成すると、変倍時の収差変動を抑えやすくなり好ましい。
【0038】
さらには、色収差補正に関する条件式(10A),(11A)を満たすと良い。
0.2 < L/RVC2 < 1.2 …(10A)
15 < νVCP−νVCN …(11A)
ただし、Lは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長(mm)、RVC2は移動レンズ群の接合レンズの接合面の光軸上における曲率半径、νVCPは接合面の物体側の正レンズの媒質のd線基準でのアッベ数、νVCNは接合面の像側の負レンズの媒質のd線基準でのアッベ数である。
【0039】
条件式(10A)の下限値を下回ると、軸上色収差・倍率色収差の補正には有利であるものの、球面収差の色収差が発生しやすく、特に基準波長における球面収差が良好に補正できても短波長の球面収差はオーバーコレクト状態となり、画像における色のにじみの原因となるので好ましくない。
一方、条件式(10A)の上限値を上回ると、軸上色収差・倍率色収差が補正不足や短波長球面収差のアンダーコレクト状態となりやすい。
条件式(11A)の下限値を下回ると、軸上色収差が補正不足になりやすい。
一方、条件式(11A)の上限値を上回る媒質の組み合わせは自然界には存在しない。
なお、次の条件式(10'A),(11'A)のうち少なくともいずれか1つ満たすとさらに良い。
0.3 < L/RVC2 < 1 …(10'A)
20 < νVCP−νVCN …(11'A)
さらに、次の条件式(10"A),(11"a)のうち少なくともいずれか1つ満たすと最も良い。
0.35 < L/RVC2 < 0.9 …(10"A)
25 < νVCP−νVCN …(11"A)
また、条件式(11A),(11'A),(11"A)については、νVCP−νVCNが90を超えないように定めても良い。上限値90を超える媒質の組み合せは自然界には存在しない。
さらには、νVCP−νVCNが60を超えないようにするのが望ましい。上限値60を超えると、用いる材料が高価になってしまう。
【0040】
また、条件式(9A)を満たすズームレンズでは、次の条件式(12A),(13A)を条件(9A)の補助的な条件として加えても良い。
−1.2 < (RVS1+RVS2)/(RVS1−RVS2) < 0.4…(12A)
0 < L/fVS < 0.9 …(13A)
ただし、RVS1は前記第1移動レンズ群または第2移動レンズ群のいずれか接合レンズ成分を含んだほうの群における最も像側の単レンズの物体側の面の光軸上での曲率半径、RVS2は前記第1移動レンズ群または第2移動レンズ群のいずれか接合レンズ成分を含んだほうの群における最も像側の単レンズの像側の面の光軸上での曲率半径、Lは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、fVSは前記第1移動レンズ群または第2移動レンズ群のいずれか接合レンズ成分を含んだほうの群における最も像側の単レンズの焦点距離である。
【0041】
条件式(12A)は前記単レンズの形状ファクターに関する規定である。
条件式(12A)の下限値を下回ると、前記単レンズと前記接合レンズ成分との空気間隔を薄くしやすいが、コマ収差・非点収差の補正が困難になる。
一方、条件式(12A)の上限値を上回ると、2つのレンズ成分の機械的干渉がおきやすく、それを防ぐために両者の間隔を大きくすることになり好ましくない。
条件式(13A)の下限値を下回ると、射出瞳位置が像面に接近しシェーディングを引き起こしやすく、また、前記2つのレンズ成分間の偏心敏感度が大きくなりやすい。
一方、条件式(13A)の上限値を上回ると、小型で高い変倍比を確保しにくい。
なお、次の条件式(12'A),(13'A)のうち少なくともいずれか1つ満たすとさらに良い。
−0.9 < (RVS1+RVS2)/(RVS1−RVS2) < 0.1…(12'A)
0.2 < L/fVS < 0.7 …(13'A)
さらに、次の条件式(12"A),(13"A)のうち少なくともいずれか1つ満たすと最も良い。
−0.7 < (RVS1+RVS2)/(RVS1−RVS2) < −0.1…(12"A)
0.35 < L/fVS < 0.55 …(13"A)
【0042】
一方、第1移動レンズ群または第2移動レンズ群の構成が、物体側から順に、正の単レンズと、正レンズと負レンズとの接合レンズ成分とからなる場合は、上述の正レンズと負レンズとの接合レンズ成分と、正レンズとからなる場合と全く同じ理由で次の条件式(9B)を満たすと良い。
0.35 < RVC3/RVC1 < 0.8 …(9B)
なお、次の条件式(9'B)を満たすとさらに良い。
0.4 < RVC3/RVC1 < 0.7 …(9'B)
さらに、次の条件式(9"B)を満たすと最も良い。
0.45 < RVC3/RVC1 < 0.6 …(9"B)
なお、条件式(9B),(9'B)又は(9"B)を満足する移動レンズ群は、第1移動レンズ群、第2移動レンズ群のいずれでもよいが、第1移動レンズ群がこれらの条件式を満たすように構成すると、変倍時の収差変動を抑えやすくなり好ましい。
【0043】
また、色収差補正に関する条件式(10B),(11B)を満たすと良い。
−0.2 < L/RVC2 < 0.8 …(10B)
20 < νVCP−νVCN …(11B)
なお、次の条件式(10'b),(11'b)うち少なくともいずれか1つ満たすとさらによい。
−0.1 < L/RVC2 < 0.7 …(10'B)
25 < νVCP−νVCN …(11'B)
さらに、次の条件式(10"B),(11"B)のうち少なくともいずれか1つ満たすと最も良い。
0 < L/RVC2 < 0.6 …(10"B)
30 < νVCP−νVCN …(11"B)
また、条件式(11B),(11'B),(11"B)については、νVCP−νVCNが90を超えないように定めても良い。上限値90を超える媒質の組み合せは自然界には存在しない。
さらには、νVCP−νVCNが60を超えないようにするのが望ましい。上限値60を超えると、用いる材料が高価になってしまう。
【0044】
また、条件式(9B)を満たすズームレンズでは、次の条件式(12B),(13B)を条件式(9B)の補助的な条件として加えても良い。
−1.4 < (RVS1+RVS2)/(RVS1−RVS2) < 0.2…(12B)
0.1 < L/fVS < 1.0 …(13B)
なお、次の条件式(12'B),(13'B)のうち少なくともいずれか1つ満たすとさらに良い。
−1.1 < (RVS1+RVS2)/(RVS1−RVS2) < −0.1…(12'B)
0.3 < L/fVS < 0.8 …(13'B)
さらに、次の条件式(12"B),(13"B)のうち少なくともいずれか1つ満たすと最も良い。
−0.9 < (RVS1+RVS2)/(RVS1−RVS2) < −0.3…(12"B)
0.45 < L/fVS < 0.65 …(13"B)
【0045】
ところで、第1移動レンズ群または第2移動レンズ群のいずれか接合レンズ成分を含んだほうの群の構成によって、条件式(2)等で規定した固定レンズ群よりも像側の全レンズ群の無限遠物点合焦時における望遠端での合成倍率βVRtのより好ましい範囲、及び条件式(8)等で示した第2位置固定レンズ群の焦点距離に対する電子撮像素子の有効撮像領域の対角長L/fRのより好ましい範囲が異なる。特に、物体側から順に、正レンズと負レンズとの接合レンズ成分と、正レンズとからなる場合、条件式(2'A),(8'A)を満たすとさらによい。
1.5 < −βVRt < 2.6 …(2'A)
−0.2 < L/fR < 0.2 …(8'A)
さらに、条件式(2"A),(8"A)を満たすと最も良い。
1.6 < −βVRt < 2.4 …(2"A)
−0.15 < L/fR < 0.1 …(8"A)
【0046】
一方、第1移動レンズ群または第2移動レンズ群の構成が、物体側から順に、正の単レンズと、正レンズと負レンズとの接合レンズ成分とからなる場合、次の条件式(2'B),(8'B)を満たすとさらに良い。
1.3 < βVRt < 2.4 …(2'B)
−0.1 < L/fR < 0.3 …(8'B)
さらに、次の条件式(2"B),(8"B)を満たすと最も良い。
1.4 < βVRt < 2.2 …(2"B)
−0.05 < L/fR < 0.2 …(8"B)
【0047】
次に、第1位置固定レンズ群の後側副群は、色収差や歪曲収差などの軸外収差を補正するために、物体側から順に、負レンズ・正レンズの2枚で構成するか、あるいは正レンズ・負レンズ・正レンズの3枚で構成し、さらには、その負レンズを隣接するいずれかの正レンズと接合すると良い。その場合は次の条件式(14),(15)を満足すると良い。
3 < νC2N−νC2P < 40 …(14)
−0.4 < Q・L/RC2C < 1.5 …(15)
ただし、νC2Pは前記第1位置固定レンズ群の後側副群における接合レンズ成分の正レンズの媒質のアッベ数、νC2Pは前記第1位置固定レンズ群の後側副群における接合レンズ成分の負レンズの媒質のアッベ数、RC2Cは前記第1位置固定レンズ群の後側副群における接合レンズ成分の接合面の光軸上での曲率半径である。なお、接合レンズの順番が負レンズ、正レンズのときは、Q=1、逆の順番のときはQ=−1とする。
【0048】
条件式(14)の下限値を下回っても、上限値を上回っても、軸上色収差・倍率色収差の同時補正が困難となる。
条件式(15)の下限値を下回ると、球面収差の色収差が発生しやすく、特に基準波長における球面収差が良好に補正できても、短波長の球面収差はアンダーコレクト状態となり画像における色のにじみの原因となるので好ましくない。
一方、条件式(15)の上限値を上回ると、接合偏心敏感度が大きくなり好ましくない。
【0049】
なお、第1移動レンズ群または第2移動レンズ群のいずれか接合レンズ成分を含んだほうの群の構成が、物体側から順に、正レンズと負レンズとの接合レンズ成分と、正の単レンズとからなる場合、次の条件式(14'A),(15'A)を満たすと良い。
6 < νC2N−νC2P < 20 …(14'A)
0.25 < Q・L/RC2C < 1.2 …(15'A)
さらに、次の条件式(14"A),(15"A)を満たすとなお良い。
9 < νC2N−νC2P < 17 …(14"A)
0.35 < Q・L/RC2C < 1 …(15"A)
【0050】
一方、第1移動レンズ群または第2移動レンズ群いずれか接合レンズ成分を含んだ方の群の構成が、物体側から順に、正の単レンズと、正レンズと負レンズとの接合レンズ成分とからなる場合、次の条件式(14'B),(15'B)を満たすと良い。
15 < νC2N−νC2P < 35 …(14'B)
−0.25 < Q・L/RC2C < 0.7 …(15'B)
さらに、次の条件式(14"B),(15"B)を満たすとなお良い。
22 < νC2N−νC2P < 30 …(14"B)
−0.15 < Q・L/RC2C < 0.5 …(15"B)
【0051】
また、第1位置固定レンズ群の前側副群については、奥行きを薄くし、かつ、軸外収差を良好にするために、物体側に凸面を向けた負のメニスカス単レンズで構成するのが良い。この配置が画角を維持しながら光学系の奥行きを最も薄く出来る構成である。その場合、前記負レンズのパワーがある程度ないと意味がないので、第1位置固定レンズ群の前側副群と第1位置固定レンズ群の後側副群とのパワー比について、次の条件式(16)を満たすと良い。
0.05 < fC1/fC2 < 1.0 …(16)
ただし、fC1は第1位置固定レンズ群の前側副群の焦点距離、fC2は第1位置固定レンズ群の後側副群の焦点距離である。
【0052】
条件式(16)の上限値を上回ると、第1移動レンズ群以降の群の合成倍率が低くなり、変倍時に移動するレンズ群の移動量が増大する。あるいは、変倍時に移動するレンズ群の移動量が増大しない場合には、高いズーム比を確保することが困難となる。
一方、条件式(16)の下限値を下回ると、プリズムを含めた物体側の光学素子が大型化しやすく収差補正上も不利である。
なお、次の条件式(16')を満たすとさらに良い。
0.15 < fC1/fC2 < 0.8 …(16')
さらに、次の条件式(16")を満たすと最も良い。
0.20 < fC1/fC2 < 0.6 …(16")
【0053】
また、第1位置固定レンズ群の前側副群は変倍時固定とするが、第1位置固定レンズ群の後側副群は移動することが比較的容易なため可動としても良い。その場合、変倍時に像側に凸の軌跡を描きながら移動するようにするのが良い。
【0054】
なお、本発明に用いるズームレンズは、次の条件式(17)を満たすと良い。
1.8 < fT/fw …(17)
ただし、fTは望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離、fwは広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離である。
条件式(17)の下限値を下回ると、ズームレンズ全系の変倍比が1.8よりも小さくなってしまう。
更には、fT/fwが5.5を上回らないようにするのがより好ましい。
5.5を上回ると変倍比が大きくなり、変倍時に移動するレンズ群の移動量が大きくなりすぎるために、光路を折り曲げた方向での大型化が起こり、コンパクトな撮像装置が達成できなくなる。
【0055】
また、本発明に用いる電子撮像素子においては、広角端全画角が55度以上を有することが前提である。55度は電子撮像装置に通常求められる広角端全画角である。
また、電子撮像装置における広角端画角は80度以下であるのが好ましい。
上記広角端画角が80度を上回ると、歪曲収差が起こりやすく、また、第1レンズ群を小型に構成することが難しくなる。従って、電子撮像装置の薄型化が難しくなる。
【0056】
最後に、赤外カットフィルターを薄くするための要件について説明する。
電子撮像装置においては、通常赤外光が撮像面に入射しないように、一定の厚みのある赤外吸収フィルターを撮像素子よりも物体側に挿入している。
光学系を短くあるいは薄くするために、赤外吸収フィルターを厚みのないコーティングに置き換えると、当然その分薄くなるが、副次的効果がある。
前記ズームレンズ系後方にある撮像素子よりも物体側に、波長600nmでの透過率が80%以上、波長700nmでの透過率が8%以下の近赤外シャープカットコートを導入すると、吸収タイプよりも波長700nm以上の近赤外領域の透過率が低く、かつ、相対的に赤側の透過率が高くなる。そして、補色モザイクフィルターを有するCCDなど固体撮像素子の欠点である青紫側のマゼンタ化傾向がゲイン調整により緩和され、原色フィルターを有するCCDなど固体撮像素子並みの色再現を得ることができる。また、原色・補色に限らず、植物や人肌の様に近赤外領域に強い反射率を有するものの色再現が改善される。
【0057】
即ち、次の条件式(18),(19)を満たすのが望ましい。
τ600/τ550 ≧ 0.8 …(18)
τ700/τ550 ≦ 0.08 …(19)
ただし、τ600は波長600nmでの透過率、τ550は波長550nmでの透過率、τ700は波長700nmでの透過率である。
なお、次の条件式(18'),(19')を満たすとさらに良い。
τ600/τ550 ≧ 0.85 …(18')
τ700/τ550 ≦ 0.05 …(19')
さらに、次の条件式(18"),(19")を満たすと最も良い。
τ600/τ550 ≧ 0.9 …(18")
τ700/τ550 ≦ 0.03 …(19")
【0058】
CCD等の固体撮像素子のもう1つの欠点は、近紫外域の波長550nmに対する感度が人間の眼のそれよりもかなり高いことである。これも近紫外域の色収差による画像のエッジ部の色にじみを目立たせている。特に光学系を小型化すると致命的である。従って、波長400nmでの透過率(τ400)の波長550nmでの透過率(τ550)に対する比が0.08を下回り、波長440nmでの透過率(τ440)の波長550nmでの透過率(τ550)に対する比が0.4を上回るような吸収体あるいは反射体を光路上に挿入すれば、色再現上必要な波長域を失わず(良好な色再現を保ったまま)色にじみなどのノイズがかなり軽減される。
【0059】
即ち、次の条件式(20),(21)を満たすのが望ましい。
τ400/τ550 ≦ 0.08 …(20)
τ440/τ550 ≧ 0.4 …(21)
なお、次の条件式(20'),(21')を満たすとさらに良い。
τ400/τ550 ≦ 0.06 …(20')
τ440/τ550 ≧ 0.5 …(21')
さらに、次の条件式(20"),(21")を満たすと最もよい。
τ400/τ550 ≦ 0.04 …(20")
τ440/τ550 ≧ 0.6 …(21")
なお、これらのフィルターの設置場所は結像光学系と撮像素子との間が良い。
【0060】
一方、補色フィルターの場合、その透過光エネルギーの高さから原色フィルター付きCCDと比べて実質的感度が高く、かつ、解像的にも有利であるため、小型CCDを使用したときのメリットが大である。
【0061】
なお、上記各条件式や各構成は適宜組み合せることでより良好な電子撮像装置を構成できる。
また、各条件式においては、その上限値のみ、もしくは下限値のみを、より好ましい条件式の対応する上限値、下限値で限定してもよい。また、後述の各実施例に記載の条件式の対応値を上限値または下限値としてもよい。
【0062】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
第1実施例
図1は本発明による電子撮像装置に用いるズームレンズの第1実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。図2は第1実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。図3〜図5は第1実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、図3は広角端、図4は中間、図5は望遠端での状態を示している。
【0063】
第1実施例の電子撮像装置は、図1に示すように、物体側から順に、ズームレンズと、電子撮像素子であるCCDを有している。図1中、IはCCDの撮像面である。ズームレンズと撮像面Iとの間には、平面平板状のCCDカバーガラスCGが設けられている。
ズームレンズは、物体側から順に、第1位置固定レンズ群G1と、開口絞りSと、第1移動レンズ群G2と、第2移動レンズ群G3と、第2位置固定レンズ群G4とを有している。
第1位置固定レンズ群G1は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス単レンズL11からなる負の屈折力を有する前側副群と、光路を折り曲げるための反射面を持つ反射光学素子R1と、両凹負レンズL12と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL13との接合レンズからなる後側副群とで構成されている。
反射光学素子R1は、光路を90°折り曲げる表面鏡として構成されている。
なお、本発明の各実施例における有効撮像領域の縦横比は3:4であり、折り曲げ方向は横方向である。
第1移動レンズ群G2は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL21と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL22との接合レンズと、両凸正レンズL23とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
第2移動レンズ群G3は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL31で構成されている。
第2位置固定レンズ群G4は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL41と両凸正レンズL42との接合レンズで構成されている。
【0064】
広角端から望遠端へと変倍する際には、第1位置固定レンズ群G1と第2位置固定レンズ群G4は位置が固定され、第1移動レンズ群G2は開口絞りSとともに物体側へ移動し、第2移動レンズ群G3は像側へ移動して第1移動レンズ群G2との間隔を一旦広げた後、物体側へ移動しながら第1移動レンズ群G2との間隔を縮めるようになっている。
第2位置固定レンズ群G4は、合焦動作時にも位置が固定されている。
非球面は、第1位置固定レンズ群G1中の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL11の像側の面、第1移動レンズ群G2の最も物体側の面、第2位置固定レンズ群G4の最も像側の面の3面に設けられている。
【0065】
次に、第1実施例のズームレンズを構成する光学部材の数値データを示す。
なお、第1実施例の数値データにおいて、r1、r2、…は各レンズ面の曲率半径、d1、d2、…は各レンズの肉厚または空気間隔、nd1、nd2、…は各レンズのd線での屈折率、νd1、νd2、…は各レンズのアッべ数、Fno.はFナンバー、fは全系焦点距離、D0は物体から第1面までの距離を表している。
なお、非球面形状は、光軸方向をz、光軸に直交する方向をyにとり、円錐係数をK、非球面係数をA4、A6、A8、A10としたとき、次の式で表される。
z=(y2/r)/[1+{1−(1+K)(y/r)21/2]+A44+A66+A88+A1010
なお、これらの記号は後述の実施例の数値データにおいても共通である。
また、数値データにおける第3,4面は仮想面である。光路を折り曲げるための反射面を持つ反射光学素子として、屈折率1のプリズムを想定し、その入射面、射出面を想定して設計したものであり、実際は空気間隔になる。
【0066】
数値データ1

Figure 0004197888
Figure 0004197888
【0067】
非球面係数
第2面
K=0
2 =0 A4 =-3.1826×10-4 6 =-1.6763×10-5
8 =-7.7198×10-7 10 =0
第9面
K=0
2 =0 A4 =-6.9648×10-4 6 =-8.0348×10-6
8 =-1.6092×10-6 10 =0
第18面
K=0
2 =0 A4 =6.1299×10-5 6 =5.4502×10-4
8 =-6.3390×10-5 10 =0
【0068】
ズームデータ(無限遠物点合焦時)
Figure 0004197888
【0069】
第2実施例
図6は本発明による電子撮像装置に用いるズームレンズの第2実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。図7は第2実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。
【0070】
第2実施例の電子撮像装置は、図6に示すように、物体側から順に、ズームレンズと、電子撮像素子であるCCDを有している。図6中、IはCCDの撮像面である。ズームレンズと撮像面Iとの間には、平面平板状のCCDカバーガラスCGが設けられている。
ズームレンズは、物体側から順に、第1位置固定レンズ群G1と、開口絞りSと、第1移動レンズ群G2と、第2移動レンズ群G3と、第2位置固定レンズ群G4とを有している。
第1位置固定レンズ群G1は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス単レンズL11からなる負の屈折力を有する前側副群と、光路を折り曲げるための反射面を持つ反射光学素子R1と、両凹負レンズL12と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL13との接合レンズからなる後側副群とで構成されている。
反射光学素子R1は、光路を90°折り曲げる表面鏡として構成されている。
なお、本発明の各実施例における有効撮像領域の縦横比は3:4であり、折り曲げ方向は横方向である。
第1移動レンズ群G2は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL21と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL22との接合レンズと、両凸正レンズL23とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
第2移動レンズ群G3は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL31で構成されている。
第2位置固定レンズ群G4は、物体側から順に、両凹負レンズL41’と両凸正レンズL42との接合レンズで構成されている。
【0071】
広角端から望遠端へと変倍する際には、第1位置固定レンズ群G1と第2位置固定レンズ群G4は位置が固定され、第1移動レンズ群G2は開口絞りSとともに物体側へ移動し、第2移動レンズ群G3は像側へ移動して第1移動レンズ群G2との間隔を一旦広げた後、物体側へ移動しながら第1移動レンズ群G2との間隔を縮めるようになっている。
第2位置固定レンズ群G4は、合焦動作時にも位置が固定されている。
非球面は、第1位置固定レンズ群G1中の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL11の像側の面、第1移動レンズ群G2の最も物体側の面、第2位置固定レンズ群G4の最も像側の面の3面に設けられている。
【0072】
次に、第2実施例のズームレンズを構成する光学部材の数値データを示す。
数値データ2
Figure 0004197888
Figure 0004197888
【0073】
非球面係数
第2面
K=0
2 =0 A4 =-3.0634×10-4 6 =-1.8047×10-5
8 =-1.2245×10-6 10 =0
第9面
K=0
2 =0 A4 =-8.2968×10-4 6 =-4.4215×10-6
8 =-3.8788×10-6 10 =0
第18面
K=0
2 =0 A4 =-3.0414×10-4 6 =7.5042×10-4
8 =-8.9306×10-5 10 =0
【0074】
ズームデータ(無限遠物点合焦時)
Figure 0004197888
【0075】
第3実施例
図8は本発明による電子撮像装置に用いるズームレンズの第3実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。図9は第3実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。
【0076】
第3実施例の電子撮像装置は、図8に示すように、物体側から順に、ズームレンズと、電子撮像素子であるCCDを有している。図8中、IはCCDの撮像面である。ズームレンズと撮像面Iとの間には、平面平板状のCCDカバーガラスCGが設けられている。
ズームレンズは、物体側から順に、第1位置固定レンズ群G1と、開口絞りSと、第1移動レンズ群G2と、第2移動レンズ群G3と、第2位置固定レンズ群G4とを有している。
第1位置固定レンズ群G1は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス単レンズL11からなる負の屈折力を有する前側副群と、光路を折り曲げるための反射面を持つ反射光学素子R1と、両凸正レンズL12’と両凹負レンズL13’との接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL14からなる後側副群とで構成されている。
反射光学素子R1は、光路を90°折り曲げる表面鏡として構成されている。
なお、本発明の各実施例における有効撮像領域の縦横比は3:4であり、折り曲げ方向は横方向である。
第1移動レンズ群G2は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL21と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL22との接合レンズと、両凸正レンズL23とで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
第2移動レンズ群G3は、両凸正レンズL31’で構成されている。
第2位置固定レンズ群G4は、物体側から順に、物体側に凹面を有し像側に平面を有する負レンズL41”と物体側に平面を有し像側に凸面を有する正レンズL42’との接合レンズで構成されている。
【0077】
広角端から望遠端へと変倍する際には、第1位置固定レンズ群G1と第2位置固定レンズ群G4は位置が固定され、第1移動レンズ群G2は開口絞りSとともに物体側へ移動し、第2移動レンズ群G3は物体側へ移動しながら第1移動レンズ群G2との間隔を一旦広げた後、第1移動レンズ群G2との間隔を縮めるようになっている。
第2位置固定レンズ群G4は、合焦動作時にも位置が固定されている。
非球面は、第1位置固定レンズ群G1中の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL11の像側の面、第1移動レンズ群G2の最も物体側の面、第2位置固定レンズ群G4の最も像側の面の3面に設けられている。
【0078】
次に、第3実施例のズームレンズを構成する光学部材の数値データを示す。
数値データ3
Figure 0004197888
Figure 0004197888
【0079】
非球面係数
第2面
K=0
2 =0 A4 =-2.1367×10-4 6 =-2.2134×10-5
8 =-9.8406×10-7 10 =0
第11面
K=0
2 =0 A4 =-7.2322×10-4 6 =-4.5474×10-7
8 =-3.2137×10-6 10 =0
第21面
K=0
2 =0 A4 =9.8601×10-4 6 =2.5377×10-4
8 =-3.0336×10-5 10 =0
【0080】
ズームデータ(無限遠物点合焦時)
Figure 0004197888
【0081】
第4実施例
図10は本発明による電子撮像装置に用いるズームレンズの第4実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。図11は第4実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。図12〜図14は第4実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、図12は広角端、図13は中間、図14は望遠端での状態を示している。
【0082】
第4実施例の電子撮像装置は、図10に示すように、物体側から順に、ズームレンズと、電子撮像素子であるCCDを有している。図10中、IはCCDの撮像面である。ズームレンズと撮像面Iとの間には、平面平板状のCCDカバーガラスCGが設けられている。
ズームレンズは、物体側から順に、第1位置固定レンズ群G1と、開口絞りSと、第1移動レンズ群G2と、第2移動レンズ群G3と、第2位置固定レンズ群G4とを有している。
第1位置固定レンズ群G1は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカス単レンズL11からなる負の屈折力を有する前側副群と、光路を折り曲げるための反射面を持つ反射光学素子R1と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL12”と物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL13”との接合レンズからなる後側副群とで構成されている。
反射光学素子R1は、光路を90°折り曲げる表面鏡として構成されている。
なお、本発明の各実施例における有効撮像領域の縦横比は3:4であり、折り曲げ方向は横方向である。
第1移動レンズ群G2は、物体側から順に、両凸正レンズL21’と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL22’と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL23’との接合レンズとで構成されており、全体で正の屈折力を有している。
第2移動レンズ群G3は、両凸正レンズL31’で構成されている。
第2位置固定レンズ群G4は、物体側から順に、両凸正レンズL41”’と物体側に凹面を有する負メニスカスレンズL42”との接合レンズで構成されている。
【0083】
広角端から望遠端へと変倍する際には、第1位置固定レンズ群G1と第2位置固定レンズ群G4は位置が固定され、第1移動レンズ群G2は開口絞りSとともに物体側へ移動し、第2移動レンズ群G3は像側へ移動して第1移動レンズ群G2との間隔を一旦広げた後、物体側へ移動しながら第1移動レンズ群G2との間隔を縮めるようになっている。
第2位置固定レンズ群G4は、合焦動作時にも位置が固定されている。
非球面は、第1位置固定レンズ群G1中の物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL11の像側の面、第1移動レンズ群G2の最も物体側の面、第2位置固定レンズ群G4の最も像側の面の3面に設けられている。
【0084】
次に、第4実施例のズームレンズを構成する光学部材の数値データを示す。
数値データ4
Figure 0004197888
Figure 0004197888
【0085】
非球面係数
第2面
K=0
2 =0 A4 =-5.3261×10-4 6 =2.9820×10-7
8 =-2.8551×10-7 10 =0
第9面
K=0
2 =0 A4 =-7.0758×10-4 6 =-5.4206×10-6
8 =-3.3921×10-7 10 =0
第16面
K=0
2 =0 A4 =-4.4139×10-4 6 =-8.9132×10-5
8 =1.1288×10-5 10 =0
【0086】
ズームデータ(無限遠物点合焦時)
Figure 0004197888
【0087】
次に、上記実施例における条件式のパラメータ等の値を次の表に示す。
Figure 0004197888
なお、表中、折り曲げポイントは、上記レンズレータの仮想面前面(第3面)からの距離(45度反射面と光軸上での距離)で示してある。
また、上記各実施例では、各数値データの反射面は無限物点合焦時に平面、近距離物点合焦時は凹面となる。
なお、形状可変の原理から無限遠物点合焦時においても、やや凹面にしておき、近距離物点合焦時にはさらに曲率の強い方向の凹面にするとよい。なお、反射面の曲率半径は光軸との交点におけるものであり、非球面であってもよい。
【0088】
ここで、電子撮像素子の有効撮像面の対角長Lと画素間隔aについて説明しておく。図15は本発明の各実施例に用いる電子撮像素子の画素配列の一例を示す図であり、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(図24)がモザイク状に配されている。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ズーム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撮像面の対角長Lは、とり得る範囲における最大値とする。
【0089】
なお、上記各実施例では、最終レンズ群の像側に近赤外カットフィルターを有するか、又は近赤外カットコートをCCDカバーガラスCGの入射面側の表面、もしくは他のレンズの入射面側の面に施してある。また、ズームレンズの入射面から撮像面までの光路にローパスフィルターは配置していない。この近赤外カットフィルター、近赤外カットコート面は、波長60nmでの透過率が80%以上、波長700nmでの透過率が10%以下となるように構成されている。具体的には、例えば次のような27層の層構成からなる多層膜である。ただし、設計波長は780nmである。
【0090】
基 板 材質 物理的膜厚(nm) λ/4

第1層 Al23 58.96 0.50
第2層 TiO2 84.19 1.00
第3層 SiO2 134.14 1.00
第4層 TiO2 84.19 1.00
第5層 SiO2 134.14 1.00
第6層 TiO2 84.19 1.00
第7層 SiO2 134.14 1.00
第8層 TiO2 84.19 1.00
第9層 SiO2 134.14 1.00
第10層 TiO2 84.19 1.00
第11層 SiO2 134.14 1.00
第12層 TiO2 84.19 1.00
第13層 SiO2 134.14 1.00
第14層 TiO2 84.19 1.00
第15層 SiO2 178.41 1.33
第16層 TiO2 101.03 1.21
第17層 SiO2 167.67 1.25
第18層 TiO2 96.82 1.15
第19層 SiO2 147.55 1.05
第20層 TiO2 84.19 1.00
第21層 SiO2 160.97 1.20
第22層 TiO2 84.19 1.00
第23層 SiO2 154.26 1.15
第24層 TiO2 95.13 1.13
第25層 SiO2 160.97 1.20
第26層 TiO2 99.34 1.18
第27層 SiO2 87.19 0.65

空 気
【0091】
上記の近赤外シャープカットコートの透過率特性は図16に示す通りである。
また、近赤外カットコートを施したCCDカバーガラスCGの射出面側、もしくは、近赤外カットコートを施した他のレンズの射出面側には、図17に示すような短波長域の色の透過を低滅する色フィルターを設けるか、もしくは、コーティングを行うことで、より一層電子画像の色再現性を高めている。
具体的には、この近赤外カットフィルター、もしくは、近赤外カットコーティングにより、波長400nm〜700nmで透過率が最も高い波長の透過率に対する420nmの波長の透過率の比が15%以上であり、その最も高い波長の透過率に対する400nmの波長の透過率の比が6%以下であることが好ましい。
それにより、人間の目の色に対する認識と、撮像及び再生される画像の色とのずれを低減させることができる。言い換えると、人間の視覚では認識され難い短波長側の色が、人間の目で容易に認識されることによる画像の劣化を防止することができる。
【0092】
上記の400nmの波長の透過率の比が6%を上回ると、人間の目では認識され難い単波長城が認識し得る波長に再生されてしまい、逆に、上記の420nmの波長の透過率の比が15%を下回ると、人間の認識し得る波長城の再生が、低くなり、色のバランスが悪くなる。
このような波長を制限する手段は、補色モザイクフィルターを用いた撮像系においてより効果を奏するものである。
【0093】
上記各実施例では、図17に示すように、波長400nmにおける透過率が0%、波長420nmにおける透過率が90%、波長440nmにおいて透過率のピーク100%となるコーティングとしている。
そして、上述の近赤外シャープカットコートとの作用の掛け合わせにより、波長450nmにおける透過率99%をピークとして、波長400nmにおける透過率が0%、波長420nmにおける透過率が80%、波長600nmにおける透過率が82%、波長700nmにおける透過率が2%となっている。それにより、より忠実な色再現を行っている。
【0094】
また、CCDの撮像面I上には、図18に示す通り、シアン、マゼンダ、イエロー、グリーン(緑)の4色の色フィルターを撮像画素に対応してモザイク状に設けた補色モザイクフィルターを設けている。これら4種類の色フィルターは、それぞれが略同じ数になるように、かつ、隣り合う画素が同じ種類の色フィルターに対応しないようにモザイク状に配置されている。それにより、より忠実な色再現が可能となる。
【0095】
補色モザイクフィルターは、具体的には、図18に示すように、少なくとも4種類の色フィルターから構成され、その4種類の色フィルターの特性は以下の通りであることが好ましい。
グリーンの色フィルターGは波長GPに分光強度のピークを有し、イエローの色フィルターYeは波長YPに分光強度のピークを有し、シアンの色フィルターCは波長CPに分光強度のピークを有し、マゼンダの色フィルターMは波長MP1とMP2にピークを有し、次の条件式を満足する。
510nm < GP < 540nm
5nm < YP−GP < 35nm
−100nm < CP−GP < −5nm
430nm < MP1 < 480nm
580nm < MP2 < 640nm
【0096】
さらに、グリーン、イエロー、シアンの色フィルターはそれぞれの分光強度のピークに対して波長530nmでは80%以上の強度を有し、マゼンダの色フィルターはその分光強度のピークに対して波長530nmでは10%から50%の強度を有することが、色再現性を高める上でより好ましい。
【0097】
上記各実施例におけるそれぞれの波長特性の一例を図19に示す。グリーンの色フィルターGは、波長525nmに分光強度のビークを有している。イエローの色フィルターYeは、波長555nmに分光強度のピークを有している。シアンの色フィルターCは、波長510nmに分光強度のピークを有している。マゼンダの色フィルターMは、波長445nmと波長620nmにピークを有している。また、波長530nmにおける各色フィルターは、それぞれの分光強度のピークに対して、Gは99%、Yeは95%、Cは97%、Mは38%となっている。
【0098】
このような補色フィルターの場合、図示しないコントローラー(もしくは、デジタルカメラに用いられるコントローラー)で、電気的に次のような信号処理、即ち、
輝度信号
Y=|G+M+Ye+C|×1/4
色信号
R−Y=|(M+Ye)−(G+C)|
B−Y=|(M+C)−(G+Ye)|
の信号処理を経て、R(赤)、G(緑)、B(青)の信号に変換される。
なお、上記した近赤外シャープカットコートの配置位置は、光路上のどの位置であってもよい。
【0099】
また、上記各実施例の数値データにおいて開口絞りSの位置から次の像側のレンズの凸面までの間隔(d8)が0となっているのは、該レンズの凸面の面頂位置と、開口絞りSから光軸へと下ろした垂線と光軸との交点とが等しいことを意味する。
なお、上記各実施例では絞りSを平板としているが、他の構成として円形の開口を持った黒塗り部材を用いても良い。または、図20に示すような漏斗状の絞りをレンズの凸面の傾きに沿ってかぶせても良い。さらには、レンズを保持する鏡枠において絞りを形成してもよい。
【0100】
また、上記各実施例においては、本発明における光量を調節するための透過率可変手段や受光時間を調節するためのシャッターを、第2移動レンズ群G3の像側の空気間隔に配置することができるように設計されている。
そして、光量調節手段に関しては、図21に示すように、素通し面又は中空の開口、透過率1/2のNDフィルター、透過率1/4のNDフィルター等をターレット状に設けて構成したものを用いることができる。
【0101】
この具体例を図22に示す。ただし、この図では便宜上、第1位置固定レンズ群G1〜第1移動レンズG2は省いて図示してある。第2移動レンズ群G3と第2位置固定レンズG4との間の光軸上の位置に、0段、−1段、−2段、−3段の明るさ調節を可能とする図21に示すターレット10を配置している。ターレット10には、有効光束を透過する領域にて、各々波長550nmに対する透過率について、透過率100%の開口、透過率50パーセントのNDフィルター、透過率25%のNDフィルター、透過率12.5%のNDフィルターが設けられた開口部1A,1B,1C,1Dを有している。
そして、ターレット10の回転軸11の周りの回動により、いずれかの開口を、絞り位置とは異なる空間であるレンズ間の光軸上に配置することで光量調節を行っている。
【0102】
また、光量調節手段として、図23に示すように、光量ムラを抑えるように、光量調節が可能なフィルター面を設けても良い。図23のフィルター面は、同心円状に透過率が異なり、中心にいくほど光量が低下するようになっている。
そして、上記フィルター面を配置することにより、暗い被写体に対しては中心部の光量確保を優先して透過率を均一とし、明るい被写体に対してのみ明るさムラを補うように構成してもよい。
【0103】
さらには、装置全体の薄型化を考慮すると、電気的に透過率を制御できる電気光学素子を用いることが出来る。
電気光学素子は、たとえば、図24に示すように、TN液晶セルを透明電極と偏光方向を一致させた偏光膜を持つ2枚の平行平板で両側から挟み込み、透明電極間の電圧を適宜かえることにより液晶の内での偏光方向を変化させて透過する光量を調節する液晶フィルター等で構成できる。
なお、この液晶フィルターでは、可変抵抗を介してTN液晶セルにかかる電圧を調整して、TN液晶セルの配向を変化させている。
【0104】
さらには、光量調節手段として、上述のような透過率を調節する各種フィルターにかえて受光時間を調節するシャッターを設けても良い。又はシャッターをフィルターと併設させても良い。
シャッターは像面近傍に配置した移動幕によるフォーカルプレーンシャッターで構成しても良いし、光路途中に設けた2枚羽のレンズシャッター、フォーカルプレーンシャッター、液晶シャッター等、種々のもので構成しても構わない。
【0105】
図25は本発明の各実施例にかかる電子撮像装置に適用可能な受光時間を調節するフォーカルプレーンシャッターの1つであるロータリーフォーカルプレーンシャッターの一例を示す概略構成図であり、(a)は裏面図、(b)は表面図、図32(a)〜(d)はロータリーシャッター幕Bが回転する様子を像面側からみた図である。
図25中、Aはシャッター基板、Bはロータリーシャッター幕、Cはロータリーシャッター幕の回転軸、D1,D2はギアである。
【0106】
シャッター基板Aは、本発明の電子撮像装置において、像面の直前、または任意の光路に配置される構成となっている。また、シャッター基板Aには、光学系の有効光束を透過する開口部A1が設けられている。ロータリーシャッター幕Bは略半円型に形成されている。ロータリーシャッター幕の回転軸Cは、ロータリーシャッター幕Bと一体化されている。また、回転軸Cは、シャッター基板Aに対して回転するようになっている。また、回転軸Cは、シャッター基板Aの表面のギアD1,D2と連結されている。ギアD1,D2は図示しないモーターと連結されている。
そして、図示しないモーターの駆動により、ギアD2,D1、回転軸Cを介してロータリーシャッター幕Bが回転軸Cを中心に、時間を追って図26(a)〜(d)の順で回転するようになっている。ロータリーシャッター幕Bは、回転により、シャッター基板Aの開口部A1の遮蔽と退避を行いシャッターとしての役割を果たしている。
また、シャッタースピードはロータリーシャッター幕Bの回転するスピードを変えることで調整されるようになっている。
【0107】
以上、光量調節手段について説明したが、これらのシャッター、透過率可変フィルターは、上述の本発明の実施例においては、例えば、第3実施例18面(INF)に配置される。なお、これらの光量調節手段は、上述の開口絞りとは異なる位置であれば、他の位置に配置しても良い。
【0108】
また、上述の電気光学素子に、シャッターの役割を兼用させても良い。このようにすると、部品点数の削減、光学系の小型化の点でより好ましい。
【0109】
次に、本発明の電子撮像装置のズームレンズにおける光路折り曲げ用の反射面を持つ反射光学素子として適用可能な可変ミラーの構成例について説明する。
図27は本発明のズームレンズの折り曲げ用の反射面を持つ反射光学素子として適用可能な可変形状鏡409の一実施例を示す概略構成図である。
まず、光学特性可変形状鏡409の基本構成について説明する。
【0110】
可変形状鏡409は、アルミコーティング等で作られた薄膜(反射面)409aと複数の電極409bを有してなる光学特性可変形状鏡(以下、単に可変形状鏡と言う。)であり、411は各電極409bにそれぞれ接続された複数の可変抵抗器、414は複数の可変抵抗器411の抵抗値を制御するための演算装置、415,416及び417はそれぞれ演算装置414に接続された温度センサー、湿度センサー及び距離センサーで、これらは図示のように配設されて1つの光学装置を構成している。
【0111】
可変形状鏡の面は、平面でなくてもよく、球面、回転対称非球面の他、光軸に対して偏心した球面、平面、回転対称非球面、あるいは、対称面を有する非球面、対称面を1つだけ有する非球面、対称面のない非球面、自由曲面、微分不可能な点又は線を有する面等、いかなる形状をしていてもよく、さらに、反射面でも屈折面でも光に何らかの影響を与え得る面ならばよい。以下、これらの面を総称して拡張曲面という。
【0112】
なお、可変形状鏡の反射面の形状は、自由曲面に構成するのがよい。なぜなら、収差補正が容易にでき、有利だからである。
また、本発明で使用する自由曲面とは以下の式で定義されるものである。この定義式のZ軸が自由曲面の軸となる。
【0113】
Figure 0004197888
ここで、(a)式の第1項は球面項、第2項は自由曲面項である。Mは2以上の自然数である。
球面項中、
c:頂点の曲率
k:コーニック定数(円錐定数)
r=√(X2 +Y2
である。
【0114】
自由曲面項は、
Figure 0004197888
ただし、Cj (jは2以上の整数)は係数である。
上記自由曲面は、一般的には、X−Z面、Y−Z面共に対称面を持つことはないが、Xの奇数次項を全て0にすることによって、Y−Z面と平行な対称面が1つだけ存在する自由曲面となる。また、Yの奇数次項を全て0にすることによって、X−Z面と平行な対称面が1つだけ存在する自由曲面となる。
【0115】
本実施例の可変形状鏡は、図28に示すように、薄膜409aと電極409bとの間に圧電素子409cが介装されていて、これらが支持台423上に設けられている。そして、圧電素子409cに加わる電圧を各電極409b毎に変えることにより、圧電素子409cに部分的に異なる伸縮を生じさせて、薄膜409aの形状を変えることができるようになっている。電極409bの形は、図28に示すように、同心分割であってもよいし、図29に示すように、矩形分割であってもよく、その他、適宜の形のものを選択することができる。図27中、424は演算装置414に接続された振れ(ブレ)センサーであって、例えばデジタルカメラの振れを検知し、振れによる像の乱れを補償するように薄膜409aを変形させるべく、演算装置414及び可変抵抗器411を介して電極409bに印加される電圧を変化させる。このとき、温度センサー415、湿度センサー416及び距離センサー417からの信号も同時に考慮され、ピント合わせ、温湿度補償等が行われる。この場合、薄膜409aには圧電素子409cの変形に伴う応力が加わるので、薄膜409aの厚さはある程度厚めに作られて相応の強度を持たせるようにするのがよい。
【0116】
図30は本発明のズームレンズの折り曲げ用の反射面を持つ反射光学素子として適用可能な可変形状鏡409のさらに他の実施例を示す概略構成図である。
本実施例の可変形状鏡は、薄膜409aと電極409bの間に介置される圧電素子が逆方向の圧電特性を持つ材料で作られた2枚の圧電素子409c及び409c’で構成されている点で、図27に示された実施例の可変形状鏡とは異なる。すなわち、圧電素子409cと409c’が強誘電性結晶で作られているとすれば、結晶軸の向きが互いに逆になるように配置される。この場合、圧電素子409cと409c’は電圧が印加されると逆方向に伸縮するので、薄膜409aを変形させる力が図27に示した実施例の場合よりも強くなり、結果的にミラー表面の形を大きく変えることができるという利点がある。
【0117】
圧電素子409c,409c’に用いる材料としては、例えばチタン酸バリウム、ロッシエル塩、水晶、電気石、リン酸二水素カリウム(KDP)、リン酸二水素アンモニウム(ADP)、ニオブ酸リチウム等の圧電物質、同物質の多結晶体、同物質の結晶、PbZrO3とPbTiO3の固溶体の圧電セラミックス、二フッ化ポリビニール(PVDF)等の有機圧電物質、上記以外の強誘電体等があり、特に有機圧電物質はヤング率が小さく、低電圧でも大きな変形が可能であるので、好ましい。なお、これらの圧電素子を利用する場合、厚さを不均一にすれば、上記実施例において薄膜409aの形状を適切に変形させることも可能である。
【0118】
また、圧電素子409c,409c’の材質としては、ポリウレタン、シリコンゴム、アクリルエラストマー、PZT、PLZT、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等の高分子圧電体、シアン化ビニリデン共重合体、ビニリデンフルオライドとトリフルオロエチレンの共重合体等が用いられる。
圧電性を有する有機材料や、圧電性を有する合成樹脂、圧電性を有するエラストマー等を用いると可変形状鏡面の大きな変形が実現できてよい。
【0119】
なお、図27、図31の圧電素子409cに電歪材料、例えば、アクリルエラストマー、シリコンゴム等を用いる場合には、圧電素子409cを別の基板409c−1と電歪材料409c−2を貼り合わせた構造にしてもよい。
【0120】
図31は本発明のズームレンズの折り曲げ用の反射面を持つ反射光学素子として適用可能な可変形状鏡409のさらに他の実施例を示す概略構成図である。
本実施例の可変形状鏡は、圧電素子409cが薄膜409aと電極409dとにより挟持され、薄膜409aと電極409d間に演算装置414により制御される駆動回路425を介して電圧が印加されるようになっており、さらにこれとは別に、支持台423上に設けられた電極409bにも演算装置414により制御される駆動回路425を介して電圧が印加されるように構成されている。したがって、本実施例では、薄膜409aは電極409dとの間に印加される電圧と電極409bに印加される電圧による静電気力とにより二重に変形され得、上記実施例に示した何れのものよりもより多くの変形パターンが可能であり、かつ、応答性も速いという利点がある。
【0121】
そして、薄膜409a、電極409d間の電圧の符号を変えれば、可変形状鏡を凸面にも凹面にも変形させることができる。その場合、大きな変形を圧電効果で行ない、微細な形状変化を静電気力で行なってもよい。また、凸面の変形には圧電効果を主に用い、凹面の変形には静電気力を主に用いてもよい。なお、電極409dは電極409bのように複数の電極から構成されてもよい。この様子を図31に示した。なお、本願では、圧電効果と電歪効果、電歪をすべてまとめて圧電効果と述べている。従って、電歪材料も圧電材料に含むものとする。
【0122】
図32は本発明のズームレンズの折り曲げ用の反射面を持つ反射光学素子として適用可能な可変形状鏡409のさらに他の実施例を示す概略構成図である。
本実施例の可変形状鏡は、電磁気力を利用して反射面の形状を変化させ得るようにしたもので、支持台423の内部底面上には永久磁石426が、頂面上には窒化シリコン又はポリイミド等からなる基板409eの周縁部が載置固定されており、基板409eの表面にはアルミニウム等の金属コートで作られた薄膜409aが付設されていて、可変形状鏡409を構成している。基板409eの下面には複数のコイル427が配設されており、これらのコイル427はそれぞれ駆動回路428を介して演算装置414に接続されている。したがって、各センサー415,416,417,424からの信号によって演算装置414において求められる光学系の変化に対応した演算装置414からの出力信号により、各駆動回路428から各コイル427にそれぞれ適当な電流が供給されると、永久磁石426との間に働く電磁気力で各コイル427は反発又は吸着され、基板409e及び薄膜409aを変形させる。
【0123】
この場合、各コイル427はそれぞれ異なる量の電流を流すようにすることもできる。また、コイル427は1個でもよいし、永久磁石426を基板409eに付設しコイル427を支持台423の内部底面側に設けるようにしてもよい。また、コイル427はリソグラフィー等の手法で作るとよく、さらに、コイル427には強磁性体よりなる鉄心を入れるようにしてもよい。
【0124】
この場合、薄膜コイル427の巻密度を、図33に示すように、場所によって変化させることにより、基板409e及び薄膜409aに所望の変形を与えるようにすることもできる。また、コイル427は1個でもよいし、また、これらのコイル427には強磁性体よりなる鉄心を挿入してもよい。
【0125】
図34は本発明のズームレンズの折り曲げ用の反射面を持つ反射光学素子として適用可能な可変形状鏡409のさらに他の実施例を示す概略構成図である。図中、412は電源である。
本実施例の可変形状鏡では、基板409eは鉄等の強磁性体で作られており、反射膜としての薄膜409aはアルミニウム等からなっている。この場合、薄膜コイルを設けなくてもすむから、構造が簡単で、製造コストを低減することができる。また、電源スイッチ413を切換え兼電源開閉用スイッチに置換すれば、コイル427に流れる電流の方向を変えることができ、基板409e及び薄膜409aの形状を自由に変えることができる。図35は本実施例におけるコイル427の配置を示し、図36はコイル427の他の配置例を示しているが、これらの配置は、図32に示した実施例にも適用することができる。なお、図37は、図32に示した実施例において、コイル427の配置を図36に示したようにした場合に適する永久磁石426の配置を示している。すなわち、図37に示すように、永久磁石426を放射状に配置すれば、図32に示した実施例に比べて、微妙な変形を基板409e及び薄膜409aに与えることができる。また、このように電磁気力を用いて基板409e及び薄膜409aを変形させる場合(図33及び図34の実施例)は、静電気力を用いた場合よりも低電圧で駆動できるという利点がある。
【0126】
以上いくつかの可変形状鏡の実施例を述べたが、ミラーの形を変形させるのに、図31の例に示すように、2種類以上の力を用いてもよい。つまり静電気力、電磁力、圧電効果、磁歪、流体の圧力、電場、磁場、温度変化、電磁波等のうちから2つ以上を同時に用いて可変形状鏡を変形させてもよい。つまり2つ以上の異なる駆動方法を用いて光学特性可変光学素子を作れば、大きな変形と微細な変形とを同時に実現でき、精度の良い鏡面が実現できる。
【0127】
図38は本発明のさらに他の実施例に係る、ズームレンズの折り曲げ用の反射面を持つ反射光学素子として適用可能な可変形状鏡409を用いた撮像系、例えば携帯電話のデジタルカメラ、カプセル内視鏡、電子内視鏡、パソコン用デジタルカメラ、PDA用デジタルカメラ等に用いられる撮像系の概略構成図である。
本実施例の撮像系は、第1実施例で示した光学構成における反射光学素子R1を可変形状鏡409で構成したものである。そして、これらのズームレンズと、電子撮像素子であるCCD408と、制御系103とで一つの撮像ユニット104を構成している。本実施例の撮像ユニット104では、物体側に凸面を向けた負メニスカス単レンズL11を通った物体からの光は、可変形状鏡409で集光され、両凹負レンズL12、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL13、第1移動レンズ群G2、第2移動レンズ群G3、第2位置固定レンズ群G4、CCDカバーガラスCGを経て、固体撮像素子であるCCD408の上に結像する。この可変形状鏡409は、光学特性可変光学素子の一種であり、可変焦点ミラーとも呼ばれている。
【0128】
本実施例によれば、物体距離が変わっても可変形状鏡409を変形させることでピント合わせをすることができ、レンズをモータ等で駆動する必要がなく、小型化、軽量化、低消費電力化の点で優れている。また、撮像ユニット104は本発明の撮像系としてすべての実施例で用いることができる。また、可変形状鏡409を複数用いることでズーム、変倍の撮像系、光学系を作ることができる。
なお、図38では、制御系103にコイルを用いたトランスの昇圧回路を含む制御系の構成例を示している。特に積層型圧電トランスを用いると、小型化できてよい。昇圧回路は本発明のすべての電気を用いる可変形状鏡に用いることができるが、特に静電気力、圧電効果を用いる場合の可変形状鏡に有用である。なお、可変形状鏡409でピント合わせを行なう為には、例えば固体撮像素子408に物体像を結像させ、可変形状鏡409の焦点距離を変化させながら物体像の高周波成分が最大になる状態を見つければよい。高周波成分を検出するには、固体撮像素子408にマイクロコンピュータ等を含む処理回路を接続し、その中で高周波成分を検出すればよい。
【0129】
さて、以上のような本発明の折り曲げズームレンズを用いた電子撮像装置は、ズームレンズ等の結像光学系で物体像を形成しその像をCCDや銀塩フィルムといった撮像素子に受光させて撮影を行う撮影装置、とりわけデジタルカメラやビデオカメラ、情報処理装置の例であるパソコン、電話、特に持ち運びに便利な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。
【0130】
図39〜図41は本発明による折り曲げズームレンズをデジタルカメラの撮影光学系41に組み込んだ構成の概念図であり、図39はデジタルカメラ40の外観を示す前方斜視図、図40は同後方斜視図、図41はデジタルカメラ40の構成を示す断面図である。なお、図41に示すデジタルカメラは、撮像光路をファインダーの長辺方向に折り曲げた構成となっており、図41中の観察者の眼を上側からみて示してある。
【0131】
デジタルカメラ40は、この例の場合、撮影用光路42を有する撮影光学系41、ファインダー用光路44を有するファインダー光学系43、シャッター45、フラッシュ46、液晶表示モニター47等を含み、カメラ40の上部に配置されたシャッター45を押圧すると、それに連動して撮影光学系41、例えば、第1実施例の光路折り曲げズームレンズを通して撮影が行われるようになっている。
そして、撮影光学系41によって形成された物体像が、近赤外カットフィルター、又はCCDカバーガラス又はその他のレンズに施された近赤外カットコートを経てCCD49の撮像面上に形成される。
【0132】
このCCD49で受光された物体像は、処理手段51を介し、電子画像としてカメラ背面に設けられた液晶表示モニター47に表示される。また、この処理手段51には記録手段52が接続され、撮影された電子画像を記録することもできる。なお、この記録手段52は処理手段51と別体に設けてもよいし、フロッピー(登録商標)ディスクやメモリーカード、MO等により電子的に記録書込を行うように構成してもよい。また、CCD49に代わって銀塩フィルムを配置した銀塩カメラとして構成してもよい。
【0133】
さらに、ファインダー用光路44上にはファインダー用対物光学系53が配置してある。このファインダー用対物光学系53によって形成された物体像は、像正立部材であるポロプリズム55の視野枠57上に形成される。このポリプリズム55の後方には、正立正像にされた像を観察者眼球Eに導く接眼光学系59が配置されている。なお、撮影光学系41及びファインダー用対物光学系53の入射側、接眼光学系59の射出側にそれぞれカバー部材50が配置されている。
【0134】
このように構成されたデジタルカメラ40は、長辺方向に光路を置き曲げたことによりカメラの薄型化に効果がある。また、撮影光学系41が広画角で高変倍比であり、収差が良好で、明るく、フィルター等が配置できるバックフォーカスの大きなズームレンズであるので、高性能・低コスト化が実現できる。
なお、本実施例のデジタルカメラ40の撮像光路をファインダーの短辺方向に折り曲げて構成してもよい。その場合には、撮影レンズの入射面からストロボ(又はフラッシュ)をより上方に離して配置し、人物のストロボ撮影時の際に生じる影の影響を緩和できるレイアウトにし得る。
また、図41の例では、カバー部材50として平行平面板を配置しているが、パワーを持ったレンズを用いてもよい。
【0135】
次に、本発明の折り曲げズームレンズが対物光学系として内蔵された情報処理装置の一例であるパソコンを図42〜図44に示す。図42はパソコン300のカバーを開いた前方斜視図、図43はパソコン300の撮影光学系303の断面図、図44は図42の側面図である。
【0136】
図42〜図44に示すように、パソコン300は、外部から操作者が情報を入力するためのキーボード301と、図示を省略した情報処理手段や記録手段と、情報を操作者に表示するモニター302と、操作者自身や周辺の像を撮影するための撮影光学系303とを有している。
ここで、モニター302は、図示しないバックライトにより背面から照明する透過型液晶表示素子や、前面からの光を反射して表示する反射型液晶表示素子や、CRTディスプレイ等であってよい。また、図中、撮影光学系303は、モニター302の右上に内蔵されているが、その場所に限らず、モニター302の周囲や、キーボード301の周囲のどこであってもよい。
この撮影光学系303は、撮影光路304上に、本発明による例えば第1実施例の光路折り曲げズームレンズからなる対物レンズ112と、像を受光する撮像素子チップ162とを有している。これらはパソコン300に内蔵されている。
【0137】
ここで、撮像素子チップ162上にはカバーガラスCGが付加的に貼り付けられて撮像ユニット160として一体に形成され、対物レンズ112の鏡枠113の後端にワンタッチで嵌め込まれて取り付け可能になっているため、対物レンズ112と撮像素子チップ162の中心合わせや面間隔の調整が不要であり、組立が簡単となっている。また、鏡枠113の先端(図示略)には、対物レンズ112を保護するためのカバーガラス114が配置されている。なお、鏡枠113中のズームレンズの駆動機構等は図示を省いてある。
【0138】
撮像素子チップ162で受光された物体像は、端子166を介して、パソコン300の処理手段に入力され、電子画像としてモニター302に表示される。図42には、その一例として、操作者の撮影された画像305が示されている。また、この画像305は、処理手段を介し、インターネットや電話を介して、遠隔地から通信相手のパソコンに表示されることも可能である。
【0139】
次に、本発明の折り曲げズーム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45に示す。図45(a)は携帯電話400の正面図、図45(b)は側面図、図45(c)は撮影光学系405の断面図である。
図45(a)〜(c)に示すように、携帯電話400は、操作者の声を情報として入力するマイク部401と、通話相手の声を出力するスピーカ部402と、操作者が情報を入力する入力ダイアル403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404と、撮影光学系405と、通信電波の送信と受信を行うアンテナ406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404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405は、撮影光路407上に配置された本発明による例えば第1実施例の光路折り曲げズームレンズからなる対物レンズ112と、物体像を受光する撮像素子チップ162とを有している。これらは、携帯電話400に内蔵されている。
【0140】
ここで、撮像素子チップ162上にはカバーガラスCGが付加的に貼り付けられて撮像ユニット160として一体に形成され、対物レンズ112の鏡枠113の後端にワンタッチで嵌め込まれて取り付け可能になっているため、対物レンズ112と撮像素子チップ162の中心合わせや面間隔の調整が不要であり、組立が簡単となっている。また、鏡枠113の先端(図示略)には、対物レンズ112を保護するためのカバーガラス114が配置されている。なお、鏡枠113中のズームレンズの駆動機構等は図示を省いてある。
【0141】
撮影素子チップ162で受光された物体像は、端子166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404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、撮像素子チップ162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。
【0142】
以上説明したように、本発明の電子撮像装置及び電子撮像装置に用いるズームレンズは、特許請求の範囲に記載された発明の他に、次に示すような特徴も備えている。
【0143】
(1)前記交点が、前記レンズの内部乃至面頂以内に位置することを特徴とする請求項6に記載の電子撮像装置。
【0144】
(2)透過率を変更することにより前記電子撮像素子に導かれる光量を調節する透過率可変手段を備え、該透過率可変手段を前記絞りの配置される空間とは異なる空間の光路中に配置したことを特徴とする請求項6または上記(1)に記載の電子撮像装置。
【0145】
(3)前記電子撮像素子に導かれる光束の受光時間を調節するシャッターを備え、該シャッターを前記絞りの配置される空間とは異なる空間の光路中に配置したことを特徴とする請求項6または上記(1)、(2)のいずれかに記載の電子撮像装置。
【0146】
(4)光学系の入射面から撮像面までの光路にローパスフィルターを配置しないことを特徴とする請求項1〜6、上記(1)〜(3)のいずれかに記載の電子撮像装置。
【0147】
(5)前記ズームレンズと撮像面までの間に配置される各々の媒質境界面が全てほぼ平面であり、かつ光学ローパスフィルターのような空間周波数変換作用が無いことを特徴とする請求項1〜6、上記(1)〜(4)のいずれかに記載の電子撮像装置
【0148】
(6)前記ズームレンズが、前記第1移動レンズ群よりも像側に、正の屈折力を有し広角端から望遠端に変倍する際に前記第1移動レンズ群とは異なった動きをする第2移動レンズ群を有することを特徴とする請求項1〜6、上記(1)〜(5)のいずれかに記載の電子撮像装置。
【0149】
(7)前記ズームレンズが、物体側から順に、前記第1位置固定レンズ群と、該第1位置固定レンズ群とは空気間隔を挟んで隣接する前記第1移動レンズ群と、前記第1移動レンズ群とは空気間隔を挟んで隣接する前記第2移動レンズ群とを有することを特徴とする上記(6)に記載の電子撮像装置。
【0150】
(8)前記第2移動レンズ群よりも像側に変倍時に位置が固定である第2固定レンズ群を有することを特徴とする上記(6)または(7)に記載の電子撮像装置。
【0151】
(9)前記第2固定レンズ群が、非球面を有していることを特徴とする上記(8)に記載の電子撮像装置。
【0152】
(10)前記第1移動レンズ群が、2枚の正レンズと1枚の負レンズとからなることを特徴とする上記(6)〜(9)のいずれかに記載の電子撮像装置に用いるズームレンズ。
【0153】
(11)前記第1移動レンズ群における前記負レンズが、隣接する少なくとも1つの正レンズと接合されていることを特徴とする上記(10)に記載の電子撮像装置に用いるズームレンズ。
【0154】
(12)前記第1移動レンズ群の前記2枚の正レンズと前記1枚の負レンズとが、物体側から、正レンズ、負レンズ、正レンズの順で配置されることを特徴とする上記(10)または(11)に記載の電子撮像装置。
【0155】
(13)前記第1移動レンズ群の前記2枚の正レンズと前記1枚の負レンズとが、物体側から、正レンズ、正レンズ、負レンズの順で配置されることを特徴とする上記(10)または(11)に記載の電子撮像装置。
【0156】
(14)前記第1位置固定レンズ群及び前記第1移動レンズ群が、次の条件式を満足することを特徴とする請求項1〜6、上記(1)〜(13)のいずれかに記載の電子撮像装置。
0.6 < −fC/√(fw・fT) < 1.5
1.1 < fV1/√(fw・fT) < 2.5
但し、fCは第1位置固定レンズ群の合成焦点距離、fV1は正の屈折力を有し広角端から望遠端に変倍する際に一方向にのみ移動するレンズ群のうち最も物体側のレンズ群V1の合成焦点距離、fwは広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離、fTは望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離である。
【0157】
(15)前記第1移動レンズ群、前記第2移動レンズ群が次の条件式を満足することを特徴とする上記(6)〜(13)のいずれかに記載の電子撮像装置に用いるズームレンズ。
0.01 < L/fV2 < 0.5
0.0 < M2/M1 < 1.2
ただし、Lは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、fV2は第2移動レンズ群の焦点距離、M2は第2移動レンズ群の移動量、M1は第1移動レンズ群の移動量である。なお、像側への移動を正とする。
【0158】
(16)前記第1移動レンズ群、前記第2移動レンズ群のうちの一方の移動レンズ群を単レンズで構成し、他方の移動レンズ群に負レンズを含ませたことを特徴とする上記(6)〜(13)、(15)のいずれかに記載の電子撮像装置。
【0159】
(17)前記第2固定レンズ群が次の条件式を満足することを特徴とする上記(8)または(9)に記載の電子撮像装置。
−0.25 < L/fR < 0.4
ただし、Lは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、fRはレンズ群Rの焦点距離である。
【0160】
(18)前記第2固定レンズ群は合焦動作時にも固定であることを特徴とする上記(8)、(9)、(17)のいずれかに記載の電子撮像装置。
【0161】
(19)前記移動レンズ群のいずれかが、物体側から順に、正レンズ負レンズとの接合レンズと、正の単レンズとで構成されると共に、次の条件式を満足することを特徴とする請求項1〜6、上記(1)〜(18)のいずれかに記載の電子撮像装置。
0.65 < RVC3/RVC1 < 1.4
ただし、RVC1は接合レンズの最も物体側の面の光軸上での曲率半径、RVC3は接合レンズの最も像側の面の光軸上での曲率半径である。
【0162】
(20)前記移動レンズ群の前記接合レンズの接合面とその両側のレンズの媒質が、次の条件式を満足することを特徴とする上記(19)に記載の電子撮像装置。
0.2 < L/RVC2 < 1.2
15 < νVCP−νVCN
ただし、Lは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、RVC2は移動レンズ群の接合レンズの接合面の光軸上における曲率半径、νVCPは接合面の物体側の正レンズの媒質のd線基準でのアッベ数、νVCNは接合面の像側の負レンズの媒質のd線基準でのアッベ数である。
【0163】
(21)前記移動レンズ群中の前記正の単レンズが、次の条件式を満足することを特徴とする上記(19)または(20)に記載の電子撮像装置。
−1.2 < (RVS1+RVS2)/(RVS1−RVS2) < 0.4
0 < L/fVS < 0.9
ただし、RVS1は前記第1移動レンズ群または第2移動レンズ群のいずれか接合レンズ成分を含んだほうの群における最も像側の単レンズの物体側の面の光軸上での曲率半径、RVS2は前記第1移動レンズ群または第2移動レンズ群のいずれか接合レンズ成分を含んだほうの群における最も像側の単レンズの像側の面の光軸上での曲率半径、Lは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、fVSは前記第1移動レンズ群または第2移動レンズ群のいずれか接合レンズ成分を含んだほうの群における最も像側の単レンズの焦点距離である。
【0164】
(22)前記移動レンズ群のいずれかが、物体側から順に、正の単レンズと、正レンズと負レンズとの接合レンズとで構成されると共に、次の条件式を満足することを特徴とする請求項1〜6、上記(1)〜(18)のいずれかに記載の電子撮像装置。
0.35 < RVC3/RVC1 < 0.8
ただし、RVC1は接合レンズの最も物体側の面の光軸上での曲率半径、RVC3は接合レンズの最も像側の面の光軸上での曲率半径である。
【0165】
(23)前記移動レンズ群の前記接合レンズの接合面とその両側のレンズの媒質が、次の条件式を満足することを特徴とする上記(22)に記載の電子撮像装置。
−0.2 < L/RVC2 < 0.8
20 < νVCP−νVCN
ただし、Lは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、RVC2は移動レンズ群の接合レンズの接合面の光軸上における曲率半径、νVCPは接合面の物体側の正レンズの媒質のd線基準でのアッベ数、νVCNは接合面の像側の負レンズの媒質のd線基準でのアッベ数である。
【0166】
(24)前記移動レンズ群中の前記正の単レンズが、次の条件式を満足することを特徴とする上記(22)または(23)に記載の電子撮像装置。
−1.4 < (RVS1+RVS2)/(RVS1−RVS2) < 0.2
0.1 < L/fVS < 1.0
【0167】
(25)前記第1位置固定レンズ群の後側副群は、物体側から順に、負レンズと、正レンズの2枚のレンズからなり、もしくは、正レンズと、負レンズと、正レンズの3枚のレンズからなり、そのうちの負レンズの少なくとも一方の面が正レンズと接合されていることを特徴とする請求項1〜6、上記(1)〜(24)のいずれかに記載の電子撮像装置。
【0168】
(26)次の条件式を満足することを特徴とする上記(25)に記載の電子撮像装置。
3 < νC2N−νC2P < 40
−0.4 < Q・L/RC2C < 1.5
ただし、νC2Pは前記第1位置固定レンズ群の後側副群における接合レンズ成分の正レンズの媒質のアッベ数、νC2Pは前記第1位置固定レンズ群の後側副群における接合レンズ成分の負レンズの媒質のアッベ数、RC2Cは前記第1位置固定レンズ群の後側副群における接合レンズ成分の接合面の光軸上での曲率半径である。なお、接合レンズの順番が物体側から負レンズ、正レンズのときはQ=1、逆の順番のときはQ=−1とする。
【0169】
(27)前記第1位置固定レンズ群の前側副群が、物体側に凸面を向けた負のメニスカス単レンズで構成されることを特徴とする請求項1〜6、上記(1)〜(26)のいずれかに記載の電子撮像装置。
【0170】
(28)次の条件式を満足することを特徴とする上記(27)に記載の電子撮像装置。
0.05 < fC1/fC2 < 1.0
ただし、fC1は第1位置固定レンズ群の前側副群の焦点距離、fC2は第1位置固定レンズ群の後側副群の焦点距離である。
【0171】
(29)前記ズームレンズが次の条件式を満足することを特徴とする請求項1〜6、上記(1)〜(29)のいずれかに記載の電子撮像装置。
1.8 < fT/fw
ただし、fwは広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離、fTは望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離である。
【0172】
(30)前記電子撮像装置における広角端全画角が55度以上であることを特徴とする請求項1〜6、上記(1)〜(29)のいずれかに記載の電子撮像装置。
【0173】
(31)前記電子撮像装置における広角端全画角が80度以下であることを特徴とする上記(30)に記載の電子撮像装置。
【0174】
【発明の効果】
本発明によれば、極力物体側にミラーなど反射光学素子を挿入して光学系特にズームレンズ系の光路(光軸)を折り曲げる構成とし、さらに諸々の条件式等を満たすように構成したので、ズーム比、画角、F値、少ない収差など高い光学仕様性能を確保しながらも、沈胴式鏡筒に見られるようなカメラの使用状態への立ち上げ時間(レンズのせり出し時間)がなく、防水・防塵上も好ましく、また、奥行き方向が極めて薄いカメラを実現することができる。加えて、沈胴式鏡筒に適したズームレンズなど他のズーム光学系と異なり、今後、撮像素子の小型化が進んだ場合に、その小形化された撮像素子を使用する場合におけるカメラのさらなる小型化、薄型化を有利に進めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による電子撮像装置に用いるズームレンズの第1実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。
【図2】第1実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。
【図3】第1実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図4】第1実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図5】第1実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【図6】本発明による電子撮像装置に用いるズームレンズの第2実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。
【図7】第2実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。
【図8】本発明による電子撮像装置に用いるズームレンズの第3実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。
【図9】第3実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。
【図10】本発明による電子撮像装置に用いるズームレンズの第4実施例にかかる光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、広角端無限遠物点合焦時の折り曲げ時における状態を示している。
【図11】第4実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は広角端、(b)は中間、(c)は望遠端での状態を示している。
【図12】第4実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、広角端での状態を示している。
【図13】第4実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、中間での状態を示している。
【図14】第4実施例にかかるズームレンズの無限遠物点合焦時における球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を示す図であり、望遠端での状態を示している。
【図15】本発明の各実施例に用いる電子撮像素子の画素配列の一例を示す説明図である。
【図16】近赤外シャープカットコートの一例の透過率特性を示すグラフである。
【図17】近赤外カットコートを施したCCDカバーガラスCGの射出面側、もしくは、近赤外カットコートを施した他のレンズの射出面側に設ける色フィルターの一例の透過率特性を示すグラフである。
【図18】補色モザイクフィルターの色フィルター配置を示す図である。
【図19】補色モザイクフィルターの波長特性の一例を示すグラフである。
【図20】本発明の各実施例にかかる電子撮像装置に用いる絞りSの変形例を示す説明図である。
【図21】本発明の各実施例にかかる電子撮像装置に用いる光量調節手段の一例を示す説明図である。
【図22】図21に示した光量調節手段を本発明に適用した状態の具体例を示す斜視図である。
【図23】本発明の各実施例にかかる電子撮像装置に適用可能な光量調節手段の他の例を示す説明図である。
【図24】本発明の各実施例にかかる電子撮像装置に適用可能な光量調節手段のさらに他の例を示す説明図である。
【図25】本発明の各実施例にかかる電子撮像装置に適用可能な受光時間を調節するフォーカルプレーンシャッターの1つであるロータリーフォーカルプレーンシャッターの一例を示す概略構成図であり、(a)は裏面図、(b)は表面図である。
【図26】 (a)〜(d)は図25に示したロータリーシャッター幕Bが回転する様子を像面側からみた図である。
【図27】本発明のズームレンズの折り曲げ用の反射面を持つ反射光学素子として適用可能な可変形状鏡409の一実施例を示す概略構成図である。
【図28】図27の実施例の可変形状鏡に用いる電極の一形態を示す説明図である。
【図29】図27の実施例の可変形状鏡に用いる電極の他の形態を示す説明図である。
【図30】本発明のズームレンズの折り曲げ用の反射面を持つ反射光学素子として適用可能な可変形状鏡409のさらに他の実施例を示す概略構成図である。
【図31】本発明のズームレンズの折り曲げ用の反射面を持つ反射光学素子として適用可能な可変形状鏡409のさらに他の実施例を示す概略構成図である。
【図32】本発明のズームレンズの折り曲げ用の反射面を持つ反射光学素子として適用可能な可変形状鏡409のさらに他の実施例を示す概略構成図である。
【図33】図32の実施例における薄膜コイル427の巻密度の状態を示す説明図である。
【図34】本発明のズームレンズの折り曲げ用の反射面を持つ反射光学素子として適用可能な可変形状鏡409のさらに他の実施例を示す概略構成図である。
【図35】図34の実施例におけるコイル427の一配置例を示す説明図である。
【図36】図34の実施例におけるコイル427の他の配置例を示す説明図である。
【図37】図32に示した実施例において、コイル427の配置を図36に示したようにした場合に適する永久磁石426の配置を示す説明図である。
【図38】本発明のさらに他の実施例に係る、ズームレンズの折り曲げ用の反射面を持つ反射光学素子として適用可能な可変形状鏡409を用いた撮像系、例えば携帯電話のデジタルカメラ、カプセル内視鏡、電子内視鏡、パソコン用デジタルカメラ、PDA用デジタルカメラ等に用いられる撮像系の概略構成図である。
【図39】本発明による折り曲げズームレンズをデジタルカメラの撮影光学系41に組み込んだ構成の概念図であり、デジタルカメラ40の外観を示す前方斜視図である。
【図40】図39に示したデジタルカメラ40の後方斜視図である。
【図41】図39に示したデジタルカメラ40の構成を示す断面図である。
【図42】本発明の折り曲げズームレンズが対物光学系として内蔵された情報処理装置の一例であるパソコン300のカバーを開いた前方斜視図である。
【図43】図42に示したパソコン300の撮影光学系303の断面図である。
【図44】図42の側面図である。
【図45】本発明の折り曲げズーム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携帯電話を示す図であり、(a)は携帯電話400の正面図、(b)は(a)の側面図、(c)は撮影光学系405の断面図である。
【符号の説明】
A シャッター基板
A1 基板の開口部
B ロータリーシャッター幕
C ロータリーシャッター幕の回転軸
D1,D2 ギア
CG CCDカバーガラス
E 観察者眼球
G1 第1位置固定レンズ群
G2 第1移動レンズ群
G3 第2移動レンズ群
G4 第2位置固定レンズ群
I 撮像面
L11 物体側に凸面を向けた負メニスカス単レンズ
L12 両凹負レンズ
L12’ 両凸正レンズ
L13’ 両凹負レンズ
L12” 物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
L13 物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
L13” 物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ
L14 物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
L21 物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
L21’ 両凸正レンズ
L22 物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
L22’ 物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
L23 両凸正レンズ
L23’ 物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
L31 物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
L31’ 両凸正レンズ
L41 物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
L41’ 両凹負レンズ
L41” 物体側に凹面を有し像側に平面を有する負レンズ
L41”’ 両凸正レンズ
L42 両凸正レンズ
L42’ 物体側に平面を有し像側に凸面を有する正レンズ
L42” 物体側に凹面を有する負メニスカスレンズ
R1 反射光学素子
S 開口絞り
1A,1B,1C,1D 開口
10 ターレット
11 回転軸
40 デジタルカメラ
41 撮像光学系
42 撮影用光路
43 ファインダー光学系
44 ファインダー用光路
45 シャッター
46 フラッシュ
47 液晶表示モニター
49 CCD
50 カバー部材
51 処理手段
52 記録手段
53 ファインダー用対物光学系
55 ポロプリズム
57 視野枠
59 接眼光学系
103 制御系
104 撮像ユニット
112 対物レンズ
113 鏡枠
114 カバーガラス
160 撮像ユニット
162 撮像素子チップ
166 端子
300 パソコン
301 キーボード
302 モニター
303 撮影光学系
304 撮影光路
305 画像
400 携帯電話
401 マイク部
402 スピーカ部
403 入力ダイアル
404 モニター
405 撮影光学系
406 アンテナ
407 撮影光路
408 固体撮像素子
409b,409d 電極
409c−2 電歪材料
409 光学特性可変形状鏡
409a 薄膜
409c,409c’ 圧電素子
409c−1,409e 基板
411 可変抵抗器
412 電源
413 電源スイッチ
414 演算装置
415 温度センサー
416 湿度センサー
417 距離センサー
423 支持台
424 振れセンサー
425,428 駆動回路
426 永久磁石
427 コイル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electronic imaging device and a zoom lens used therefor, and more particularly, an electronic imaging device such as a video camera or a digital camera, and a zoom used for the same, which has been thinned in the depth direction by devising an optical system part such as a zoom lens. It relates to lenses.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a digital camera (electronic camera) has attracted attention as a next-generation camera that replaces a silver salt 35 mm film (135 format) camera. Furthermore, it has come to have a number of categories in a wide range from a high-function type for business use to a portable popular type.
In the present invention, focusing on the portable popular type category, it is aimed to provide a technology for realizing a video camera and a digital camera that are thin and easy to use while ensuring high image quality.
[0003]
The biggest bottleneck in reducing the depth direction of the camera is the thickness from the most object-side surface to the imaging surface of the optical system, particularly the zoom lens system.
The mainstream of the recent camera body thinning technology is to employ a so-called collapsible lens barrel that has an optical system that protrudes from the camera body at the time of photographing, but is housed when it is carried.
Examples of optical systems that can be effectively thinned by employing a retractable lens barrel are disclosed in JP-A-11-194274, JP-A-11-287953, JP-A-2000-9997, and the like. There is a description. These have a first group having a negative refractive power and a second group having a positive refractive power in order from the object side, and both the first group and the second group move during zooming.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, if a retractable lens barrel is employed, it takes time to start from the lens storage state to the use state, which is not preferable in terms of convenience. Further, if the lens group closest to the object is movable, it is not preferable in terms of waterproofing and dustproofing. In addition, there is a physical restriction of the processing limit size in the thickness direction of the lens component, and the size of the retractable lens barrel is determined by the thickness of the lens component, so further downsizing of the image sensor will be realized in the future Even so, it cannot be expected that the camera will be thinner in the depth direction.
[0005]
On the other hand, there is no time to start up the camera (lens protruding time) as seen in a retractable lens barrel, it is waterproof and dustproof, and the depth direction is very thin. A configuration is also conceivable in which the optical path (optical axis) of the system is bent by a reflective optical element such as a mirror. In this case, even if the depth direction can be reduced, the entire length of the optical path after bending is increased, and therefore dimensions other than the depth tend to be increased. However, it can be expected that the structure for bending the optical path can be made thinner in proportion to the further downsizing of the imaging device. However, on the other hand, it is necessary to consider the influence of diffraction due to the downsizing of the image sensor.
[0006]
The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and the object thereof is to eliminate the time to start up the camera (lens protruding time) as seen in a retractable lens barrel. It is also preferable in terms of waterproofing and dustproofing, can be a camera with a very thin depth direction, and the drive mechanism is simple and easy to miniaturize, making it easy to reduce in proportion to future miniaturization of the image sensor. It is an object to provide a zoom lens and an electronic imaging device using the zoom lens.
[0007]
  In order to achieve the above object, an electronic imaging apparatus according to the first aspect of the present invention is an electronic imaging apparatus having a zoom lens and an electronic imaging element arranged on the image side thereof, wherein the zoom lens includes:In order from the object side, the first position-fixed lens group whose position is fixed at the time of zooming and the first position-fixed lens group are adjacent to each other with an air gap therebetween.First moving lens group having positive refractive power and moving only in one direction when zooming from the wide-angle end to the telephoto endThe second moving lens group is adjacent to the first moving lens group, has a positive refractive power, and moves differently from the first moving lens group when zooming from the wide-angle end to the telephoto end. A moving lens group, and a second fixed lens group which is disposed on the image side of the second moving lens group and whose position is fixed at the time of zooming,The first position-fixed lens group includes, in order from the object side, a front subgroup having negative refractive power, a surface mirror having a reflecting surface for bending the optical path, and a rear subgroup, and the following conditions It satisfies the expressions (1) and (2).
      1.4 <d / L <2.7 (1)
      1.2 <-βVRt  <2.8 (2)
  Where d is the distance measured along the optical axis from the most image-side surface top of the front sub-group to the most object-side surface top of the rear sub-group, and L is the effective imaging region pair of the electronic image sensor. Angular length, βVRtIs the combined magnification at the telephoto end when all the lens units on the image side of the first position fixed lens unit are focused on an object point at infinity.
[0008]
  An electronic image pickup apparatus according to the second invention is an electronic image pickup apparatus having a zoom lens and an electronic image pickup element arranged on an image side of the zoom lens, and the zoom lens includes:In order from the object side, the first position-fixed lens group whose position is fixed at the time of zooming and the first position-fixed lens group are adjacent to each other with an air gap therebetween.First moving lens group having positive refractive power and moving only in one direction when zooming from the wide-angle end to the telephoto endThe second moving lens group is adjacent to the first moving lens group, has a positive refractive power, and moves differently from the first moving lens group when zooming from the wide-angle end to the telephoto end. A moving lens group, and a second fixed lens group which is disposed on the image side of the second moving lens group and whose position is fixed at the time of zooming,The first position-fixed lens group includes, in order from the object side, a front subgroup having negative refractive power, a reflective optical element having a reflecting surface for bending an optical path, and a rear subgroup, and the reflection subgroup The surface has a variable shape and satisfies the following conditional expression.
      1.4 <d / L <2.7 (1)
      1.2 <-βVRt  <2.8 (2)
  Where d is the distance measured along the optical axis from the most image-side surface top of the front sub-group to the most object-side surface top of the rear sub-group, and L is the effective imaging region pair of the electronic image sensor. Angular length, βVRtIs the combined magnification at the telephoto end when all the lens units on the image side of the first position fixed lens unit are focused on an object point at infinity.
[0009]
The electronic imaging device according to the third invention is characterized in that, in the first or second invention, the shape of the reflecting surface changes upon focusing.
[0010]
  The electronic imaging apparatus according to the fourth invention is the zoom lens used in any one of the first to third inventions, wherein the reflecting surfaceButIt is composed of a thin film coated with metal or dielectric, and the thin filmButThe reflective surface is connected to a power source via a plurality of electrodes and a variable resistor, and includes an arithmetic unit that controls a variable resistance value of the variable resistor, and controls the distribution of electrostatic force applied to the thin film. It is characterized in that the shape of the is variable.
[0011]
  Moreover, the electronic imaging device according to the fifth invention is any one of the first to fourth inventions,NextSatisfying the conditional expression (5)The
      F ≧ a / (1 μm) (5)
  Here, a is the horizontal pixel pitch of the electronic image sensor, and F is the open F value at the wide angle end of the zoom lens.
[0012]
  The electronic imaging apparatus according to the sixth invention is the inner diameter of the aperture stop for determining the open F value in the fifth invention.ButFixed and saidOpeningImmediately before or after the irisOpeningA lens having a convex surface facing the stop is provided, and the intersection of the optical axis and the perpendicular line extending from the aperture stop to the optical axis is located within 0.5 mm from the inside of the lens or the top of the convex surface. It is characterized by.
  The electronic imaging device according to the seventh invention is characterized in that, in the sixth invention, the intersection is located within the lens or within the surface apex.
  The electronic image pickup apparatus according to the eighth aspect of the present invention is the sixth or seventh aspect of the present invention, further comprising a transmittance variable means for adjusting the amount of light guided to the electronic image pickup device by changing the transmittance. The variable means isOpeningIt is characterized by being arranged in an optical path in a space different from the space where the diaphragm is arranged.
  An electronic imaging device according to a ninth aspect of the present invention includes the shutter according to any of the sixth to eighth aspects of the invention, the shutter for adjusting the light receiving time of the light beam guided to the electronic imaging element, and the shutterOpeningIt is characterized by being arranged in an optical path in a space different from the space where the diaphragm is arranged.
  The electronic image pickup apparatus according to the tenth invention is characterized in that, in the first to ninth inventions, no low-pass filter is arranged in the optical path from the incident surface of the optical system to the image pickup surface.
  The electronic image pickup apparatus according to the eleventh aspect of the invention is the electronic image pickup apparatus according to any of the first to tenth aspects of the invention, wherein the medium boundary surfaces arranged between the zoom lens and the image pickup surface are all substantially flat and are optical low-pass. It is characterized by no spatial frequency conversion effect like a filter.
  MaThis book12An electronic imaging device according to the invention of this1 to 11In the invention of
The second fixed lens group has an aspherical surface.
  In addition, this book13An electronic imaging device according to the invention of this1 to 12In the invention, the first moving lens group is composed of two positive lenses and one negative lens.
  In addition, this book14An electronic imaging device according to the invention of this13In the invention, the negative lens in the first moving lens group is cemented with at least one adjacent positive lens.
  In addition, this book15An electronic imaging device according to the invention of this13Or14In the invention, the two positive lenses and the one negative lens of the first moving lens group are arranged in order of a positive lens, a negative lens, and a positive lens from the object side. .
  In addition, this book16An electronic imaging device according to the invention of this13Or14In the invention of
The two positive lenses and the one negative lens of the first moving lens group are arranged in order of a positive lens, a positive lens, and a negative lens from the object side.
  In addition, this book17The electronic imaging device according to the present invention is the first to the first.16In the invention of
The first position-fixing lens group and the first moving lens group satisfy the following conditional expression.
      0.6 <−fC / √ (fw · fT) <1.5
      1.1 <fV1 / √ (fw · fT) <2.5
  HoweverFC is the combined focal length of the first position-fixed lens group, and fV1 isOf the first moving lens groupThe focal length, fw is the focal length of the entire zoom lens system at the wide-angle end, and fT is the focal length of the entire zoom lens system at the telephoto end.
  In addition, this book18An electronic imaging device according to the invention of this1Thru17In the invention of
The first moving lens group and the second moving lens group satisfy the following conditional expression.
      0.01 <L / fV2 <0.5
      0.0 <M2 / M1 <1.2
  Here, L is the diagonal length of the effective imaging area of the electronic image sensor, fV2 is the focal length of the second moving lens group, M2 is the moving amount of the second moving lens group, and M1 is the moving amount of the first moving lens group. . The movement toward the image side is positive.
  In addition, this book19An electronic imaging device according to the invention of this1Thru18In the invention, one moving lens group of the first moving lens group and the second moving lens group is constituted by a single lens, and the other moving lens group includes a negative lens.
  In addition, this book20An electronic imaging device according to the invention of this1 to 19In the invention of
The second fixed lens group,The following conditional expression is satisfied.
      −0.25 <L / fR <0.4
  Where L is the diagonal length of the effective imaging area of the electronic image sensor, and fR isSecond fixed lens groupIs the focal length.
  In addition, this book21An electronic imaging device according to the invention of this1 to 20In the invention of
The second fixed lens groupBut,It is also characterized by being fixed during the focusing operation.
  In addition, this book22The electronic imaging device according to the present invention is the first through the present invention.21In the invention of
Any one of the moving lens groups includes a cemented lens of a positive lens and a negative lens and a positive single lens in order from the object side, and satisfies the following conditional expression.
      0.65 <RVC3/ RVC1  <1.4
  However, RVC1Is the radius of curvature on the optical axis of the surface closest to the object side of the cemented lens, RVC3Is the radius of curvature on the optical axis of the most image side surface of the cemented lens.
  In addition, this book23An electronic imaging device according to the invention of this22In the invention of
The cemented surface of the cemented lens of the moving lens group and the lens medium on both sides thereof satisfy the following conditional expression.
      0.2 <L / RVC2  <1.2
        15 <vVCP−νVCN
  Where L is the diagonal length of the effective imaging area of the electronic imaging device, and RVC2Is the radius of curvature on the optical axis of the cemented surface of the cemented lens of the moving lens group, νVCPIs the Abbe number on the d-line basis of the medium of the positive lens on the object side of the cemented surface, νVCNIs the Abbe number on the d-line basis of the medium of the negative lens on the image side of the cemented surface.
  In addition, this book24An electronic imaging device according to the invention of this22Or23In the invention, the positive single lens in the moving lens group satisfies the following conditional expression.
      -1.2 <(RVS1+ RVS2) / (RVS1-RVS2<0.4
      0 <L / fVS  <0.9
  However, RVS1Is a radius of curvature on the optical axis of the object side surface of the single lens closest to the image side in the group including the cemented lens component of either the first moving lens group or the second moving lens group, RVS2Is the radius of curvature on the optical axis of the image side surface of the single lens closest to the image side in the group including the cemented lens component of either the first moving lens group or the second moving lens group, and L is the electronic imaging device Diagonal length of the effective imaging area of fVSIs the focal length of the single lens closest to the image side in the first moving lens group or the second moving lens group in the group containing the cemented lens component.
  In addition, this book25The electronic imaging device according to the present invention is the first through the present invention.21In the invention, any one of the moving lens groups includes, in order from the object side, a positive single lens and a cemented lens of a positive lens and a negative lens, and satisfies the following conditional expression: And
      0.35 <RVC3/ RVC1  <0.8
  However, RVC1Is the radius of curvature on the optical axis of the surface closest to the object side of the cemented lens, RVC3Is the radius of curvature on the optical axis of the most image side surface of the cemented lens.
  In addition, this book26An electronic imaging device according to the invention of this25In the invention of
The cemented surface of the cemented lens of the moving lens group and the lens medium on both sides thereof satisfy the following conditional expression.
      -0.2 <L / RVC2  <0.8
      20 <νVCP−νVCN
  Where L is the diagonal length of the effective imaging area of the electronic imaging device, and RVC2Is the radius of curvature on the optical axis of the cemented surface of the cemented lens of the moving lens group, νVCPIs the Abbe number on the d-line basis of the medium of the positive lens on the object side of the cemented surface, νVCNIs the Abbe number on the d-line basis of the medium of the negative lens on the image side of the cemented surface.
  In addition, this book27An electronic imaging device according to the invention of this25Or26In the invention, the positive single lens in the moving lens group satisfies the following conditional expression.
      -1.4 <(RVS1+ RVS2) / (RVS1-RVS2<0.2
        0.1 <L / fVS  <1.0
  However, R VS1 Is the radius of curvature on the optical axis of the object side surface of the most image-side single lens in the first moving lens group or the second moving lens group that includes the cemented lens component, R VS2 Is the radius of curvature on the optical axis of the image side surface of the single lens closest to the image side in the group including the cemented lens component of either the first moving lens group or the second moving lens group, and L is an electronic imaging device Diagonal length of the effective imaging area of f VS Is the focal length of the single lens closest to the image side in the first moving lens group or the second moving lens group that includes the cemented lens component.
  In addition, this book28The electronic imaging device according to the present invention is the first through the present invention.27In the present invention, a rear subgroup of the first position-fixed lens groupButIn order from the object side, it consists of two lenses, a negative lens and a positive lens, or it consists of three lenses, a positive lens, a negative lens, and a positive lens, and at least one surface of the negative lens is It is characterized by being cemented with a positive lens.
  In addition, this book29An electronic imaging device according to the invention of this28In the invention, the following conditional expression is satisfied.
          3 <νC2N−νC2P  <40
      -0.4 <Q · L / RC2C  <1.5
  Where νC2P Is the firstThe Abbe number of the positive lens medium of the cemented lens component in the rear subgroup of the one-position fixed lens group;ν C2 N Is the Abbe number of the negative lens medium of the cemented lens component in the rear subgroup of the first position-fixed lens group, L is the diagonal length of the effective imaging region of the electronic image sensor,RC2C Is the firstThis is the radius of curvature on the optical axis of the cemented surface of the cemented lens component in the rear subgroup of the one-position fixed lens group. Note that Q = 1 when the order of the cemented lens is from the object side to the negative lens and the positive lens, and Q = -1 when the order is reverse.
  In addition, this book30The electronic imaging device according to the present invention is the first through the present invention.29In the invention, the front sub-group of the first position-fixing lens group is composed of a negative meniscus single lens having a convex surface facing the object side.
  In addition, this book31An electronic imaging device according to the invention of this30In the invention, the following conditional expression is satisfied.
      0.05 <fC1/ FC2  <1.0
  Where fC1Is the focal length of the front subgroup of the first position-fixed lens group, fC2Is the focal length of the rear subgroup of the first position-fixed lens group.
  In addition, this book32The electronic imaging device according to the present invention is the first through the present invention.31In the invention, the zoom lens is,The following conditional expression is satisfied.
      1.8 <fT / fw
  Here, fw is the focal length of the entire zoom lens system at the wide-angle end, and fT is the focal length of the entire zoom lens system at the telephoto end.
  In addition, this book33The electronic imaging device according to the present invention is the first through the present invention.32In the invention, the wide angle end full angle of view in the electronic imaging device is,It is 55 degrees or more.
  Furthermore, this book34An electronic imaging device according to the invention of this33In the invention, the wide angle end full angle of view in the electronic imaging device is,It is 80 degrees or less.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Prior to the description of the embodiments, the reason and action of adopting the above configuration in the present invention will be described.
The image pickup apparatus of the present invention employs a configuration in which the optical path (optical axis) of the zoom lens system is bent by a reflective optical element such as a mirror, and incorporates various contrivances toward miniaturization thereof.
[0014]
The basic configuration of the zoom lens system according to the present invention includes at least one first moving lens group having positive refractive power and moving only in one direction when zooming from the wide-angle end to the telephoto end. A first position-fixed lens group whose position is fixed on the object side relative to the moving lens group at the time of zooming, and the first position-fixed lens group, in order from the object side, a front subgroup having negative refractive power; It has a reflecting optical element such as a surface mirror having a reflecting surface for bending the optical path, and a rear subgroup.
However, when a reflective optical element for bending the optical path is provided in the first position fixing lens group, the following two problems arise.
First, the entrance pupil is deepened, and each lens element constituting the first position-fixed lens group having a large diameter is further enlarged, and the feasibility of optical path bending becomes a problem.
Secondly, the combined magnification of each lens group on the image side of the first position-fixed lens group, which originally has a magnification function, approaches zero, and the magnification ratio becomes lower for the amount of movement.
[0015]
First, the conditions for establishing the optical path bending will be described.
If a reflective optical element for bending the optical path is provided in the first position-fixed lens group, the entrance pupil position inevitably tends to be deep, and the diameter and size of each optical element constituting the first position-fixed lens group are enlarged. And optical path bending is difficult to be physically established.
Accordingly, the first position-fixed lens group includes, in order from the object side, a front subgroup having negative refractive power, a reflective optical element such as a surface mirror having a reflecting surface for bending the optical path, and a rear subgroup. And satisfy the following conditional expression (1). In particular, it is preferable that the reflection surface has a variable surface shape so that various optical characteristics can be freely changed.
1.4 <d / L <2.7 (1)
Here, d is a distance measured along the optical axis from the most image-side surface top of the front subgroup to the most object-side surface top of the rear subgroup, and L is an effective imaging region ( It is a diagonal length.
[0016]
Conditional expression (1) is a conditional expression that defines the length measured along the optical axis necessary for providing a reflective optical element for bending the optical path.
The value of conditional expression (1) should be as small as possible. However, if the value is below the lower limit, the light beam contributing to the image formation at the periphery of the screen does not reach the image plane satisfactorily.
On the other hand, when the value exceeds the upper limit value of the conditional expression (1), the optical path bending becomes difficult to be physically established.
It is better to satisfy the following conditional expression (1 ′).
1.7 <d / L <2.5 (1 ')
Furthermore, it is best to satisfy the following conditional expression (1 ").
2.0 <d / L <2.3 (1 ")
[0017]
Next, a method for keeping the moving amount of the lens group that moves during zooming as small as possible and securing the zooming ratio will be described.
In this case, the total magnification β at the telephoto end when focusing on an object point at infinity of all the lens units on the image side of the fixed lens unitVRtThe zoom ratio should be changed in the vicinity of −1 and the following conditional expression (2) should be satisfied.
1.2 <-βVRt  <2.8 (2)
[0018]
If the lower limit of conditional expression (2) is not reached, the amount of movement of the lens group that moves during zooming tends to increase.
On the other hand, if the upper limit of conditional expression (2) is exceeded, the focal length of the first position-fixed lens group will be shortened, making it difficult to correct off-axis aberrations.
It is further better if the following conditional expression (2 ′) is satisfied.
1.3 <-βVRt  <2.6 ... (2 ')
Furthermore, it is best if the following conditional expression (2 ") is satisfied.
1.4 <-βVRt  <2.4 ... (2 ")
[0019]
On the other hand, when a reflective optical element for bending the optical path is inserted into the first position-fixed lens group as in the present invention, the image point by the first position-fixed lens group escapes to the object side, and the lens that controls subsequent magnification Since the magnification of the group tends to approach zero, the change in the focal length of the entire system is reduced even when moving for zooming.
In order to solve this problem, there is a method in which the magnification is increased by increasing the focal length of the lens group that controls subsequent zooming to some extent.
Therefore, among the first position-fixed lens group and the lens group having positive refractive power and moving only in one direction when zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the following conditional expression ( Satisfy 3) and (4).
0.6 <−fC / √ (fw · fT) <1.5 (3)
1.1 <fV1 / √ (fw · fT) <2.5 (4)
Where fC is the combined focal length of the first position-fixed lens group, and fV1 is the most object side lens among the lens groups having positive refractive power and moving only in one direction when zooming from the wide-angle end to the telephoto end. The combined focal length of group V1, fw is the focal length of the entire zoom lens system at the wide-angle end, and fT is the focal length of the entire zoom lens system at the telephoto end.
[0020]
Conditional expression (3) shows an appropriate focal length range of the first position-fixed lens group.
If the upper limit of conditional expression (3) is exceeded, it will be difficult to ensure a sufficient zoom ratio.
On the other hand, if the lower limit value of conditional expression (3) is not reached, it is difficult to correct off-axis aberrations such as distortion.
Conditional expression (4) shows an appropriate focal length range of the lens unit V1.
If the lower limit of conditional expression (4) is not reached, the magnification of the lens unit V1 approaches zero, which is not preferable because of the magnification change or the amount of correction of image point movement due to the magnification change.
On the other hand, if the upper limit of conditional expression (4) is exceeded, the magnification can be secured, but the total length of the optical system increases, which is not preferable.
[0021]
It is more preferable that at least one of the following conditional expressions (3 ′) and (4 ′) is satisfied.
0.65 <−fC / √ (fw · fT) <1.4 (3 ′)
1.3 <fV1 / √ (fw · fT) <2.2 (4 ′)
Furthermore, it is best to satisfy at least one of the following conditional expressions (3 ") and (4").
0.7 <−fC / √ (fw · fT) <1.3 (3 ”)
1.5 <fV1 / √ (fw · fT) <1.9 (4 ")
[0022]
In general, focusing is performed by moving any of the lens groups in the zoom lens. To reduce the size of the zoom lens barrel by reducing the driving amount of the lens group, the first position fixing lens is used. Focusing may be performed by variably controlling the shape of the reflecting surface of the group.
For example, the reflective surface is composed of a thin film coated with metal or dielectric, and the thin film is connected to a power source via a plurality of electrodes and variable resistors, and further provided with an arithmetic unit for controlling a variable resistance value, It is preferable to change the shape of the reflecting surface by controlling the distribution of electrostatic force applied to the thin film.
[0023]
By the way, it is advantageous that the shape-variable reflecting surface is small in terms of manufacturability and controllability.
In addition, the reduction of the camera depth when the downsizing of the image pickup device is advanced is more advantageous in the method of folding the optical path as in the present invention than in the retracted method.
Accordingly, in order to make the camera thinner, the horizontal pixel pitch a (μm) of the electronic image pickup device is set to the following conditional expression (5) with respect to the open F value at the wide angle end of the zoom lens.
F ≧ a (5)
It is effective to use the zoom lens of the present invention by using an electronic image pickup element that is small enough to satisfy the relationship. At that time, it is better to devise the following method.
[0024]
As the image sensor becomes smaller, the pixel pitch also becomes smaller in proportion, and image quality deterioration due to the influence of diffraction cannot be ignored. In particular, when the relationship between the open F value at the wide-angle end and the horizontal pixel pitch a (μm) of the electronic image sensor to be used is reduced to satisfy the above conditional expression (5), only open use is possible. .
Therefore, the aperture stop that determines the F value has a fixed inner diameter, and does not insert or remove the aperture stop or replace it. Then, at least one of the refracting surfaces adjacent to the aperture stop has a convex surface facing the aperture stop (in the present invention, the refracting surface adjacent to the image side corresponds), and a perpendicular line extending from the aperture stop to the optical axis. And the optical axis is located within 0.5 mm from the top of the convex surface, or the convex surface intersects or contacts the inner diameter portion of the aperture stop member including the back surface of the aperture stop part. In this way, the space for the aperture stop, which has occupied the space significantly compared to the prior art, is no longer necessary, and the space can be saved greatly, contributing significantly to downsizing.
[0025]
For light quantity adjustment, it is preferable to use transmittance varying means instead of the aperture stop. The transmittance varying means can be placed in any position in the optical path, so it is preferable to place the transmittance varying means in a space that originally has enough space. In particular, in the case of the present invention, it is preferable to insert between the lens group that moves for zooming and the image sensor. As the transmittance varying means, a device whose transmittance is variable by voltage or the like may be used, or a plurality of filters having different transmittances may be combined by being inserted and removed or replaced. In addition, a shutter for adjusting the light receiving time of the light beam guided to the electronic image sensor is preferably arranged in a space different from the aperture stop.
[0026]
Further, in the relationship between the open F value at the wide-angle end and the horizontal pixel pitch a (μm) of the electronic image sensor to be used, if the above conditional expression (5) (F ≧ a) is satisfied, there is no need for an optical low-pass filter. good. That is, all the media on the optical path between the zoom lens system and the image sensor may be air or an amorphous medium. This is because there are almost no frequency components that can cause aliasing distortion due to degradation of imaging characteristics due to diffraction and geometric aberration. Alternatively, each optical element between the zoom lens system and the electronic image pickup element has a medium boundary surface that is almost flat and has no spatial frequency characteristic conversion action such as an optical low-pass filter. It may be configured.
[0027]
Here, the configuration of the zoom lens of the present invention will be described in more detail.
The zoom lens of the present invention includes, in order from the object side, in order from the object side, a front subgroup having negative refractive power, a reflecting surface for bending the optical path, and a rear subgroup, and the reflecting surface is A first position-fixed lens group whose shape is variable and whose position is fixed at the time of zooming, and a first moving lens group that has positive refractive power and moves only in one direction when zooming from the wide-angle end to the telephoto end And a second lens group that has a positive refractive power and moves differently from the lens group when zooming from the wide-angle end to the telephoto end.
[0028]
Alternatively, the zoom lens of the present invention includes, in order from the object side, a front subgroup having negative refractive power in order from the object side, a reflecting surface for bending an optical path, and a rear subgroup, and the reflecting surface Is variable in shape and has a first position-fixed lens group whose position is fixed at the time of zooming, and has a positive refractive power adjacent to the first position-fixed lens group, and when zooming from the wide-angle end to the telephoto end. A first lens group that moves only in one direction, and a second lens group that has positive refractive power and moves differently from the first lens group when zooming from the wide-angle end to the telephoto end. May be configured.
[0029]
Furthermore, the zoom lens of the present invention may have a configuration in which a second position-fixed lens group is fixed on the image side of the second lens group. In that case, introducing an aspherical surface into the second position-fixing lens group is particularly good for correcting coma and astigmatism.
[0030]
When zooming from the wide-angle end to the telephoto end, it is preferable to use a zoom format in which the first moving lens group and the second moving lens group move while changing the relative distance. In this way, it is possible to obtain a high zoom ratio while performing focus position correction by zooming using space efficiently. In that case, the focal length fV2 of the second moving lens group, and the moving amount M1 of the first moving lens group and the moving amount M2 of the second moving lens group when zooming from the wide-angle end to the telephoto end when focusing on infinity are performed. The ratio should satisfy the following conditional expressions (6) and (7). In this case, the movement toward the image side is positive.
0.01 <L / fV2 <0.5 (6)
0.0 <M2 / M1 <1.2 (7)
If the lower limit of conditional expression (6) is not reached, the amount of movement at the time of zooming becomes excessively large, easily interferes with the first moving lens group and the second position fixing lens group, and requires a large driving force, which is not preferable.
On the other hand, if the upper limit value of conditional expression (6) is exceeded, the power of the first moving lens group becomes weak. For this reason, the movement amount at the time of zooming tends to increase. Or, when the amount of movement at the time of zooming does not increase, the zooming ratio tends to decrease.
If the upper limit value of conditional expression (7) is exceeded, a sufficient zoom ratio cannot be obtained.
On the other hand, if the lower limit value of conditional expression (7) is not reached, it is difficult to ensure the zoom ratio in this case as well.
[0031]
It is better to satisfy the following conditional expressions (6 ′) and (7 ′).
0.02 <L / fV2 <0.4 (6 ')
0.2 <M2 / M1 <1.1 (7 ')
Furthermore, it is best to satisfy the following conditional expressions (6 ") and (7").
0.04 <L / fV2 <0.35 (6 ")
0.4 <M2 / M1 <1.0 (7 ")
[0032]
In order to reduce the cost by reducing the number of components, one of the first moving lens group and the second moving lens group may be a single lens, and the other group may include at least a concave lens.
Since the first moving lens group and the second moving lens group of the present invention move in the same direction while changing the relative distance slightly during zooming, the moving space can be shared, and the focal position can be kept constant in a small space. In addition, there is an advantage that chromatic aberration can be corrected mutually by the first moving lens group and the second moving lens group in addition to being able to change the magnification. Accordingly, it is not necessary to complete correction of chromatic aberration in each group, and the above-described configuration is possible.
[0033]
In order to improve aberration correction and exit-side telecentricity, it is preferable to dispose the second position-fixing lens group closer to the image side than the second moving lens group. In that case, the following conditional expression (8) is preferably satisfied.
−0.25 <L / fR <0.4 (8)
Here, L is the diagonal length of the effective imaging area of the electronic image sensor, and fR is the focal length of the second position-fixed lens group.
[0034]
If the lower limit value of conditional expression (8) is not reached, the exit pupil position at the wide-angle end tends to approach the image plane, while if the upper limit value of conditional expression (8) is exceeded, the amount of change in the exit pupil position during zooming Becomes too large, both of which are likely to cause shading.
It is better to satisfy the following conditional expression (8 ′).
−0.2 <L / fR <0.3 (8 ′)
Furthermore, it is best to satisfy the following conditional expression (8 ").
-0.15 <L / fR <0.2 (8 ")
[0035]
It is also effective to correct an aberration that cannot be corrected by the first position-fixed lens group and the first moving lens group by introducing an aspherical surface into the second position-fixed lens group. In particular, it is very effective for correcting off-axis aberrations such as distortion, astigmatism, and coma. In this case, since a considerable amount of aberration occurring on the object side is canceled via the second position-fixed lens group, the balance of aberration is balanced by moving the second position-fixed lens group for focusing or the like. It will collapse. Therefore, it is desirable that the second position fixing lens group is fixed during the focusing operation.
[0036]
As described above, the zoom lens system suitable for reducing the depth of the camera and the mechanism for simplifying the mechanical mechanism and reducing the thickness are described.
Next, a description will be given of the configuration requirements for ensuring the imaging performance of the optical path folding zoom lens applied to the present invention.
First, at least one lens group out of the moving lens groups may be composed of two positive lenses and one negative lens. The one negative lens is preferably joined to at least one adjacent positive lens. Further, the two positive lenses and one negative lens are arranged from the object side in the order of positive lens, negative lens and positive lens, or in the order of positive lens, positive lens and negative lens. Good to be.
When at least one lens group among the moving lens groups is composed of a cemented lens component of a positive lens and a negative lens and a positive lens in order from the object side, the following conditional expression (9A) is satisfied. good.
0.65 <RVC3/ RVC1  <1.4… (9A)
However, RVC1Is the radius of curvature on the optical axis of the surface closest to the object side of the cemented lens, RVC3Is the radius of curvature on the optical axis of the most image side surface of the cemented lens.
[0037]
Exceeding the upper limit of conditional expression (9A) is advantageous for correcting spherical aberration, coma aberration, and astigmatism in all system aberrations, but has little effect of reducing decentration sensitivity by bonding.
On the other hand, if the lower limit of conditional expression (9A) is not reached, correction of spherical aberration, coma aberration, and astigmatism in all system aberrations tends to be difficult.
It is even better if the following conditional expression (9′A) is satisfied.
0.75 <RVC3/ RVC1  <1.2 ... (9'A)
Furthermore, it is best to satisfy the following conditional expression (9 "A).
0.85 <RVC3/ RVC1  <1.0 (9 "A)
The moving lens group that satisfies the conditional expression (9A), (9′A), or (9 ″ A) may be either the first moving lens group or the second moving lens group. It is preferable to satisfy these conditional expressions because it becomes easy to suppress aberration fluctuations during zooming.
[0038]
Furthermore, conditional expressions (10A) and (11A) relating to chromatic aberration correction should be satisfied.
0.2 <L / RVC2  <1.2 ... (10A)
15 <vVCP−νVCN                            … (11A)
Where L is the diagonal length (mm) of the effective imaging area of the electronic imaging device, and RVC2Is the radius of curvature on the optical axis of the cemented surface of the cemented lens of the moving lens group, νVCPIs the Abbe number on the d-line basis of the medium of the positive lens on the object side of the cemented surface, νVCNIs the Abbe number on the d-line basis of the medium of the negative lens on the image side of the cemented surface.
[0039]
If the lower limit of conditional expression (10A) is not reached, it is advantageous for correcting axial chromatic aberration and lateral chromatic aberration, but chromatic aberration of spherical aberration is likely to occur, and even if spherical aberration at the reference wavelength can be corrected well, it is short. The spherical aberration of the wavelength is not preferable because it is in an overcorrected state and causes color blur in the image.
On the other hand, if the upper limit value of conditional expression (10A) is exceeded, axial chromatic aberration and lateral chromatic aberration tend to be undercorrected or undercorrected due to short wavelength spherical aberration.
If the lower limit of conditional expression (11A) is not reached, axial chromatic aberration tends to be undercorrected.
On the other hand, there is no combination of media exceeding the upper limit value of conditional expression (11A) in nature.
It is more preferable that at least one of the following conditional expressions (10′A) and (11′A) is satisfied.
0.3 <L / RVC2  <1 ... (10'A)
20 <νVCP−νVCN                            … (11'A)
Furthermore, it is best to satisfy at least one of the following conditional expressions (10 "A) and (11" a).
0.35 <L / RVC2  <0.9 (10 "A)
25 <νVCP−νVCN                            … (11 "A)
Conditional expressions (11A), (11'A), and (11 "A)VCP−νVCNMay be determined not to exceed 90. A combination of media exceeding the upper limit 90 does not exist in nature.
Furthermore, νVCP−νVCNIt is desirable not to exceed 60. When the upper limit value 60 is exceeded, the material used becomes expensive.
[0040]
In a zoom lens that satisfies the conditional expression (9A), the following conditional expressions (12A) and (13A) may be added as auxiliary conditions for the condition (9A).
-1.2 <(RVS1+ RVS2) / (RVS1-RVS2<0.4 ... (12A)
0 <L / fVS  <0.9 (13A)
However, RVS1Is the radius of curvature on the optical axis of the object-side surface of the most image-side single lens in the group containing the cemented lens component of either the first moving lens group or the second moving lens group, RVS2Is the radius of curvature on the optical axis of the image side surface of the single lens closest to the image side in the group containing the cemented lens component of either the first moving lens group or the second moving lens group, and L is the electronic imaging The diagonal length of the effective imaging area of the element, fVSIs the focal length of the single lens closest to the image side in the first moving lens group or the second moving lens group that includes the cemented lens component.
[0041]
Conditional expression (12A) is a rule concerning the shape factor of the single lens.
If the lower limit of conditional expression (12A) is not reached, it is easy to reduce the air gap between the single lens and the cemented lens component, but it becomes difficult to correct coma and astigmatism.
On the other hand, if the upper limit value of conditional expression (12A) is exceeded, mechanical interference between the two lens components is likely to occur, and the distance between the two is increased in order to prevent this, which is not preferable.
If the lower limit value of conditional expression (13A) is not reached, the exit pupil position approaches the image plane and shading is likely to occur, and the eccentricity sensitivity between the two lens components tends to increase.
On the other hand, if the upper limit of conditional expression (13A) is exceeded, it is difficult to ensure a small and high zoom ratio.
It is more preferable that at least one of the following conditional expressions (12′A) and (13′A) is satisfied.
-0.9 <(RVS1+ RVS2) / (RVS1-RVS2<0.1 ... (12'A)
0.2 <L / fVS  <0.7 (13'A)
Furthermore, it is best to satisfy at least one of the following conditional expressions (12 "A) and (13" A).
-0.7 <(RVS1+ RVS2) / (RVS1-RVS2) <-0.1 ... (12 "A)
0.35 <L / fVS  <0.55 (13 "A)
[0042]
On the other hand, when the configuration of the first moving lens group or the second moving lens group is composed of a positive single lens and a cemented lens component of a positive lens and a negative lens in order from the object side, the above-described positive lens and negative lens The following conditional expression (9B) should be satisfied for exactly the same reason as the case where the lens is composed of a cemented lens component and a positive lens.
0.35 <RVC3/ RVC1  <0.8 (9B)
It is even better if the following conditional expression (9′B) is satisfied.
0.4 <RVC3/ RVC1  <0.7 (9'B)
Furthermore, it is best to satisfy the following conditional expression (9 "B).
0.45 <RVC3/ RVC1  <0.6 (9 "B)
The moving lens group that satisfies the conditional expression (9B), (9′B), or (9 ″ B) may be either the first moving lens group or the second moving lens group. It is preferable to satisfy these conditional expressions because it becomes easy to suppress aberration fluctuations during zooming.
[0043]
Further, it is preferable to satisfy the conditional expressions (10B) and (11B) relating to chromatic aberration correction.
-0.2 <L / RVC2  <0.8… (10B)
20 <νVCP−νVCN                              … (11B)
It is more preferable that at least one of the following conditional expressions (10′b) and (11′b) is satisfied.
-0.1 <L / RVC2  <0.7 (10'B)
25 <νVCP−νVCN                              … (11'B)
Furthermore, it is best to satisfy at least one of the following conditional expressions (10 "B) and (11" B).
0 <L / RVC2  <0.6 (10 "B)
30 <νVCP−νVCN                              … (11 "B)
For the conditional expressions (11B), (11'B), (11 "B),VCP−νVCNMay be determined not to exceed 90. A combination of media exceeding the upper limit 90 does not exist in nature.
Furthermore, νVCP−νVCNIt is desirable not to exceed 60. When the upper limit value 60 is exceeded, the material used becomes expensive.
[0044]
In a zoom lens that satisfies the conditional expression (9B), the following conditional expressions (12B) and (13B) may be added as auxiliary conditions for the conditional expression (9B).
-1.4 <(RVS1+ RVS2) / (RVS1-RVS2<0.2 ... (12B)
0.1 <L / fVS  <1.0 (13B)
It is more preferable that at least one of the following conditional expressions (12′B) and (13′B) is satisfied.
-1.1 <(RVS1+ RVS2) / (RVS1-RVS2) <-0.1 ... (12'B)
0.3 <L / fVS  <0.8… (13'B)
Furthermore, it is best to satisfy at least one of the following conditional expressions (12 "B) and (13" B).
-0.9 <(RVS1+ RVS2) / (RVS1-RVS2<−0.3… (12 "B)
0.45 <L / fVS  <0.65 (13 "B)
[0045]
By the way, depending on the configuration of the first moving lens group or the second moving lens group that includes the cemented lens component, all the lens groups on the image side of the fixed lens group defined by the conditional expression (2) or the like Composite magnification β at the telephoto end when focusing on an object point at infinityVRtAnd a more preferable range of the diagonal length L / fR of the effective imaging region of the electronic imaging device with respect to the focal length of the second position-fixed lens group indicated by the conditional expression (8) and the like. In particular, in the case where a cemented lens component of a positive lens and a negative lens and a positive lens are sequentially formed from the object side, it is further preferable to satisfy the conditional expressions (2′A) and (8′A).
1.5 <-βVRt  <2.6 ... (2'A)
-0.2 <L / fR <0.2 (8'A)
Furthermore, it is best to satisfy the conditional expressions (2 "A) and (8" A).
1.6 <-βVRt  <2.4 ... (2 "A)
−0.15 <L / fR <0.1 (8 "A)
[0046]
On the other hand, when the configuration of the first moving lens group or the second moving lens group includes, in order from the object side, a positive single lens and a cemented lens component of a positive lens and a negative lens, the following conditional expression (2 ′ It is even better to satisfy B) and (8'B).
1.3 <βVRt  <2.4 ... (2'B)
-0.1 <L / fR <0.3 (8'B)
Furthermore, it is best to satisfy the following conditional expressions (2 "B) and (8" B).
1.4 <βVRt  <2.2 ... (2 "B)
-0.05 <L / fR <0.2 (8 "B)
[0047]
Next, the rear side subgroup of the first position-fixed lens group is composed of two negative lenses and a positive lens in order from the object side in order to correct off-axis aberrations such as chromatic aberration and distortion, or A positive lens, a negative lens, and a positive lens may be used, and the negative lens may be joined to any adjacent positive lens. In that case, the following conditional expressions (14) and (15) should be satisfied.
3 <νC2N−νC2P  <40 (14)
-0.4 <Q · L / RC2C  <1.5 ... (15)
Where νC2PIs the Abbe number of the positive lens medium of the cemented lens component in the rear subgroup of the first position-fixed lens group, νC2PIs the Abbe number of the negative lens medium of the cemented lens component in the rear subgroup of the first position-fixed lens group, RC2CIs a radius of curvature on the optical axis of the cemented surface of the cemented lens component in the rear subgroup of the first position-fixed lens group. Note that Q = 1 when the order of the cemented lenses is negative lens and positive lens, and Q = -1 when the order is reverse.
[0048]
Whether the conditional expression (14) is below the lower limit or above the upper limit, simultaneous correction of longitudinal chromatic aberration and lateral chromatic aberration becomes difficult.
If the lower limit of conditional expression (15) is not reached, chromatic aberration of spherical aberration is likely to occur.In particular, even if the spherical aberration at the reference wavelength can be corrected well, the short-wavelength spherical aberration becomes undercorrected and the color blurs in the image. This is not preferable.
On the other hand, if the upper limit value of conditional expression (15) is exceeded, the sensitivity to bonding eccentricity increases, which is not preferable.
[0049]
Note that the configuration of the first moving lens group or the second moving lens group that includes the cemented lens component includes, in order from the object side, a cemented lens component of a positive lens and a negative lens, and a positive single lens. Is satisfied, the following conditional expressions (14′A) and (15′A) should be satisfied.
6 <νC2N−νC2P  <20 (14'A)
0.25 <Q ・ L / RC2C  <1.2 ... (15'A)
Further, it is more preferable that the following conditional expressions (14 "A) and (15" A) are satisfied.
9 <νC2N−νC2P  <17 ... (14 "A)
0.35 <Q · L / RC2C  <1 ... (15 "A)
[0050]
On the other hand, the configuration of the first moving lens group or the second moving lens group that includes the cemented lens component includes, in order from the object side, a positive single lens, and a cemented lens component of a positive lens and a negative lens. If it is, it is preferable to satisfy the following conditional expressions (14′B) and (15′B).
15 <vC2N−νC2P  <35 (14'B)
-0.25 <Q ・ L / RC2C  <0.7 (15'B)
Furthermore, it is more preferable that the following conditional expressions (14 "B) and (15" B) are satisfied.
22 <νC2N−νC2P  <30 ... (14 "B)
-0.15 <Q ・ L / RC2C  <0.5 ... (15 "B)
[0051]
Further, the front sub-group of the first position-fixed lens group is preferably composed of a negative meniscus single lens having a convex surface facing the object side in order to reduce the depth and improve the off-axis aberration. . With this arrangement, the depth of the optical system can be minimized while maintaining the angle of view. In that case, since there is no meaning unless the power of the negative lens is somewhat, the following conditional expression (in the power ratio between the front side subgroup of the first position fixed lens group and the rear side subgroup of the first position fixed lens group) Satisfy 16).
0.05 <fC1/ FC2  <1.0 (16)
Where fC1Is the focal length of the front subgroup of the first position-fixed lens group, fC2Is the focal length of the rear subgroup of the first position-fixed lens group.
[0052]
If the upper limit value of conditional expression (16) is exceeded, the combined magnification of the first and subsequent moving lens groups will decrease, and the amount of movement of the lens group that moves during zooming will increase. Alternatively, when the amount of movement of the lens group that moves during zooming does not increase, it is difficult to ensure a high zoom ratio.
On the other hand, if the lower limit of conditional expression (16) is not reached, the optical element on the object side including the prism tends to be large, which is disadvantageous in terms of aberration correction.
It is better to satisfy the following conditional expression (16 ′).
0.15 <fC1/ FC2  <0.8… (16 ')
Furthermore, it is best to satisfy the following conditional expression (16 ").
0.20 <fC1/ FC2  <0.6 ... (16 ")
[0053]
The front subgroup of the first position-fixed lens group is fixed at the time of zooming, but the rear subgroup of the first position-fixed lens group may be movable because it is relatively easy to move. In this case, it is preferable to move while drawing a convex locus on the image side during zooming.
[0054]
Note that the zoom lens used in the present invention preferably satisfies the following conditional expression (17).
1.8 <fT / fw (17)
Here, fT is the focal length of the entire zoom lens system at the telephoto end, and fw is the focal length of the entire zoom lens system at the wide angle end.
If the lower limit of conditional expression (17) is not reached, the zoom ratio of the entire zoom lens system will be smaller than 1.8.
Furthermore, it is more preferable that fT / fw does not exceed 5.5.
If it exceeds 5.5, the zoom ratio becomes large, and the amount of movement of the lens group that moves during zooming becomes too large, resulting in an increase in size in the direction in which the optical path is bent, making it impossible to achieve a compact imaging device. .
[0055]
The electronic image sensor used in the present invention is premised on that the wide angle end full angle of view is 55 degrees or more. 55 degrees is a wide angle end full angle of view normally required for an electronic imaging apparatus.
Moreover, it is preferable that the wide angle end angle of view in the electronic imaging apparatus is 80 degrees or less.
If the wide-angle end field angle exceeds 80 degrees, distortion is likely to occur, and it is difficult to make the first lens group compact. Therefore, it is difficult to reduce the thickness of the electronic imaging device.
[0056]
Finally, the requirements for thinning the infrared cut filter will be described.
In an electronic imaging device, an infrared absorption filter having a certain thickness is inserted on the object side of the imaging element so that normal infrared light does not enter the imaging surface.
If the infrared absorption filter is replaced with a coating having a small thickness in order to shorten or thin the optical system, the thickness is naturally reduced, but there is a side effect.
If a near-infrared sharp cut coat having a transmittance at a wavelength of 600 nm of 80% or more and a transmittance at a wavelength of 700 nm of 8% or less is introduced closer to the object side than the image pickup device behind the zoom lens system, However, the transmittance in the near infrared region having a wavelength of 700 nm or more is low, and the transmittance on the red side is relatively high. The magenta tendency on the bluish-purple side, which is a defect of a solid-state imaging device such as a CCD having a complementary color mosaic filter, is alleviated by gain adjustment, and color reproduction similar to that of a solid-state imaging device such as a CCD having a primary color filter can be obtained. Further, not only primary colors and complementary colors but also color reproduction of those having a strong reflectance in the near infrared region, such as plants and human skin.
[0057]
That is, it is desirable to satisfy the following conditional expressions (18) and (19).
τ600 / τ550 ≧ 0.8 (18)
τ700 / τ550 ≦ 0.08 (19)
However, (tau) 600 is the transmittance | permeability in wavelength 600nm, (tau) 550 is the transmittance | permeability in wavelength 550nm, (tau) 700 is the transmittance | permeability in wavelength 700nm.
It is better to satisfy the following conditional expressions (18 ′) and (19 ′).
τ600 / τ550 ≧ 0.85 (18 ')
τ700 / τ550 ≦ 0.05 (19 ')
Furthermore, it is best to satisfy the following conditional expressions (18 ") and (19").
τ600 / τ550 ≧ 0.9 (18 ")
τ700 / τ550 ≦ 0.03 (19 ")
[0058]
Another drawback of a solid-state imaging device such as a CCD is that the sensitivity to the near-ultraviolet wavelength of 550 nm is considerably higher than that of the human eye. This also highlights the color blur at the edge of the image due to chromatic aberration in the near ultraviolet region. In particular, it is fatal to downsize the optical system. Therefore, the ratio of the transmittance (τ400) at a wavelength of 400 nm to the transmittance (τ550) at a wavelength of 550 nm is less than 0.08, and the transmittance (τ440) at a wavelength of 440 nm to the transmittance (τ550) at a wavelength of 550 nm. If an absorber or reflector whose ratio exceeds 0.4 is inserted in the optical path, the wavelength range necessary for color reproduction is not lost (while maintaining good color reproduction), noise such as color bleeding is significantly reduced. Is done.
[0059]
That is, it is desirable to satisfy the following conditional expressions (20) and (21).
τ400 / τ550 ≦ 0.08 (20)
τ440 / τ550 ≧ 0.4 (21)
It is better to satisfy the following conditional expressions (20 ′) and (21 ′).
τ400 / τ550 ≦ 0.06 (20 ')
τ440 / τ550 ≧ 0.5 (21 ')
Furthermore, it is best to satisfy the following conditional expressions (20 ") and (21").
τ400 / τ550 ≦ 0.04 (20 ")
τ440 / τ550 ≧ 0.6 (21 ")
These filters are preferably installed between the imaging optical system and the image sensor.
[0060]
On the other hand, in the case of a complementary color filter, since the transmitted light energy is high, the sensitivity is substantially higher than that of a CCD with a primary color filter and it is advantageous in terms of resolution. It is.
[0061]
It should be noted that a better electronic imaging apparatus can be configured by appropriately combining the above conditional expressions and configurations.
In each conditional expression, only the upper limit value or only the lower limit value may be limited by the corresponding upper limit value and lower limit value of the more preferable conditional expression. Moreover, it is good also considering the corresponding value of the conditional expression as described in each below-mentioned Example as an upper limit or a lower limit.
[0062]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
First embodiment
FIG. 1 is a sectional view along an optical axis showing an optical configuration according to a first embodiment of a zoom lens used in an electronic image pickup apparatus according to the present invention, and shows a state at the time of folding when focusing on an object point at infinity at a wide angle. Yes. FIG. 2 is a cross-sectional view along the optical axis showing the optical configuration of the zoom lens according to the first embodiment when focusing on an object point at infinity. (A) is a wide angle end, (b) is an intermediate, and (c) is The state at the telephoto end is shown. 3 to 5 are diagrams showing spherical aberration, astigmatism, distortion aberration, and chromatic aberration of magnification when the zoom lens according to the first example is focused on an object point at infinity, FIG. 3 is a wide-angle end, and FIG. In the middle, FIG. 5 shows a state at the telephoto end.
[0063]
As shown in FIG. 1, the electronic image pickup apparatus of the first embodiment has a zoom lens and a CCD as an electronic image pickup element in order from the object side. In FIG. 1, I is the imaging surface of the CCD. Between the zoom lens and the imaging surface I, a planar flat CCD cover glass CG is provided.
The zoom lens has, in order from the object side, a first position fixed lens group G1, an aperture stop S, a first moving lens group G2, a second moving lens group G3, and a second position fixed lens group G4. ing.
The first position-fixed lens group G1 includes a negative meniscus single lens L1 having a convex surface directed toward the object side in order from the object side.1A front subgroup having a negative refractive power, a reflective optical element R1 having a reflecting surface for bending the optical path, and a biconcave negative lens L12Positive meniscus lens L1 with a convex surface facing the object sideThreeAnd a rear subgroup consisting of cemented lenses.
The reflective optical element R1 is configured as a surface mirror that bends the optical path by 90 °.
In each embodiment of the present invention, the aspect ratio of the effective imaging area is 3: 4, and the bending direction is the horizontal direction.
The first moving lens group G2 includes a positive meniscus lens L2 having a convex surface directed toward the object side in order from the object side.1Negative meniscus lens L2 with a convex surface facing the object side2And a biconvex positive lens L2ThreeAnd has a positive refractive power as a whole.
The second moving lens group G3 includes a positive meniscus lens L3 having a convex surface directed toward the object side.1It consists of
The second position-fixed lens group G4 includes, in order from the object side, a negative meniscus lens L4 having a convex surface directed toward the object side.1And biconvex positive lens L42And a cemented lens.
[0064]
When zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the positions of the first position fixing lens group G1 and the second position fixing lens group G4 are fixed, and the first moving lens group G2 moves to the object side together with the aperture stop S. Then, the second moving lens group G3 moves toward the image side to temporarily widen the distance from the first moving lens group G2, and then decreases the distance from the first moving lens group G2 while moving toward the object side. ing.
The position of the second position fixing lens group G4 is fixed even during the focusing operation.
The aspherical surface is a negative meniscus lens L1 having a convex surface facing the object side in the first position-fixed lens group G1.1The image side surface, the most object side surface of the first moving lens group G2, and the most image side surface of the second position fixing lens group G4.
[0065]
Next, numerical data of optical members constituting the zoom lens of the first embodiment are shown.
In the numerical data of the first embodiment, r1, R2, ... are the radius of curvature of each lens surface, d1, D2, ... are the thickness or air spacing of each lens, nd1, Nd2, ... is the refractive index of each lens at the d-line, νd1, Νd2,... Are the Abbe number of each lens, Fno. Is the F number, f is the focal length of the entire system, and D0 is the distance from the object to the first surface.
In the aspherical shape, the optical axis direction is z, the direction perpendicular to the optical axis is y, the conic coefficient is K, and the aspheric coefficient is A.Four, A6, A8, ATenIs expressed by the following equation.
z = (y2/ R) / [1+ {1- (1 + K) (y / r)2}1/2] + AFouryFour+ A6y6+ A8y8+ ATenyTen
These symbols are common to numerical data in the embodiments described later.
The third and fourth surfaces in the numerical data are virtual surfaces. As a reflection optical element having a reflection surface for bending an optical path, a prism having a refractive index of 1 is assumed, and its entrance surface and exit surface are designed.
[0066]
Numerical data 1
Figure 0004197888
Figure 0004197888
[0067]
Aspheric coefficient
Second side
K = 0
A2= 0 AFour= -3.1826 × 10-Four  A6= -1.6763 × 10-Five
A8= -7.7198 × 10-7    ATen= 0
9th page
K = 0
A2= 0 AFour= -6.9648 × 10-Four  A6= -8.0348 × 10-6
A8= -1.6092 × 10-6    ATen= 0
18th page
K = 0
A2= 0 AFour= 6.1299 × 10-Five  A6= 5.4502 × 10-Four
A8= -6.3390 × 10-Five    ATen= 0
[0068]
Zoom data (when focusing on an object point at infinity)
Figure 0004197888
[0069]
Second embodiment
FIG. 6 is a cross-sectional view along the optical axis showing an optical configuration according to the second embodiment of the zoom lens used in the electronic image pickup apparatus according to the present invention, and shows a state at the time of folding when focusing on an object point at the wide-angle end. Yes. FIG. 7 is a cross-sectional view along the optical axis showing the optical configuration of the zoom lens according to the second embodiment when focusing on an object point at infinity. The state at the telephoto end is shown.
[0070]
As shown in FIG. 6, the electronic image pickup apparatus of the second embodiment has a zoom lens and a CCD as an electronic image pickup element in order from the object side. In FIG. 6, I is the imaging surface of the CCD. Between the zoom lens and the imaging surface I, a planar flat CCD cover glass CG is provided.
The zoom lens has, in order from the object side, a first position fixed lens group G1, an aperture stop S, a first moving lens group G2, a second moving lens group G3, and a second position fixed lens group G4. ing.
The first position-fixed lens group G1 includes a negative meniscus single lens L1 having a convex surface directed toward the object side in order from the object side.1A front subgroup having a negative refractive power, a reflective optical element R1 having a reflecting surface for bending the optical path, and a biconcave negative lens L12Positive meniscus lens L1 with a convex surface facing the object sideThreeAnd a rear subgroup consisting of cemented lenses.
The reflective optical element R1 is configured as a surface mirror that bends the optical path by 90 °.
In each embodiment of the present invention, the aspect ratio of the effective imaging area is 3: 4, and the bending direction is the horizontal direction.
The first moving lens group G2 includes a positive meniscus lens L2 having a convex surface directed toward the object side in order from the object side.1Negative meniscus lens L2 with a convex surface facing the object side2And a biconvex positive lens L2ThreeAnd has a positive refractive power as a whole.
The second moving lens group G3 includes a positive meniscus lens L3 having a convex surface directed toward the object side.1It consists of
The second position-fixed lens group G4 includes a biconcave negative lens L4 in order from the object side.1'And biconvex positive lens L42And a cemented lens.
[0071]
When zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the positions of the first position fixing lens group G1 and the second position fixing lens group G4 are fixed, and the first moving lens group G2 moves to the object side together with the aperture stop S. Then, the second moving lens group G3 moves toward the image side to temporarily widen the distance from the first moving lens group G2, and then decreases the distance from the first moving lens group G2 while moving toward the object side. ing.
The position of the second position fixing lens group G4 is fixed even during the focusing operation.
The aspherical surface is a negative meniscus lens L1 having a convex surface facing the object side in the first position-fixed lens group G1.1The image side surface, the most object side surface of the first moving lens group G2, and the most image side surface of the second position fixing lens group G4.
[0072]
Next, numerical data of optical members constituting the zoom lens of the second embodiment are shown.
Numerical data 2
Figure 0004197888
Figure 0004197888
[0073]
Aspheric coefficient
Second side
K = 0
A2= 0 AFour= -3.0634 × 10-Four  A6= -1.8047 × 10-Five
A8= -1.2245 × 10-6    ATen= 0
9th page
K = 0
A2= 0 AFour= -8.2968 × 10-Four  A6= -4.4215 × 10-6
A8= -3.8788 × 10-6    ATen= 0
18th page
K = 0
A2= 0 AFour= -3.0414 × 10-Four  A6= 7.5042 × 10-Four
A8= -8.9306 × 10-Five    ATen= 0
[0074]
Zoom data (when focusing on an object point at infinity)
Figure 0004197888
[0075]
Third embodiment
FIG. 8 is a cross-sectional view along the optical axis showing the optical configuration according to the third embodiment of the zoom lens used in the electronic image pickup apparatus according to the present invention, and shows a state at the time of folding when focusing on an object point at infinity at the wide angle. Yes. FIG. 9 is a cross-sectional view along the optical axis showing the optical configuration of the zoom lens according to the third embodiment when focusing on an object point at infinity, where (a) is a wide angle end, (b) is an intermediate, and (c) is The state at the telephoto end is shown.
[0076]
As shown in FIG. 8, the electronic image pickup apparatus of the third embodiment has a zoom lens and a CCD as an electronic image pickup element in order from the object side. In FIG. 8, I is the imaging surface of the CCD. Between the zoom lens and the imaging surface I, a planar flat CCD cover glass CG is provided.
The zoom lens has, in order from the object side, a first position fixed lens group G1, an aperture stop S, a first moving lens group G2, a second moving lens group G3, and a second position fixed lens group G4. ing.
The first position-fixed lens group G1 includes a negative meniscus single lens L1 having a convex surface directed toward the object side in order from the object side.1A front subgroup having a negative refractive power, a reflective optical element R1 having a reflective surface for bending the optical path, and a biconvex positive lens L12'And biconcave negative lens L1Three'And a positive meniscus lens L1 having a convex surface facing the object sideFourAnd a rear subgroup consisting of
The reflective optical element R1 is configured as a surface mirror that bends the optical path by 90 °.
In each embodiment of the present invention, the aspect ratio of the effective imaging area is 3: 4, and the bending direction is the horizontal direction.
The first moving lens group G2 includes a positive meniscus lens L2 having a convex surface directed toward the object side in order from the object side.1Negative meniscus lens L2 with a convex surface facing the object side2And a biconvex positive lens L2ThreeAnd has a positive refractive power as a whole.
The second moving lens group G3 includes a biconvex positive lens L3.1'.
The second position-fixed lens group G4 includes, in order from the object side, a negative lens L4 having a concave surface on the object side and a flat surface on the image side.1A positive lens L4 having a flat surface on the object side and a convex surface on the image side2It is comprised by the cemented lens with '.
[0077]
When zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the positions of the first position fixing lens group G1 and the second position fixing lens group G4 are fixed, and the first moving lens group G2 moves to the object side together with the aperture stop S. The second moving lens group G3 is configured to temporarily widen the distance from the first moving lens group G2 while moving toward the object side, and then to reduce the distance from the first moving lens group G2.
The position of the second position fixing lens group G4 is fixed even during the focusing operation.
The aspherical surface is a negative meniscus lens L1 having a convex surface facing the object side in the first position-fixed lens group G1.1The image side surface, the most object side surface of the first moving lens group G2, and the most image side surface of the second position fixing lens group G4.
[0078]
Next, numerical data of optical members constituting the zoom lens of the third example are shown.
Numerical data 3
Figure 0004197888
Figure 0004197888
[0079]
Aspheric coefficient
Second side
K = 0
A2= 0 AFour= -2.1367 × 10-Four  A6= -2.2134 × 10-Five
A8= -9.8406 × 10-7    ATen= 0
11th page
K = 0
A2= 0 AFour= -7.2322 × 10-Four  A6= -4.5474 × 10-7
A8= -3.2137 × 10-6    ATen= 0
21st page
K = 0
A2= 0 AFour= 9.8601 × 10-Four  A6= 2.5377 × 10-Four
A8= -3.0336 × 10-Five    ATen= 0
[0080]
Zoom data (when focusing on an object point at infinity)
Figure 0004197888
[0081]
Fourth embodiment
FIG. 10 is a cross-sectional view along the optical axis showing an optical configuration according to the fourth embodiment of the zoom lens used in the electronic imaging device according to the present invention, and shows a state at the time of folding when focusing on an object point at infinity at the wide angle. Yes. FIG. 11 is a cross-sectional view along the optical axis showing the optical configuration of the zoom lens according to the fourth example when focusing on an object point at infinity, where (a) is a wide angle end, (b) is an intermediate, The state at the telephoto end is shown. 12 to 14 are diagrams showing spherical aberration, astigmatism, distortion aberration, and chromatic aberration of magnification when the zoom lens according to Example 4 is focused on an object point at infinity, FIG. 12 is a wide-angle end, and FIG. FIG. 14 shows the state at the telephoto end.
[0082]
As shown in FIG. 10, the electronic image pickup apparatus of the fourth embodiment has a zoom lens and a CCD as an electronic image pickup element in order from the object side. In FIG. 10, I is the imaging surface of the CCD. Between the zoom lens and the imaging surface I, a planar flat CCD cover glass CG is provided.
The zoom lens has, in order from the object side, a first position fixed lens group G1, an aperture stop S, a first moving lens group G2, a second moving lens group G3, and a second position fixed lens group G4. ing.
The first position-fixed lens group G1 includes a negative meniscus single lens L1 having a convex surface directed toward the object side in order from the object side.1A front subgroup having a negative refractive power, a reflective optical element R1 having a reflecting surface for bending the optical path, and a negative meniscus lens L1 having a convex surface facing the object side2"A positive meniscus lens L1 with a concave surface facing the object side"ThreeAnd a rear subgroup consisting of cemented lenses.
The reflective optical element R1 is configured as a surface mirror that bends the optical path by 90 °.
In each embodiment of the present invention, the aspect ratio of the effective imaging area is 3: 4, and the bending direction is the horizontal direction.
The first moving lens group G2 includes a biconvex positive lens L2 in order from the object side.1'And a positive meniscus lens L2 having a convex surface facing the object side2'And a negative meniscus lens L2 having a convex surface facing the object sideThreeIt has a positive refractive power as a whole.
The second moving lens group G3 includes a biconvex positive lens L3.1'.
The second position-fixed lens group G4 includes a biconvex positive lens L4 in order from the object side.1"'And a negative meniscus lens L4 having a concave surface on the object side2"And a cemented lens.
[0083]
When zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the positions of the first position fixing lens group G1 and the second position fixing lens group G4 are fixed, and the first moving lens group G2 moves to the object side together with the aperture stop S. Then, the second moving lens group G3 moves toward the image side to temporarily widen the distance from the first moving lens group G2, and then decreases the distance from the first moving lens group G2 while moving toward the object side. ing.
The position of the second position fixing lens group G4 is fixed even during the focusing operation.
The aspherical surface is a negative meniscus lens L1 having a convex surface facing the object side in the first position-fixed lens group G1.1The image side surface, the most object side surface of the first moving lens group G2, and the most image side surface of the second position fixing lens group G4.
[0084]
Next, numerical data of optical members constituting the zoom lens of the fourth example are shown.
Numerical data 4
Figure 0004197888
Figure 0004197888
[0085]
Aspheric coefficient
Second side
K = 0
A2= 0 AFour= -5.3261 × 10-Four  A6= 2.9820 × 10-7
A8= -2.8551 × 10-7    ATen= 0
9th page
K = 0
A2= 0 AFour= -7.0758 × 10-Four  A6= -5.4206 × 10-6
A8= -3.3921 × 10-7    ATen= 0
16th page
K = 0
A2= 0 AFour= -4.4139 × 10-Four  A6= -8.9132 × 10-Five
A8= 1.1288 × 10-Five     ATen= 0
[0086]
Zoom data (when focusing on an object point at infinity)
Figure 0004197888
[0087]
Next, values of parameters of the conditional expression in the above embodiment are shown in the following table.
Figure 0004197888
In the table, the bending point is indicated by a distance from the front surface (third surface) of the imaginary surface of the lens modulator (a distance between the 45 ° reflection surface and the optical axis).
In each of the above embodiments, the reflecting surface of each numerical data is a flat surface when focusing on an infinite object point, and a concave surface when focusing on an object point at a short distance.
It should be noted that, from the principle of variable shape, it is preferable that the surface is slightly concave even when focusing on an object point at infinity, and a concave surface with a stronger curvature is used when focusing on an object point at close distance. The radius of curvature of the reflecting surface is at the intersection with the optical axis and may be an aspherical surface.
[0088]
Here, the diagonal length L and the pixel interval a of the effective imaging surface of the electronic imaging device will be described. FIG. 15 is a diagram showing an example of a pixel array of the electronic image pickup element used in each embodiment of the present invention, and R (red), G (green), and B (blue) pixels or cyan, magenta, and the like at a pixel interval a. Pixels of four colors of yellow and green (green) (FIG. 24) are arranged in a mosaic pattern. The effective image pickup surface means a region in the photoelectric conversion surface on the image pickup element used for reproduction (display on a personal computer, printing by a printer, etc.) of a taken image. The effective image pickup surface shown in the figure is set to a region narrower than the entire photoelectric conversion surface of the image pickup device in accordance with the performance of the optical system (image circle that can ensure the performance of the optical system). The diagonal length L of the effective imaging surface is the diagonal length of this effective imaging surface. Note that the imaging range used for video reproduction may be variously changed. However, when the zoom lens of the present invention is used in an imaging apparatus having such a function, the diagonal length L of the effective imaging surface changes. In such a case, the diagonal length L of the effective imaging surface in the present invention is the maximum value in the possible range.
[0089]
In each of the above embodiments, a near-infrared cut filter is provided on the image side of the final lens group, or a near-infrared cut coat is provided on the incident surface side surface of the CCD cover glass CG, or on the incident surface side of another lens. It is given on the surface. Further, no low-pass filter is disposed in the optical path from the entrance surface of the zoom lens to the imaging surface. The near-infrared cut filter and near-infrared cut coat surface are configured such that the transmittance at a wavelength of 60 nm is 80% or more and the transmittance at a wavelength of 700 nm is 10% or less. Specifically, it is a multilayer film composed of the following 27 layers, for example. However, the design wavelength is 780 nm.
[0090]
Substrate material Physical film thickness (nm) λ / 4

1st layer Al2OThree      58.96 0.50
Second layer TiO2       84.19 1.00
3rd layer SiO2     134.14 1.00
4th layer TiO2       84.19 1.00
5th layer SiO2     134.14 1.00
6th layer TiO2       84.19 1.00
7th layer SiO2     134.14 1.00
8th layer TiO2       84.19 1.00
9th layer SiO2     134.14 1.00
10th layer TiO2        84.19 1.00
11th layer SiO2      134.14 1.00
12th layer TiO2        84.19 1.00
13th layer SiO2      134.14 1.00
14th layer TiO2        84.19 1.00
15th layer SiO2      178.41 1.33
16th layer TiO2      101.03 1.21
17th layer SiO2      167.67 1.25
18th layer TiO2        96.82 1.15
19th layer SiO2      147.55 1.05
20th layer TiO2        84.19 1.00
21st layer SiO2      160.97 1.20
22nd layer TiO2        84.19 1.00
23rd layer SiO2      154.26 1.15
24th layer TiO2        95.13 1.13
25th layer SiO2      160.97 1.20
26th layer TiO2        99.34 1.18
27th layer SiO2        87.19 0.65

Sky
[0091]
The transmittance characteristics of the near infrared sharp cut coat are as shown in FIG.
Further, on the exit surface side of the CCD cover glass CG subjected to the near-infrared cut coat or the exit surface side of another lens subjected to the near-infrared cut coat, a color in a short wavelength region as shown in FIG. The color reproducibility of the electronic image is further enhanced by providing a color filter that reduces the transmission of light or by performing coating.
Specifically, the ratio of the transmittance of the wavelength of 420 nm to the transmittance of the wavelength having the highest transmittance at a wavelength of 400 nm to 700 nm is 15% or more by the near infrared cut filter or the near infrared cut coating. The ratio of the transmittance at a wavelength of 400 nm to the transmittance at the highest wavelength is preferably 6% or less.
Thereby, it is possible to reduce the difference between the recognition of the color of the human eye and the color of the image to be captured and reproduced. In other words, it is possible to prevent deterioration of the image due to the human eye easily recognizing a short wavelength color that is difficult to be recognized by human vision.
[0092]
If the ratio of the transmittance at the wavelength of 400 nm exceeds 6%, the single wavelength castle that is difficult to be recognized by the human eye is regenerated to a wavelength that can be recognized. If the ratio is less than 15%, the reproduction of wavelength castles that can be recognized by humans becomes low, and the color balance becomes poor.
Such means for limiting the wavelength is more effective in an imaging system using a complementary color mosaic filter.
[0093]
In each of the above embodiments, as shown in FIG. 17, the coating has a transmittance of 0% at a wavelength of 400 nm, a transmittance of 90% at a wavelength of 420 nm, and a transmittance peak of 100% at a wavelength of 440 nm.
Then, by multiplying the action with the above-mentioned near-infrared sharp cut coat, the transmittance at a wavelength of 450 nm is peaked at 99%, the transmittance at a wavelength of 400 nm is 0%, the transmittance at a wavelength of 420 nm is 80%, and the wavelength is 600 nm. The transmittance is 82%, and the transmittance at a wavelength of 700 nm is 2%. As a result, more faithful color reproduction is performed.
[0094]
In addition, on the imaging surface I of the CCD, as shown in FIG. 18, a complementary color mosaic filter is provided in which four color filters of cyan, magenta, yellow, and green are provided in a mosaic pattern corresponding to the imaging pixels. ing. These four types of color filters are arranged in a mosaic so that each of them has approximately the same number and adjacent pixels do not correspond to the same type of color filter. Thereby, more faithful color reproduction becomes possible.
[0095]
Specifically, as shown in FIG. 18, the complementary color mosaic filter includes at least four types of color filters, and the characteristics of the four types of color filters are preferably as follows.
Green color filter G has wavelength GPThe yellow color filter Y with a spectral intensity peak ateIs the wavelength YPThe cyan color filter C has a wavelength CPAnd the magenta color filter M has a wavelength MP1And MP2And the following conditional expression is satisfied.
510 nm <GP  <540 nm
5 nm <YP-GP  <35nm
−100 nm <CP-GP  <-5nm
430 nm <MP1  <480nm
580 nm <MP2  <640nm
[0096]
Further, the green, yellow, and cyan color filters have an intensity of 80% or more at a wavelength of 530 nm with respect to each spectral intensity peak, and the magenta color filter has an intensity of 10% at a wavelength of 530 nm. From the viewpoint of enhancing the color reproducibility, it is more preferable that the strength is 50 to 50%.
[0097]
An example of each wavelength characteristic in each of the above embodiments is shown in FIG. The green color filter G has a spectral intensity beak at a wavelength of 525 nm. Yellow color filter YeHas a spectral intensity peak at a wavelength of 555 nm. The cyan color filter C has a spectral intensity peak at a wavelength of 510 nm. The magenta color filter M has peaks at a wavelength of 445 nm and a wavelength of 620 nm. In addition, each color filter at a wavelength of 530 nm has a G of 99%, YeIs 95%, C is 97%, and M is 38%.
[0098]
In the case of such a complementary color filter, the following signal processing is performed electrically by a controller (not shown) (or a controller used in a digital camera), that is,
Luminance signal
Y = | G + M + Ye+ C | × 1/4
Color signal
R−Y = | (M + Ye)-(G + C) |
B−Y = | (M + C) − (G + Ye) |
Through this signal processing, it is converted into R (red), G (green), and B (blue) signals.
The arrangement position of the near infrared sharp cut coat described above may be any position on the optical path.
[0099]
Further, in the numerical data of each of the above embodiments, the distance (d from the position of the aperture stop S to the convex surface of the lens on the next image side (d8) Is 0, it means that the surface top position of the convex surface of the lens is equal to the intersection of the optical axis with the perpendicular drawn from the aperture stop S to the optical axis.
In each of the above embodiments, the diaphragm S is a flat plate, but a black coating member having a circular opening may be used as another configuration. Alternatively, a funnel-shaped stop as shown in FIG. 20 may be placed along the inclination of the convex surface of the lens. Furthermore, a stop may be formed in a lens frame that holds the lens.
[0100]
In each of the above embodiments, the transmittance varying means for adjusting the amount of light and the shutter for adjusting the light receiving time in the present invention may be arranged at the image side air interval of the second moving lens group G3. Designed to be able to.
And as for the light quantity adjusting means, as shown in FIG. 21, a turret-shaped configuration in which a transparent surface or a hollow opening, an ND filter with a transmittance of 1/2, an ND filter with a transmittance of 1/4, etc. are provided. Can be used.
[0101]
A specific example is shown in FIG. However, in this figure, for convenience, the first position fixing lens group G1 to the first moving lens G2 are omitted. As shown in FIG. 21, the brightness can be adjusted in 0, −1, −2, and −3 positions on the optical axis between the second moving lens group G3 and the second position fixing lens G4. A turret 10 is arranged. The turret 10 includes an aperture having a transmittance of 100%, an ND filter having a transmittance of 50%, an ND filter having a transmittance of 25%, and a transmittance of 12.5 in the region where the effective light beam is transmitted. % ND filter provided with openings 1A, 1B, 1C, 1D.
The amount of light is adjusted by arranging one of the openings on the optical axis between the lenses, which is a space different from the aperture position, by rotating the turret 10 around the rotation axis 11.
[0102]
Further, as shown in FIG. 23, as the light amount adjusting means, a filter surface capable of adjusting the light amount may be provided so as to suppress unevenness in the light amount. The filter surface of FIG. 23 has concentrically different transmittances, and the amount of light decreases toward the center.
Then, by arranging the filter surface, it may be configured to make the transmittance uniform for a dark subject, giving priority to securing the light amount at the center, and to compensate for uneven brightness only for a bright subject. .
[0103]
Furthermore, in consideration of thinning of the entire apparatus, an electro-optical element that can electrically control the transmittance can be used.
For example, as shown in FIG. 24, the electro-optic element sandwiches a TN liquid crystal cell between two parallel flat plates having a polarizing film whose polarization direction coincides with that of the transparent electrode, and appropriately changes the voltage between the transparent electrodes. Thus, it can be constituted by a liquid crystal filter or the like for adjusting the amount of transmitted light by changing the polarization direction in the liquid crystal.
In this liquid crystal filter, the voltage applied to the TN liquid crystal cell is adjusted via a variable resistor to change the alignment of the TN liquid crystal cell.
[0104]
Furthermore, a shutter for adjusting the light reception time may be provided as the light amount adjusting means in place of the various filters for adjusting the transmittance as described above. Alternatively, a shutter may be provided along with a filter.
The shutter may be composed of a focal plane shutter with a moving curtain arranged in the vicinity of the image plane, or may be composed of various things such as a two-lens lens shutter, a focal plane shutter, and a liquid crystal shutter provided in the middle of the optical path. I do not care.
[0105]
FIG. 25 is a schematic configuration diagram showing an example of a rotary focal plane shutter that is one of focal plane shutters for adjusting a light receiving time applicable to the electronic imaging apparatus according to each embodiment of the present invention, and (a) is a back surface diagram. FIGS. 32B and 32D are front views, and FIGS. 32A to 32D are views of the rotary shutter curtain B rotating from the image plane side.
In FIG. 25, A is a shutter substrate, B is a rotary shutter curtain, C is a rotary shaft of the rotary shutter curtain, and D1 and D2 are gears.
[0106]
In the electronic imaging device of the present invention, the shutter substrate A is configured to be disposed immediately before the image plane or in an arbitrary optical path. The shutter substrate A is provided with an opening A1 that transmits the effective light beam of the optical system. The rotary shutter curtain B is formed in a substantially semicircular shape. The rotary shaft C of the rotary shutter curtain is integrated with the rotary shutter curtain B. In addition, the rotation axis C rotates with respect to the shutter substrate A. Further, the rotation axis C is connected to gears D1 and D2 on the surface of the shutter substrate A. The gears D1 and D2 are connected to a motor (not shown).
Then, by driving a motor (not shown), the rotary shutter curtain B is rotated about the rotation axis C in the order of FIGS. 26 (a) to 26 (d) via the gears D2, D1 and the rotation axis C. It has become. The rotary shutter curtain B functions as a shutter by shielding and retracting the opening A1 of the shutter substrate A by rotation.
The shutter speed is adjusted by changing the rotation speed of the rotary shutter curtain B.
[0107]
Although the light amount adjusting means has been described above, in the above-described embodiment of the present invention, these shutters and transmittance variable filters are disposed, for example, on the 18th surface (INF) of the third embodiment. In addition, as long as these light quantity adjustment means are positions different from the above-mentioned aperture stop, they may be arranged at other positions.
[0108]
Further, the above-described electro-optical element may also serve as a shutter. This is more preferable in terms of reducing the number of parts and reducing the size of the optical system.
[0109]
Next, a configuration example of a variable mirror applicable as a reflective optical element having a reflection surface for bending an optical path in the zoom lens of the electronic imaging apparatus of the present invention will be described.
FIG. 27 is a schematic configuration diagram showing an example of a deformable mirror 409 applicable as a reflective optical element having a reflecting surface for bending the zoom lens of the present invention.
First, the basic configuration of the optical property variable shape mirror 409 will be described.
[0110]
The deformable mirror 409 is an optical property deformable mirror (hereinafter simply referred to as a deformable mirror) having a thin film (reflecting surface) 409a made of aluminum coating or the like and a plurality of electrodes 409b. A plurality of variable resistors connected to each electrode 409b, 414 is a computing device for controlling the resistance values of the plurality of variable resistors 411, 415, 416 and 417 are temperature sensors connected to the computing device 414, respectively. A humidity sensor and a distance sensor, which are arranged as shown in the figure, constitute one optical device.
[0111]
The surface of the deformable mirror does not have to be a plane, but a spherical surface, a rotationally symmetric aspherical surface, a spherical surface that is decentered with respect to the optical axis, a plane, a rotationally symmetric aspherical surface, or an aspherical surface that has a symmetric surface, or a symmetric surface. May have any shape, such as an aspherical surface having only one surface, an aspherical surface having no symmetry surface, a free-form surface, a surface having a non-differentiable point or line, and any reflection or refracting surface. Any surface that can be affected. Hereinafter, these surfaces are collectively referred to as an extended curved surface.
[0112]
The shape of the reflecting surface of the deformable mirror is preferably a free-form surface. This is because aberration correction is easy and advantageous.
The free-form surface used in the present invention is defined by the following formula. The Z axis of this defining formula is the axis of the free-form surface.
[0113]
Figure 0004197888
Here, the first term of the equation (a) is a spherical term, and the second term is a free-form surface term. M is a natural number of 2 or more.
In the spherical term,
c: vertex curvature
k: Conic constant (conical constant)
r = √ (X2 + Y2)
It is.
[0114]
The free-form surface term is
Figure 0004197888
However, Cj (j is an integer of 2 or more) is a coefficient.
In general, the free-form surface does not have a symmetric surface in both the XZ plane and the YZ plane, but by setting all odd-order terms of X to 0, the plane of symmetry is parallel to the YZ plane. Is a free-form surface with only one. Further, by setting all odd-numbered terms of Y to 0, a free-form surface having only one symmetry plane parallel to the XZ plane is obtained.
[0115]
In the deformable mirror of this embodiment, as shown in FIG. 28, a piezoelectric element 409c is interposed between a thin film 409a and an electrode 409b, and these are provided on a support base 423. By changing the voltage applied to the piezoelectric element 409c for each electrode 409b, the piezoelectric element 409c can be partially expanded and contracted to change the shape of the thin film 409a. The shape of the electrode 409b may be concentric division as shown in FIG. 28, rectangular division as shown in FIG. 29, or any other appropriate shape can be selected. . In FIG. 27, reference numeral 424 denotes a shake (blur) sensor connected to the arithmetic unit 414. For example, the arithmetic unit detects the shake of the digital camera and deforms the thin film 409a so as to compensate for the disturbance of the image due to the shake. The voltage applied to the electrode 409b via 414 and the variable resistor 411 is changed. At this time, signals from the temperature sensor 415, the humidity sensor 416, and the distance sensor 417 are considered at the same time, and focusing, temperature / humidity compensation, and the like are performed. In this case, since stress accompanying deformation of the piezoelectric element 409c is applied to the thin film 409a, it is preferable that the thin film 409a is made thick to some extent and has a corresponding strength.
[0116]
FIG. 30 is a schematic configuration diagram showing still another embodiment of the deformable mirror 409 applicable as a reflecting optical element having a reflecting surface for bending the zoom lens of the present invention.
The deformable mirror of this embodiment is composed of two piezoelectric elements 409c and 409c ′ in which a piezoelectric element interposed between a thin film 409a and an electrode 409b is made of a material having piezoelectric characteristics in opposite directions. This is different from the deformable mirror of the embodiment shown in FIG. That is, if the piezoelectric elements 409c and 409c 'are made of a ferroelectric crystal, they are arranged so that the directions of the crystal axes are opposite to each other. In this case, since the piezoelectric elements 409c and 409c 'expand and contract in the opposite direction when a voltage is applied, the force for deforming the thin film 409a is stronger than in the embodiment shown in FIG. There is an advantage that the shape can be changed greatly.
[0117]
Examples of the material used for the piezoelectric elements 409c and 409c ′ include piezoelectric substances such as barium titanate, Rossiel salt, crystal, tourmaline, potassium dihydrogen phosphate (KDP), ammonium dihydrogen phosphate (ADP), and lithium niobate. , Polycrystals of the same substance, crystals of the same substance, PbZrOThreeAnd PbTiOThreeThere are piezoelectric ceramics of solid solution, organic piezoelectric materials such as polyvinyl difluoride (PVDF), ferroelectric materials other than the above, especially organic piezoelectric materials have a low Young's modulus and can be deformed greatly even at low voltages. ,preferable. When these piezoelectric elements are used, it is possible to appropriately deform the shape of the thin film 409a in the above embodiment if the thickness is made non-uniform.
[0118]
The piezoelectric elements 409c and 409c ′ may be made of a piezoelectric material such as polyurethane, silicone rubber, acrylic elastomer, PZT, PLZT, polyvinylidene fluoride (PVDF), vinylidene cyanide copolymer, vinylidene fluoride, A copolymer of fluoroethylene or the like is used.
When an organic material having piezoelectricity, a synthetic resin having piezoelectricity, an elastomer having piezoelectricity, or the like is used, a large deformation of the deformable mirror surface may be realized.
[0119]
When an electrostrictive material such as acrylic elastomer or silicon rubber is used for the piezoelectric element 409c in FIGS. 27 and 31, the piezoelectric element 409c is bonded to another substrate 409c-1 and the electrostrictive material 409c-2. It may be a different structure.
[0120]
FIG. 31 is a schematic diagram showing still another embodiment of the deformable mirror 409 applicable as a reflecting optical element having a reflecting surface for bending the zoom lens of the present invention.
In the deformable mirror of this embodiment, the piezoelectric element 409c is sandwiched between the thin film 409a and the electrode 409d, and a voltage is applied between the thin film 409a and the electrode 409d via the drive circuit 425 controlled by the arithmetic unit 414. In addition, separately from this, a voltage is also applied to the electrode 409b provided on the support base 423 via the drive circuit 425 controlled by the arithmetic unit 414. Therefore, in this embodiment, the thin film 409a can be deformed doubly by the voltage applied between the electrode 409d and the electrostatic force generated by the voltage applied to the electrode 409b. Therefore, there are advantages that more deformation patterns are possible and that the responsiveness is fast.
[0121]
If the sign of the voltage between the thin film 409a and the electrode 409d is changed, the deformable mirror can be deformed into a convex surface and a concave surface. In that case, a large deformation may be performed by the piezoelectric effect, and a minute shape change may be performed by electrostatic force. Further, the piezoelectric effect may be mainly used for the deformation of the convex surface, and the electrostatic force may be mainly used for the deformation of the concave surface. Note that the electrode 409d may be composed of a plurality of electrodes like the electrode 409b. This situation is shown in FIG. In the present application, the piezoelectric effect, the electrostrictive effect, and the electrostriction are collectively referred to as the piezoelectric effect. Therefore, an electrostrictive material is also included in the piezoelectric material.
[0122]
FIG. 32 is a schematic block diagram showing still another embodiment of the deformable mirror 409 applicable as a reflective optical element having a reflecting surface for bending the zoom lens of the present invention.
The deformable mirror of the present embodiment can change the shape of the reflecting surface using electromagnetic force. A permanent magnet 426 is provided on the inner bottom surface of the support base 423, and silicon nitride is provided on the top surface. Alternatively, a peripheral portion of a substrate 409e made of polyimide or the like is placed and fixed, and a thin film 409a made of a metal coat such as aluminum is attached to the surface of the substrate 409e to constitute a deformable mirror 409. . A plurality of coils 427 are disposed on the lower surface of the substrate 409e, and these coils 427 are each connected to the arithmetic unit 414 via a drive circuit 428. Accordingly, an appropriate current is supplied from each drive circuit 428 to each coil 427 by an output signal from the arithmetic unit 414 corresponding to a change in the optical system required by the arithmetic unit 414 based on signals from the sensors 415, 416, 417, and 424. Is supplied, each coil 427 is repelled or attracted by an electromagnetic force acting between the permanent magnet 426 and deforms the substrate 409e and the thin film 409a.
[0123]
In this case, each coil 427 can flow a different amount of current. Further, the number of the coils 427 may be one, or the permanent magnet 426 may be attached to the substrate 409e and the coil 427 may be provided on the inner bottom surface side of the support base 423. The coil 427 may be made by a technique such as lithography, and the coil 427 may contain an iron core made of a ferromagnetic material.
[0124]
In this case, as shown in FIG. 33, the winding density of the thin film coil 427 can be changed depending on the location, whereby desired deformation can be given to the substrate 409e and the thin film 409a. One coil 427 may be provided, and an iron core made of a ferromagnetic material may be inserted into these coils 427.
[0125]
FIG. 34 is a schematic diagram showing still another embodiment of the deformable mirror 409 applicable as a reflecting optical element having a reflecting surface for bending the zoom lens of the present invention. In the figure, reference numeral 412 denotes a power source.
In the deformable mirror of this embodiment, the substrate 409e is made of a ferromagnetic material such as iron, and the thin film 409a as a reflective film is made of aluminum or the like. In this case, since it is not necessary to provide a thin film coil, the structure is simple and the manufacturing cost can be reduced. If the power switch 413 is replaced with a switching / power switch, the direction of the current flowing in the coil 427 can be changed, and the shapes of the substrate 409e and the thin film 409a can be freely changed. FIG. 35 shows the arrangement of the coil 427 in this embodiment, and FIG. 36 shows another arrangement example of the coil 427, but these arrangements can also be applied to the embodiment shown in FIG. FIG. 37 shows an arrangement of permanent magnets 426 that is suitable when the arrangement of the coil 427 is as shown in FIG. 36 in the embodiment shown in FIG. That is, as shown in FIG. 37, if the permanent magnets 426 are arranged radially, a subtle deformation can be given to the substrate 409e and the thin film 409a as compared with the embodiment shown in FIG. Further, when the substrate 409e and the thin film 409a are deformed by using electromagnetic force in this way (the embodiment of FIGS. 33 and 34), there is an advantage that the device can be driven at a lower voltage than when electrostatic force is used.
[0126]
Although several embodiments of the deformable mirror have been described above, two or more kinds of forces may be used to change the shape of the mirror as shown in the example of FIG. That is, the deformable mirror may be deformed by simultaneously using two or more of electrostatic force, electromagnetic force, piezoelectric effect, magnetostriction, fluid pressure, electric field, magnetic field, temperature change, electromagnetic wave, and the like. That is, if the optical characteristic variable optical element is made by using two or more different driving methods, large deformation and fine deformation can be realized at the same time, and an accurate mirror surface can be realized.
[0127]
FIG. 38 shows an imaging system using a deformable mirror 409 applicable as a reflective optical element having a reflecting surface for bending a zoom lens according to still another embodiment of the present invention, for example, a digital camera of a mobile phone, It is a schematic block diagram of the imaging system used for an endoscope, an electronic endoscope, a digital camera for personal computers, a digital camera for PDAs, and the like.
In the imaging system of the present embodiment, the reflective optical element R1 in the optical configuration shown in the first embodiment is configured by a deformable mirror 409. These zoom lenses, the CCD 408 that is an electronic image pickup device, and the control system 103 constitute one image pickup unit 104. In the imaging unit 104 of the present embodiment, a negative meniscus single lens L1 having a convex surface facing the object side.1The light from the object that has passed through is condensed by the deformable mirror 409, and is a biconcave negative lens L1.2A positive meniscus lens L1 having a convex surface facing the object sideThreeThe first moving lens group G2, the second moving lens group G3, the second position fixing lens group G4, and the CCD cover glass CG are imaged on the CCD 408 which is a solid-state image sensor. The deformable mirror 409 is a kind of optical characteristic variable optical element, and is also called a variable focus mirror.
[0128]
According to this embodiment, even if the object distance changes, it is possible to focus by deforming the deformable mirror 409, it is not necessary to drive the lens with a motor or the like, and the size, weight, and power consumption are reduced. Excellent in terms of conversion. The imaging unit 104 can be used in all embodiments as an imaging system of the present invention. Also, by using a plurality of deformable mirrors 409, it is possible to make a zoom and variable magnification imaging system and optical system.
FIG. 38 shows a configuration example of a control system including a transformer booster circuit using coils in the control system 103. In particular, when a laminated piezoelectric transformer is used, the size can be reduced. Although the booster circuit can be used for the deformable mirror using all electricity of the present invention, it is particularly useful for the deformable mirror when the electrostatic force and the piezoelectric effect are used. In order to perform focusing with the deformable mirror 409, for example, an object image is formed on the solid-state imaging device 408, and the high frequency component of the object image is maximized while changing the focal length of the deformable mirror 409. Find it. In order to detect a high-frequency component, a processing circuit including a microcomputer or the like is connected to the solid-state image sensor 408, and the high-frequency component may be detected therein.
[0129]
The electronic imaging apparatus using the folding zoom lens of the present invention as described above forms an object image with an imaging optical system such as a zoom lens, and the image is received by an imaging element such as a CCD or a silver salt film. It can be used for a photographing apparatus that performs the above, especially a digital camera, a video camera, a personal computer which is an example of an information processing apparatus, a telephone, especially a mobile phone which is convenient to carry. The embodiment is illustrated below.
[0130]
39 to 41 are conceptual views of a configuration in which the folding zoom lens according to the present invention is incorporated in the photographing optical system 41 of the digital camera. FIG. 39 is a front perspective view showing the appearance of the digital camera 40, and FIG. 41 and 41 are sectional views showing the configuration of the digital camera 40. FIG. The digital camera shown in FIG. 41 has a configuration in which the imaging optical path is bent in the long side direction of the viewfinder, and the observer's eyes in FIG. 41 are viewed from above.
[0131]
In this example, the digital camera 40 includes a photographing optical system 41 having a photographing optical path 42, a finder optical system 43 having a finder optical path 44, a shutter 45, a flash 46, a liquid crystal display monitor 47, and the like. When the shutter 45 disposed in the position is pressed, the photographing is performed through the photographing optical system 41, for example, the optical path bending zoom lens of the first embodiment in conjunction therewith.
The object image formed by the photographing optical system 41 is formed on the imaging surface of the CCD 49 through a near infrared cut filter or a near infrared cut coat applied to a CCD cover glass or other lens.
[0132]
The object image received by the CCD 49 is displayed as an electronic image on the liquid crystal display monitor 47 provided on the back of the camera via the processing means 51. Further, the processing means 51 is connected to a recording means 52 so that a photographed electronic image can be recorded. The recording unit 52 may be provided separately from the processing unit 51, or may be configured to perform recording and writing electronically using a floppy (registered trademark) disk, a memory card, an MO, or the like. Further, it may be configured as a silver salt camera in which a silver salt film is arranged in place of the CCD 49.
[0133]
Further, a finder objective optical system 53 is disposed on the finder optical path 44. The object image formed by the finder objective optical system 53 is formed on the field frame 57 of the Porro prism 55 which is an image erecting member. Behind this polyprism 55 is an eyepiece optical system 59 that guides the erect image to the observer eyeball E. Note that cover members 50 are disposed on the incident side of the photographing optical system 41 and the finder objective optical system 53 and on the exit side of the eyepiece optical system 59, respectively.
[0134]
The digital camera 40 configured in this way is effective in reducing the thickness of the camera by placing and bending the optical path in the long side direction. Further, since the photographing optical system 41 is a zoom lens having a wide angle of view and a high zoom ratio, good aberration, bright, and a large back focus on which a filter or the like can be arranged, high performance and low cost can be realized.
Note that the imaging optical path of the digital camera 40 of this embodiment may be configured to bend in the short side direction of the viewfinder. In that case, a strobe (or flash) may be arranged further upward from the entrance surface of the photographic lens, so that the layout can reduce the influence of shadows that occur when a person takes a stroboscope.
In the example of FIG. 41, a parallel plane plate is arranged as the cover member 50, but a lens having power may be used.
[0135]
Next, a personal computer which is an example of an information processing apparatus in which the folding zoom lens of the present invention is incorporated as an objective optical system is shown in FIGS. 42 is a front perspective view in which the cover of the personal computer 300 is opened, FIG. 43 is a sectional view of the photographing optical system 303 of the personal computer 300, and FIG. 44 is a side view of FIG.
[0136]
As shown in FIGS. 42 to 44, a personal computer 300 includes a keyboard 301 for an operator to input information from the outside, information processing means and recording means not shown, and a monitor 302 for displaying information to the operator. And a photographing optical system 303 for photographing the operator himself and surrounding images.
Here, the monitor 302 may be a transmissive liquid crystal display element that is illuminated from the back by a backlight (not shown), a reflective liquid crystal display element that reflects and displays light from the front, a CRT display, or the like. In the drawing, the photographic optical system 303 is built in the upper right of the monitor 302, but is not limited to that location, and may be anywhere around the monitor 302 or the keyboard 301.
This photographic optical system 303 has, on the photographic optical path 304, an objective lens 112 made of, for example, an optical path bending zoom lens according to the first embodiment of the present invention, and an image sensor chip 162 that receives an image. These are built in the personal computer 300.
[0137]
Here, a cover glass CG is additionally attached on the image pickup device chip 162 to be integrally formed as the image pickup unit 160, and can be fitted and attached to the rear end of the lens frame 113 of the objective lens 112 with one touch. Therefore, the center alignment of the objective lens 112 and the image sensor chip 162 and the adjustment of the surface interval are unnecessary, and the assembly is simple. Further, a cover glass 114 for protecting the objective lens 112 is disposed at the tip (not shown) of the lens frame 113. The zoom lens driving mechanism and the like in the lens frame 113 are not shown.
[0138]
The object image received by the image sensor chip 162 is input to the processing means of the personal computer 300 via the terminal 166 and displayed on the monitor 302 as an electronic image. FIG. 42 shows an image 305 taken by the operator as an example. The image 305 can also be displayed on the personal computer of the communication partner from a remote location via the processing means, the Internet, or the telephone.
[0139]
Next, FIG. 45 shows a telephone as an example of an information processing apparatus in which the folding zoom lens of the present invention is incorporated as a photographing optical system, particularly a portable telephone that is convenient to carry. 45 (a) is a front view of the mobile phone 400, FIG. 45 (b) is a side view, and FIG. 45 (c) is a sectional view of the photographing optical system 405.
As shown in FIGS. 45 (a) to 45 (c), the mobile phone 400 includes a microphone unit 401 that inputs the voice of the operator as information, a speaker unit 402 that outputs the voice of the other party, and the operator receives information. An input dial 403 for input, a monitor 404 for displaying information such as a photographed image and telephone number of the operator and the other party, a photographing optical system 405, an antenna 406 for transmitting and receiving communication radio waves, and image information And processing means (not shown) for processing communication information, input signals, and the like. Here, the monitor 404 is a liquid crystal display element. In the drawing, the arrangement positions of the respective components are not particularly limited to these. The photographic optical system 405 includes an objective lens 112 including, for example, an optical path bending zoom lens according to the first embodiment of the present invention disposed on a photographic optical path 407, and an imaging element chip 162 that receives an object image. . These are built in the mobile phone 400.
[0140]
Here, a cover glass CG is additionally attached on the image pickup device chip 162 to be integrally formed as the image pickup unit 160, and can be fitted and attached to the rear end of the lens frame 113 of the objective lens 112 with one touch. Therefore, the center alignment of the objective lens 112 and the image sensor chip 162 and the adjustment of the surface interval are unnecessary, and the assembly is simple. Further, a cover glass 114 for protecting the objective lens 112 is disposed at the tip (not shown) of the lens frame 113. The zoom lens driving mechanism and the like in the lens frame 113 are not shown.
[0141]
The object image received by the imaging element chip 162 is input to the processing means (not shown) via the terminal 166 and displayed as an electronic image on the monitor 404, the monitor of the communication partner, or both. . Further, when transmitting an image to a communication partner, the processing means includes a signal processing function for converting information of an object image received by the image sensor chip 162 into a signal that can be transmitted.
[0142]
As described above, the zoom lens used in the electronic imaging device and the electronic imaging device of the present invention has the following features in addition to the invention described in the claims.
[0143]
(1) The electronic imaging apparatus according to claim 6, wherein the intersection point is located within the lens or within the surface apex.
[0144]
(2) A transmittance varying means for adjusting the amount of light guided to the electronic image pickup device by changing the transmittance is provided, and the transmittance varying means is disposed in an optical path in a space different from the space in which the diaphragm is disposed. The electronic imaging apparatus according to claim 6 or (1), wherein
[0145]
(3) A shutter for adjusting a light receiving time of a light beam guided to the electronic image pickup device is provided, and the shutter is arranged in an optical path in a space different from a space in which the diaphragm is arranged. The electronic imaging device according to any one of (1) and (2) above.
[0146]
(4) The electronic imaging apparatus according to any one of claims 1 to 6, and (1) to (3), wherein no low-pass filter is disposed in an optical path from the incident surface of the optical system to the imaging surface.
[0147]
  (5) The medium boundary surfaces disposed between the zoom lens and the imaging surface are all substantially flat, and have no spatial frequency conversion effect unlike an optical low-pass filter. 6. Electronic imaging according to any one of (1) to (4) aboveapparatus.
[0148]
(6) The zoom lens has a positive refractive power closer to the image side than the first moving lens group, and moves differently from the first moving lens group when zooming from the wide-angle end to the telephoto end. The electronic imaging device according to any one of claims 1 to 6 and (1) to (5), further comprising: a second moving lens group.
[0149]
(7) The zoom lens includes, in order from the object side, the first position fixing lens group, the first moving lens group adjacent to the first position fixing lens group with an air gap therebetween, and the first movement. The electronic imaging apparatus according to (6) above, wherein the lens group includes the second moving lens group adjacent to each other with an air gap therebetween.
[0150]
(8) The electronic imaging apparatus according to (6) or (7), further including a second fixed lens group whose position is fixed at the time of zooming closer to the image side than the second moving lens group.
[0151]
(9) The electronic imaging apparatus according to (8), wherein the second fixed lens group has an aspherical surface.
[0152]
(10) The zoom used in the electronic imaging apparatus according to any one of (6) to (9), wherein the first moving lens group includes two positive lenses and one negative lens. lens.
[0153]
(11) The zoom lens used in the electronic imaging apparatus according to (10), wherein the negative lens in the first moving lens group is cemented with at least one adjacent positive lens.
[0154]
(12) The two positive lenses and the one negative lens of the first moving lens group are arranged in order of a positive lens, a negative lens, and a positive lens from the object side. (10) The electronic imaging device according to (11).
[0155]
(13) The two positive lenses and the one negative lens of the first moving lens group are arranged in order of a positive lens, a positive lens, and a negative lens from the object side. (10) The electronic imaging device according to (11).
[0156]
(14) The first position-fixing lens group and the first moving lens group satisfy the following conditional expression, wherein any one of (1) to (13) is satisfied. Electronic imaging device.
0.6 <−fC / √ (fw · fT) <1.5
1.1 <fV1 / √ (fw · fT) <2.5
Where fC is the combined focal length of the first position-fixed lens group, and fV1 is the most object side lens among the lens groups that have positive refractive power and move only in one direction when zooming from the wide-angle end to the telephoto end. The combined focal length of group V1, fw is the focal length of the entire zoom lens system at the wide-angle end, and fT is the focal length of the entire zoom lens system at the telephoto end.
[0157]
(15) The zoom lens used in the electronic imaging apparatus according to any one of (6) to (13), wherein the first moving lens group and the second moving lens group satisfy the following conditional expression: .
0.01 <L / fV2 <0.5
0.0 <M2 / M1 <1.2
Here, L is the diagonal length of the effective imaging area of the electronic image sensor, fV2 is the focal length of the second moving lens group, M2 is the moving amount of the second moving lens group, and M1 is the moving amount of the first moving lens group. . The movement toward the image side is positive.
[0158]
(16) One of the first moving lens group and the second moving lens group is a single lens, and the other moving lens group includes a negative lens. The electronic imaging device according to any one of 6) to (13) and (15).
[0159]
(17) The electronic imaging apparatus according to (8) or (9), wherein the second fixed lens group satisfies the following conditional expression:
−0.25 <L / fR <0.4
Here, L is the diagonal length of the effective imaging area of the electronic image sensor, and fR is the focal length of the lens group R.
[0160]
(18) The electronic imaging apparatus according to any one of (8), (9), and (17), wherein the second fixed lens group is fixed during a focusing operation.
[0161]
  (19) One of the moving lens groups is a positive lens in order from the object side.WhenIt is comprised with the cemented lens with a negative lens, and a positive single lens, and the following conditional expression is satisfied, The said (1)-(18) characterized by the above-mentioned. Electronic imaging device.
      0.65 <RVC3/ RVC1  <1.4
  However, RVC1Is the radius of curvature on the optical axis of the surface closest to the object side of the cemented lens, RVC3Is the radius of curvature on the optical axis of the most image side surface of the cemented lens.
[0162]
(20) The electronic imaging apparatus according to (19), wherein a cemented surface of the cemented lens of the moving lens group and a lens medium on both sides thereof satisfy the following conditional expression.
0.2 <L / RVC2  <1.2
15 <vVCP−νVCN
Where L is the diagonal length of the effective imaging area of the electronic imaging device, and RVC2Is the radius of curvature on the optical axis of the cemented surface of the cemented lens of the moving lens group, νVCPIs the Abbe number on the d-line basis of the medium of the positive lens on the object side of the cemented surface, νVCNIs the Abbe number on the d-line basis of the medium of the negative lens on the image side of the cemented surface.
[0163]
(21) The electronic imaging apparatus according to (19) or (20), wherein the positive single lens in the moving lens group satisfies the following conditional expression:
-1.2 <(RVS1+ RVS2) / (RVS1-RVS2<0.4
0 <L / fVS  <0.9
However, RVS1Is the radius of curvature on the optical axis of the object-side surface of the most image-side single lens in the group containing the cemented lens component of either the first moving lens group or the second moving lens group, RVS2Is the radius of curvature on the optical axis of the image side surface of the single lens closest to the image side in the group containing the cemented lens component of either the first moving lens group or the second moving lens group, and L is the electronic imaging The diagonal length of the effective imaging area of the element, fVSIs the focal length of the single lens closest to the image side in the first moving lens group or the second moving lens group that includes the cemented lens component.
[0164]
(22) Any one of the moving lens groups includes, in order from the object side, a positive single lens and a cemented lens of a positive lens and a negative lens, and satisfies the following conditional expression: The electronic imaging device according to any one of claims 1 to 6 and (1) to (18).
0.35 <RVC3/ RVC1  <0.8
However, RVC1Is the radius of curvature on the optical axis of the surface closest to the object side of the cemented lens, RVC3Is the radius of curvature on the optical axis of the most image side surface of the cemented lens.
[0165]
(23) The electronic imaging apparatus according to (22), wherein a cemented surface of the cemented lens of the moving lens group and a medium of lenses on both sides thereof satisfy the following conditional expression.
-0.2 <L / RVC2  <0.8
20 <νVCP−νVCN
Where L is the diagonal length of the effective imaging area of the electronic imaging device, and RVC2Is the radius of curvature on the optical axis of the cemented surface of the cemented lens of the moving lens group, νVCPIs the Abbe number on the d-line basis of the medium of the positive lens on the object side of the cemented surface, νVCNIs the Abbe number on the d-line basis of the medium of the negative lens on the image side of the cemented surface.
[0166]
(24) The electronic imaging apparatus according to (22) or (23), wherein the positive single lens in the moving lens group satisfies the following conditional expression:
-1.4 <(RVS1+ RVS2) / (RVS1-RVS2<0.2
0.1 <L / fVS  <1.0
[0167]
(25) The rear sub-group of the first position-fixed lens group includes, in order from the object side, two lenses, a negative lens and a positive lens, or 3 of a positive lens, a negative lens, and a positive lens. The electronic imaging according to any one of claims 1 to 6, and (1) to (24), comprising: a plurality of lenses, wherein at least one surface of the negative lens is cemented with a positive lens. apparatus.
[0168]
(26) The electronic imaging apparatus according to (25), wherein the following conditional expression is satisfied.
3 <νC2N−νC2P  <40
-0.4 <Q · L / RC2C  <1.5
Where νC2PIs the Abbe number of the positive lens medium of the cemented lens component in the rear subgroup of the first position-fixed lens group, νC2PIs the Abbe number of the negative lens medium of the cemented lens component in the rear subgroup of the first position-fixed lens group, RC2CIs a radius of curvature on the optical axis of the cemented surface of the cemented lens component in the rear subgroup of the first position-fixed lens group. Note that Q = 1 when the order of the cemented lens is from the object side to the negative lens and the positive lens, and Q = -1 when the order is reverse.
[0169]
(27) The front subgroup of the first position-fixed lens group is composed of a negative meniscus single lens having a convex surface facing the object side, and (1) to (26) above. ).
[0170]
(28) The electronic imaging apparatus according to (27), wherein the following conditional expression is satisfied.
0.05 <fC1/ FC2  <1.0
Where fC1Is the focal length of the front subgroup of the first position-fixed lens group, fC2Is the focal length of the rear subgroup of the first position-fixed lens group.
[0171]
(29) The electronic imaging apparatus according to any one of (1) to (29), wherein the zoom lens satisfies the following conditional expression.
1.8 <fT / fw
Here, fw is the focal length of the entire zoom lens system at the wide-angle end, and fT is the focal length of the entire zoom lens system at the telephoto end.
[0172]
(30) The electronic imaging device according to any one of claims 1 to 6, and (1) to (29), wherein the wide angle end full angle of view in the electronic imaging device is 55 degrees or more.
[0173]
(31) The electronic imaging apparatus according to (30), wherein the wide angle end full angle of view in the electronic imaging apparatus is 80 degrees or less.
[0174]
【The invention's effect】
According to the present invention, a reflection optical element such as a mirror is inserted on the object side as much as possible to bend the optical path (optical axis) of the optical system, particularly the zoom lens system, and so that various conditional expressions are satisfied. While maintaining high optical performance such as zoom ratio, angle of view, F-number, and low aberration, there is no camera startup time (lens protrusion time) as seen with a retractable lens barrel, and it is waterproof -It is preferable from the viewpoint of dust prevention, and a camera with a very thin depth direction can be realized. In addition, unlike other zoom optical systems such as a zoom lens suitable for a retractable lens barrel, if the size of the image sensor is reduced in the future, the camera will be further miniaturized when the reduced image sensor is used. And thinning can be advantageously promoted.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view taken along an optical axis showing an optical configuration according to a first embodiment of a zoom lens used in an electronic imaging device according to the present invention, showing a state at the time of folding when focusing on an object point at infinity at a wide angle. ing.
FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views along the optical axis showing the optical configuration of the zoom lens according to the first embodiment when focusing on an object point at infinity, where FIG. 2A is a wide angle end, FIG. Indicates the state at the telephoto end.
FIG. 3 is a diagram showing spherical aberration, astigmatism, distortion aberration, and chromatic aberration of magnification when the zoom lens according to Example 1 is focused on an object point at infinity, and shows a state at the wide-angle end.
FIG. 4 is a diagram illustrating spherical aberration, astigmatism, distortion, and chromatic aberration of magnification when the zoom lens according to Example 1 is focused on an object point at infinity, and shows an intermediate state.
FIG. 5 is a diagram showing spherical aberration, astigmatism, distortion aberration, and chromatic aberration of magnification when the zoom lens according to Example 1 is focused on an object point at infinity, and shows a state at the telephoto end.
FIG. 6 is a cross-sectional view along the optical axis showing an optical configuration according to a second embodiment of the zoom lens used in the electronic image pickup apparatus according to the present invention, showing a state at the time of folding when focusing on an object point at infinity at the wide angle. ing.
FIGS. 7A and 7B are cross-sectional views along the optical axis showing the optical configuration of the zoom lens according to the second embodiment when focusing on an object point at infinity, where FIG. 7A is a wide angle end, FIG. Indicates the state at the telephoto end.
FIG. 8 is a sectional view along an optical axis showing an optical configuration according to a third example of the zoom lens used in the electronic imaging device according to the present invention, and shows a state at the time of folding when focusing on an object point at infinity at the wide angle. ing.
FIGS. 9A and 9B are cross-sectional views along the optical axis showing the optical configuration of the zoom lens according to the third example when focusing on an object point at infinity, where FIG. 9A is a wide-angle end, FIG. Indicates the state at the telephoto end.
FIG. 10 is a cross-sectional view along the optical axis showing an optical configuration according to a fourth example of the zoom lens used in the electronic imaging device according to the present invention, showing a state at the time of folding when focusing on an object point at infinity at the wide angle. ing.
FIGS. 11A and 11B are cross-sectional views along the optical axis showing the optical configuration of the zoom lens according to the fourth example when focusing on an object point at infinity, where FIG. 11A is a wide angle end, FIG. Indicates the state at the telephoto end.
FIG. 12 is a diagram showing spherical aberration, astigmatism, distortion aberration, and chromatic aberration of magnification when the zoom lens according to Example 4 is focused on an object point at infinity, and shows a state at the wide-angle end.
FIG. 13 is a diagram illustrating spherical aberration, astigmatism, distortion, and chromatic aberration of magnification when the zoom lens according to Example 4 is focused on an object point at infinity, and shows an intermediate state.
FIG. 14 is a diagram showing spherical aberration, astigmatism, distortion, and chromatic aberration of magnification when the zoom lens according to Example 4 is focused on an object point at infinity, and shows a state at the telephoto end.
FIG. 15 is an explanatory diagram showing an example of a pixel array of an electronic image sensor used in each embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a graph showing transmittance characteristics of an example of a near infrared sharp cut coat.
FIG. 17 shows transmittance characteristics of an example of a color filter provided on the exit surface side of a CCD cover glass CG having a near infrared cut coat or on the exit surface side of another lens having a near infrared cut coat. It is a graph.
FIG. 18 is a diagram illustrating a color filter arrangement of a complementary color mosaic filter.
FIG. 19 is a graph illustrating an example of wavelength characteristics of a complementary color mosaic filter.
FIG. 20 is an explanatory diagram showing a modification of the diaphragm S used in the electronic imaging apparatus according to each embodiment of the present invention.
FIG. 21 is an explanatory diagram illustrating an example of a light amount adjusting unit used in the electronic imaging apparatus according to each embodiment of the present invention.
22 is a perspective view showing a specific example of a state in which the light amount adjusting means shown in FIG. 21 is applied to the present invention.
FIG. 23 is an explanatory diagram showing another example of a light amount adjusting unit applicable to the electronic imaging apparatus according to each embodiment of the present invention.
FIG. 24 is an explanatory diagram showing still another example of the light amount adjusting means applicable to the electronic imaging device according to each embodiment of the invention.
FIG. 25 is a schematic configuration diagram showing an example of a rotary focal plane shutter that is one of focal plane shutters for adjusting a light reception time applicable to the electronic imaging device according to each embodiment of the present invention, A back view and (b) are front views.
FIGS. 26A to 26D are views of the rotary shutter curtain B shown in FIG. 25 as viewed from the image plane side.
FIG. 27 is a schematic configuration diagram showing an example of a deformable mirror 409 applicable as a reflective optical element having a reflecting surface for bending the zoom lens of the present invention.
FIG. 28 is an explanatory diagram showing one form of electrodes used in the deformable mirror of the embodiment of FIG.
29 is an explanatory view showing another form of electrodes used in the deformable mirror of the embodiment of FIG. 27. FIG.
FIG. 30 is a schematic configuration diagram showing still another embodiment of the deformable mirror 409 applicable as a reflecting optical element having a reflecting surface for bending the zoom lens of the present invention.
FIG. 31 is a schematic block diagram showing still another embodiment of the deformable mirror 409 applicable as a reflecting optical element having a reflecting surface for bending the zoom lens of the present invention.
FIG. 32 is a schematic configuration diagram showing still another embodiment of the deformable mirror 409 applicable as a reflecting optical element having a reflecting surface for bending the zoom lens of the present invention.
33 is an explanatory diagram showing a state of a winding density of the thin film coil 427 in the embodiment of FIG. 32. FIG.
FIG. 34 is a schematic configuration diagram showing still another embodiment of the deformable mirror 409 applicable as a reflecting optical element having a reflecting surface for bending the zoom lens of the present invention.
35 is an explanatory view showing an arrangement example of a coil 427 in the embodiment of FIG. 34. FIG.
36 is an explanatory view showing another arrangement example of the coil 427 in the embodiment of FIG. 34. FIG.
FIG. 37 is an explanatory diagram showing an arrangement of permanent magnets 426 suitable when the arrangement of the coil 427 is as shown in FIG. 36 in the embodiment shown in FIG.
FIG. 38 shows an imaging system using a deformable mirror 409 applicable as a reflective optical element having a reflecting surface for bending a zoom lens according to still another embodiment of the present invention, for example, a digital camera of a mobile phone, a capsule; It is a schematic block diagram of the imaging system used for an endoscope, an electronic endoscope, a digital camera for personal computers, a digital camera for PDAs, and the like.
FIG. 39 is a conceptual diagram of a configuration in which a folding zoom lens according to the present invention is incorporated in a photographing optical system 41 of a digital camera, and is a front perspective view showing an external appearance of the digital camera 40.
40 is a rear perspective view of the digital camera 40 shown in FIG. 39. FIG.
41 is a cross-sectional view showing a configuration of the digital camera 40 shown in FIG. 39. FIG.
FIG. 42 is a front perspective view in which a cover of a personal computer 300 which is an example of an information processing apparatus in which the folding zoom lens of the present invention is incorporated as an objective optical system is opened.
43 is a cross-sectional view of the photographing optical system 303 of the personal computer 300 shown in FIG.
44 is a side view of FIG. 42. FIG.
45A and 45B are diagrams showing a mobile phone as an example of an information processing apparatus in which the folding zoom lens of the present invention is built in as a photographing optical system, in which FIG. 45A is a front view of the mobile phone 400, and FIG. (C) is a cross-sectional view of the photographing optical system 405.
[Explanation of symbols]
A Shutter board
A1 substrate opening
B Rotary shutter curtain
C Rotary shaft of rotary shutter curtain
D1, D2 gear
CG CCD cover glass
E Observer eyeball
G1 first position fixed lens group
G2 first moving lens group
G3 second moving lens group
G4 Second position fixed lens group
I Imaging surface
L11        Negative meniscus single lens with convex surface facing the object
L12        Biconcave negative lens
L12′ Biconvex positive lens
L1Three′ Biconcave negative lens
L12”Negative meniscus lens with convex surface facing the object
L1Three        Positive meniscus lens with convex surface facing the object
L1Three”Positive meniscus lens with concave surface facing the object
L1Four        Positive meniscus lens with convex surface facing the object
L21        Positive meniscus lens with convex surface facing the object
L21′ Biconvex positive lens
L22        Negative meniscus lens with convex surface facing the object
L22′ Positive meniscus lens with convex surface facing the object
L2Three        Biconvex positive lens
L2Three′ Negative meniscus lens with convex surface facing the object
L31        Positive meniscus lens with convex surface facing the object
L31′ Biconvex positive lens
L41        Negative meniscus lens with convex surface facing the object
L41′ Biconcave negative lens
L41”Negative lens with concave on object side and flat on image side
L41"" Biconvex positive lens
L42        Biconvex positive lens
L42′ Positive lens having a flat surface on the object side and a convex surface on the image side
L42”Negative meniscus lens with concave surface on the object side
R1 reflective optical element
S Aperture stop
1A, 1B, 1C, 1D opening
10 Turret
11 Rotating shaft
40 Digital camera
41 Imaging optical system
42 Optical path for shooting
43 Viewfinder optical system
44 Optical path for viewfinder
45 Shutter
46 flash
47 LCD monitor
49 CCD
50 Cover member
51 Processing means
52 Recording means
53 Objective optical system for viewfinder
55 Porro Prism
57 Field frame
59 Eyepiece optical system
103 Control system
104 Imaging unit
112 Objective lens
113 Mirror frame
114 Cover glass
160 Imaging unit
162 Image sensor chip
166 terminal
300 PC
301 keyboard
302 monitor
303 Imaging optical system
304 Shooting optical path
305 images
400 mobile phone
401 Microphone
402 Speaker unit
403 input dial
404 monitor
405 Imaging optical system
406 Antenna
407 Shooting optical path
408 Solid-state image sensor
409b, 409d electrode
409c-2 Electrostrictive material
409 Optical property variable shape mirror
409a thin film
409c, 409c 'piezoelectric element
409c-1, 409e substrate
411 Variable resistor
412 power supply
413 Power switch
414 Arithmetic unit
415 Temperature sensor
416 Humidity sensor
417 Distance sensor
423 Support stand
424 Runout sensor
425, 428 drive circuit
426 Permanent magnet
427 coil

Claims (34)

ズームレンズとその像側に配置された電子撮像素子を有する電子撮像装置であって、
前記ズームレンズが、物体側から順に、変倍時に位置が固定の第1位置固定レンズ群と、該第1位置固定レンズ群とは空気間隔を挟んで隣接し正の屈折力を有し広角端から望遠端に変倍する際に一方向にのみ移動する第1移動レンズ群と、該第1移動レンズ群とは空気間隔を挟んで隣接し正の屈折力を有し広角端から望遠端に変倍する際に該第1移動レンズ群とは異なった動きをする第2移動レンズ群と、該第2移動レンズ群よりも像側に配置され変倍時に位置が固定である第2固定レンズ群とからなり、
前記第1位置固定レンズ群が、物体側から順に、負の屈折力を有する前側副群と、光路を折り曲げるための反射面を持つ表面鏡と、後側副群とを有し、
次の条件式を満足することを特徴とする電子撮像装置。
1.4 < d/L < 2.7
1.2 < −βVRt < 2.8
ただし、dは前側副群の最も像側の面頂から後側副群の最も物体側の面頂までの光軸に沿って測ったときの距離、Lは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、βVRtは第1位置固定レンズ群よりも像側の全レンズ群の無限遠物点合焦時における望遠端での合成倍率である。
An electronic imaging apparatus having a zoom lens and an electronic imaging device arranged on the image side thereof,
The zoom lens has, in order from the object side , a first position-fixed lens group whose position is fixed at the time of zooming, and the first position-fixed lens group adjacent to each other with an air gap and having a positive refractive power and a wide-angle end The first moving lens group that moves only in one direction when zooming from the telephoto end to the telephoto end, and the first moving lens group are adjacent to each other with an air gap and have a positive refractive power from the wide-angle end to the telephoto end. A second moving lens group that moves differently from the first moving lens group when zooming, and a second fixed lens that is disposed on the image side of the second moving lens group and is fixed at the time of zooming A group of
The first position-fixed lens group includes, in order from the object side, a front subgroup having negative refractive power, a surface mirror having a reflecting surface for bending the optical path, and a rear subgroup,
An electronic imaging device characterized by satisfying the following conditional expression:
1.4 <d / L <2.7
1.2 <−β VRt <2.8
Where d is the distance measured along the optical axis from the most image-side surface top of the front sub-group to the most object-side surface top of the rear sub-group, and L is the effective imaging region pair of the electronic image sensor. The angular length, β VRt is the combined magnification at the telephoto end when focusing on an object point at infinity of all the lens units on the image side of the first position fixed lens unit.
ズームレンズとその像側に配置された電子撮像素子を有する電子撮像装置であって、
前記ズームレンズが、物体側から順に、変倍時に位置が固定の第1位置固定レンズ群と、該第1位置固定レンズ群とは空気間隔を挟んで隣接し正の屈折力を有し広角端から望遠端に変倍する際に一方向にのみ移動する第1移動レンズ群と、該第1移動レンズ群とは空気間隔を挟んで隣接し正の屈折力を有し広角端から望遠端に変倍する際に該第1移動レンズ群とは異なった動きをする第2移動レンズ群と、該第2移動レンズ群よりも像側に配置され変倍時に位置が固定である第2固定レンズ群とからなり、
前記第1位置固定レンズ群が、物体側から順に、負の屈折力を有する前側副群と、光路を折り曲げるための反射面を持つ反射光学素子と、後側副群とを有し、
前記反射面が形状を可変に構成され、
次の条件式を満足することを特徴とする電子撮像装置。
1.4 < d/L < 2.7
1.2 < −βVRt < 2.8
ただし、dは前側副群の最も像側の面頂から後側副群の最も物体側の面頂までの光軸に沿って測ったときの距離、Lは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、βVRtは第1位置固定レンズ群よりも像側の全レンズ群の無限遠物点合焦時における望遠端での合成倍率である。
An electronic imaging apparatus having a zoom lens and an electronic imaging device arranged on the image side thereof,
The zoom lens has, in order from the object side , a first position-fixed lens group whose position is fixed at the time of zooming, and the first position-fixed lens group adjacent to each other with an air gap and having a positive refractive power and a wide-angle end The first moving lens group that moves only in one direction when zooming from the telephoto end to the telephoto end, and the first moving lens group are adjacent to each other with an air gap and have a positive refractive power from the wide-angle end to the telephoto end. A second moving lens group that moves differently from the first moving lens group when zooming, and a second fixed lens that is disposed on the image side of the second moving lens group and is fixed at the time of zooming A group of
The first position-fixed lens group includes, in order from the object side, a front subgroup having negative refractive power, a reflective optical element having a reflecting surface for bending an optical path, and a rear subgroup.
The reflective surface is configured to be variable in shape,
An electronic imaging device characterized by satisfying the following conditional expression:
1.4 <d / L <2.7
1.2 <−β VRt <2.8
Where d is the distance measured along the optical axis from the most image-side surface top of the front sub-group to the most object-side surface top of the rear sub-group, and L is the effective imaging region pair of the electronic image sensor. The angular length, β VRt is the combined magnification at the telephoto end when focusing on an object point at infinity of all the lens units on the image side of the first position fixed lens unit.
合焦に際して前記反射面の形状が変化することを特徴とする請求項1または2に記載の電子撮像装置。  The electronic imaging apparatus according to claim 1, wherein the shape of the reflecting surface changes during focusing. 前記反射面金属あるいは誘電体がコーティングされた薄膜で構成され、
前記薄膜複数の電極及び可変抵抗器を介して電源と接続されており、
前記可変抵抗器の可変抵抗値を制御する演算装置を備え、
前記薄膜に掛けられる静電気力の分布をコントロールすることにより前記反射面の形状を可変に構成したことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の電子撮像装置。
The reflective surface is composed of a thin film coated with metal or dielectric,
The thin film is connected to a power source through a plurality of electrodes and a variable resistor,
An arithmetic device for controlling a variable resistance value of the variable resistor;
The electronic imaging device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that to constitute a shape of the reflecting surface variable by controlling the distribution of electrostatic force applied to the thin film.
の条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の電子撮像装置。
F ≧ a/(1μm)
ただし、aは電子撮像素子の水平画素ピッチ、Fはズームレンズの広角端での開放F値である。
The electronic imaging device according to any one of claims 1 to 4, characterized by satisfying the following condition.
F ≧ a / (1 μm)
Here, a is the horizontal pixel pitch of the electronic image sensor, and F is the open F value at the wide angle end of the zoom lens.
前記開放F値を決定する開口絞りの内径固定であり、
前記開口絞りの直前または直後に、該開口絞りに向って凸面を向けたレンズを備え、
光軸と前記開口絞りから該光軸に下した垂線との交点が、前記レンズの内部乃至前記凸面の面頂から0.5mm以内に位置することを特徴とする請求項5に記載の電子撮像装置。
The inner diameter of the aperture stop that determines the open F value is fixed,
Immediately before or after the the aperture stop, comprising a lens having a convex surface directed toward the aperture the aperture,
6. The electronic imaging according to claim 5, wherein an intersection of an optical axis and a perpendicular line extending from the aperture stop to the optical axis is located within 0.5 mm from the inside of the lens or the top of the convex surface. apparatus.
前記交点が、前記レンズの内部乃至面頂以内に位置することを特徴とする請求項6に記載の電子撮像装置。  The electronic imaging apparatus according to claim 6, wherein the intersection point is located inside or within the top of the lens. 透過率を変更することにより前記電子撮像素子に導かれる光量を調節する透過率可変手段を備え、該透過率可変手段を前記開口絞りの配置される空間とは異なる空間の光路中に配置したことを特徴とする請求項6または7に記載の電子撮像装置。A transmittance variable means for adjusting the amount of light guided to the electronic image sensor by changing the transmittance, and the transmittance variable means is disposed in an optical path in a space different from the space where the aperture stop is disposed. The electronic imaging device according to claim 6, wherein: 前記電子撮像素子に導かれる光束の受光時間を調節するシャッターを備え、該シャッターを前記開口絞りの配置される空間とは異なる空間の光路中に配置したことを特徴とする請求項6乃至8のいずれかに記載の電子撮像装置。9. The apparatus according to claim 6, further comprising a shutter for adjusting a light receiving time of a light beam guided to the electronic image pickup device, wherein the shutter is disposed in an optical path different from a space where the aperture stop is disposed. The electronic imaging device in any one. 光学系の入射面から撮像面までの光路にローパスフィルターを配置しないことを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の電子撮像装置。  The electronic imaging apparatus according to claim 1, wherein no low-pass filter is disposed in an optical path from the incident surface of the optical system to the imaging surface. 前記ズームレンズと撮像面までの間に配置される各々の媒質境界面が全てほぼ平面であり、かつ光学ローパスフィルターのような空間周波数変換作用が無いことを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載の電子撮像装置。  11. The medium boundary surface disposed between the zoom lens and the imaging surface is all substantially flat, and has no spatial frequency conversion effect unlike an optical low-pass filter. An electronic imaging device according to claim 1. 前記第2固定レンズ群が、非球面を有していることを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載の電子撮像装置。The electronic imaging apparatus according to claim 1 , wherein the second fixed lens group has an aspherical surface . 前記第1移動レンズ群が、2枚の正レンズと1枚の負レンズとからなることを特徴とする請求項1乃至12のいずれかに記載の電子撮像装置。The electronic imaging apparatus according to claim 1, wherein the first moving lens group includes two positive lenses and one negative lens . 前記第1移動レンズ群における前記負レンズが、隣接する少なくとも1つの正レンズと接合されていることを特徴とする請求項13に記載の電子撮像装置。The electronic imaging device according to claim 13 , wherein the negative lens in the first moving lens group is cemented with at least one adjacent positive lens . 前記第1移動レンズ群の前記2枚の正レンズと前記1枚の負レンズとが、物体側から、正レンズ、負レンズ、正レンズの順で配置されることを特徴とする請求項13または14に記載の電子撮像装置。 And the two positive lenses of the first moving lens group and the one negative lens, from the object side, a positive lens, a negative lens, according to claim 13 or, characterized in that it is arranged in the order of positive lens 14. The electronic imaging device according to 14 . 前記第1移動レンズ群の前記2枚の正レンズと前記1枚の負レンズとが、物体側から、正レンズ、正レンズ、負レンズの順で配置されることを特徴とする請求項13または14に記載の電子撮像装置。 And the two positive lenses of the first moving lens group and the one negative lens, from the object side, a positive lens, a positive lens, according to claim 13 or, characterized in that it is arranged in the order of the negative lens 14. The electronic imaging device according to 14 . 前記第1位置固定レンズ群及び前記第1移動レンズ群が、次の条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至16のいずれかに記載の電子撮像装置。
0.6 < −fC/√(fw・fT) < 1.5
1.1 < fV1/√(fw・fT) < 2.5
ただし、fCは第1位置固定レンズ群の合成焦点距離、fV1は第1移動レンズ群の焦点距離、fwは広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離、fTは望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離である。
The electronic imaging apparatus according to claim 1, wherein the first position fixing lens group and the first moving lens group satisfy the following conditional expression .
0.6 <−fC / √ (fw · fT) <1.5
1.1 <fV1 / √ (fw · fT) <2.5
Where fC is the combined focal length of the first position lens group, fV1 is the focal length of the first moving lens group, fw is the focal length of the entire zoom lens system at the wide angle end, and fT is the focal length of the entire zoom lens system at the telephoto end. Distance.
前記第1移動レンズ群、前記第2移動レンズ群が、次の条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至17のいずれかに記載の電子撮像装置。
0.01 < L/fV2 < 0.5
0.0 < M2/M1 < 1.2
ただし、Lは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、fV2は第2移動レンズ群の焦点距離、M2は第2移動レンズ群の移動量、M1は第1移動レンズ群の移動量である。なお、像側への移動を正とする。
The electronic imaging apparatus according to claim 1, wherein the first moving lens group and the second moving lens group satisfy the following conditional expression .
0.01 <L / fV2 <0.5
0.0 <M2 / M1 <1.2
Here, L is the diagonal length of the effective imaging area of the electronic image sensor, fV2 is the focal length of the second moving lens group, M2 is the moving amount of the second moving lens group, and M1 is the moving amount of the first moving lens group. . The movement toward the image side is positive.
前記第1移動レンズ群、前記第2移動レンズ群のうちの一方の移動レンズ群を単レンズで構成し、他方の移動レンズ群に負レンズを含ませたことを特徴とする請求項1乃至18のいずれかに記載の電子撮像装置。 The first moving lens unit, the second one movable lens group of the moving lens group composed of a single lens, according to claim 1 to 18, characterized in that included a negative lens on the other of the movable lens group The electronic imaging device according to any one of the above. 前記第2固定レンズ群が、次の条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至19のいずれかに記載の電子撮像装置。
−0.25 < L/fR < 0.4
ただし、Lは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、fRは第2固定レンズ群の焦点距離である。
The electronic imaging apparatus according to claim 1 , wherein the second fixed lens group satisfies the following conditional expression.
−0.25 <L / fR <0.4
Here, L is the diagonal length of the effective imaging area of the electronic image sensor, and fR is the focal length of the second fixed lens group .
前記第2固定レンズ群が、合焦動作時にも固定であることを特徴とする請求項1乃至20のいずれかに記載の電子撮像装置 21. The electronic imaging apparatus according to claim 1, wherein the second fixed lens group is fixed even during a focusing operation . 前記移動レンズ群のいずれかが、物体側から順に、正レンズと負レンズとの接合レンズと、正の単レンズとで構成されると共に、次の条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至21のいずれかに記載の電子撮像装置。
0.65 < R VC3 /R VC1 < 1.4
ただし、R VC1 は接合レンズの最も物体側の面の光軸上での曲率半径、R VC3 は接合レンズの最も像側の面の光軸上での曲率半径である。
Any one of the moving lens groups is composed of a cemented lens of a positive lens and a negative lens and a positive single lens in order from the object side, and satisfies the following conditional expression : The electronic imaging device according to any one of 1 to 21 .
0.65 <R VC3 / R VC1 <1.4
Where R VC1 is the radius of curvature on the optical axis of the surface closest to the object side of the cemented lens , and R VC3 is the radius of curvature of the surface of the cemented lens closest to the image side on the optical axis.
前記移動レンズ群の前記接合レンズの接合面とその両側のレンズの媒質が、次の条件式を満足することを特徴とする請求項22に記載の電子撮像装置。
0.2 < L/R VC2 < 1.2
15 < ν VCP −ν VCN
ただし、Lは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、 VC2 は移動レンズ群の接合レンズの接合面の光軸上における曲率半径、ν VCP は接合面の物体側の正レンズの媒質のd線基準でのアッベ数、ν VCN は接合面の像側の負レンズの媒質のd線基準でのアッベ数である。
23. The electronic imaging apparatus according to claim 22 , wherein a cemented surface of the cemented lens of the movable lens group and a lens medium on both sides thereof satisfy the following conditional expression.
0.2 <L / R VC2 <1.2
15 <ν VCP −ν VCN
Where L is the diagonal length of the effective imaging area of the electronic image sensor, R VC2 is the radius of curvature of the cemented surface of the cemented lens of the moving lens group on the optical axis, and ν VCP is the medium of the positive lens on the object side of the cemented surface. Abbe number on the d-line basis, ν VCN is the Abbe number on the d-line basis of the medium of the negative lens on the image side of the cemented surface .
前記移動レンズ群中の前記正の単レンズが、次の条件式を満足することを特徴とする請求項22または23に記載の電子撮像装置。
−1.2 < (R VS1 +R VS2 )/(R VS1 −R VS2 ) < 0.4
0 < L/f VS < 0.9
ただし、R VS1 は第1移動レンズ群または第2移動レンズ群のいずれか接合レンズ成分を含んだほうの群における最も像側の単レンズの物体側の面の光軸上での曲率半径、R VS2 は第1移動レンズ群または第2移動レンズ群のいずれか接合レンズ成分を含んだほうの群における最も像側の単レンズの像側の面の光軸上での曲率半径、Lは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、f VS は第1移動レンズ群または第2移動レンズ群のいずれか接合レンズ成分を含んだほうの群における最も像側の単レンズの焦点距離である。
The electronic imaging apparatus according to claim 22 or 23 , wherein the positive single lens in the moving lens group satisfies the following conditional expression .
−1.2 <(R VS1 + R VS2 ) / (R VS1 −R VS2 ) <0.4
0 <L / f VS <0.9
Where R VS1 is a radius of curvature on the optical axis of the object side surface of the single lens closest to the image side in the group including the cemented lens component of either the first moving lens group or the second moving lens group, R VS2 is the radius of curvature on the optical axis of the image side surface of the single lens on the most image side in the first moving lens group or the second moving lens group that includes the cemented lens component, and L is the electronic imaging The diagonal length of the effective imaging region of the element, f VS, is the focal length of the single lens closest to the image side in the first moving lens group or the second moving lens group that includes the cemented lens component.
前記移動レンズ群のいずれかが、物体側から順に、正の単レンズと、正レンズと負レンズとの接合レンズとで構成されると共に、次の条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至21のいずれかに記載の電子撮像装置。
0.35 < RVC3/RVC10.8
ただし、RVC1は接合レンズの最も物体側の面の光軸上での曲率半径、RVC3は接合レンズの最も像側の面の光軸上での曲率半径である。
Any one of the movable lens groups includes, in order from the object side, a positive single lens and a cemented lens of a positive lens and a negative lens, and satisfies the following conditional expression : The electronic imaging device according to any one of 1 to 21 .
0.35 <R VC3 / R VC1 < 0.8
Where R VC1 is the radius of curvature on the optical axis of the surface closest to the object side of the cemented lens, and R VC3 is the radius of curvature of the surface of the cemented lens closest to the image side on the optical axis.
前記移動レンズ群の前記接合レンズの接合面とその両側のレンズの媒質が、次の条件式を満足することを特徴とする請求項25に記載の電子撮像装置。
−0.2 < L/RVC20.8
20 < νVCP−νVCN
ただし、Lは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、RVC2は移動レンズ群の接合レンズの接合面の光軸上における曲率半径、νVCPは接合面の物体側の正レンズの媒質のd線基準でのアッベ数、νVCNは接合面の像側の負レンズの媒質のd線基準でのアッベ数である。
26. The electronic imaging apparatus according to claim 25, wherein a cemented surface of the cemented lens of the moving lens group and a lens medium on both sides thereof satisfy the following conditional expression.
-0.2 <L / R VC2 < 0.8
20VCP −ν VCN
Where L is the diagonal length of the effective imaging region of the electronic image sensor, R VC2 is the radius of curvature of the cemented surface of the cemented lens of the moving lens group on the optical axis, and ν VCP is the medium of the positive lens on the object side of the cemented surface. Abbe number on the d-line basis, ν VCN is the Abbe number on the d-line basis of the medium of the negative lens on the image side of the cemented surface.
前記移動レンズ群中の前記正の単レンズが、次の条件式を満足することを特徴とする請求項25または26に記載の電子撮像装置。
−1.4 < (RVS1+RVS2)/(RVS1−RVS2) < 0.2
0.1 < L/fVS1.0
ただし、RVS1 は第1移動レンズ群または第2移動レンズ群のいずれか接合レンズ成分を含んだほうの群における最も像側の単レンズの物体側の面の光軸上での曲率半径、RVS2 は第1移動レンズ群または第2移動レンズ群のいずれか接合レンズ成分を含んだほうの群における最も像側の単レンズの像側の面の光軸上での曲率半径、Lは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、fVS は第1移動レンズ群または第2移動レンズ群のいずれか接合レンズ成分を含んだほうの群における最も像側の単レンズの焦点距離である。
27. The electronic imaging apparatus according to claim 25 or 26 , wherein the positive single lens in the moving lens group satisfies the following conditional expression.
−1.4 <(R VS1 + R VS2 ) / (R VS1 −R VS2 ) < 0.2
0.1 <L / f VS < 1.0
Where R VS1 is a radius of curvature on the optical axis of the object side surface of the single lens closest to the image side in the group including the cemented lens component of either the first moving lens group or the second moving lens group, R VS2 is the radius of curvature on the optical axis of the image side surface of the single lens on the most image side in the first moving lens group or the second moving lens group that includes the cemented lens component, and L is the electronic imaging The diagonal length of the effective imaging region of the element, f VS, is the focal length of the single lens closest to the image side in the first moving lens group or the second moving lens group that includes the cemented lens component.
前記第1位置固定レンズ群の後側副群が、物体側から順に、負レンズと、正レンズの2枚のレンズからなり、もしくは、正レンズと、負レンズと、正レンズの3枚のレンズからなり、そのうちの負レンズの少なくとも一方の面が正レンズと接合されていることを特徴とする請求項1乃至27のいずれかに記載の電子撮像装置 The rear sub-group of the first position-fixed lens group is composed of two lenses of a negative lens and a positive lens in order from the object side , or three lenses of a positive lens, a negative lens, and a positive lens. The electronic imaging device according to claim 1 , wherein at least one surface of the negative lens is cemented with a positive lens . の条件式を満足することを特徴とする請求項28に記載の電子撮像装置。
3 < ν C2N −ν C2P < 40
−0.4 < Q・L/R C2C < 1.5
ただし、ν C2P は第1位置固定レンズ群の後側副群における接合レンズ成分の正レンズの媒質のアッベ数、ν C2 は第1位置固定レンズ群の後側副群における接合レンズ成分の負レンズの媒質のアッベ数、Lは電子撮像素子の有効撮像領域の対角長、R C2C は第1位置固定レンズ群の後側副群における接合レンズ成分の接合面の光軸上での曲率半径である。なお、接合レンズの順番が物体側から負レンズ、正レンズのときはQ=1、逆の順番のときはQ=−1とする。
The electronic imaging apparatus according to claim 28, wherein the following conditional expression is satisfied.
3 <ν C2N −ν C2P <40
−0.4 <Q · L / R C2C <1.5
Where ν C2P is the Abbe number of the positive lens medium of the cemented lens component in the rear subgroup of the first fixed lens group, and ν C2 N is the negative of the cemented lens component in the rear subgroup of the first fixed lens group. The Abbe number of the lens medium, L is the diagonal length of the effective imaging area of the electronic image sensor, and R C2C is the radius of curvature of the cemented lens component on the optical axis of the cemented lens component in the rear subgroup of the first position-fixed lens group. It is. Note that Q = 1 when the order of the cemented lens is from the object side to the negative lens and the positive lens, and Q = -1 when the order is reverse.
前記第1位置固定レンズ群の前側副群が、物体側に凸面を向けた負のメニスカス単レンズで構成されることを特徴とする請求項1乃至29のいずれかに記載の電子撮像装置。 30. The electronic imaging apparatus according to claim 1, wherein the front subgroup of the first position-fixed lens group includes a negative meniscus single lens having a convex surface facing the object side . 次の条件式を満足することを特徴とする請求項30に記載の電子撮像装置。
0.05 < f C1 /f C2 < 1.0
ただし、f C1 は第1位置固定レンズ群の前側副群の焦点距離、f C2 は第1位置固定レンズ群の後側副群の焦点距離である。
The electronic imaging apparatus according to claim 30 , wherein the following conditional expression is satisfied .
0.05 <f C1 / f C2 <1.0
However, f C1 is the focal length of the front subgroup of the first position fixed lens group, and f C2 is the focal length of the rear subgroup of the first position fixed lens group.
前記ズームレンズが、次の条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至31のいずれかに記載の電子撮像装置。
1.8 < fT/fw
ただし、fwは広角端におけるズームレンズ全系の焦点距離、fTは望遠端におけるズームレンズ全系の焦点距離である。
The electronic imaging apparatus according to claim 1 , wherein the zoom lens satisfies the following conditional expression.
1.8 <fT / fw
Here, fw is the focal length of the entire zoom lens system at the wide-angle end, and fT is the focal length of the entire zoom lens system at the telephoto end .
前記電子撮像装置における広角端全画角が、55度以上であることを特徴とする請求項1乃至32のいずれかに記載の電子撮像装置。 The electronic imaging device according to any one of claims 1 to 32, wherein a wide angle end full angle of view in the electronic imaging device is 55 degrees or more . 前記電子撮像装置における広角端全画角が、80度以下であることを特徴とする請求項33に記載の電子撮像装置 34. The electronic imaging device according to claim 33, wherein a wide angle end full angle of view in the electronic imaging device is 80 degrees or less .
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